-
Umsteuereinrichtung für Arbeitsmaschinen, insbesondere Werkzeugmaschinen,
z. B. Hobelmaschinen mit hin- und hergehender Tischbewegung Die Erfindung bezieht
sich auf eine Umsteuereinrichtung für Arbeitsmaschinen, insbesondere Werkzeugmaschinen,
z. B. Höbelmaschinen mit hin-und hergehender Tischbewegung und während des Betriebs
nach einer Skala verstellbarer Hublänge unter Beibehaltung eines gleichbleibenden
überlaufweges bei verschiedenen Tischgeschwindigkeiten.
-
An Maschinen mit hin- und hergehender Hauptbewegung des Tisches ist
es bekannt, die Größe des Hubes den jeweiligen Bedingungen anzupassen. So ergibt
sich z. B. bei Hobelmaschinen der erforderliche Hub des Tisches aus der vorhandenen
Schnittlänge und dem vorderen und hinteren überlaufweg. Zur Einstellung des Hubes
sind an der Längsseite des Tisches verstellbare Knaggen angebracht, die über einen
Anstoßsteuerschalter den Umsteuerimpuls zur Änderung der Drehrichtung des Motors
für den Tischantrieb auslösen oder durch Betätigung einer doppelseitigen Reibungskupplung,
meist als Lamellenkupplung ausgebildet, den Rechts- bzw. Linkslauf des Motors mechanisch
steuern.
-
Umsteuerungen dieser Art weisen jedoch erhebliche Mängel auf. So sind
zum Einstellen der Knaggen auf die erforderliche Hublänge beträchtliche Nebenzeiten
erforderlich, da zum Einstellen und Feststellen der Knaggen die Maschine angehalten
werden muß. Darüber hinaus stellen die mit dem Tisch hin- und hergehenden Knaggen
für den an der Maschine beschäftigten Werker eine Unfallgefahrenquelle dar.
-
Besondere Schwierigkeiten ergeben sich außerdem an Hobelmaschinen,
bei denen die zu bearbeitende Fläche tiefer liegt als die Oberfläche des Werkstückes
und die Schnittlänge durch Stirnflächen begrenzt wird. Eine genaue Einstellung des
Hubes ist hier nur schwer möglich. Der Grad der Schwierigkeit wird noch dadurch
erhöht, daß der überlauf des Werkstückes bei den einzelnen Tischgeschwindigkeiten
verschieden groß ist.
-
Um den überlauf des Werkstückes und damit den Hub des Tisches unabhängig
von der Tischgeschwindigkeit immer auf einer angenommenen bzw. gegebenen wirtschaftlichen
Größe zu halten, ist es bekannt, den Zeitpunkt der Auslösung der Schaltimpulse für
die Umsteuerung des Tisches zu verlegen, das heißt, die Knaggen an der Längsseite
des Tisches zu verstellen. Der benötigte Verstellweg ist jedoch erst nach umständlichen
Versuchen zu ermitteln.
-
Weiterhin sind Um steuereinrichtungen an Werkzeugmaschinen bekannt,
bei denen auf einer Steuerscheibe Nocken angeordnet sind, die gegebenenfalls auf
verstellbare Rollenschalter einwirken und so die Bewegungsumkehr des Maschinenteiles
und die damit verbundenen weiteren Schaltungen auslösen, wobei eine Verstellung
des Schaltzeitpunktes ermöglicht ist. Nachteilig hierbei ist jedoch, daß eine Verstellung
der Nocken auf der Steuerscheibe oder ein Auswechseln derselben ebenfalls nur bei
stillgesetzter Maschine erfolgen kann. Die Unfallgefahren sind hierbei beseitigt,
doch ergeben sich auch hier für die Hubein- oder -verstellung hohe Nebenzeiten.
-
Bei Verwendung von stufenlos regelbaren Elektromotoren als Antrieb
für den Tisch ist es möglich, die Bedienungshebel für die Drehzahlregelung des Elektromotors
so mit einem Potentiometer zu verbinden, daß mit der Tischgeschwindigkeit der überlaufweg
des Tisches über elektrische Schaltgeräte mit verändert werden kann.
-
Hierbei sind auch elektronische Steuerungen zur Eliminierung der Verschiebung
des Wendepunktes verwandt worden, das heißt, daß der Tisch unabhängig von der Geschwindigkeit
stets am selben eingestellten Ort reversiert, wobei die Einstellung der Wendepunkte
mittels Druckknöpfe vom Schaltpunkt aus erfolgen kann.
-
Derartige Umsteuereinrichtungen sind jedoch verhältnismäßig teuer
und wesentlich störanfälliger als Umsteuereinrichtungen mit mechanischen Maschinenelementen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Mängel
zu beseitigen und eine Umsteuerung der angeführten Art zu schaffen, die bei einfacher
Bedienung. und weitestgehender Betriebssicherheit die Einstellung der wirxstlichen
Hublängen, unter Berücksichtigung des für die jeweilige Tischgeschwindigkeit sich
ergebenden überlaufes
während der Tischbewegung mittels mechanischer
Maschinenelemente ermöglicht und an Maschinen aller Tischgrößen anwendbar ist.
-
Die Erfindung betrifft daher eine Umsteuervorrichtung für Arbeitsmaschinen,
insbesondere Werkzeugmaschinen, z. B. Hobelmaschinen, mit hin- und hergehender Tischbewegung
und während des Betriebs nach einer Skala verstellbaren Hublänge unter Beibehaltung
eines gleichbleibenden überlaufweges bei verschiedenen Tischgeschwindigkeiten, bei
der jeder Bewegungsrichtung eine Umsteuervorrichtung zugeordnet ist und jede Umsteuervorrichtung
eine entsprechend der Tischgeschwindigkeit in wechselnden Drehrichtungen antreibbare
Schalttrommel od. dgi. aufweist, die über Nockenringe mit Rollensteuerschaltern
zusammenwirkt, durch welche das Umsteuern des Tisches, das Betätigen der Hilfsantriebe,
gegebenenfalls das von Notschaltern erfolgt.
-
Erfindungsgemäß sitzen die in bekannter Weise mit den am Umfang fest
angeordneten Nockenringen versehenen Schalttrommeln frei drehbar auf den über die
Tischbewegung angetriebenen Wellen zweier Ritzel, welche die Sonnenräder von an
sich bekannten Stege bildenden feststellbaren, Schwenkarme aufweisenden Planetengetrieben
bilden, welche über die auf den Schwenkarmen angeordneten, Zwischenräder bildenden
Zahnräder der Planetengetriebe die Schalttrommeln antreiben und die Änderung der
Tischhubes durch Verschwenken der Schwenkarme nach der Skala erfolgt und beim Ändern
der Tischgeschwindigkeit die Rollensteuersohalter für das Umsteuern von Vorlauf
in Rücklauf und die Rollensteuerschalter für die Änderung der Bewegungsrichtung
von Rücklauf in Vorlauf in an sich bekannter Weise längs des Umfanges der Nockenringe
verstellbar sind.
-
Hierbei können in der weiteren Ausbildung die Schwenkarme als mit
einer Außenverzahnung versehene Scheiben ausgebildet sein, die mit durch Handräder
antreibbaren und fest gelagerten Ritzeln kämmen.
-
Das Verstellen der Rollenumsteuerschalter und der Notschalter kann
weiterhin durch zwei gegeneinander versetzt auf einer durch einen Handhebel verschwenkbaren
Welle angeordnete Exzenter erfolgen, die mit Exzenterstangen an Schwenkhebeln angreifen,
welche die Rollenumsteuerschalter bzw. Notschalter tragen, wobei die die Exzenter
tragende Welle als Hohlwelle ausgebildet und auf einer die Handräder tragenden Welle
gelagert ist.
-
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels
dargestellt. Es zeigt A b b. 1 das Getriebeschema der Umsteuereinrichtung, A b b.
2 die Einrichtung zum Einstellen der Hublänge, A b b. 3 einen Schnitt nach Linie
A -A der A b b. 1 für Rücklauf, A b b. 4 einen Schnitt nach Linie B-B der
A b b. 3 bei maximaler Hubeinstellung der Schalttrommel für Rücklauf, A b b. 5 einen
Schnitt nach Linie B-B der A b b. 3 bei minimaler Hubeinstellung der Schalttrommel
für Rücklauf, A b b. 6 die Darstellung der erforderlichen Schaltzeitpunkte für die
Umsteuer- und Notkontakte bei kleiner (K), mittlerer (M) und großer (G) Tischgeschwindigkeit
v T und gleichbleibender Hublänge des Tisches, A b b. 7 die Einrichtung zum Verstellen
der Umsteuer- und Notkontakte in Abhängigkeit von der Tischgeschwindigkeit v T für
Rücklauf, A b b. 8 einen Schnitt nach Linie C-C der A b b. 1 für Vorlauf dargestellt,
A b b. 9 einen Schnitt nach Linie D-D der A b b. 8 bei maximaler Hubeinstellung
der Schalttrommel, dargestellt für Vorlauf, A b b. 10 einen Schnitt nach Linie D-D
der
A b b. 8 bei minimaler Hubeinstellung der Schalttrommel, dargestellt für
Vorlauf, A b b. 11 die Einrichtung zum Verstellen der Umsteuer- und Notkontakte
in Abhängigkeit von der Tischgeschwindigkeit v7, dargestellt für Vorlauf.
-
In einem am Maschinenbett befestigbarem Gehäuse 1 ist eine Welle 2
bzw. 2' gelagert, auf der ein Zahnrad 3 bzw. 3' starr und ein als Sonnenrad wirkendes
Ritzel4 bzw. 4' befestigt ist. Auf den Wellen 2, 2' ist weiterhin drehbar jeweils
eine mit einer Außenverzahnung 5 bzw. 5' versehene Scheibe 6 bzw. 6' gelagert. Diese
Scheiben bilden gleichzeitig jeweils die Stege für feststellbare Schwenkarme, die
mit den Ritzeln 4, 4' kämmen. Planetenräder 7, 7'
stehen außerdem im
Eingriff mit den Innenverzahnungen 8, 8' der frei drehbaren auf den Wellen
2, 2'
gelagerten Schalttrommeln 9, 9', auf deren Mantelflächen Nockenringe
10, 11, 12, 13 bzw. 10', 11', 12', 13' befestigt sind. Über Ritzel
14, 14' ist Außenverzahnung 5, 5' jeweils mit Handrädern
15, 15' verbunden. Am Gehäuse 1 ist ein Rollenschalter HiAR für die Hilfsantriebe,
Lösen der Supportklemmung, Meißellüftung befestigt, der mit dem Nockenring
10
zusammenwirkt. Auf einer die Welle 2 führenden und am Gehäuse 1 befestigten
Lagerplatte 25 sind Rollenumsteuerschalter UR 1 und UR 2 über Schwenkhebel
26 und ein Notschalter NR über Schwenkhebel 27
schwenkbar gelagert.
Notschalter NR wirkt hierbei mit dem Nockenring 13 und die Rollenumsteuerschalter
UR 1 und UR 2 mit dem Nockenring 12 bzw. mit dem Nockenring 11 zusammen. Die Schwenkhebel
26, 27 (A b b. 7), der Rollenumsteuerschalter UR 1
und UR 2 und der
Notschalter NR stehen über Exzenterstangen 28 und 29 mit einer schwenkbar
auf der Welle 16 des Handrades 15 gelagerten Exzenterwelle und ihren zwei gegeneinander
versetzten Exzentern 30 in Verbindung. Ein Handhebel 31 ist an der
als Hohlwelle ausgebildeten Exzenterwelle angelenkt. Über einen geschlossenen gestrichelt
gezeichneten Zugmitteltrieb 18 (A b b. 2) ist die Seiltrommel 17 auf der Scheibe
6 in bekannter Weise mit einem Zeiger 19 verbunden. Da der Tisch jeweils nach Beendigung
des Vorlaufs bzw. Rücklaufs, also zweimal umgesteuert werden muß, muß für jede Bewegungsrichtung
je eine Umsteuereinrichtung vorhanden sein, die Vorlauf oder Rücklauf einleitet.
Demgemäß sind im Gehäuse 1 zwei Einrichtungen dieser Art nebeneinander angeordnet,
die in A b b. 3 für Rücklauf und A b b. 8 für Vorlauf dargestellt sind.
-
Zum besseren Verständnis sind die Bezugszeichen der Einrichtungen
für den Vorlauf (A b b. 8) mit einem Beistrich, die Bezeichnungen der Rollenschalter
für den Rücklauf mit einem R und diejenigen für den Vorlauf mit einem V versehen.
-
Die auf den Wellen 2, 2' befestigten Zahnräder 3, 3' kämmen mit einem
Zahnrad 32 (A b b. 1), das über einen Getriebezug 33, 34 usw. mit dem mechanischen
Antrieb des Tisches verbunden ist. Die Seiltrommel 17' auf der Scheibe 6' der Einrichtung
für
den Vorlauf ist ebenfalls über einen geschlossenen strichpunktiert
gezeichneten Zugmitteltrieb 20
(A b b. 2) mit einem Zeiger 21 verbunden. Zeiger
19 und 21 bestreichen eine im Gehäuse 1 angeordnete Skala 22, die mit einer am hin-
und hergehenden Tisch angebrachten Längenskala übereinstimmt.
-
Die Umsteuereinrichtung wirkt wie folgt: Mittels der Handräder 15,
15' werden über die Ritzel 14, 14' die mit Außenverzahnung 5, 5' versehenen Scheiben
6, 6' sowie die Seiltrommeln 17,17' verdreht und über die geschlossenen Zugmitteltriebe
18, 20 die Zeiger 19, 21 auf die benötigte Schnittlänge eingestellt. An der Skala
22 des Gehäuses 1 ist dieselbe ablesbar. Die Bewegung der Scheiben 6, 6' wird gleichzeitig
über die Planetenräder 7, 7' auf die schwenk- und drehbar auf den Wellen 2, 2' gelagerten
Schalttrommeln 9, 9' übertragen, wodurch je nach eingestellter Schnittlänge verschieden
große Umlaufwege 23, 24 (A b b. 4 und 5) für Rücklauf für die Nockenringe 10, 11,
12, 13 bzw. für Vorlauf 23', 24' (Ab b. 9 und 10) für die Nockenringe 10',
11', 12', 13' eingestellt werden. Nach Einschaltung des Tischantriebes wird
die Bewegung des Tisches auf das im Gehäuse 1 gelagerte Zahnrad 32 übertragen. Da
dieses mit den Zahnrädern 3, 3' der Umsteuereinrichtung für den Vorlauf und für
den Rücklauf kämmt, werden die Wellen 2, 2' und damit die Sonnenräder 4, 4' einer
jeden Einrichtung im gleichen Sinn gedreht. Die Bewegung der Sonnenräder 4, 4' wird
auf die Schalttrommeln 9, 9' übertragen, wobei die Planetenräder 7, 7' nach eingestellter
Schnittlänge und in ihrer Lage festgehalten, nunmehr als Zwischenräder dienen. Die
Drehbewegung der Schalttrommeln 9, 9' führen auch die mit ihnen fest verbundenen
Nockenringe 10, 11, 12, 13 bzw. 10', 11', 12', 13' mit aus, während die Rollenschalter
beider Einrichtungen in ihrer eingestellten Lage stehenbleiben. Kurz vor Beendigung
des Hubes gelangt der Nocken des Ringes 12 unter den Rollenumsteuerschalter
UR 1 der Einrichtung für den Rücklauf und betätigt diesen, indem er den Antrieb
des Tisches abschaltet (Ab b. 7). Auf Grund dessen, daß der Tisch im Auslauf
noch weiterläuft, drehen sich auch die Schalttrommeln 9, 9' weiter, und der Nocken
. des Ringes 11 gelangt nunmehr unter den Rollenumsteuerschalter UR 2, welcher den
Tisch im entgegengesetzten Sinn einschaltet. Kurz bevor der Tisch in umgekehrter
Richtung zu laufen beginnt, wird durch den Nocken des Ringes 10 der Rollenschalter
HiAR betätigt, der die Hilfsantriebe für die Lösung der Supportklemmung und Meißellüftung
auslöst. Der Tisch läuft nunmehr bei abgehobenem Werkzeug zurück.
-
Die Rollenumsteuerschalter der Einrichtung für den Vorlauf wurden
während dieser Umsteuerung auf Rücklauf nicht wirksam. Erst nach Beendigung des
Rücklaufs, das heißt, kurz bevor die eingestellte Endlage erreicht ist, läuft der
Nocken des Ringes 12' unter den Rollenumsteuerschalter UV I und schaltet
den Motor ab. Der weitere Ablauf .der Schaltungen ist der gleiche, wie schon für
die Umsteuerung auf Rücklauf beschrieben. Der Schalter HiAV löst hierbei jedoch
Hilfsantriebe aus, die den Vorschub einschalten, den Meißel senken und den Support
klemmen. Die Rollenschalter für Rücklaufschaltung sind jetzt unwirksam geblieben.
Dieser Schaltungsablauf für Rücklauf und Vorlauf wiederholt sich an jedem Umkehrpunkt
des Tisches. Der Weg, den der Tisch während der Schaltzeit noch zurücklegt, wird
als überlauf bezeichnet und ist abhängig von der Tischgeschwindigkeit, dem vorhandenen
Schwungmoment des Tisches, dem Gewicht der darauf befestigten Werkstücke und den
Schnittkräften. Wird der überlauf auf Grund der genannten veränderlichen Verhältnisse
größer als eingestellt, so kann durch das nicht rechtzeitige Ansprechen der Umsteuerung
Maschinen- und Werkstückschaden entstehen. Es ist deshalb auf den Schalttrommeln
9, 9' je ein Nockenring 13, 13' angeordnet, der mit dem Notschalter NR bzw. NV derart
zusammenwirkt, daß beim überfahren der eingestellten Hublänge der Nocken des Ringes
13 bzw. 13' den Notschalter NR bzw. NV betätigt, welcher den Hauptantrieb der Maschine
stillsetzt.
-
Da die Einstellung der Nockenringe 10, 11; 12, 13 bzw. 10', 11', 12',
13' auf den Schalttrommeln 9, 9' nach einem bestimmten angenommenen bzw, durch das
zu bearbeitende Werkstück gegebenen Überlauf vorgenommen wurde und während des Arbeitsprozesses
nicht veränderlich ist, würde insbesondere bei erhöhter Tischgeschwindigkeit der
Überlauf größer als der eingestellte werden. Um dies zu verhizadern, muß der Zeitpunkt
der Auslösung der Schalter UR 1, UR 2 und NR bzw. UV 1, UV 2 und,
NV mit der Tischgeschwindigkeit verändert werden.
-
In A b b. 6 ist schematisch dargestellt, wie die die Länge des Überlaufs
beeinflussenden Faktoren durch Verstellen der Schalter UV 1, UV 2, NV bzw.
UR 1, UR 2, NR bei unterschiedlichen Tischgeschwindigkeiten berücksichtigt
werden können, um gleichbleibende Hublänge zu erreichen. Dies wird dadurch erreicht,
daß die Handhebel 31 (Ab b. 7) und 31' (Ab b. 11) nach einer Skala
in die für die entsprechend eingestellte Tischgeschwindigkeit benötigte Lage geschwenkt
werden. Die Bewegung der Handhebel 31, 31' wird auf die Exzenterwellen mit ihren
gegeneinander versetzten Exzentern 30, 30' übertragen, wodurch über Exzenterstangen
28, 29 und 28', 29' die Schwenkhebel 26, 27 bzw. 26', 27' der Rollenumsteuerschalter
UR 1, UR 2 und der Notschalter NR sowie UV 1, UV 2 und NV um die Wellen 2,
2' geschwenkt werden. Infolgedessen werden die Rollenumsteuer- und Notschalter auf
den Nockenringen je nach Drehrichtung so verschoben, daß sie früher oder später
mit den Nocken dieser Ringe in Berührung kommen. Dadurch wird ermöglicht, daß die
Umkehr des Tisches unabhängig von der jeweiligen Tischgeschwindigkeit und der Massenkräfte
von Tisch- und Werkstückgewicht gemäß A b b. 6 immer konstant an ein und derselben
gewünschten Stelle erfolgt. Die Änderung des Überlaufs wird also durch eine Änderung
des Zeitpunktes, an dem die Rollenumsteuerschalter und Notschalter betätigt werden,
ausgeglichen. Dieses kann, genauso wie das Einstellen der jeweiligen Hubgröße (Schnittlänge)
auf einfachste Art und Weise während des Laufes der Maschine durch Betätigen der
Handräder 15, 15' und der Handhebel 31, 31' vorgenommen werden.