DE1151710B - Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Präzisionswerkzeugmaschine, beispielsweise eine Koordinaten-Bohrmaschine mit einem beweglichen Organ, das durch eine hydraulisch gesteuerte Annäherungsbewegung und anschließend durch eine Verstellmutter und Spindel in seine Arbeitsstellung gebracht wird.

Derartige Präzisionswerkzeugmaschinen sind bekannt. Bei ihnen besteht jedoch die Gefahr, daß bei unaufmerksamer Bedienung die Feinverstellmutter über ihren Einstellbereich auf der Schraube hinaus verdreht wird, wobei Schäden an der Werkzeugmaschine entstehen können; diese Mutter kann sich nämlich beispielsweise auf der an das Gewinde der Schraube grenzenden Kolbenstange festklemmen, oder Teile der kinematischen Verbindung können zu Bruch gehen.

Ziel der Erfindung war es, derartige Schadensfälle bei einer Präzisionswerkzeugmaschine auszuschließen. Erfindungsgemäß wird das durch eine Sicherheitsvorrichtung erreicht, die in Abhängigkeit von der relativen Lage der Feinverstellmutter gegenüber der Spindel anspricht.

Vorzugsweise arbeitet eine derartige Sicherheitsvorrichtung mit mindestens einem Nocken, dessen Stellung in Abhängigkeit von der relativen Lage der Spindel und der Mutter veränderbar ist und der eine Warneinrichtung betätigt, wenn die Mutter und Schraube sich der einen oder der anderen ihrer relativen Einstellung nähern.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispjel der Erfindung eine Koordinaten-Bohrmaschine dargestellt, bei welcher das bewegliche Organ, das selbsttätig in seine Arbeitsstellung gebracht werden soll, der Arbeitstisch der Werkzeugmaschine ist.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht der Maschine;

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der einzelnen Antriebs- bzw. Steuereinrichtungen für die Tischbewegung und die Rückführungsbewegung;

Fig. 3 stellt in größerem Maßstab die zugehörigen Steuernocken dar.

Die Werkzeugmaschine besteht aus einem Maschinenbett 10 und einem Arbeitstisch 11, der von dem Maschinenbett getragen wird und auf diesem in Gleitbahnen horizontal verschiebbar ist. Die Maschine enthält weiter einen Bohrkopf mit einer senkrechten Bohrspindel 12, der in einem senkrecht zur Verschiebungsrichtung des Tisches 11 angeordneten Querstück verschiebbar ist.

Der Arbeitstisch ist so eingerichtet, daß er mit sehr großer Genauigkeit in seine Arbeitsstellung gebracht werden kann. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß die Verschiebung des Arbeitstisches zunächst

Anmelder:

Societe Genevoise d'Instruments de Physique, Genf (Schweiz)

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Müller-Börner,

Berlin-Dahlem, Podbielskiallee 68,

und Dipl.-Ing. H.-H. Wey, München 23,

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 10. September 1957 (Nr. 50 339)

Ära Joussoufian, Genf (Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden

auf hydraulischem Wege erfolgt, und zwar so lange, bis der Tisch bis auf einige Millimeter oder Bruchteile von Millimetern an seine vorher eingestellte Arbeitsstellung herangekommen ist. Von dieser Stellung des Tisches an wird seine weitere Verschiebung mechanisch gesteuert.

Zu diesem Zweck ist mit dem Maschinenbett 10 ein Zylinder 13 verbunden, in welchem ein Kolben 14 gleiten kann, ohne sich aber um seine Achse drehen zu können. Die Kolbenstange ist an ihrem Ende mit einem Mikrometergewinde 15 versehen, auf welches eine Schraubenmutter 16 geschraubt ist. Die Mutter 16 trägt ein Kegelrad 17 und ist mittels Kegelradverzahnung kinematisch über das Zwischenräderpaar 18 mit einem Kegelrad 19 verbunden. Dieses sitzt auf einer Welle 20, von der es in Drehrichtung mitgenommen wird. In axialer Richtung kann sich das Kegelrad 19 jedoch auf der Welle 20 entlang der in der Fig. 2 erkennbaren Führung verschieben.

Die Mutter 16 mit Kegelrad 17, das Zwischenräderpaar 18 und das Kegelrad 19 sind unterhalb des Arbeitstisches 11 angeordnet und so mit dem Tisch verbunden, daß sie sich mit diesem gemeinsam verschieben.

Die Annäherungsbewegung des Tisches 11 erfolgt zunächst in üblicher Weise auf hydraulischem Wege, wobei die Druckflüssigkeit auf die eine oder andere Seite des Kolbens 14 einwirkt. Diese Bewegung, die mit veränderlicher Geschwindigkeit erfolgen kann, wird durch den Hebel 39 gesteuert. Dabei bewegt sich der Kolben 14 und nimmt den Arbeitstisch 11

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sowie die Getriebeteile 16, 17, 18 und 19 mit. Das Kegelrad 19 gleitet dabei entlang der Welle 20.

Die Welle 20 und die genannten Getriebeteile werden während dieser Annäherungsbewegung noch nicht in Drehung versetzt, sondern erst bei der Endbewegung des Tisches. Diese Endbewegung wird durch eine im folgenden beschriebene Vorrichtung gesteuert. Bevor diese zur Wirkung kommt, werden der Zylinder 13 und der Kolben 14 hydraulisch blockiert,

Schraube 15 gelangt. Eine solche Möglichkeit darf nicht zugelassen werden, denn die Mutter 16 kann sich dabei auf der Kolbenstange festklemmen, wodurch schwerer Schaden an der Werkzeugmaschine 5 entstehen kann, beispielsweise dadurch, daß Teile der kinematischen Verbindungen zu Bruch gehen.

Durch die schon an früherer Stelle erwähnte Rückführungsvorrichtung wird das Risiko, daß derartige Schadensfälle eintreten, ausgeschaltet. Zu diesem

so daß der Kolben 14 gegen das Maschinenbett 10 io Zweck ist diese Vorrichtung so eingerichtet, daß sie unverschieblich ist. die Rückführung der Mutter 16 zur Mitte der

Die Vorrichtung zum Steuern der Endbewegung Schraube 15 bewirkt, sobald die Mutter die eine oder enthält einen elektrischen Motor 21, der kinematisch die andere von zwei Stellungen überschritten hat, mit der Welle 20 verbunden ist, und zwar mittels deren jede so gewählt ist, daß sie jeweils einige eines Getriebes, das aus einer Schnecke 22, einem 15 Millimeter von dem einen bzw. dem anderen GeSchneckenrad 23, einem aus vier Kegelrädern be- windeende der Schraube 15 entfernt liegen, stehendem Vorgelege 24 und einer elektromagne- Die in Rede stehende Vorrichtung enthält weiter

tischen Kupplung 25 besteht. außer dem schon erwähnten Winkelgetriebe 26 und

Zwischen dem Motor 21 und der Welle 20 ist noch der Kupplung 27 noch vier Nocken 28 a, 286, 28 c, eine zweite kinematische Verbindung vorgesehen, die 20 28 d, die beispielsweise durch Verkeilen auf einer aus dem Winkelgetriebe 26 und einer zweiten elektro- Welle 29 befestigt sein können. Die Welle 29 ist mit magnetischen Kupplung 27 gebildet ist. Diese zweite der Welle 20 durch ein Zahnrädergetriebe verbunden, kinematische Verbindung gehört zur Rückführungs- das durch die beiden Stirnräder 30 schematisch anvorrichtung, die im einzelnen später beschrieben wird. gedeutet ist. Dabei ist das Übersetzungsverhältnis Die Endbewegung wird auf den Tisch 11 durch 25 zwischen der Längsbewegung der Mutter 16 und der die kinematische Verbindung 22, 23, 24 übertragen. Drehbewegung der Welle 29 so gewählt, daß die Vor dem Beginn dieser Bewegung wird die Kupplung Nocken 28 eine Drehbewegung von ungefähr 270° 25 eingekuppelt, die Kupplung 27 dagegen ausge- ausführen, wenn sich die Mutter 16 entlang der kuppelt. Der Motor 21 versetzt somit mittels der vor- Schraube 15 zwischen ihren beiden Endstellungen beschriebenen kinematischen Verbindung die Mutter 30 verschiebt.

16 in Drehung, wodurch der Vorschub des Tisches Die genannten Nocken 28 arbeiten mit Schaltern

11 mit sehr geringer Geschwindigkeit so lange er- 31a, 31b, 31c, 31 d mittels der Rollen 32 zusammen, folgt, bis der Tisch in seine Arbeitsstellung gelangt. Die Schalter 31a und 31 b steuern eine Signallampe Nach einer in der Zeichnung nicht dargestellten 33, die sich an der Schalt- bzw. Anzeigetafel der Variante kann der Motor 21 zwei verschiedene Dreh- 35 Maschine befindet, während durch die Schalter 31c zahlen besitzen, wodurch er dem Tisch 11 zwei ver- und 31 d der Motor 21 hinsichtlich seines Drehsinnes schiedene langsame Vorschubgeschwindigkeiten er- gesteuert wird, wenn die Rückführungsvorrichtung in teilen kann. Nach einer weiteren Variante kann Tätigkeit tritt.

neben der durch die Getriebewelle 22, 23, 24 und die Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist folgende:

Kupplung 25 gebildeten kinematischen Verbindung 40 Der Nocken 28 a ist so ausgebildet, daß er den noch eine zweite kinematische Verbindung vor- Schalter 31a betätigt, sobald sich die Mutter 16

außerhalb ihrer Mittellage befindet und dabei in eine bestimmte Entfernung von einer ihrer Endstellungen gelangt. Solange sich die Mutter 16 auf der Schraube 45 15 innerhalb dieser sogenannten Warnstellung befindet, sind sowohl der Schalter 31a als auch der Schalter 31 b geöffnet, und die Lampe 33 leuchtet nicht. Wenn die Mutter sich in einer Lage zwischen einer der Warnstellungen und einer ihrer Endstellungen

matisch durch zwei Kegelräder 36 angedeutet ist, ver- 50 befindet, ist der Schalter 31a geschlossen, was zur bunden ist, weiter aus einer Bremse 37 und einer Folge hat, daß die Signallampe blinkt. Sobald die Kupplung 38. Die Bremse 37 und die Kupplung 38 Mutter die eine oder die andere ihrer Endstellungen werden elektromagnetisch betätigt und dienen dazu, erreicht, wird der Schalter 31 b durch den Nocken den Handantrieb selbsttätig zu sperren bzw. von dem 28 b geschlossen, wodurch ein dauerndes Leuchten übrigen Teil der Welle 20 zu trennen, wenn die Welle 55 der Signallampe 33 bewirkt wird. 20 durch den Motor 21 gedreht wird oder wenn der Grundsätzlich soll die Mutter 16 ihre Endstellungen

Tisch 11 durch den hydraulischen Zylinder 13 bzw. gar nicht erreichen. Der Arbeiter, der die Werkzeugden Kolben 14 verschoben wird. maschine bedient, muß — sobald die Lampe 33 zu

Obwohl jedes Inarbeitsstellungbringen des Tisches blinken beginnt — die Rückführungsbewegung der 11 nur eine Verschiebung der Mutter 16 relativ zur 60 Mutter 16 auslösen, indem er einen Druckknopf 34 Schraube 15 verursacht, die im Vergleich mit dem betätigt, der sich auf der Schalttafel der Maschine insgesamt zur Verfügung stehenden Verschiebeweg neben der Lampe 33 befindet, der Mutter 16 verhältnismäßig sehr gering ist, und Die Betätigung dieses Druckknopfes bewirkt die

obwohl die aufeinanderfolgenden Verschiebungen Ingangsetzung des Motors 21, und zwar mit einer nicht in gleicher Richtung zu erfolgen brauchen, be- 65 Drehrichtung, die durch die Stellung der Schalter 31c steht doch eine gewisse Wahrscheinlichkeit dafür, und 31 d bestimmt ist, wobei diese Schalter ihrerseits daß die Mutter 16 nach einer gewissen Anzahl von jeweils durch die Nocken 28 c bzw. 28 d gesteuert Verschiebungen an das eine oder andere Ende der werden.

gesehen sein, durch welche die Übersetzung geändert werden kann, so daß für die Tischbewegung zwei verschieden langsame Vorschubgeschwindigkeiten zur Verfügung stehen.

In der Zeichnung ist weiter ein Handantrieb für die Bewegung des Tisches 11 dargestellt. Dieser Handantrieb besteht aus einem Handrad 35, das mit der Welle 20 durch ein Zahnradgetriebe, das sehe-

Die Betätigung des Druckknopfes 34 bewirkt außerdem, daß über einen entsprechenden Steuerkreis die elektromagnetische Kupplung 27 betätigt wird, wodurch das Kegelrad 26 und die Welle 20 gekuppelt werden, weiter eine Betätigung der elektromagnetischen Kupplung 25 im Sinne einer Entkupplung der Welle 20 von dem auf dieser angeordneten letzten Rad des Kegelradvorgeleges 24.

Die Drehbewegung des Motors 21 wird nun über die Getriebeelemente 26, 19, 18, 17 übertragen, so daß sich die Mutter 16 verhältnismäßig schnell — die Übersetzung mittels Schnecke 22 und Schneckenrad 23 ist ja hierbei ausgeschaltet — gegen bzw. bis zur Mitte der Schraube 15 bewegt. Sobald die Mutter 16 dort angekommen ist, bleibt sie stehen, und zwar infolge des Stillsetzens des Motors 21, das ebenfalls mittels der Schalter 31c, 31 d durch die Nocken 28 c bzw. 28 d gesteuert werden kann.

Die Erfindung ist keinesfalls auf das beschriebene bzw. in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Es sind hiervon nicht nur verschiedene Abweichungen baulicher Art, sondern auch gewisse Varianten hinsichtlich der Wirkungsweise denkbar.

So kann man ohne weiteres eine beispielsweise von einer der Nockenscheiben 28 gesteuerte Schaltvorrichtung vorsehen, durch die der Motor 21 ausgeschaltet und damit die langsame Annäherungsbewegung des Tisches 11 unterbrochen wird, sobald die Mutter 16 eine ihrer Endstellungen erreicht hat.

Insbesondere ist es auch möglich, die Arbeitsweise der Rückführungsvorrichtung vollständig zu automatisieren. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß man einen Schalter in dem Erregerkreis des Motors 21 vorsieht, der durch die Betätigung des schon erwähnten Steuerhebels 39 geschlossen werden kann. Der Schalter kann aber auch durch das Anzeigeglied einer in Abhängigkeit von der Tischbewegung angetriebenen Tachometereinrichtung betätigbar sein, so daß die Mutter 16 bei jeder mit größerer Geschwindigkeit erfolgenden Tischbewegung selbsttätig nach der Mitte der Schraube 15 zurückgeführt wird. Bei diesen Ausführungsformen der Erfindung könnte man die Nocken 28 α und 28 b weglassen und nur die Nocken 28 c und 28 d beibehalten, die die Drehrichtung des Motors 21 steuern. Die beiden zuletzt genannten Nocken könnten auch an einer einzigen Nockenscheibe angeordnet sein.

Claims (9)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Präzisionswerkzeugmaschine, beispielsweise Koordinaten-Bohrmaschine mit einem beweglichen Organ, das durch eine hydraulisch gesteuerte Annäherungsbewegung und anschließend durch eine Feinverstellmutter und Spindel in seine Arbeitsstellung gebracht wird, gekennzeichnet durch eine Sicherheitsvorrichtung, die in Abhängigkeit der relativen Lage der Feinverstellmutter gegenüber der Spindel anspricht.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsvorrichtung mindestens einen Nocken enthält, dessen Stellung in Abhängigkeit von der relativen Lage von Spindel (15) und Mutter (16) veränderbar ist und der eine Warneinrichtung betätigt, wenn die Mutter und die Schraube sich einer oder der anderen ihrer relativen Endstellungen nähern.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine bei jeder hydraulisch gesteuerten Verschiebung des beweglichen Organs (11) selbsttätig zur Wirkung gelangende Rückführungsvorrichtung der Spindel und der Mutter in ihre relative Mittellage.

4. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführungsvorrichtung durch eine in Abhängigkeit von der Bewegung des Organs (11) angetriebene Tachometereinrichtung automatisch betätigbar ist, durch welche die Rückführungsvorrichtung eingeschaltet wird, wenn sich das bewegliche Organ (11) mit einer größeren als einer vorbestimmten Geschwindigkeit verschiebt.

5. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Erzeugung der Endbewegung des beweglichen Organs (11) vorgesehene Motor (21) auch zur Erzeugung der Rückführungsbewegung dient.

6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 mit einer durch einen Motor angetriebenen Rückführungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Stillsetzung des Motors selbsttätig durch einen die Richtung der Rückführungsbewegung steuernden Nocken bewirkt wird, sobald die Schraube und die Mutter ihre relative Mittellage erreichen.

7. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung des Motors (21) auf das drehbare Glied—Schraube (15) oder Mutter (16) — mittels mindestens zweier mechanischer Verbindungen mit unterschiedlichem Übersetzungsverhältnis übertragbar ist, wobei zur Übertragung der Motorbewegung die mechanische Verbindung mit dem kleinsten Übersetzungsverhältnis dient, wenn der Motor das bewegliche Organ (11) bei dessen Endbewegung verschiebt, und die andere mechanische Verbindung, wenn der Motor die Rückführungsvorrichtung für die Schraube und Mutter treibt.

8. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung des Motors (21) auf das drehbare Glied — Schraube oder Mutter — mittels dreier mechanischer Verbindungen mit unterschiedlichem Übersetzungsverhältnis übertragbar ist, wobei zur Übertragung der Motorbewegung die eine oder die andere der beiden mechanischen Verbindungen, die die beiden kleinsten Übersetzungsverhältnisse besitzen, dient, wenn der Motor das bewegliche Organ (11) während dessen Endbewegung verschiebt, und die dritte mechanische Verbindung, wenn der Motor die Rückführungsvorrichtung für die Schraube und die Mutter treibt.

9. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen an sich bekannten Motor (21) mit zwei verschiedenen Geschwindigkeiten, mit denen der Motor wahlweise während der Endbewegung des beweglichen Organs (11) betreibbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 604 736, 923 409.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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