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Kopiereinrichtung für Drehbänke mit einem drehbaren Schablonenträger
Es sind Kopiereinrichtungen für Werkzeugmaschinen, insbesondere Drehbänke, bekannt,
deren Schablonenträger mindestens eine radial angeordnete Längsarbeitsschablone
und mindestens eine Rücklaufkante für den Kopiertaster aufweist. Dabei ist eine
Steuervorrichtung für die Drehung des Schablonenträgers vorgesehen, auf der die
Schablonen in bestimmten Winkelabständen voneinander angeordnet sind. Hierbei sind
die Arbeitsschablonen und die Rückführkanten auf einem Schablonenkern, z. B. einer
Trommel, radial eingesetzt. Das Drehen der Schablone stellt hierbei lediglich einen
Schaltvorgang dar, ohne daß eine Arbeitsleistung über den Taster für das Werkzeug
abgeleitet wird. Bei einer anderen bekannten Kopiereinrichtung für Drehbänke ist
die Schablone so ausgebildet, daß sie in der Tastrichtung hintereinander und in
verschiedener Höhe liegende Abtastkanten für die Arbeits- und Leerwege des Werkzeuges
aufweist, wobei zum übergang von der unteren zur oberen Abtastkante Auflaufschrägflächen
vorgesehen sind. Diese Schrägflächen bilden ebenfalls nur Stellrampen für den Taststift,
ohne daß das Werkzeug eine Arbeitsleistung vornimmt. Weiterhin ist eine Steuervorrichtung
für Drehbänke bekannt, die eine Schwenkvorrichtung aufweist, welche zwei Kopierschablonen
trägt, die nacheinander in den Bereich des Tasters gebracht werden. Hierbei ist
eine periodische Veränderung des Abstandes zwischen der Tasterspitze und der Werkzeugspitze
erforderlich. Bei einer anderen Vorrichtung wird eine Steuertrommel durch die Bewegung
des Längsschlittens in Drehung versetzt. Auf der Steuertrommel sind in Radialebene
Nocken angeordnet, die für jeden der Schnittvorgänge durch Axialverschiebung der
Trommel nacheinander in Tätigkeit gesetzt werden. In Abhängigkeit von der Axialbewegung
der Trommel ist auch ein die Schnittiefe begrenzender gestufter Anschlag verstellbar.
Der Taster wird auf einer am Drehbankbett längseinstellbar angeordneten Kopierschablone
entlanggeführt.
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Ferner sind Schaltvorrichtungen für Kopierdrehbänke in der verschiedensten
Art bekannt. Bei einem Schaltgehäuse ist die Anordnung so getroffen, daß aus diesem
eine Anzahl von Druckstiften vorsteht, die mit Nocken in Eingriff kommen und durch
diese in das Gehäuse gedrückt werden können. Die Nocken sind in Rillen eines gemeinsamen
Blockes auswechselbar und verschiebbar angeordnet. Die Druckstifte steuern in Abhängigkeit
von der Stellung des Längsschlittens relativ zu dem zu bearbeitenden Werkstück verschiedene
Vorgänge. Die Aufeinanderfolge dieser Vorgänge ist für alle Bearbeitungsschritte
des Durchgangs die gleiche. Bei einem anderen Schaltsystem für den Längsvorschub
werden die Spantiefen auf einer Sechskant-Anschlagwalze durch verstellbare Anschläge
eingestellt. Die Anschlagwalze ist in der Querrichtung angeordnet und steht mit
einer Endschalterplatte in mechanischer Verbindung. Bei Drehung der Anschlagwalze
um eine Teilung schaltet die Endschalterplatte gleichfalls um eine Teilung weiter,
wobei die Anschlagwalze von einer Feder in die Ausgangsstellung zurückgebracht werden
kann. Ein Fühlerhebel kann erst dann die Schablone berühren, wenn kein Anschlag
die Abwärtsbewegung des Kopierschiebers aufhält. Die Schablone vermittelt hierbei
lediglich die Einstellung der Tiefe des Schnittes auf einer bestimmten Länge des
Werkstückes, und durch das Schaltsystem wird lediglich das Ende des Längsvorschubes
eingestellt.
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Bei allen bekannten Vorrichtungen verläßt der Taster mindestens vorübergehend
die Schablone oder die Kanten dieser, wobei während der Zeitabschnitte, in denen
der Taster nicht mit der Schablone zusammenwirkt, besondere und von der Schablone
unabhängige Einrichtungen in Tätigkeit gesetzt werden müssen, um einerseits die
Stellung und die Bewegung
des Tasters und damit des Werkzeuges und
andererseits die Aufeinanderfolge der anderen Funktion der Maschine zu steuern.
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Die Erfindung hat eine Kopiereinrichtung für Drehbänke mit einem drehbaren
Schablenenträger mit mindestens einer radial angeordneten Längsarbeitsschablone
und mindestens einer Rücklaufkante für den Kopiertaster und mit einer Steuervorrichtung
für die Drehung des Schablonenträgers und für die Begrenzung der Längsbewegung des
Werkzeugschlittens unter Verwendung von Anschlägen zum Gegenstand und bezweckt,
Schaltbewegungen für den Taster und damit das Werkzeug beim Übergang von einer Längsschablone
zur anderen zu vermeiden. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß auf dem Schablonenträger
zwischen je einer Längsarbeitssehablone und der zugehörigen Rückführkante radiale
Vorschubkurven für mindestens ein Werkzeug für Radialarbeiten, z. B. Einstechen,
Plandrehen, angeordnet sind, auf denen der Kopiertaster bei Stillstand des Längsschlittens
und bei Drehung des Schablonenträgers gleitet. Auf diese Weise wird erreicht, daß
das Werkzeug während des Überganges von einer Längsschablone zur anderen eine Arbeitsleistung
vollführt, die eine Radialarbeit oder auch eine Planarbeit sein kann. Die radialen
Vorschubkurven an der Schablone können Querverschiebungen des Tasters und damit
arbeitsleistende Querbewegungen des Werkzeuges hinsichtlich der Richtung, z. B.
Zurückziehen oder Vorschub des Werkzeuges, hinsichtlich des Abstandes betreffend
Einstellung des Werkzeuges oder auch hinsichtlich der Geschwindigkeit für das Zurückziehen
oder den Vorschub des Werkzeuges verursachen. Dies erfolgt außerhalb der Bearbeitungsperioden,
die von den Längsarbeitsschablonen oder Rückführkanten gesteuert werden. Außerdem
ermöglicht die Kopiereinrichtung gemäß der Erfindung mehrere aufeinanderfolgende
Kopiervorgänge während eines Arbeitsvorganges nicht nur von verschiedenen Profilen,
sondern auch von verschiedener Länge. Es lassen sich alle Kopiervorgänge, nämlich
Bearbeitung eines bestimmten Profils in einem einzigen Durchgang oder mit gleichen
oder veränderlichen Schnittiefen in mehreren Durchgängen oder beliebiger Längen
in einem oder in mehreren Durchgängen sowie Steuerung des Abstandes des Werkzeuges
vom Werkstück oder Steuerung der Zustell- oder der Rückzugsgeschwindigkeiten oder
Steuerung des Rücklaufes in die Ausgangsstellung für einen neuen Arbeitsgang ausführen,
wobei der Taster ständig in Berührung mit einem wirksamen, d. h. eine Arbeitsleistung
abgebenden Teil der Schablone bleibt. Alle Funktionen der Maschine während eines
einfachen oder mehrfachen Arbeitsganges, z. B. Drehzahl, Vor- und Rücklaufgeschwindigkeit
des Längsschlittens u. dgL, können durch die Schablone gesteuert werden. In jedem
Augenblick eines Arbeitsganges können die Stellung des Werkzeuges, seine Verschiebungen
hinsichtlich der Richtung (quer, längs oder schräg) und der Geschwindigkeit sowie
die Drehgeschwindigkeit des zu bearbeitenden Werkstückes durch die Stellung eines
längs oder radial verlaufenden Bestandteiles der Schablone bestimmt werden.
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Vorteilhaft ist die Radialvorschubkurve so ausgebildet, daß dem Werkzeug
zuerst eine Einstechbewegung und danach eine geringe Rücklaufbewegung erteilt wird.
Für die Steuerung der Kopiereinrichtung dient eine von einem besonderen Motor antreibbare
Steuerwelle, mit der der Schablonenträger drehverbunden ist. Für die Steuerung der
Längsbewegung des Werkzeugschlittens sind längseinstellbare und in den Winkelstellungen
der Längsarbeitsschablonen und der Rückführkanten auf dem Schablonenträger entsprechenden
Winkelstellungen angeordnete Anschläge für am Längsschlitten angeordnete Gegenanschläge
vorgesehen. Ferner dient eine fest auf der Steuerwelle angeordnete Kastenscheibe
zur Steuerung der eigenen Drehbewegung. Außerdem weist die Steuerwelle eine ebenfalls
auf ihr fest angeordnete Steuertrommel mit einstellbaren Steuernocken auf, die in
Verbindung mit längseinstellbaren Steuerschalteinrichtungen in der Werkzeugschlittenbahn
den Vorschubantrieb steuern.
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Der Erfindungsgegenstand ist in den Zeichnungen in mehreren Ausführungsformen
veranschaulicht. In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 einen auseinandergezogenen Grundriß
der hauptsächlichen Organe einer Parallel-Kopierdrehbank, Fig. 2 eine Einzelheit
im Schnitt nach der Linie II-11 der Fig.1. Fig. 3 eine schaubildliche Darstellung
des Werkzeugträgerschlittens und der Kopierorgane, Fig.4 einen Schnitt quer zur
Spitzenachse der Maschine, Fig.5 eine schaubildliche Ansicht einer ersten Ausführungsform
der zusammengesetzten Schablone, die zur Beschreibung ihrer Wirkungsweise dient;
Fig.6 stellt eine abgeänderte Ausführungsform der Schablone dar; Fig.7 bis 12 zeigen
schematisch die relativen Stellungen des Tasters und der Schablone in jeder Phase
des im Beispiel beschriebenen Arbeitskreislaufs.
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Zur Vereinfachung ist die Kopiervorrichtung durch einen Taster 1 und
ein Werkzeug 2 schematisch dargestellt, wobei die zwischengeschaltete Servoeinrichtung
hydraulischer, pneumatischer, elektrischer oder anderer Art sein kann, was für die
Wirkungsweise der Vorrichtung ohne Bedeutung ist, indem jeder Einstich- oder Rückzugsbewegung
des Tasters eine gleiche Bewegung des Kopierwerkzeuges in derselben Richtung entspricht.
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Die Kopiervorrichtung 3 (Fig.4) ist auf dem Längsschlitten 4 befestigt,
der auf den Führungsschienen 6 und 7 des Gestelles 5 der Drehbank gleitet.
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Der Taster 1 steuert die Bewegung des Querschlittens 8, der das Kopierwerkzeug
2 und ein weiteres Werkzeug 9 trägt, die zu beiden Seiten des zu bearbeitenden Werkstückes
10 angeordnet sind.
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Die Verschiebung des Längsschlittens 4 erfolgt durch die Spindel
11, die von der Hauptspindel 12 des ortsfesten Spindelstockes 13 mittels
der Riemenscheiben 14 und 15, der Riemen 16 und des Vorschubgetriebes 17 in Drehung
versetzt wird.
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In der Riemenscheibe 15 ist eine elektromagnetische Kupplung 18 angeordnet.
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Andere, in der Zeichnung nicht dargestellte und im Vorschubgetriebe
17 angeordnete Einrichtungen ermöglichen nach Belieben die Umkehrung der Richtung
des Vorschubes, die augenblickliche Verringerung oder die Einstellung der Größe
des gewählten Vorschubes. Alle diese Funktionen werden auf elektrischem Wege durch
Einrichtungen geschaltet und gesteuert, von denen in der Beschreibung später die
Rede sein wird.
Die Schablone 19 ist auf dem Schablonenträger 20
mittels der ortsfesten Reitstöcke 21 und 22 zwischen Spitzen gelagert. Der Schablonenträger
20 ist mit dem Gestell s durch die auf demselben befestigten beiden Ständer 23 und
24 fest verbunden.
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Der Reitstock 21 weist eine Mitnehmerspitze 25 auf, die über die Getrieberäder
26, 27, 28 von einer mit Längsanschlägen 34, 35 versehenen Welle 29 in Drehung versetzt
wird, die in den Ständern 23,24 gelagert ist und von einem am Ständer 23 befestigten
Motor 30 mit einem schaltbaren Vorgelege 31 angetrieben wird.
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Die Getrieberäder 26 und 28 weisen die gleiche Zähnezahl auf, so daß
einer vollständigen Umdrehung der Anschlagwelle 29 eine vollständige und gleichsinnige
Umdrehung der Mitnehmerspitze 25 entspricht, die über den Daumen 32 des mit der
Schablone verbundenen Mitnehmers 33 die Drehung der Schablone um die Spitzenachse
bewirkt.
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Die einstellbaren Anschläge 34 und 35 sind in der Längsrichtung verkeilt
und in verschiedener Winkelstellung auf der Anschlagwelle 29 angeordnet. Diese steuert
in jeder Richtung und am Ende jedes Arbeitsganges die Unterbrechung der Längsvorschubbewegung
des Schlittens 4 mittels einer mit demselben fest verbundenen elektrischen Schalteinrichtung
36, die zwei Anschlagschalter 37,38 aufweist, die von den Anschlägen 34,
35 abwechselnd betätigt werden können.
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Aus der folgenden Beschreibung der Wirkungsweise ergibt sich andererseits,
daß als Sekundärwirkung der Betätigung der Kontakte 37, 38 die Verdrehung der aus
Anschlagwelle und Schablone bestehenden Einheit erfolgt, indem das Relais 39 unter
Spannung gesetzt wird, das abwechselnd die Kontakte 40 und 41 schließt.
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Eine mit Rasten versehene Scheibe 42 (Fig. 2 und 3), die einen Kontakt
43 steuert und auf dem Ende der Anschlagwelle 29 aufgekeilt ist, unterbricht die
Drehbewegung der aus Anschlagwelle und Schablone bestehenden Einheit in vorherbestimmten
Winkelstellungen. Gemeinsam mit dieser Scheibe und ebenfalls auf dem Ende der Anschlagwelle
29 ist eine Schalttrommel 44 aufgekeilt, die auf ihrem Umfang entsprechend verteilte
Nocken 45 trägt und eine Reihe von Kontakten 46 steuert, die an dem Ständer 24 befestigt
sind. Diese Trommel hat eine doppelte Aufgabe. In erster Linie hat sie eine steuernde
Funktion und bewirkt beispielsweise das Anlassen des Hauptmotors, die Aufrechterhaltung
dieser Bewegung während des Arbeitsganges und die Unterbrechung am Ende des Arbeitsganges,
die Ingangsetzung von Hilfsschlitten oder die Steuerung einer Beschickungsvorrichtung,
die Umkehr der Vorschubrichtung usw.
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In zweiter Linie hat sie eine auswählende Funktion, indem sie Bewegungen
des Schlittens 4 in der Längsrichtung zuläßt, wie z. B. raschen Vorschub, raschen
Rücklauf, Verlangsamung des Vorschubes usw., wobei die Steuerung dieser Bewegungen
hauptsächlich durch die folgende Vorrichtung erfolgt: Parallel zur Achse der Drehbank
sind in ganz bestimmter Lage und mit einer vorherbestimmten Länge Schienen 47,48
(Fig. 3 und 4) auf Haltern 49 angeordnet, die von mit den Ständern 23 und 24 fest
verbundenen Stangen 50 und 51 getragen werden.
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Gegenüber jeder Schiene sind auf der mit dem Schlitten 4 fest verbundenen
Steuereinrichtung 36 Rollenkontakte 52 derart befestigt, daß ein Kontakt hergestellt
wird, sobald eine Rolle auf einer der Schienen läuft.
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Indem jedem Kontakt eine bestimmte Funktion (rascher Vorschub, rascher
Rücklauf usw.) und jeder Schiene eine bestimmte Stellung in der Längsrichtung und
eine bestimmte Länge gegeben wird, ist es leicht, die Dauer und die genaue Stelle
der Funktion während der Längsbewegung des Schlittens 4 zu steuern. Wenn man außerdem
die von den Kontakten 52 vermittelten Stellungsangaben mit den Angaben der Kontakte
46 kombiniert, wird eine Programmeinstellung ermöglicht, d. h., es kann in jeder
Phase des Arbeitsganges diese oder jene der in Frage kommenden Längsbewegungen zugelassen
oder unterbunden werden.
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Die in Fig. 5 dargestellte zusammengesetzte Schablone, die beispielsweise
zur Beschreibung eines einfachen Arbeitsganges angegeben ist, besteht hauptsächlich
aus einem zylindrischen Schaft 53, der entsprechend den Abmessungen des zu bearbeitenden
Werkstückes profiliert ist. Er dient zum Abgreifen durch den Taster 1, der in der
Phase des Profildrehens das Kopierwerkzeug 2 entsprechend steuert. Auf einem Ende
des zylindrischen Schaftes ist eine Radialkurvenscheibe 54 befestigt, und zwar links
von der Stelle, die der Taster am Ende des Arbeitsganges nach dem Profildrehen erreicht.
Die Form dieser Radialkurve ist derart bestimmt, daß sie durch Drehung dem Taster
und infolgedessen dem Schlitten 8 mit dem Werkzeug 9 zuerst eine gesteuerte Einstichbewegung
und dann eine geringe Rücklaufbewegung erteilt, die in diesem Augenblick den beiden
Werkzeugen gestattet, sich vollständig von dem bearbeiteten Werkstück zu lösen.
Eine Schiene 55, die sich einerseits auf der Nocke 54 und andererseits auf einer
am anderen Ende des Schablonenschaftes befestigten weiteren Radialkurvenscheibe
56 abstützt, dient schließlich dazu, den Taster außerhalb des Bereichs des Profils
der Schablone und infolgedessen die beiden Werkzeuge während der Rücklaufbewegung
des Schlittens 4 außerhalb des bearbeiteten Werkstückes zu halten. Die Kurve 56
ist derart angeordnet, daß sie die Werkzeuge bei der Einbringung des zu bearbeitenden
Werkstückes außerhalb desselben hält und daß sie dann den Taster allmählich dem
zu kopierenden Profil zuführt, bevor sie den Beginn des Längsvorschubes steuert.
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Die Beschreibung der in den Fig. 7 bis 12 schematisch dargestellten
einzelnen Phasen der Wirkungsweise wird die besondere Aufgabe jedes Bestandteils
der Schablone besser verständlich machen. 1. Phase: Abgestellte Maschine (Fig. 7)
Die Kontakte nehmen die in Fig. 1 veranschaulichte Stellung ein. Der Taster steht
in Berührung mit der Kurve 56. Im Punkt A sind die beiden Werkzeuge außer Eingriff
mit dem Werkstück. Der Hauptmotor ist abgestellt.
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2. Phase: Ingangsetzung (Fig. 8) Zwecks Ingangsetzung drückt die Bedienungsperson
auf den Kontakt 57 (Fig. 1 und 3). Der damit unter Spannung gesetzte Anlaßschütz
39 öffnet den Kontakt 40 und schließt den Kontakt 41. Der Motor 30 läuft an und
nimmt die aus Anschlagwelle
und Schablone bestehende Einheit mit.
Die Drehung der Scheibe 42 schließt den Kontakt 43 und hält den Motor 30 unter Strom,
auch wenn die Bedienungsperson den Kontakt 57 losläßt.
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Während dieser Drehung wird der Hauptmotor durch einen Anlasser eingeschaltet,
der in der Zeichnung nicht dargestellt ist und der durch eine der Nocken 45 der
Trommel 44 gesteuert wird.
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Die erste Raste der Scheibe 42, die vor der Rolle des Kontaktes 43
vorbeigeht, öffnet diesen Kontakt und unterbricht die Drehung der Schablone durch
Öffnung des Kontaktes 41.
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Der Taster ist nunmehr in der Stellung B auf eine Verlängerung des
zu kopierenden Profils gelangt.
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3. Phase: Kopieren des Profils durch das Werkzeug 2 (Fig. 9) Die Ausschaltung
des Relais 39 veranlaßt die Schließung des Kontaktes 40. Die eingeschaltete elektromagnetische
Kupplung 18 bewirkt die Drehung der Spindel 11 und damit den Längsvorschub.
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Am Ende des Arbeitsganges oder der Längsbewegung des Schlittens stößt
der Kontakt 37 gegen den Anschlag 34, der ihn schließt. Das Relais 39 wird wieder
eingeschaltet, der Kontakt 40 geöffnet und die Vorschubbewegung unterbrochen.
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4. Phase: Einstechen des Werkzeuges 9 (Fig. 10) Der durch Einschalten
des Relais 39 geschlossene Kontakt 41 bewirkt das Anlaufen des Motors 30. Die Schablone
dreht sich, und das Profil der Radialkurve 54 steuert die Rückbewegung des Tasters
1 und des Werkzeuges 2. Gleichzeitig dringt das Werkzeug 9 in das Werkstück ein
und hebt sich anschließend leicht ab. Die Drehbewegung der Schablone gelangt durch
eine Raste der Scheibe 42 in der Stellung C zum Stillstand.
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Seit dem Beginn der Drehbewegung der Schablone hat sich der Anschlag
34 unter Freigabe des Kontaktes 37 verdreht, die Schablone konnte aber ihre Drehbewegung
infolge der vorherigen Schließung des Kontaktes 43 fortsetzen.
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5. Phase: Schneller Rücklauf (Fig.11) Bei der Schließung des Kontaktes
40 müßte die Vorschubbewegung wieder beginnen. In diesem Augenblick steuert aber
die Schalttrommel 44 eine gegenläufige Bewegung des schnellen Rücklaufs. Der Taster
wird durch den dauernden Eingriff mit der Rücklaufschiene 55 während der ganzen
Rücklaufbewegung in der der zurückgezogenen Stellung der Werkzeuge entsprechenden
Lage gehalten.
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Am Ende des Arbeitsganges bringt der durch den Anschlag 35 eingedrückte
Kontakt 38 die Bewegung zum Stillstand.
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6. Phase: Ende des Arbeitskreislaufs (Fig.12) Wie vorher hat der Stillstand
am Ende der Längsbewegung die Verdrehung der Schablone aus der Stellung C in die
Stellung A bewirkt.
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Während dieser Drehung bringt der Nocken zur Ingangsetzung des Hauptmotors
diesen Motor über die Trommel 44 zum Stillstand. Eine andere Sicherheitsmaßnahme
besteht darin, daß die Trommel 44 die Speisung der elektromagnetischen Kupplung
18 verhindert, so daß der Längsschlitten 4 nicht vor der Ingangsetzung der Maschine
freigegeben wird, d. h. erst nach der in Phase 2 beschriebenen Verdrehung der Schablone.
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Fig. 6 veranschaulicht eine abgeänderte Ausführungsform der zusammengesetzten
Schablone. Gemäß dieser Ausführungsform besteht die Schablone aus einem zylindrischen
Schaft 58, in den Längsschlitze eingefräst sind, die zur Aufnahme von Profilschablonen
59, 60 für das Kopieren dienen, sowie von geraden Schienen 61, 62 ohne Profil, die
für Vorschubbewegungen oder für den schnellen Rücklauf bestimmt sind.
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Radialkurven 63 und 64 ermöglichen dem Taster den übergang von einer
Schiene zur anderen ohne Unterbrechung des Kontaktes mit der Schablone und mit der
Möglichkeit, Radialbewegungen der vom: Schlitten 8 getragenen Werkzeuge in der oben
beschriebenen Weise zu steuern.
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Die oben angegebene Beschreibung eines einfachen Arbeitskreislaufs
muß sich nicht auf einen einzigen Arbeitsgang des Kopierens beschränken. Man kann
ebenso leicht und in gleicher Weise durch die Herstellung verwickelterer Schablonen
äußerst komplizierte Arbeitskreisläufe übertragen, die beispielsweise mehrere Arbeitsvorgänge
durch dasselbe Werkzeug umfassen. Man kann aber auch im Gegensatz hierzu Schrupp-
und Schlichtwerkzeuge abwechselnd zur Wirkung bringen, wobei den letzteren die Präzisionsarbeit
überlassen wird, was auf die Dauer einen wesentlichen Vorteil darstellt.