DESC010492MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 12. September 1952 Bekaimtgemacht am 8. März 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Berlin

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum maßgerechten Verschieben von Schlitten unter Kontrolle der Schlittenendstellung durch Endmaße, insbesondere an Werkzeugmaschinen, und beschreibt eine verbesserte, neue Ausbildung einer solchen Einrichtung.

Es ist bekannt, an Werkzeugmaschinen den Schlitten, der entweder das Werkzeug oder das Werkstück tragen kann, mit Hilfe von Endmäßen um einen vorgegebenen Betrag genau zu verschieben. Das Endmaß oder auch eine Kombination von mehreren Endmaßen kommt zwischen je einem Anschlag am Schlitten und am Bett zu liegen und bestimmt so den Betrag der Schlittenverschiebung.

Das Endmaß oder mehrere hintereinandergereihte Endmaße können entweder von Hand eingelegt oder aus einem in der Maschine eingebauten Satz von Endmaßen ausgewählt werden; letzteres kann auch automatisch oder halbautomatisch geschehen.

Es ist bekannt, daß die verlangte Grenze der relativen Schlittenverstellung nicht allein abhängig ist von der Stelle des Anschlages, sondern auch von der Elastizität der verschiedenen Organe und von den Kräften, denen sie allgemein unterworfen sind.

Um eine gleichbleibende Genauigkeit der Schlittenverstellung zu erreichen, wurde bereits vorgeschlagen, die Kraft, die auf den Anschlag

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wirkt, auf einer vorher bestimmten Größe zu halten, die wenigstens gleich ist der Kraft, die die Verstellung des Schlittens bewirkt.

'■■ Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

Einrichtung zum maßgerechten Verschieben des Schlittens, insbesondere an Werkzeugmaschinen, bei denen die Begrenzung der Verschiebung mit Hilfe von Endmaßen erfolgt, so auszubilden, daß die Einstellung des Schlittens mit einem Höchstmaß von Genauigkeit möglich ist.

Um die durch die Elastizität der Endmaße und der Anschläge verursachte ungenaue Einstellung des Schlittens zu berücksichtigen, ist bereits vorgeschlagen worden, die Endmaße einseitig gegen den Zapfen einer Meßuhr anschlagen zu lassen, die mit dem Bett des Schlittens fest verbunden ist. Diese Einrichtung setzt jedoch eine Bedienung von Hand voraus und macht eine schnelle Verschiebung des Schlittens durch mechanische oder hydraulische Mittel unmöglich. Dieser bekannte Vorschlag kann insbesondere dann nicht angewendet werden, wenn die Verstellung des Schlittens auf automatischem Wege erfolgen soll.

Gemäß der Erfindung wird diese Schwierigkeit dadurch beseitigt, daß die Endmaße um den Betrag der Stauchung, die sie in der Arbeitsstellung zwischen den Anschlägen erfahren, länger sind als ihr Nennmaß und daß Mittel /zur Gleichhaltung des Druckes auf die Endmaße (im folgenden als Meßdruck bezeichnet) vorgesehen sind. Die Forderung, den Meßdruck bei solchen Einrichtungen konstant zu halten, ist bekannt und unerläßlich und wird daher auch bei der als Erfindung gekennzeichneten Einrichtung befolgt, indem der Schlitten mit konstantem Druck gegen die Endmaße oder Kombination von Endmaßen anfährt. Die Endmaße sind dabei um den Betrag langer als ihr Nennmaß, um den sie durch den Meßdruck gestaucht werden. In der Arbeitsstellung hat daher das Endmaß genau die Länge des Nennmaßes.

Für die Durchführung des Erfmdungsgedankens sind somit zwei Gesichtspunkte von ausschlaggebender Bedeutung. Zunächst einmal muß der Meßdruck bei jeder Einstellung des Schlittens den gleichen Meß druck auf das Endmaß ausüben, damit das Endmaß stets um den gleichen Betrag gestaucht bzw. gekürzt wird. Nur auf diese Weise ist es möglich, die Endmaße erfindungsgemäß um den Betrag der Stauchung länger als ihr Nennmaß zu machen. Da der Meßdruck in der Arbeitsstellung immer den gleichen Wert haben soll, müssen alle Endmaße um den gleichen Prozentsatz ihres Nennmaßes länger als dieses sein.

Hinsichtlich des Meßdruckes ist auch noch folgender Umstand zu beachten: Selbst wenn der Schlitten stets mit der gleichen Kraft verschoben wird, so bedeutet das noch nicht, daß der Schlitten auch immer mit dieser Kraft gegen das Endmaß drückt. Der Meßdruck ist vielmehr noch abhängig

«ο von der Reibung des Schlittens auf dem Bett und daher von der Belastung des Schlittens. Zur Erzielung eines konstanten Meßdruckes ist es daher unerläßlich, die Belastung, des Schlittens möglichst gleich zu halten. Zu der Erfindung gehört daher auch der Vorschlag, daß das zu bearbeitende Werkstück in bezug auf das Bett fest eingespannt und der Schlitten zur Aufnahme des Werkzeuges eingerichtet ist. Da die Gewichte der verschiedenen Werkzeuge sich nur wenig voneinander unterscheiden, wird bei Beachtung dieses Vorschlages tatsächlich eine fast vollkommen konstante Belastung des Schlittens erreicht. Würde man das Werkstück auf den Schlitten einspannen, so müßte man mit stark wechselnder Belastung rechnen, da diese von der Größe bzw. von dem Gewicht des zu bearbeitenden Werkstücks abhängt.

Der 'Meßdruck und der Querschnitt der Endmaße müssen natürlich so gewählt sein, daß die Spannung in den Endmaßen unterhalb der Elastizitätsgrenze des Materials bleibt, d. h., die Stauchung der Endmaße durch den Meßdruck muß linear und reversibel sein, das Endmaß muß nach dem Aufheben des Meßdruckes wieder seine ursprüngliche Länge annehmen.

Hat beispielsweise ein Endmaß aus Stahl eine Länge von 62 cm und einen Querschnitt von 2,5s cm², so berechnet sich die Stauchung bei einem Meßdruck von 1600 kg zu

I I6OO a OC. OCL

-=- · · 62 = 0,0186 cm = 0,186 mm.

E 2,55

Das Endmaß wird also bei einem Meßdruck von 1600 kg um 0,186 mm gekürzt; um den gleichen Betrag muß also das Endmaß von vornherein langer als sein Nennmaß gemacht werden, damit es unter dem Meßdruck genau sein Maß erhält.

Das Übermaß für die Endmaßkörper, die beispielsweise aus einem homogenen weichen Stahl sein können, wird zweckmäßig in der Maschine bestimmt, für die sie verwendet werden sollen, um dabei gleichzeitig den Einfluß der Schlittenreibung auf die Meßkraft mit zu berücksichtigen, der in seiner Größe nicht genau vorhergesehen werden kann. ■

Zur Verwirklichung des Erfindungsgedankens ist es also unbedingt erforderlich, die Einrichtung so zu gestalten, daß die maximal zulässige Spannung der Endmaße in keinem Falle überschritten wird. Diese Gefahr ist besonders in dem Moment groß, wo der Schlitten mit seinem Anschlag an das Endmaß herangeführt wird und dieses gegen den Anschlag am Bett drückt. Es muß dafür gesorgt wenden, daß der Schlitten mit verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit den letzten Teil seines Weges in Richtung auf das Endmaß zurücklegt und dieses ohne Stoß gegen den Anschlag am Bett drückt.

In diesem Zusammenhang sei noch erwähnt, daß nach einem nicht zum Stand der Technik gehörenden Vorschlag bei einer Einrichtung zum maßgerechten Verschieben eines hydraulisch angetriebenen Schlittens in eine durch Endmaße kontrollierte Stellung die Schlittengeschwindigkeit kurz vor Erreichen der gewünschten Schlittenstellung zwecks Verringerung des von dem Schlitten

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auf die Meßflächen ausgeübten Druckes zwangsweise verhindert wird.

Ferner ist es bereits bekannt, daß zwei voneinander unabhängige Druckflüssigkeitssysteme, die S nacheinander, d. h. also bei einer bestimmten ausgezeichneten Schlittenstellung, durch den Schlitten gesteuert, die Bewegung derselben übernehmen, um die obengenannte Wirkung zu erreichen. Das zweite Flüssigkeitssystem hält dabei die Kraft, mit der

ίο der Schlitten an einen Anschlag drückt, auf einer vorher bestimmten Größe, die wenigstens gleich ist der Kraft, die das Verschieben des Schlittens hervorruft. Demgegenüber verwendet die als Erfindung gekennzeichnete Einrichtung ein einziges Druckflüssigkeitssystem zur Verschiebung des Schlittens, und es wird zwischen dem Endmaß und dem Anschlag am Bett eine Steuerstange angeord-

. net, die mittels eines an ihr befestigten Kolbens den Weg der den Schlitten verschiebenden Druckflüssigkeit verengt und dadurch die Schlittengeschwindigkeit herabsetzt, wenn der Schlitten das Endmaß gegen die Steuerstange drückt, und mittels eines zweiten Kolbens kurz vor dem Endpunkt der Schlittenbewegung den Druckflüssigkeitsraum mit einem Abfluß verbindet und dadurch den Schlitten zum Stillstand bringt.

Durch die soeben erwähnte Einrichtung wird zwar der Schlitten zum Stillstand gebracht. Gleichzeitig wird aber auch der Druck der den Schlitten bewegenden Flüssigkeit und damit der Meßdruck bis auf praktisch den Wert Null herabgesetzt, was aber den grundsätzlichen Erfindungsgedanken, nämlich der Aufrechterhaltung eines konstanten Meßdruckes, widersprechen würde. So muß also zusätzlich eine Einrichtung vorgesehen werden, die nach dem Zurruhekommen des Schlittens wieder den ursprünglichen Flüssigkeitsdruck auf den Schlitten herstellt, so daß der vorher bestimmte Meßdruck wieder genau vorhanden ist. Zu diesem Zweck wird vorgeschlagen, die Einrichtung so zu gestalten, daß die soeben erwähnte Steuerstange kurz vor dem Ende ihres Hubes einen elektrischen Schalter betätigt, der einen auf einen Steuerschieber wirkenden Hubmagneten einschaltet, derart, daß der Steuerschieber die Leitungen und Räume, durch die die Flüssigkeit zur Bewegung des Schlittens geleitet wird, wieder unter den vollen Druck der Flüssigkeit setzt.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt, bei der die Verschiebung des Schlittens in der soeben geschilderten Weise vor sich geht. Fig. 2 zeigt eine Einzelheit der Fig. 1, nämlich einen Teil der Steuervorrichtung für die Schlittenbewegung in einer anderen Arbeitsstellung, um die Wirkungsweise der Einrichtung besser erkennen zu lassen.

Auf einem feststehenden Bett 2 ist ein Schlitten 1 verschiebbar angeordnet. Der Schlitten 1 kann entweder zur Aufnahme des Werkstücks, vorzugsweise aber zur Aufnahme des Werkzeuges eingerichtet sein, um die Belastung des Schlittens 1 konstant zu halten. Die Verschiebung des Schlittens 1 auf dem Bett 2 erfolgt hydraulisch, und "zwar mittels eines in bezug auf das Bett feststehenden Kolbens 3. Die Druckflüssigkeit kann entweder durch die Leitungen 13 und 14 vor den Kolben oder durch die Leitung 15 hinter den Kolben gepreßt werden. Wenn die Flüssigkeit über : die Leitung 14 vor den Kolben gedrückt wird, so bewegt sich der Schlitten 1 mit einem daran befindlichen Anschlag 6 auf ein Endmaß 5 und drückt dieses gegen einen Anschlag 9,.der am Bett 2 befestigt ist. Das Endmaß oder eine Kombination von Endmaßen ruht in einem Halter .4, der senkrecht zur Zeichenebene auf dem Bett verschoben werden kann. Es können mehrere solcher Halter 4 nebeneinander angeordnet sein, in denen die verschiedenen Endmaße zur Auswahl bereitliegen. Durch entsprechende Verschiebung des Halters 4 wird das gewünschte Endmaß zwischen die Anschläge gebracht.

Zur Rückführung des Schlittens von dem Endmaß wird die Druckflüssigkeit über die Leitung 15 hinter den Kolben gepreßt. Die Druckflüssigkeit wird von einer Pumpe 11 erzeugt. Der Druck, mit welchem die Druckflüssigkeit auf den Schlitten wirkt, also der sogenannte Meßdruck, wird durch ein Ventil 25 auf einen vorgegebenen Wert genau eingeregelt und an einem Manometer 23 abgelesen. Die Richtung der Schlittenbewegung wird mit Hilfe eines Schiebers 16 eingestellt, der je nach seiner Stellung entweder den Weg 13, 14 oder den Weg 15 für die Druckflüssigkeit freigibt.

In dem Weg 13, 14, also im Wege, den die Druckflüssigkeit bei der Bewegung des Schlittens τ auf das Endmaß hin nimmt, liegt nun eine Einrichtung, die gemäß der Erfindung ausgebildet ist und einmal dafür sorgt, daß der Anschlag 6 das End- _; maß 5 bei seinem Auftreffen auf das Endmaß zunächst ohne Stoß gegen den Anschlag 9 am Bett 100, drückt, und außerdem den gleichbleibenden Meßdruck während der Arbeitsstellung des Schlittens gewährleistet. Zu diesem Zweck ist zwischen dem Endmaß 5 und dem Anschlag 9 am Bett 2 ein Gehäuse 8 am Bett befestigt, in dem eine Steuerstange 7 in Längsrichtung gegen eine Federkraft verschiebbar ist. Die Steuerstange 7 trägt zwei Kolben y_a und 7& und wird von einer Feder 10 nach "■■ links gedrückt. Wenn der Schlitten 1 gegen das Endmaß 5 gefahren wird und das Endmaß gegen die Steuerstange 7 nach rechts drückt, so verengt der Steuerkolben J_a mit seinem konischen Teil den Weg der Druckflüssigkeit 13, 14 allmählich und schließt ihn schließlich ganz. Bevor der Kolben y_u die Schließstellung erreicht hat, öffnet der Kolben y_b eine Abflußleitung 18, so daß der Druck der Flüssigkeit in dem Gehäuse 8 und in den Leitungen 13, 14 auf den Wert Null absinkt.

Die hydraulische Verstellung des Schlittens in seine Meßstellung unter Gewährleistung eines konstan ten Meß druckes geht im einzelnen auf folgende Weise vor sich:

Durch die Leitung 14 tritt die Druckflüssigkeit vor den feststehenden Kolben 3 und bewegt den Schlitten 1 nach rechts auf das Endmaß 5 hin. Fig. 2 zeigt die Stellung der Steuerstange 7, bevor

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der Schlitten das Endmaß dagegen drückt. Schließlich schiebt der Anschlag 6 am Schlitten ι das Endmaß 5 gegen· die Steuerstange y und drückt diese entgegen der Kraft der Feder io nach rechts. Dabei sperrt der Kolben y_a den Durchfluß der Druckflüssigkeit aus der Leitung 12, 13 in die Leitung 14 allmählich ab und verlangsamt auf diese Weise die Geschwindigkeit des Schlittens immer mehr. Bevor jedoch der Kolben γ_α die Steuerkante 17 erreicht und den Durchfluß der Druckflüssigkeit völlig absperrt, gibt der ebenfalls an der Steuerstange 7 starr befestigte Kolben j_b die Leitung 18 frei, die über ein Ventil 19 in den Abfluß führt. Dadurch sinkt der Druck im Gehäuse 8 und in der Leitung 13 bis auf den Wert Null ab, und der Schlitten 1 kommt zum Stillstand.

Auf ihrer letzten kurzen Wegstrecke hat nun die Steuerstange 7 mit einem an ihrem rechten Ende befestigten Stift einen elektrischen Schalter 20 geöffnet. Durch die Öffnung des Schalters 20 wird ein Elektromagnet 21 stromlos. Solange der Elektromagnet 21 vom Strom durchflossen wird, hält er einen Steuerschieber 22 entgegen einer Federkraft in seiner oberen Stellung fest. Wenn, der Elektromagnet 21 durch die Öffnung des Schalters 20 stromlos wird, gibt er den Steuerschieber 22 frei, der nun unter der Wirkung der Feder nach unten fällt. In dieser unteren Stellung gibt der Steuerschieber 22 einen Weg für die Druckflüssigkeit aus der Leitung 12 in die Leitung 18 frei. Die Druckflüssigkeit tritt nun mit ihrem vollen Druck in die Leitung 18 und damit auch in das Gehäuse 8 und in die Leitungen 13 und 14.

Die Stellung der Steuerstange 7 am Ende der letztgenannten Funktion ist in Fig. 3 der Deutlichkeit halber nochmals dargestellt. Die Druckflüssigkeit aus der Leitung 18 tritt nun durch den engen Ringspalt, den der Kolben J_a mit der Steuerkante 17 bildet, in die Leitung 14 ein und schiebt den Schlitten i, das Endmaß 5 und die Steuerstange 7 mit dem vollen, vorher bestimmten Meßdruck gegen den am Bett festen Anschlag 9. Der Ringspalt zwischen dem Kolben y_a und der Steuerkante 17 verengt sich dabei allmählich und bewirkt, daß die Schlittengeschwindigkeit bis zum Ende der Bewegung immer kleiner wird.

Die vorstehend geschilderte Aufeinanderfolge der Schlittenbewegung, nämlich zunächst schnelle Heranführung des Schlittens an das Endmaß, dann Verzögerung der Schlittenbewegung und schließlich völliger Stillstand des Schlittens, darauf erneute, sich allmählich verzögernde Bewegung des Schlittens bis zum festen Anschlag unter dem vollen, vorher bestimmten Meßdruck, ist ein wesentliches Merkmal der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung. Dabei ist die letzte Wegstrecke des Schlittens nach seinem Stillstand möglichst kurz zu bemessen, um jeden Stoß auf das Endmaß zu verhindern. Auf diese Weise wird erreicht, daß einmal die Stauchung des Endmaßes 5 keinen unzulässig hohen Wert erreicht und außerdem der vorgeschriebene Meß druck stets eingehalten wird.

Um den Schlitten von dem Endmaß 5 weg zu bewegen und in seine. Ausgängsstellung zurückzuführen, wird der Schieber 16 nach rechts gezogen, wodurch die Leitung 15 zur Druckleitung wird und die Leitungen 13 und 14 als Rückflußleitungen für die Druckflüssigkeit dienen. Die Druckflüssigkeit tritt jetzt aus der Leitung 15 hinter den Kolben 3 und bewegt den Schlitten 1 nach links. Die rücklaufende Flüssigkeit muß jetzt'durch den verhältnismäßig engen Ringspalt zwischen dem Kolben J_a und der Steuerkante 17 treten. Um nun aber der ablaufenden Flüssigkeit einen größeren Durchgang und damit einen widerstandslosen Rückfluß zu gewähren, ist in dem Gehäuse 8 noch ein Kolben 24 vorgesehen, hinter den ebenfalls aus der Leitung 15 die Druckflüssigkeit tritt. Die Druckflüssigkeit bewegt den Kolben 24 entgegen der Wirkung einer Feder nach links und öffnet damit eine unmittelbare Verbindung der Leitung 13 mit der Leitung 14, so daß ein Umweg für 'die rücklauf ende Flüssigkeit unter Umgehung des Gehäuses 8 entsteht.

Zu Beginn der rückläufigen Schlittenbewegung geht die federbelastete Steuerstange nach links und schließt den Schalter 20, so daß der Elektromagnet 21 wieder vom Strom durchflossen wird. Der Elektromagnet 21 hebt den Steuerschieber 22 an und verbindet auf diese Weise die mit dem Gehäuse 8 in Verbindung stehende Leitung 18 mit dem Abfluß.

Um die Pumpe 8 während der ganzen Zeit, wo der Schlitten 1 in seiner Endlage, d. h. in seiner Arbeitsstellung, verharren muß, von der Arbeit zur Aufrechterhaltung des Flüssigkeitsdruckes zu entlasten, kann der Schlitten in dieser Lage durch mechanische oder hydraulische Mittel oder durch beides festgeklemmt werden. Die Pumpe 8 kann man dann stillsetzen.

Geringe Differenzen im Meßdruck, die durch unterschiedliche Reibkräfte zwischen Schlitten und Bett, Kolben und Zylinderwand entstehen können, sind für den praktischen Zweck, dem die Einrichtung dient, ohne nachteilige Bedeutung.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum maßgerechten Verschieben eines Schlittens, vorzugsweise durch hydraulische Mittel und insbesondere an Werkzeugmaschinen, unter Kontrolle der Schlittenendstellung durch Endmaße, die zwischen Anschlägen an Bett und Schlitten liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Endmaße (5) um den Betrag der Stauchung, die sie in der Arbeitsstellung zwischen den Anschlägen erfahren, länger sind als ihr Nennmaß und daß Mittel zur Gleichhaltung des Meßdruckes vorgesehen sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu bearbeitende Werkstück in bezug auf das Bett fest eingespannt und der Schlitten zur Aufnahme des Werkzeuges eingerichtet ist.

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3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Endmaß oder der Endmaßkombination (5) und dem Anschlag (9) eine Steuerstange (7) vorgesehen ist, auf der Steuerkolben (y_a und 7_&) angebracht sind, und beim Bewegen des Schlittens (1) gegen den Anschlag (9) mittels dieser (7, J_a und 7₆) der Zufluß der Druckflüssigkeit und damit die Geschwindigkeit des Schlittens (1) gedrosselt und schließlich ganz 'ausgesetzt wird.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstange (7) kurz vor dem Erreichen des Anschlages (9) einen elektrischen Schalter (20) betätigt, der einen auf einen Steuerschieber (22) wirkenden Hubmagneten (21) einschaltet, derart) daß der Steuerschieber die Leitungen und Räume, durch die die Flüssigkeit zur Bewegung des Schlittens geleitet wird, wieder unter den vollen Druck der Flüssigkeit setzt.

Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 859 987;
belgische Patentschrift Nr. 502 197.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen