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Positionierungseinrichtung an Bohrwerken od. dgl. Die Erfindung betrifft
eine Positionierungseinrichtung an Bohrwerken zum Zwecke, die beweglichen Teile
des Bohrwerkes, insbesondere den Spindelkasten, aber auch den Längs- und den Querschlitten
mit hoher Genauigkeit in eine vorgewählte Stellung zu verfahren.
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Es sind Positionierungseinrichtungen für diesen Zweck bekannt, die
aus einem an dem unbewegten Maschinenteil vorgesehenen, verstellbaren Schaltnocken
und aus einem an dem bewegten Maschinenteil angeordneten und einen elektrischen
Impuls erzeugenden Schaltstück bestehen. Sofern der bewegliche Teil mit dem Schaltstück
bzw. der bewegliche Teil mit dem Schaltnocken nur von einer Seite aus gegen das
zugeordnete Schaltstück oder den zugeordneten Schaltnocken anfährt, ist eine genügende
Genauigkeit der Einrichtung gegeben. In den Fällen jedoch, in denen von zwei Seiten
gegen den Schaltnocken oder das Schaltstück angefahren wird, kann bei diesen bekannten
Positionierungseinrichtungen nur eine ungenügende Genauigkeit erzielt werden.
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Bei einer weiteren bekannten Ausführungsform derartiger Positionierungseinrichtungen
tragen die Schaltstücke parallele Stößel, Ansätze, Stifte od. dgl., die in die Bewegungsbahn
des Nockens ragen. Voraussetzung für eine einwandfreie Funktion dieser Einrichtungen
ist, daß der Schaltnocken gegenüber dem Schaltstück eine genau vorgegebene Höhe
einhält, was dann nicht möglich ist, wenn der Schaltnocken bzw. für mehrere Positionen
die Schaltnocken auf einer langen Welle verstellbar angeordnet sind. Aber nicht
nur die durch die Länge der Welle bedingte Durchbiegung, sondern auch die Schwingungen
der Welle beeinflussen nachteilig die Genauigkeit der bekannten Positionierungseinrichtung.
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Da es bei Bohrwerken darauf ankommt, daß auch Genauigkeiten von ±
0,01 mm berücksichtigt werden, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Positionierungseinrichtung
zu schaffen, bei der die Schaltteile des bewegten Maschinenteiles von zwei Seiten
an den entsprechenden Schaltteil des unbeweglichen Maschinenteiles herangefahren
werden können und wobei eine Genauigkeit der Positionierung in der Größenordnung
von 0,01 mm gewährleistet wird.
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Zur Erreichung dieses Zieles geht die Erfindung von einer Positionierungseinrichtung
an Bohrwerken od. dgl. mit einem an dem unbewegten Maschinenteil vorgesehenen, verstellbaren
Schaltnocken und einem an dem bewegten Maschinenteil angeordneten, einen elektrischen
Impuls erzeugenden Schaltstück, dessen parallele Stößel, Ansätze, Stifte od. dgl.
in die Bewegungsbahn des Nockens ragen, aus und sieht vor, daß die zwei parallelen
Stifte gemeinsam aus ihrer Verbindungsebene ausschwenkbar sowie gegeneinander elektrisch
isoliert, gegenüber dem Nocken aber elektrisch leitend sind, so daß bei Berühren
der Ansätze, Stifte od. dgl. durch den Nocken eine erste Impulsgabe und bei deren
Überbrücken durch den Nocken eine zweite Impulsgabe erfolgt. Die erste Impulsgabe
kann dazu dienen, den bewegten Maschinenteil vom Schnellgang auf den Schleichgang
umzusteuern. Es ist aber auch möglich, bei der ersten Impulsgabe den bewegten Maschinenteil
vom Schnellgang in eine Warteposition zu bringen, in der der bewegte Maschinenteil
so lange verharrt, bis ein zweiter bewegter Maschinenteil eine entsprechende Stellung
erreicht hat. Hat z. B. der Spindelkasten nur einen kurzen Weg zurückzulegen, während
der Querschlitten einen langen Weg zurücklegen muß, und fahren der Spindelkasten
und der Schlitten mit gleicher Geschwindigkeit an, so kann der Spindelkasten bei
der Impulsgabe durch sein Schaltstück so lange in eine Warteposition gebracht werden,
bis der Querschlitten die gleiche Lage erreicht hat, wonach der Kasten und der Schlitten
gleichzeitig in ihre Endposition fahren, aber jeder für sich abschaltet.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Positionierungseinrichtung
liegt in der Möglichkeit, entsprechend der angegebenen Genauigkeit auf der Werkstückzeichnung
den Schleichgang schneller oder langsamer vor sich gehen zu lassen. Der Bedienungsmann
kann einen großen Schleichgang einschalten, bei dem der Positionierungsvorgang schnell
abgeschlossen ist und wodurch sich eine weniger große Genauigkeit ergibt. Andererseits
kann jedoch der Bedienungsmann einen kleinen Schleichgang einschalten, bei dem der
Positionierungsvorgang länger andauert
und bei dessen Anwendung
eine wesentlich größere Genauigkeit erreicht wird.
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Bei der praktischen Ausführungsform sind die Ansätze, Stifte od. dgl.
einander gleich und symmetrisch zu einer Achse des Schaltstückes angeordnet. Das
Schaltstück selbst kann verschiedenartig ausgeführt sein. So kann es z. B. aus zwei
gleichen elektrisch leitenden Teilen und einer zwischen diesen vorgesehenen Isolierungsschicht
gebildet sein. Das Schaltstück steht hierbei unter Wirkung einer Feder und ist an
seinen Seiten bei geringer Reibung geführt. Das Schaltstück kann aber auch von einer
federnden Schwenkplatte und daran angeordneten parallelen Stiften gebildet sein,
wobei die Schwenkachse parallel zur Bewegungsrichtung des dazugehörigen Schaltnockens
gelegen ist. Beim Bewegen des Schaltstückes werden die Schaltstifte angehoben und
die Schwenkplatte so weit geschwenkt, daß der Nocken unter dem Stift entlanggleiten
kann, bis der Nocken die Mittellinie zwischen beiden Stiften erreicht hat, wobei
die leitende überbrückung der beiden Schaltstifte erfolgt.
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Der Schaltnocken ist vorzugsweise exzentrisch auf einer gegenüber
ihrem Halteteil drehbaren und feststellbaren Ringmutter angeordnet. Durch diese
leichte Verstellbarkeit des Nockens ist es in einfacher Weise möglich, denjenigen
Punkt für die Nocken zu bestimmen und festzuhalten, der der gewünschten Position
des bewegten Teiles entspricht.
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Der Halteteil der Ringmutter des Schaltnockens ist vorzugsweise ferner
mit zwei gegeneinander verstellbaren Backen versehen, deren Ende schwalbenschwanzförmig
ausgebildet ist. Mit diesem schwalbenschwanzförmigen Ende kann der Halteteil in
eine Steuerwalze eingesetzt werden, die mit entsprechenden Längsnuten versehen ist
und die derart um ihre Längsachse drehbar ist, daß mehrere Schaltnocken in verschiedener
Stellung auf ihrem Umfang angebracht werden können. Hierdurch können die Steuervorgänge
für die zu bewegenden Teile eines Bohrwerkes, insbesondere des Spindelkastens und
des Querschlittens, »konserviert« werden. Die mit dem Nocken versehene Steuerwalze
kann aus ihrer Halterung ausgespannt, auf Lager gelegt und zu gegebener Zeit wieder
verwendet werden, wenn es gilt, den einmal auf der Walze eingestellten Positionierungsvorgang
zu wiederholen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Positionierungseinrichtung dargestellt, und zwar zeigt F i g.1 eine Draufsicht auf
die Steuerwalze mit dem Schaltnocken und dem Schaltstück in einer bevorzugten Ausführungsform;
F i g. 2 gibt einen Schnitt nach der Linie II-11 der F i g. 1 wieder; F i
g. 3 zeigt Einzelheiten des Schaltnockens; F i g. 4 und 5 stellen das Schaltstück
in der Vorderansicht und Seitenansicht dar, während F i g. 6 eine weitere Ausführungsform
der Nockenbefestigung wiedergibt.
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An dem Bettschlitten oder Ständer für den Spindelkasten
1 sind zwei Halterungen 2, 3 vorgesehen, zwischen denen eine Walze
4 gelagert ist. Diese ist mittels der Spitzen 5, 6 gehalten, von denen
die letztgenannte in ihrer Längsrichtung verstellbar ist und unter Federdruck steht,
so daß eine Walze 4 beliebig gegen eine andere Walze ausgewechselt werden kann.
Der Bund 7 der Walze 4 trägt Nuten oder Ausnehmungen 8, in die ein federgelagerter
Stift 9
einrasten kann, wodurch die Walze 4 gegen Drehung gesichert wird.
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In Längsrichtung erstrecken sich im Umfang der Walze 4 mit der Bezugsziffer
10 gekennzeichnete Längsnuten, die, wie insbesondere aus den F i g. 2 und 3 zu erkennen
ist, im Querschnitt schwalbenschwanzförmig ausgebildet sind. In diese Nuten ist
der Halteteil 11 des mit der allgemeinen Bezugsziffer 12 bezeichneten Schaltnockens
geführt. Der Halteteil 11 bildet zwei Backen 13, 14, die durch eine
Schraube 15 auseinandergedrückt werden können, so daß die beiden schwalbenschwanzförmigen
Enden der Backen 13, 14 in den Nuten 10 gesichert werden.
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Der Kopf des Halteteiles 11, der in F i g. 3 mit der Ziffer 16 versehen
ist, weist ein Außengewinde auf, auf dem eine Ringmutter 17 aufschraubbar ist, wobei
die Teile 16 und 17 gegeneinander durch eine Schraube 18 gegen Drehung gesichert
werden. Auf dem Ringteil 17 ist der Nocken 19 exzentrisch aufgebracht. Der besseren
Anschaulichkeit wegen ist eine große Exzentrizität auf der Zeichnung wiedergegeben.
Sie beträgt in der Praxis nur Bruchteile eines Millimeters.
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Abweichend von den Darstellungen in den F i g. 1 und 2 können in jeder
Nut 10 mehr als ein Schaltnocken angeordnet sein, wie auch in jeder Walze
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eine oder mehrere Nuten 10 zur Aufnahme von Schaltnocken eingefügt
sein können.
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Mit dem Schaltnocken arbeitet das mit der allgemeinen Bezugsziffer
20 versehene Schaltstück zusammen, das mit dem Querschlitten oder Spindelkasten
21 verbunden ist. Dieses Schaltstück besteht in seiner bevorzugten Ausführungsform
aus einem kleinen Gehäuse, in dessen Seitenwandungen 22, 23 mittels einer Stiftschraube
24 und einer Lagerkugel 25 eine Schwenkplatte 26 aus nichtleitendem Werkstoff
drehbar gelagert ist. In diese Platte sind zwei parallel zueinander verlaufende
Schaltstifte 27, 28 eingesetzt, die in den relativen Bewegungsbereich des Nockens
19 ragen. Die Schaltstifte sind über Leitungen 29 mit den Antriebsteilen
der Maschine verbunden. Eine Feder 30 im Innern des Schaltstückgehäuses sorgt
dafür, daß die Schwenkplatte 26 stets in ihrer Normallage gegen die Abdeckplatte
31 gedrückt wird.
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Während in den F i g. 1 und 2 ein Nocken 19 mit kugeliger Gestalt
dargestellt ist, zeigt F i g. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Nockens
19, der dachförmig ausgeführt ist. Statt dessen kann auch eine kegelige Form
des Nockens 19 gewählt werden. Sowohl bei der dachförmigen als auch bei der kegeligen
Ausbildung ergibt sich der Vorteil, daß ein gleichbleibender Neigungswinkel des
Nockens geschaffen wird, der vorzugsweise in der Größenordnung von etwa 30° gewählt
wird, wodurch eine übermäßige Beanspruchung der Schaltstifte 27, 28 beim Auftreffen
auf den Nocken vermieden wird.
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In F i g. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Befestigung des
Nockens bzw. seiner Ringmutter 12
mit der Walze 4 wiedergegeben. Hierbei
ist die Ringmutter 12 auf den Kopf 32 eines Gewindezapfens 33 aufgeschraubt. Dieser
durchsetzt einen Klemmteil 34,
dessen Innenbohrung mit einem entsprechenden
Gewinde versehen ist. Das untere Ende dieses Stückes 34 weist, wie der Halteteil
11, einen schwalbenschwanzförmigen Abschnitt 35 auf, aus dem der Gewindezapfen
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herausragt und sich gegen den Boden 36 der Schalbenschwanznut zu legen vermag. Das
Einstellen des Nockens bei dieser Ausführungsform erfolgt dadurch, daß man zunächst
die Ringmutter auf den Kopf 32 mittels der Schraube 18 festklemmt. Der Halteteil
34 ist hierbei noch nicht fest mit der Walze 4 verbunden, so daß der Nocken
in eine Lage verschoben werden kann, die der ungefähren Positionierung entspricht.
Hierauf wird der Nocken mit dem Zapfen 33 derart gedreht, daß das Ende des Zapfens
auf dem Grund 36 der Schwalbenschwanznut aufsitzt, während das schwalbenschwanzförmige
Ende 35 gegen die Backen der Schwalbenschwanznut gedrückt wird. Ist der Halteteil
auf diese Art befesigt, kann die genaue Positionierung durch Lösen der Mutter 18
und Genaueinstellung des Nockens 19 in die endgültige Lage erfolgen.
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Wird der mit dem Schaltstück 20 versehene Querschlitten oder Spindelkasten
durch Niederdrücken einer Taste in Bewegung gesetzt und fährt der genannte Maschinenteil
im Schnellgang, so trifft entweder der Schaltstift 27 oder der Schaltstift 28 auf
den Nocken 19 auf, wodurch eine erste Impulsgabe durch Schließen eines Stromkreises
zwischen dem Schaltnocken und dem berührten Schaltstift erfolgt. Hierdurch kann
z. B. der bewegte Maschinenteil vorn Schnellgang in den Schleichgang übergeführt
werden. Es kann aber auch der bewegte Maschinenteil in eine Warteposition gebracht
werden. Ist der Schleichgang des bewegten Maschinenteiles herbeigeführt worden,
so fährt der Querschlitten oder der Spindelkasten weiter, bis der Schaltnocken
19 die in F i g. 1 wiedergegebene Lage zwischen den beiden Schaltstiften
27, 28 erreicht und hierbei eine zweite Impulsgabe durch Überbrücken eines zweiten
Stromkreises verursacht wird. War der Querschlitten oder der Spindelkasten auf eine
Warteposition gesetzt worden, so kann das Weiterverfahren im Schleichgang dadurch
erfolgen, daß z. B. der zweite noch bewegte Maschinenteil, d. h. der Querschlitten
oder der Spindelkasten, bei Erreichen einer bestimmten Position den Schleichgang
für den erstgenannten Maschinenteil einschaltet.
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Unter Anwendung eines entsprechenden Getriebes lassen sich mit der
erfindungsgemäßen Positionierungseinrichtung mit größter Genauigkeit alle Bewegungsvorgänge
mit gewünschter Geschwindigkeit bei einem Bohrwerk durchführen.