Vorrichtung zum Verschieben eines Teils einer Werkzeugmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verschieben eines Teils einer Werkzeugmaschine auf einer geradlinigen Führung mittels einer Nachlaufsteuerung, deren Steuerorgan am verschieblichen Teil angeordnet und durch ein ebenfalls an diesem Teil angeordnetes Tastorgan beeinflussbar ist, wobei das Tastorgan eine dreh- und axialverschiebbare Schraubenfläche mit zur Führung paralleler Tragachse aufweist und mittels letz terer das Steuerorgan beeinflusst,
welches Tastorgan bei Drehung der Schraubenfläche mit parallel zur Führung in regelmässigen Abständen angeordneten Anschlägen unter dem Druck einer das Steuerorgan belastenden Fe der zum Eingriff kommt.
Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art steht die Schraubenfläche des Tastorgans mit einem ersten Schnek- kenrad in Eingriff, das mit einem zweiten Schneckenrad auf gemeinsamer, rechtwinklig zur Achse der Schrauben fläche stehenden Welle sitzt. Das zweite Schneckenrad seinerseits steht in Eingriff mit den Gewindegängen einer Spindel, die wiederum parallel zur Führung des verschieb- lichen Teils, d.h. des Schlittens einer Drehbank ange ordnet ist. Die Schraubenfläche steht also nur indirekt und in zweimal umgelenkter Richtung mit der genannten Spindel in Verbindung.
Zudem ist diese drehbare Spindel ein ziemlich biegsames Gebilde, das einzig an seinen bei den Enden im Drehbankbett gelagert ist. Sie gefährdet die Genauigkeit der Werkzeugmaschine um so mehr, je grösser der Verschiebebereich des Schlittens, bzw. die Baulänge von dessen Führung, sein soll, d.h. der Stüt- zenabstand der Spindel wird. Die Spindel ist deshalb in solchen Fällen als Anschlag wenig geeignet.
Ein we sentlicher Nachteil der bekannten Vorrichtung liegt auch darin, dass die Schraubenfläche und das zweite Schnek- kenrad beim Abwälzen im ersten Schneckenrad, bzw. in den Gewindegängen der Spindel auf grosse Reibungs widerstände stossen und infolgedessen eine unerwünscht grosse Antriebsleistung für das Tastorgan bedingen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden.. Die erfindungsgemässe Lösung besteht darin, dass die Schraubenfläche unmittelbar mit den Anschlägen in Eingriff steht, die gemeinsam in einem mit der Führung starrverbundenen Stützteil gehal ten und als Wälzkörper ausgebildet sind.
Durch den direkten Eingriff der Schraubenfläche in zur Führung unnachgiebige Anschläge werden die beiden Schneckenräder der bekannten Vorrichtung samt der die letzteren tragende Welle überflüssig und die Spindel mit ihren Verformungen wird ausgemerzt. Ausserdem vermin dert sich die Reibung an der Eingriffsstelle der Schrau benfläche ganz erheblich, weil die Wälzkörper eine ab rollende statt gleitende Bewegung ergeben. Von besonde rem Vorteil erweist sich die erfindungsgemässe Lösung für den Bau von Maschinen mit sehr grossem Verschiebe bereich des Schlittens durch die Anwendung einer gros sen Anzahl von Anschlägen. Dabei sind die Anschläge fest in ihrer Unterlage verankert.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der er- findungsgemässen Vorrichtung dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Teilansicht einer Werkzeug maschine, teilweise im Querschnitt mit an einer Führung verschieblichem Schlitten; letzterer im Querschnitt, die Anordnung einer Nachlaufsteuerung aufzeigend.
Fig. 2 Einzelheit aus Fig. 1 bezüglich der Befestigung eines Anschlagwälzkörpers an der Grundplatte der Werk zeugmaschine.
In Fig. 1 ist eine Werkzeugmaschine dargestellt, bzw. nur deren eines Kopfstück 1, das die Antriebsorgane für einen auf einer Führung 2 verschieblichen Teil, z.B. einen Schlitten 3, enthält. Die Führung 2 wird zusätzlich von einem, hier nicht wiedergegebenen, in der Zeichnung rechts ausserhalb des Blattrandes liegenden zweiten Kopf stück auf der gemeinsamen Grundplatte 4 abgestützt. Da durch entsteht ein massives Maschinengestell in Form eines geschlossenen Vierecks.
Am Schlitten 3 ist eine zur Führung 2 parallele Kol benstange 5 befestigt. Sie trägt an ihrem freien Ende einen Kolben 6. Mit dem Kopfstück 1 vereinigt ist ein Zylinder 7, in dem sich der Kolben 6 von Drucköl ge trieben hin- und her bewegen kann. Die Länge von Zy linder 7 und der Kolbenstange 5 richtet sich nach dem für den Schlitten 3 vorgesehenen grössten Verschiebe- Bereich. Auf diesen Zusammenhang deutet in der Zeich nung die Trennungslinie quer durch das Kopfstück 1 hin.
Die beiden Kammern 7a und 7b des Zylinders 7 ste hen über die Leitungen 8 und 9 in Verbindung mit einem Steuerorgan 11, 12, 13, das in einem mit dem Schlitten 3 ein Stück bildenden Block 10 untergebracht ist. Ein Steuerschieber 11 liegt in der zur Führung 2 par allel ausgerichteten Bohrung 12. Eine Feder 13 übt auf den Schieber 11 einen Druck in Richtung nach rechts aus. In der neutralen Stellung, wie der Schieber 11 in der Zeichnung steht, verschliessen seine beiden Bunde 11a und llb die beiden Ölleitungen 8 und 9.
Der Teilraum 12a der Bohrung 12 zwischen den beiden Bunden 11a, llb steht unter dem Druck einer Zahnrad-Ölpumpe 14, die aus einem mit dem Schlitten 3 mitfahrenden Behäl ter 15 Öl schöpft und dieses durch die Leitung 16 über mittelt. Zur Druckbegrenzung in der Druckleitung 16 dient ein Überdruckventil 17, welches überschüssiges Öl wieder in den Behälter 15 zurück fördert. Desgleichen führt eine Rückleitung 18 aus der Kammer 7a, bzw. 7b verdrängtes Öl vom Steuerorgan zum Behälter 15 zu rück.
An den Steuerschieber 11 anschliessend folgt, Stirn seite an Stirnseite stossend, eine Tragachse 19, die wie der Schieber 11 parallel zur Führung 2 ausgerichtet und längsverschieblich ist. Konzentrisch auf dieser Achse 19 befindet sich eine hohle Trommel 20, auf deren Mantel fläche 21 eine Schraubenfläche 22 vorsteht. Ebenfalls an der Trommel 20 angebracht, ist eine Stirnverzahnung 23, über welche die Trommel 20 in Drehung versetzt werden kann. Die Achse 19 und die Trommel 20 samt der Schraubenfläche 22 und der Stirnverzahnung 23 bilden das Tastorgan 19, 20, 22, 23.
Für den Antrieb des Tast- organs 19, 20, 22, 23 ist ein mit dem Schlitten 3 mit fahrender Schrittmotor 24 vorgesehen, der über ein im Schlitten gelagertes Reduktionsvorgelege 25 durch ein langgestrecktes Ritzel 26 mit der Stirnverzahnung 23 in Verbindung steht. Die Trommel 20 liegt einerseits stirn- seitig an einem Bund 27 der Tragachse 19 und anderer seits mit der Schraubenfläche 22 unter der Belastung durch die Feder 13 an Anschlägen 28 an.
Diese Anschläge 28 sind in regelmässigen, feinein stellbaren Abständen gemeinsam auf einer massiven, als Stützteil zu bezeichnenden Leiste 29 in zur Führung 2 paralleler Reihe, analog den Zähnen einer Zahnstange, angeordnet und befestigt. Die Leiste 29 selbst liegt solid mittels Schrauben 30 verschraubt auf der Grundplatte 4 auf und findet somit über das Kopfstück 1 starre Verbin dung mit der Führung 2. Die Anzahl der Anschläge 28 richtet sich nach der Länge des vorgesehenen grössten Verschiebeweges des Schlittens 3 und der Ganghöhe der Schraubenfläche 22, wobei die Teilung der Anschläge 28 der Ganghöhe der Schraubenfläche 22 zu entsprechen hat. Damit keine Unterbrechung der Berührung, bzw. des Eingriffes der Schraubenfläche 22 mit den Anschlägen 28 eintritt, sind mindestens zwei Umgänge der Schrau benfläche 22 vorgesehen.
Die Anschläge 28 sind, wie Fig. 2 zeigt, in besonderer Weise ausgebildet und befestigt. Die Anschläge sind als Wälzkörper, z.B. als Wälzlager 28 vorgesehen, die auf, in der Leiste 29, drehbaren Bolzen 31 mit einer Exzentri zität e von einigen Hundertstel Millimeter gelagert sind. Die Bolzen 31 sind mit einem Bund 32, einem Gewinde 33 und einem Einstellschlitz 34 versehen. Jeden Bolzen 31 sichert eine Mutter 35 in seiner genauen, endgültigen Stellung.
Die Wirkungsweise einer u.a. aus solcherart ausge bildeten und angeordneten Bestandteilen zusammenge setzten Werkzeugmaschine ist folgende: Durch das Ingangsetzen der Ölpumpe 14 wird das hydraulische, an sich bekannte Nachlaufsystem in Be triebsbereitschaft versetzt. Damit der Öldruck einen vor gewählten Betrag nicht übersteigt, sorgt das überdruck ventil 17 für den Rücklauf des überschüssigen öls. Das Öl gelangt zugleich durch die Druckleitung 16 in den Raum 12a zwischen den beiden Bunden lla und 11b des Schiebers Il.
Steht letzterer in seiner neutralen Stellung, in der er die Leitungen 8 und 9 verschliesst, so bleibt der Kolben 6 und damit der Schlitten 3 an derjenigen Stelle stehen, an der er sich gerade befindet.
Wird jedoch die Trommel 20 durch den Schrittmotor 24 im einen oder anderen Sinne gedreht, so verschiebt, ge- mäss der Darstellung der Schraubenfläche 22 in der Zeichnung, im ersten Falle, beispielsweise einer Drehung im Gegenuhrzeigersinn (vom Schieber 11 aus gesehen), die Feder 13 den Steuerschieber 11 und dieser die Achse 19, bzw. der Bund 27 die Trommel 20 nach rechts, wo durch die Berührung mit den Wälzkörpern 28 erhalten bleibt. Im zweiten Falle bewirkt die Drehung der Trom mel 20 im Uhrzeigersinn eine Verschiebung der Trom mel 20 nach links, so dass der Schieber<B>11</B> ebensoviel verlagert und die Feder 13 entsprechend zusammenge drückt wird.
In beiden Fällen haben sich die Bunde 11a und 11b relativ zu den Mündungen der Leitungen 8 und 9 im Steuerorgan 11, 12, 13 verschoben. Das Drucköl gelangt deswegen im ersten Fall durch die Leitung 8 in die Kam mer 7a und drängt den Kolben 6 nach rechts. Gleich zeitig schiebt der Kolben 6 das Öl aus der Kammer 7b durch die Leitungen 9 und 18 am Schieberbund lla vor bei in den Behälter 15 zurück.
Mit dem Kolben 6 wandert auch der Schlitten 3 nach rechts, d.h. er läuft dem Tastorgan 19, 20, 22, 23 nach, bis dieses wieder stillsteht und der Schieber 11 erneut in seine neutrale Stellung zurückgekehrt ist, Sinngemäss vollzieht sich der Vorgang, wenn der zweite Fall vorliegt, d.h. wenn der Schrittmotor 24 umgesteuert wird. Dann verschiebt das Tastorgan 19, 20, 22, 23 den Steuerschie ber 11 so lange nach links bis der Schlitten 3 den Schie ber 11 wieder eingeholt hat.
Je kleiner nun die vom Schrittmotor 24 zu bewegen den Massen sind, bzw. die Massenträgheitsmomente der rotierenden Teile, wie der Anker des Schrittmotors 24, das Reduktionsgetriebe und das Tastorgan 19, 20, 22, 23, desto rascher reagiert die ganze Steuerung. Dieser Be dingung kommt es entgegen, dass die antreibenden und steuernden Teile klein und leicht gebaut, sowie die Un tersetzung vom Schrittmotor 24 zur Trommel 20 sehr gross gewählt werden können. Die Wälzlager 28 haben hierfür ebenfalls einen günstigen Einfluss, indem sie die Reibung an ihren Berührungsstellen mit der Schrauben fläche 22 stark vermindern.
Aus diesen Gründen ist die vom Schrittmotor 24 aufzubringende Antriebsleistung ausserordentlich gering. Wenn die Anzahl der Schritte des Schrittmotors 24 eine grosse ist, so wird sich die Schrau benfläche 22 von Wälzkörper 28 zu Wälzkörper vorwärts winden und der Schlitten 3 kraftverstärkt dieser Bewe gung unmittelbar und exakt nachlaufen.
Auf solche Weise ist es also gegeben, durch, einem Datenspeicher entnommene numerische Befehle mittels des Schrittmotors 24 den Schlitten 3, z.B. einer Dreh bank, Bohr-, Fräs- oder Hobelmaschine selbsttätig, rasch und zuverlässig in Position zu fahren oder mit wähl- barer Geschwindigkeit und auf vorwählbarer Strecke fort schreiten zu lassen.
Der Fortschritt der vorliegenden Erfindung liegt in der Steigerung der Genauigkeit der Wegbemessung und der Reaktionsgeschwindigkeit der Steuerung, der Reali sierbarkeit grosser Weglängen und Verschiebegeschwin digkeiten des Schlittens, und dies zudem bei gleichzeiti ger Vereinfachung des Aufbaues und Senkung der Her stellungskosten.