DES0024042MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 19. Juli 1951 Bekanntgemacht am 12. April 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydropneumatische Steuerung für Werkzeugmaschinen, insbesondere für Bohrmaschinen und Gewindeschneidmaschinen, welche die Erzielung eines schnellen Vorlaufes, eines langsamen Vorlaufes und eines schnellen Rücklaufes der das Werkzeug haltenden Spindel ermöglicht.

Gemäß der Erfindung vollzieht sich die Vorlaufbewegung oder die Rücklaufbewegung unter der Wirkung von Preßluft, welche in einen Zylinder eingelassen wird, durch den die die Spindel tragende Achse hindurchgeht. Die Bremsung dieser Bewegung zwecks Erzielung des langsamen Ganges wird durch einen, hydraulischen Stromkreis herbeigeführt, in dem eine Drosseleinrichtung vorgesehen ist, welche wirksam wird, wenn ein einstellbarer, fest mit dem die Achse der Spindel tragenden beweglichen Gestell verbundener Nocken ein Verteilerorgan verschiebt, das in eine Leitung dieses Stromkreises eingeschaltet ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein regelbarer Anschlag vorgesehen, welcher vermittels entsprechender Organe die Umkehrung des Lufteinlasses in den Druckzylinder steuert und die freie Zirkulation in dem hydraulischen, Stromkreis wiederherstellt.

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Diese Steuerung ist weiterhin derart ausgebildet, daß man bei bestimmten Maschinen, insbesondere bei Bohrmaschinen,, in jedem Augenblick sowohl beim langsamen als auch beim schnellen Vorlauf die Umkehrung des Ganges herbeiführen und im Schnellgang zurücklaufen kann, und zwar durch einfache Handbetätigung eines Druckknopfes.

Diese und weitere Merkmale der Erfindung sowie deren Vorteile sind in der nachstehenden Beschreibung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles.

Fig. ι zeigt schematisch eine Maschine gemäß der Erfindung in Gesamtansicht;

Fig. 2, 3 und 4 zeigen schematische: Darstellung gen zur Erläuterung der Funktion der Erfindung, wobei die verschiedenen Teile der Einrichtung in verschiedenen Steuerungsstellungen veranschaulicht sind;

Fig. 5 zeigt ein vereinfachtes Schema des elektrischen Leitungssystems, für eine besondere Ausführungsfoirm der Erfindung.

Wie Fig. ι der Zeichnung zeigt, besteht eine erfindungsgemäß ausgebildete Maschine im wesentliehen aus einem ortsfesten Gestell 1, welches die verschiedenen Steuerungsorgane enthält, und aus einem beweglichen Gestell, welches eine die Spindel 3 aufnehmende Hohlstange 4 aufweist. Die Spindel 3 ist an ihrem vorderen Ende zur Befestigung der Werkzeuge eingerichtet und trägt an ihrem hinteren Ende einen Elektromotor 5, welcher die Drehung des Werkzeuges bewirkt. Ferner gehört zu diesem beweglichen Gestell eine weitere Stange 6, die durch einen Zylinder 34 läuft, welcher in dem ortsfesten Maschinengestell enthalten ist und welcher einen Teil des hydraulischen Stromkreises bildet. Weiterhin gehören zu dem beweglichen Gestell eine Stange 7, welche einen Nocken 8 trägt, dessen, Stellung auf. der Stange 7 regelbar ist, ein Anschlag 9, der zur Steuerung des schnellen Rücklaufes dient, und schließlich zwei Traversen 10 und 11, welche mit den vorstehend genannten Stangen verbunden sind.

Im Inneren, des ortsfesten Maschinengestells sind folgende Organe angeordnet:

a) ein Druckzylinder 12, durch den die mit dem Kolben 13 fest verbundene Stange 4 hindurchgeht und der an seinen Enden durch Leitungen 14, 15, in welche Drosselorgane 16, 17 eingeschaltet sind, mit einem Elektroventil 18 in Verbindung steht, welches den Einlaß der komprimierten, aus einer Leitung 19 kommenden Luft in die eine oder die andere Leitung 14'bzw. 15 steuert. Ferner steht das vordere Ende des Zylinders 12 durch eine Leitung 20 mit einem Verteiler 21 in. Verbindung, welcher seinerseits mit dem hinteren Teil eines Zylinders 22 verbunden ist, in welchem ein Kolben 23 verschiebbar ist. Dieser Kolben, 23, welcher unter der Wirkung einer Feder 24 steht, ist auf einer Stange 23_ß montiert, die an beiden Seiten über den Zylinder hinaus vorspringt und einerseits mit dem Anschlag 9 und andererseits mit einem drehbar gelagerten Riegel 25 zusammenarbeitet.

b) Eine Stange 26, die sich in Längsrichtung unter der Wirkung einer Feder 27 oder entgegen der Wirkung dieser Feder verschieben kann, wenn sie von der Traverse 10 des beweglichen, Gestells eingedrückt wird. Diese Stange 26 arbeitet vermittels einer Kerbe 28 mit einem Druckknopfschalter 29 zusammen, der über eine nicht näher dargestellte elektrische Leitung auf das Elekfroventil 18 einwirkt, sowie vermittels einer Kerbe 32 mit einem drehbar gelagerten Hebel 30, der unter der Wirkung einer Feder 31 steht. Auf den Riegel 25 wirkt die Stange 26 vermittels einer Kerbe 33 ein.

c) Ein hydraulischer Bremsstromkreis mit einem Zylinder 34, durch den die einen Kolben 35 tragende Stange 6 hindurchgeht und dessen auf diese Weise in, seinem Innern gebildete Kammern, einerseits über eine Leitung 36, in die ein Druckregelventil 37 bekannter Art und ein Drosselorgan 38 eingeschaltet sind, und andererseits über eine Leitung 39, in die der Verteiler 40 eingeschaltet ist, miteinander in Verbindung stehen.

Durch diesen Verteiler läuft eine Stange 41, die auf einem Teilabschnitt 42 genutet, oder mit einem kleineren Durchmesser versehen, ist. Diese Stange steht unter der Wirkung einer Feder 43 und, arbeitet einerseits mit dem einstellbaren Nocken, 8 vermittels eines Winkelhebels 44 und andererseits mit dem Hebel 30 vermittels eines Vorsprunges 45 zusammen,, welcher am Ende des Hebels 30 vorgesehen ist und gegen den die Feder 31 drückt.

Ein Ölfüllungszylinder 46 ermöglicht die Kornpensation sämtlicher Ölverluste, die den Eintritt von Luft in, dem, Ölstromkreis des gesamten, hydraulischen Stromkreises herbeiführen können.

Die Wirkungsweise dieser Steuerung ist folgende:

Stillstand

Gemäß Fig. 2 ist hierbei die Lüfteinlaßleitung 19 geöffnet. Das Elektroventil 18 läßt Luft in die vordere Kammer B des Druckzylinders 12 ein und sichert das Halten, der Spindel in der hinteren Endstellung. Bei geneigter oder vertikal stehender Spindel kann man auch noch ein Hakensystem vorsehen, um ein Herabfallen der Spindel zu verhindern, wenn man die Leitung 19 schließt. Die Leitung 20 wird durch den. Schieber des Zylinders 21 abgeschlossen.

Schneller Vorlauf

Vor Beginn des Spindelvorschubs ändert das Elektroventil 18 die Verbindung mit der Luftzuleitung. Die komprimierte Luft tritt dann durch die Leitung 15 in die hintere Zylinderkammer A ein und schiebt den Kolben und infolgedessen das gesamte bewegliche Gestell vor. Die in der Kammer B befindliche Luft wird durch die Leitung 14 hinausgedrückt, wo- das Drosselorgan 16 für die Aufrechterhaltung eines gewissen Druckes sorgt und die Regelung der Geschwindigkeit des schnellen Vorlaufes ermöglicht.

Da sich andererseits die Traverse 10 von der Stange 47 des Verteilers 21 entfernt, wird diese

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Stange durch die Feder 48 vorgedrückt und stellt die Verbindung zwischen der Leitung 20 und der hinteren Kammer des Zylinders 22 her, ohne daß jedoch die Luft den Kolben 23 verschiebt, weil die Feder 24 auf einen Druck austariert ist, der höher ist als der durch das Drosselorgan 16 hervorgerufene Druck, andererseits aber geringer ist als der Normaldruck der komprimierten. Luft.

In derselben Zeit strömt das in dem Zylinder 34 enthaltene Öl ohne Schwierigkeit aus der vorderen Kammer zu der hinteren Kammer, da der Verteiler 40 durch seine Feder 43 in einer Stellung gehalten wird, in der ein, freier Durchgang des Öles durch die Leitung 32 möglich ist.

Schließlich schiebt sich die Stange 26, gegen welche sich die Traverse 10 gelegt hatte, etwas unter der Wirkung der Feder 27 vor, um zum Anschlag gegen den Haken, des Riegels 25 zu kommen. Die Größe dieses Vorschubes ist gleich dem Spiel, welches durch die Kerbe 33 gewährt wird, deren hinterer Rand dann, gegen den. Haken zum Anschlag kommt. Der schnelle Vorlauf der Spindel 3 vollzieht sich bis zu, dem Augenblick, in welchem der Nocken 8 gegen den Hebel 44 des Verteilers 40 zum Anschlag kommt.

Langsamer Vorlauf

Der von der Stange 7 des beweglichen Gestells angetriebene Nocken 8 verschwenkt den Hebel 44, wodurch die Stange 41 entgegen der Wirkung der Feder 43 (Fig. 3) nach hinten gezogen wird. Der Öldurehlaß 42 wird dadurch, verschoben, und die Leitung 39 ist dann durch den vollen Teil der Stange 41 abgesperrt. Das aus der vorderen Kam-

mer des Ölzylinders 34 kommende Öl kann jetzt nur noch über das Druckregelventil 37 und das Drosselorgan 38 nach der hinteren, Kammer des Ölzylinders gelangen, wodurch der Abfluß dieses Öles gebremst wird. Das Gestell bewegt sich alsdann in, langsamem Vorlauf. Man, erkennt zugleich, daß das freie, vordere Ende der Stange 41 den Ansatz 45 des Hebels 30 freigibt. Der Hebel 30 schwingt dann etwas unter der Wirkung der Feder 31 aus und legt sich gegen, das vordere Ende der

4-5 Stange 41, 50 daß letztere nicht unter der Wirkung der Feder 43 nach vorn zurückkehren kann, wenn der Nocken 8 bei seinem Vorlauf den Winkelhebel 44 losgelassen hat.

Der langsame Vorlauf vollzieht sich bis zu dem Augenblick, in welchem der Anschlag 9 gegen das hintere Ende der Stange 23,, stößt, die aus dem Zylinder 22 vorspringt.

Schneller Rücklauf

Der Nocken, 9 bewirkt dadurch, daß er gegen die Stange 23_a stößt, eine Kippbewegung des Riegels 25, welcher die Stange 26 freigibt, die ihrerseits durch die Feder 27 nach vorn getrieben wird (Fig. 4).

Wenn am Ende des Vorlaufes eine Rotation ohne Vorschub des Werkzeuges stattfinden soll, ver- \vendet man die Schraubenmutter und die Gegenmutter 23j auf dem mit Gewinde versehenen Ende der Stange 23_a, welche, wenn sie in die gewünschte Stellung gebracht worden sind, als Anschlag dienen und eine Bewegung der Stange nach vorn verhindern. In diesem Fall wird in dem Stromkreis des Elektroventils 18 eine Verzögerungseinrichtung angeordnet.

Bei ihrer Bewegung ruft die Stange 26 ihrerseits folgende Vorgänge hervor:

a) Durch den von dem vollen Teil der Stange 26 eingedrückten. Druckknopfschalter 29 die Abschaltung des ElektiOventils 18, wodurch die Umkehrung des Lufteinlasses in den. Zylinder 12 herbeigeführt wird. Die komprimierte Luft strömt sodann durch die Leitung 14 in die vordere Kammer des Zylinders 12.

■b) Durch den Hebel 30, dessen Ende mit dem Einschnitt 32 im Eingriff geblieben ist und der eine leichte: Schwingbewegung nach vorn ausgeführt hat, die Rückführung der Stange 41 des Verteilers nach vorn, wodurch die freie Zirkulation, des Öles des Ölzylinders 34 wieder hergestellt wird.

Die in die Kammer ß des Zylinders 12 eintretende; Luft treibt den Kolben 13 zurück, wobei die aus der hinteren. Kammer A verdrängte Luft durch das Drosselorgan 17 gebremst wird, welches zur Regelung der Geschwindigkeit des schnellen Rücklaufes dient. Die komprimierte Luft der Kammer B gelangt gleichfalls durch den Verteiler 21 in die hintere Kammer des Zylinders 22 und hält den. Kolben 23 in seiner vorgeschobenen. Stellung, wenn der Anschlag 9 mit dem ganzen Gestell nach hinten zurückgeführt wird. . ,

Ende des Rücklaufes

Am Ende des Rücklaufes stößt die vordere Traverse 10 gegen das vordere Ende 47 der Stange des Verteilers 21. Diese Stange schließt die Leitung 20 ab und setzt die von der hinteren. Kammer des Zylinders 22 kommende Leitung durch eine geeignete Austrittsmündung mit der Außenluft in Verbindung. Der Kolben 23 des Zylinders 22 wird durch die Feder 24 nach hinten zurückgeführt, wodurch der Riegel 25 freigegeben wird, dessen Haken in den. Einschnitt 33 der durch die Traverse 10 zurückgedrückten Stange 26 zurückfällt, da die Stange; 26 selbst hierbei durch die Traverse 10 gleichfalls zurückgedrückt wird. Auf diese Weise wird eine Wiederingangsetzung der Maschine durch, den Druckknopf des Schalters ermöglicht, wenn der Maschinenkopf nicht in die hintere Stellung zurückgekommen ist.

Die vorstehend beschriebene Steuerung ist ferner 115, derart ausgebildet, daß sie in einem beliebigen Augenblick des raschen oder langsamen Vorlaufes die Umkehrung der Bewegung und den. Rücklauf der Spindel in schneller Bewegung ermöglicht. Zu diesem Zweck besitzt der elektrische Stromkreis einen besonderen, von Hand bedienbaren Druckknopfschalter, welcher eine Abschaltung des zu dem Elektroventil fließenden elektrischen Stromes gestattet. Das Elektroventil kommt dann in diejenige Stellung zurück, in der die komprimierte Luft in die vordere Kammer B des Zylinders 12

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eingeführt wird. Die durch den Verteiler 21 strömende komprimierte Luft tritt in den Zylinder 22 ein, treibt den Kolben 23 vor sich her und klinkt den Riegel 25 aus, wodurch die Stange 26 frei-' gegeben, wird. Letztere wird durch die Feder 27 vorgedruckt und bewirkt eine schwingende Bewegung des Hebels 30, der die Stange 41 des Verteilers 40 freigibt, wenn letzterer sich in der Stellung des langsamen Rücklaufes befindet. Man erhält auf diese Weise in allen Fällen einen schnellen Rücklauf der Spindel.

Das vereinfachte Schema des elektrischen Stromkreises dieser Maschine ist in Fig. 5 veranschaulicht.

Man sieht in diesem Schema, daß der durch die Zuleitungsdrähte L₁ und L₂ gespeiste Steuerstromkreis für die Steuerung des Motors einen. Druckknopf 51 zur Ingangsetzung besitzt. In diesem Stromkreis sind ferner der Druckknopf 53 zum Stillsetzen und ein Relais 54 angeordnet, welches den Schalter des Speisestromkreises für den Spindelmotor 5 betätigt. Das Relais 54 betätigt gleichfalls einen Kontakt 56, der in den Steuerungsstromkreis für den Vorlauf eingeschaltet ist, in

welchem ein Druckknopf 57, ein Druckknopf 59 für den Rücklauf, ein. Schalter 29 für das Ende des Laufes und. ein Relais 60 angeordnet sind, welch letzteres den Schalter 61 betätigt, der in, dem Speisestromkreis des Elektroventils 18 angeordnet ist, welcher ferner einen Gleichrichter 62 enthält.'

Zwecks Ingangsetzung drückt die Bedienungsperson der Maschine auf den Druckknopf 51. Das Relais 54 wird erregt, schaltet den Schalter 55 ein und schließt den Kontakt 56. Der Motor 5 wird in Drehung versetzt, und die Bedienungsperson drückt auf den, Vorlaufdruckknopf 57. Das Relais 60 wird erregt, wodurch der Schalter 61 des Elektroventils eingeschaltet wird. Letzteres speist dann, wie oben ausgeführt, die hintere Kammer des Zylinders 12, und die Spindel läuft vor.

Am Ende des Vorlaufes wird der Schalter 29 in der oben angegebenen Weise betätigt. Der Strom gelangt, dann nicht mehr zu dem Elektroventil, welches sodann, komprimierte Luft in die vordere

4-5 Kammer des Zylinders 12 leitet. Die Spindel läuft nunmehr zurück.

Die Bedienungsperson verfügt in gleicher Weise über den Druckknopf 59, welcher in jedem Moment die Herbeiführung des Rücklaufes der Spindel er-'5O möglicht, und dijen. Druckknopf 53, welcher gleichzeitig das Stillsetzen des Motors und. den Rücklauf der Spindel steuert. Es ist selbstverständlich in einfacher Weise durch an sich übliche technische Maßnahmen möglich, die gleichzeitige Steuerung und Funktion, von .mehreren Werkzeugmaschinen der in Rede stehenden Art zu gestatten.

Gleichfalls ist es in einfacher Weise möglich, die elektrische Steuerung derart auszubilden, daß die Maschine als .Gewindeschneidmaschine arbeiten kann, was durch Hinzufügung einer Umkehreinrichtung geschehen kann, die eine Drehung des Spindelmotors in umgekehrtem Drehsinn während der Rücklaufbewegung herbeiführt.

Die Hauptvorteile der vorstehend beschriebenen Steuerung gemäß der Erfindung sind folgende: Stetigkeit des Vorlaufes unabhängig von der Beanspruchung; Schubkraft in der Spindelachse; Möglichkeit der Regulierung der Schubkraft als Funktion der geforderten Leistung; große Geschwindigkeit des Näherungsvorlaufes und des schnellen Rücklaufes, daher kein Zeitverlust vor allem auf den langen . Lauf strecken; Sicherungseinrichtung, welche den schnellen Rücklauf in jeder Stellung der Spindel ermöglicht, unmittelbare Steuerung der Umdrehungszahl (1500 und 3000 U/min); Möglichkeit zur Anordnung von Geschwindiglceitsreglern für langsame Geschwindigkeiten; Fernbetätigung durch ein Elektroventil, welches die gleichzeitige Steuerung von mehreren Maschinen ermöglicht. 8t

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Hydropheumatische Steuerung für Werkzeugmaschinenspindeln, insbesondere für Bohrmaschinen, welche einen schnellen Vorlauf, einen langsamen Vorlauf und einen schnellen Rücklauf der Spindel gestatten, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Gestell eine Hohlstange (4), welche die Spindel (3) sowie einen Kolben (13) trägt, der in einem mit Preßluft gespeisten Zylinder (12) angeordnet ist, eine zweite Stange (6), welche einen Kolben (35) trägt, der in einem mit Öl gefüllten Zylinder (34) angeordnet ist, dessen vordere und hintere Kammern insbesondere unter Einschaltung eines Verteilers (40) miteinander in Verbindung stehen, sowie eine dritte, zu den beiden ersten Achsen parallele Stange (7) besitzt, die einen in seiner Lage einstellbaren Nocken (8) trägt, der auf den Verteiler (40) einzuwirken too bestimmt ist, wobei diese Stangen durch zwei Traversen (10, 11) fest miteinander verbunden sind, von denen die hintere Traverse (11) einen Anschlagnocken (9) trägt, der zwecks Umkehrung der Laufrichtung und Herbeiführung des schnellen Rücklaufes auf Organe, wie z. B. einen Riegel (25), einwirkt, der in eine Stange (26)

• eingreift, weiche einerseits mit einem die Speisung des Zylinders (12) mit Preßluft steuernden Schalter (29) und andererseits mit dem Verteiler (40) des hydraulischen Zylinders (34) zusammenarbeitet, während die vordere Traverse (10) am Ende des Laufes auf eben diese Organe einwirkt, um die Rückführung der Steuerung in den Ausgangszustand herbeizuführen.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß der komprimierten Luft ϊη die eine oder andere Kammer des Hauptzylinders (12) durch ein elektrisch betätigtes Ventil (18) gesteuert wird.

3. Steuerung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektroventil (18), wenn es nicht unter Strom steht, die Luft in die vordere Kammer (B) des Hauptzylinders (12) einläßt, während es, wenn es erregt wird,

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die Luft in die hintere Kammer (A) des Zylinders (12) einläßt.

4. Steuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die das Elektroventil (18) mit den Kammern (B bzw. A) verbindenden Leitungen (14 bzw. 15) regelbare Drosselorgane (16 bzw. 17) eingeschaltet sind.

5. Steuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Kammer (B) des Hauptzylinder (12) über einen mit der vorderen Traverse (10) zusammenarbeitenden Verteiler (21) mit der hinteren Kammer eines Zylinders (22) verbunden ist, in dem ein unter der Wirkung einer Feder (24) stehender Kolben (23) verschiebbar ist, dessen aus dem Zylinder (22) vorstehende Stange (23J einerseits mit dem von der Traverse (11) getragenen Anschlagnocken (9) und andererseits mit einem Riegel (25) zusammenarbeitet.

6. Steuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stange (26), welche begrenzt längs verschiebbar und sowohl der Wirkung einer Feder (27) als auch der Einwirkung der vorderen Traverse (10) unterworfen ist, durch den Riegel (25) während des langsamen und des schnellen Vorlaufes festgehalten und während des schnellen Rücklaufes freigegeben wird.

7. Steuerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (26) einen Einschnitt (33) besitzt, in den ein am Ende des Riegels (25) angeordneter Haken mit einem gewissen Spiel eingreift.

8. Steuerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (26) einesteils mit einem Schalter (29) zusammenarbeitet, der den zum Elektroventil (18) geleiteten Strom unterbricht, wenn die Stange (26) durch den Riegel (25) freigegeben wird, und daß die Stange (26) anderenteils mit einem Hebel (30) zusammenarbeitet, der seinerseits mit dem Verteiler (40) zusammenwirkt, welcher in die Leitung (39) des hydraulischen Zylinders (34) eingeschaltet ist, um den Verteiler während des langsamen Vorlaufes in einer Stellung zu halten, in der die hydraulische Leitung (39) abgesperrt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen