Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Aufnahme und Drehung von Werkstücken.
Es ist zweckmässig, die gemäss der vorliegenden Erfindung ausgeführte Einrichtung für die Aufnahme und Drehung von Werkstücken zu verwenden, welche die Form von Rotationskörpern haben, sowie auch für die Aufnahme und Drehung von Maschinenteilen, Mechanismen und Geräten, wenn an diese die Forderungen einer Minimisierung des Stirnschlags oder der Winkelpriizession der geometrischen Achse des in Drehung zu versetzenden Elements gestellt werden.
Es ist ebenfalls zweckmässig, die erwähnte Einrichtung für die Aufnahme und Drehung von grossen Werkstücken einzusetzen.
Weitgehend bekannt sind Einrichtungen zur Aufnahme und Drehung von Werkstücken, die ein Gehäuse enthalten, in welchem auf Lagern ein Läufer (eine Spindel), verbunden mit einem Antrieb zu dessen Drehung, angeordnet ist. Die Stirnfläche des Läufers ist für die Befestigung eines Werkstücks vorgerichtet, wozu an ihm ein Magnetfutter oder eine beliebige andere für diesen Zweck geeignete Vorrichtung, die das Werkstück festhält, angebracht ist.
Bei den bekannten Einrichtungen wird die Minimisierung des Stirnschlags des Läufers bei dessen Drehung durch Verwendung von Lagern, die mit hoher Präzision hergestellt sind, und durch Anordnung derselben in axialer Richtung in einem ausreichend grossen Abstand voneinander gewährleistet.
Der Nachteil der bekannten Einrichtungen zur Aufnahme und Drehung von Werkstücken ist eine verhältnismässig komplizierte Herstellung von Lagern hoher Genauigkeitsklasse sowie auch von Anlageflächen von Läufer und Gehäuse, was wiederum die Einrichtung verteuert, während die Anordnung der Lager in einem relativ grossen Abstand voneinander die Abmessungen der Einrichtung in axialer Richtung vergrössert. Ausserdem nutzen sich beim Betrieb der Einrichtung die Lager verhältnismässig schnell ab, was zur Vergrösserung des Stirnschlags des Läufers und folglich zur Senkung der Arbeitsgenauigkeit der Einrichtung führt.
Die genannten Nachteile treten besonders scharf bei beträchtlicher Grösse des in Drehung zu versetzenden Werkstücks, beispielsweise bei dessen Durchmesser von 0,3 m und mehr, zutage.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der vorstehend erwähnten Nachteile.
Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrunde gelegt, eine solche Einrichtung zur Aufnahme und Drehung von Werkstücken zu schaffen, bei der die Konstruktion des Läufers es erlauben würde, ihn derartig im Gehäuse anzuordnen und mit dem Antrieb zu verbinden, dass der Stirnschlag des Läufers bei dessen Drehung auf ein Mindestmass herabgesetzt wird.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in der Einrichtung zur Aufnahme und Drehung von Werkstücken, in deren Gehäuse ein mit einem Antrieb verbundener Läufer mit für die Befestigung eines Werkstücks vorgerichteter Stirnfläche angeordnet ist, erfindungsgemäss der Läufer mindestens zwei nach entgegengesetzten Seiten weisende ringförmige planparallele Oberflächen aufweist, die zur Rotationsachse des Läufers senkrecht sind und Anlageflächen desselben für dessen Einbau im Gehäuse darstellen, während die Anlageflächen des Gehäuses derart angeordnet sind, dass jede von ihnen an die entsprechende Anlagefläche des Läufers angrenzt und von dieser durch eine Schicht eines unter Druck zugeführten Arbeitsmittels getrennt ist, wobei die Verbindung des Läufers mit dem Antrieb mittels Elementen hergestellt ist,
deren Steifigkeit in axialer Richtung im Vergleich zur Steife der Arbeitsmittelschicht vernachlässigbar klein ist, wodurch gewährleistet ist, dass der Einfluss des Stirnschlags des Antriebs auf die axiale Laufgenauigkeit des Läufers auf ein Minimum herabgesetzt wird.
Zweckmässigerweise stellt der Läufer eine planparallele Scheibe dar, deren entgegengesetzte planparallele Oberflächen Anlageflächen sind.
Ein derartiger Läufer wird bevorzugt in Einrichtungen zur Aufnahme und Drehung von Werkstücken verwendet, deren radiale Abmessungen bedeutend kleiner als der Läuferdurchmesser sind, sowie auch in Einrichtungen mit einer relativ hohen Drehgeschwindigkeit des Läufers.
Nicht weniger zweckmässig ist es, dass der Läufer aus zwei voneinander abstehenden und starr miteinander verbundenen Flachscheiben besteht, deren einander zugekehrte Oberflächen parallel und Anlageflächen sind.
Eine solche Ausführung des Läufers gestattet es, ihn in Einrichtungen zur Aufnahme und Drehung von Werkstücken einzusetzen, deren radiale Abmessungen dem Läuferdurchmesser nahekommen.
Weiterhin ist es zweckmässig, dass das Element zur Verbindung des Antriebs mit dem Läufer eine Membran darstellt.
Diese Verbindung des Läufers mit dem Antrieb ist in konstruktiver Hinsicht am einfachsten und betriebssichersten.
Bei verhältnismässig geringen achsrechten Belastungen des Läufers wird als Arbeitsmittel zweckmässigerweise Pressluft ausgenutzt.
Bei erhöhten achsrechten Belastungen des Läufers ist als Arbeitsmittel eine Flüssigkeit zu benutzen.
Die Einrichtung zur Aufnahme und Drehung von Werkstücken ausgeführt gemäss der vorliegenden Erfindung erlaubt es, den Stirnschlag des Läufers bei relativ einfacher und billiger Ausführung der Einrichtung auf ein Mindestmass zu reduzieren.
Ausserdem schliesst die Verwendung von Flüssigkeit oder Pressluft als Arbeitsmittel trockene Reibung zwischen den Anlageflächen aus, was die Betriebsdauer der Einrichtung verlängert.
Darüber hinaus besitzt eine solche Bauart der Einrichtung verhältnismässig geringe Abmessungen in axialer Richtung, was in einigen Fällen die Aussenmasse der Maschine, zu welcher die vorliegende Einrichtung gehört, verringern lässt.
Nachstehend wird ein konkretes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben; in den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 die erfindungsgemässe Einrichtung zur Aufnahme und Drehung von Werkstücken in der ersten Ausführungsvariante, Längsschnitt,
Fig. 2 dieselbe Einrichtung in der zweiten Ausführungsvariante.
Das Gehäuse 1 (Fig. 1) der Einrichtung besitzt einen Ständer 2, einen mit diesem mittels Schraubenbolzen 3 verbundenen Becher 4 und an diesem befestigte Flansche 5 und 5a. Die Flansche 5 und 5a stehen voneinander ab und sind miteinander über ein Einsatzstück 6 mit Hilfe von Schraubenbolzen 7 verbunden; der Flansch 5 ist mit dem Becher 4 durch Schraubenbolzen 8 verbunden. In dem Becher 4 ist in Lagern 9, 10 die Welle 11 eines nicht dargestellten Antriebs montiert. Am Ende der Welle 11 ist eine Riemenscheibe 12 angebracht, welche zur Verbindung der Welle 11 mit dem Antrieb dient. Auf der Welle 11 werden die Lager 9, 10 durch Muttern 13 und Zwischenringe 14 und 15 gegen axiale Verschiebung gesichert.
Im Gehäuse 1 ist zwischen den Flanschen 5 und 5a ein Läufer 16 untergebracht.
Der Läufer 16 besteht aus einer planparallelen Scheibe, deren entgegengesetzte ringförmige Oberflächen 17 und 17a ihre Anlageflächen darstellen. Diese Flächen sind senkrecht zur geometrischen Rotationsachse 18 des Läufers 16 angeordnet.
Die Oberflächen 19 und 19a der Flansche 5 und 5a, welche den entsprechenden Anlageflächen 17 und 17a des Läufers 16 zugekehrt sind und an diese angrdnzen, sind Anlageflächen des Gehäuses 1; sie sind einander parallel und weisen nach entgegengesetzten Seiten.
Zwischen die Flächen 17 und 19 sowie auch 17a und 19a wird ein Arbeitsmittel zugeführt, als welches Pressluft dient.
Für die Pressluftzuführung zu den jeweiligen Oberflächen von Läufer 16 und Gehäuse 1 sind in den Flanschen 5 und 5a Ringkammern 20 ausgeführt, welche durch Deckel 21 verschliessbar sind. Jede Kammer 20 steht über einen Kanal 22 mit einer nicht abgebildeten Druckluftleitung in Verbindung, während sie über eine Reihe von am Kreisumfang angebrachten kalibrierten Öffnungen 23 mit den Anlageflächen 19 und 19a verbunden ist, die den Anlageflächen 17 und 17a des Läufers 16 zugekehrt sind.
Auf diese Weise bildet sich zwischen den entsprechenden Anlageflächen von Läufer 16 und Gehäuse 1 eine Luftschicht, welche den unmittelbaren Kontakt zwischen den Anlageflächen ausschliesst, was in bedeutendem Masse den Einfluss der Fertigungsfehler der Anlageflächen von Läufer 16 und Gehäuse 1 auf die axiale Laufgenauigkeit des Läufers 16 vermindert und die Lebensdauer der Einrichtung bei der Beibehaltung ihrer hohen Genauigkeit gewährleistet.
Der Läufer 16 ist mit der Welle 11 mittels eines Elements 24 verbunden, dessen Steifigkeit in axialer Richtung vernachlässigbar klein ist im Vergleich mit der Steife der Luftschicht, die sich zwischen den Anlageflächen des Läufers 16 und des Gehäuses 1 befindet, was die Herabsetzung des Einflusses des Stirnschlags vom Antrieb auf die axiale Laufgenauigkeit des Läufers 16 auf ein Mindestmass gewährleistet.
In dem hier beschriebenen Beispiel ist als Element 24 zur Verbindung des Läufers 16 mit der Welle 11 eine Membran verwendet, welche an den Läufer 16 über einen Ring 25 und an die Welle 11 über einen Ring 26 befestigt ist.
An der Stirnseite des Läufers ist eine Vorrichtung 27 zur Befestigung des zu drehenden (zu bearbeitenden) Werk- stücks 28, beispielsweise des Rings eines Wälzlagers vorgesehen.
Im vorliegenden Beispiel dient als diese Vorrichtung ein Magnetfutter. Dieses Futter enthält einen Dauermagneten 29 und eine Auflage, bestehend aus ferromagnetischen Polschuhen 30 und 31, die durch eine unmagnetische Zwischenschicht 32 (beispielsweise Bronzeausguss) getrennt sind. Der Polschuh 30 grenzt unmittelbar an einen der Pole des Magneten 29 an, während der Polschuh 31 mit dem anderen Pol des Magneten 29 über einen Ring 32 und eine Scheibe 33 verbunden ist, welche aus ferromagnetischem Material ausgeführt sind.
Zur Unterstützung des Werkstücks 28 in radialer Richtung dient ein Auflager 34, das auf einem im Ständer 2 des Gehäuses 1 befestigten Kragarm 35 montiert ist. Als radiale Auflager 34 können beliebige, dazu geeignete Lagerungen, sowohl starre als auch selbsteinstellende, verwendet werden.
In der zweiten Ausführungsvariante der Einrichtung besitzt diese ein Gehäuse 36 (Fig. 2), das aus einem Ständer 37, einem Becher 38 und einem Flansch 39, welche starr miteinander verbunden sind, besteht. Im Becher 38 ist in Lagern 40, 41 die Welle 42 eines nicht dargestellten Antriebs montiert, welche mittels einer am einen Ende der Welle 42 befestigten Riemenscheibe 43 mit dem Antrieb verbunden ist.
Der Flansch 39 stellt eine planparallele Scheibe dar, deren ringförmige Oberflächen 44 sich auf entgegengesetzten Seiten derselben befinden und Anlageflächen des Gehäuses 36 sind.
Die Welle 42 ist mittels einer Membran 45 mit dem Läufer 46 verbunden.
Der Läufer 46 besteht aus zwei Scheiben 47 und 48, welche voneinander abstehen und über ein ringförmiges Ein satzstück 49 mit Hilfe von Schraubenbolzen 50 starr mit einander verbunden sind. Bei diesen Scheiben sind die entsprechenden, einander zugekehrten Oberflächen 51 und 52 Anlageflächen des Läufers.
Die Scheiben 47 und 48 sind voneinander durch das Ein satzstück 49 getrennt, und zwischen ihnen befindet sich der Flansch 39.
Die Anlageflächen 51, 52 der Scheiben 47, 48 grenzen an die entsprechenden Anlageflächen 44 des Gehäuses 36 an
Für die Zuführung des Arbeitsmittels, als welches in dieser Ausführungsvariante der Einrichtung eine Druckflüssigkeit benutzt wird, sind in dem Flansch 39 Kanäle 53 ausgeführt, die über eine im Becher 38 vorgesehene Ringkammer
54 und über einen Kanal 55 mit einer Druckflüssigkeitslei tung 56 in Verbindung stehen.
Im Becher 38 und in der Scheibe 48 sind Ringeindrehungen 57 ausgearbeitet, die eine Labyrinthdichtung bilden, welche über Kanäle 58 und 59 mit einer Ablaufleitung 60 der Flüssigkeit verbunden ist. Die Zone dieser Labyrinthdichtung steht über einen Kanal 61 mit einem zwischen dem Flansch 39 und dem ringförmigen Einsatzstück 49 gebildeten Hohlraum 62 in Verbindung. Am Becher 38 ist ein Teil 63 befestigt, das zusammen mit einer Ringeindrehung 64 in der Scheibe 47 eine Labyrinthdichtung bildet, die über Kanäle 65 und 66 mit dem Kanal 58 in Verbindung steht.
Aus dem Kanal 53 wird die Druckflüssigkeit durch eine Reihe von kalibrierten Öffnungen 67, die am Kreisumfang angeordnet sind, den Anlageflächen 44 des Gehäuses 36 und den an diese angrenzenden jeweiligen Anlageflächen 51 und 52 des Läufers 46 zugeführt. Auf diese Weise wird zwischen diesen Anlageflächen eine Flüssigkeitsschicht gebildet.
Auf dem Läufer 46 befindet sich eine Vorrichtung 68 zur Befestigung eines Werkstücks 69. Diese Vorrichtung stellt in dem vorliegenden Beispiel den Tisch einer Karusselschleifmaschine dar, auf welchem das Werkstück 69 durch ein Schleifwerkzeug 70 bearbeitet wird.
Die Einrichtung zur Aufnahme und Drehung von Werkstücken arbeitet folgenderweise.
Über die Zuführungsleitung wird Pressluft durch die Kanäle 22, die Kammer 20 und kalibrierte Öffnungen 23 zwischen die Anlageflächen 17 und 19, 17a und 19a des Läufers
16 bzw. des Gehäuses 1 geleitet und bildet zwischen ihnen eine Luftschicht.
Das Werkstück 28 wird in axialer Richtung an der Stirnfläche des Magnetfutters 27 und in radialer Richtung auf den Auflagern 34 aufgenommen, derart, dass die geometrische Achse des Werkstücks 28 in bezug auf die geometrische Rotationsachse 18 des Läufers 16 versetzt ist.
Dann wird der Antrieb eingeschaltet. Die Welle 11 rotiert und überträgt die Drehbewegung zum Läufer 16. Die Welle 11 kann sich in den Lagern 9 und 10 mit einem relativ grossen Umfangs- und Stirnschlag drehen. Dank der hohen Steife der Luftschicht, die die Steifigkeit der Membran 24 beträchtlich übersteigt, wird der Stirnschlag der Welle 11 des Antriebs auf den Läufer 16 und folglich auch auf das
Werkstück 28 nicht übertragen.
Der Umfangsschlag der Welle 11 des Antriebs, der über die Membran 21 auf den Läufer 16 übertragen wird, übt keinen wesentlichen Einfluss auf die Laufgenauigkeit des
Werkstücks 28 bei der Verwendung von radialen Auflagern
34 aus, an welche dieses Werkstück bei der Drehung durch
Reibungskräfte angedrückt wird, die zwischen den Stirnflä chen des Werkstücks 28 und des Magnetlutten 27 infolge der Versetzung der Achsen von Werkstück 28 und Läufer 16 auftreten.
Es ist möglich, die Zuführung von Pressluft in die Kammern 20 der Flansche 5 und Sa von seibständigen Pressluftzufuhrleitungen mit unabhängiger Druckregelung erfolgen zu lassen. In diesem Falle kann infolge der Druckdifferenz in den besagten Kammern ein Mikrovorschub des Werkstücks 28 in axialer Richtung in bezug auf das Bearbeitungswerkzeug bewerkstelligt werden
Die Einrichtung zur Aufnahme und Drehung von Werkstücken gemäss der zweiten Ausführungsvariante arbeitet im wesentlichen ähnlich der oben beschriebenen.
Bei dieser Variante ist als Arbeitsmittel eine Flüssigkeit benutzt, die von der Leitung 56 über die Kanäle 55, die Kammer 54 und den Kanal 53 den kalibrierten Oeffnungen 67 unter Druck zugeleitet wird, damit eine Flüssigkeitsschicht zwischen den Anlageflächen 44 und 51 sowie 44 und 52 des Gehäuses 36 bzw. des Läufers 46 erzeugt werden kann,
Die Eindrehungen 57, welche eine Labyrinthdichtung bilden, stehen über die Kanäle 58, 59, 66 mit der Ablaufleitung 60 der Flüssigkeit in Verbindung PATENTANSPRUC:H
Einrichtung zur Aufnahme und Drehung von Werkstükken, in deren Gehäuse ein mit einem Antrieb in Verbindung stehender Läufer mit für die Befestigung eines Werkstücks vorgerichteter Stirnfläche angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (16;
46) mindestens zwei nach entgegengesetzten Seiten weisende ringförmige planparallele Oberflächen (17, 17a; 51, 52) aufweist, die zur Rotationsachse des Läufers (16; 46) senkrecht sind und Anlageflächen desselben für dessen Einbau im Gehäuse (1; 36) darstellen, während die Anlageflächen (19, 19a; 44) des Gehäuses (1; 36) derart angeordnet sind, dass jede von ihnen an die entsprechende Anlagefläche des Läufers (16; 46) angrenzt und von dieser durch eine Schicht eines unter Druck zugeführten Arbeitsmittels getrennt ist, wobei die Verbindung des Läufers (16; 46) mit dem Antrieb mittels Elementen (24;
45) hergestellt ist, deren Steifigkeit in axialer Richtung im Vergleich zur Steife der Arbeitsmittelschicht vernachlässigbar klein ist, wodurch gewährleistet ist, dass der Einfluss des Stirnschlags des Antriebs auf die axiale Laufgenauigkeit des Läufers (16; 46) auf ein Minimum herabgesetzt wird.
UNTERANSPRÜCHE
1. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (16) eine planparallele Scheibe darstellt, deren entgegengesetzte planparallele Oberflächen (17, 17a) Anlageflächen sind.
2. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (46) zwei voneinander abstehende und starr miteinander verbundene Flachscheiben (47,48) darstellt, deren einander zugekehrte Oberflächen (51, 52) parallel und Anlageflächen sind.
3. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (24; 45) zur Verbindung des Antriebs mit dem Läufer (16; 46) eine Membran darstellt.
4. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Arbeitsmittel Pressluft dient
5. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Arbeitsmittel eine Flüssigkeit dient.
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