DE1203575B - Hydraulische Steuerung fuer Nachformwerkzeug-maschinen, insbesondere Fraesmaschinen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. σ.:

B 23 c

Deutsche KL: 49 b-5/05

Nummer: 1203 575

Aktenzeichen: P158471 b/49 b

Anmeldetag: 13. März 1956

Auslegetag: 21. Oktober 1965

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuerung für Nachformwerkzeugmaschinen, insbesondere Fräsmaschinen, mit einem bei axialer und radialer Auslenkung der Fühlerspindel ansprechenden Steuerschieber für den Fühlvorschub.

Die bisher bekanntgewordenen Fühlerköpfe innerhalb der Steuerungen für Nachformwerkzeugmaschinen haben bis jetzt unter dem Nachteil gelitten, daß sie nicht empfindlich genug sind, und zwar insbesondere dann nicht, wenn der Fühler großen Neigungsund plötzlichen Formänderungen folgen muß. Obwohl oft versucht worden ist, diesem Nachteil zu begegnen, ohne auf der anderen Seite zugleich in zunehmendem Maße Komplikationen hinnehmen zu müssen, haben diese Bemühungen dennoch bis heute zu keinem vollauf befriedigenden Ergebnis geführt. Infolgedessen ist man in manchen Fällen dazu übergegangen, die rein hydraulische Steuerung zu verlassen und durch eine elektrische Steuerung oder zumindest eine kombinierte elektrohydraulische Fühlersteuerung zu ersetzen. Auch diese Versuche haben indessen nicht zu Steuereinrichtungen geführt, bei denen sich Einfachheit des Aufbaus, Zuverlässigkeit im Betrieb und ein höchst genaues Arbeiten miteinander vereinen.

Der im folgenden noch näher beschriebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine allen Anforderungen gleichermaßen gerecht werdende, mit rein hydraulischen Mitteln arbeitende Steuerung zu schaffen.

Gegenstand der Erfindung ist eine hydraulische Steuerung der eingangs geschilderten Art. Eriindungsgemäß besitzt diese eine lediglich die radiale Auslenkung der Fühlerspindel mitmachende Ventilplatte, die den den Leitvorschub (rechtwinklig zum Fühlvorschub) erzeugenden Flüssigkeitsstrom zu Kolbengetrieben von Kreuzschlitten unterbricht oder umkehrt oder verlangsamt.

Nach einem weiteren Erfindungsgedanken steuern dabei zueinander diametral auf dem gleichen Durchmesser angeordnete Steuerkanten der Ventilplatte Hochdruckflüssigkeit zu Ventilen in den Leitungen der Kolbengetriebe, und die Ventile sind der jeweils öffnenden Steuerkante der Ventilplatte in der Abflußleitung der Kolbengetriebe zugeordnet, welche die Bewegung parallel zu diametral gegenüberliegenden Steuerkanten in der Ventilplatte erzeugen.

Ein erfindungsgemäßes Ventil im Rahmen der geschilderten Steuerung ist vorteilhaft so aufgebaut, daß die den Steuerschlitzen der Steuerplatte zugeordneten Ventile einen einerseits federbelasteten, andererseits von der durch die Steuerschlitze geregelten Hydraulische Steuerung für Nachformwerkzeugmaschinen, insbesondere Fräsmaschinen

Anmelder:

Precision Grinding Limited,

Mitcham Junction, Surrey (Großbritannien)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Seiler, Patentanwalt,

Berlin 19, Oldenburgallee 10

Hochdruckflüssigkeit belasteten Steuerkolben aufweisen, dessen eine Steuerkante den Abflußquerschnitt aus dem Kolbengetriebe bestimmt und dessen andere Steuerkante bei größer gewordener Verschiebung die Hochdruckleitung mit der Abflußleitung verbindet.

Die Zeichnungen dienen der nachstehenden Erläuterung der Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels. Es stellt dar

F i g. 1 eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Fühlerkopfes im Schnitt,

F i g. 2 eine Seitenansicht dieses Kopfes,
F i g. 3 einen Grundriß des gleichen Fühlerkopfes, der insbesondere zur Verwendung bei einer Fräsmaschine geeignet ist,

F i g. 4 einen Querschnitt längs der Linie a-a in Fig.l,

F i g. 5 einen Querschnitt längs der Linie b-b der Fig.l,

F i g. 6 bzw. 7 eine Vorderansicht bzw. eine Seitenansieht im Schnitt einer erfindungsgemäß ausgerüsteten Maschine und

F i g. 8 eine im Schnitt dargestellte Seitenansicht, die die Steuerventile für eine Vorrichtung zeigt, welche die Schlitten in der Maschine betätigt.
Wie aus den F i g. 1 bis 5 zu ersehen ist, besteht der Hauptkörper des dort dargestellten Fühlerkopfes aus einem zylindrischen Gehäuse 1 mit einer Mittelbohrung. Im unteren Teil des Gehäuses und koaxial zu der Bohrung ist in einer kreisförmigen Platte 3 eine Zylinderringkammer 2 vorgesehen. Das Ganze ist ein Teil eines Ventils, wobei die obere und untere Stirnfläche der Platte 3 Dichtflächen bilden. In einer

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Mittelbohrung der Platte 3 ist eine Buchse 4 fest ein- tätigenden Schlitten geleitet wird und Ringnut 25 mit

gesetzt. einem Kanal 27 in Verbindung steht, durch den die

Der Fühler 5 ist in einem als Halter ausgebildeten Flüssigkeit 2x1 einem Sammelbehälter auf der Einlaß-Teil 6 der Spindel 7 befestigt und über eine abdich- seite der Flüssigkeitsspeisepumpe zurückgeführt wird, tende Membran 8 beweglich mit dem Gehäuse 1 ver- 5 Der Steuerschieber 21 ist mit einem Steuerbund 28 bunden. versehen, der den Zufluß zu der der Ringnut 24 zu-

Die Spindel 7 stützt sich über einen Bund 9 auf geordneten Öffnung steuert. Bei einer entsprechenden

der sie umgebenden Buchse 4 ab. Zwischen dem Stellung des Schiebers kann dieser Steuerbund die

Bund 9 und einem Absatz der Buchse 4 befindet sich Öffnungen schließen, doch wird er vorzugsweise

eine Feder 10, die zum Gewichtsausgleich der Fühler- 10 schmaler gemacht als diese Öffnungen, so daß, wenn

spindel 7 dient. Die Spindel 7 hat axiale Bewegungs- sich der Schieber in seiner mittleren Lage befindet,

freiheit in bezug auf das Ventilteil 3, nicht aber ein steter, aber beschränkter Fluß von Kanal 13 zu

radiale Bewegungsfreiheit, ohne das Teil 3 mitzu- den Kanälen 26 und 27 vor sich gehen kann. Wenn

nehmen, da es von ihm radial geführt wird. Die er aus der dargestellten Lage nach oben bewegt wird,

beiden auftretenden Bewegungen sind gering und 15 vergrößert er die Durchflußmenge in den Kanälen 13

liegen im allgemeinen in der Größenanordnung von und 26 und mindert oder unterbricht den Fluß zu

ungefähr 0,05 mm. Um den Reibungswiderstand bei dem Kanal 27.

der Axialbewegung der Spindel 7 zu verringern, wird Zwischen dem unteren Ende des Steuerschiebers

diese in der Buchse von Kugellagern 11 geführt. 21 und dem oberen Ende der Fühlerspindel 7 ist ein

Der Zylinderring 2 wird durch einen in dem Ge- 20 Druckstück 29 angeordnet. Es wird durch eine Kugelhäuse angeordneten Kanal 12 unter hohem Druck lagerbuchse 31 geführt, die in einem Ansatz 30 von stehende Flüssigkeit zugeführt. Der Kanal 12 erhält Teil 15 gelagert ist. Der Steuerschieber 21 wird durch die Flüssigkeit von einem anderen Kanal 13, der zu eine Feder 33 auf das Teil 29 gedrückt, die sich über einem Kolbenventil führt, das später noch beschrie- eine Schraube 24 am Gehäuse 1 abstützt. Mit der ben wird. Der Zweck des Ventilteiles 3 ist es, den 25 Schraube kann über einen Federteller 35 die Feder-Flüssigkeitsstrom von dem Ringraum 2 aus zu jedem spannung verändert werden.

der vier in dem Gehäuse in gleichem Abstand von- Zwischen den sich gegenüberstehenden Enden des

einander angeordneten Lieferkanäle 14 zu steuern, Druckstückes 29 und der Fühlerspindel 7 ist in

wobei die Auslaßenden dieser letztgenannten Kanäle konisch ausgebildeten Aussparungen eine Kugel 36

am oberen Ende des Gehäuses mit biegsamen Leitun- 30 eingelegt.

gen verbunden werden können, die die Flüssigkeit Wenn der Fühlerspindel eine senkrechte Bewegung

zu den hydraulischen Vorrichtungen leiten, die zum erteilt wird, überträgt die Kugel diese Bewegung

Steuern der Schlitten dienen, die später beschrieben durch das Druckstück auf den Steuerschieber 21.

werden. Wird der Fühlerspindel und dem Ventilteil 3 eine

Damit die Regelung des Flüssigkeitsstromes durch 35 seitliche Bewegung erteilt, so wird dem Steuerden Ringraum auf geringe Bewegungen des Ventil- schieber 21 durch das seitliche Zusammenwirken der teiles 3 reagiert, sind die Auslaßöffnungen der konischen Aussparung in der Fühlerspindel und der Kammer vorzugsweise in der Form schmaler geboge- Kugel über das Druckstück eine senkrechte Bewener Schlitze ausgeführt. Eine geeignete Ausführungs- gung erteilt. Die Kugel 36 dient ferner dazu, die form ist in F i g. 1 und 5 dargestellt. In dem Ge- 40 Fühlerspindel und das Ventilteil 3 unter der Einhäuse 1 ist eine kreisförmige Platte 15 angeordnet, in wirkung des von der Feder 33 ausgeübten Druckes der sich eine weitere kreisförmige Platte 16 befindet. ständig in die Zentrierlage zurückzuführen.
In der Platte 15 sind öffnungen 17 vorgesehen, die Im folgenden wird unter Bezugsnahme auf die den Mündungsöffnungen der Kanäle 14 gegenüber- F i g. 6 bis 8 die Steuerung einer Nachformfräsliegen. Von diesen öffnungen 17 gehen seitliche öff- 45 maschine durch den oben beschriebenen Fühlerkopf nungen 18 aus, die den Ausnehmungen 19 auf dem beschrieben. Die in F i g. 6 und 7 dargestellte Ma-Umfang der inneren Platte 16 gegenüberliegen. Jede schine enthält zwei senkrecht einstellbare Tische 38, dieser Ausnehmungen bildet, wie F i g. 1 zeigt, zu- 39, auf denen das Werkstück bzw. die Schablone besammen mit der Bohrung der Platte 15 eine in festigt werden können. Der Fräser 40 wird von einer F i g. 5 dargestellte schmale gekrümmte Öffnung 20. 50 Spindel 41 getragen, die in einem senkrecht beweg-Die Anordnung ist eine solche, daß das Ventilteil 3, liehen Schlitten 42 gelagert ist. Dieser ist an dem wenn es sich in seiner zentralen Stellung befindet, vorderen Ende eines waagerecht hin- und herbewegalle Öffnungen 20 abschließt, und daß eine geringe liehen Schlittens 43 angeordnet, der zugleich einen seitliche Bewegung in irgendeiner Richtung genügt, Elektromotor 44 für den Antrieb des Werkzeuges um mindestens eine der öffnungen 20 in entsprechen- 55 trägt. Die Übertragung der Antriebsbewegung vom dem Maße freizugeben. Motor zum Werkzeug geschieht, wie dargestellt, über

In dem oberen Teil des Gehäuses befindet sich ein Riemenscheiben und Riemen. An dem vorderen Ende senkrecht beweglicher Steuerschieber 21, der dazu des Schlittens 43 ist ein feststehender senkrechter, dient, den Fluß einer unter hohem Druck stehenden Kolben 45 angebracht, der in einem in dem senk-Flüssigkeit zu steuern, welche die Aufgabe hat, einen 60 rechten Schlitten 42 angeordneten Zylinder 46 gleitet. in senkrechter Richtung beweglichen Schlitten zu be- Fühlerkopf 1 ist an dem Schlitten 42 mittels eines tätigen, wie es später beschrieben wird. Dieser Steuer- Armes 47 befestigt. Durch eine nicht dargestellte, in schieber befindet sich in einem mit öffnungen ver- dem Arm 47 angeordnete Rohrleitung kann unter sehenen, in dem Gehäuse 1 angeordneten Zylinder hohem Druck stehende Flüssigkeit von dem Fühler-22. Im Gehäuse 1 sind Ringnuten 23, 24, 25 vor- 65 kopf zu dem Zylinder 46 geleitet werden. Die Begesehen, wobei Ringnut 23 mit dem obenerwähnten tätigung des Schlittens 43 wird durch eine Flüssigkeit Flüssigkeitseinlaßkanal 13, Ringnut 24 mit einem geringen Druckes bewirkt, die zu einem Zylinder 48 Kanal 26, durch den die Flüssigkeit zu dem zu be- geleitet wird, der an einem Querschlitten 49 befestigt

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ist, auf dem der Schlitten 43 angeordnet ist, wobei daß die Flußrichtung und infolgedessen die Beder Querschlitten (der sich unter einem rechten Win- wegungsrichtung des Schlittens sich umkehren. Wenn kel zum Schlitten 43 bewegt) auf dem Gestell der jedoch während einer dieser Bewegungen dem Ventil-Maschine angeordnet ist. In dem Zylinder 48 befin- teil 3 durch den Fühler 5 eine kleine Bewegung erdet sich ein Kolben 50, der an einer Stange 51 be- 5 teilt wird, wodurch ein begrenzter Zustrom von festigt ist, die durch die beiden Zylinderdeckel hin- Hochdruckflüssigkeit vom Fühlerkopf durch eine der durch geführt und am Schlitten 43 (F i g. 7) befestigt Leitungen 57 zu einem der Ventile 54 bewirkt wird, ist. Der Querschlitten 49 kann in gleicher Weise durch begrenzt oder unterbricht der Kolben 55 den Strom eine ähnliche Einrichtung betätigt werden, die aus der Flüssigkeit geringen Druckes zum Zylinder 48. einem Zylinder 52, der am Schlitten befestigt ist, und io Eine weitere Bewegung des Ventilteiles 3 in dem einem Kolben 53, der am Gestell befestigt ist, be- Fühlerkopf ermöglicht es, daß der volle Druck der steht. Hochdruckflüssigkeit auf den Kolben einwirkt und

Jedem der Zylinder 48, 52 ist ein Paar Steuer- dieser damit in die Stellung bringt, die es der Hochventile zugeordnet. Im folgenden wird eine Beschrei- druckflüssigkeit erlaubt, dem mit dem Ventil verbung der Ventile des Zylinders 48 gegeben, der dem 15 bundenen Ende des Zylinders zuzufließen. Dann behin- und herbeweglichen, den Schlitten 42 tragenden hält die Hochdruckflüssigkeit das Übergewicht über Schlitten 43 zugeordnet ist. Die genannten Ventile die Wirkung der Flüssigkeit niedrigen Druckes am und der Zylinder sind in F i g. 8 dargestellt. Jedes anderen Ende des Zylinders und bewirkt somit, daß Ventil besteht aus einem Ventilgehäuse 54 bzw. 54', dem Schlitten eine entgegengesetzte Bewegung erteilt in dem ein Kolben 55 gleitet, der durch eine Feder 20 wird.

56 in die Stellung »offen« gedrückt wird. Der einen In gleicher Weise wird die Arbeit der Antriebs-

Seite des in F i g. 8 links dargestellten Ventils wird flüssigkeit in dem Querzylinder 52 durch ein anderes durch eine Rohrleitung 57 Hochdruckflüssigkeit zu- Ventilpaar gesteuert, das dem in Fig. 8 gezeigten geführt. Die Leitung 57 ist mit einem der Ausfluß- ähnlich und durch Rohrleitungen mit dem anderen kanäle 14 des Fühlerkopfes verbunden. Das rechts 35 Kanalpaar 14 in dem Fühlerkopf verbunden ist.
abgebildete Ventil ist durch eine Rohrleitung 57' mit Beim Abtasten einer Schablone durch den Fühler

dem dem Kanal 14 gegenüberliegenden Kanal 14' in geht folgendes vor sich: Wenn im einfachsten Falle dem Fühlerkopf verbunden. Der Druck dieser Flüs- angenommen wird, daß die Schablone eine einfache, sigkeit wirkt der Kraft der Feder 56 entgegen und glatte, waagerechte Oberfläche hat, über die man den wird teilweise durch den Druck der Flüssigkeit niedri- 30 Fühler 5 in Berührung mit dieser Oberfläche sich gen Druckes ausgeglichen, die durch einen Kanal 58 bewegen läßt, so ergibt sich weder eine senkrechte zur Unterseite des Kolbens geleitet wird. Die von dem noch eine seitliche Auslenkung des Fühlers, und der Fühlerkopf kommende, über eine Düse 60 regelbare das Werkzeug und den Fühler tragende Schlitten 43 Hochdruckflüssigkeitsmenge kann durch Kanal 59 wird mit gleichförmiger Geschwindigkeit, durch die vom Ventil zu einem Sumpf oder zur Einlaßseite der 35 in F i g. 8 dargestellten Ventile gesteuert, hin- und Flüssigkeitsspeisepumpe geleitet werden. Der Weg des herbewegt. Gleichzeitig wird der Querschlitten 49 mit Kolbens 55 in Richtung der Federkraft wird durch geringer Geschwindigkeit stetig bewegt, bis der einen einstellbaren Anschlag 61 begrenzt. Das Ventil- Fühler über die ganze Oberfläche der Schablone hingehäuse 54 ist mit einem Ende des Zylinders 48 durch weg bewegt worden ist.

eine Leitung 62, Gehäuse 54' mit dem anderen Ende 40 Wenn man jedoch annimmt, daß die Schablone an des Zylinders durch eine Leitung 63 verbunden. Die irgendeinem Teil ihrer Oberfläche eine allmählich Zu- bzw. Ableitung der den Schlitten betätigenden ansteigende Stelle besitzt, die dem Fühler 5 eine senk-Flüssigkeit zu bzw. von den Ventilen 54 und 54' ge- rechte Bewegung nach oben erteilt, so wird hierschieht durch Rohrleitungen 64 bzw. 64'. durch bewirkt, daß die Hochdruckflüssigkeit durch

Die Antriebsflüssigkeit wird von irgendeiner ge- 45 das Kolbenventil des Fühlerkopfes zu dem Zylinder eigneten Pumpe geliefert, die dem Fühlerkopf Hoch- 46 des Werkzeugschlittens fließt, wodurch eine Aufdruckflüssigkeit zuleitet. Von der gleichen Pumpe wärtsbewegung des Werkzeugschlittens in entwird über ein Reduzierventil die vom Zylinder 48 sprechendem Maße bewirkt wird. Solange die anbenötigte Flüssigkeit niedrigen Druckes geliefert. Die steigende Stelle der Schablone dem Fühler 5 nicht Regelung der Zulieferung der Flüssigkeit zu dem 50 so viel seitlichen Widerstand entgegensetzt, daß eine einen oder anderen oben beschriebenen Ventil wird seitliche Auslenkung des Fühlers bewirkt wird, wird mittels eines von Hand oder mechanisch betätigten, nur das Kolbenventil in dem Fühlerkopf betätigt, nicht dargestellten Umkehr- oder Schließventils Wenn aber der Fühler 5 einer plötzlichen Steigungsdurchgeführt. Nimmt man an, daß die Antriebs- änderung in der Oberfläche der Schablone begegnet, flüssigkeit in das in Fig. 8 links dargestellte Ventil 55 bewegt er sich seitlich und betätigt damit das Ventileintritt, so kann diese Flüssigkeit durch die Rohr- teil 3, wodurch die Hochdruckflüssigkeit veranlaßt leitung 62 dem einen Ende des Zylinders 48 zu- wird, durch den Fühlerkopf zu den Steuerventilen fließen, wodurch der Kolben 50 nach links bewegt des Zylinders 48 zu fließen, um die Bewegung des wird. Die hierbei von dem Kolben verdrängte Flüs- Schlittens anzuhalten oder seine Richtung umsigkeit läuft durch die Rohrleitung 63 zu dem rechten 60 zukehren. Die seitliche Bewegung des Ventilteiles 3 Ventil und von dort zu einem Sumpf oder zur Saug- bewirkt gleichzeitig (durch die Kugel 36), daß das seite der Pumpe. Solange das Ventilteil 3 in dem Kolbenventilteil 21 nach oben bewegt wird, womit Fühlerkopf in der zentrischen Stellung bleibt, fließt eine Aufwärtsbewegung des das Werkzeug und den die Antriebsflüssigkeit durch beide Steuerventile und Fühlerkopf tragenden Schlittens 46 eingeleitet wird, den Zylinder, bis die Bewegung des Schlittens be- 65 Wenn der Wechsel der Form der Schablonenoberendet ist. Dann wird durch die Wirkung eines An- fläche ein solcher ist, daß der Fühler den Ventilteil 3 Schlages oder einer anderen durch den Schlitten be- so bewegt, daß ein zu den Steuerventilen des Zylintätigten Vorrichtung das Umkehrventil betätigt, so ders 52 des Querschlittens 53 führender Kanal 14

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freigegeben wird, so wird die Bewegung auch dieses Schlittens in ähnlicher Weise abgewandelt.

Vorstehend ist die Erfindung auf eine Fräsmaschine angewandt beschrieben worden, doch ist sie nicht auf diese spezielle Anwendung beschränkt, da sie in im wesentlichen gleicher Weise auch bei anderen Nachformwerkzeugmaschinen, z. B. bei Drehbänken, anwendbar ist.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Steuerung für Nachformwerkzeugmaschinen, insbesondere Fräsmaschinen, mit einem bei axialer und radialer Auslenkung der Fühlerspindel ansprechenden Steuerschieber für den Fühlvorschub, gekennzeichnet durch eine lediglich die radiale Auslenkung der Fühlerspindel (7) mitmachende Ventilplatte (3), die den den Leitvorschub (rechtwinklig zum Fühlvorschub) erzeugenden Flüssigkeitsstrom zu Kolbengetrieben (48, 50 und 52, 53) von Kreuzschlitten unterbricht oder umkehrt oder verlangsamt.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zueinander diametral auf dem gleichen Durchmesser angeordnete Steuerkanten der Ventilplatte (3) Hochdruckflüssigkeit zu Ventilen (55) in den Leitungen der Kolbengetriebe (48, 50 und 52, 53) steuern und die Ventile (55) der jeweils öffnenden Steuerkante der Ventilplatte (3) in der Abflußleitung der Kolbengetriebe (48, 50 oder 52,53) zugeordnet sind, welche die Bewegung parallel zu diametral gegenüberliegenden Steuerkanten in der Ventilplatte (3) erzeugen.

3. Steuerung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Steuerschlitzen (19) der Steuerplatte (3) zugeordneten Ventile (54, 55, 56) einen einerseits federbelasteten, andererseits von der durch die Steuerschlitze (19) geregelten Hochdruckflüssigkeit belasteten Steuerkolben (55) aufweisen, dessen eine Steuerkante den Abflußquerschnitt aus dem Kolbengetriebe (ζ. Β. 48) bestimmt und dessen andere Steuerkante bei größer gewordener Verschiebung die Hochdruckleitung (57) mit der Abflußleitung (z. B. 62) verbindet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 812167, 867109, 319, 947 660, 951 327;
schweizerische Patentschriften Nr. 209 280,

171, 302 245;

Wolfgang Schmid, »Automatologie«,

Carl Hanser Verlag München, 1952, S. 198 bis 202.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

509 718/252 10.65 © Bundesdruckerei Berlin