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Steuereinrichtung, insbesondere an Schleifmaschinen Die Erfindung
bezieht sich auf Steuereinrichtungen, insbesondere an Schleifmaschinen, und bezwecktes,
das Ausfahren des Schleifspindelschlittens aus der Arbeits- in die Ruhestellung
am Ende eines jeden Arbeitsspieles selbsttätig zu steuern.
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Die Erfindung besteht darin, daß ein durch Nocken gesteuertes, hydraulisch
arbeitendes Schaltglied einen Drehschieber enthält und durch Steuerleitungen mit
den an der Schleifmaschine angeordneten Einrichtungen zum Ausfahren des Schleifspindelschlittens
in fernsteuernder Verbindung steht. Zu diesem Zweck besteht das Schaltglied aus
einem Drehschieber, der der abwechselnden oder gleichzeitigen dauernden Einwirkung
zweier durch Nocken od. dgl. zu steuernden Federwerke unter--,vorfen ist, von denen
das eine mit einer Feder großen Arbeitsvermögens ausgestattete Federwerk die den
Schaltpausen entsprechende Stellung des Schiebers bestimmt, während das andere,
mit einer Feder geringeren Arbeitsvermögens ausgestattete Federwerk den Schieber
aus der Schaltpausenstellung in die Schaltstellung bewegt.
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Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung auf Schleifmaschinen beschränkt,
sondern kann zur Auslösung beliebiger, in vorgegebenen Zeiten zu vollziehender Schaltungen
von Getriebeteilen od. dgl. verwendet werden.
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Bei einer Schleifmaschine, deren Schleifscheibe an gewissen Werkstücken
Flächenschleifarbeiten teils mit der zylindrischen Fläche i, teils mit der Stirnfläche
? auszuführen hat, steht der Schleifspindelschlitten 3 in bekannter Weise mit einem
Druckfl'üssigkeitskolbengetriebe in Verbindung, indem dessen Kolben 4 mittels der
Kolbenstange 5 an
den Schlitten 3 angeschlossen,-ist. Der Kolben
kann sich in dem am Maschinenbett befestigten Zylinder 6 hin und her bewegen. "
Um der Schleifspindel beim Arbeiten mit der zylindrischen Fläche i eine kur zhubige
Oszillierbewegung in der Richtung der Spindelachse zu erteilen, sind die Speiseleitungen
7 und 8 des Kolbengetriebezylin:ders 6 an einem Umsteuerhahn 9 angeschlossen, der
mit Hilfe der am Spindelschlitten verstellbar angeordneten Anschläge io, i i und
eines' Kippspannwerks 12 mit Umsteuerhebel 13 in bekannter Weise die Hinundherbewegung
des Schlittens 3 steuert. Das Druckmittel für den Betrieb des-Kolbengetriebes wird
von einer Pumpe 14 geliefert.
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Um den oszillierenden Schleifspindelschlitten am Ende eines Arbeitsspieles
aus seiner Arbeits- in seine Ruhestellung überzuführen, ist folgende an sich bekannte
Anordnung getroffen: Der Umsteüerhebel 13 des Kippspannwerkes 12 reicht mit seinem
freien Ende bis auf die Höhe der Umsteueranschläge io und ii am Schlitten 3. In
die Bahn der Anschläge: ragt ein am Hebel 13 angeordneter Anschlagbolzen 15, der
entgegen der Wirkung einer Druckfeder 16 entweder von Hand oder durch einen doppelarmigen
Hebel 17 so weit nach außen gezogen werden kann, daß er aus dem Bereich des gegen
den Anschlag i i etwas abgesetzten Anschlags io herausgelangt. Durch das Zurückziehen
des Bolzens 15 kann die Umsteuerung des Schleifspindelschlittens durch den Anschlag
io bei der Bewegung von links nach rechts verhindert und das Auflaufen des Schlittens
nach rechts in seine Endstellung erreicht werden: Der doppelarmige Hebel 17 greift
mit dem Ende seines einen Armes in eine Nut im Kolben 18, der in einem Zylinder
i9 geführt wird. Vor der rechten Stirnseite des Kolbens mündet in den Zylinder eine
Drückfüssiggkeitsleitung 2o, die über einen Dreiwegehahn 2i und eine weitere Leitung
22 an das die Erfindung bildende Schaltglied 2-,3 angeschlossen ist. Wird der Kolben
18 von rechts` her mit Druckflüssigkeit aus dem Schaltglied 23 beaüfschlagt, so
schwenkt er den doppelarmigen Hebel 17 im Uhrzeigersinn und bewirkt dadurch das
Zurückgehen des Anschlagbolzens 15 aus dem Bereich des Schlittenanschlags io und
damit das Ausfahren des Schleifspindelschlittens 3 aus der Arbeits- in die Ruhestellung.
" " Beim Planschleifen mit der Stirnfläche 2 der Schleifscheibe darf der Schleifspindelschlitten
abgesehen' von der in Zwischenräumen notwendigen Spannzustellbewegimg keine Axialbewegung
ausführen. Die Schlittenanschläge io und il sowie der Umsteuerhebel 13 des Kippspannwerkes
iz mit dem Anschlagbolzen 15 sind außer Tätigkeit. Der Dreiwegehahn 21 kann daher
in eine Stellung gebracht werden, in der er die Druckflüssigkeitszufuhr zum Zylinder
i9 sperrt und zu einem anderen, im folgenden zu. beschreibenden Stromkreis öffnet.
Der Umsteuerhahn 9 des Kolbengetriebes q., 5, 6 wird vor Beginn der Plänschleifarbeit
in diejenige Stellung gebracht, in der er die Druckflüssigkeit durch die Leitung
7 in den Zylinder 6 einleitet. Dadurch wird eine am Schleifspindelschlitten 3 vorgesehene
Anschlagfläche 2,4 zur Anlage auf einer Anschlagspindel 25 gebracht, die im Maschinenbett
gelagert ist und während des Schleifens in kraftschlÜssiger Verbindung damit gehalten,
so daß die Stirnfläche 2 der Schleifscheibe eine eindeutig bestimmte Lage gegenüber
dem nicht dargestellten Werkstück einnimmt. Die für die Spannzustellung notwendige
Axialbewegung der Schleifspindel wird durch Verschieben der Anschlagspindel25 in
ihrem Lager mit Hilfe eines Schraubentriebes od. dgl. ermöglicht; unter der Wirkung
des auf dem Kolben lastenden Flüssigkeitsdruckes folgt die Anschlagflache 2q. des
Schleifspindelschlittens jeder Bewegung der Spindel 25.
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Auch bei den Planschleifarbeiten soll der Schleifspindelschlitten
am Ende jedes.Arbeitsspieles selbsttätig in die Ruhestellung ausfahren. Diese Bewegung
wird wiederum durch das die Erfindung bildende Schaltglied 23 gesteuert; das in
diesem Falle zur gegebenen Zeit einen Druckflüssigkeitsstromstoß (über die Leitung
22, den entsprechend eingestellten Dreiwegehahn 21 und eine Leitung 26 in den Arbeitsraum
eines Drehkolbengetriebes 27 gibt: Der Drehkolben steht durch einen Hebel und ein
Zwischengestänge mit dem Umsteuerhahn 9 in Verbindung und stellt den Hahn beim Wirksamwerden
des Schaltgliedes 23 so um, daß der Kolben .4 im Zylinder 6 des Schleifspindelschlittens
durch die Leitung 8 mit Druckflüssigkeit beaufschlagt wird und der Schlitten infolgedessen
in seine Ruhestellung ausfährt.
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Die vorstehend beschriebene Maschine ist eine Formschleifmaschine;
bei der das Werkstück gewisse Längs-, Quer- und Höhenbewegungen gegenüber der Schleifscheibe
ausführen müß und daneben noch das Ausfahren des Schleifspindelschlittens in die
Ruhestellung am Ende jedes Arbeitsspieles mit größter Genauigkeit in Abhängigkeit
von seiner eigenen Form steuern soll. Eine unmittelbare Einwirkung-auf den Schleifspindelschlitten
vermag es wegen seiner Eigenbewegung nicht auszuüben. Daher ist man gezwungen, eine
Fernsteuereinrichtüng zu benutzen, die einerseits die erforderliche Schaltgenauigkeit
gewährleistet, andererseits aber bis zu einem gewissen Grad auch leicht verschiedenen
Betriebsbedingungen angepaßt werden kann.
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Diese Fernsteuereinrichtüng'soll durch die Erfindung geschaffen werden;
für ihre Durchführung ergeben sich folgende Gesichtspunkte: i-. Die Steuerung muß
durch das Werkstück ausgelöst werden. Am geeignetsten sind hierzu Kurven-oder Nockenscheiben,
die mit dem die Werkstizckbewegungen gegenüber der Schleifscheibe steuernden Getriebe
unmittelbar verbunden sind.
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z. Beginn und -Ende der Steuerwirkung müssen genau festlegbar und
in genügendem Maß aufeinander abstimmbar sein; mit anderen Worten: Die Zeit, in
der die Steuerwirkung ausgeübt wird, soll veränderlich sein.
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3. Eine Rückwirkung des vom Schaltglied gesteuerten Druckflüssigkeitsstromes
auf irgendeinen Teil der ilbriigen Arbeits- oder Schaltgetriebe der
Maschine
ist unzulässig. Der zur Auslösung der "Steuerwirkung notwendige Flüssigkeitsdruck
darf also von dem Schaltglied nur während des Steuervorgangs weitergeleitet werden.
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Das Schaltglied muß nach jedem Wirksamwerden selbsttätig in die Ausgangsstellung
zurückgehen, utn sofort für das folgende Spiel bereit zu sein.
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Erfindungsgemäß werden diese Gesichtspunkte in folgender Weise verwirklicht
(Abb.2 bis 6): Das Schaltglied besteht im wesentlichen aus einem Drehschieber 28
in einem Gehäuse 29. Vier Steuerstege unterteilen den Arbeitsraum des Sehiebers
in vier Kammern, von denen je zwei einander gegenüberliegende durch eine Bohrung
miteinander verbunden sind, um Druckausgleich in der Schieberbüchse zu schaffen.
Außerhalb der ,-'#,rl>eitskammern trägt der Drehschieber auf zwei gegeneinander
abgesetzten zylindrischen Zapfen 30 und 31 je ein Ritzel 32 und 33. Das Ritzel 32
ist fest auf seinem Zapfen 30 verstiftet. Sein dem Zapfen 31 zugekehrter
Nabenteil 34. ist über eine gewisse Kreis-Bogenstrecke segmentartig bis auf den
Zapfen 30 ausgespart. Das Ritzel33 sitzt axial unverschieblich, aber lose drehbar
auf seinem Zapfen 31 und ;;reift auf der dem Zapfen 30 zugewendeten Seite
mit einem nabenartigen, angenähert über einen halben Kreis sich erstreckenden zylindrischen
Segment 35 in dem Raum um den Zapfen 3o, der durch die Aussparung der Nabe 34. des
Ritzels 32 frei gelassen ist. Die Kreisbogenlängen der Segmente 34 und 35 sind so
gewählt, daß zwischen zwei einander gegenüberliegenden Stirnflächen der Segmente
ein Winkelraum frei bleibt, wenn die beiden anderen Stirnflächen der Segmente sich
berühren. Dank dieser Anordnung kann entweder das Ritzel 33 gegen den feststehenden
Drebschieber 28 oder der Drehschieber gegen das festgehaltene Ritzel33 in entgegengesetzter
Richtung gedreht werden. Außerdem können sich der Drehschieber und das Ritzel 33
in der einen oder anderen. Richtung gleichsinnig bewegen, je nachdem, welches der
einander gegenüberliegenden Stirnflächenpaare der beiden Körper sich gerade berührt.
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Das Ritzel 32 greift in eine Zahnstange 36 ein, die in den zylindrischen
Teil eines im Schiebergehäuse 29 achsensenkrecht zum Drehschieber beweglichen, @;ber
einen Teil seiner Länge ausgebohrten Stößels 37 eingearbeitet ist. Der Stößel weist
außerdem eine Längsnut 38 auf, in die ein im Gehäuse 29 angeordneter Führungsstift
39 hineinreicht. Dieser Stift sichert den Stößel gegen Drehung und begrenzt seinen
Verschiebeweg. In der Bohrung .4o des Stößels liegt eine Druckfeder 41, die einerseits
am Gehäuse 29 und andererseits am Grund der Bohrung 4.o anliegt. Mit seinem freien
Ende ragt der Stößel ein Stück weit aus dem Gehäuse 29 heraus. Er endet in einem
Sporn 42, unter den sich eine Steuernocke 4.3 schieben kann.
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Eine gleichartige Anordnung ist für das Ritzel 33 getroffen. Unterschiede
gegenüber den soeben beschriebenen Teilen bestehen nur insofern, als die im Stößel
37 liegende Druckfeder ein wesentlich geringeres Arbeitsvermögen hat als die in
dem dem Ritz"el 33 zugeordneten 'Stößel 44 liegende Druckfeder .45, und insofern,
als die dem Sporn .42 zugeordnete Steuernocke 4.3 konstante Erhebung aufweist, während
die dem Sporn 4.6 des Stößels 44 zugeordnete Steuernocke 4.7 in Richtung ihrer Steuerbewegung
um eine solche Strecke bis auf die Höhe der NOCke 4.3 ansteigt, daß bei der dieser
Strecke entsprechenden Zurückdrängung des Stößels .14. in das Gehäuse 29 das Ritzel
33 seinen Nabenteil 35 aus der in Abb. 2 gezeigten !Stellung im Uhrzeigersinn genau
oder nahezu bis zur Anlage der bisher freigelegenen Stirnfläche des Nabenteils auf
der bisher freigelegenen Stirnfläche der Nabe 34. des Ritzels 32 dreht.
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Die Steuernocken .43 und 47 sind im Ausflübrungsbeispiel auf einer
umlaufenden Trommel ,48 angeordnet, die voraussetzungsgemäß von dem die Werksätückbewegungen
hervorrufenden Getriebe angetrieben wird. Mit Rücksicht auf diese Drehbewegung wird
die steuernde Fläche des Nockens 43 durch einen zylindrischen Flächenstreifen gebildet,
dessen Achse mit der Drehachse der Trommel 4.8 zusammenfällt. Die Anlaufkante der
Nocke 4.7 liegt, auf einem Durchmesser gemessen, um das oben erläuterte Maß innerhalb
dieser Fläche, die Ablaufkante dagegen auf der Höhe der NOCke .43. Beide Nocken
sind auf dem Trommelflansch oder -Boden und gegeneinander unter Benutzung von Langlöchern
und Klemmschrauben verschieb- und feststellbar.
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Die Einrichtung arbeitet folgendermaßen: Von dem Beginn der Bearbeitung
eines Werkstücks an bis kurz vor deren Ende ist das Schaltglied 23 sich selbst überlassen;
die Steuernocken 4.3 und 47 bewegen sich mit der Trommel 48 außerhalb des Bereiches
der Stößelsporned.2und46. Die starke Feder 4.5 in der Bohrung des Stößels 4.4. hat
den Stößel ganz nach außen geschoben. Dadurch ist das Nabensegment 35 des Ritzels
33 entgegen dem Uhrzeigersinn bis zur Anlage seiner einen Stirnfläche an der dieser
gegenüberliegenden Stirnfläche des Segments 34. am Ritze132 gedreht worden und hat
dieses Ritzel zusammen mit dem Drehschieber 28 und dem Stößel 37 entgegen dem Druck
der schwachen Feder -.t, diese spannend, bis in die durch den Führungsstift 39 und
die Stößelnut 38 festgelegte Endstellung nach innen bewegt. Der Drehschieber nimmt
dabei die aus Abb. 5 ersichtliche Stellung in seinem Gehäuse ein. Der in der Fl'üssigkeitszufuhrleitung
49 herrschende, von einem nicht dargestellten Druckspeicher herrührende Druck bleibt
ohne Wirkung auf die Steuerleitung 22 des Schleifspindelschlittens. Diese Leitung
ist durch denDrehschieber mit der zu einem offenen Flüssigkeitsbehälter führenden
Abflußleitung 5o verbunden und somit drucklos. Je nach der Stellung des Dreiwegehahnes
2m sind auch die Steuerleitungen 20 und 26 drucklos. Die Arbeitsgetriebe des- Schleifspindelschlittens
können ihre gewöhnliche Wirkung aus-'üben.
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Nähert sich der Bearbeitungsvorgang seinem Ende, so Laufen die beiden
Nocken 43 und 47 mit
ihren Anlaufkanten gleichzeitig oder der Nocken
47 um eine wählbare Zeit nach dem Nocken 43 unter die Stößelsporne 42 und 46. Die
(zylindrische) Erhöhung des Nockens 43 ist so gewählt; daß der Nocken sich ohne
nennenswertes Spiel, aber auch ohne Klemmen unter den Sporn 42 schiebt. Dieser vermag
also während des Nockendurchlaufs seine Stellung nicht zu verändern; dementsprechend
wird auch der Drehschieber 28 in der Stellung festgehalten, in der er die Druckleitung
29 geschlossen hält.
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Der Sporn 46 des Stößels 44 dagegen legt sich sofort auf die Anlaufkante
des Nockens 47 auf und wird mit der Weiterdrehung des Nockens allmählich in das
Gehäuse 29 zurückgeschoben. Dabei dreht eine Zahnstange das Ritzel 33 frei 'über
dem Drehschieberzapfen 31 im Uhrzeigersinn, so daß sich die bisher in -Anlage
auf der Stirnfläche des Nabensegments 34 gelegene Stirnfläche des Nabensegments
35 nach unten bewegt und dadurch den Kraftschluß zwischen dem Stößel 44 und dem
Stößel 37 aufhebt. Der Drehschieber 28 ist von diesem Augenblick an dem in der gespannten
Feder 4 1 im Stößel 37 aufgespeicherten Arbeitsvermögens unterworfen, das sich jedoch
vorläufig noch nicht auswirken kann, weil der Stößelsporn42 durch den zylindrischen
Nocken 43 abgestützt wird.
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Der Stößel 44 läuft, durch den ansteigenden Nocken 47 geschoben, weiter
in das Gehäuse 29 hinein. Seine Endstellung wird durch den zylindrischen Flächenteil
des Nockens 47 bestimmt: In ihm hat er das Nabensegment 35 des Ritzels so weit rechtsherum
gedreht, daß der von dem Segment 35 seit Beginn seiner Bewegung durchlaufendeWinkelweg
gleich dem Winkelweg ist, den .der Drehschieb er bei seiner Schaltbewegung auszuführen
hat.
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Sobald nun die Ablaufkante des Nockens 43 unter dem Sporn 42- des
Stößels 37 durchgelaufen ist, schnellt die im Stöße137 liegende, gespannte Feder
41 den Stößel nach rechts. Die Zahnstange 36 dreht damit das Ritzel 32 und mit ihm
denDrehschieber 2$ im Uhrzeigersinn, bis das Nabensegment 34 des Ritzels 32: wieder
auf .das vorausgeeilte Nabensegment 35 des Ritzels 33 auftrifft und von diesem,
infolge des Widerstandes der Feder 45 im Stößel 44, aufgehalten wird. Damit aber
hat der Drehschieber die Stellung erreicht (Abb: 6), in der er die Druckleitung
49 mit der Steuerleitung22 und je nachStellung desDreiwegehahnes 2z mit der Steuerleitung
2o oder 26 verbindet, -so daß der Schleifspndelschlitten 3 in der oben erläuterten
Weise in die-Ruhestellung ausgefahren und das Arbeitsspiel beendet wird.
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Diese Stellung behält der Schieber 28 bei, bis die Ablaufkante des
Nockens 47unter dem Stößelsporn 46 durchläuft. In diesem Augenblick entspannt sich
die Feder 45 im Stößel 44 und schnellt dabei den Stößel nach rechts in seine Anfangslage.
Die Bewegung des Stößels wird durch die Zahnstange auf das Nabensegment 35 und von
diesem auf das Segment 34 und den Drehschieber 28 übertragen. Der Drehschieber
wird in seine Ausgangsstellung zurückgedreht, in der er die Druckleitung 49 gegen
die Steuerleitung 22 abschließt und diese (Leitung auf Ablauf schaltet. Mit der
Bewegung des Schiebers in diese Stellung ist auch der Stößel 37 in seine
Anfangsstellung zurückgelangt und die ganze Einrichtung für ein neues Arbeitsspiel
vorbereitet.
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Um die Zeit, während welcher der Flüssigkeitsdruck aus der Druckleitung
49 in die Steuerleitung 22 und die an sie anschließende Steuerstromkreise eingeleitet
wird, regeln zu können; ist, wie oben erwähnt, der Nocken 47 gegen den Nocken 43
verschiebbar angeordnet. Die Nockenlängen und -Stellungen ergeben sich aus folgenden
Überlegungen: Die Nockenlängen sind aus der größten vorkomtuenden Nockengeschwindigkeit
und der längsten verlangten Schaltdauer des Hahnes 28 zu bestimmen. Aus diesen beiden
Größen wird der Mittelpunktswinkel errechnet, über den sich die Nocken zu erstrecken
haben, und zwar unter der Annahme, daß beide Nocken gleichzeitig unter den ihnen
zugeordneten Stößelsporn einlaufen, damit auch der Winkelweg berücksichtigt wird,
der auf den ansteigenden Kurventeil des Nockens 47 entfällt; denn die Schaltbewegung
des Hahnes 28 darf frühestens unmittelbar nach dem Anlaufen des Sporns 46 auf die
volle Höhe des Nockens 47 ausgelöst werden. Die Nocken sind unter diesen Bedingungen
gleich lang auszuführen. Wie leicht zu erkennen ist, kann damit von ihrer Grundstellung
für gleichzeitigen Auflauf der Stößelsporne 42 und 46 aus die Schaltdauer durch
Verschieben des Nockens 47 gegen die Nocke 43 entgegen der Drehrichtung der Nöcken
von o bis auf die verlangte längste Zeit eingestellt werden.
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Das Schaltglied nach der Erfindung ist seiner Natur nach sehr vielseitig
verwendbar. Es kann statt durch umlaufende Nocken auch durch linear verschiebbare
Nöcken oder beliebige andere An-Schlagsysteme gesteuert werden. Es wird daher Wert
auf die Feststellung gelegt, daß irgendeine Beschränkung der Erfindung auf bestimmte
Fachgebiete nicht beabsichtigt ist. Desgleichen ist die Zahl und Anordnung der zu
steuernden Getriebeteile innerhalb eines großen Bereiches beliebig wählbar, da das
Schaltglied durch beliebig viele nacheinander zur Wirkung kommenden Steuerpaare
beliebig oft ausgelöst werden kann.