DE955919C - Vorschubeinrichtung, insbesondere fuer Werkzeugmaschinen - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 10. JANUAR 1957

H 16988 Ib j49a

Die Erfindung bezieht sich auf eine insbesondere für Werkzeugmaschinen bestimmte Vorschubeinrichtung, bei welcher eine Vorschubkraft unter der mechanischen Kontrolle einer von ihr unabhängigen, mit der erforderlichen Vorschubgeschwindigkeit vorlaufenden Steuereinrichtung steht, deren Wirkung bei der Rückbewegung des angetriebenen Gliedes durch den Freigang einer nur einseitig wirkenden Kupplung ausgeschaltet ist. Solche Vorschubeinrichtungen sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Bei einer dieser Schlittenantriebsvorrichtungen ist eine mit dem Werkzeugschlitten einstellbar verbundene Zahnstange vorgesehen, deren Längsbewegung über ein verwickeltes, mehrere hintereinandergeschaltete Glieder umfassendes Getriebe von der Drehbewegung der Arbeitswelle abhängig gemacht ist, so daß die auf den Schlitten einwirkende hydraulische Vorschubkraft nur eine Vorschubgeschwindigkeit erbringen kann, die mit der Geschwindigkeit der Zahnstange übereinstimmt. In dem Steuergetriebe ist eine Freilaufkupplung vorgesehen, die einen durch die mechanische Steuereinrichtung unbehinderten Rückschub des Werkzeugträgerschlittens ermöglicht. Weiterhin ist es bekannt, eine sich in der Vorschubrichtung erstreckende, mit der erforderlichen Geschwindigkeit umlaufende Gewindespindel optisch abzutasten

und danach die die Vorschubgeschwindigkeit des Tisches beeinflussenden Ventile des hydraulischen Antriebes zu steuern. Alle diese Vorschubeinrichtungen sind verwickelt aufgebaut und eignen sich daher nur für schwere Werkzeugmaschinen, die für Sonderzwecke angewandt werden.

Es ist ferner eine Drehbank bekannt, bei welcher ein der erforderlichen Vorschubgeschwindigkeit ίο entsprechend umlaufende Gewindespindel mit einem drehbaren Zahnrad kämmt, welches seinerseits über ein weiteres mit ihm stan gekuppeltes, als Schnecke gestaltetes Zahnrad die Längslage eines Steuergliedes bestimmt, welches seinerseits einen die effektive Vorschubkraft einer auf den zu verschiebenden Teil wirkenden hydraulischen Vorschubeinrichtung regelnden Schieber beeinflußt. Bei dieser Einrichtung ist das mit der Gewindespindel kämmende drehbare Zahnrad in dem zu verschiebenden Teil gelagert, so daß es bei Abweichungen der durch die Gewindespindel diktierten Geschwindigkeit gegenüber der Bewegung des vorzuschiebenden Teiles Abwälzbewegungen durchführt, welche ihrerseits die Längslage des Steuergliedes und damit die nutzbare Vorschubkraft im Sinne eines Ausgleiches der entstandenen Geschwindigkeitsdifferenz beeinflußt. Bei dieser Einrichtung kann die Geschwindigkeit des vorgeschobenen Teiles lediglich um den vorgegebenen Wert derart pendeln, daß im Mittel eine Übereinstimmung erzielt wird. Für genaue. Arbeiten reicht dies naturgemäß nicht aus. Außerdem ist die Anordnung außerordentlich empfindlich und auf Grund des verwickelten Aufbaus nur für Sonderzwecke geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine von Hand oder durch eine sonstige Kraft betätigbare Vorschubeinrichtung zu schaffen, die durch eine genaue Regelung der Vorschubgeschwindigkeit auch zum Schneiden von steigungsgenauen Gewinden brauchbar ist und die dabei einen so einfachen Aufbau h?t, daß sie auch als Zusatzeinrichtung für schon vorhandene Maschinen verwendbar ist. Dies wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch erreicht, daß mit einer sich in der Vorschubeinrichtung erstreckenden, als Zahnstange wirkenden Gewindespindel ein an dem durch eine von der Steuerung nicht abhängige Kraft vorgeschobenen Maschinenteil drehbar sitzendes Zahnrad kämmt, dessen Drehbewegung in dem der Vorschubbewegung zugeordneten Drehsinne sperrbar ist. Die Anwendung einer sich in der Vorschubrichtung erstreckenden Gewindespindel, bei Drehbänken z. B. der Leitspindel, lediglich zum unmittelbaren Berichtigen der durch eine von der Steuerung nicht beeinflußte Vorschubkraft hervorgerufenen Vorschubgeschwindigkeit hat den Vorzug, daß die Lager der Spindel praktisch unbelastet bleiben und daher nicht verschleißen. Ebenso bleibt die Spindel selbst wegen der nur geringen auf sie einwirkenden Beanspruchungen über lange Zeiten steigungsgenau erhalten. Die Anwendung einer von der Steuerung unabhängigen Kraft, z. B. die über einen Handhebel wirkende Handkraft oder eine hydraulische Druckeinrichtung, führt gegenüber der Bewegung des vorgeschobenen Teiles durch eine Gewindespindel zu einer Verringerung der erforderlichen Arbeitszeiten, da vor allem die Rückbewegungen des bewegten Teiles beliebig schnell erfolgen können. Bei der Vorschubbewegung, bei welcher das mit der Gewindespindel kämmende Zalinrad undrehbar gehalten ist, wirkt dieses mit seinen im Eingriff befindlichen Zähnen als Hemmung, während es sich bei der Rückbewegung längs der Spindel abwälzt, ohne durch deren Eigenbewegung beeinflußt zu werden, da seine Bewegung für diese Drehrichtung freigegeben ist. In an sich bekannter Weise wird daher zweckmäßig das mit der Gewindespindel kämmende Zahnrad zur unbehinderten Rückbewegung des gesteuerten Teiles der Wirkung einer Freilaufkupplung unterstellt, die seine Bewegung im Rückschubsinne freigibt. Als Freilaufkupplungen können beispielsweise an sich bekannte Klemmrollengesperre oder Klinkengesperre verwandt sein. Diese haben aber durch die Vielzahl der möglichen gegenseitigen Stellungen der miteinander kuppelbaren Teile den Mangel, daß die Einrichtung beispielsweise zur Herstellung von Gewinden nicht ohne weiteres go brauchbar ist, weil sie nicht gewährleisten, daß das Gewindeschneidwerkzeug nach dem Rückschub wieder in den vorgeschnittenen Gewindegang einläuft. Dieser Schwierigkeit kann dadurch begegnet werden, daß der Freilaufkupplung nur eine einzige Mitnahmestellung zugeordnet wird, die dann das anfangs gegebene Lageverhältnis von Arbeitsspindel und Steuerung während des ganzen Arbeitsganges eindeutig festlegt und damit einen genauen Einlauf des Gewindeschneidwerkzeuges gewährleistet, weil das als Mitnehmer mit der Gewindespindel zusammenwirkende Zahnrad dauernd mit dieser im Eingriff bleibt. Dies ist für die Wirtschaftlichkeit der Einrichtung von besonderer Bedeutung, da nun auch Gewindeschneidarbeiten, die bisher nur von Facharbeitern durchgeführt werden konnten, weder irgendwelcher Fachkenntnisse noch besonderer Aufmerksamkeit bedürfen.

Die insbesondere für Gewindeschneidzwecke bestimmte Steuerung kann z. B. ein Zahnrad aufweisen, welches gegenüber seinem Träger, z. B. dem Werkzeugschlitten, durch eine Anschlageinrichtung festlegbar ist, die nur in. dem der Vorschubbewegung zugeordneten Drehsinn wirksam wird und sich bei der Rückbewegung aushebt. Die Anschlageinrichtung wird besonders einfach, wenn ihr an dem vorgeschobenen Glied, das heißt z. B. dem Werkzeugschlitten, sitzender Teil durch einen verschiebbaren Zapfen gebildet wird, welcher bei einer Drehung des Zahnrades im Rückschubsinne über eine Schrägfläche des letzteren ausgehoben wird und beim Vorschub im Zusammenwirken mit einem zahnradfesten Vorsprung eine Sperre bildet. Der bewegliche Teil der Anschlageinrichtung könnte aber auch an dem Zahnrad sitz"en.

Es empfiehlt sich, zur Vermeidung unnötig weiter Anlaufwege, die bei der Verwendung nur einer Kupplungsstellung in der Freilaufsperrung ungünstigenfalls nahezu mit dem Umfang des Zahnrades übereinstimmen können, ein Anschlagteil verstellbar anzubringen.

Zur Entlastung der Gewindespindel von Biegeverformungen, welche nicht nur zu einem erhöhten Verschleiß in den Lagerungen, sondern durch eine ίο Änderung der Eingriffstiefe auch zu Steigungsfehlern an dem Werkstück führen können, ist es zweckmäßig, zwei auf entgegengesetzten Seiten der Gewindespindel angeordnete Zahnräder vorzusehen, von denen das eine entweder nur zur Stützung herangezogen ist oder aber auch als dem anderen Rad paralleles Steuerungsglied dienen kann, um durch Verminderung der Flächenpressung an den Zahnflanken den Verschleiß weiter herabzusetzen. An Stelle eines zusätzlichen Zahnrades könnte schließlich weiterhin auch eine einfache Stützrolle bzw. unter Umständen ein auf dem Außendurchmesser der Gewindespindel gleitendes Stützglied verwandt sein.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt Fig. ι eine zum Gewindeschneiden eingerichtete Drehbank in teils geschnittener Seitenansicht,

Fig. 2 eine Einzelheit der Fig. 1 in größerem Maßstab.

In dem Spindelstock 5 der Drehbank ist in an sich bekannter Weise die Arbeitsspindel 6 gelagert, die ein Dreibackenfutter 7 zur Aufnahme der zu bearbeitenden Werkstücke trägt. Die Spindel 6 wird beispielsweise durch einen im Maschinensockel 8 angeordneten Motor über in der Zeichnung nicht dargestellte Mittel angetrieben, wobei die Drehzahl der Spindel wählbar sein kann. Mit der Arbeitsspindel 6 ist über Wechselräderpaare 9 und 10 eine in der Art einer Leitspindel angeordnete Gewindespindel 11 gekuppelt, die sich längs des Maschinenbettes erstreckt und drehbar und gegen Längsbewegung gesichert gelagert ist. In diese greifen von entgegengesetzten Seiten Zahnräder 12 und 13 ein, die drehbar an der Schloßplatte 14 eines Supportes 15 sitzen. Dieser trägt in bekannter Weise einen Quersupport 16 und auf diesem einen längs verschiebbaren Schlitten 17, auf dem der Halter 18 für einen Gewindestahl, einen Strähler od. dgl. sitzt. Die Vorschubkraft wird mittels eines um einen Zapfen 19 des Supportes 15 schwenkbaren Doppelhebel erzeugt, dessen als Zahnsegment 20 ausgebildeter Arm in eine Zahnstange 21 des Maschinengestells 8 eingreift und dessen Arm 22 als Handhebel ausgebildet ist.

An den Zahnrädern 12 und 13 sitzen Scheiben 23 und 24, die als Segmente ausgebildet sind und einseitig Anschlagflächen 26 bilden, während sie anderseits schräge Anlaufflächen 27 haben. Mit den Scheiben 23 und 24 wirkt ein quer zur Längsrichtung der Gewindespindel 11 liegender, in der Schloßplatte des Supportes 15 längs verschiebbar gelagerter Zapfen 28 zusammen, der, wie Fig. 2 zeigt, durch eine Feder 29 belastet ist und außerdem eine Handhabe 30 trägt. Der Zapfen 28 ist kopfseitig mittels eines ihn durchsetzenden Stiftes 31 gegen Drehung gesichert in einem Schlitz 32 einer schloßplattenfesten Hülse 33 geführt· und kann durch Ausheben und Schwenken in einer zurückgezogenen Lage festgelegt werden. Zur Begrenzung der Vorschubbewegung des Supportes 15 dient ein auf dem Maschinenbett sitzender einstellbarer Anschlag 34.

Die zum Schneiden von Gewinden erforderliche Abhängigkeit zwischen der Bewegung der Arbeitsspindel 6 und derjenigen der Gewindespindel 11 ist durch die beide Teile verbindenden Wechselräderpaare 9 und 10 gewährleistet und kann durch Wahl der Übersetzungsverhältnisse der jeweils geforderten Gewindesteigung angepaßt werden. Der Qq Vorschub des das Gewindeschneidwerkzeug tragenden Supportes 15 erfolgt durch Betätigung des Handhebels 20, 22. Die dabei erzieibare Vorschubgeschwindigkeit ist dadurch begrenzt, daß die in die Gewindespindel 11 eingreifenden Zahnräder 12 8g und 13 durch Anlage der Stützflächen 26 der mit ihnen gekuppelten segmentförmigen Scheiben 23 und 24 an dem freien Ende des Zapfens 28 undrehbar abgestützt sind. Ihre in die Gewindespindel 11 eingreifenden Zähne wirken daher als m Hemmglieder, welche den Vorschub des Supportes 15 mittels des Hebels 20, 22 nur mit der erforderlichen Geschwindigkeit zulassen. Die Vorschubbewegung wird beendet, wenn der Support 15 gegen den Anschlag 34 anläuft. Dann muß das Gewindeschneidwerkzeug zurückgestellt werden, was z. B. mit einer an sich bekannten Schnellverstellung ebenfalls leicht möglich ist. Nun kann der Support 15 mittels des Handhebels 20, 22 beliebig schnell zurückbewegt werden. Hierbei wäl- ioo zen sich die Zahnräder 12, 13 air der Gewindespindel 11 unabhängig von deren Eigenbewegung ab. Der Zapfen 28 behindert die Drehung der Zahnräder 12 und 13 und damit die Rückbewegung nicht, da seine vordere Stirnfläche von den Schrägflächen 27 der segmentförmigen Scheiben 23 und 24 unterlaufen wird, so daß er bei jeder Umdrehung der Zahnräder unter Spannung der ihn belastenden Feder 29 in die unwirksame Lage rückgestellt wird. Bei der erneuten Vorschubbewegung des Supportes 15 mit Hilfe des Handhebels 20, 22 legen sich die Stützflächen 26 der mit den Zahnrädern 12 und 13 verbundenen Scheiben 23 und 24 wieder gegen den Zapfen 28 an und begrenzen damit die erzielbare Vorschubgeschwindigkeit auf den durch den Umlauf der Gewindespindel 11 gegebenen Wert. Da die Zahnräder 12 und 13 während sämtlicher Bewegungen mit der Gewindespindel 11 im Eingriff bleiben und die Anlage an das Spindelgewinde beim Vorschub stets in der gleichen Stellung der Zahnräder erfolgt, ist nicht zu befürchten, daß der Gewindeeinlauf verfehlt wird.

Wie bereits erwähnt, ist die dargestellte Ausführung nur eine beispielsweise Verwirklichung der Erfindung und diese ist nicht darauf be-

schränkt. Es sind vielmehr noch mancherlei andere Ausführungen und Anwendungen möglich. An Stelle eines Gewindeschneidstahles bzw. eines Strählers könnte auch ein Gewindefräser verwandt P sein. Möglichkeiten für die Ausführung der den Zahnrädern 12 und 13 zugeordneten Freilaufkupplung wurden schon erläutert. Die Einrichtung läßt sich sinngemäß auch für andere Werkzeugmaschinen, z. B. Fräsmaschinen, einsetzen, wo sich auch bei der Anwendung des Gleichlauffräsens besonders saubere Oberflächen erzielen lassen, da der Vorschub völlig gleichmäßig erfolgt. Weitere bevorzugte Anwendungsgebiete für die erfindungsgemäße Einrichtung sind Bohreinrichtungen und insbesondere Bohrmaschinen. Die Vorschubkraft, welche bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel über den Handhebel 20, 22 erzeugt wird, könnte auch aus einer hydraulisch wirkenden Druckeinrichtung hergeleitet sein. Die Größe der Vorschubkraft kann in an sich bekannter Weise größer sein als der auftretende Kfaftbedarf, wobei dann die erfindungsgemäße Einrichtung hemmend wirkt.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Vorschubeinrichtung insbesondere für

   Teile, beispielsweise Schlitten, von Werkzeug-

   . maschinen, bei welcher der Vorschub unter der mechanischen Kontrolle einer vom Vorschub unabhängig mit der erforderlichen Vorschubgeschwindigkeit vorlaufenden Steuereinrichtung erfolgt, deren Wirkung bei der Rückbewegung des angetriebenen Maschinenteiles durch Entkupplung ausschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer sich in der Vorschubrichtung erstreckenden, als Zahnstange wirkenden Gewindespindel (11) ein an dem durch eine von der Steuerung nicht abhängige Kraft vorgeschobenen Maschinenteil (15) drehbar sitzendes Zahnrad (12 bzw. 13) kämmt, dessen Drehbewegung in dem der Vorschubbewegung zugeordneten Drehsinne sperrbar ist.
2. 2. Vorschubeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der Gewindespindel (11) kämmende Zahnrad (12 bzw. 13) eine Freilaufkupplung aufweist, die seine Bewegung im Rückschubsinne freigibt.
3. 3. Vorschubeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der Gewindespindel (11) kämmende Zahnrad (12 bzw. 13) gegenüber seinem Trägerglied (15) durch eine Anschlageinrichtung (26, 28) sperrbar ist, die nur in dem der Vorschubbewegung zugeordneten Drehsinne wirksam ist.
4. 4. Vorschubeinrichtung nach Anspruch 1 und insbesondere 3, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Teil der Anschlageinrichtung (26, 28) durch einen verschiebbaren Zapfen (28) gebildet ist, der bei einer Drehung des Zahnrades (12 bzw. 13) im Rückschubsinne über eine Schrägfläche (27) der Anschlageinrichtung ausgehoben wird.
5. 5. Vorschubeinrichtung nach Anspruch 1 oder folgende, gekennzeichnet durch zwei auf entgegengesetzten Seiten der Gewindespindel (11) angeordnete Zahnräder (12 und 13).

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Britische Patentschrift Nr. 690 010.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen