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Vorrichtung zum schnellen und langsamen Verschieben von Werkzeugmaschinenschlitten
Eine bekannte und häufig verwertete Anordnung bei Werkzeugmaschinen besteht darin,
daß ein hin und her beweglicher Maschinenteil, etwa ein Werkzeug- oder Werkstückschlitten,
über eine Strecke von gegebener Länge schnell verschoben und daran anschließend
mittels Feinverstellung langsam weiterbewegt wird.
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Auf eine solche Vorrichtung zum schnellen und langsamen Verschieben
von Werkzeugmaschinenschlitten bezieht sich die Erfindung, bei welcher die Schnellverstellung
des Schlittens in an sich bekannter Weise durch einen hydraulischen Motor und ein
ihm nachgeschaltetes drehbewegliches Abtriebsglied unter Begrenzung des Schnellverstellweges
durch einen einstellbaren Anschlag, das langsame Verschieben des Schlittens aber
durch ein selbsthemmendes Feinverstellgetriebe bewirkt wird, das nach Abschluß der
Schnellverstellung mit dem Abtriebsglied des Schnellverstellgetriebes gekuppelt
wird.
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Bei diesen bekannten Vorrichtungen geht die Schnellverstellung meist
auf einer Strecke vor sich, deren Anfangspunkt unveränderlich festliegt, während
der Endpunkt durch einen am Maschinenbett
oder einem anderen ortsfesten
Maschinenteil angeordneten Anschlag gebildet wird, dessen Länge verändert werden
kann, damit sich Schnellverstellwege unterschiedlicher Länge einstellen lassen.
Der Anschlag liegt für gewöhnlich in der Bahn des Schlittens selbst, hält also den
Schlitten unmittelbar an; hierdurch wird mittelbar auch die die Schnellverstellung
bewirkende Antriebseinrichtung beeinflußt, für die Mittel vorgesehen werden müssen,
die die Antriebseinrichtung in dem Augenblick abschalten, in dem der Schlitten auf
den Anschlag trifft. Nach Abschluß der Schnellverstellung wird der Schlitten durch
Einrücken einer Kupplung mit einem Feinverstellgetriebe verbunden, das den weiteren,
langsamen Vorschub zu erzeugen gestattet: Bei diesen Anordnungen stehen die Antriebseinrichtung
und der Wegbegrenzungsanschlag für die Schnellverstellung des Schlittens sowie die
Feinverstellgetriebekupplung wohl wirkungsmäßig in einem inneren.Zusammenhang, sind
aber im übrigen völlig unabhängig voneinander. So kommt es, daß z. B. der Schlitten
am Ende seines Schnellverstellweges mit voller Geschwindigkeit auf den Aufschlag
auffahren kann und zusammen mit seiner Antriebseinrichtung unter hartem Stoß zum
Halten gebracht wird, daß darauf unter Umständen die Feinverstellgetriebekupplung
erst in die Eingriffsstellung gegenüber dem Schlitten gebracht und schließlich der
Anschlag für die :Schnellverstellwegbegrenzung ausgerückt werden muß, um die Weiterbewegung
des Schlittens mit dem Feinverstellgetriebe zu ge-. statten. Offensichtlich stellen
diese Verhältnisse Mängel und Unbequemlichkeiten dar, die mit den an moderne Werkzeugmaschinen
zu stellenden Forderungen nicht vereinbar sind: Die Erfindung vermeidet diese Nachteile
dadurch, daß der Anschlag für die Begrenzung des Schnellverstellweges des Schlittens
in der mit dem Abtriebsglied des- Feinverstellgetriebes verbundenen Hälfte der Kupplung
angeordnet ist, die zum Abschluß des Feinverstellggtriebes an das Schnellverstellgetriebe
dient.
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Das Schnellverstellgetriebe für den Schlitten besteht aus einem hydraulischen
Kolbengetriebe und einem von diesem angetriebenen Maschinenteil (Zahnrad, Band-
oder Seiltrommel öd. dgl.), der durch Drehbewegung dem Schlitten eine hin und her
gehende Bewegung auf beliebig geformter Bahn erteilt, also das Abtriebselement darstellt.
Das Feinverstellgetriebe ist ein selbsthemmendes Getriebe, z. B. ein Schneckengetriebe.
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Für die Feinverstellung des Schlittens wird der obenerwähnte Maschinenteil,
der die Schnellverstellung des Schlittens bewirkt, mitbenutzt, indem als Verbindung
des Feinverstellgetriebes mit dem Schlitten eine Kupplung vorgesehen ist, deren
eine Hälfte eben jener Maschinenteil bildet. Die zweite Kupplungshälfte ist auf
der Antriebswelle des Feinverstellgetriebes aufgekeilt, kann sich mit ihr drehen
und trägt gleichzeitig den Anschlag, der zur Begrenzung des Schnellverstellweges
des Schlittens dient. Der Anschlag wird zweckmäßig als ein Element ausgebildet;
das die Kupplung des Feinverstellgetriebes- mit dem Abtriebsglied der Schnellverstelleinrichtung
herstellt, wenn der Schlitten das Ende des Schnellverstellweges erreicht. Das Abtriebsglied
des Schnellv erstellgetriebes steuert außerdem die Druckflüssigkeitszufuhr zu seinem
hydraulischen Kolbengetriebe selbst und ist insbesondere so ausgebildet, daß es
die Geschwindigkeit des Schlittens bei der Annäherung an das Ende seines Verstellweges
allmählich so weit verringert, daß der Schlitten stoßfrei angehalten wird, Der Erfindungsgegenstand
ist in der Zeichnung in zwei Ausführungsformen dargestellt; es zeigt Abb. i eine
schematische Darstellung des Schnellverstellgetriebes des Schlittens, Abb. 2 einen
Längsschnitt durch die Vorrichtung nach der ersten Ausführung, Abb. 3 eine Seitenansicht
eines Teils der Vorrichtung, gesehen von der Schnittlinie A-A der Abb. i in Richtung
der Pfeile, teilweise im Schnitt, Abb. 4 und 5 die. den Abb. 2 und 3 entsprechenden
Darstellungen einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung, Abb. 6 einen Grundriß
zu Abb. 5.
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Als hin und her zu bewegender Maschinenteil ist dem Ausführungsbeispiel
der Werkstücktisch i einer Maschine zum Planschleifen der senkrecht zur Tischlängsachse
stehenden Stirnflächen von Werkstücken zugrunde gelegt, der mit einer Flachführung
2 und einer V-Führung 3 auf dem Maschinenbett 4 aufliegt. An seiner Unterseite trägt
er zwischen den Führungen eine Zahnstange 5, in die ein Zahnräd.6 eingreift, das
auf einer am Maschinenbett in Lagern 7 und 8 gelagerten Welle g zwischen zwei Bunden
io und ri frei drehbar angeordnet ist. Das Zahnrad dient in bekannter Weise zur
Erzeugung der Hinundherbewegung des Tisches sowohl bei der Schnellverstellung als
auch beim langsamen Verschieben. Die Schnellverstellung wird bewirkt durch ein hydraulisches
Kolbengetriebe, das aus dem mit dem Maschinenbett verbundenen Zylinder 12, und einem
darin gleitenden Kolben 13 besteht. Der Kolben ist in gleichfalls bekannter Weise
auf einem Teil seiner zylindrischen Oberfläche als Zahnstange 14 ausgebildet und
steht durch sie in Verbindung mit einem Ritzel 15, das einen Teil der Nabe 16 des
Zahnrades 6 bildet. Der Zylinder 12 wird durch Rohrleitungen 17 und 18 von einer
nicht dargestellten Pumpe, mit Druckflüssigkeit gespeist, und zwar abwechselnd am
einen und anderen Ende. Zur Umsteuerung des Flüssigkeitsstromes dient ein Umsteuerelement
beliebiger Bauart, das in einem Gehäuse i9 untergebracht ist und mittels des Handhebels
2o oder mechanisch in bekannter Weise gesteuert werden kann.
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Es: wird vorausgesetzt, daß die Anfangsstellung desTisches, von der
die Schnellverstellung ausgehen soll, stets durch die in Abb. i dargestellte Lage
der einzelnen Teile zueinander gegeben ist. Der Tisch steht dabei in seiner rechten
Endstellung, und diese wird bestimmt durch das Anliegen der linken Stirnfläche des
Kolbens 13 an dem ihr zugeordneten Boden des Zylinders i2. In bekannter Weise
kann beim Einlaufen des Tisches in diese Stellung ein
stoßfreies
Anfahren des Kolbens an den Zylinderboden dadurch erreicht werden, daß sich der
Kolben finit einer Vertiefung in seiner Stirnfläche über einen stopfenartigen Vorsprung
am Zylinderboden schiebt (Abb. i). Das in der Vertiefung befindliche Treibmittel
kann nur langsam um den Stopfen herum abströmen, und die Kolbenbewegung wird dadurch
in der notwendigen Weise verlangsamt.
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Von der gezeichneten Anfangsstellung aus wird der Tisch i bei Beaufschlagung
des Kolbens 13 durch die Leitung 17 schnell nach links verschoben. Zur Begrenzung
dieser Bewegung dient erfindungsgemäß ein Anschlag, der mit dem Antriebselement
des selbsthemmenden Feinv erstellgetriebes starr verbunden ist und zur Anlage auf
einem Gegenanschlag- am Zahnrad 6 kommt, wenn der Tisch i die verlangte Endstellung
erreicht. Zu diesem Zweck ist folgende Anordnung getroffen: Als Feinverstellgetriebe
dient im Ausführungsbeispiel ein Schnekkengetriebe, dessen Schnecke 21 in einem
am 1klaschinenbett befestigten Gehäuse 22 gelagert und dessen Schneckenrad 23 auf
der obenerwähnten Welle 9, die das frei drehbare Zahnrad 6 trägt, neben dem Lager
7 aufgekeilt ist. Die Schnecke kann durch ein nicht dargestelltes Handrad oder in
beliebiger Weise mechanisch gedreht werden. Auf der Welle 9 ist weiter zwischen
dem Bund i i und dem Lager 8 ein Körper 24 aufgekeilt, in oder an dem der Anschlag
für die Begrenzung des Schnellverstellweges des Tisches i angeordnet ist. Im Ausführungsbeispiel
dient der Anschlag gleichzeitig zum Kuppeln der Welle 9 und damit des Feinverstellgetriebes
21, 23 mit dem Zahnrad 6; er ist deshalb als Kupplungsbolzen 25 ausgebildet, der
bei geeigneter Stellung des Zahnrades 6 unter der Druckwirkung einer Feder 26 in
eine Rast 27 in der Nabe 16 des Zahnrades 6 einfällt und so eine in beiden Drehrichtungen
des Zahnrades wirksame starre Verbindung zwischen dem Schneckenrad und dem Zahnrad
schafft. Diese Stellung ist in Abb. 2 dargestellt; sie kommt zustande, wenn der
Tisch das Ende seines Schnellverstellweges erreicht hat, und wird beim Weiterbewegen
des Tisches mittels des Schneckengetriebes beibehalten. Aus dem Vorstehenden ergibt
sich, daß die Länge des Schnellverstellweges des Tisches i bestimmt wird durch die
Lage, die der Bolzen 25 gegenüber der Rast 27 im Zahnrad 6 einnimmt, wenn der Tisch
i in seiner rechten Endlage, der Anfangsstellung für die Schnellverstellung, steht.
Durch Verdrehen des Körpers 24 mittels des Schneckengetriebes 2i, 23 kann diese
Lage im notwendigen Bereich geändert werden. Der Bolzen 25 muß dabei selbstverständlich
aus der Rast 27 ausgerückt sein.
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Ein Beispiel für die Einstellung der Vorrichtung auf einen bestimmten
Schnellverstellweg des Tisches i ist in Abb. i dargestellt. Verlangt wird ein Schnellverstellweg
von der Länge a, gemessen von der rechten Endstellung des Tisches aus. In der unveränderlich
festliegenden Ausgangsstellung des Tisches steht auch die Rast 27 firn Zahnrad 6
stets an der gleichen Stelle und mit ihr der Schnittpunkt des Teilkreises des Zahnrades
mit demjenigen Zahnradhalbmesser, auf dem der Mittelpunkt der Rast 27 liegt. Der
Bogenweg, den dieser Punkt bei der Schnellverstellung des Tisches von dessen Ausgangsstellung
bis zum Ende des Schnellverstellweges zu durchlaufen hat, ist gleich der Strecke
a. Folglich muß der Bolzen 25 mittels des Schneckengetriebes 21, 23 so eingestellt
werden, daß der bchnittpunkt des dem Bolzenmittelpunkt zugeordneten Zahnradhalbmessers
mit dem Zahnradteilkreis mit dem Endpunkt des Bogenweges des vorerwähnten Punktes
zusammenfällt. Ist dies der Fall, so schnappt der Bolzen 25 in die Rast 27 ein,
wenn der Tisch i um die Strecke a verschoben worden ist, und der Tisch wird in der
gewünschten Weise angehalten, da das Schneckengetriebe 21, 23 infolge seiner Selbsthemmung
eine Mitnahme des Körpers 24. durch das Zahnrad 6 verhindert. Um das Anhalten des
Tisches stoßfrei zu machen, eine Aufgabe, die bei einschlägigen hydraulischen Antrieben
schon seit längerer Zeit bekannt und gelöst ist, wird nach der Erfindung folgende
Einrichtung benutzt: Die vom Umsteuerelement i9 zum linken Ende des Zylinders 12
führende Treibmittelleitung 17 mündet in eine die Welle 9 umgebende Ringnut im Lager
7 und findet von dort ihre Fortsetzung in einer die Welle durchsetzenden Bohrung
28, die ihrerseits wieder in eine Ringnut 29 in der Nabe 16 des Zahnrades 6 mündet.
Auf einem Durchmesser der Bohrring 28 gegenüberliegend, aber axial zu ihr versetzt,
führt eine zweite Bohrung 30 aus. der Ringnut 29 durch die Welle 9 zum Lager 7 zurück
und mündet dort in einer Ringnut, von der aus die zum Zylinder 12 führende Leitung
17 sich fortsetzt. In die Ringnut 29 ist im Bereich der Bohrung 28 ein Paßstück
31 eingesetzt, das der Rast 27 in der Zahnradnabe 16 auf einem Durchmesser gegenüberliegt,
mit seiner auf der Welle 9 aufliegenden Fläche die Bohrung 28 ganz oder nahezu abzudecken
vermag, wenn es während der Drehung des Zahnrades 6 über die Bohrung gelangt, die
Bohrung 3o dagegen unbeeinflußt läßt. Es ist leicht zu erkennen, daß das Paßstück
jedesmal, wenn das Zahnrad 6 den Tisch nahe an das eingestellte Ende des Schnellverstellweges
heranbewegt hat, die Treibmittelzufuhr zum Kolbengetriebe 12, 13 durch allmähliches
Abdecken der Bohrung 28 drosselt und so die Auslaufgeschwindigkeit des Tisches herabsetzt.
Da die Bohrung 28 in der Welle 9 in einer festen Lagebeziehung zu dem Kuppelbolzen
25 liegt, setzt die Drosselung unabhängig von derLänge des eingestellten Schnellverstellweges
stets in der gleichen Entfernung vom Ende der Tischbewegung ein, so daß der stoßfreie
Auslauf in allen Fällen zesichert ist. Zum Zurückführen des Tisches i in seine Ausgangsstellung
wird zunächst der Bolzen 25 mittels Druckflüssigkeit (Abb.2) oder in beliebiger
anderer Weise aus der Rast 27 ausgerückt und darauf der Kolben 13 auf der rechten
Seite durch die Leitung 18 beaufschlagt. Der Kolben läuft dann, den Tisch wieder
über das Ritzel 15, das Zahnrad 6 und die Zahnstange 5 antreibend, in seine linke
Endstellung (Abb. i)- zurück und kommt durch die oben
erläuterte
Flüssigkeitsbremse stoßfrei zum Anliegen an dem Zylinderboden.
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Eine zweite Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist in den
Abb. 4 -bis 6 dargestellt. Hierbei wird der die .Schnellverstellung des Tisches
i bewirkende Treibmittelstrom bei der Annäherung des Tisches an das Ende des Schnellverstellweges
durch ein in gleicher Weise wie oben beschrieben wirkendes, aber einen selbständigen
Teil der Vorrichtung bildendes Element gedrosselt.
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Die Ringnut 29 mit dem Paßstück 3 1 ist aus der Nabe 16 des
Zahnrades 6 in die Nabe 32 eines scheibenförmigen Körpers 33 verlegt, der zwischen
dem Bund z i der Welle 9 und dem Träger 24 des Kupplungsbolzens 25 über einen kleinen,
durch Anschläge unveränderlich festgelegten Winkelweg drehbar auf die Welle 9 aufgeschoben
und durch eine Drehfeder 34 kraftschlüssig mit dem Körper24 verbunden ist.
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Auf ihrer dem Körper 24 zugekehrten Seite trägt die Scheibe 33 einen
oder mehrere zahnartige Ansätze 35, mit denen sie dauernd in Aussparungen 36 am
Körper 24 eingreift. Die Aussparungen sind breiter als die Zähne 35, so daß sich
diese bei einer Drehung der Scheibe 33 in den - Aussparungen gegenüber dem Körper
24 mit Spiel bewegen können. Die Drehfeder 34 hält die Seheibe, solange diese sich
selbst überlassen ist, mit den Flächen 37 in Anlage auf den Flächen 38 am Körper
24. Bei dieser Stellung der Scheibe befindet sich das Paßstück 3, in der
Ringnut 29 mit seiner Vorderkante in unmittelbarer Nähe der Bohrung 28 in der Welle
9, so daß schon bei einer geringen Drehung der Scheibe 33 im Uhrzeigersinn die Drosselung
des durch die Bohrung fließenden Treibmittelstromes beginnt.
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Wird die Scheibe so weit gedreht, daß die Zähne 35 mit ihren Flächen
39 auf den Flächen 4o am Körper 24 aufliegen, sich also über.die ganze Breite der
Aussparungen 36 bewegt haben, so steht der Kupplungsbolzen25 einerBohrung4i in derScheibe
33 gegenüber und fällt durch diese in der oben beschriebenen Weise in die Rast 27
an der Zahnradnabe 16 ein, die in der Zwischenzeit ebenfalls in die entsprechende
Stellung gelangt ist.
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Der Zusammenhang zwischen der Bewegung des Zahnrades 6 und der Scheibe
33 wird folgendermaßen hergestellt: Auf der dem Zahnrad 6 zugekehrten Seite trägt
die Scheibe 33 einen gegen das Zahnrad vorspringenden Bolzen 42 mit einer Anschlagfläche,
die in die Bahn eines Gegenanschlages 43 :am Zahnrad reicht. Der Anschlag 43 ist
gegenüber der Rast.27 für den Kupplungsbolzen 25 genau festgelegt und starr mit
dem Zahnrad 6 verbunden. Ist das Zahnrad während der Schnellverstellung des . Tisches
i mit dem Anschlag 43 auf die Anschlagfläche des Bolzens 42 an der Scheibe
33 aufgetroffen, so schleppt es die Scheibe kraftschlüssig entgegen der Wirkung
der Feder 34 mit, hebt dadurch die Flächen 37 der Zähne 35 von den Flächen 38 am
Körper 24 ab und dreht die Scheibe 33 bis zum Auftreffen der Anschlagflächen 39
auf die Flächen 4o am Körper 24. - Während dieser Bewegung der Scheibe 33 verlangsamt
sich die Drehbewegung des Zahnrades infolge der Drosselung des Treibmittelzuflusses
zum Zylinder r2 durch das Paßstück 31. Im Augenblick des Aufeinandertreffens
der Flächen 39 und 40 ist das Ende des Schnellverstellweges des Tisches i
erreicht, weil der Körper 24, wie oben erwähnt, infolge der Selbsthemmung des Schneckengetriebes
21 und 23 nicht ausweicht, und die Kupplung des Zahnrades mit dem Schneckengetriebe
unter Einschluß der Scheibe 33 vollzögen. Der Schnellverstellweg des Schlittens
wird also durch die Anschlagflächen 40 am Körper 24 begrenzt, deren Lage zur Ausgangsstellung
der Rast 27 im Zahnrad.6 wieder durch Drehen der Welle 9 mittels der Schnecke 2i
verändert werden kann. Der Kupplungsbolzen 25 hat in diesem Fall nur als solcher,
nicht mehr als Wegbegrenzungsmittel zu wirken.
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Diese zweite Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes hat gegenüber
der zuerst beschriebenen den Vorteil, daß weder die als -Regelelement für das hydraulische
Kolbengetriebe dienende Scheibe 33 noch die im Bereich ihrer Nabe 32 liegenden Oberflächenteile
der Welle 9 mit der Bohrung 28 durch die Arbeitsdrücke belastet werden, denen die
Lagerstelle des Zahnrades 6 ausgesetzt ist. Es tritt daher keine merkliche Abnutzung
der zusammenarbeitenden Steuerflächen ein, so daß die Steuerwirkung dauernd in voller
Genauigkeit erhalten bleibt..