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Die
Erfindung betrifft eine Feinverstellvorrichtung zwischen jeweils
einer positiven und einer negativen Adapterprofilgruppe mit mindestens
einem Zentrierbolzen, mit einem in oder an einem Gehäuse gelagerten – eine
Positionierausnehmung aufweisenden – Verstellbauteil, wobei
die Positionierausnehmung den Zentrierbolzen bereichsweise umgreift.
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Viele
Werkzeugmaschinen haben z. B. für eine C-Achse einen Spindelausgang,
an dem ein Wechselwerkzeug adaptiert werden kann. Ein derartiger
Spindelausgang hat z. B. eine um die Spindel herum angeordnete Zentrierbohrung,
also eine Innenzentrierung, mit axialem Anschlagbund. An der Zentrierbohrung
und an dem axialen Anschlagbund liegt das eingewechselte Wechselwerkzeug
formschlüssig fest an. Eine werkzeugseitige Außenzentrierung
ist nahezu spielfrei in die Zentrierbohrung der Werkzeugmaschine
eingefügt. Die Profile der Außen- und der Innenzentrierung
blockieren jedoch nicht den um die Spindelachse gegebenen Schwenkfreiheitsgrad.
Dazu benutzt man einen Zentrierbolzen, der parallel versetzt zur
Spindelachse z. B. an der Werkzeugmaschine angeordnet ist. Diesen
Zentrierbolzen umgreift eine am Wechselwerkzeug angeordnete Feinverstellvorrichtung
mit einer Positionierausnehmung. Die Feinverstellvorrichtung hat
dazu zwei die Positionierausnehmung schneidende Gewindebohrungen,
die tangential an einem Justierschwenkkreis liegen, dessen Mittelpunkt
sich auf der Spindelachse befindet und der gleichzeitig die Mittellinie
des Zentrierbolzens berührt. In den Gewindebohrungen sind Gewindestifte
eingeschraubt, die die Feinverstellvorrichtung gegenüber
dem Positionierbolzen verstellbar fixieren.
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Der
werkzeugmaschinenseitige Zentrierbolzen und die benachbarte Innenzentrierung
bilden eine positive Adapterprofilgruppe, während die werkzeugseitige
Positionierausnehmung in Verbindung mit der Außenzentrierung
eine negative Adapterprofilgruppe darstellen.
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Aus
der
DE 89 07 348 U1 ist
eine Feinverstellvorrichtung bekannt, bei der ein den Zentrierbolzen
umgebendes Verstellelement in einem Gehäuse zwischen einem
Druckfederpaket und einer Druckschraube quer und parallel versetzt
zur Werkzeugmaschinenspindelachse verstellbar positioniert werden
kann.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Feinverstellung
zu entwickeln, die bei geringer Baugröße einfach,
sicher und ohne großen Kraftaufwand zu handhaben ist.
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Das
Problem wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Dazu wird das Verstellelement im oder am Gehäuse der Feinverstellvorrichtung
mittels einer Zug- und einer Druckschraube verstellbar verspannt.
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Mit
der vorliegenden Erfindung kann das Gehäuse der Feinverstellung
gegenüber dem Zentrierbolzen durch das Verwenden einer
Druck- und einer Zugschraube feinverstellt werden. Hierbei liegt
das Gehäuse in der Feinverstellrichtung formsteif am Zentrierbolzen
an. Es gibt in der Feinverstellrichtung keine Federn oder Federelemente
zwischen dem Gehäuse und dem Zentrierbolzen.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
und den nachfolgenden Beschreibungen von schematisch dargestellten Ausführungsformen.
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1:
Schnitt einer Feinverstellvorrichtung mit nebeneinander liegenden
Druck- und Zugschrauben;
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2:
Draufsicht zu 1;
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3:
dimetrische Teilansicht eines Verstellelements mit zwei Hintergriffnasen;
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4:
wie 1, jedoch mit nach rechts verstellter Positionierausnehmung;
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5:
wie 1, jedoch mit nach links verstellter Positionierausnehmung;
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6:
Schnitt einer Feinverstellvorrichtung mit in der Zugschraube angeordneter
Druckschraube;
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7:
Seitenansicht zu 6, jedoch ohne Druckschraube.
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Die 1 bis 5 zeigen
eine Feinverstellvorrichtung, wie sie beispielsweise zwischen einem Werkzeugmaschinenadapter
(80) und einem an diesem austauschbar temporär
fixierten Werkzeugadapter (90), z. B. ein statischer oder
dynamischer Werkzeughalter, angeordnet ist. Die Feinverstellvorrichtung
hat ein z. B. am Werkzeugadapter (90) angeordnetes Gehäuse
(10), in dem ein Verstellelement (30) gelagert
ist. Das Verstellelement (30) hat eine Positionierausnehmung
(41), in die ein werkzeugmaschinenseitiger Zentrierbolzen
(81) hineinragt. Das Verstellelement (30) wird
gegenüber dem Gehäuse (10) über
eine Druck- (70) und eine Zugschraube (60) so
bewegt, dass der Werkzeughalter gegenüber der Werkzeugmaschine
am Zentrierbolzen (81) in der Regel im Zehntel Millimeterbereich justiert
werden kann. Die auswechselbare Baugruppe (90), der Werkzeugadapter,
schwenkt dazu auf einem Justierschwenkkreis (2) um die
Spindel der Werkzeugmaschine, vgl. 4. Der maximal
erzielbare Verstellwinkel (8) ist in 6 dargestellt.
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Die
Feinverstellvorrichtung hat ein zumindest annähernd quaderförmiges
Gehäuse (10) mit einer ebenfalls quaderförmigen
Gehäuseausnehmung (21). Das Gehäuse (10)
hat an einer seiner schmalen Seitenflächen zwei Bohrungen,
eine Gewindebohrung (23) und eine Bohrung (24)
mit einer Zylindersenkung. Die beiden großen Seitenflächen
(14) weisen jeweils eine zylindrische Querbohrung (22)
auf. Beide Querbohrungen (22) liegen einander deckungsgleich
gegenüber, vgl. 2. Die beiden Bohrungen (23, 24)
haben Mittellinien, die in einer Ebene liegen, die normal von der
gemeinsamen Mittellinie der Querbohrungen (22) geschnitten
werden. Die Mittellinie der Querbohrungen (22) scheidet
die o. g. Ebene nahezu mittig zwischen den Mittellinien der Bohrungen
(23) und (24).
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Das
Gehäuse (10) hat einen Gehäuseboden (11),
der eine Kegelsenkung (25) aufweist. Letztere verjüngt
sich zur Gehäuseaußenseite hin. Die Mittellinie
der Kegelsenkung (25) schneidet die Mittellinie der Querbohrungen
(22) senkrecht. Der Gehäuseboden (11)
weist außen einen Gehäuseabsatz (12)
auf. Damit wird erreicht, dass die Mittellinie der Kegelsenkung
(25) im Schwerpunkt der Fläche liegt, mit der das
Gehäuse (10) an der Wandung der negativen Adapterprofilgruppe
(90) anliegt.
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Gegenüber
dem Gehäuseboden (11) ist das Gehäuse
(10) mittels eines Deckels (27) verschlossen.
Der Deckel (27) ist mit vier, um die Gehäuseausnehmung
(21) positionierte Senkschrauben (28) am Gehäuse
(10) befestigt. Die Gehäuseausnehmung (21)
hat normal zum Deckel (27) ausgerundete Innenkanten, vgl. 2.
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In
der Gehäuseausnehmung (21) ist ein zumindest annähernd
quaderförmiges Verstellelement (30) angeordnet.
Es hat seitlich plane, einander parallel gegenüberliegende
Führungsflächen (31), über die
es im Gehäuse (10) seitlich geführt ist.
Die Führungsflächen (31) sind im Inneren
durch eine zu diesen senkrecht ausgerichtete Positionierausnehmung (41)
verbunden. Letztere hat die Form eines Langlochs, dessen Längsausdehnung
parallel zur Mittellinie der Kegelsenkung (25) orientiert
ist.
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Seitlich
sind die Führungsflächen (31) über schmale
Seitenflächen verbunden. Die Flächenübergänge
sind abgerundet. In der rechten Seitenfläche (32)
ist eine Gewindebohrung (48) angeordnet. Oberhalb dieser
Gewindebohrung (48) ist von einer Bodenfläche
(35) aus eine T-Nut (42) eingefräst.
Die T-Nut (42) reicht z. B. bis in die Mitte der Seitenfläche (32).
Der T-Nutumgriff (44) hat beispielsweise eine Wandstärke
von mindestens zwei Millimetern. Nach 1 liegt
der Kopf der Druckschraube (70) großflächig
auf dem T-Nutumgriff (44) auf.
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3 zeigt
einen Ausschnitt des Verstellelements (30) mit einem T-Nutumgriff,
der auf zwei Hintergriffnasen (45) reduziert ist. Die Hintergriffnasen (45)
entstehen, indem der bisherige T-Nutumgriff durch das Einfräsen
zweier Langlöcher (46) und (47) bereichsweise
weggefräst wird. Die Langlöcher (46, 47)
liegen symmetrisch angeordnet ober- bzw. unterhalb der Mittellinie
(69). Auch in 4 sind die Langlöcher
(46, 47) zu erkennen.
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Gegenüber
der Bodenfläche (35) liegt die Deckelfläche
(36). Im Bereich der zwischen der Deckelfläche
(36) und der Seitenfläche (32) gelegenen Kante
befindet sich ein Abstützvorsprung (33), der z. B.
zwei Zehntel Millimeter über die Seitenfläche
(32) übersteht. Quer zu der genannten Kante misst
der Abstützvorsprung (33) beispielsweise einen
Millimeter.
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Ggf.
wird der Abstützvorsprung (33) ersetzt durch einen
Abstützrücksprung (34) in Kombination mit
einem Zylinderstift (51), vgl. 5. Der Abstützrücksprung
(34) ist eine zwischen den Flächen (32) und
(36) gelegene v-förmige Kerbe, deren Öffnungswinkel
ca. 90 Winkelgrade beträgt. Je eine Flanke der Kerben liegt
parallel zur entsprechenden Fläche (32, 36).
In dem Abstützrücksprung (34) ist ein
Zylinderstift (51) eingelegt. Dessen Durchmesser ist größer als
die Länge der gemeinsamen Kanten, die zwischen den Führungsflächen
(31) und dem Abstützrücksprung (34)
liegen.
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Im
Gehäuse (10) sitzt eine besonders gestaltete Druckschraube
(70), die in das im Gehäuse (10) angeordnete
Verstellelement (30) eingreift. Die Druckschraube (70)
umfasst einen Zylinderkopf (71), eine gewindefreie Taille
(73) und einen Gewindeabschnitt (74) mit einem
Gewinde (75). Nach 2 hat der
z. B. recht flache Zylinderkopf (71) eine ballige Stirnseite
(72) ohne Werkzeugausnehmung, vgl. auch 4.
Der Durchmesser des Zylinderkopfs (71) ist kleiner als
der Nenndurchmesser des Gewindes (75). Letzteres ist beispielsweise
ein Feingewinde M8 × 1. Der Gewindeabschnitt (74)
weist an seinem freien Ende eine zentrale Werkzeugausnehmung (76),
z. B. einen Innensechskant mit einer Schlüsselweite von 4
Millimetern auf. Zwischen dem Gewindeabschnitt (74) und
dem Zylinderkopf (71) befindet sich die Taille (73),
deren Durchmesser um mindestens 30% kleiner ist als der Zylinderkopfdurchmesser.
Zugleich ist ihr Durchmesser kleiner als der Kerndurchmesser des
Gewindes (75). Die Länge der Taille (73)
ist größer als die Wandstärke des T-Nutumgriffs
(44) des Verstellelements (30).
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Der
Kopf der Druckschraube (70) kann auch einen Außensechskant
aufweisen.
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Die
Zugschraube (60) ist eine genormte Zylinderkopfschraube
mit Innensechskant und einem Nenngewindedurchmesser von 5 Millimetern.
Ggf. ist die Zugschraube auch eine Feingewindeschraube, z. B. M5 × 0,5
oder M5 × 0,25.
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Zur
Montage wird zuallererst die Druckschraube (70) mit dem
zu den Bohrungen (23, 24) hin orientierten Gewindeabschnitt
(74) in die Gehäuseausnehmung (21) eingelegt
und daraufhin von innen her in die Gewindebohrung (23)
eingeschraubt. Dann wird das Verstellelement (30) mit der
T-Nut (42) voraus so in die Gehäuseausnehmung
(21) eingesetzt, dass sich die T-Nut (42) über
den Zylinderkopf (71) der Druckschraube (70) stülpt.
Daraufhin wird die Zugschraube (60) in ihre Bohrung (24)
gesteckt und in die Gewindebohrung (48) des Verstellelements
(30) eingeschraubt. Nun wird, ggf. nach dem Einsetzen eines
Zylinderstiftes (51), vgl. 6, mit Hilfe
der Schrauben (60, 70) das Verstellelement (30) so
ausgerichtet, dass es (30) nahezu mittig in der Gehäuseausnehmung
(21) ausgerichtet ist. Die Außenwandungen des
Verstellelements (30) liegen dann zumindest annähernd
parallel gegenüber den Innenwandungen der Gehäuseausnehmung
(21). Abschließend wird der Deckel (27)
auf das Gehäuse (10) geschraubt. Alle in der Gehäuseausnehmung (21)
an geordneten Bauteile (30, 60, 70) sind
zumindest bereichsweise eingefettet.
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Soll
nun zum Justieren das Gehäuse (10) gegenüber
dem Zentrierbolzen (81) in der Fernverstellrichtung (1)
nach rechts verschoben werden, vgl. 4, so wird
die Druckschraube (70) durch Herausschrauben – beispielsweise
um eine Vierteldrehung – zum Verstellen gelockert. Durch
ein Nachziehen der Zugschraube (60) wird der Nutgrund (43)
der T-Nut (42) klemmend an der Stirnfläche (72)
der Druckschraube (70) angelegt. Hierbei schwenkt das Verstellelement
(30) nach 4 um den Abstützvorsprung
(33) auf dem Schwenkkreis (5). Die der Zugschraube
(60) zugewandte Kante des Abstützvorsprungs (33)
bildet dazu die theoretische Schwenkachse (52).
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Bei
der Variante nach 5 schwenkt das Verstellelement
(30) im Bereich des Zylinderstifts (51). Ggf.
ist hier die Schwenkachse (52) die Mittellinie des Zylinderstifts
(51) oder eine von dessen Berührlinie am Gehäuse
(10) oder am Verstellelement (30).
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Durch
ein vorsichtiges Anziehen der Druckschraube (70) wird die
gewünschte Endlage der Positionierausnehmung (41)
eingestellt. Die Zugschraube (60) wird hierbei verspannt.
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Die
Feinverstellvorrichtung nach 4 in Verbindung
mit 3 ermöglicht eine besonders zeitsparende
Feineinstellung. Da die Druckschraube (70) mit der Rückseite
des Zylinderkopfes (71) an den Hintergiffsnasen (45)
auf der Höhe der Mittellinie (79) anliegt, kann
mit ihr (70) auch Zug auf das Verstellelement (30) übertragen
werden. Der Zylinderkopf (71) ist eingeklemmt zwischen
dem Nutgrund (43) und den Hintergiffs nasen (45).
Die Zugschraube (60) hat hier teilweise nur eine Konterfunktion.
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Für
ein Verstellen des Werkzeugadapters (90) nach links, vgl. 5,
wird die Zugschraube (60) gelockert und die Druckschraube
(70) vorsichtig eingeschraubt. Anschließend wird
die Zugschraube (60) angezogen und ein sich hierbei nochmals
einstellender Hub durch ein einschraubendes Nachstellen der Druckschraube
(70) korrigiert. In 5 ist bei
dem Verstellelement (30) auf die T-Nut (42) verzichtet
worden. Die Druckschraube (70) ist hier z. B. nur noch ein
Gewindestift mit einer Ansatzkuppe nach DIN 78.
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Zum
Feinjustieren wird in allen Varianten der 1 bis 5 nur
ein Werkzeug benötigt.
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Die 6 und 7 zeigen
eine Feinverstellvorrichtung, deren Verstellelement (30)
linear im Gehäuse (10) geführt ist. Bei
dieser Variante wird als Druckschraube (70) z. B. eine
genormte M5-Zylinderkopfschraube mit z. B. Feingewinde und Innensechskant
verwendet. Diese Druckschraube (70) sitzt eingeschraubt
in einer speziellen Zugschraube (60), die wiederum in das
Gehäuse (10) eingeschraubt ist. Die Mittellinien
der Druckschraube (70) und der Zugschraube (60)
sind deckungsgleich.
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Die
Zugschraube (60) hat einen Zylinderkopf (61),
eine Taille (63) und einen Gewindeabschnitt (64).
Letzterer weist im Bereich seines freien Endes einen Außensechskant
(67) auf. Der Außensechskant (67) hat
z. B. eine Schlüsselweite von sieben Millimetern. Der Gewindeabschnitt
(64) trägt beispielsweise ein M10 × 0,5-Feingewinde
(65).
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Für
die Montage wird zunächst die Zugschraube (60)
in die Gehäuseausnehmung (21) eingelegt und mit
dem Außensechskant (67) voraus in die Gewindebohrung
(48) eingeschraubt. Dann wird das Verstellelement (30),
in die Gehäuseausnehmung (21) eingesetzt, wobei
die z. B. durchgehende T-Nut (42) den Zylinderkopf (61)
der Zugschraube (60) umgreift. Abschließend wird
der Deckel (27) auf das Gehäuse (10)
montiert und die Druckschraube (70) in die Zugschraube
(60) eingeschraubt.
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Zum
Verstellen wird die Druckschraube (70), z. B. mittels einer
viertel Linksdrehung, beispielsweise mit einem Sechskantstiftschlüssel
gelöst, um dann zusammen mit der Zugschraube (60)
mit Hilfe eines Gabelschlüssels in der entsprechenden Feinverstellrichtung
(1) bewegt zu werden. Zum endgültigen Fixieren
wird die Zugschraube (60) mit dem Gabelschlüssel
gehalten, während die Druckschraube (70) mit dem
Sechskantstiftschlüssel gekontert wird.
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In
dieser Schrift wird mehrfach der Begriff „zumindest annähernd
parallel" oder „... quer" verwendet. Damit wird eine Abweichung
von der Parallelen oder der Querrichtung von maximal ±2
Winkelgraden verstanden.
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- 1
- Feinverstellrichtung
- 2
- Justierschwenkkreis
- 5
- Schwenkkreis
des Verstellelements (30)
- 8
- maximaler
Verstellwinkel für (90)
- 10
- Gehäuse
- 11
- Gehäuseboden
- 12
- Gehäuseabsatz
- 13
- Seitenfläche,
schmal
- 14
- Seitenfläche,
groß
- 21
- Gehäuseausnehmung
- 22
- Gehäusequerbohrung
- 23
- Gewindebohrung
- 24
- Zugschraubenbohrung
mit Zylindersenkung
- 25
- Kegelsenkung
- 27
- Gehäusedeckel
- 28
- Gehäuseschrauben,
Senkschraube
- 30
- Verstellelement
- 31
- Führungsflächen
- 32
- Seitenflächen,
schmal, rechts
- 33
- Abstützvorsprung
- 34
- Abstützrücksprung
- 35
- Bodenfläche
- 36
- Deckelfläche
- 41
- Positionierausnehmung
- 42
- T-Nut
- 43
- Nutgrund
- 44
- T-Nutumgriff
- 45
- Hintergriffsnasen
- 46
- Langloch,
oben
- 47
- Langloch,
unten
- 48
- Gewindebohrung
- 51
- Zylinderstift
- 52
- Schwenkachse
- 60
- Zugschraube
- 61
- Zylinderkopf
(6)
- 63
- Taille
(6)
- 64
- Gewindeabschnitt
(6)
- 65
- Außengewinde
(6)
- 66
- Werkzeugausnehmung
- 67
- Außensechskant
- 69
- Mittellinie
- 70
- Druckschraube
- 71
- Zylinderkopf
- 72
- Stirnseite,
ggf. ballig
- 73
- Taille
- 74
- Gewindeabschnitt
- 75
- Außengewinde,
Feingewinde
- 76
- Werkzeugausnehmung
- 79
- Mittellinie
- 80
- positive
Adapterprofilgruppe, Werkzeugmaschinenadapter
- 81
- Zentrierbolzen
- 90
- negative
Adapterprofilgruppe, auswechselbare Baugruppe, Werkzeugadapter
- 91
- Schraube,
Senkschraube
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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