DE916141C

DE916141C - Einstellbarer Vorschubantrieb fuer Werkzeugmaschinen od. dgl.

Info

Publication number: DE916141C
Application number: DEP25961A
Authority: DE
Inventors: Xavier Francois Castelli
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1943-07-13
Filing date: 1948-12-22
Publication date: 1954-08-05
Also published as: GB636664A; FR55939E; GB624612A; BE459225A; US2709924A; CH249432A; FR930994A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen einstellbaren Vorschubantrieb für Werkzeugmaschinen od. dgl., besonders für den Werkzeughalter von Gewindeschneidmaschinen, durch den ein Vorschub von veränderlicher Größe und von besonderer Charakteristik ohne Zwischenschaltung von Übersetzungsgetrieben erzielt werden soll.

Zum Umsetzen einer umlaufenden Drehbewegung in eine hin und her gehende Bewegung sind Kurvenscheibengetriebe bekannt, bei denen die Kurvenscheibe aus zwei Exzentern besteht, von denen der eine als Innenexzenter auf der antreibenden Welle und der andere als Außenexzenter auf dem Innenexzenter winkelverstellbar angeordnet ist. Beidiesen Getrieben wird die Verstellbarkeit der Kurvenscheiben zur Änderung des Hubes der hin und her gehenden Bewegung benutzt. Die Doppelexzenterscheibe läuft hierbei ständig um.

Die Erfindung verwendet ein derartiges Kurvenscheibengetriebe zur Regelung des Vorschubantriebes für Werkzeugmaschinen od. dgl. und kennzeichnet sich dadurch, daß die den Innenexzenter tragende Antriebswelle nur eine Teildrehung ausführt und das angetriebene Organ längs einer im wesentlichen durch die Achse der Antriebswelle gehenden Geraden von demjenigen Teil des Außenexzenters vorgeschoben wird, in dessen Bereich die Vorschubgeschwindigkeit mit wachsendem Vorschub abnimmt, und daß die Verstellung des Außenexzenters gegenüber dem Innenexzenter zur Steuerung der Verschiebelänge und die

Verstellung des Innenexzenters gegenüber der Antriebswelle zur Wahl des Geschwindigkeitsbereiches für den Vorschub dient.

Der Kurvenscheibenantrieb nach der Erfindung dient somit zur Erzeugung eines Vorschubes in bestimmter Richtung und von besonderer Charakteristik. Durch Verstellung der beiden Exzenterscheiben zueinander und zu der Antriebswelle und durch Wahl eines bestimmten Abschnittes des Kurvenscheibenumfanges für die Übertragung des Vorschubes lassen sich sehr viele Vorschubbewegungen von unterschiedlicher Charakteristik einstellen, wozu sonst eine große Zahl von gegeneinander auswechselbaren Kurvenscheiben erforderlich ist.

Dem kreisförmigen Umfangsverlauf des äußeren Exzenters entsprechend folgt die Vorschubbewegung einem sinusoidalen Gesetz. Werden die Werte dieser Bewegung als Ordinate und die Winkelverstellungen der Kurvenscheibe als Abszissen genommen, dann ergibt sich eine Kurve der bekannten Form y = k · sin a;, und die Einstellungen werden so vorgenommen, daß von dieser Kurve ein Teil benutzt wird, der zwischen einem

Änfangswert Sr₁ und einem Wert χ = —liegt, wobei %

so gewählt wird, daß' — >x₁> 0 ist. Die Einstellung

des zweiten Exzenters gegenüber dem ersten Exzenter bestimmt den Wert des Koeffizienten k und somit die gesamte Vorschubstrecke, während eine darauffolgende Einstellung des ersten Exzenters gegenüber der Welle den Anfangswert X₁ bestimmt.

Ein besonders wichtiges Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Steuerung der Vorschubbewegungen des Werkzeugträgers bei Leitspindeldrehbänken und insbesondere bei Gewindeschneidmaschinen. In diesem Fall kann die Drehung der Doppelexzenterscheibe, die die Querbewegung des Werkzeuges steuert, durch eine mechanisch leicht auszudenkende Vorrichtung mit der Längsbewegung des Werkzeuges in Abhängigkeit gebracht werden, derart, daß zwischen aufeinanderfolgenden Schnitten die Kurvenscheibe gleiche Winkelverstellungen erfährt, welche auf Grund der durch die Kurvenscheibe erteilten sinusoidalen Charakteristik abnehmende Vorschubbewegungen des Werkzeuges und somit eine stufenweise abnehmende Schnittiefe bewirken, wie es bei einem derartigen Arbeitsgang erwünscht ist.

Die Einstellung des zweiten oder äußeren Exzenters

bestimmt den ganzen Vorschub und damit die gesamte Schnittiefe, während die Einstellung des ersten oder inneren Exzenters eine Änderung des Verhältnisses zwischen der Tiefe des ersten und des letzten Schnittes ■ ermöglicht. Hierdurch wird es möglich, die Anzahl der Schnitte, mit welcher der Gesamtvorschub erfolgen soll, für ein und dieselbe Gewindesteigung dem zu bearbeitenden Metall anzupassen.

Die aus zwei ineinandersteckenden und auf einer gemeinsamen Welle drehbar gelagerten Exzentern bestehende Kurvenscheibenanordnung weist Einstellmittel auf, um unabhängig voneinander die Winkellage des Außenexzenters gegenüber dem Innenexzenter und die des Innenexzenters gegenüber der Welle zu verändern, wodurch einerseits die Größe des Gesamtvorschubs des gesteuerten Organs und andererseits das Vorschubgesetz geändert wird. Außerdem sind auf beiden Exzentern Ablesemittel vorgesehen, um die Verstellungen sowohl des Innenexzenters gegenüber der Welle als auch des Außenexzenters gegenüber dem Innenexzenter zu bestimmen.

Der Innenexzenter kann auf der Welle mittels einer kegelförmigen Muffe gelagert sein und einen radialen Schlitz aufweisen, welcher seinen Einbau in die Bohrung des Außenexzenters gestattet, und die aus beiden Exzentern bestehende Kurvenscheibe wird auf der Welle mittels einer Mutter festgehalten. Um die relative Winkelstellung des Außenexzenters gegenüber dem Innenexzenter und die des Innenexzenters gegenüber der Welle zu ändern, wird die Befestigungsmutter gelöst, jeder Exzenter um den gewünschten Winkel gedreht und die Mutter darauf wieder angezogen. Vorzugsweise weisen beide Exzenter dazu Finger oder Vorsprünge auf.

Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kurvenscheibenanordnung ist in der Zeichnung dargestellt.

Abb. ι stellt schematisch die einstellbare Kurvenscheibe in der Nullstellung der beiden Exzenterringe dar;

Abb. 2 ist eine Ansicht des äußeren Exzenterringes der Kurvenscheibe;

Abb: 3 bis 8 geben Diagramme für die Verwendung der Kurvenscheibe wieder;

Abb. 9 stellt in Ansicht eine Ausführungsform der Kurvenscheibe in der der Abb. 1 entsprechenden Anfangsstellung unter Fortfall der Flansche des Außenexzenters und der Feststellmutter dar; Abb. 10 stellt die gesamte Anordnung in Ansicht dar; Abb. 11 ist ein Querschnitt nach der Linie XI-XI der Abb. 10.

Bei dem schematischen Ausführungsbeispiel nach der Abb. 1 besteht die einstellbare Kurvenscheibe aus einem kreisförmigen mittleren Körper a mit dem Halbmesser R und dem Mittelpunkt O, der auf einer Welle b sitzt. Auf dem Körper α ist ein erster Exzenterring c drehbar gelagert, dessen äußerer Umriß eine Kreislinie mit dem Halbmesser R₁ und dem Mittelpunkt O₁ bildet. Auf dem Ring c ist ein zweiter Exzenter d drehbar gelagert, dessen Umfang eine Kreislinie mit dem Halbmesser R₂ und dem Mittelpunkt O₂ (Abb. 2) bildet. Der Exzenter d kann sich no um den Exzenter c drehen, wobei der Mittelpunkt Ω seiner Bohrung stets mit dem Mittelpunkt O₁ des Exzenters c zusammenfällt. Die Exzentrizität O₂-Q des Exzenters d ist der Exzentrizität O₁-O des Exzenters c gleich, so daß es nur eine Stellung gibt, bei welcher O₂ mit O zusammenfällt, wobei der Exzenter d dann auf der Welle α zentriert ist, und der Umfang der Kurvenscheibe einen mit der Welle konzentrischen Kreis mit dem Halbmesser R₂ bildet. Diese Stellung ist in der Abb. ι dargestellt. iao

Der Exzenter d trägt Einteilungen A, B, C ..., die in Winkelabständen von z. B. 5° voneinander liegen. Der Exzenter c trägt einen Ablesestrich T, der sich in der Nullstellung gegenüber der Teilung A befindet. Dreht man den Exzenter d um einen Winkel φ gegenüber dem Exzenter c (Abb. 3), so bewegt sich der

Mittelpunkt O₂ auf einer Kreislinie mit dem Mittelpunkt O₁ und dem Halbmesser r = O₁O bis nach O₂'. Die von einem Punkt des Umfangs der Doppelexzenterscheibe aus gegenüber zwei rechtwinkligen Achsen O_x, 0_v (Abb. 3) beschriebene Kurve kann mit Hilfe der Abb. 4 algebraisch dargestellt werden. Es sei angenommen, daß ein Punkt P sich auf dem äußeren Kreisumfang des Exzenters d bewegt. Der Abstand 0O₂ ist im Verhältnis zu O₂' P (R₂) gering. Zieht man die Senkrechte O₂' H auf OP und nimmt man an, daß PO₂ = PH ist, so erhält man

OH = δ cos α, wobei δ — 0O₂'.

Daraus ergibt sich
OP

R₉ + δ cos a.

Der Punkt P beschreibt also bei der Drehung der Exzenterscheibe um den Mittelpunkt 0 eine Kurve von sinusoidalem Verlauf. Wirkt die Exzenterscheibe

ao auf eine Rolle g, die gezwungen ist, sich in der Richtung 0O₁ der Abb. 1 zu bewegen, so werden die Werte der Verschiebungen der Rolle g, wenn sich die Exzenterscheibe in der Pfeilrichtung f dreht, durch eine in Richtung des Pfeiles f_x verlaufende Sinusoide (Abb. 5) dargestellt, in welcher der Pfeil f₂ die positive • Richtung der Winkel anzeigt. Die Länge 0O₂ = δ, die den Höchstwert dieser Verschiebungen darstellt, hängt von der dem Winkel φ entsprechenden Anzahl der Teilungen A, B, C ... ab. Der Wert von δ wird durch die Gleichung

C · Ψ

ο = 2 r sin · —
2
gegeben.

Durch die Verstellung des äußeren Exzenters d auf dem Exzenter c werden somit der Kopierrolle g Verschiebungen von sinusoidalen Abszissen und von veränderlichem Koeffizienten, δ cos a, erteilt, wobei δ beliebig zwischen vorbestimmten Grenzen verändert werden kann. Es läßt sich somit für diese Verschiebungen der Rolle g und für die verschiedenen Einstellpunkte A, B, C ... ein Kurvenbündel aufstellen, das in der Abb. 6 dargestellt ist.

Der innere Exzenter c weist ebenfalls eine Skala 0, 5, 10 ... und der Körper α einen entsprechenden Strich T' auf. In der in der Abb. 1 gezeigten Nullstellung befindet sich der Strich T' gegenüber dem Teilstrich O. Es ist nun ersichtlich, daß eine Drehung des Exzenters c auf dem Körper α (Abb. 7) keine Verformung der durch die vorbeschriebene Einstellung auf einem der Teilstriche A, B, C ... bestimmten sinusoidalen Kurve bewirkt, daß die Anfangsstellung der Bewegungen der Rolle g aber verschoben wird. Auf der in Abb. 8 dargestellten Kurve, die einer bestimmten Einstellung des äußeren Exzenters d entspricht, wird z. B. eine einem Winkel von 25 ° entsprechende Winkelstellung des Exzenters c für den Anfang des Arbeitsbogens der Rolle g eine Stellung S bestimmen.

In dem Ausführungsbeispiel der Abb. 9 bis 11 besteht die Exzenterscheibe aus einem Zentralkörper a, der durch eine dreiteilige kegelförmige Muffe gebildet ist, die auf dem einen Ende einer Welle b sitzt, die mit einem kreisförmigen Ansatz J₁ versehen ist. Der Kegel könnte auch durch die Welle b selbst gebildet sein. c ist der Innenexzenter, der mit einer konischen, Bohrung versehen ist, durch die er auf die Muffe a aufgeschoben wird. An seiner breitesten Stelle besitzt der Exzenter c einen Schlitz C₁, der ihm eine gewisse Elastizität verleiht. Um den Innenexzenter c ist der Außenexzenter d von gleicher Exzentrizität drehbar gelagert und kann durch zwei lose Flansche e auf dem Exzenter c mit Hilfe von Schrauben h befestigt werden. Die Exzentervorrichtung ist auf der Welle b durch eine Scheibe i und eine mit möglichst feinem Gewinde versehene Mutter / festgehalten.

Die Exzenterscheibe treibt eine Scheibe an, die denselben Außendurchmesser wie der Exzenter d besitzt und eine Verlängerung k aufweist, die auf einer Welle I drehbar gelagert ist. Die Welle I ist mit dem anzutreibenden Organ, z. B. mit dem Schlitten einer Werkzeugmaschine, verbunden. Das Glied k bewegt sich zwangsweise entlang einer Linie, die die Mittelpunkte der Wellen b und I verbindet.

Die Winkellage des Außenexzenters d gegenüber dem Innenexzenter c und damit das sinusoidale Gesetz, wonach die Bewegungen des Übertragungsorgans k gesteuert werden, wird durch eine seitlich auf dem Exzenter d angebrachte Handstange m bestimmt. Die relativen Stellungen von d und c werden z. B. mit Hilfe von Buchstaben abgelesen, die auf dem Exzenter aufgezeichnet sind, und von einem Merkzeichen T, das auf dem Außenflansch e angebracht ist. Eine andere Handstange n, die z. B. durch eine Verlängerung der Schrauben h gebildet ist, dient zur Einstellung der Winkellage des Innenexeenters c gegenüber der Welle δ, d.h. zur Festlegung des für die Steuerung der Bewegung des Übertragungsorgans wichtigen Teiles der Sinusoide. Eine Skala ist auf dem Exzenterring d gegenüber von einem auf dem Teil k vorgesehenen Merkzeichen T' aufgezeichnet und dient zum Ablesen der Winkellage des Exzenters c. Durch Anziehen der Mutter j können beide Exzenter in der gewählten Stellung festgehalten werden dank der Elastizität des durch die konische Muffe α aufgeweiteten geschlitzten Exzenters c.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

I. Einstellbarer Vorschubantrieb für Werkzeugmaschinen od. dgl., insbesondere für den Werkzeughalter von Gewindeschneidmaschinen, mit einer einstellbaren Kurvenscheibe, die aus zwei Exzentern besteht, von denen der eine als Innenexzenter winkelverstellbar auf der antreibenden Welle, der andere als Außenexzenter auf dem Innenexzenter winkelverstellbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (b) nur eine Teildrehung ausführt und das angetriebene Organ (g, k) entlang einer im wesentlichen durch die Achse der Antriebswelle gehenden Geraden von demjenigen Teil des Außenexzenters vorgeschoben wird, in dessen Bereich die Vorschubgeschwindigkeit mit wachsendem Vorschub abnimmt, und daß die Verstellung des Außenexzenters (d) gegenüber dem Innenexzenter (c) zur

Steuerung der Verschiehelänge und die Verstellung des Innenexzenters gegenüber der Antriebswelle zur Wahl des Geschwindigkeitsbereiches für den Vorschub dient.
2. Vorschubantrieb nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenexzenter (c) auf dem Ende der Welle {b) mittels einer kegelförmigen dreiteiligen Muffe («) drehbar gelagert ist.
3. Vorschubantrieb nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenexzenter (d) mit Hilfe von losen Flanschen (e) mit dem Innenexzenter (c) verbunden ist, wobei der gegenüber dem Ende der Welle (δ) befindliche Flansch durch eine Mutter (/) an der Welle befestigt wird.
4. Vorschubantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Festlegung der Winkelverstellungen des Außen- und des Innenexzenters Skalen und Zeiger (Γ, Γ') vorgesehen sind.

Angezogene Druckschriften: AWF Getriebeblatt 633 T und 633 B.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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