DE2056071A1

DE2056071A1 - Hydraulische Nachstellvorrichtung fur Werkzeuge

Info

Publication number: DE2056071A1
Application number: DE19702056071
Authority: DE
Inventors: James A Sterling Heights Mich Skrentner (V St A )
Original assignee: La Salle Machine Tool Inc
Current assignee: La Salle Machine Tool Inc
Priority date: 1970-03-16
Filing date: 1970-11-14
Publication date: 1971-09-30
Also published as: US3677115A; CA930209A; GB1276630A

Description

OR.-ΙΝβ. DWL..-IN0. Μ.·Ο.. DIPL.-ΙΉΥβ. DR. DIPL.-ΡΗΥβ.

HÖGER - STELLRECHT - GRIESSBACH - HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTT8ART

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La Salle Machine Tool, Inc., 21535 Hoover Rd., Warren, Michigan, USA

Hydraulische Nachstellvorrichtung für Werkzeuge

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Nachstellvorrichtung für Werkzeuge. Insbesondere befasst sich die Erfindung mit der Nachstellung von Werkzeugen in Drehbänken, Bohrmaschinen oder dergleichen, wo die Nachstellung aufgrund der Abnutzung der Werkzeuge erforderlich ist oder wo eine Korrektur der Werkzeugeinstellung aufgrund von thermischen Ausdehnungen von Maschinenteilen und dergleichen erforderlich werden kann.

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Die kontinuierliche Abnutzung der Werkzeuge bei Bohrmaschinen oder bei Drehbänken muss berücksichtigt werden, wenn die Maschine eingestellt ist, um kontinuierlich gleiche Teile vorgegebener Abmessungen herzustellen. Auch die veränderlichen Temperatureinflüsse im Gebiet des Werkzeuges und des Werkstückes machen es erforderlich, die Werkzeuge gegenüber den Werkstükken nachzustellen, wenn diese Bedingungen sich ändern. In"der Vergangenheit war es nun allgemein üblich, die Werkstücke nach der Verarbeitung durch das Werkzeug von Hand zu messen. Wenn das Werkstück über oder unter dem Mass lag, wurde die Maschine abgeschaltet»und die Stellung des Werkzeugs wurde von Hand nachgestellt, um auf diese Weise bei den nachfolgenden Maschinengängen wieder Werkstücke innerhalb der zulässigen Toleranzen zu erhalten. Dabei wurden jeweils ein oder mehrere Probearbeiten mit dem Werkzeug ausgeführt, und falls es erforderlich war, wurden weitere Nachstellungen und weitere Probearbeiten vorgenommen. Dieses Verfahren ist aber zeitraubend und wenig befriedigend. Es wurden auch mechanische Einrichtungen zur automatischen Nachstellung des Werkzeugs in Betracht gezogen, während bei einigen anderen Ausführungsformen flüssigkeitsbetätigten Kompensationseinrichtungen der Vorzug gegeben wurde.

Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der vorliegenden Erfindung nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Nachstellvorrichtung in Vorschlag zu bringen, welche die Nachteile bisher bekannter Nachstellvorrichtungen vermeidet und

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in einfacher und wirtschaftlicher Weise eine automatische Nachstellung für Werkzeuge, insbesondere an Drehbänken, Bohrmaschinen und dergleichen, ermöglicht.

Diese Aufgabe wird crfindungsgemäss durch eine hydraulische Nachstellvorrichtung für Werkzeuge gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Nachstellelement vorgesehen ist, dessen eines Ende auf einer über einen Hydraulikzylinder verstellbaren Schrägfläche gleitet.

Dabei hat es sich als günstig erwiesen, wenn das Nachstellelement als Stössel ausgebildet und in einer zur Längsachse des Hydraulikzylinders senkrechten Bohrung geführt ist und mit seinem zweiten Ende auf ein bewegliches, das Werkzeug tragende Teil der Werkzeughalterung einwirkt. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Schrägfläche dabei am Kolben des Hydraulikzylinders vorgesehen. Damit eine Nachstellung in zwei entgegengesetzten Richtungen vorgenommen werden kann, ist der Hydraulikzylinder in Weiterbildung der Erfindung vorzugsweise als doppelt wirkender Hydraulikzylinder ausgebildet. Ferner hat es sich als günstig erwiesen, wenn der bewegliche Teil der Werkzeughalterung mit dem festen Teil derselben gelenkig und federnd verbunden ist.

In Weiterbildung der Erfindung hat es sich ferner als günstig erwiesen, wenn für die Betätigung des Hydraulikzylinders ein Druckmittelsystem vorgesehen ist, das eine Pumpe enthält, und

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wenn in den von der Pumpe zu dem Hydraulikzylinder führenden Leitungen eine Dosiervorrichtung vorgesehen ist, die die dem Hydraulikzylinder zugeführte Druckmittelmenge jeweils auf einen bestimmten Wert begrenzt, so dass der Kolben und damit der Stössel und das Werkzeug jeweils um einen vorgebbaren Wert bewegbar sind. Des weiteren hat es sich als günstig erwiesen, wenn in den Leitungen zwischen der Dosiervorrichtung und den Anschlussöffnungen des Hydraulikzylinders ein Mehrwegeventil vorgesehen ist, welches derart steuerbar ist, dass der Kolben in einer vorgebbaren Richtung antreibbar ist. Besonders bevorzugt wird dabei eine Ausführungsform, bei der eine Messvorrichtung für die bearbeiteten Werkstücke vorgesehen ist und bei der die Dosiervorrichtung für das Druckmittel und das Mehrwegeventil durch diese Messeinrichtung derart steuerbar sind, dass eine automatische Nachstellung des Werkzeugs durchführbar ist.

Die erfindungsgemässe Nachstellvorrichtung ist also mit einem hydraulisch betätigbaren Antriebsaggregat ausgestattet, welches eine exakte Bewegung des Werkzeuges in vorgegebenen kleinen Schritten ermöglicht, so-bald eine Nachstellung erforderlich ist. Das Werkzeug, beispielsweise ein Drehstahl, ist in einem Werkzeughalter befestigt, der gemäss einer bevorzugten Ausführungsform teilweise geschlitzt ist, so dass er einen festen und einen beweglichen Teil aufweist, der gegenüber dem festen Teil geschwenkt werden kann. Das WErkzeug ist an dem schwenkbaren Teil befestigt, so dass bei Schwen-

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kung dieses Teil das Werkzeug eine sehr kleine Strecke auf das Werkstück zu oder von diesem weg bewegt werden kann, um in eine Stellung gebracht zu werden, in der die geänderten Bedingungen kompensiert werden. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform enthält die Nachstellvorrichtung einen festen Teil der Werkzeughalterung und einen Stössel, der in diesem Teil geführt ist und der sich gegen den schwenkbaren Teil der Werkzeughalterung abstützt. Der Stössel ist in axialer Richtung gleitfähig gelagert, um den ausschwenkbaren Teil in Richtung auf das Werkstück zu bewegen. Der Hydraulikzylinder ist fest mit dem feststehenden Teil der Werkzeughalterung verbunden und der Kolben ist so montiert, dass er senkrecht zur Bewegungsrichtung des Stössels beweglich ist. Die Schrägfläche, auf der das eine Ende des Stössels gleitet, ist an dem Kolben des Hydraulikzylinders vorgesehen, so dass bei einer Bewegung des Kolbens der Stössel eine dazu senkrechte Bewegung ausführt und den beweglichen Teil der Werkzeughalterung nach aussen biegt. Der Maximalhub des Kolbens begrenzt die Strecke, um die der Stössel bewegt werden kann. Dies hat bei dem betrachteten bevorzugten Ausführungsbeispiel den Vorteil, dass im Bereich des Schlitzes keine übermässige Belastung beim Abbiegen des beweglichen Teils der Werkzeughalterung erfolgen kann.

Aus dem Vorstehenden wird deutlich, dass die erfindungsgemässe Nachstellvorrichtung eine einfache, hydraulisch betätigbare Vorrichtung zur schrittweisen Bewegung eines Werkzeugs um kleine Wegstrecken darstellt, die geeignet ist, geänderte Bedingungen, wie sie durch Temperaturschwankungen und Werkzeugver-

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schleiss herbeigeführt werden, zu kompensieren.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemässen Nachstellvorrichtung, wobei einige Teile weggebrochen sind und wobei das hydraulische System in üblicher Weise schematisch dargesfeLlt ist, und

Pig. 2 einen vergrösserten Querschnitt durch eine erfindungsgemässe Vorrichtung gemäss Fig. 1 längs der Linie 2-2.

In der Zeichnung ist die erfindungsgemässe Nachstellvorrichtung insgesamt mit dem Bezugszeichen Io bezeichnet, während das Werkzeug, welches im vorliegenden Falle ein Drehstahl ist, das Bezugszeichen 12 trägt und das Werkstück mit dem Bezugszeichen Ik versehen ist. Das Werkzeug 12 ist an einem Block 13 befestigt. Ferner ist ein Koerper 22 vorgesehen, an dem der feststehende Teil 18 der Werkzeughalterung befestigt ist. In dem Körper 22 ist ein als Stössel 2k ausgebildetes Nachstellelement gleitfähig gelagert. Der Stössel 2k ragt durch den feststehenden Teil 18 hindurch und stützt sich gegen eine Schraube 26 ab, die in dem schwenkbaren bzw. abbiegbaren Teil 2o der Halterung vorgesehen ist. Die Schraube 26 ist eine soge-

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nannte "Vorspannschraube", weil sie einstellbar ist, um dem Stössel 2k eine gewisse Vorspannung zu geben. Um ein Hereinschrauben der Schraube 26 in Richtung auf den Stössel 24 zu bzw. ein Herausschrauben derselben von dem Stössel 2k weg zu erreichen, können verschiedene Wege beschritten werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist in dem Block 13 eine Bohrung 28 vorgesehen, wie dies Fig. 2 zeigt.

Ein hydraulischer Zylinder bzw. eine Kolben-Zylinder-Anordnung 32, die einen festen Bestandteil des Körpers 22 bildet, enthält eine Bohrung 34, deren Längsachse senkrecht zur Längsachse des Stössels 2k verläuft. Der hydraulische Zylinder 32 umfasst des weiteren einen Kolben 36, der an einer Seite mit einer in Längsrichtung sich erstreckenden Schrägfläche 38 versehen ist, auf welcher das eine Ende ko des Stössels bzw. Nachstellelementes 2k gleitet. Wenn bei dieser Anordnung der Kolben 36 in der Nähe des Endes k2 der Bohrung J>k liegt, dann ist der Stössel 2k in seiner zurückgezogenen Stellung, nämlich in der Stellung, die eine maximale Bewegung des Werkzeugs 12 in Richtung auf das Werkstück Ik gestattet. Wenn der Kolben in Richtung auf das gegenüberliegende Ende kk der Bohrung 3k bewegt wird, dann schiebt die Schrägfläche 38 den Stössel 2k zunehmend weiter in Richtung auf das Werkstück Ik, so dass auch das Werkzeug 12 in der gleichen Richtung bewegt wird.

Wie Fig. 1 zeigt, ist eine Einlassleitung 5o mit dem Körper 22 verbunden, um der Bohrung "5k an deren Ende k2 ein Druckmedium zuzuführen. Die Auslassleitung 52 ist mit dem Körper

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22 am gegenüberliegenden Ende 44 der Bohrung 34 verbunden. Die Leitungen 5o'und 52 sind mit einem üblichen magnetgesteuerten Vierwegeventil 54 verbunden, welches andererseits zu einem Tank 56 und einer Dosiervorrichtung 58 führt, welche über ein übliches, elektromagnetisch steuerbares Zweiwegeventil 59 mit einer Pumpe 60 verbunden ist. Die Dosiervorrichtung 58 ist von üblicher Bauart und mit einer üblichen Messeinrichtung (nicht dargestellt) verbunden, die ebenfalls mit dem Vierwegeventil 54 verbunden ist. Die Messeinrichtung misst automatisch die Werkstücke 14, die durch das Werkzeug 12 bearbeitet wurden.

Wenn sich die Abmessungen eines Werkstückes 14 der oberen oder unteren Grenze des Toleranzberöichs nähern, liefert die Messeinrichtung ein Signal an die Dosiervorrichtung 58 und das Ventil 54, was zur Folge hat, dass ein vorgegebenes Flüssigkeit svolumen von der Pumpe über die Dosiervorrichtung 58 zu dem Ventil 54 fliesst. Das Signal der Messeinrichtung hat das Vierwegeventil 54 in eine Stellung gebracht, in der es dieses vorgegebene Flüssigkeitsvolumen entweder der Leitung 5o oder der Leitung 52 zuführt, und zwar in Abhängigkeit von der Art des Signals. Die dem Hydraulikzylinder zugeführte Flüssigkeitsmenge bewegt den Kolben 36 um eine vorgegebene Strecke innerhalb der Bohrung 34. Diese Bewegung des Kolbens 36 hat eine vorgegebene Bewegung des Stössels 24 zur Folge, die ihrerseits bewirkt, dass das Werkzeug 12 gegenüber dem Werkstück 14 um eine vorgegebene Strecke bewegt wird. Man erkennt also, dass das Werkzeug 12 in vorgegebenen Schritten bewegt werden

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kann, um die Abnutzung des Werkzeugs und dergleichen au kompensieren, bis der Kolben 36 an dem Ende M der Bohrung 3^ anliegt. Zu diesem Zeitpunkt ist es erforderlich, das Werkzeug 12 von Hand zu ersetzen oder neu einzurichten".

Ein Ventil 62, das sich normalerweise im geschlossenen Zustand befindet und in dieser STellung einen Nebenweg 66 sperrt, welcher die Pumpe 60 und das Ventil 5^ miteinander verbindet, ohne über die Dosiervorrichtung 58 zu führen, wird elektrisch angesteuert, so dass es die Stellung einnimmt, in der die Flüssigkeit kontinuierlich von der Pumpe 60 zu dem Ventil 5^ fliessen kann, wenn das Werkzeug 12 von Hand ersetzt oder neu eingerichtet wird. Das Ventil 5¹J wird dann in eine Stellung gebracht, in der die Leitung 52 mit der Flüssigkeit von der Pumpe 60 versorgt wird und in der die Leitung 5o mit dem Tank 56 in Verbindung steht, so dass die Flüssigkeit an dem Ende H in die Bohrung 3¹I hineinfliesst, um den KoI-ben 36 in die in Fig. 1 gezeigte Stelung zurückzuführen. Das Ventil 62 wird dann wieder in seinen geschlossenen Zustand überführt und nimmt die Stellung ein, die Fig. 1 zeigt. Damit sind die Voraussetzungen für einen weiteren Arbeitszyklus gegeben, der in der gleichen Weise abläuft, wie dies oben beschrieben wurde und in dessen Verlauf der Kolben 36 in Abhängigkeit von den Signalen der Messeinrichtung das Werkzeug automatischjnachstelit, so dass die Abmessungen der fertiggestellten Teile 1*1 innerhalb der zulässigen Toleranzen bleiben.

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Für den Pall, dass wegen der gegenseitigen Lage von Werkzeug· 12 und Werkstück 14 eine Bewegung des Werkzeugs erforderlich ist, die dieses von dem Werkstück 14 entfernt, was innerhalb eines Arbeitszyklus vorkommen kann, liefert die Messeinrichtung ein Signal an das Ventil 54, welches anzeigt, dass sich die Abmessungen der Werkstücke 14 der unteren Toleranzgrenze nähern. Dieses Signal hat zur Folge, dass das Ventil 54 eine Stellung einnimmt, in der die Dosiervorrichtung 58 mit der Leitung 52 in Verbindung steht, und in der die Leitung 5o mit dem Tank 56 in Verbindung steht. Die Messeinrichtung liefert gleichzeitig ein Signal an die Dosiervorrichtung 58, welches zur Folge hat, dass diese der Bohrung 34 über die Leitung 52 ein vorgegebenes Flüssigkeitsvolumen zuführt, so dass der Kolben 36 sich in Richtung auf das Ende 42 der Bohrung 34 bewegt. Diese Kolbenbewegung hat eine Bewegung des Werkzeugs 12 zur Fo£e, die es von dem Werkstück 14 entfernt, so dass diejenigen Arbeitsbedingungen, welche zur Folge hatten, dass die Werkstücke 14 in ihren Abmessungen in der Nähe des unteren Toleranzbereiches lagen, kompensiert werden. Die Rückwärtsbewegung des Werkzeuges 12 erfolgt dabei unter dem Einfluss der Federkraft, die von der geschlitzten Werkzeughalterung 16 aufgebracht wird. Durch, die Vorspannschraube 26 wird nämlich gewährleistet, dass die Werkzeughalterung 16 ständig einen Druck auf den Stössel 24 ausübt.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, dass durch die Erfindung eine verbesserte, doppelt wirkende hydraulische Vorrichtung zur kontinuierlichen und automatischen Nachstellung

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des Werkzeugs 12 geschaffen wurde. Die Vorrichtung Io ist in ihrer Konstruktion einfach und in ihrer Arbeitsweise zuverlässig ,und zwar für eine gegenüber den bekannten Vorrichtungen vergrösserte Betriebszeit, was darauf zurückzuführen ist, dass ihr Hauptmerkmal darin besteht, dass die Nachstellung des Werkzeugs 12 über eine Schrägfläche 38 am Kolben 36.des hydraulischen Zylinders erfolgt.

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Claims

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Patentansprüche

Hydraulische Nachstellvorrichtung für Werkzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nachstellelement (2*1) vorgesehen ist, dessen eines Ende auf einer über einen Hydraulikzylinder (32, 36) verstellbaren Schrägfläche (38) gleitet.

2. Nachstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Nachstellelement (2*1) als Stössel ausgebildet und in einer zur Längsachse des Hydraulikzylinders (32, 36) senkrechten Bohrung geführt ist und mit seinem zweiten Ende auf ein bewegliches, das Werkzeug tragendes Teil (2o) der Werkzeughalterung (l6) einwirkt.

3. Nachstellvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägfläche (38) am Kolben (36) des Hydraulikzylinders (32, 36) vorgesehen ist.

Jj. Nachstellvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikzylinder (32, 36) als doppelt wirkender Hydraulikzylinder ausgebildet ist.

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5. Nachstellvorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Teil (2o) der Werkzeughalterung (16) mit dem festen Teil (18) derselben gelenkig und federnd verbunden ist.

6. Nachstellvorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Betätigung des Hydraulikzylinders (32, 36) ein Druckmittelsystem vorgesehen ist, das eine Pumpe (6o) enthält, dass in den von der Pumpe (6o) zu dem Hydraulikzylinder (32, 36) führenden Leitungen eine Dosiervorrichtung (58) vorgesehen ist, die die dem Hydraulikzylinder (32, 36) zugeführte Druckmittelmenge jeweils auf einen bestimmten Wert begrenzt,und dass der Kolben (36) und damit der Stössel (24) und das WErkzeug (12) jeweils um einen vorgebbaren Wert bewegbar sind.

7. Nachstellvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in den Leitungen zwischen der Dosiervorrichtung (58) und den Anschlussöffnungen des Hydraulikzylinders (32, 36) ein Mehrwegeventil (54) vorgesehen ist, welches derart steuerbar ist, dass der Kolben (36) in einer vorgebbaren Richtung antreibbar ist.

Θ-« Nachstellvorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messeinrichtung für die bearbeiteten Werkstücke (14) vor-

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gesehen ist und dass die Dosiervorrichtung (58) für das Druckmittel und das Mehrwegeventil (5¹I) durch diese Messeinrichtung derart steuerbar sind, dass eine automatische Nachstellung des Werkzeugs (12) durchführbar ist.

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