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Hin und her gehender Antrieb für Werkzeugmaschinen Die vorliegende
Erfindung betrifft im allgemeinen Verbesserungen an hin und her gehenden Antrieben
für Werkzeugmaschinen und bezieht sich im besonderen auf einen neuen und verbesserten
Antrieb oder ein Getriebe, das insbesondere schwere Werkzeugmaschineneinheiten mit
einem langen Bewegungsbereich fortbewegen kann.
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Eines der Ziele der Erfindung ist ein neuer hin und her gehender Antrieb
für eine Werkzeugmaschineneinheit, der insbesondere an den Umkehrpunkten eine gleichmäßige
Bewegung erteilen kann.
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Ein anderes Ziel ist ein Antrieb, der der Maschineneinheit eine ausgeglichene
Kraft gibt, so daß jede Neigung der Einheit, quer zu den Führungseinrichtungen zu
schaukeln oder zu schwenken, vermieden wird.
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Ein weiteres Ziel ist ein neuer Antrieb der vorgenannten Art, die
die Einheit über einen langen Bewegungsbereich verschieben kann, ohne daß eine Stützauflage
von einer Länge nötig ist, die merklich größer ist als die, die zur Ausführung der
Bewegung erforderlich ist.
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Ein allgemeines Ziel ist ein neuer und verbesserter hin und her gehender
Antrieb für schwere Werkzeugmasc'hineneinheiten, der einfach und billig in teer
Herstellung, kräftig und zuverlässig im Betrieb und leicht einstellbar ist, um die
Geschwindigkeit und den Bereich der Bewegung zu verändern.
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An Hand der Zeichnungen wird die Erfindung an Ausführungsbeispielen
beschrieben, woraus sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben.
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Fig. i ist eine vordere Aufsichtsansicht der Maschine gemäß der Erfindung,
Fig. a ist eine Endaufsichtsansicht der Maschine, Fig.3 ist eine vergrögerte Teilplanansicht
der Maschine, teilweise im Querschnitt, um den Antrieb zu zeigen,
Fig.4
ist eine senkrechte Querschnittsansicht längs Linie 4-4 von Fig. 3, Fig. 5 ist eine
Schemadarstellung des Antriebes und einer Umkehrsteuerung dafür.
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Wie sich im besonderen auch aus den Zeichnungen ergibt, kann die Erfindung
im allgemeinen bei verschiedenen Maschinenarten Anwendung finden, bei denen schwere
Maschineneinheiten einstellbar über einen ausgedehnten Bewegungsbereich verschoben
werden sollen. Solche Maschinen können dazu dienen, verschiedene Arten von Metallabnahmearbeiten
durchzuführen, wie z. B. das Fräsen und Schleifen langer Flächen.
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Die Erfindung ist besonders nützlich für eine Maschine für den Präzisionsschliff
gehärteter Stahlbahnen und anderer Flächen an großen Maschineneinheiten, wie z.
B. Betten, Säulen, Tischen, Bettschlitten, Schienen USW., und demzufolge
wird die Erfindung auch in Anwendung auf solche Maschinen gezeigt und beschrieben.
Bisher sind Maschinenbahnen gewöhnlich durch langsames und zeitraubendes Handschaben
fertig bearbeitet worden. Die vorliegende Maschine beseitigt diese Handarbeiten
und ihre zugehörigen Schwierigkeiten dadurch, daß die Bahnen oder andere Flächen
wirtschaftlich und mit einem hohen Genauigkeitsgrad fertig geschliffen werden. Die
Maschine, die die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung bildet, weist eine lange
Bodenplatte i auf, die dazu dient, das zu bearbeitende Werkstück abzustützen. Ein
(nicht gezeichnetes) Maschinenbett beispielsweise, das Längsba'hnflächen auf dem
zu schleifenden Oberteil hat, kann auf der Platte i in einer festen Lage aufgespannt
werden. Die Maschine hat auch ein feststehendes Untergestell 2, das längs der Bodenplatte
i liegt, und ein langes Bett 3, vorzugsweise in Kastenkonstruktion, das auf dem
Untergestell ruht und sich im wesentlichen in gleicher Länge damit erstreckt. Das
Bett 3 ist oben mit geeigneten, im Abstand voneinander angeordneten parallelen Längsführungsbahnen
4 und 5 ausgestattet, die einen hin und her gehenden Bettschlitten 6 gleitbar tragen.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Bahnen 4 und 5 längs der Randkanten
des Bettes 3 ausgebildet, wobei die eine Bahn 4 eine V-förmige Führungsbahn und
die andere Bahn 5 eine flache Stützbahn ist. Geeignete Schutzvorrichtungen 7 in
Form von Harmonikabälgen sind auf gegenüberliegenden Enden an den Enden des Bettes
3 und des Bettschlittens 6 befestigt und dienen in allen Stellungen des Bettschlittens
dazu, die oberen Flächen des Bettes einzuschließen und die letzteren gegen das Eintreten
von Fremdkörpern zu schützen.
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Das eine Ende des Bettschlittens 6 trägt eine senkrechte Säule 8,
die mit dem Bettschlitten bewegt wird und die vorzugsweise quadratischen Querschnitt
hat und mit senkrechten Führungseinrichtungen an den vier Ecken ausgestattet ist.
Ein Werkzeugtragarmaufbau 9 ist an der Säule 8 zwecks senkrechter Verstellung der
Längsverschiebungseinrichtungen angeordnet, ist in geeigneter Weise ausbalanciert
und kann von Hand durch Betätigung eines Handrades io verstellt .und in der ausgewählten
Verstellage festgeklemmt werden. Der Armaufbau 9 ist mit entgegengesetzt auslaufenden
Radialauslegearmen i i und 12 ausgestattet, die wahlweise in Arbeitsstellung über
der Bodenplatte i abgestützt werden können, um mit dem Bettschlitten 6 längs der
Flächen des zu bearbeitenden Werkstückes hin und her geführt zu werden. Der Auslegerarm
i i trägt eine mit Motor versehene Schruppwerkzeugeinheit oder einen Kopf 13, der
eine große Endflächenschleifscheibe, die auf einer senkrechten Achse sitzt, aufweisen
kann. Auf dem anderen Auslegerarm 12 sind zwei Werkzeugeinheiten oder Köpfe 14 und
15 angeordnet, die seitlich im Abstand voneinander liegen und längs des Armes und
auch in Winkeleinstellung dazu unabhängig verstellbar sind. Jede der Einheiten 14
und 15 hat eine senkrechte Schleifspindel 16, die von einem Motor 17 angetrieben
wird und an ihrem unteren Ende eine Schleifscheibe 18 hat, die die Werkstückflächen
fertig schleift.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich in erster Linie auf einen umkehrbaren
Verschiebeantrieb zur Querverschiebung des Bettschlittens 6 auf dem Bett 3, wodurch
die Schleifscheiben 18 die zu schleifenden Flächen des Werkstückes überfahren. Bei
der .bevorzugten Ausführungsform weist der Antrieb zwei parallele, längs verlaufende
Zahnstangen i9 und 22 auf, die an dem oberen Teil des Bettes 3 in fester Lage zueinander
befestigt sind und mit ihren Zähnen gegenüberliegen. Zwei geeignete Zahnritzel 2o
und 23 kämmen mit den Zahnstangen i9 bzw. 22 und sind an den unteren Enden von zwei
Stumpfwellen 21 und 24 befestigt, die in geeigneter Weise in dem Bettschlitten 6
drehbar gelagert sind. Um Verzahnungsstörungen zu vermeiden, sind die Ritze12o und
23 und ihre Wellenei und 24 längs des Bettschlittens 6 im Abstand voneinander angeordnet
und mit Bezug aufeinander quer zum Bettschlitten versetzt. Die oberen Enden der
Ritzelwellen 21 und 24 erstrecken sich in eine Radkammer 25, die durch die Stege
in dem oberen Teil des Bettschlittens 6 ausgebildet und oben durch eine entfernbare
Zugangsplatte 26 abgeschlossen ist. An den oberen Enden der Wellen 21 und 24 in
der Kammer 25 'sind zwei Schneckenräder 27 bzw. 28 befestigt, die an gegenüberliegenden
Seiten mit den Antriebsschnecken 29 bzw. 30 kämmen. Die Schnecken 29 und
3o haben vorzugsweise Sanduhrform und sind so ausgebildet, daß sie einen weiten
Eingriff mit den Zähnen des Schneckenrades vorsehen. Um einen engen Mittelabstand
zwischen den Wellen 21 und 24 zu erlauben, sind die Schneckenräder 27 und 28 in
verschiedenen horizontalen Ebenen angeordnet, so daß sie sich mit ihren Umfängen
überlappen können.
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Es ist ersichtlich, daß der Zahnstangen- und Zahnradantrieb für den
Bettschlitten eine einfache und gedrängte Konstruktion hat. Dadurch, daß eine Anordnung
mit zwei Zahnstangen und -rädern vorgesehen ist, wird einkräftiger und ausgeglichener
Antrieb erzielt. Es sollte auch bemerkt werden, daß die beiden Zahnstangen- und
Zahnradanordnungen
dicht an der V-förmigen Führungsbähn 4 liegen,
so daß während der gewöhnlichen Parallelverschiebung des Bettschlittens 6 und insbesondere
an den Umkehrpunkten der Bewegung jede Neigung, den Bettschlitten quer zu verschwenken
oder zu schaukeln, im wesentlichen vermieden wird. Beide Zahnstangen t9 und 22 sind
vorzugsweise in dem Oberteil des Bettes 3 an der inneren Seite der Bahn 4, aber
dicht daran angeordnet. Die innerste Zahnstange 22 ist also etwas weiter von der
Bahn 4 als die andere "Zahnstange i9 angeordnet, aber infolge der gedrängten Anordnung,
die durch die Verwendung des Zahnradantriebs möglich ist, liegen die Zahnstangen
dicht zusammen, und der ungleiche Abstand mit Bezug auf die Bahn 'hat keine bemerkenswerte
Wirkung. Es versteht sich jedoch, daß die zwei Zahnstangen i9 und 22 an und längs
den gegenüberliegenden Seiten derV-förmigen Bahn angeordnet werden können, wenn
eine absolut ausgeglichene Beziehung erwünscht sein sollte.
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Die Antriebsschnecken 29 und 30 sind wiederum auf zwei Wellen
31 und 32 befestigt, die sich durch die Räderkammer 25 quer zum Bettschlitten 6
erstrecken und die in geeigneter Weise in Lagern drehbar gelagert sind, die im Steggefüge
des Bettschlittens abgestützt sind. Die Schnecken werden gleichzeitig in derselben
Richtung mit ausge glichener oder Differentialwirkung angetrieben, so daß beide
Zahnstangen und Zahnradanordnungen gemeinsam und mit gleicher Kraft wirken, um den
Bettschlitten 6 anzutreiben. In dem vorliegenden Beispiel wird ein hydraulischer
Antrieb verwendet; in seiner bevorzugten Ausführungsform hat dieser Antrieb zwei
hydraulische Drehmotoren 33 und 34, die mit den Schneckenwellen 31 bzw. 32 gekoppelt
sind. Die hydraulischen Motoren 'können irgendeine geeignete Bauart haben. Diese
Motoren sind Umkehrmotoren mit konstanter Verdrängung und an der Rückwand des Bettschlittens
6 mit Flanschen befestigt; mit ihren Arbeitswellen liegen sie in axialer Ausrichtung
mit den Schneckenwellen 31 und 32 und sind unmittelbar mit diesen Wellen gekoppelt.
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Irgendeine geeignete Druckflüssigkeitsquelle kann vorgesehen sein,
um Flüssigkeit umkehrbar zu den Motoren 33 und 34 zu liefern. Im vorliegenden Beispiel
hat die Druckquelle eine Drehpumpe 35, die von einem Elektromotor 36 angetrieben
wird und mit ihren Auslaß- und Rückströmseiten in einem geschlossenen Stromkreis
über geeignete Leitungen 37 und 38 parallel mit den Einlaß- und Saugseiten der Motoren
33 und 34 verbunden ist. Die Pumpe 35 und der Motor 36 sind auf dem Bettschlitten
6 angeordnet und in einem geeigneten Steuergehäuse 39 untergebracht.
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Die Einzelheiten dieser Pumpe an sich bilden keinen Teil der vorliegenden
Erfindung und werden daher hier nicht vollständig beschrieben. Es genügt zu sagen,
daß die Pumpe 35 ein Volumensteuerglied 4o hat, das über eine mittlere oder neutrale
Stellung, die die Nullverdrängung bestimmt, in entgegengesetzte Grenzstellungen
verschiebbar ist, die entsprechend voreingestellte Verdrängungen in entgegengesetzten
Lieferrichtungen bestimmen. Das Glied 40 ist unter Steuerung von Schiebereinrichtungen
betätigbar, die von Solenoiden 4i und 42 betätigt werden. Wenn somit das Solenoid
4i erregt wird, wird die Pumpe 35 so eingestellt, daß sie Flüssigkeit über die Leitung
37 zu den Motoren 33 und 34 liefert und die Rückströmflüssigkeit von Motoren durch
die Leitung 38 aufnimmt. Die Motoren 33 und 34 arbeiten demzufolge gleichzeitig,
um die Zahnräder 2o und 23 beispielsweise in Richtung des vollausgezogenen Pfeiles
(Fig. 5) zu drehen und den Bettschlitten 6 nach rechts zu verschieben. Bei Erregung
des Solenoids 42 wird die Pumpe 35 umgekehrt, um Flüssigkeit durch die Leitung 38
zu liefern und Rückströmflüssigkeit durch die Leitung 37 aufzunehmen, so daß die
Motoren 33 und 34 in der umgekehrten Richtung betätigt werden und dadurch eine Drehung
der Zahnräder 20 und 23 z. B. in Richtung der punktiert gezeichneten Pfeile bewirken,
um den Bettschlitten6 nach links zu verschieben. Wenn beide Solenoide aberregt sind,
wird die Pumpe 35 in die Stellung der Nullverdrängung verstellt, in welchem Zustand
der Bettschlitten 6 stillsteht. Es versteht sich, daß die Fahrgeschwindigkeit des
Bettschlittens verändert werden kann, indem die Arbeitsstellungen des Pumpensteuergliedes
40 einstellbar begrenzt werden, so daß irgendeine vorbestimmte Pumpenlieferung in
der einen oder anderen Richtung erhalten werden kann.
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Dadurch, daß zwei hydraulische Motoren 33 und 34 der Umkehrdrehbauart
vorgesehen sind, ist die Anwendung von langen Flüssigkeitssäulen, die dazu neigen,
ein ungleiches Fahren zu ergeben, vermieden, und die Ausdehnung, der Bettschlittenbewegung
in beiden Richtungen ist nicht durch irgendwelche physikalischen Begrenzungen der
Motoren beschränkt, sondern kann sowohl hinsichtlich der Ausdehnung als auch des
Ortes verändert werden, wodurch sie nur durch die Länge des Bettes 3 beschränkt
ist. Wenn Motoren mit Zylinder und Kolben verwendet werden würden, würden sie in
dem Bett untergebracht sein und sich längs des Bettes erstrecken, und für eine gegebene
größte Länge der Bewegung würden sie ein Bett erforderlich machen, das eine stark
vergrößerte Gesamtlänge hat.
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Die beiden hydraulischen Motoren 33 und 34, die durch ihre Schaltung
Druckflüssigkeit parallel von der Pumpe 35 aufnehmen und die über gleiche parallele
Räderuntersetzungsantriebe mit den Zahnstangen- und Zahnradanordnungen verbunden
sind, dienen dazu, eine Differentialwirkung zu erzeugen, so daß die Zahnräder im
wesentlichen den gleichen Druck auf ihre entsprechenden Zahnstangen i9 und 22 ausüben,
um die Last zu verteilen und auszugleichen; gleichzeitig werden irgendwelche geringen
Unregelmäßigkeiten oder Ungleichheiten, die in den Zähnen der Zahnstangen und Zahnräder
vorhanden sein können, ausgeglichen.
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Es ist Vorsorge getroffen, um die Pumpe 35 selbsttätig umzukehren
und den Bettschlitten 6 über einen vorbestimmten einstellbaren Bereich hin und
her
zu bewegen. Diese Einrichtungen weisen eine Steuerdrehscheibe 43 auf, die auf einer
Welle 44 angeordnet ist, welche aus dem Steuergehäuse 39 vorsteht. Die Welle 44
dreht sich synchron mit der Verschiebung des Bettschlittens 6 und wird zu diesem
Zweck von der Schneckenwelle 31 über ein Untersetzungsgetriebe 45-48, wie es in
Fig. 5 dargestellt ist, angetrieben., Das Geschwindigkeitsverhältnis ist so, daß
die Steuerscheibe 43 über etwas weniger als eine Umdrehung, beispielsweise 300°,
für die Verschiebung des Bettschlittens über seinen größten Bewegungsbereich gedreht
wird.
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An der Steüerscheibe 43 sind zwei Umkehranschläge oder Knaggen 49
und 5o verstellbar angeordnet, die abwechselnd und entsprechend bei der Bewegung
des Schlittens 6 in entgegengesetzten Richtungen mit einem Schalthebel 51 in Eingriff
kommen können. Dieser Hebel ist für eine Schwingbewegung an der Rückseite der Steuerscheibe
43 in dem Weg der Knaggen-49 und 5o angeordnet und hat eine Arbeitswelle 52, um
einen Endschalter 53 zu betätigen, der die wahlweise Erregung der Schiebersolenoide
4i und 42 steuert.
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Im Betriebe, am Ende der Bewegung des Bettschlittens 6 in der .einen
Richtung in die eine vorbestimmte Stellung., erfaßt die Knagge 49 den Schalthebel
51, um die Schwenkbewegung des letzteren in die eine extreme Stellung, wie sie beispielsweise
in Fig.5 gezeigt ist, einzuleiten. Eine geeignete (nicht gezeichnete) Übermittevorrichtung
dient dazu, die Bewegung des Hebels 51 mit einer Schnappwirkung zu vollenden.. In
dieser Stellung ist ein Stromkreis für das Solenoid 42 geschlossen, und zwar von
einer, geeigneten elektrischen Stromquelle über die Leitung 54, den einen Kontakt
55 des Schalters 53, die Leitung 56, das Solenoid 42 und die Leitung 57. Demzufolge
wird das Pumpeneinstellglied 40 über die neutrale in die eine einstellbare End-
oder vorbestimmte Stellung bewegt, um die Lieferung der Pumpe 35 umzukehren und
dadurch die Umkehr des Bettschlittens 6 zu bewirken. Bei der Bewegung des Bettschlittens
in der entgegengesetzten Richtung in die andere vorbestimmte Stellung erfaßt die
andere Knagge 50 den Schalthebel 51, um die Schwingbewegung des letzteren in seine
entgegengesetzte äußere Stellung einzuleiten. Der Hebel 51 wendet daraufhin den
Schalter 53, um das Solenoid 42 abzuerregen und das Solenoid 41 zu erregen, wobei
ein Stromkreis von der Stromquelle über die Leitung 54, den Kontakt 58 des Schalters
53, die Leitung 59, das Solenoid 41 und die Leitung 57 geschlossen wird. Das Pumpeneinstellglied
40 wird demzufolge wieder über die neutrale Stellung in seine entgegengesetzte einstellbare
Grenzstellung verschoben, um die Lieferung der Pumpe und dadurch auch die Richtung
der Verschiebung des Bettschlittens 6 umzukehren.
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Mit der gezeigten Steuerung wird der Bettschlitten 6 dauernd hin und
her bewegt, und bei jedem Hinundhergang kann der ganze Kopf von Hand nach unten
einen Vorschub erhalten. Um die Hinundherbewegung anzuhalten, wenn die Werkstückdicke
zu der gewünschten Tiefe geschliffen ist; oder für irgendeinen anderen Zweck braucht
der Arbeiter den Hebel 51 nur in die mittlere oder neutrale Stellung zu verschieben,
wodurch der Schalter 53 geöffnet wird und das Pumpeneinstellglied 4o die Pumpe auf
Nullverdrängung einstellen kann. Eine zwangsläufige Klinkenvorrichtung kann vorgesehen
sein, um den Hebel 51 auslösbar in der Haltstellung zu sichern.
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Es ergibt sich, daß gemäß der Erfindung ein neuer und verbesserter,
hydraulisch betätigter hin und her gehender Antrieb geschaffen wurde, der in der
Konstruktion einfach und gedrängt und im Betrieb kräftig und zuverlässig ist und
der der hin und her zu bewegenden Masc'hinene.inheit einen ausgeglichenen Doppelschub
erteilt. Dadurch, daß der Antrieb in unmittelbarer Nähe der Führungen der Maschineneinheit
angeordnet ist, ist jeglicher Seitenschub gegen die Führungen im wesentlichen vermieden.
Der hydraulische Antrieb sieht eine ausgleichende Kraft vor, die irgendwelche kleineren
Unregelmäßigkeiten der mechanischen Zahnradübersetzungen ausgleichen kann, so daß
die Maschineneinheit gleichförmig und weich betätigt wird. Durch die Verwendung
hydraulischer Drehmotoren sind lange Säulen von Druckflüssigkeit mit ihren dazu
gehörigen Schwierigkeiten vermieden, so daß der Bettschlitten weich verschoben und
umgekehrt wird.