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Einrichtung zum Aufspannen und/oder zur Halterung eines Werkstückes
auf Drehmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Aufspannen
und/oder zur Halterung eines Werkstückes auf Drehmaschinen nach Art einer Lünette
mit vorzugsweise drei gleichmäßig verteilt angeordneten, auf das Werkstück einwirkenden
Haltegliedern, die über ein Hebelgestänge oder dgl. von Hand oder durch Servokraft,
beispielsweise durch einen von Druckmittel beaufschlagbaren Kolben, betätigbar sind,
wobei die auf das Werkstück einwirkenden Halteglieder als mit drehbar gelagerten
Rollen oder Gleitsteinen versehene Hebel ausgebildet und mittels eines Verstellgliedes
miteinander zwangläufig verbunden und derart geführt sind, daß deren das Werkstück
haltender Teil in Abhängigkeit von der Verstellbewegung des Hebelgestänges verstellbar
ist, und betrifft Maßnahmen zur Verbesserung der Funktion und .des Betriebsverhaltens
derartiger Aufspanneinrichtungen. Zum Aufspannen von Werkstücken mit großem Schlankheitsgrad
auf Drehmaschinen sind verschiedene Zünettenausführungen bekannt. Bei jeder dieser
Halte- oder Aufspannvorrichtungen sind jeweils ein oder zwei der Halteglieder ortsfest
in einem Gehäuse angeordnet, während das dritte Glied über ein Hebelsystem von Hand
oder mittels eines von Druckmittel beaufschlagbaren Kolbens zugestellt wird. Für
'jedes zu bearbeitende
Werkstück sind daher zwei Halteglieder der
Lünette entsprechend dem Werkstückdurchmessergesondert vor dem Einspannen einzustellen.
Außerdem können derartige Zünetten für urrunde Werkstücke, da vielfach zwei der
Halteglieder unnachgiebig angeordnet sind, nicht verwendet werden. Trotz des erheblichen
Bauaufwandes des Hebelgestänges, der Halteglieder, der Betätigkeitseinrichtungen
und der dadurch hervorgerufenen Baugröße sind die bekannten Aufspanneinrichtungen
somit mit erheblichen Mängeln. behaftet und vielfach, insbesondere zur Bearbeitung
von urrunden Werkstücken, nicht verwendbar.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einrichtung zum Aufspannen
und/oder zur Halterung eines Werkstückes auf Drehmaschinen der vorgenannten Art
zu schaffen, die einfach in ihrem Aufbau ist und mittels der bei nachgiebiger Lagerung
aller Halteglieder vor allem auch urrunde Werkstücke in zuverläßiger Weise eingespannt
werden können.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß bei einer Einrichtung
der vorgenannten Art zum Aufspannen und/öder zur Halterung eines Werkstückes auf
Drehmaschinen nach Art einer Lünette mit vorzugsweise drei gleichmäßig verteilt
angeordneten auf das Werkstück einwirkenden Haltegliedern, eines der Halteglieder
als axial verschiebbarer Hebel und die beiden anderen
Halteglieder
als spiegelbildlich zueinander angeordneteschwenkbare Winkelhebel ausgebildet sind
und daß zur zwangläufigen Verbindung der Halteglieder miteinander das Versteliglied
auf dem axial verschiebbaren Hebel angeordnet ist und mit den freien Enden der Winkelhebel
in Verbindung stehta Das auf dem axial verschiebbaren Hebel angeordnete Verstellglied
ist hierbei in vorteilhafter Weise als Prisma mit einer gekrümmten oder geradlinigen,
vorzugsweise in der Bewegungsrichtung des Hebels unter 45o geneigten Außenfläche
auszubilden, mittels der die Verstellbewegung des Hebelgestänges auf die Winkelhebel
zumindest in einer Spannrichtung zwangläufig übertragbar ist.
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Des weiteren können bei dieser Ausführung einer Aufspanneinrichtungzur
Rückführung der Winkelhebel Druck- und/oder Zugfedern oder dgl. vorgesehen werden,
die sich an diesen und dem Gehäuse der Auf-spanneinrichtung oder dem Verstellglied
abstützen, und es können ferner zur Verminderung der Reibung zwischen dem Verstellglied
und den Winkelhebeln an deren, an dem Verstellglied anliegenden Enden drehbar gelagerte
Rollen, Gleitsteine oder dgl, an geordnetund zur Lagerung und Führung der Winkelhebel
in dem Gehäuse diesen zugeordnete kreisförmig zu dem Schwenkpunkt ausgebildete Lagerflächen
eingearbeitet werden.
Das Verstellglied kann nach einer andersartigen
Ausführungsform auch als Verbindungshebel ausgebildet sein, der jeweils mit dem
axial verschiebbaren Hebel und den freien Enden der Winkelhebel gelenkig verbunden
ist.
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Des weiteren ist es insbesondere bei einer Aufsnanneinrichtung mit
drei auf das Werkstück einwirkenden axial verschiebbaren Haltegliedern möglich,
zur zwangläufigen Verbindung der Halteglieder zwei drehbar gelagerte Winkelhebel
vorzusehen, die jeweils mit zwei Haltegliedern gelenkig verbunden sind.
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Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Verstellgliedes
kann. dieses auch als eine drehbar gelagerte, vorzugsweise kreisringförmige Scheibe
ausgebildet sein, die mit dem Hebelgestänge und mit den Haltegliedern in Triebverbindung
steht.
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Zur Verbindung der Halteglieder mit dem als Scheibe ausgebildeten
Verstellglied können hierbei in diesem und/oder den drehbar gelagerten und/oder
in Ausnehmungen des Gehäuses geführten Haltegliedern Aussparungen zu deren Führung
mittels Bolzen, Ansätzen oder dgl. vorgesehen werden, oder es kann auf der Scheibe
ein Zahnkranz oder dgl. angebracht werden, in den ein an den Haltegliedern angebrachtes
Zahnsegment oder ein in dem Gehäuse gelagertes Zahnrad eingreift.
Zur
Betätigung des Verstellgliedes über das Hebelgestänge kann ein beidseitig von Druckmittel
beaufsehlagbarer an dem Gestänge angelenkter und vorzugsweise in dem Gehäuse der
Aufspanneinrichtung eingesetzter Kolben, eine z, B, in dem Gehäuse gelagerte Verstellspindel
oder dgl. verwendet werden.
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Eine gemäß der Erfindung ausgebildete Einrichtung zum Aufspannen und/oder
zur Halterung eines Werkstückes auf Drehmaschinen zeichnet sich in jeder der angegebenen
Ausführungsformen durch einen einfachen Aufbau und durch ein stets gutes Betriebsverhalten
ausv Dadurch, daß nämlich alle auf das zu bearbeitende Werkstück von außen oder
von innen einwirkenden: Halteglieder nachgiebig angeordnet-sind, -,raerden urirunde
Stellen auf einfache Weise ausgeglichen, so daß immer eine zentrische Halterung
des Werkstückes gegeben ist. Außerdem gewährleistet der gewählte Aufbau der vorschlagsgemäßen
Lünette ein rasches Ein- und Ausspannen eines Werkstückes, wobei die Verstellung
der Halteglieder auch mittels einer gesonderten Steuerung selbsttätig in Abhängig=
keit von einer oder mehreren Betriebsgrößen erfolgen kann. Die hierbei auftretenden
Zeitersparnisse gegenüber vergleich--jaren vorbekannten Aufspanneinrichtungen ist
erheblich. Da es weiteren der Aufbau der vorschl' agsgemäßen %ünette ein.-fach ist,
ist auch deren Baugröße, insbesondere deren Breite, verhältnismäßig klein,, so daß
nicht nür die Herstellung
wirtschaftlich, sondern auch die Verwendung
auf allen Drehmaschinen ohne Schwierigkeiten möglich ist.
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Weitere Einzelheiten einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Einrichtung
zum Aufspannen und/oder zur Halterung eines Werkstückes auf Drehmaschinen sind den
in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen zu entnehmen. Hierbei zeigt:
| Fig. 1 : Eine durch Servokraft und/oder von Hand betätigbare |
| Aufspanneinrichtung mit drei auf das zu bearbeitende |
| Werkstück einwirkenden zwangläufig durch ein als |
| Prisma ausgebildetes Verstellglied miteinander ver- |
| bundene Haltegliedern, |
| Fig. 1a: eine Aufspanneinrichtung nach Fig. 1 in andersartiger |
| konstruktiver Ausgestaltung, |
| Fig. 2 : eine Aufspanneinrichtung nach Fig. 1 mit Hebeln als |
| Verstellglieder, |
| Fig. 3u.¢:weitere Ausführungsformen der Aufspanneinrichtung |
| nach Fig. 1 mit als Winkelhebel ausgebildeten Ver- |
| stellgliedern und |
| Fig.5u6: Aufspanneinrichtungen der gleichen Art, deren Ver- |
| stellglieder als drehbar gelagerte ringförmige |
| Scheiben ausgebildet sind. |
Die in Fig. 1 dargestellte und mit 1 bezifferte Aufspanneinrichtung
zum AufspaiL.nen und/oder zur Halterung eines Werkstückes 3 auf einer nicht gezeigten.
Drehmaschine besteht aus einem mit einem Aufspannbock 2 versehenem Gehäuse ¢, in
dem die auf das Werkstück 3 einwirkenden zwangläufig miteinander verbundene Halteglieder
5, 6 und ? und die mit diesen in Verbindung stehenden Betätigungsglieder eingesetzt
sind. Das Halteglied 5 ist hierbei axial verschiebbar angeordnet und mit einem Verstellglied
13 versehen, während die Halteglieder 6 und 7 als auf den Bolzen 11 und 12 drehbar
gelagerte Winkelhebel ausgebildet sind. An den auf das Werkstück 3 einwirkenden
Enden. der Halteglieder 5, 6 und 7 sind Rollen 8, g und 10 angebracht,-,um bei dessen
Drehbewegung die Reibung zu mindern.
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Zur zwangläufigen Verbindung der Halteglieder 5,'6 und 7 miteinander
dient das als Prisma ausgebildete Verstellglied 13, das mit den Außenflächen 31
bzw. 32 auf die Halteglieder 6 und 7 einwirkt. Um auch hierbei die Reibung zu mindern,
sind-an den mit dem Verstellglied 13 zusammenwirkenden Enden der Halteglieder 6
und 7 drehbar gelagerte Rollen 29 und 30 angeordnet.
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Als eines der möglichen Betätigungsglieder für die dargestellte Aufspanneinrichtung
ist in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ein beidseitig von Druckmittel beaufschlagbarer
in
dem Zylinder 19 eingesetzter Kolben 20 vorgesehen, dem das Druckmittel über die
Zeitung 21 oder 22 wechselweise zugeführt wird. Über die Kolbenstange 18 sowie den
auf dem Bolzen 15 schwenkbar gelagerten Hebel 14, der mittels Bolzen 17 bzw. 16
mit der Kolbenstange 18 und dem axial verstellbaren Halteglied 5 gelenkig verbunden
ist, wirkt der Kolben 20 somit auf die Halteglieder-5, 6 und 7 ein. Als Betätigungsglied
kann aber auch eine mit einem Handrad 24 versehene Gewindeespindel 23 verwendet
werden. Die in dem@Gehäuse 4 drehbar gelagerte Spindel 23 greift hierbei in eine
Gabel 25 ein, die gelenkig mittels eines Bolzens 26 mit dem Hebel 14 verbunden ist.
Durch Verdrehen des Handrades 24 kann somit der schwenkbar um den Bolzen 15 gelagerte
Hebel 14 und damit auch die mit diesem verbundenen Halteglieder 5, 6 und 7 in ihrer
Zage verändert werden.
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Soll mittels der in Fig. 1 dargestellten Aufspanneinrichturig 1 ein
Werkstück, beispielsweise die mit 3 bezifferte Welle auf einer Drehmaschine aufgespannt
werden, so ist die -an den strichpunktiert dargestellten Aufspannbock 2 befestigte
Aufapanneinrichtung 1 an der Maschine an geeigneter Stelle anzubringen. Sodann sind
die Halteglieder 5, 6 und 7 grob auf das zu bearbeitende Werkstück auszurichten.
Nach Einführen des Werkstückes 3 zwischen die Halteglieder 5, 6 und 7 ist,
beim
Aufäpannen mittels Servokraft, dem Druckkolben 20 durch die Zeitung 21 Druckmittel
zuzuführen, oder bei einer manuellen Einspannung, das mit der Spindel 23 verbundene
Handrad 24 entsprechend zu verdrehen. Dadurch wird. der Hebel 14, da sowohl der
Kolben 20 über die Kolbenstange 18 als auch die Spindel 23 über die Gabel 25 mit
diesem in Verbindung steht, um den Bolzen 15 verschwenkt, so daß das Halteglied
5 axial in Richtung des Werkstückes 3 verschoben wird. Gegebenenfalls ist, damit
jeweils nur eine der Betätigungseinrichtungen wirksam wird, vor der Druckmittelzuführung
bzw. der Spindelverstellung der Bolzen 26 bzw. der Bolzen 17 aus dem Hebel 14 herauszunehmen.
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Bei dieser Verschiebebewegung laufen die Rollen 29 und 30 der drehbar
auf den Bolzen 11 und 12 gelagerten winkelig ausgebildeten Halteglieder 6 und 7
auf den Außenflächen 31 und 32 des Verstellgliedes 13 auf, so daß die Halteglieder
6 und 7 nach außen und somit deren Rollen 9 und 10 gegen das Werkstück 3 gedrückt
werden. Dadurch wird das Werkstück 3 entsprechend der aufgebrachten Spannkraft festgehalten
und an drei Stellen abgestützt.
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Die Außenfläche 31 des als Prisma ausgebildeten Verstellgliedes 13
ist dabei derart gekrümmt' daß beim :Einspannen von Werkstücken mit unterschiedlichen
die
jeweiligen Berührungspunkte auf einer vom Zentrum ausgehenden Geraden liegen. Dadurch
wird erreicht, daB bei wechselnden Durchmessern die winkelig ausgebildeten Halteglieder
unter einem stets gleichen Winkel auf das zu haltende Werkstück einwirken, so daß
eine stets gleich gute Rufspannung gewährleistet wird, Die Krümmung der Fläche 31
kann empirisch oder rechnerisch ermittelt werden,- wobei ins-' besondere die Zage
des Drehpunktes von Bedeutung ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, eine
geradlinige, beispielsweise unter einem Winkel von 45o in Verschubrichtung geneigte
Fläche 32, wie es als Ausführungsvariante in der anderen Hälfte der Fig. 1 dargestellt
ist, auf dem Verstellglied 13 anzubringen. Insbesondere für Werkstücke, deren Durchmesser
nahezu gleich bleibt, so daß die Aufspanneinrichtung 1 auf diese abgestimmt werden
kann, ist eine derartige auf einfache Weise herzustellende Fläche geeignet und gewährleistet
ebenfalls ein gutes Einspannen. Um auch bei einer Rückführung des Hebels 14 eine
Verbindung zwischen den Haltegliedern 6 und 7 und dem Veratellglied 13 herzustellen,
können Druckfedern 27 vorgesehen werden, die sich an dem Gehäuse 4 und den Haltegliedern
6 und 7 abstützen und diese mit den Rollen 29 und 30 gegen das Verstellglied pressen.
Es ist aber auch möglich, zu dem. gleichen Zweck die Halteglieder 6 und 7 mit dem
13 durch
Zugfedern 28 zu koppeln. Da somit eine zwangläufige Verbindung
zwischen den Haltegliedern 6 und 7 mit dem Verstellglied 13 nur in einer Bewegungsrichtung
besteht, können unrunde Stellen an dem Werkstück 3 ohne Schwierigkeiten und ohne
da.ß der Hebel 14 zu verstellen ist, auf einfache Weise ausgeglichen werden.
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Da über die Halteglieder 6 und 7 beim Einspannen des Werkstückes 3
und bei unrundem lauf große Kräfte übertragen bzw. ausgeübt werden, sind zu deren
Führung und Abstützung in dem Gehäuse 4 zwei lagerflachen 33 und 34 eingearbeitet.
Die Lagerflächen 33 und 34 sind hierbei kreisförmig zu dem Schwenkpunkt der Halteglieder
6 und 7 ausgebildet, so daß sa:@@s eine sichere Anlage der Halteglieder 6 und 7
gewährleistet ist.
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Die Aufspanneinrichtung 201 nach Fig. 1a zur Halterung eines mit 203
bezifferten Werkstückes besteht wiederum aus einem mittels eines strichpunktiert
dargestellten Halters 202 auf einer Drehmaschine zu befestigenden Gehäuse 204, in
das die Halteglieder 205, 206 und 207 eingesetzt sind. Das Halteglied 205 ist hierbei
als axial verschiebbarer Hebel ausgebildet, während die Halteglieder 206 und 207
auf den Bolzen 208 und 209 drehbar .gelagert sind. Zur zwangläufigen Verbindung
der Halteglieder 205, 206 und 207 untereinander ist
das
auf dem Halteglied 205 fest angeordnete prismatische Verstellglied 210 vorgesehen,
an dessen gekrümmt gezeichneter Fläche 211 die Verstellglieder 207 und 208, die
bei einer Verstellbewegung des Verstellgliedes 210 somit auf das Werkstück 203 gepreßt
werden, anliegen. Außerdem sind zur zwangläufigen Rückführung der Halteglieder 206
und 207 Federn 215 vorgesehen, die an diesen sowie dem Halteglied 205 befestigt
sind.
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Das Gehäuse 204 der Aufspanneinrichtung 201 ist in dem Ausführungsbeispiel
nach Fig. 1a als Zager für die Halteglieder 206 und 207 ausgebildet, und zwar sind
die diesen zugeordneten Gehäuseöffnungen als kreisförmige Lagerflächen 213 ausgestaltet,
an denen die Halteglieder 206 und 207 mit den Gegenflächen 214 anliegen. Dadurch
ist die Gewähr gegeben, daß nicht nur sehr große Kräfte von den Haltegliedern 206
und 207 und deren Lagerbolzen 208 und 209 aufgenommen werden können, sondern daß
auch der Innenraum des Gehäuses 204 in jeder Stellung der Halteglieder 206 und 207
abgedichtet ist, so daß das Eindringen von Schmutz, insbesondere von Drehspänen
und dgl. in zuverläßiger Weise verhindert wird.
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Zur Betätigung der Aufspanneinrichtung 201 dient ein in einem Druckzylinder
216 eingesetzter, von Druckmittel beaufschlagbarer
Kolben 217,
der hierbei unmittelbar mit dem axial verschiebbaren Halteglied 205, das in der
in dem Gehäuse 204 eingearbeiteten Führung 212 gehalten wird, verbunden ist. Wird
beispielsweise dem Druckzylinder 216 Druckmittel über die Druckmittelleitung 218
zugeführt, so wird der Kolben 217 sowie das an diesem befestigte Halteglied 205
axial zu dem Werkstück 203 hin verschoben; außerdem werden die Halteglieder 206
und 207 durch das Verstellglied 210 zwangläufig nach außen geschwenkt, so daß das
Werkstück 203 durch alle drei Halteglieder festgehalten wird.
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Zn dem Ausführungsbeispiel einer Aufspanneinrichtung nach Figo 29
die hier mit 41 bezeichnet ist, sind die auf das zu bearbeitende Werkstück 42 einwirkenden
Halteglieder 43, 44 und 45 durch Hebel 54 und 55 zwangläufig miteinander verbunden.
Die Hebel 54 und 55 wirken-somit als Verstellglied. Bei einer. von dem Hebel 46
auf den auf einem Bolzen 48 schwenkbar gelagerten Hebel 47, der wiederum mit dem
Halteglied 43 gelenkig verbunden ist, übertragenen Verstellbewegung werden nämlich
die winkelig ausgebildeten auf den Bolzen 49 und 50 ebenfalls drehbar gelagerten
Halteglieder 44 und 45 entsprechend dem Verstellweg des Haltegliedes 44 verstellt,
da sie mittels der Hebel 54 und 55 sowie der Zapfen 51, 52 und 53 an diesem angelenkt
sind®
Nach Fig. 3 sind bei der dort gezeigten Einspanneinrichtung
61 als Verstellglieder zwei auf den Bolzen 71 und 72 schwenkbar gelagerte Winkelhebel
66 und 67 vorgesehen, die gelenkig mit den auf das Werkstück einwirkenden Haltegliedern
63, 64 und 65 verbunden sind.
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Zur Führung der Halteglieder 64 und 65 sind hierbei ferner in das
:Gehäuse 68 der Aufspanneinrichtung 61 Ausnehmungen 69 und 70 eingearbeitet, in
die die radial auf einer Geraden in Abhängigkeit von der über das Hebelgestänge
73 eingeleiteten Verstellbewegung verstellbaren Halteglieder 64 und 65 geführt-
sind, In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4, das im wesentlichen der Aufspanneinrichtung
nach Fig. 3 entspricht, sind die Verstellglieder 86 und 87 wiederum als Winkelhebel
ausgebildet, die gelenkig mit den auf das Werkstück 82 einwirkenden Haltegliedern
83 und 84 und 85 verbünden sind. Zur Lagerung der Winkelhebel 86 und 87 dienen hierbei
zwei an diesen befestigte Hebel 89 und 90, die mittels Bolzen 91 und 92 drehbar
in dem Gehäuse 88 der Aufspanneinrichtung 81 gelagert sind. Bei einer Verstellung
des Hebelgestänges 93 werden somit die Halteglieder 83, 84 und 85 entsprechend der
eingeleiteten Verstellbewegung zu dem Werkstück 82 hin oder von diesem wegbewegt.
Die
Aufspanneinrichtung 101 nach Fig. 5 ist mit einer mittels Rollen 109 und 110 drehbar
in dem Gehäuse 106 gelagerten Scheibe als Verstellglied versehen, an der das Hebelgestänge
107 zur Auslösung einer Verstellbewegung der hierbei unterschiedlich ausgebildeten
Halteglieder 103, 104 und 105 befestigt ist. Zur Führung des Haltegliedes 103 ist
in dem Gehäuse 106 eine Ausnehmung 111 eingearbeitet, in die das radial verstellbare
Halteglied 103 eingesetzt ist, während zu dessen Verstellung in der Scheibe 108
eine in Umfangsrichtung geneigte Aussparung 112 vorgesehen ist, in die ein mit dem
Halteglied 103 verbundener Bolzen 113 eingreift. Die Verstellung des winkelig ausgebildeten
und auf einem Bolzen 114 gelagerten Haltegliedes 104 erfolgt dGb-ben durch einen
auf der Scheibe 108 befestigten Bolzen 115, der in ein Langloch 116 des Haltegliedes
104 ragt. Ferner ist es möglich, die Verstellung des gekrümmten und mittels eines
Bolzens 118 in dem Gehäuse 106 geführten Haltegliedea 105 in der Weise vorzunehmen,
daß in der Scheibe 108 eine entsprechend-geformte Ausnehmung 117 vorgesehen wird,
durch die bei einer Verdrehung der Scheibe 108 mittels des Hebelgestänges
107 das Halteglied 105 wie auch die Halteglieder 103 und 104 in Richtung
auf das Werkstück 102 oder von diesem weg verstellt werden: Zur Verstellung der
auf das zu bearbeitende Werkstück 122 einwirkenden Halteglieder 1239 124
und 125 der in Fig. 6
dargestellten Aufspanneinrichtung dient wiederum
eine auf Rollen 129 und 130 gelagerte Scheibe 128, die mit einem Hebelgestänge 127
verbunden und mit einem Zahnkranz 131 versehen ist. Um das in einer Ausnehmung 134
des Gehäuses 126 eingesetzte Halteglied 123 bzw. 124 in Richtung auf das Werkstück
122 verstellen zu können, ist ein in dem Gehäuse 126 gelagertes Zahnrad 133 vorgesehen,
das in den Zahnkranz 131 der Scheibe 128 und eine auf dem Halteglied 123 angebrachte
Verzahnung 132 eingreift. Die Verstellung des auf einem Bolzen 136 drehbar gelagerten
Haltegliedes 125 wird dagegen durch ein an diesem befestigtes Zahnsegment 135 vorgenommen.
Sobald die Scheibe 128 mittels des Hebelgestänges 124 verstellt wird folgen die
Halteglieder 123, 124 und 125 somit zwangläufig der eingeleiteten Verstellbewegung.