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Steuerung für hydraulische Arbeitskolben von Werkzeugmaschinen Die
Erfindung betrifft eine Steuerung für hydraulische Arbeitskolben von Werkzeugmaschinen,
insbesondere für die Querschlittenbeistellung von Schleifmaschinen. Zweck der Erfindung
ist eine Verbesserung vornehmlich solcher Steuerungen mit hydraulisch verbundenem
Arbeitskolben und Steuermotor sowie einem gemeinsamen Steuerschieber mit mechanischem
Antrieb, die den Vorzug der bequemen hydraulischen Verbindung über leicht verlegbare
Rohrleitungen mit dem der zuverlässigen mechanischen Steuerung verbinden. Zum Unterschied
von einer bekannten Ausführung, die für die Betätigung des Steuerschiebers eine
mechanische Verbindung sowohl mit dem Steuermotor als auch mit einer besonderen
umlaufenden Steuerkurve erfordert, ist bei der Steuerung gemäß der Erfindung der
Steuerschieber dem Arbeitskolben und dem Steuermotor hydraulisch vorgeschaltet und
wird ausschließlich von dem hydraulisch getriebenen Steuermotor mittels mechanischer
Steuerorgane betätigt. Der Vorteil einer solchen Steuerung liegt in einer vereinfachten
Bauart, die ohne die zusätzliche Steuerkurve auskommt, für die bisher ein. besonderer
Antrieb von der Maschine aus mit entsprechenden. Verbindungsgliedern zu dem Steuerschieber
benötigt wurde. Es stellt also bei der Einrichtung nach der Erfindung auch: die
mechanische Steuerung eine in sich geschlossene
Einheit dar, die
unabhängig von den übrigen Triebwerksteilen der Maschine überall bequem untergebracht
werden kann und ähnlich wie der Arbeitskolben mit der bzw. den Druckmittelpumpen
nur über Rohrleitungen verbunden ist.
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Zweckmäßig kann der Steuermotor mehrere voneinander unabhängige Steuerorgane,
z. B. für Querschlitten (Schnuppen, Schlichten), Querverstellung des Längstischumschalthebels,
Abrichtvorrichtung u. dgl., antreiben. Vorteilhaft dient zum Antrieb der Steuerorgane
ein Flügelkolbenmotor, dessen Welle Steuerkurven bzw. -hocken für die Betätigung
des Steuerschiebers bewegt. Die Welle des Flügelkolbens kann über Zahnräder mit
einer oder mehreren Steuerwellen zwangläufig verbunden sein. Die einzelnen Steuernocken
können auf ihrer zugeordneten Welle durch Verdrehen einstellbar und in. ihrer eingestellten
Lage, z. B. durch eine Klemmbefestigung, gesichert sein. Eine derartig einstellbare
Steuerung gewährleistet weitergehende Möglichkeiten der Regelung des Druckmittelzu-und
-ablaufes zu dem Arbeitskolben, als solche mit einer umlaufenden Steuerkurve, deren
Gestaltung den Bewegungsablauf ein für allemal bestimmt.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung bei einer
hydraulischen Querschlittenbeistellung einer Innenschleifmaschine dargestellt. Es
zeigt Fig. I einen senkrechten Schnitt durch eine Betstellvorrichtung für eine Innenschleifmaschine,
Fig. 2 ein Schema einer hydraulischen: Steuerung gemäß der Erfindung für die Beistellvorrichtung
nach Fig. I, nebst einzelnen Teilen der mechanischen Steuerung in Seitenansicht,
Fig. 3 einen waagerechtem Schnitt durch den hydraulischen Steuermotor und die mechanischen
Steuerorgane der hydraulischen Steuerung.
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In Fig. I der Zeichnung ist I das Maschinengestell mit dem auf der
Oberseite in Führungen hin- und herbeweglichen Längsschlitten 2, dessen Umrisse
hier nur angedeutet sind. An dem einen Ende des Maschinengestells r ist oberhalb
des Längsschlittens 2 auf einem Führungstisch 3 ein Querschlitten 4 längs verschiebbar
angebracht, der eine durch Riemen 5 angetriebene Schleifspindel 6 trägt. Für die
Betstellung des Querschlittens 4 sind in einem Schaltkasten 7 zwei Betstellvorrichtungen,
und zwar eine mechanische und eine hydraulische Betstellvorrichtung vorgesehen,
die nebeneinander wirkend mit dem einteiligen Querschlitten 4 verbunden sind, derart,
daß sie bei gegenseitiger Unabhängigkeit sowohl einzeln als auch gemeinsam jede
benötigte Beistellbewegung auf den Querschlitten übertragen. Die Anordnung der Beistellvorrichtungen
und ihre bauliche Gestaltung, einschließlich der verwendeten Übertragungsglieder,
bilden nicht den Gegenstand der Erfindung, an- ihre Stellte können beliebige andere
Einrichtungen oder Bauteile treten. Es genügt daher eine allgemeinere Beschreibung
dieser Vorrichtung.
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Die mechanische Beistellvorrichtung besteht im wesentlichen aus einer
in dem Schaltkasten 7 gelagerten, an einem Ende mit Gewinde versehenen Spindel 8
mit einer diese umschließenden Stellmutter 9, deren Längsverstellung durch Drehung
der Spindel 8 erzielt wird. Die Mutter 9 ist mit einem schlittenartigen Führungsstück
Io fest verbunden., das seinerseits an dem der Spindel abgekehrten Ende über einen
Lenker II mit dem längeren Arm eines doppelarmigen gegabelten Schwenkhebels I2 in
Verbindung steht, dessen anderer kürzerer Arm über einen Lenker I3 an das eine Ende
des Querschlittens 4 angelenkt isst. Eine Druckfeder I4 an dem -gegenüberliegenden
Ende des Querschlittens 4 legt sich gegen den festen Führungstisch 3 und beseitigt
das in dem Lenkergestänge etwa auftretende Spiel.
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Auf dem durch den Schaltkasten 7 hindurch nach außen ragenden Ende
der Spindel 8 ist ein Handrad I5 frei drehbar angebracht, das mittels einer Klemmschraube
I6 mit einer auf die Spindel 8 fest aufgekeilten Mitnemerscheibe I7 lösbar verbunden
ist, so daß bei angezogener Klemmschraube I6 die Drehung des Handrades: 15 auf die
Spindel 8 übertragen wird.
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Die hydraulische Beistellvorrichtung ist in dem Schaltkasten 7 unterhalb
der Stellspindel 8 angebracht; sie enthält als Hauptbestandteil einen in einem Zylinder
I8 längs beweglichen Arbeitskolben I9, dessen auf einer Zylinderseite nach außen
hindurchtretende Kolbenstange 2o über einen Lenker 2I mit einem Schwenkhebel 22
verbunden ist, der über einen weiteren Lenker 23 mit dem einen Arm eines doppelarmigen
Schwenkhebels 24 in Verbindung steht, an dessen anderen Arm eine im Maschinengestell
I verankerte Zugfeder 25 angreift. Der Schwenkhebel 24 ist zwischen den gegabelten
Armen des ihn, umschließenden Schwenkhebels I2 untergebracht und. mittels eines
Keiles. 26 auf dem mittleren Teil 27 seines Schwenkzapfens befestigt, der gleichzeitig
auch als Schwenkzapfen für den gegabelten Schwenkhebel I2 dient. Der mittlere Teil
des Zapfens 27 liegt exzentrisch zu den beiderseitigen einander koaxialen Zapfenteilen,
die in nach innen hervorstehenden, hier nicht weiter dargestellten Lageraugen des
Führungstisches 3 untergebracht sind. Der Hub des hydraulischen Arbeitskolbens I9
wird durch exzentrische Verlagerung des Zapfens 27 mit entsprechender Untersetzung
durch Vermittlung des Gestänges I2, I3 der mechanischen Beistellvorricbtung auf
den Querschlitten 4 übertragen.
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Der Zylinder I8 des Arbeitskolbens I9 ist über jeweils für die Zu-
und. Ableitung des Druckmittels dienende Rohrleitungen 28 und 29 an ein hydraulisches
Rohrnetz angeschlossen, das in Fig.2 der Zeichnung schematisch dargestellt ist.
Das Rohrnetz wird von zwei Ölpumpen P und P' gespeist, von denen die eine, P, für
die normale Arbeitsbewegung dient, während die andere, P', zur Erzielung einer Eilbewegung
zu- und abschaltbar ist. Die Pumpen P und P' sind über Rohrleitungen 30 mit
einstellbarer Drossel D und 31 an einen Zylinder 32 angeschlossen, in dem ein Sperrschieber
33 längs beweglich untergebracht ist. Letzterer wird @in. bekannter Weise durch
hier nicht weiter
dargestellte Anschläge des Längsschlittens unter
Vermittlung eines Lenkergestänges in vorbestimmten Intervallen des Arbeitsspieles
so verschoben, daß die Verbindung zwischen den Pumpen und dem Arbeitskolben der
Beistellvorrichtung jeweils geöffnet oder unterbrochen ist.
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Gemäß der Erfindung ist in die zu dem Arbeitskolben I9 führenden.
Druckmittelleitungen 28 und 29 ein Steuerschieber 34 mit Gehäuse 35 und ein hydraulischer
Steuermotor 36 eingeschaltet, der über mechanische Steuerorgane mit dem Steuerschieber
34 gekuppelt ist. Die Druckmittelleitung 28 mündet in die eine Zylinderseite des
umkehrbaren Steuermotors 36, dessen andere Zylinderseite durch eine Leitung 28a
mit dem Gehäuse 35 des Steuerschiebers 34 in Verbindung steht. Die Druckmittelleitung
29 ist mit dem Gehäuse 35 des Steuerschiebers 34 unmittelbar verbunden. Die von
den Pumpen P und P' ausgehenden Druckleitungen 30 und 31 sind über entsprechende
Verbindungsleitungen 30a und 31a zwischen den Gehäusen 32 und 35 fortgeführt. Ferner
besteht eine Rücklaufverbindung zwischen den Gehäusen 35 und 32 über eine Rohrleitung
37, 37a, die zur Ableitung der jeweils zurücklaufenden Druckflüssigkeit dient.
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Der Steuermotor 36 ist mit einem Flügelkolben 38 ausgerüstet, der
einen etwa 24o° betragenden Winkelweg zwischen seinen beiden Endlagen durchläuft.
Die Welle des Flügelkolbens 38 (Fig. 3) tritt auf der einen Seite durch die Gehäusewand
36' des Motors 36 hindurch und ist über Zahnräder 39 und 40 mit einer Steuerwelle
4I zwangläufig verbunden, auf der eine Nockenscheibe 42 und eine Kurvenscheibe 43
befestigt sind. Die Nockenscheibe 42 ist auf der Steuerwelle 41 mittels eines Keiles
44 fest angebracht, während die Kurvenscheibe 43 auf einem bundartigen Ansatz der
Nockenscheibe 42 drehbar sitzt und in ihrer jeweiligen Stellung auf der Nockenscheibe
42 durch eine Klemmschraube 45 gesichert ist.
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Ein Kniehebel 46 ist bei 47 schwenkbar gelagert und an seinem einen
Ende an den Steuerschieber 34 angelenkt, während sein anderes freies Ende mittels
eines schneidenartigen Ansatzes 48 gegen den Nocken 42 bzw. die Kurve 43 zur Anlage
kommen kann. Die Breite der Schneide 48 ist so bemessen, daß sie Nocken und Kurve
überdeckt. Eine mit einer federnden Gegenschneide 49 zusammenwirkende Kippschneide
5o hält den Kniehebel 46 in oder außer Eingriff mit dem Nocken 42 bzw. der Kurve
43. Der Kniehebel 46 kann auch noch: durch andere bekannte und daher hier nicht
weiter dargestellte Schaltmittel, wie z. B. Elektromagnete, mechanische Anschläge
am Längsschlitten, Lenkergestänge usw., unabhängig von den vorbeschriebenen Nocken
bzw. Kurven 42, 43 beeinflußt werden.
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Die möglichen Schaltstellungen des Steuerschiebers 34 sind mit I,
II und III bezeichnet; ihnen entspricht eine Verschwenkung des Kniehebels 46, deren
Ausmaß von dem Abstand der Schneide 48 gegenüber der Steuerwelle 41 abhängt" je
nach der Winkelstellung der von. dem Flügelkolben 38 getriebenen Steuerwelle und
des auf ihr angebrachten Nockens 42 bzw. der Kurvenscheibe 43.
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In der Stellung I ruht die. Schneide des Winkelhebels 46 auf dem niedrigen
Umfangsteil der Kurve 43; der Steuerschieber 34 ist zurückgezogen und verbindet
die Zuleitungen 30, 3I bzw. 30a und 3 1a der beiden Pumpen P und P' über die Leitung
28a mit der einen Seite des Steuermotors 36, dessen Flügelkolben in entgegengesetzter
Uhrzeigerrichtung umläuft. Die vor dem Flügelkolben befindliche Flüssigkeit gelangt
über die Leitung 28 in den Zylinder 18, beaufschlagt dort die eine Seite des Arbeitskolbens
I9 und treibt diesen im Eilgang voran, da beide Pumpen, P und P' gleichzeitig wirken.
Dies hat über das Lenkergestänge 21 bis 24 eine entsprechende Heranführung des Querschlittens
4 mit der Schleifspindel 6 im Eilgang gegen das Werkstück zur Folge.
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Das auf der gegenüberliegenden Seite des Arbeitskolbens I9 befindliche
Öl fließt aus dem Zylinder I8 über die Leitung 29 nach dem Gehäuse 35 und von diesem
bei der Stellung I des Steuerschiebers 34 zu der Rücklaufleitung 37, bzw. 37.
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Die Drehbewegung des Flügelkolbens 38 bzw. seiner Welle wird über
die Zahnräder 39 und 4o auf die Steuerwelle 41 übertragen, und mit fortschreitendem
Umlauf der Welle gelangt der erhöhte Umfangsteil des Nockens 43 gegen die Schneide
48 und schwenkt den Kipphebel 46 sowie den mit ihm verbundenen Steuerschieber 34
in die Stellung II. In dieser Stellung steht nur die eine Pumpe P über die Leitungen
30, 30a, 28a mit dem Steuermotor 36 in Verbindung, während die zweite Pumpe P' über
ihre Leitungen 31, 31, zusammen mit der Leitung 29 mit der Rücklaufleitung 37a,
37 verbunden ist. Hieraus folgt nunmehr .eine verlangsamte Vorbewegung des Kolbens
I9, die mittels der Drossel D beliebig einstellbar ist und eine entsprechende langsame
Beistellung der Schleifspindel im Arbeitsgang gegen das Werkstück zur Folge hat.
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Bei weiterem Umlauf der Welle 41 kommt etwa gegen Ende der Vorbewegung
der erhöhte Teil des Nockens 42 mit der Schneide 48 in Berührung, und der Kniehebel
46 bewegt den Steuerschieber 34 in die Stellung III. In dieser Stellung stehen beide
Pumpen P und P' mit der Leitung 29 in Verbindung, und der Arbeitskolben I9 wird
von der entgegengesetzten Seite mit dem Druckmittel beaufschlagt; er bewegt sich
zusammen mit dem mit ihm verbundenen Querschlitten 4 im Eilgang zurück. Bei dieser
Rückbewegung des Arbteitskolbens I9 drückt letzterer das Druckmittel über die Leitung
28 gegen den Flügelkolben 38 des Steuermotors 36, der nunmehr im Uhrzeigers,inn
zurückläuft und auf seiner gegenüberliegenden Kolbenseite das Druckmittel über die
Leitung 28" in die Rücklaufleitung 37" 37 treibt. Die Steuerwelle 41 dreht
sich dabei ebenfalls in ihre Anfangsstellung zurück. Der Kniehebel' 46 verharrt
unter dem Einfluß der Schneiden 49, 5o in seiner letzten Stellung 11I, bis er durch
an sieh bekannte Mittel, z. B. von den Tischanschlägen gesteuerte Lenker, wieder
in die
Stellung I zurückbewegt wird, in der seine Schneide 48 gegen
den niedrigen Umfangsteil der Kurve 43 anliegt, so daß der vorbeschriebene Steuervorgang
sich wiederholen kann. Der Kniehebel 46 kann auch bereits während des eigentlichen
Arbeitsganges durch zusätzliche Schaltmittel in die Stellung III bewegt werden,
bevor der Nocken 42 mit der Schneide 48 in Berührung kommt. Dies kann beispielsweise
durch ein Solenoid geschehen, das durch ein am Werkstück einfallendes Meßkaliber
bei Erreichen des Fertigmaßes erregt wird'.
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Jeder Stellung des Arbeitskolbens I9 in. dem Zylinder 18 entspricht
eine bestimmte Winkellage des hydraulisch mit ihm verbundenen Flügelkolbens 38,
der seinerseits die Lage der zwangläufig mit ihm gekuppelten mechanischen Steuerteile
bestimmt. Durch Verdrehen beispielsweise der Kurve 43 auf der Steuerwelle 4I nach
Lösen der Klemmschraube 4.5 lassen sich die Steuerzeiten für Eilbewegung und normale
Arbeitsbewegung, nach Wunsch ändern. Das Hubvolumen des hydraulischen Steuerkolbens
ist größer als das des Arbeitskolbens, so daß die Endlagen des letzteren während
der Beistellung mit Sicherheit erreicht werden und dort stets der Druck im Zylinder
18 aufrechterhalten, bleibt.
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Das Wesen der Erfindung wird nicht beeinträchtigt, wenn der Steuermotor
mehrere voneinander unabhängige Steuerungen antreibt, für deren Steuerorgane eine
oder zweckmäßig mehrere zwangläufig verbundene Steuerwellen vorgesehen sind. So
kann beispielsweise für das Schlichten eine der vorbeschriebenen nahezu identische
Steuerung vorgesehen sein, deren Steuerwelle ebenfalls von dem Steuermotor 36 über
ein Zahnradvorgelege angetrieben wird. Die Steuerteile und das Rohrnetz können ebenso
beschaffen sein wie für das Schruppen; der Zylinder 32 mit dem Sperrschieber 33
kann durch symmetrische Verdopplung zu einem gemeinsamen Steuerorgan erweitert werden,
welches abwechselnd das Leitungsnetz auf die eine oder andere Steuerung umschaltet,
je nachdem die Querbeistellung zum Schnuppen oder Schlichten benötigt wird. Im übrigen
können auch noch weitere Steuerbewegungen abgeleitet werden, wie die Querschaltung
des Längstischumschaltlhebels in. verschiedene Steuerebenen der Tischanschläge,
Zu-und Abschalten der Abrichtvorichtung usw.