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Positionierungseinrichtung für geradlinig bewegliche Maschinenteile
gegenüber stillstehenden Maschinenteilen; insbesondere an Werkzeugmaschinen Die
Erfindung bezieht sich auf eine Positionierungseinrichtung für geradlinig bewegliche
Maschinenteile gegenüber stillstehenden Maschinenteilen, insbesondere an Werkzeugmaschinen.
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Es ist eine Positionierungseinrichtung bekannt, die zwei federnde
Kontakte mit abgeschrägtem Kopf aufweist, zwischen denen ein Nocken vorgesehen ist,
der einen Schiebekontakt betätigt. Bei dieser Einrichtung kann der Nocken mit dem
beweglichen Maschinenteil nur aus einer Richtung an die federnden Kontakte herangefahren
werden. Auch ist ein Zähler zum Zählen der Bewegungseinheiten des beweglichen Maschinenteiles
in Verbindung mit Mitteln zum Bewegen- dieses Teiles und mit einer bewegungsbegrenzenden
Vorrichtung bekannt, welche vor dem Verfahren des beweglichen Maschinenteiles im
voraus eingestellt werden kann, um bei einem bestimmten Zählerstand in Tätigkeit
zu treten und eine weitere Bewegung des beweglichen Maschinenteiles zu begrenzen.
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Bei der praktischen Ausführung ist ein elektronischer Zähler vorgesehen,
der im Laufe der Bewegung des bewegten Maschinenteiles dessen Bewegungsimpulse zählt.
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Bei einer weiterhin bekannten Koordinatenspeichereinrichtung für Werkzeugmaschinen
ist ein kegelförmiger oder halbkegelförmiger Nocken vorgesehen, gegen den eine ausschwenkbare
Fühlereinrichtung in Form zweier Ansätze oder Stifte anfahren kann. Diese Vorrichtung
zeichnet sich außer durch hohe Genauigkeit durch einen geringen Gestehungspreis
aus. Bei dieser bekannten Koordinatenspeichereinrichtung können alle Relativbewegungen
zwischen dem Nocken und dem Fühler, die senkrecht zur Positionierungseinrichtung
gerichtet sünd,: unberücksichtigt bleiben.
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Bei einer Positionierungseinrichtung mit einer von dem einen Maschinenteil
bewegten Fühlereinrichtung und einem an dem anderen Maschinenteil verstellbaren
Nocken ist es bekannt, diesen .auf einer gemeinsamen Kreisbahn mit der Fühlereinrichtung
zu bewegen und bei dessen Berührung durch die Fühlereinrichtung eine oder mehrere
Kontaktgaben erfolgen zu lassen. Hier ist die Automatik der Bewegung so ausgebildet,
daß der Fühler nur von einer Seite an die gewählten Anschläge herangeführt werden
kann, d. h., der Fühler muß zum Teil erst im Leerlauf an dem Anschlag vorbeigeführt,
werden, um hiernach von der richtigen Seite an den Anschlag herangeführt zu werden.
Auch ist das Messen des Verschiebeweges eines beweglichen Maschinenteils einer Werkzeugmaschine
-gegenüber einem stillstehenden Maschinenteil mittels einer Zahnstange und einem
Ritzel bekannt.
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Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer Positionierungseinrichtung
mit der Genauigkeit jener, mit einer Fühlereinrichtung und einem kegeligen
Nocken arbeitenden Einrichtung, wobei die Fühlereiurchtung mit zwei Ansätzen aus
zwei Bewegungsrichtungen an, den Nocken heranfahrbar ist. Sie soll eine Einrichtung,
die geringen Platz beansprucht und bei der das Einrichten im voraus durchgeführt
werden kann, schaffen, wie auch das Vorwählen der nächsten Arbeitsposition während
der Hauptzeit des vorher-. gehenden Arbeitsganges erfolgen soll, d. h. dann, wenn
z. B. die Spindel des Bohrwerkes in Tätigkeit ist. Ist die Vorwahl für däs.nächste
Arbeitsmaß getroffen, so soll nach Drücken der Starttaste das Auslösen des Startimpulses
und gegen Ende der Positionierung das selbsttätige Schalten vom Eilgang in den Schleichgang
und vom Schleichgang in den Stillstand erfolgen.
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Die Erfindung geht .von einer Positionierungseinrichtung für bewegliche
Maschinenteile gegenüber stillstehenden Maschinenteilen, insbesondere an Werkzeugmaschinen,
mit einer von dem einen Maschinenteil bewegten Fühlereinrichtung und einem an, dem
anderen Maschineirteil verstellbaren, auf einer gemeinsamen Kreisbahn mit der Fühlereinrichtung
liegenden Nocken aus, bei dessen Berührung durch die Fühlereinrichtung eine oder
mehrere Kontaktgaben erfolgen. Zur Erreichung der, genannten Ziele sieht die Erfindung
vor, daß die Fühlereihxichtung an einem gegenüber einer als Nockenträger ausgebildeten
Scheibe, Schale od. dgl. zentrisch drehbaren Finger an dem einen Maschinenteil angeordnet
ist und der Antrieb der- Fühlereinnehtung in bekannter
Weise durch
ein mit einer Zahnstange des anderen Maschinenteils kämmenden Ritzel erfolgt.
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Vorzugsweise wird die Fühlereinrichtung im Inneren der Schale oder
Scheibe drehbar gelagert und der Nocken am Innenrand der Schale oder Scheibe angeordnet.
Eine solche Schale bietet den Vorzug, daß sie durch eine Glasscheibe, z. B. wie
bei Kompassen, abgedeckt werden kann und daher die Kontakteinrichtung bei guter
Sichtbarkeit auf kleinem Raum staubgeschützt ist.
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Für die Einstellung des Nockens gegenüber der Fühlereinrichtung ist
die den Nocken tragende Schale oder Scheibe in bekannter Weise mit einem zentrischen
Schneckenrad versehen, deren Welle mit einer Grob- und Feineinstellvorrichtung versehen
ist. Die Schneckenwelle ist mit kuppelbaren Fein- oder Grobzählwerken versehen,
so daß es möglich ist, die Schale oder Scheibe auf eine hohe Genauigkeit, z. B.
1hoo mm, einzustellen, wobei die Einstellung an einer hinter einem Fenster der Zählwerke
erscheinenden Ziffer unbeeinflußt von optischen Ablesefehlem erfolgt.
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Nach einem weiteren Merkmal trägt die mit der Fühlereinrichtung verbundene
Welle ein Zählwerk, das den Stromkreis, in dem die Fühlereinrichtung und der Nocken
geschaltet sind, nach einer wählbaren Umdrehungszahl der Welle, schließt.
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Die zuletzt genannten Merkmale, die Gegenstand von Unteransprüchen
sind, sollen keine selbständige rechtliche Bedeutung besitzen. Sie offenbaren nur
eine vorteilhafte Weiterbildung des Hauptmerkmals der Erfindung.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Einrichtung dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1. einen Vertikalschnitt in schematischer
Darstellung, F i g. 2 eine Draufsicht und F i g. 3 eine Abwandlung der Fühlereinrichtung.
An dem unbewegten Maschinenteil l ist eine Zahnstange 2 angeordnet, mit der
ein Zahnrad 3 des beweglichen Teils kämmt. Am oberen Ende der das Zahnrad
tragenden Welle 4 ist ein um die Mittelachse der Welle 4 drehbarer Finger 5 vorgesehen.
Dieser erstreckt sich in einer Ebene senkrecht zur Welle 4 und weist einen radial
nach außen verschieblichen Teil 6 auf, der unter Wirkung einer Feder 7 steht. Das
vordere Ende des Teiles 6 weist die Fühlereinrichtung in Form zweier Ansätze oder
Stifte 8, 9 auf, die seitlich neben einer Ausnehmung 10 angeordnet
sind. Die beiden Stifte oder Ansätze 8, 9 können gegeneinander isoliert und
in unten noch näher beschriebener Weise in einen Stromkreis geschaltet sein. Die
beiden Ansätze oder Stifte 8, 9
können auch in anderer, an sich bekannter
Art und Weise geschaltet sein, um zwei zeitlich aufeinanderfolgende Impulse hervorzurufen.
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Auf der Welle 4 ist ein an sich bekanntes, einstellbares Zählwerk
11 angeordnet, das mit einem Sichtfenster 12 versehen ist und an dem eine gewünschte
Anzahl von Drehungen der Welle 4 einstellbar ist und das bei Erreichen der eingestellten
Anzahl von Drehungen über einen Hebel 13 einen Doppelkontakt 14 betätigt.
Dieser Doppelkontakt kann auch von Hand über das Zählwerk geschlossen und geöffnet
werden. Der Finger 5. ist drehbar in einer Schale oder einem Gehäuse 15 angeordnet,
das nach oben in nicht dargestellter Weise, z. B. durch eine Glas-Scheibe, staubdicht
abgeschlossen sein kann. An der Innenwandung 15 a ist auf Höhe der Stifte oder Ansätze
8, 9 ein kegeliger Nocken 16 angeordnet. Die Schale oder das Gehäuse
15 ist unabhängig von dem Finger 5 um die Achse der Welle 4 drehbar.
Es können sich somit der Nocken 16 und die Fühlereinrichtung in Form der
Ansätze 8, 9 auf einer gemein-Samen Kreisbahn bewegen.
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An der Unterseite des schalenförmigen und drehbaren Gehäuses
15 ist ein Schneckenrad 17 angeordnet, das mit einer Schnecke
18 kämmt, die auf einer Welle 19 aufgebracht ist. Diese Welle weist
an ihrem Ende eine Grobeinstellvorrichtung 20 und eine Feineinstellvorrichtung
21 auf. Die Welle trägt ferner Zählwerke 22, 23, von denen das Zählwerk 22
ein Grobzählwerk ist und das Zählwerk 23 ein Feinzählwerk darstellt. Beide Zählwerke
sind durch einen Druckknopf 24, 25 mit der Welle 19 kuppelbar und können durch die
seitlichen Räder 26, 27 in entkuppeltem Zustand in ihre Nullposition gebracht
werden.
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Die beiden Stifte oder Ansätze 8, 9 des Fingers 5
sind
über zwei Leitungen 28, 29, in die der Doppelschalter 14 geschaltet
ist, mit einem Impulsgeber 30
verbunden. Mit diesem ist auch der Nocken
16 über die Leitung 31 verbunden. Der Impulsgeber 30 ist auf
den Motor M geschaltet.
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Wird z. B. die Zahnstange 1 mit 4-mm-Zähnen versehen und trägt
das Zahnrad 3 fünfundzwanzig Zähne, so entspricht einer Umdrehung des Zahnrades
3 eine Längsbewegung des verschieblichen Maschinenteiles, an dem die Einrichtung
mit Ausnahme der Zahnstange 1 angeordnet ist, um 100 mm. Das Schneckenrad
17 weist hundert Zähne auf, so daß bei Umdrehung der Schnecke 18 das
schalenförmige Gehäuse 15 eine Hundertstelumdrehung vollführt. Die Grobzähleinrichtung
22 zählt die ganzen Umdrehungen der Welle 19, während das Feinzählwerk
23 mit einem 100zähnigen Zahnrad versehen ist, so daß dieses Zählwerk eine
Hundertstel-Umdrehung der Welle 19 in seinem Sichtfenster 23 a anzeigt.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Es wird angenommen,
daß das schalenförmige Gehäuse mit dem Nocken 16 sich zunächst .gegenüber
dem Finger 5 in einer beliebigen Ausgangsstellung befindet: Zum »Nullen«,
d. h. Einstellen aller Teile in ihre Ausgangsposition, werden die Zählwerke
22,
23 von der Welle 19 entkuppelt. Der Schalter 14 und. somit die Stromkreise
28, 31 und 29, 31 werden geschlossen. Nunmehr wird mittels der Grob-
und Feineinstellvorrichtung 20, 21 das schalenförmige Gehäuse mit dem Nocken
16 derart gedreht, daß der Nocken in die in F i g. 2 bzw. 3 wiedergegebene
Lage gelangt. Wird das Gehäuse oder die Schale 15 gedreht, so tritt je nach
Drehrichtung der eine oder der andere Stift 8, 9 mit dem Nocken 16 in Berührung.
In dem Augenblick, in dem beide Nocken den Nokken 16 berühren, wird über
die geschlossenen Stromkreise 28, 31 und 29, 31 von dem Impulsgeber entweder durch
eine elektrische Sperre die Welle 19
arretiert, oder aber es flammt ein Lämpchen
32 an dem Impulsgeber auf, was als Zeichen für das. Einstellen der Drehbewegung
der Welle 19 gilt. Jetzt werden die Zählwerke 22, 23 mit der Welle 19 :gekuppelt
und bei Ausgestaltung der einzelnen Teile in den oben angegebenen Dimensionierungen
die ihoo mm auf dem Zählwerk 23 und die Millimeterwerte
auf
dem Zählwerk 22 in der Weise gewählt, daß man den Grob- und den Feintrieb der Welle
19 derart bewegt, daß die entsprechenden Zahlenwerte in den Sichtfenstern 22 a,
23 a sichtbar werden. Beim Drehen der Welle 19 wird aber auch das schalenförmige
Gehäuse 15 bei stillstehendem Finger 5 gedreht. Soll z. B. der Wert 256,43 vorgewählt
werden, was bei stillstehendem, beweglichem Maschinenteil erfolgt, so wird auf dem
Zählwerk 11 der Wert 2 eingestellt. Dies bedeutet, daß nach zwei Umdrehungen der
Welle 4 der jetzt geöffnete Doppelschalter 14 geschlossen wird. Durch Bewegung der
Grobeinstellvorrichtung 20 wird die Welle 19 so weit gedreht, daß in dem Sichtfenster
22 a die Zahl 56 und in dem Fenster 23 a ungefähr die Zahl 40 erscheint. Mit der
Feineinstellung 21 wird dann der gewünschte Wert 43 in dem Sichtfenster 23 eingestellt.
Die Grob-Fein-Einstellungsvorrichtungen können gegebenenfalls mit entsprechenden
Getrieben versehen werden.
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Nunmehr kann das Startkommando für das Anfahren in die nächste Arbeitsposition
erfolgen. Bei Bewegung des beweglichen Maschinenteiles rollt das Zahnrad 3 an der
Zahnstange 1 ab, wobei der Finger 5 um die Achse der Welle 4 zweimal
gedreht wird, bis der Doppelschalter 14 über den Hebel 13 geschlossen wird. Der
bewegliche Maschinenteil hat zu diesem Zeitpunkt 2 dem verfahren. Beim Verfahren
von weiteren ungefähr 50 mm (was vom Abstand der Stifte 8, 9 von der Mittelachse
des Fingers 5 abhängig ist) trifft einer der beiden Stifte oder Ansätze
8, 9 auf den Nocken 16, wodurch einer der beiden Stromkreise 28, 31
oder 29, 31 geschlossen wird und der Impulsgeber 30 einen ersten Impuls zum Umschalten
des Motors M vom Eilgang auf den Schleichgang abgibt. Trifft der zweite Ansatz oder
Stift 8 oder 9 an den Nocken 16, so wird der zweite Stromkreis 28, 31 oder
29, 31 geschlossen und der Impulsgeber 30 gibt den Impuls zum Stillstand
des Motors M. Der bewegliche Maschinenteil wird dabei sofort in der erreichten Position
angehalten.
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Soll nunmehr eine neue Position angefahren werden, so ist bereits
das »Nullen« für diesen neuen Vorgang vorgenommen, wobei der Nocken 16 genau zwischen
den beiden Ansätzen oder Stiften 8, 9 gelegen ist. In diesem Fall ist es nunmehr
nur erforderlich, die Zähler 22, 23 zu entkuppeln und in ihre Nullstellung zu bringen
und wieder zu kuppeln. Hiernach kann der Finger 5 wieder in seine neue Position
gedreht und der Zählschalter 11 eingestellt werden. Dies kann während der
Hauptzeit des zuerst eingestellten Arbeitsvorganges erfolgen.
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In F i g. 3 ist eine weitere Ausführungsform eines Nockens 16 und
des Kopfes 5 a des Fingers 5 dargestellt. Der Nocken 16 ist an seiner einen
Seite 16a
abgeflacht, die von den beiden geneigten Seiten 16b begrenzt
wird. Beim Auflaufen der Stifte 8, 9 wird, wie bei der Ausführungsform nach F i
g. 2, der Teil 6 entgegen dem Druck der Feder 7 in Richtung auf die Welle
4 verstellt. Man kann auch an die Zahnstange 1 einen optischen Maßstab mit
einer Teilung von 100 mm = 1 dem legen und an die Schneckenwelle einen Meßwagen
mit einer eingebauten Fotozelle zum Abtasten bzw. Ablesen des Maßstabes. Das Abschalten
des Schleichganges der Bewegung des bewegten Maschinenteiles erfolgt dann über die
Fotozelle.