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Vollautomatische Werkzeugmaschine, insbesondere Bohrmaschine Die Erfindung
bezieht sich auf eine vollautomatische Werkzeugmaschine, insbesondere eine Bohrmaschine,
mit einer Steuerwelle, von der alle Arbeitsbewegungen der Maschine abgeleitet sind.
Bei einer bekannten Maschine dieser Art sind an einem Ende der Steuerwelle Teile
für eine selbsttätige Kurvensteuerung der Vor- und Rückbewegung der Werkzeuge und
am anderen Ende Teile für eine selbsttätige Tischschaltung vorgesehen.
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Bei dieser bekannten Bohrmaschine wirkt ein Schneckenrad, das zum
Antrieb der Steuerwelle dient, mittels seiner Zapfen unmittelbar auf den Drehtisch
der Bohrmaschine. Wenn also die Steuerwelle angetrieben wird, wird gleichzeitig
auch der Drehtisch angetrieben. Wenn aber, z. B. durch einen Bruch, die Vorschubeinrichtung
für das Werkzeug versagt, wird der Tisch weiter angetrieben, ohne daß die Werkzeuge
bewegt werden. Tritt der Bruch gerade in einem Augenblick ein, wenn die Werkzeuge
noch im Werkstück stecken, dann können durch die Drehung des Tisches erhebliche
Zerstörungen der Maschine verursacht werden.
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Wollte man diese bekannte Bohrmaschine weiterentwickeln und weitere
Steuerungselemente, beispielsweise zum Steuern eines Sonderantriebes für den Eilrückgang
der Werkzeuge oder für ein regelbares Getriebe
für die Schnittgeschwindigkeit
der Werkzeuge, vorsehen, dann müßte man diese Steuerungselemente, weil sie unmittelbar
mit dem Antrieb der Steuerwelle zusammenhängen, am unteren Ende, also in der Nähe
des Antriebes, vorsehen. Nun ist es wichtig, daß der Eilrückgang bei einer bestimmten
Stellung der Werkzeuge einsetzt. Noch wichtiger ist es bei Werkzeugen, deren Drehzahl
über ein Schaltgetriebe steuerbar ist, daß der Vorschub und die Drehzahl in einer
genauen Zuordnung zueinander stehen. Dies ist besonders dann wichtig, wenn abgesetzte
Werkzeuge, die stufenweise wirken, verwendet werden. Hierbei ist es notwendig, daß
die Schnittgeschwindigkeit, d. h. die Umlaufgeschwindigkeit der Schneidkante, immer
etwa gleich groß bleibt. Bei abgesetzten Werkzeugen muß also die Schnittgeschwindigkeit
genau in dem Augenblick umgeschaltet werden, in dem ein neuer Werkzeugteil zum Einsatz
kommt. Das Einhalten einer bestimmten Umlaufgeschwindigkeit der Schneidkante ist
besonders bei der Verwendung hochwertiger Stähle sowohl für das Werkzeug als auch
für das Werkstück von großer Bedeutung.
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Die Steuerorgane zum Steuern der Werkzeugdrehzahl müßte man nun bei
dieser bekannten Bohrmaschine am unteren Ende der Steuerwelle vorsehen, während
die Steuerorgane für die Werkzeugvor- und -rückbewegung am oberen Ende angeordnet
sind. Die Steuerorgane für diese beiden aufeinander sehr genau abzustimmenden Vorgänge
müßten also bei einer Weiterentwicklung dieser bekannten Bohrmaschine an verschiedenen
Enden der Steuerwelle angeordnet werden, wodurch es sehr umständlich wäre, die beiden
Steuerorgane genau gegeneinander einzustellen.
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Dieser Nachteil der bekannten Bohrmaschine wird auch nicht durch eine
andere bekannte Bohrmaschine beseitigt, bei der die Steuerung verschiedener Funktionen
nicht nur von auf einer Welle an verschiedenen Enden angeordneten Trommeln erfolgt,
sondern auch von Trommeln, die auf einer zur Steuerwelle senkrechten Welle angeordnet
sind. Um diese verschiedenen Trommeln genau gegeneinander einzustellen, sind besondere
komplizierte Maßnahmen erforderlich.
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Diese Nachteile der bekannten Werkzeugmaschinen sind gemäß der Erfindung
dadurch beseitigt, daß an dem Wellenende für die Kurvensteuerung Antriebsteile für
die Steuerwelle und weitere Steuerungselemente zum Beeinflussen der Arbeitswerte'
der Werkzeuge vorgesehen sind und daß dieses Wellenende von dem Wellenende für die
Tischschaltung durch eine Sicherungskupplung getrennt ist. Durch die Erfindung wird
einerseits erreicht, daß der Antrieb der Steuerwelle und die Teile für eine selbsttätige
Tischschaltung durch die Sicherungskupplung voneinander getrennt sind. Bricht beim
Bohren beispielsweise ein eine Vorschubrolle tragender Zapfen in einem Augenblick,
in dem die Bohrer gerade im Werkstück stecken, dann entsteht trotz des Weiterlaufens
des Antriebes der Steuerwelle keine Zerstörung der Maschine, da nun die Sicherungskupplung
einsetzt und eine Mitnahme des Drehtisches verhindert.
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Andererseits wird durch die Erfindung erreicht, daß weitere Steuerungselemente
unmittelbar neben der Kurvensteuerung der Vor- und Rückbewegung der Werkzeuge und
unmittelbar neben den Antriebsorganen für die Steuerwelle angeordnet werden können.
Die Steuerungselemente für den Eilrückgang und für die Werkzeugdrehzahl können nun
unmittelbar neben den Steuerungselementen für die Werkzeugbewegung angeordnet und
dadurch sehr genau gegeneinander eingestellt werden. So lassen sich beispielsweise
die Steuerkurven für die Werkzeugbewegung und die Steuerkurve für die Werkzeugdrehzahl
auf einer gemeinsamen Kurventrommel vorsehen. An dieser selben Kurventrommel können
dann auch noch Steuerungsanschläge zum Schalten einer Schaltkupplung für einen Sonderantrieb
für den Eilrückgang vorgesehen sein.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Abb. i die schematische Darstellung einer Bohrmaschine gemäß der Erfindung,
Abb. 2 und 3 Steuerglieder und Abb. 4 eine Einzelheit. In der Zeichnung ist die
Erfindung an einer Bohrmaschine gezeigt, die ihren Antrieb von einer Hauptantriebswelle
i über ein Kegelradgetriebe 2 erfährt. Das Kegelradgetriebe 2 überträgt die Antriebsbewegung
über die Antriebsspindel 3 zum Bohrkopf 4 auf die daran angeordneten Werkzeuge 5.
Auf der Hauptantriebsspindel i ist eine in der Zeichnung nicht sichtbare Schnecke
angeordnet, von der die Bewegung der Steuerwelle 6 über ein Zwischengetriebe 7 und
über ein weiteres Schneckengetriebe 8 erfolgt. In dieses Zwischengetriebe 7 ist
eine Überholungskupplung g eingebaut. Auf der Steuerwelle 6 ist zum Vorschub des
Werkzeuges eine Steuertrommel io angeordnet, die die Vorschubbewegung des Bohrkopfes
4 über eine Steuerkurve ii mittels einer an der Pinole 12 angeordneten Vorschubrolle
13 vermittelt, die sich an der Steuerkurve ii abwälzt. Für denWerkzeugrücklauf ist
auf derSteuertrommelio ein besonderes Kurvenstück 14 vorgesehen, das die Vorschubrolle
13 und damit auch die Pinole 12 in einer bestimmten Stellung der Steuertrommel io
wieder nach oben führt. Die Steuerkurve ii ist so ausgebildet (Abb.3), daß der Übergang
vom Stillstand zur gleichbleibenden Eilvorschubgeschwindigkeit und umgekehrt mit
gleichförmiger Beschleunigung bzw. Verzögerung stoßfrei erfolgt.
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An der Steuertrommel io sind ferner Anschläge 15, 16 vorgesehen, durch
die über ein Gestänge 17 eine Kupplung 18 bestätigt wird, die die Steuerwelle 6
mit einem Motor ig kuppelt. In bestimmten Stellungen der Steuerwelle 6, beispielsweise
wenn diese eine solche Stellung einnimmt, daß der Bohrkopf 4 seine tiefste Stellung
erreicht hat, wird das Gestänge 17 von dem Anschlag 16 an der Steuertrommel io betätigt
und die Steuerwelle 6 mit dem Motor ig gekuppelt. Dadurch erfährt die Steuerwelle
6 eine wesentlich schnellere Bewegung für den Rücklauf des Werkzeuges, bis der Anschlag
15 an der Steuertrommel io die Kupplung 18 wieder auskuppelt. Der eigentliche, über
das Zwischengetriebe 7, 8 erfolgende Antrieb wird während des im Eilgang erfolgenden
Rücklaufes durch die Überholungskupplung g ausgeschaltet. Erstreckt sich der Werkzeugvorschub
über die doppelte
Kurvenstrecke des Rücklaufes, dann werden bei
der gemäß der Erfindung ausgebildeten Steuerung im einzelnen etwa folgende Zeiten
benötigt:
| Normalvorschub 24o° . . . . . . . . . o,66 Minuten |
| Rücklauf im' Eilgang i2o° ..... o,ii Minuten |
| Zeit für einen Arbeitsgang ..... o,77 Minuten |
anstatt der bei den üblichen Steuerungen bei gleicher Bohrarbeit erforderlichen
Zeit von i Minute.
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Das ergibt bei stoßfreiem Lauf eine Zeitersparnis für jeden Arbeitsgang
von 0,23 Minuten, d. h. rund 14 Sekunden.
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Zur Bewegung des Werkstücktisches ist auf der Steuerwelle 6 ein Mitnehmer
2o befestigt, der bei jeder vollen Umdrehung in ein Malteserkreuzgetriebe 21 eingreift
und dieses schrittweise bewegt. Das Malteserkreuzgetriebe 21 setzt über ein Zahnradpaar
22 den Werkzeugtisch in Bewegung, und zwar wird der Tisch 23 bei jeder vollen Umdrehung
der Steuerwelle 6 um eine Teildrehung gedreht, die dem Größenverhältnis des Zahnradpaares
22 entspricht. In dieser eingenommenen Stellung verharrt der Tisch 23, bis nach
einem weiteren Arbeitsgang des Werkzeuges und nach einer weiteren vollen Umdrehung
der Steuerwelle 6 ein weiterer Schaltschritt erfolgt. Zur Sicherung in seiner Stellung
wird der Tisch 23 während eines Werkzeughubes von unten her durch einen Verriegelungsbolzen
24 festgehalten, der durch einen auf der Steuerwelle 6 angeordneten Umlaufnocken
25 betätigt wird. In die Steuerwelle 6 ist zwischen der Steuertrommel io und dem
Mitnehmer 2o für den Tischantrieb eine Sicherungskupplung 26 eingebaut.
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Um bei zusammengesetzten Werkzeugen immer mit der richtigen Schnittgeschwindigkeit
arbeiten zu können, ist es vorteilhaft, den Hauptantrieb der Maschine über ein stufenlos
regelbares Flüssigkeitswechselgetriebe 27 zu legen, das ebenfalls von der Steuerwelle
6 aus gesteuert werden kann. Zu diesem Zweck ist auf der Steuertrommel io (Abb.
4) eine besondere Steuerkurve 28 vorgesehen, durch die über eine Abwälzrolle 29
eine Zahnstange 3o betätigt wird. Die Zahnstange 30 steht mit einem Ritzel
31 des Flüssigkeitswechselgetriebes 27 im Eingriff, das unmittelbar auf die Steuerwelle
32 des Flüssigkeitswechselgetriebes 27 einwirkt. Mit einem derartigen stufenlosen
Getriebe kann z. B. mit kombiniertem Werkzeug ein Loch von io mm Durchmesser mit
einer Geschwindigkeit von 2o mm/ Min. (n = 630) gebohrt und anschließend
das Auge 2o mm im Durchmesser mit io m /Min. (n = 16o) angesenkt werden, wobei das
Getriebe durch die Steuerkurve nach dem Durchbohren des io-mm-Loches selbsttätig
von 63o auf 16o und nach dem Senken von 16o wieder auf 630 geschaltet wird.
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So wie im vorstehenden in bezug auf eine Bohrmaschine geschildert
wurde, können die einzelnen Teile einer Werkzeugmaschine von einer gemeinsamen Steuerwelle
aus gesteuert werden. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, noch andere bewegte
Teile von dieser Steuerwelle aus zu steuern. Ebenso ist die gemeinsame Steuerung
aller Maschinenteile bei jeder selbsttätig gesteuerten Werkzeugmaschine möglich.