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Kopiervorrichtung für Werkzeugmaschinen, insbesondere für Drehbänke
Die bekannten Kopierdrehbänke arbeiten im allgemeinen so, daB ein in Abhängigkeit
von der Vorschubbewegung eines Längssupports weiterbewegter Fühler die Schablone
unmittelbar abtastet und die Bewegungen des Fühlers von einem Servoantrieb auf den
Werkzeugschlitten übertragen werden. Bei diesem unmittelbaren Abtasten der Schablone
durch den Fühler können nur Formen kopiert werden, deren eine Seite unter etwa 9o°
und deren andere Seite unter etwa 30° zur Vorschubrichtung liegen. Es ist auch möglich,
auf diese Kopiereinrichtung eine zweite Kopiereinrichtung in einem Winkel von etwa
9o° zu der ersten aufzubauen. Hierzu ist dann aber auch eine zweite Schablone oder
eine Schablonennut erforderlich; da der Andruck der beiden Fühler nicht in einer
Druckrichtung liegt.
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Eine weitere Lösung zum Kopieren von Körpern mit zwei Flanken, die
etwa senkrecht zur Drehachse liegen oder sogar unterschnitten sind, besteht darin,
grundsätzlich mit zwei getrennten Kopiersupporten nacheinander zu arbeiten, wobei
der eine Support für die Steuerung bei der einen Vorschubrichtung und der andere
Support für die Steuerung bei der anderen Vorschubrichtung dient. Es ist auch bereits
der Vorschlag gemacht worden, zwei
unter je 45° zur Vorschubrichtung
und, übereinander angeordnete Kopiersupporte zu verwenden und beide Supporte gleichzeitig
durch Abtasten einer Schablone zu steuern. Irgendwelche Einzelheiten, wie dieser
Vorschlag verwirklicht werden kann, sind aber nicht bekanntgeworden.
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Bei Kopiervorrichtungen ist 'es bereits bekannt, dem die Schablone
abtastenden Fühler eine der Schneidenform des Drehstahles angepaßte Form zu geben
und den Fühler beim Abtasten der Schablone ständig in der der Stellung des Werkzeuges
entsprechenden Lage zu halten.
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.Die Erfindung bezieht sich auf eine Kopiervorrichtung für Werkzeugmaschinen;
insbesondere für Drehbänke, bei der ein in Abhängigkeit von der Vorschitbbewegung
eines Längssupportes weiterbewegter Fühler mittels Servoantriebe die Bewegung des
Werkzeugs in zwei vorzugsweise zueinander senkrechten Richtungen steuert, wobei
die Form des Fühlers der Form der Schneide des Werkzeugs entspricht und der Fühler
beim Abtasten der Schablone ständig in der der Stellung des Werkzeugs entsprechenden
Lage gehalten wird.. Die Erfindung ermöglicht die gleichzeitige Steuerung der Vorschubbewegungen
des Werkzeugs in zwei verschiedenen Richtungen mittels eines einzigen Fühlers dadurch,
daß der Fühler einen Zapfen hat, .an dem zwei je unter einem spitzen Winkel zur,
Vorschubrichtung des Längssupportes auf diesem entgegen Federkraft verschiebbare
Steuerglieder mit an ihnen vorgesehenen, sich senkrecht zu ihrer Verschieberichtung
erstreckenden. Linealen anliegen, daß jede§ Steuerglied einen in gleicher Richtung
verschiebbaren Schlitten steuert und daß der obere der übereinander auf dem Längssupport
verschiebbar gelagerten Schlitten das Werkzeug trägt.
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Der Antrieb des Fühlers in Abhängigkeit von der Vorschubbewegung des
Längssupportes der Maschine kann auf verschiedene Weise erreicht werden. Eine besonders
einfache und für die meisten Fälle ausreichende Bauart ergibt -sich, wenn der durch
die Federn der Steuerglieder gegen die Schablone gedrückte Fühler durch einen in
Abhängigkeit vom Vorschub des Längssupportes schwenkbaren, mit einer Kulissenführung
versehenen Hebel angetrieben wird.
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Für das Kopieren schwieriger Werkstückformen empfiehlt es sich jedoch,
die Anordnung so zu treffen, daß der Fühler an dem Längssupport senkrecht zur Längsvorschubrichtung
verschiebbar gelagert und um eine senkrecht zur Längsvorschubrichtung liegende Achse
schwenkbar und mit Umschaltkontakten versehen ist, durch die bei Schwenkung des
Fühlers im einen oder anderen Sinne je ein Magnet zum Feststellen eines Lineals
geschaltet wird, die am Längssupport nach Art der Lineale der Steuerglieder verschiebbar
angeordnet sind und in festgestelltem Zustand .die Verschiebung des _ Fühlers senkrecht
zur Längsvorschubrichtung steuern. In diesem Falle empfiehlt es sich, den Fühler
und die auf dem Längssupport verschiebbaren Schlitten mitsamt ihren Steuergliedern
auf einem besonderen Schlitten anzuordnen, der auf dem Längssupport in der Vorschubrichtung
verschiebbar ist. Die Lineale, die die Verschiebung des Fühlers senkrecht zur Längsvorschubrichtung
steuern, werden in diesem Falle an dem Längssupport selbst-verschiebbar gelagert.
Der auf dem Längssupport gelagerte Längsschlitten kann hierbei mit dem Längssupport
über federnd nachgiebige Mittel gekuppelt sein, so -daß er bei auftretendem Widerstand
gegenüber diesem zurückbleiben kann. Statt einer federnden Kupplung kann auch ein
hydraulischer Zylinder vorgesehen sein, dessen Druckraum über ein Überdruckventil
mit einer Ablaufleitung verbunden ist.
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Die Erfindung sei an Hand der Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele
dargestellt sind, näher erläutert.
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Fig. r zeigt eine Ansicht einer Kopiervorrichtung nach der Erfindung,
von oben gesehen, Fig.2 die gleiche Vorrichtung, gleichfalls von oben gesehen, jedoch
nach Abnahme der Kreuzsupporte, Fig. 3 einen Schnitt durch die Vorrichtung nach
der in Fig. r eingezeichneten Schnittlinie A-B, Fig. 4 eine Ansicht der Vorrichtung
in Richtung des in Fig. r eingezeichneten Pfeiles und Fig. 5 ein anderes Ausführungsbeispiel
in einer Fig. 2 entsprechenden Darstellung.
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Auf dem Bett r der Drehbank ist ein Längssupport 2 verschiebbar, der
.über eine Mutter 4 mit der. Leitspindel 3 der Maschine gekuppelt ist. Auf dem Längssupport
:2 ist unter einem spitzen Winkel zur Vorschubrichtung des Supportes ein Schlitten
5 verschiebbar. Mit dem Schlitten 5 ist ein hydraulischer Kolben verbunden, der
in einem auf dem Längssupport 2 befestigten Zylinder 9 geführt ist und durch einen
Steuerschieber 8 in seiner Beauf schlagung geregelt wird. Der Steuerschieber 8 ist
in dem Schlitten 5 parallel zu dessen Gleitführung verschiebbar gelagert und steht
unter Wirkung einer Druckfeder 2o. An seinem freien Ende weist der Steuerschieber
8 ein senkrecht zu seiner Verschieberichtung angeordnetes Lineal 7 auf, das unter
Wirkung der Feder 2o an einem Zapfen 6 anliegt. Das Druckmittel für die Beaufschlagung
des Zylinders 9 wird durch eine Leitung to zugeführt. Mit r r ist eine Rückleitung
für das Druckmittel zum Pumpensumpf bezeichnet.
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Auf dem Schlitten 5 ist unter einem Winkel von etwa 9o°, jedenfalls
gleichfalls unter einem spitzen Winkel zur Vorschubrichtüng des Längssupportes 2,
ein weiterer Schlitten 12 angeordnet, auf dem das Werkzeug eingespannt ist. Auch
der Schlitten 12- steht mit einem hydraulischen Kolben in Verbindung, der in einem
auf dem Schlitten 5 befestigten Zylinder 13 geführt ist. Die Beaufschlagung
des Zylinders 13, mit Druckmittel wird durch einen Steuerschieber 14 geregelt, der
parallel zur Gleitführung des Schlittens 12 in diesem verschiebbar geführt ist und
unter Wirkung einer Feder 21 steht. An seinem freien Ende trägt der Steuerschieber
14 ein senkrecht zu seiner Verschiebeeinrichtung angeordnetes Lineal 15, das unter
Wirkung
der Feder 2i an dem erwähnten Zapfen 6 anliegt. io' ist
die Zuleitung und ii' die Rückleitung für das Druckmittel.
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Wie Fig. 2 zeigt, ist auf dem Drehbankbett i eine Schablone 23 befestigt.
Zum Abtasten dieser Schablone dient ein Fühler 22, der die Form der Schneide des
Werkzeuges hat und durch eine am Drehbankbett i befestigte Parallelführung 16 ständig
in der der Stellung des Werkzeugs entsprechenden Lage gehalten wird. Der Fühler
22 ist mittels eines, an, ihm drehbar gelagerten Gleitstückes in der Kulisse eines
auf einem Zapfen ig an dem Dfehbankbett i gelagerten Kulissenhebels 18 geführt und
weist den nach oben ragenden, weiter oben bereits erwähnten zylindrischen Zapfen
6,auf. In die Kulisse des schwenkbaren Hebels 18 greift ein an einem Ansatz 2" des
Längssupportes 2 vorgesehener Zapfen 17 ein, so daß der Hebel 18 bei der Verschiebung
des Längssupportes :2 um den Zapfen ig geschwenkt wird. Der Fühler 22 kann auf einem
den Zapfen 6 aufweisenden Bolzen 24 (vgl. Fig. 3) lösbar befestigt sein,
damit er gegen einen anderen Fühler mit der Form der Schneide eines, anderen Werkzeugs
ausgewechselt werden kann.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist folgende: Durch
die Schwenkung des Hebels 18 beim Vorschub des Längssupportes 2 wird der mit seinem
Gleitstück in der Kulisse des Hebels geführte Fühler 22 an der abzutastenden Kante
der Schablone 23 entlang geführt. Die Anlage des Fühlers 22 an der Schablone 23
wird dabei durch die an dem Zapfen 6 des Fühlers anliegenden Lineale 7 und 15, die
unter Wirkung der Federn 2o und 21 stehen, erzwungen, und zwar suchen die Federn
den Fühler 22 stets in der Kulisse des Hebels 18 nach außen, also von dem Drehpunkt
ig des Hebels weg, zu drücken. Durch die Parallelführung 16 wird der Fühler 22 in
jeder beliebigen Abtaststellung genau in der der Stellung des Werkzeugs, dessen
Schneidenform er aufweist, entsprechenden Lage gehalten.
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Infolge der beschriebenen Führung des Fühlers 22 gleitet dieser an
der abzutastenden Kante der Schablone 23 entlang und bewegt sich, wenn die Schablonenkante
einer zu drehenden Seitenfläche entspricht, an dieser Kante abwärts. Die Abwärtsbewegung
wird dabei durch die Schrägstellung des Hebels 18 mehr und mehr freigegeben. Zu
beachten ist dabei, daß der Fühler 22 beim Abtasten verschieden gerichteter Kanten
der Schablone 23 mit ganz verschiedenen Punkten seiner äußeren Form an der Schablone
anliegt. Gelangt der Fühler 22 bei seiner Abtastbewegung gegen die in Fig. 2 links
befindliche Kante des Ausschnittes der Schablone, so ist inzwischen durch die Weiterbewegung
des Längssupportes 2 der Hebel 18 so weit geschwenkt worden, daß er eine entgegengesetzte
Schräglage zu der in Fig. 2 dargestellten Lage einnimmt und bei seiner weiteren
Schwenkbewegung mittels des Gleitstückes den Fühler 22 zwingt, sich unter Abtastung
der Kante in Richtung auf den Drehpunkt ig .des Hebels 18 zu bewegen. Es sei hier
kurz bemerkt, daß die Längenverhältnisse des Hebels 18 und des Vorsprunges 2" des
Längssupportes 2 in der Abbildung nicht maßstäblich wiedergegeben sind, damit eine
bessere übersicht und damit ein besseres Verständnis des Ausführungsbeispieles möglich
wird.
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Während der Fühler 22 in der beschriebenen Weise an der Kante der
Schablone 23 entlang geführt wird, befinden sich unter Wirkung der Federn 2o und
21 die Lineale 7 und 15 der Steuerschieber8 und 14 ständig in Anlage an dem zylindrischen
Zapfen 6 des Fühlers 22. Führt nun der Fühler 22 eine von der geradlinigen Vorschubbewegung
abweichende Abtastbewegung aus, so wird durch den Zapfen 6 des Fühlers das Lineal
7 oder das Lineal 15 oder aber beide Lineale gleichzeitig unter Wirkung oder entgegen
der Wirkung der Federn 20 bzw. 21 verstellt. Auf diese Weise werden die Steuerschieber
8 und 14 einzeln oder zugleich verstellt, so daß die hydraulischen Zylinder g und
13 entsprechend beaufschlagt werden und so eine genau gleiche Verschiebung der Schlitten
5 und 12 bewirken. Auf diese Weise wird das auf dem Schlitten 12 befestigte Werkzeug
genau entsprechend der Bewegung des Fühlers 22 bzw. seines Zapfens 6 gesteuert,
so daß ein Werkstück mit einer der Form der Schablone 23 genauestens entsprechenden
Form gedreht wird.
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Das in Fig.5 dargestellte Ausführungsbeispiel weicht von dem beschriebenen
einerseits dadurch ab, daß der Fühler 33, der hier eine andere Form hat, in diesem
Falle in einem an dem Längssupport 2 vorgesehenen Ansatz mittels- eines Gleitstückes
34, das unter Wirkung einer Fder 35 steht, verschiebbar geführt ist. Durch diese
Führung ist erreicht, daß der Fühler 33 ständig eine der Stellung des Werkzeugs
entsprechende Lage einnimmt. Andererseits sind in diesem Falle für die Führung des
Fühlers 33 senkrecht zur Vorschubrichtung Lineale 27 und 28 vorgesehen. Diese Lineale
erstrecken sich bei dem Ausführungsbeispiel unter einem Winkel von etwa go° zueinander
unter spitzen Winkeln zur Vorschubrichtung. Das Lineal 27 ist an einem am Längssupport
:2 senkrecht zum Lineal 27 verschiebbar geführten Schieber 25 befestigt, der unter
Wirkung einer Zugfeder 29 steht. 38 ist ein Elektromagnet, durch den der Schieber
25 in jeder beliebigen Stellung blockiert bzw. festgehalten werden kann.
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In entsprechender Weise ist das Lineal 28 an einem Schieber
26 befestigt, der unter Wirkung einer Zugfeder 30 steht und durch einen Elektromagneten
4o blockiert bzw. festgestellt werden kann.
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Die beiden Lineale 27, 28 wirken mit einer an dem Fühler 33 gelagerten
Rolle 31 zusammen und steuern dessen Verschiebung senkrecht zur Vorschubrichtung
des Längssupportes 2. Wird' beispielsweise das Lineal 27 durch Blockieren
des Schiebers 25 mittel des -Elektromagneten 38 festgestellt, so bewirkt es bei
der weiteren Vorschubbewegung des Längssupportes 2, daß der Fühler 33 entgegen der
Kraft der Feder 35 verstellt wird.
Entsprechend bewirkt' das Lineal
28, wenn es mittels des auf den Schieber 26 wirkenden Magneten 4o festgestellt wird,
bei der weiteren Vorschubbewegung eine stetige Freigabe des Fühlers 33, so daß sich
dieser unter Wirkung der Feder 35 nach außen verschieben kann.
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Der Fühler @33 ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 in der
in der Abbildung oben dargestellten Weise um eine senkrecht zur Vorschubrichtung
liegende Achse schwenkbar gelagert und weist an seinem unteren Ende einen Umschaltkontakt
auf, der mit zwei Gegenkontakten zusammenarbeitet. Diese Kontakte dienen dazu, bei
Schwenkung des Fühlers 33 im einen oder anderen Sinne den einen oder den anderen
der beiden Magneten 3.8, 4o einzuschalten.
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Die Wirkungsweise des Ausführungsbeispieles nach Fig. 5 ist folgende:
Trifft der Fühler 33 bei seiner Abtastbewegung auf eine von der Vorschubrichtung
abweichende, beispielsweise hierzu senkrecht verlaufende Kante der Schablone 23a,
so wird er in seinem oberen Teil entgegen der Vorschubrichtung geschwenkt, so daß
über den linken Kontakt die zu dem Magneten 38 führende Leitung 37 Strom erhält
und infolgedessen das Lineal 27 in der erwähnten Weise festgestellt wird.
Durch das sich weiter vorschiebende Lineal 8 wird nunmehr der Fühler gezwungen,
die Seitenkante der Schablone abzutasten.
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Gelangt der Fühler 33 an eine entgegengesetzt verlaufende Kante der
Schablone 23a,. so wird er unter der Wirkung der ihn gegen die Schablone drückenden
Feder 3s in entgegengesetzter Richtung geschwenkt, so daß durch Schließung des rechten
Kontaktes der Magnet 4o über die Leitung 39 Strom erhält. Auf diese Weise wird dann
das Lineal 28 festgestellt, so daß dieses bei der weiteren Vorschubbewegung den
Fühler 33 nur nach und nach der Wirkung der Feder 35 folgen läßt.
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Auf die beschriebene Weise wird der Fühler 33 an der abzutastenden
Kante der Schablone 23" entlang geführt. Der obere Zapfen 6" des Fühlers 33 wird
auch in diesem Falle durch die Lineale 7 und 15 der Steuerschieber 8 und 14 (vgl.
Fig. i) ständig abgefühlt, so daß in der oben beschriebenen Weise die Verschiebung
des Werkzeuges entsprechend der Bewegung des Fühlers 33 gesteuert wird.
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Zum Ausführungsbeispiel nach Fig.5 ist noch darauf hinzuweisen, däß
--der Fühler 33 einen geeigneten, in der Vorschubrichtung schiebbaren, unter Feder-
oder Öldruck stehenden Schlitten erhalten kann, so daß derselbe die Vorschubbewegung
des Schlittens 2 nur mitmacht, wenn er durch die Schablone nicht gehindert wird.
Statt dieses Schlittens kann selbstverständlich auch ein Hebel verwandt werden.
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Die Lineale 27, 28 können unter einem beliebigen spitzen Winkel zur
Vorschubrichtung angeordnet werden. Beispielsweise kann der spitze Winkel jedes
Lineals zur Vorschubrichtung 30° und somit der Winkel zwischen beiden Linealen i2o°
betragen. Von der Winkelstellung dieser Lineale i -st die Verschieberichtung der
beiden Schlitten 5 und 12 vollkommen unabhängig. Diese Schlitten können also unter
anderen spitzen Winkeln zur Vorschubrichtung verschiebbar vorgesehen werden.