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Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für die lineare Bewegung eines Bearbeitungswerkzeugs bezüglich eines Werkstücks gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Solche Antriebsvorrichtungen werden insbesondere dazu verwendet, ein Schneidgerät wie beispielsweise einen Schneidbrenner auf die gewünschte Arbeitshöhe über einem unter dem Schneidwerkzeug befindlichen Werkstück zu bringen. Die Bewegung des Schneidwerkzeugs erfolgt dabei linear in vertikaler Richtung. Insbesondere ist es in der Praxis häufig erforderlich, während des Schneidvorgangs den Abstand zum Werkstück nachzuregeln. Der größte Hub der Antriebsvorrichtung erfolgt in der Regel aber bei der ersten Einstellung des Abstands, der sogenannten Erstfindung. Die Erstfindung wird am einfachsten durch ein taktiles Verfahren vorgenommen, bei dem das Schneidwerkzeug bis zur Anlage auf dem Werkstück auf dieses zubewegt wird. Somit ist der Abstand Null klar definiert und durch Zurückziehen des Schneidwerkzeugs vom Werkstück kann mittels eines Weggebers ein gewünschter Abstand sehr genau eingestellt werden. Ein Schneidbrenner weist jedoch ein nicht zu vernachlässigendes Gewicht von oftmals mehr als 10 Kg auf, sodass er beim Aufsetzen auf das Werkstück dieses beschädigen kann. Insbesondere wenn mittels eines Schneidbrenners ein dünnes Blech geschnitten werden soll, kann dieses bei der Erstfindung des Abstands durch ein Aufsetzen des Schneidbrenners ernsthaft beschädigt werden. Zum Eigengewicht des Schneidwerkzeugs kommt dann noch die Kraft hinzu, mit der die Antriebsvorrichtung das Schneidwerkzeug auf das Werkstück drückt, bevor der Vorschub abgeschaltet wird.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine Beschädigung des Werkstücks besser vermieden werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass bei einem Aufsetzen des Bearbeitungswerkzeugs auf dem Werkstück der erste Hebelarm sofort entlastet wird und sich dadurch die Kraft, mit der der zweite Hebelarm auf dem Schlitten lastet, deutlich verringert. Diese Verringerung der Kraft kann vom Signalgeber aufgenommen und in ein Signal zur Abschaltung der Antriebseinrichtung umgesetzt werden, so dass der Vorschub des Bearbeitungswerkzeugs zum Werkstück hin sofort unterbunden wird und keine zusätzliche, von der Antriebseinrichtung aufgebrachte Kraft auf das Werkstück übertragen wird. Dabei wird besonders bevorzugt, dass der Schlitten ein elastisch verformbares, vom zweiten Hebelarm kraftbeaufschlagtes Rückstellelement aufweist, dessen Rückstellkraft der vom zweiten Hebelarm auf den Signalgeber wirkenden Kraft entgegen wirkt. Durch diese Maßnahme kann nicht nur die Ausübung einer von der Antriebseinrichtung aufgebrachten Antriebskraft auf das Werkstück vermieden werden, sondern es kann auch die durch das Gewicht des Bearbeitungswerkzeugs auf das Werkstück ausgeübte Kraft teilweise oder nahezu ganz kompensiert werden.
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Zweckmäßig ist der zweite Hebelarm auf dem Rückstellelement abgestützt. Dies ist technisch einfach zu realisieren. Es wird zudem bevorzugt, dass die Rückstellkraft des Rückstellelements auf einen vorgegebenen Wert einstellbar ist. Dieser Wert kann abhängig von der Belastbarkeit des Werkstücks gewählt werden, so dass ein leicht beschädigbares Werkstück durch größtmögliche Kompensation der Gewichtskraft des Bearbeitungswerkzeugs beim Aufsetzen auf das Werkstück durch das Rückstellelement entlastet wird.
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Zweckmäßig übt dabei die Rückstellkraft auf den zweiten Hebelarm ein Drehmoment aus, das kleiner und vorzugsweise nur geringfügig kleiner ist als das Drehmoment, das das Kraftübertragungselement auf den ersten Hebelarm ausübt.
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Das Rückstellelement ist vorteilhaft eine Feder, vorzugsweise eine als Druckfeder ausgebildete Schraubenfeder, auf der der zweite Hebelarm abgestützt ist. Durch Kompression der Druckfeder wird die Rückstellkraft aufgebracht.
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Zweckmäßig ist der erste Hebelarm am unteren Ende eines vertikal verlaufenden Langlochs im Kraftübertragungselement abgestützt. Sitzt das Bearbeitungswerkzeug auf dem Werkstück auf, so kann sich das Kraftübertragungselement gegenüber dem ersten Hebelarm noch ein Stück weit weiterbewegen ohne den Schlitten mitzunehmen, indem sich der erste Hebelarm vom unteren Ende des Langlochs abhebt, bis die Antriebseinrichtung zum völligen Stillstand gekommen ist. Dabei weist das Kraftübertragungselement zweckmäßig einen Zahnriemen und eine auf den Zahnriemen aufgeschobene, das Langloch aufweisende Spange auf. Die Spange kann dabei aus einem stabileren Material, beispielsweise aus Metall, gefertigt werden, während der Zahnriemen biegsam sein muss und dadurch eine geringere Belastbarkeit aufweist.
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Zweckmäßig weist der Signalgeber einen vom zweiten Hebelarm beaufschlagten Schalter auf, der bei Entlastung einen Motor der Antriebseinrichtung abschaltet. Dies kann dadurch geschehen, dass der Schalter zum Einschalten der Antriebseinrichtung durch das Abstützen des zweiten Hebelarms auf dem Schlitten bzw. auf dem Schalter gegen eine Rückstellkraft bewegt wird. Wird der zweite Hebelarm entlastet, so reicht die Rückstellkraft des Schalters aus, diesen zu öffnen. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Signalgeber einen vom zweiten Hebelarm beaufschlagten, kraftempfindlichen Sensor zur Steuerung der Antriebseinrichtung auf. Dieser kann beispielsweise einen Dehnungsmessstreifen aufweisen, der bei Entlastung ein Signal zum Abschalten der Antriebseinrichtung erzeugt.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
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1 eine Antriebsvorrichtung in perspektivischer Ansicht und
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2 ein Detail der Antriebsvorrichtung gemäß 1 im Schnitt.
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Die in der Zeichnung dargestellte Antriebsvorrichtung 10 dient dem Vorschub eines Schneidbrenners 12 in vertikaler Richtung zu einem unter dem Schneidbrenner 12 befindlichen, in der Zeichnung nicht dargestellten Werkstück und dem Rückzug des Schneidbrenners 12 vom Werkstück. Sie weist ein in einem Gehäuse 14 aufgenommene, nicht näher dargestellte, motorisch angetriebene Antriebseinrichtung auf, deren Kraft über einen Zahnriemen 16 (2) auf einen teilweise im Gehäuse 14 aufgenommenen, teilweise aus dem Gehäuse 14 ragenden Schlitten 18 übertragen wird. Am Schlitten 18 ist der Schneidbrenner 12 lösbar fixiert. Die Antriebsvorrichtung 10 wird ortsfest beispielsweise an einem Gestell montiert. Bei der Bearbeitung von Werkstücken findet zudem eine Relativbewegung zwischen dem Schneidbrenner 12 und dem Werkstück in der horizontalen Richtung statt.
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Auf den Zahnriemen 16 ist eine Spange 20 aufgeschoben, die mehrere Rippen 22 aufweist, die jeweils in einen Zwischenraum zwischen zwei Zähnen 24 des Zahnriemens 16 eingreifen. Die aus Metall bestehende Spange 20 weist zudem ein sich in vertikaler Richtung erstreckendes Langloch 26 auf, das auf der den Zähnen 24 abgewandten Seite des Zahnriemens 16 angeordnet ist.
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Am Schlitten 18 ist ein zweiarmiger Hebel 28 um eine Drehachse 30 begrenzt verschwenkbar gelagert. Ein erster, kürzerer Hebelarm 32 geht zu seinem freien Ende hin in einen Zapfen 34 über, der in das Langloch 26 eingreift. Der Zapfen 34 ruht auf dem Umfangsrand des Langlochs 26 an dessen unterem Ende 36, so dass der Schlitten 18 über den Hebel 28 an der Spange 20 aufgehängt ist. Die Spange 20 übt ein Drehmoment auf den Hebel 28 aus, das durch ein am zweiten, längeren Hebelarm 38 angreifendes Drehmoment ausgeglichen wird. Letzteres wird dadurch aufgebracht, dass der zweite Hebelarm 38 auf dem Schlitten 18 abgestützt ist. Der zweite Hebelarm 38 beaufschlagt dabei einen Schalter 40, der dem Ein- und Ausschalten des Motors der Antriebseinrichtung dient. Fällt die auf den Schalter 40 wirkende Kraft unter einen bestimmten Wert, so schaltet er den Motor aus. Im Schlitten 18 ist zudem eine als Schraubenfeder ausgebildete Druckfeder 42 angeordnet, die den zweiten Hebelarm 28 von unten mit Kraft beaufschlagt und somit einen Teil des Drehmoments aufbringt, das das auf den ersten Hebelarm 32 wirkende Drehmoment ausgleicht. Die von der Feder 42 auf den zweiten Hebelarm 38 ausgeübte Kraft lässt sich mittels einer Einstellschraube 44 einstellen. Es versteht sich von selbst, dass die dargestellte Ausgestaltung mit dem ersten Hebelarm 32 als kürzerem und dem zweiten Hebelarm 38 als längerem Hebelarm nicht zwingend ist, sondern dass ebenso gut der erste Hebelarm 32 als der längere Hebelarm ausgestaltet sein kann oder dass beide Hebelarme 32, 38 gleich lang sein können.
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Die Funktionsweise der Antriebsvorrichtung 10 ist wie folgt:
Zur genauen Einstellung des Abstands zwischen dem Schneidbrenner 12 und dem zu bearbeitenden Werkstück wird der Schneidbrenner 12 auf das Werkstück zu bewegt, bis er auf diesem aufsitzt und der Abstand damit mit Null definiert werden kann. Zu diesem Zweck wird der den Schneidbrenner 12 tragende Schlitten 18 mittels der Antriebseinrichtung und dem Zahnriemen 16 entlang einer geraden Führungsschiene 46 vertikal nach unten bewegt. Dabei lastet das Gewicht des Schneidbrenners 12 zusammen mit dem Gewicht des Schlittens 18 auf dem unteren Ende 36 des Langlochs 26, so dass eine entsprechende Gegenkraft auf den Zapfen 34 ausgeübt wird, welche ein Drehmoment erzeugt. Dieses Drehmoment wird durch ein auf den zweiten Hebelarm 38 wirkendes, durch die Feder 42 und das Aufliegen des zweiten Hebelarms 38 auf dem Schlitten 18 erzeugtes Drehmoment ausgeglichen. Sitzt der Schneidbrenner 12 mit seiner Spitze 48 auf dem Werkstück auf, so bewegt sich der Schlitten 18 nicht weiter nach unten, und der Zapfen 34 hebt sich vom unteren Ende 36 des Langlochs 26 ab, sofern die Antriebseinrichtung weiterläuft und die Spange 20 weiter nach unten bewegt. Das auf den Zapfen 34 ausgeübte Drehmoment entfällt, so dass auch der Schalter 40 durch den zweiten Hebelarm 38 entlastet wird und den Motor der Antriebseinrichtung ausschaltet, so dass die Bewegung der Spange 20 nach unten endet. Da das auf den zweiten Hebelarm 38 wirkende Drehmoment teilweise durch die Feder 42 aufgebracht wird, wird der Schalter 40 bereits entlastet, wenn noch nicht das volle Gewicht des Schneidbrenners 12 auf dem Werkstück lastet. Mittels der Einstellschraube 44 kann die Feder 42 so eingestellt werden, dass bereits bei einer geringfügigen Entlastung des Zapfens 34, und somit bei einer geringfügigen Belastung des Werkstücks, welche beispielsweise die Gewichtskraft von 1 kg nicht überschreitet, eine Ansteuerung der Antriebseinrichtung mittels des Schalters 40 erfolgt, beispielsweise zum Zwecke der Abschaltung.
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Es versteht sich von selbst, dass die der Erfindung zugrundeliegende Idee nicht auf das oben ausführlich beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist. So kann anstelle des Schalters 40 oder zusätzlich zum Schalter 40 ein Sensor vorgesehen sein, der die vom zweiten Hebelarm 38 auf den Schlitten 18 wirkende Kraft mißt und ein noch präziseres Abschalten bzw. Ansteuern der Antriebseinrichtung bewirken kann als der Schalter 40. Die Feder 42 kann zudem durch ein anderes, eine elastische Rückstellkraft aufbringendes Rückstellelement ersetzt werden. Schließlich ist auch die Kraftübertragung mittels des Zahnriemens 16 nicht zwingend, sondern kann durch eine andere Form der Kraftübertragung, beispielsweise durch eine Zahnstange, die dann das Langloch 26 aufweist, bewirkt werden.
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Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung 10 für die lineare Bewegung eines Bearbeitungswerkzeugs 12 bezüglich eines Werkstücks mit einem Schlitten 18 zur Fixierung des Bearbeitungswerkzeugs 12, mit einer Führungseinrichtung 46 zur linearen Führung des Schlittens 18 in vertikaler Richtung und mit einer Antriebseinrichtung, die ein Kraftübertragungselement 16, 20 zur Übertragung einer Antriebskraft auf den Schlitten 18 aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass am Schlitten 18 ein sich quer zur Vertikalen erstreckender zweiarmiger Hebel 28 um eine horizontale Drehachse 30 begrenzt verdrehbar gelagert ist, wobei ein erster Hebelarm 32 mit dem Kraftübertragungselement 16, 20 in Eingriff steht und wobei der zweite Hebelarm 38 unter Beaufschlagung eines Signalgebers 40 zur Steuerung der Antriebseinrichtung am Schlitten 18 abgestützt ist.
