DE612638C - Hydraulischer Vorschubantrieb, vorzugsweise fuer Werkzeugmaschinen, insbesondere Drehbaenke - Google Patents

Description

Bei hydraulischen oder elektrischen Vorschubeinrichtungen an Werkzeugmaschinen tritt insbesondere bei weitgehender Erniedrigung des Vorschubes ein störender Schlupf in Erscheinung, d. h. in dem Augenblick, in welchem das Werkzeug in das Werkstück eintritt, läßt die Vorschubgeschwindigkeit, etwa die Bewegungsgeschwindigkeit eines hydraulischen Kolbens oder die Drehgeschwindigkeit eines Ölmotors oder Elektromotors, der den Vorschub über Zahnräder oder Spindeln bewirkt, stark nach, bei kleinen Geschwindigkeiten und starken Beanspruchungen kann dies bis zum vollständigen Stillstand des Vorschubs gehen.

Bisher ließen sich diese Mängel nur dadurch beseitigen, daß man das Vorschub-. getriebe überaus kräftig machte oder aiber, was auf dasselbe hinauskommt, Zahnradstufen einfügte, die eine Benützung der kleinsten Geschwindigkeiten des Getriebes unnötig machten.

Die Erfindung zeigt nun einen Weg, wie man derartige hydraulische oder elektrische Vorschubeinrichtungen so ausgestalten kann, daß sie trotz weitgehender Herabregelung der Vorschubgeschwindigkeit keine störenden Schlupferscheinungen zeigen. Es wird dies dadurch erreicht, daß die Förderung der Primärpumpe des hydraulischen Getriebes oder bei dem elektrischen Vorschub die Erregung der Leonard-Dynamo oder allgemein die Steuerung des Elektromotors nicht einfach von Hand auf einen vorbestimmten Wert eingestellt wird, sondern durch einen zweiten kleineren praktisch unbelastet laufenden Antrieb so bestimmt wird, daß der Hauptantrieb dem unbelasteten Nebenantrieb, der seinerseits erst vonHand eingestellt wird, möglichst störungsfrei folgt.

Es sind Einrichtungen bekannt, bei welchen ein Servomotor, der sowohl ein Arbeitszylinder als auch ein umlaufender.Servomotor bekannter Art sein kann, einem übergeordneten Steuerteil nachfolgt, beispielsweise bei Türbinenreglern einer Vorsteuernadel oder bei der Steuerung von Schiffsgeschützen einem elektrischen Synchronmotor mit Rückführvorrichtung für die Steuerteile, dessen Winkelverdrillung gemeinsam für rnehrereGeschütze von dem Feuerleiter übernommen wird. Endlich sind Einrichtungen bekannt, bei welchen bei einer Papiermaschine der Differenzwinkel mehrerer parallel geschalteter Hauptantriebe oder der Differenzwinkel zwischen einem Haupt- und einem Hilfsantrieb dazu benutzt wird, um die Winkelabweichung zwischen den Einzelantrieben oder Antriebsteilen zu verkleinern. Bei diesen bekannten Einrichtungen handelt es sich um Antriebe, welche einer im wesentlichen unveränderlichen Belastung ausgesetzt sind und bei denen, bei den Geschützantrieben eine genaue Einhaltung einer gegebenen Winkelstellung, bei den Papiermaschi-

nen dagegen das Zerreißen des Papiers vermieden werden soll. Gemäß der Erfindung werden nun die an sich bekannten Einrichtungen angewendet, um bei Werkzeugmaschinen — beim Eintritt einer starken Belastungsschwankung, wie sie mit dem Ansetzen des Spanes verbunden ist — das häufig beobachtete völlige Steckenbleiben des Antriebs oder die sehr weitgehenden Geschwindigkeitsänderungen zu vermeiden, die meistens auch im Gebiete größerer Vorschubgeschwindigkeiten bei hydraulischen oder elektrischen Vorschubantrieben in Erscheinung treten.

Während insbesondere bei den Papiermaschinenantrieben die bekannte Einrichtung nur dazu dient, kleine Belastungsschwankungen und damit geringe Geschwindigkeitsänderungen auszugleichen, beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, daß eine ähnliche Einrichtung im Gebiete des Werkzeugmaschinenbaues sehr zweckentsprechend verwendet werden kann, um auch bei plötzlichen Vollentlastungen und Belastungen ein störungs' freies Arbeiten des Antriebs zu erzielen. Die Abbildung zeigt eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes. Im Spindelkasten 6" der Drehbank ist eine Primärpumpe P und eine Sekundärpumpe M als Hauptantrieb untergebracht. Das Druckrohr!? ist durch das kleine Manometerrohr d angezapft. ,Das dazugehörige Manometer m bewegt ein kleines Waagscheit W, dessen rech-' tes Ende unmittelbar den Stellhebel H' am Primärteil VP' des Hilfsvorschubgetriebes V bewegt, während das linke Ende L mit dem Steuerhebel B verbunden ist, dessen Stellung die Bewegungsgeschwindigkeit des Hilfsvorschubgetriebes V bestimmt. Der Sekundärteil VM' des Hilfsvorschubgetriebes dient nun hier nicht etwa unmittelbar zur Einleitung des Vorschubes der Maschine, sondern lediglich zur Steuerung des Hauptvorschubgetriebes, so daß diese schnell und genau nachfolgt. Diesem Zwecke kann jede der im hydraulischen Reglerbau vielfach bekannten Rückführungseinrichtungen dienen. In der Abbildung ist folgende Ausführungsform schematisch angegeben.

Die verlängerte Welle des Hilfsvorschubmotors VM' trägt eine Schraubenspindel SP. Auf dieser Schraubenspindel ist eine Wandermutter WM angeordnet, die jedoch noch durch den Zahnkranz Z in Umlauf versetzt werden kann. Mit der Wandermutter bewegt sich ein Gleitring und die schrägliegend gezeichnete Steuerstangei?" überträgt dessenBewegungen auf den Stellhebel H" des Hauptvorschubgetriebes, welcher auf dem Primärteil VP" des Vorschubgetriebes angeordnet ist. Der Primärteil dieses Hauptvorschubgetriebes treibt den dazugehörigen Sekundärteil VM" an, die verlängerte Welle dieses Hauptvorschubantriebes trägt außer dem für den Vorschubantrieb der Maschine dienenden Zahn rad Z'" das Hilf szahnrad Z", das über ein geeignet breit ausgeführtes Hilf szahnrad Z₀ mit dem Zahnrad Z auf der Wandermutter WM des Hilfsvorschubmotors VM' im Eingriff steht.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung gemäß der Abbildung ist folgende:

Wird der Steuerhebel B des Vorschubantriebes in eine bestimmte, etwa die gezeichnete Stellung geschwenkt, so hat dies, je nachdem ob Haupt- und Hilfsvorschubpumpe VP', VP" von der Drehspindel oder von einem besonderen, dauernd oder wenigstens gleichzeitig mit der Drehspindel umlaufenden Motor angetrieben werden, die Folge, daß zunächst einmal der Hilfsvorschubmotor VM' mit einer bestimmten Drehgeschwindigkeit umläuft. Dieses Laufen hat eine Verschiebung der Wandermutter zur Folge und infolgedessen auch eine Bewegung des den Hauptvorschubantrieb beherrschenden Hebels H". Daher wird sich auch der Hauptvorschubmotor VM" alsbald in Bewegung setzen und über das Zahnrad Z'" den Hauptvorschubantrieb bewirken. Gleichzeitig wird er aber über das Zahnrad Z" das Zwischenzahnrad Z₀ auf das Zahnrad Z auf der Wandermutter WM einwirken, und wenn man diese Einwirkung so wählt, daß hierdurch die vorher eingeleitete Verschiebung der Wandermutter WM rückgängig gemacht wird, so arbeitet der Hauptvorschubantrieb als durch die Bewegungen des Hilfsvorschubgetriebes gesteuertes Getriebe. Bei geeigneter Wahl der Steuerungsverhältnisse läßt sich diese Steuerung mit außerordentlicher Genauigkeit und Schnelligkeit einrichten, wie dies im Turbinenreglerbau bekannt ist und wozu auch die im Turbinenreglerbau bekannten und als zweckdienlich erscheinenden Vorkehrungen — wie Einrichtungen, die das schädliche Hinüberlaufen der Wandermutter über ihre Hubenden verhindern, und anderes mehr — herangezogen werden können. Der Vorteil der Vorrichtung gemäß der Erfindung besteht darin, daß das Hilfsvorschubgetriöbe nur die im allgemeinen no sehr geringen Stellkräfte für das Bewegen der Regulierhebel des Hauptvorschubantriebes aufzubringen hat. Infolgedessen braucht man für den Hilfsvorschub nur ein kleines, für geringe Kräfte geeignetes Getriebe anzuwenden, beispielsweise ein Reibrad- oder ein Reibrollengetriebe, das von den in dem Vorschubgetriebe zu leistenden Kräften fast völlig entlastet ist, so daß kein schädlicher Schlupf auftreten kann.

Wenn man eine selbsttätige Veränderung des Vorschubes in Abhängigkeit von der Be-

anspruchung der Werkzeugmaschine wünscht, so kann dies meist durch das gezeichnete einfache Manometer m erfolgen, dessen Druckleitung je nach Bedarf an die Druckleitung des Hauptspindelantriebes oder an die Druckleitung des Vorschubantriebes angeschlossen wird. Auch können nach Bedarf bei elektrischem Antrieb an Stelle dieses Manometers strom-, spannung- oder leistungmessende bekannte Einrichtungen treten, etwa ein elektrohydraulischer Regler bekannter Bauart, welcher die zunächst schwachen elektrischen Wirkungen auf hydraulischem Wege soweit verstärkt, daß sie ohne weiteres in die Steuerung eingeführt werden können. Es kann jedoch auch der Einfachheit halber diese manometrische oder elektrischeLeistungssteuerung wegbleiben, wenn die Abhängigkeit der Vorschubgeschwindigkeit vom. Hauptantrieb nicht

erwünscht ist. '

Die Einzelheiten der Ausführung sind für die Erfindung unwesentlich. Wesentlich ist lediglich die Anordnung eines Hilfsvorschubantriebes, dem der Hauptvorschubantrieb folgt. Hilfs- und Hauptvorschubantrieb können als Getriebe beliebiger Art, etwa auch als Leonardgetriebe, ausgeführt werden und insbesondere für den Hilfsvorschubantrieb ist es naheliegend, ein kleines mechanisches Zahnradgetriebe mit einer größeren Zahl für sich wählbarer Geschwindigkeiten einzusetzen. In einem solchen Falle ist es sogar möglich, mit dieser Einrichtung Gewinde zu schneiden, da die Nachfolge -des Hauptvorschubgetriebes bis auf eine Genauigkeit von wenigen hunderstel Millimeter gesteigert werden kann, so daß eine praktisch starre und außerordentlich genaue Nachfolge erzielt wird, genau wie bei einem starr und kräftig ausgeführten mechanischen Antrieb.

Für die Wirkungsweise des Antriebes ist die Art des Antriebes der Vorschubgetriebe zunächst unwesentlich. Wenn man jedoch einen für sich mit praktisch unveränderlicher Drehzahl umlaufenden Antrieb des Vorschubs anwendet, so wird es zweckmäßig sein, naheliegende Einrichtungen zu treffen, welche bei Stillstand der Hauptspindel den Vorschub sofort unterbrechen, etwa ein-ÖlausIaßventil bei hydraulischen Vorschubgetrieben, welches bei Nachlassen des Druckes im Hauptantrieb den Vorschub unterbricht oder eine entsprechende elektrische Ausschaltvorrichtung, die auf hydraulische oder elektrische Getriebe einwirkt.

Wenn man dagegen einen Vorschub wünscht, der selbsttätig mit der Hauptspindelumdrehung wächst und fällt und somit die Einstellung eines bestimmten Vorschubes pro Spindelumdrehung gestattet, so ist es gemäß der Erfindung ausreichend, wenn der Antrieb des Hilfsvorschubes von der Hauptspindel erfolgt, während der Hauptvorschub ohne jeden Schaden von einer anderen Kraftquelle, etwa einem gleichmäßig umlaufenden Drehstrommotor hergeleitet werden kann. Es hat dies sogar zur Folge, daß die Genauigkeit in der Nachfolge des Hauptvorschubantriebes auch bei kleinen Hauptspindelgeschwindigkeiten stets ausreichend gewahrt bleibt.

Der Erfindungsgegenstand stellt also eine neue Art des Vorschubes unter Anwendung regelbarer und dementsprechend etwas elastischer Getriebe dar. Er gestattet es, die Elastizität oder den Schlupf, der diesen Getrieben — seien es elektrische, hydraulische oder sonstige stetig regelbare Getriebe ■—■ innewohnt, dadurch zu beseitigen, daß sie lediglich als gesteuerte Getriebe den steuernden Bewegungen eines Hilfsgetriebes folgen, das nur durch die Steuerkräfte belastet wird und dementsprechend außerordentlich genau arbeitet. Übrigens kann dieses Hilfsgetriebe, weil es nur beschränkte Kräfte zu bewältigen hat, wie bereits erwähnt wurde, sehr leicht als ein leicht einstellbares, vielstufiges Zahnradgetriebe ausgeführt werden, wodurch ein fast vqllig starrer Vorschubantrieb erzielt wird. Es ist bei hydraulischen Getrieben möglich, in der an- sich bekannten Weise zweckentsprechend die Saugleitung durch Hilf spumpen unter Druck zu setzen, wenn dies auch insbesondere für den Hauptvorschubantrieb bei seiner Wirkung als gesteuertes Getriebe weniger wichtig ist, als bei einem gewöhnliehen Vorschubgetriebe.

Der Vorschub kann an Werkzeugmaschinen" aller Art verwendet werden, z. B. auch für den Vorschub bei Hobelmaschinen, als Fräsvorschub bei Fräsmaschinen und für zahlreiche andere Zwecke.

Wird eine besondere Schnellverstellung verlangt, so kann diese durch entsprechend schnelle Steuerung des Hilfsvorschubes eingeleitet werden, wobei dem Hauptvorschub nach Bedarf noch eine besondere, größere Leistung aufweisende Schnellverstellpumpe zugeordnet werden kann, oder in solchen Fällen kann auch die erfindungsgemäße Verbindung zwischen Steuergetriebe und ge- no steuertem Getriebe gelöst werden, zumal da in solchen Fällen eine genaue Nachfolge nicht nötig ist. Im letzteren Falle wird nach Beendigung der Schnellverstellung etwa unter Anwendung von Federkraftschlüssen oder anderen bekannten Sicherheitseinrichtungen, wozu auch selbsttätig oder gesteuert einspringende kleine Kupplungen oder Zahnräder gehören, diese Verbindung wieder herstellt.

An Stelle eines Vorschubantriebes kann auch ein Hauptantrieb einer Werkzeugmaschine oder einer anderen Vorrichtung in

der gleichen Weise ausgeführt werden wenn an den Hauptantrieb die Anforderung gestellt wird, daß eine bestimmte Drehzahl oderDrehgeschwindigkeit mit ungewöhnlicher Genauigkeit gleichbleibend oder abhängig von einer gleichbleibenden Betriebsgröße, etwa der Beanspruchung der Werkzeugmaschine, eingehalten wird. Dieser Fall liegt z. B. vor beim Antrieb des Wagens von Schnelldruckpressen, bei welchen der Wagen ganz bestimmte Wege zurückzulegen hat, in Abhängigkeit von der Stellung des Druckzylinders, der mit Unterbrechungen meist bei jedem zweiten Hub in Berührung mit dem auf dem Wägen liegenden Druckpapier gebracht werden soll. Auch in diesem Falle kann die hier gezeichnete Steuereinrichtung von großem Vorteil sein. Dabei wird zweckmäßig das Hilfsvorschubgetriebe ersetzt durch eine Nockenscheibe, die durch die Stellung des
wird.

Druckzylinders gesteuert

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Hydraulischer Vorschubantrieb, vorzugsweise für Werkzeugmaschinen, insbesondere Drehbänke, dadurch gekennzeichnet, daß der unvermeidliche, besonders bei Belastungsschwankungen auftretendeGetriebeschlupf beseitigt ist durch Vorschalten, eines mit Steuerkräften nur wenig belasteten vorzugsweise hydraulischen Hilfsgetriebes (V) vor den hydraulischen Vorschubantrieb (VP", VM"), welches seine Steuerbewegungen sowohl von einem Handhebel (B) als auch von einem an den Druckölkreislauf des Hauptantriebs (P, M) angeschlossenen Manometerkolben (in) erhalten kann, und daß der Vorschubantrieb (VP", VM") und das Hilfsgetriebe (V) in an sich bekannter Weise außer einer beide verbindenden Steuervorrichtung eine Rückführvorrichtung aufweisen, welche zusammen bestehen aus einer Wandermutter (WM) auf einer Gewindespindel (SP) des Hilfsgetriebemotors(F'M'), die mitdem Steuerhebel (H") der Vorschubgetriebepumpe (VP") verbunden ist, und weiterhin aus einer die Wandermutter (WM) zurückdrehenden Zahnradverbindung (Z",ZO,Z) zwischen der Abtriebsspindel des Vorschubmotors (VM") und der Wandermutter (WM).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen