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Hydraulische Steuerung für senkrecht angeordnete selbsttätige mehrspindelige
Werkzeugmaschinen Die Erfindung befaßt sich mit der Ausbildung einer hydraulischen
Steuerung für senkrecht angeordnete selbsttätige mehrspindelige Werkzeugmaschinen
mit mehreren zweckmäßig voneinander unabhängig angetriebenen Werkzeugen und einem
die Werkstücke tragenden Schalttisch. Derartige Steuerungen für senkrechte Mehrspindler
sind bekannt. Sie weisen jedoch in verschiedener Hinsicht Mängel auf. Bei einer
bekannten Ausgestaltung der Steuerung wird z. B. für den Verriegelungsbolzen des
Schalttisches eine besondere hydraulische Betätigung mit Druckmittelkolben und Pumpe
vorgesehen, dagegen aber die mit der Verriegelung eng zusammenhängende Schwenkung
des Tisches mit einem eigens zu diesem Zwecke angeordneten Elektromotor über Zahnräderübersetzungen
durchgeführt. Die Druckmittelpumpe, die das Druckmittel für den Kolben des Verriegelungsbolzens
liefert, muß fortwährend laufen, da sie mit dem die Werkzeuge antreibenden Hauptelektromotor
über Zahnrädergetriebe zwangläufig verbunden ist. Das
ist beispielsweise
insofern nachteilig, als die Pumpe einen unnötigen Kraftverbrauch hat und zudem
eine unzulässige Erwärmung des Druckmittels herbeiführt. Zur Beseitigung solcher
Mängel mag es naheliegen, den Schalttisch an die Vorschubpumpen der Werkzeuge anzuschließen,
wenn man die Werkzeugschlitten als hydraulisch angetriebene Einheiten ausbildet,
die je für sich auf beliebige Eilgang-, Vorschub- und Rücklaufwege einstellbar sind.
Eine solche Maßnahme erfordert jedoch einen unübersichtlichen Aufbau und bedingt
bei Störungen ein langes Suchen. Die Erfindung zeigt einen anderen Weg zur Beseitigung
der geschilderten Nachteile durch den Vorschlag, zum Zwecke des nach jedem Arbeitsgang
erfolgenden Entriegelns, Schaltens und Wiederverriegelns des Schalttisches eine
besondere Druckmittelpumpe mit Motor anzuordnen, der nach Rückkehr aller Werkzeuge
in ihre Ausgangslage selbsttätig eingeschaltet wird.
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Damit wird die Möglichkeit geboten, für den Steuervorgäng z. B. eine
einfache Zahnradpumpe zu verwenden, welche in Verbindung mit einem Überdruckventil
und einem Bremsventil eine beliebige Beherrschung der Beschleunigung und Verzögerung
des schweren Schalttisches und damit die Erzielung kürzester Steuerzeiten gestattet.
Der Aufbau der gesamten Steuerung wird übersichtlich, so daß bei einer etwa vorkommenden
Störung kein langes Suchen nötig ist. Besonders hervorzuheben ist die Vereinfachung
der Arbeit des Einrichtens der Maschine durch die erfindungsgemäße Ausbildung. Die
Betätigung der Verriegelung und der Schwenkvorrichtung des Schalttisches durch eine
gemeinsame Druckmittelpumpe erlaubt z. B. das Weiterschalten des Tisches beim Einrichten,
ohne daß es, wie bei der eingangs näher beschriebenen bekannten Steuerung, notwendig
ist, den Hauptantrieb mit allen Werkzeugköpfen in Gang zu setzen, nur um die geringe
Menge des zur Betätigung der Verriegelung benötigten Druckmittels zu erzeugen und
außerdem noch den Elektromotor für die Tischschwenkung einzuschalten.
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Die Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung
näher erläutert, auf der eine Steuerung nach der Erfindung in einem teilweise schematisch
gehaltenen Schaltplan dargestellt ist. Dem Ausführungsbeispiel liegt eine solche
Werkzeugmaschine der oben näher beschriebenen Art zugrunde, bei der fünf Werkzeugträger
an den Seiten eines sechskantigen säulenartigen Ständers oberhalb eines dementsprechend
mit sechs Spannvorrichtungen versehenen, bei jedem Schritt um 6o° geschwenkten Werkzeugtisches
angeordnet sind. Die Steuerung nach dem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt
zunächst diejenigen Schaltorgane, welche für die Bewegungen der Werkzeuge und der
Werkzeugträger vorgesehen sind. Der Übersichtlichkeit halber sind in dem rechten
Teil der Zeichnung die Steuermittel für nur einen Werkzeugträger dargestellt; die
Steuerungen für die übrigen vier Werkzeuge stimmen mit der dargestellten vollkommen
überein. Ein das Werkzeug 6 tragender Werkzeugschlitten 611 ist längs v erschieblich
an dem Bett 6v der Werkzeugmaschine gelagert und wird durch ein Druckmittel, und
zwar vorzugsweise durch ein Drucköl, angetrieben und gesteuert. Hierzu dient ein
Vorschubzylinder 4., dessen Kolben 5 durch eine Stange 7 mit dem Werkzeugschlitten
6a starr verbunden ist. Zwischen den Vorschubzylinder 4 und zwei auf gemeinsamer
Achse angeordnete Pumpen i und 2 ist ein Steuerschieber 3 eingeschaltet, der es
ermöglicht, daß der Werkzeugschlitten 6a eine Eilbewegung bis zur Anlage an das
Werkstück, eine mit bestimmter regelbarer Geschwindigkeit nach unten erfolgende
Vorschubbewegung während der Spanabnahme und eine wiederum beschleunigte Rücklaufbewegung
nach oben ausführt. Die teilweise als Zahnstange ausgebildete, den Vorschubkolben
mit dem Werkzeugschlitten 6a verbindende Stange 7 greift in ein Zahnrad 8a ein,
das mit einer Steuerscheibe 8 starr verbunden ist. Die Scheibe 8 trägt an bestimmten
Stellen ihres Umfanges je einen Anschlag 9 und io. Im Bereich des Anschlages 9 liegt
die Stange 12" eines als Doppelkolben ausgebildeten Ventils 12, dessen zugehöriger
Zylinder i i durch eine Leitung 13 mit dem Gehäuse des Steuerschiebers 3 und durch
eine Leitung 13" mit dem Vorschubzylinder 4 in Verbindung steht. Der Anschlag 9
der entgegen dem Pfeil m sich drehenden Scheibe 8 gelangt in jenem Augenblick mit
der Kolbenstange i2a des Ventils 12 in Anlage, in dem der eigentliche spanabhebendeVorschub
des Werkzeugschlittens 6a beginnt. Während bis dahin der Steuerkolben 3 seine untere
Endstellung innehatte und infolgedessen beide Pumpen i und 2 den Vorschubkolben
5 beaufschlagten und seine Bewegung nach unten beschleunigten, wird nunmehr die
Leitung 1311 durch das Ventil 12 von der Druckmittelzufuhr abgesperrt, so daß jetzt
nur noch die Pumpe i Druckmittel in den oberen Raum des Zylinders 4. liefert. Die
Größe der Vorschubgeschwindigkeit kann durch entsprechende Einstellung der stufenlos
regelbaren Pumpe i bestimmt werden. Zur Begrenzung der Vorschubbewegung des Werkzeugschlittens
611 während der Spanabnahme dient ein am Maschinenrahmen 66 angeordneter einstellbarer
Anschlag 14. Ist
dieser Anschlag erreicht worden, so entsteht in
der Förderleitung der Pumpe r eine Drucksteigerung, die den Kolben 1511 eines in
diese Leitung eingeschalteten Ventils 15 entgegen der Wirkung einer Feder 15b nach
oben bewegt, so daß über eine dadurch freigegebene Leitung 16 der Steuerschieber
3 in die gezeichnete Lage gebracht wird. Dadurch wird die Leitung 16,1 und somit
der Raum oberhalb des Vorschubkolbens 5 mit dem Druckrriittelbehälter 22 verbunden,
und die Pumpe 2 fördert über die Leitung 13, r3 b Druckmittel in den Zylinder
4, so daß sich der Kolben 5 und mit ihm der Werkzeugschlitten 611 nach oben bis
in seine Endstellung bewegt. Durch die Verstellbarkeit des Anschlages 14 ist eine
einfache Möglichkeit geschaffen, die Vorschublänge des Werkzeuges auf den Arbeitsweg
am Werkstück einzustellen. An dieser Rücklaufbewegung nimmt die Scheibe 8 im Sinne
des Pfeiles m teil; in der Endstellung legt sich ihr Anschlag ro gegen einen elektrischen
Schalter 23. Der gleiche Vorgang spielt sich bei den übrigen vier Werkzeugschlitten
ab, wobei die entsprechenden Schalter 24, 25, 26 und 27 geschlossen werden. Alle
diese Kontakte liegen hintereinander in der gleichen Leitung 28, die somit erst
dann stromführend wird, wenn der letzte der erwähnten Schalter geschlossen ist.
Befindet sich ein in dieser Leitung angeordneter Türkontakt 29 in der gezeichneten
Stellung, so wird ein Schütz 3o angezogen, wobei der mit ihm verbundene Kontakt
eine Leitung 3o11 schließt, durch welche einem Motor 3 1 Strom zugeführt
wird. Der nunmehr anlaufende Motor 31 treibt eine Druckmittelförderpumpe
32 an. Damit wird der Schwenkvorgang des in der Zeichnung links dargestellten Schwenktisches
So eingeleitet, der die sechs Spannvorrichtungen für die zu bearbeitenden Werkstücke
trägt.
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In die Förderleitung der Pumpe 32 ist ein Steuerschieber 33 eingeschaltet,
dessen als Mehrstufenkolben ausgebildetes bewegliches Glied an beiden Stirnseiten
seines Gehäuses 33" unter dem Einfluß je eines Elektromagneten 34 und 35
steht. Durch die Wirkung weiter unten zu beschreibender Schaltmittel befindet sich
der Steuerschieber 33 zu Beginn des Schwenkvorganges in der dargestellten Lage und
verbindet die Förderleitung 32a der Pumpe 32 über eine Leitung 36 mit der einen
Seite eines Zylinders 37. Die hier eintretende Druckmittelmenge bewegt einen im
Zylinder 37 geführten Kolben 38 in seine obere Stellung. Durch einen mit seiner
Kolbenstange verbundenen Hebel wird dadurch der bewegliche Teil 39 einer Kupplung
ausgerückt, die in den nicht dargestellten Antrieb für die Umlaufbewegung des Werkstücks
eingeschaltet ist. Gleichzeitig wird durch diese Bewegung des Kupplungsteils 39
eine Bremse 4o angezogen, welche die Umlaufbewegung des Werkstückantriebes sofort
abbremst.
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Hat der Kolben 38 seine obere Stellung erreicht, so gibt er eine an
entsprechender Stelle vom Zylinder 37 ausgehende Druckmittelleitung 41 frei, durch
die das Druckmittel nunmehr einem Zylinder 42 zufließt. Dadurch wird ein in diesem
geführter Kolben 43 nach oben bewegt, der mittels eines durch Verzahnung mit seiner
Kolbenstange verbundenen Kurbeltriebes 44a einen in den Schwenktisch So eingreifenden
Riegel 44 ausrückt. Nach Erreichung der Endstellung des Kolbens 43 strömt das Druckmittel
weiter durch die Leitungen 42a und 41 dem Antriebszylinder 45 des Schwenktisches
So zu und bewegt dessen Kolben 46 in Richtung des Pfeiles n. Über die mit ihm verbundene
Zahnstange 47 und eine von ihr mitgenommene Welle 48 sowie ein Zahnrad 49 wird der
mit letzterem im Eingriff stehende Schwenktisch So in Bewegung versetzt. Hierbei
befindet sich eine auf der Welle 48 angeordnete Kupplung 5 i, deren bewegliches
Glied unter dem Einfluß eines in einem Zylinder 53 geführten Kolbens 52' steht,
in ihrer eingerückten Stellung. Der Hub des Schwenkantriebskolbens 46 muß mit größter
Genauigkeit dem Schwenkwinkel des Tisches So, im vorliegenden Beispiel also einem
Winkel von 6o°, entsprechen; zur genauen Einstellung dieses Hubes dient ein einstellbarer
Anschlag 55. Bevor der Kolben 46 bei der Bewegung in Richtung des Pfeiles n die
Endstellung erreicht hat, versperrt er zunächst eine vom Zylinder 45 ausgehende
Druckmittelleitung 57, so daß die vor ihm befindliche Druckmittelmenge nunmehr durch
die Rückleitung 59 entweichen und hier ein einstellbares Drosselventil
58 durchströmen muß. Die dadurch erzielte Bremswirkung verhindert ein heftiges
Anfahren des Kolbens 46 bzw. der Kolbenstange 46a an den Anschlag 55 und vernichtet
außerdem die lebendige Kraft des Schwenktisches So. Gleichzeitig mit der Anlage
der Kolbenstange 46a an dem Anschlag 55 wird ein im Bereich der Kolbenstangenbewegung
liegender elektrischer Schalter 56 geschlossen; dadurch erhält die zu ihm führende
Leitung 6o Strom, so daß ein in ihr angeordnetes Schütz 61 geschlossen wird. Dies
hat zur Folge, daß über eine dadurch geschlossene Leitung 6111 dem Magneten 34 des
Steuerschiebers 33 ebenfalls Strom zugeführt wird, so daß der Steuerschieber selbst
in seine obere Schaltstellung bewegt wird. Durch diese Umsteuerung ist an die Förderleitung
32a der Druckmittelpumpe 32 eine Leitung 62 angeschlossen, die zunächst zum Zylinder
42 führt. In diesem
wird der Kolben 43 im Sinne des Einrückens des
Riegels 44 in eine zugehörige Ausnehmung des Schwenktisches bewegt. Hierbei gibt
der Kolben 43 eine Leitung 63 frei, durch welche die Druckflüssigkeit der Leitung
59 zugeführt wird, die jedoch vor dem Schwenkantriebszylinder 45 durch ein federbelastetes
Ventil 64 abgesperrt ist. Gleichzeitig gelangt die Druckflüssigkeit durch die Zweigleitung
5911 in den oberen Teil des Zylinders 53, dessen Kolbenfeder 54 in ihrer Vorspannung
im Verhältnis zu der Feder des Sperrventils 64 schwächer gewählt ist, so daß zunächst
der Kolben 52 nach unten bewegt wird; dies führt zum Ausrücken der Kupplung 51,
wodurch nunmehr der Antrieb des Schwenktisches 5o abgeschaltet wird. Die durch die
inzwischen weiterlaufende Förderung der Pumpe 32 hervorgerufene weitere Drucksteigerung
der Druckflüssigkeit überwindet nunmehr den Widerstand des Ventils 64, so daß die
Druckflüssigkeit über das Rückschlagventil 65 dem Zylinder 45 zuströmt und den Schwenkantriebskolben
46 im Leerlauf in seine Anfangsstellung zurückbewegt. Wenn der Kolben 46 seinen
Rückhub beendet und die Druckflüssigkeit infolge der ununterbrochenen Förderung
der Pumpe 32 eine weitere Drucksteigerung erfahren hat, so strömt das Druckmittel
durch die Leitung 66 zum Zylinder 67" und verschiebt dessen Kolben 67 entgegen
der Wirkung der ihn belastenden Feder 67v. Die Vorspannung dieser Feder ist so gewählt,
daß bei Erreichung eines bestimmten Druckes die Druckflüssigkeit zunächst die Leitung
68 freigibt und damit dem Druckmittel den Weg zum Zylinder 37 öffnet. Hier wird
der Kolben 38 nach unten bewegt, die den Umlauf des Werkstückantriebes verhindernde
Bremse 4o gelüftet und die Kupplung 39 für den Werkstückantrieb eingerückt. Nach
Erreichung der Endstellung des Kolbens 37 tritt eine weitere Drucksteigerung im
Zylinder 67" ein und verschiebt den Kolben 67 weiter nach oben, wodurch der
Kanal 69 geöffnet wird. Die Druckflüssigkeit strömt nunmehr durch die hier
angeschlossenen fünf Leitungen 70, 71, 72, 73, 74 den Steuerschiebern 3 der
Werkzeugantriebe zu. Jeder der Steuerschieber 3 wird aus der gezeichneten Stellung
nach unten bewegt; dadurch wird der im Zylinder 4 oberhalb des Werkzeugantriebskolbens
5 befindliche Raum mit den Pumpen 1 und 2 und der Raum unterhalb des Kolbens 5 gleichzeitig
mit der Pumpe 2 verbunden. Nunmehr kann der Eilvorschub des Werkzeugschlittens und
die ihm folgenden Bewegungen des Werkzeuges beginnen und damit sich der gesamte
beschriebene Arbeitsvorgang wiederholen.
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Ist die Verstellbewegung sämtlicher Steuerschieber 3 beendet, so bewirkt
der durch die immer noch fördernde Pumpe 32 hervorgerufene weitere Druckanstieg
in der Leitung 66 und im Zylinder 6711 eine nochmalige Verschiebung des Kolbens
67, bei welcher nunmehr der Türkontakt 29 umgeschaltet wird. Die elektrischen Schalter
23, 24, 25, 26, 27 haben inzwischen durch die bereits erfolgte Drehung der Steuerscheibe
8 entgegen der Richtung des Pfeiles m die Leitung 78 geschlossen, so daß nunmehr
über den Schalter 29 die Leitung 75 Strom erhält und das Schütz 76 angezogen wird.
Dies hat zur Folge, daß der Elektromagnet 35 angezogen wird und den Steuerschieber
33 in die gezeichnete Ausgangslage und damit in seine Bereitschaftsstellung für
den Ablauf der nunmehr sich wiederholenden Steuervorgänge bewegt. Gleichzeitig wird
durch das Anziehen des Schützes 76 die zum Schütz 30 führende Leitung 77
unterbrochen, so daß das Schütz 30 fällt und somit die Stromzufuhr zum Motor 31
unterbrochen und demgemäß die Förderpumpe 32 stillgesetzt wird.