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PATENTANSPRÜCHE
1. Reitstock für eine Drehbank oder eine Schleifmaschine als Zentrier- und Spannvorrichtung für ein Werkstück oder als Spannvorrichtung für ein Bohrwerkzeug, mit Mitteln zum Verschieben quer zur Werkstückachse, dadurch gekennzeichnet, dass das Reitstockoberteil (10) wenigstens zwei gegeneinander bewegliche Teile (18, 19) aufweist und dass zwischen diesen wenigstens ein Piezoantrieb (23, 26, 27) angeordnet ist zur Auslenkung wenigstens eines der Teile.
2. Reitstock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Unterteilung des Reitstockoberteils (10) wenigstens eine Querschnittsverringerung wie Schlitz (12, 13, 14) vorgesehen ist und dass die Auslenkung (20, 28, 29) durch gezielte Verbiegung wenigstens eines der gegeneinander beweglichen Teile (18, 19) des Reitstockoberteiles (10) erfolgt.
3. Reitstock nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Enden (21, 22) des Piezoantriebes (23, 26, 27) an den gegeneinander beweglichen Teilen (18, 19) angreifen.
4. Reitstock nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Reitstockoberteil (10) einen einzigen Schlitz (12) aufweist senkrecht zu einer bevorzugten Justierungsrichtung (20).
5. Reitstock nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Reitstockoberteil (10) zwei zueinander senkrechte Schlitze (13, 14) mit getrennten Piezoantrieben (26, 27) aufweist zur Justierung der Reitstockspitze (24) in beliebiger Richtung quer zur Werkstückachse.
Die Erfindung geht aus von einem Reitstock nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs. Derartige Vorrichtungen sind im Fachhandel erhältlich, wobei üblicherweise zum Ausrichten und zum Kegeldrehen der Reitstock durch Stellschrauben quer zur Werkstückachse verschiebbar ist.
Weiterhin ist es auch bekannt, diese Justierung mittels eines Schrittmotors über eine Kompensationsspindel durchzuführen. Die erste Massnahme ist zeitaufwendig, die zweite erfordert einen erheblichen mechanischen und elektrischen Aufwand und ist daher störanfällig und teuer.
Der erfindungsgemässe Reitstock mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass mit geringem technischen und wirtschaftlichen Aufwand eine äusserst präzise und weitestgehend störungsunanfällige Justiermöglichkeit für die Reitstockspitze geschaffen worden ist. Insbesondere beim Paarungsschleifen von Kolben und Zylinder stellt die Zylindrizitätskompensa- tion ein besonderes Problem dar, da sie sehr exakt im Mikrometer-Bereich stattfinden muss. Die Justierung muss dabei dem Temperaturgang und anderen Einflussfaktoren jedes einzelnen Werkstückes Rechnung tragen und daher eine einfache und präzise Kompensationsmöglichkeit gewährleisten, was durch die erfindungsgemässe Anordnung in besonders vorteilhafter Weise erreicht wird.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Massnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Reitstockes möglich. Besonders vorteilhaft zur Justierung im um-Bereich ist die Aufteilung des Reitstockoberteiles durch einen Schlitz oder dergleichen und die Justierung durch Verbiegung der gegeneinander beweglichen Teile. Hierdurch ergibt sich aufgrund der Elastizität des Reitstockmaterials eine automatische Rückstellung in dem geringen benötigten Auslenkungsbereich; Materialüberbeanspruchungen entstehen nicht bei einer Auslenkung im ,um-Bereich, so dass auf Gelenke und Lagerungen verzichtet werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
In der Figur ist mit 10 das Oberteil eines Reitstockes bezeichnet, das Unterteil ist bei 11 schematisch als Halterung angedeutet. Im Oberteil 10 sind Schlitze 12, 13, 14 vorgesehen mit Erweiterungen 15, 16, 17 an ihren Enden zur Verringerung von Kerbspannungen im Material des Reitstockes.
Durch den Schlitz 12 entstehen im Reitstockoberteil 10 zwei gegeneinander bewegliche, d.h. hier gegeneinander verbiegbare Teile 18 und 19. Die Bewegungsrichtung ist durch einen Doppelpfeil 20 angedeutet. Am auslenkbaren Teil 18 greift das eine Ende 21 und am ortsfesten Teil 19 das andere Ende 22 eines Piezoantriebes 23 an, welcher ebenso wie der Reitstock selbst nur schematisch dargestellt ist. Piezoantriebe dieser Art sind grundsätzlich bekannt und im Handel erhältlich einschliesslich der zugehörigen präzisen Halterungen. Die Enden des Piezoantriebes 23 werden üblicherweise einerseits von einem Magneten und andererseits von einer ferromagnetischen Endplatte gebildet.
Diese Piezoantriebe bieten die gewünschten grossen Einstellgenauigkeiten beim Anlegen einer elektrischen Spannung im Bereich von beispielsweise 0,005 ,um/Volt. Sie lassen eine praktisch stufenlos einstellbare Längenänderung zu im Bereich von etwa 0 bis 40 um pro Piezo-Einheit. Konstruktiv stellen sie Bausteine mit kleinen äusseren Abmessungen dar, welche einfach mit dem Reitstockoberteil kombinierbar sind. Der Piezoantrieb 23 liefert die benötigten grossen Kräfte zum Verbiegen des beweglichen Teiles 18, so dass keine aufwendigen Konstruktionen mit Gelenken mit zusätzlichen Toleranzen entstehen.
Der Piezoantrieb 23 ist wartungsfrei, besitzt keine Verschleissteile, ist fernsteuerbar und liefert präzise Verstellwerte auch unter wechselnden äusseren Bedingungen wie Temperatur, Feuchtigkeit, Vibration und dergleichen und eignet sich daher hervorragend für den vorgeschlagenen Einsatz zur Justierung der Reitstockspitze einer Drehbank oder einer Schleifmaschine, wobei die exakte Reproduzierbarkeit der Verstellung ebenfalls sehr wesentlich ist.
Die durch den Schlitz 12 entstehenden Teile 18 und 19 werden beim Einschalten des Piezoantriebes 23 in Richtung des Doppelpfeiles 20 gegeneinander verbogen, so dass auch eine Auslenkung der Reitstockspitze 24 mit der Pinole 25 in der gleichen Richtung wie der Doppelpfeil 20 erfolgt. Diese Art der Verstellung ist dann vorteilhaft, wenn erfahrensgemäss häufiger eine Justierung in dieser Richtung erforderlich ist. Eine universelle Justiermöglichkeit erhält man dadurch, dass zwei zueinander senkrecht verlaufende Schlitze 13 und
14 im Oberteil 10 des Reitstockes vorgesehen werden mit getrennten Piezoantrieben 26 und 27.
Hierdurch ergeben sich entsprechend den Doppelpfeilen 28 und 29 zwei um 90 Grad gegeneinander versetzte Auslenkrichtungen der Reitstockspitze 24, so dass durch gezielte Ansteuerung., d.h. durch Anlegen unterschiedlicher Spannungen an die beiden Piezoantriebe 26 und 27 die gewünschte Auslenkung der Reitstockspitze 24 in dem zur Verfügung stehenden Verstellbereich möglich ist.
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PATENT CLAIMS
1. tailstock for a lathe or a grinding machine as a centering and clamping device for a workpiece or as a clamping device for a drilling tool, with means for moving transversely to the workpiece axis, characterized in that the tailstock upper part (10) has at least two parts (18, 19 ) and that at least one piezo drive (23, 26, 27) is arranged between them to deflect at least one of the parts.
2. tailstock according to claim 1, characterized in that for dividing the tailstock upper part (10) at least one cross-sectional reduction such as slot (12, 13, 14) is provided and that the deflection (20, 28, 29) by targeted bending of at least one of the other movable parts (18, 19) of the tailstock upper part (10).
3. Tailstock according to claim 1 or 2, characterized in that the two ends (21, 22) of the piezo drive (23, 26, 27) engage on the mutually movable parts (18, 19).
4. tailstock according to one of claims 1 to 3, characterized in that the tailstock upper part (10) has a single slot (12) perpendicular to a preferred direction of adjustment (20).
5. tailstock according to one of claims 1 to 3, characterized in that the tailstock upper part (10) has two mutually perpendicular slots (13, 14) with separate piezo drives (26, 27) for adjusting the tailstock tip (24) in any direction transverse to Workpiece axis.
The invention is based on a tailstock according to the type of the independent claim. Devices of this type are available from specialist dealers, with the tailstock usually being displaceable transversely to the workpiece axis by means of adjusting screws for alignment and for tapering.
Furthermore, it is also known to carry out this adjustment by means of a stepping motor via a compensation spindle. The first measure is time-consuming, the second requires considerable mechanical and electrical effort and is therefore prone to failure and expensive.
The tailstock according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that an extremely precise and largely trouble-free adjustment possibility for the tailstock tip has been created with little technical and economic effort. Especially when pairing pistons and cylinders, the cylindricity compensation is a special problem because it has to take place very precisely in the micrometer range. The adjustment must take into account the temperature response and other influencing factors of each individual workpiece and therefore ensure a simple and precise possibility of compensation, which is achieved in a particularly advantageous manner by the arrangement according to the invention.
The measures listed in the dependent claims allow advantageous developments and improvements of the tailstock specified in the independent claim. The division of the tailstock upper part by means of a slot or the like and the adjustment by bending the mutually movable parts are particularly advantageous for adjustment in the um area. Because of the elasticity of the tailstock material, this results in an automatic reset in the small required deflection range; Material stresses do not arise when deflection occurs in the, um area, so that joints and bearings can be dispensed with.
An embodiment of the invention is shown schematically in the drawing and explained in more detail in the following description.
In the figure, 10 denotes the upper part of a tailstock, the lower part is indicated schematically at 11 as a holder. In the upper part 10, slots 12, 13, 14 are provided with extensions 15, 16, 17 at their ends to reduce notch stresses in the material of the tailstock.
The slot 12 creates two mutually movable, i.e. here parts 18 and 19 which can be bent relative to one another. The direction of movement is indicated by a double arrow 20. On the deflectable part 18 one end 21 and on the stationary part 19 the other end 22 of a piezo drive 23 which, like the tailstock itself, is only shown schematically. Piezo drives of this type are generally known and are commercially available, including the associated precise holders. The ends of the piezo drive 23 are usually formed on the one hand by a magnet and on the other hand by a ferromagnetic end plate.
These piezo drives offer the desired high setting accuracies when applying an electrical voltage in the range of, for example, 0.005 .mu.m / volt. They allow a practically infinitely variable change in length in the range of approximately 0 to 40 µm per piezo unit. In terms of design, they represent building blocks with small external dimensions, which can be easily combined with the tailstock upper part. The piezo drive 23 supplies the large forces required to bend the movable part 18, so that there are no complex designs with joints with additional tolerances.
The piezo drive 23 is maintenance-free, has no wearing parts, can be remotely controlled and delivers precise adjustment values even under changing external conditions such as temperature, humidity, vibration and the like and is therefore ideal for the proposed use for adjusting the tailstock tip of a lathe or a grinding machine, the exact reproducibility of the adjustment is also very essential.
The parts 18 and 19 formed by the slot 12 are bent towards each other when the piezo drive 23 is switched on in the direction of the double arrow 20, so that the tailstock tip 24 with the quill 25 is also deflected in the same direction as the double arrow 20. This type of adjustment is advantageous if, according to the method, an adjustment in this direction is required more frequently. A universal adjustment possibility is obtained by the fact that two slots 13 and 12 which run perpendicular to one another
14 are provided in the upper part 10 of the tailstock with separate piezo drives 26 and 27.
According to the double arrows 28 and 29, this results in two deflection directions of the tailstock tip 24 which are offset by 90 degrees from one another, so that through targeted actuation. by applying different voltages to the two piezo drives 26 and 27, the desired deflection of the tailstock tip 24 is possible in the available adjustment range.