DE19814557C1 - Werkstoffstangen-Führungseinrichtung für Drehmaschinen - Google Patents

Abstract

Werkstoffstangen-Führungseinrichtung für Drehmaschinen zum Abarbeiten einer in Richtung einer Stangenachse vorschiebbaren Werkstoffstange, mit mehreren, in Richtung der Stangenachse hintereinander und im Abstand voneinander angeordneten Führungseinheiten, deren jede mehrere, um die Stangenachse herum im Abstand voneinander angeordnete Führungselemente aufweist, die um quer zur Stangenachse verlaufende, in einer gemeinsamen, zur Stangenachse senkrechten Ebene liegende Achsen drehbar und zum synchronen Verdrehen miteinander gekoppelt sind sowie an ihrem Umfang jeweils eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Führungsrinne aufweisen, die so gestaltet ist und sich in Umfangsrichtung des betreffenden Führungselements so ändert, daß die Führungsrinnen der Führungselemente einer jeden Führungseinheit einen Werkstoffdurchlaß bilden, dessen lichter Durchmesser durch synchrones Verdrehen der Führungselemente einer Führungseinheit veränderbar ist; um Werkstoffstangen unterschiedlichen Durchmessers spielfrei lagern und führen zu können, wird eine solche Führungseinrichtung so ausgebildet, daß sich der Querschnitt der Führungsrinne mit Bezug auf die Achse des Führungselements in einer der beiden Umfangsrichtungen des Führungselements im Sinne einer Vergrößerung des Werkstoffstangendurchlasses stetig und stufenlos verändert, so daß der Durchmesser des Werkstoffstangendurchlasses durch Verdrehen der Führungselemente stetig und stufenlos veränderbar und an den Durchmesser einer zu ...

Description

Werden auf einer Drehmaschine Werkstücke hergestellt aus stangenförmigem Rohmaterial, sogenannten Werkstoffstangen, welche üblicherweise eine Länge von 3 bis 4 m haben, ent­ scheidet die Qualität der Führung einer Werkstoffstange, die bei der Bearbeitung um die Werkstoffstangenachse rotiert und schrittweise in Richtung auf die Drehmaschine vorgeschoben werden muß, über die erreichbare Bearbeitungsgenauigkeit der Werkstücke - eine präzise und vibrationsfreie Stangenführung ermöglicht enge Fertigungstoleranzen und die Herstellung von Werkstücken mit guter Oberflächenqualität.

Bei einer ersten Art von Werkstoffstangen-Führungseinrich­ tungen werden die Werkstoffstangen in Rohren geführt, die zur Dämpfung von Schwingungen der Werkstoffstange mit Öl gefüllt sind. Da es möglich sein muß, mit einer Drehmaschine Werk­ stoffstangen verschiedenen Stangendurchmessers verarbeiten zu können, ist es einleuchtend, daß derartige Werkstoffstangen- Führungseinrichtungen zu einem hohen Aufwand führen.

Bei einem anderen Typ von Werkstoffstangen-Führungseinrich­ tungen - sogenannten Stangenlademagazinen - wird die Werkstoffstange in einem Kanal geführt, welcher in Längsrichtung geteilt und aufklappbar ist, so daß eine neue Werkstoffstange von der Seite her in den aufgeklappten Kanal eingelegt werden kann. Aber auch bei diesem Typ von Werkstoffstangen-Führungseinrichtungen bedarf es eines hohen Aufwandes, um Werkstoffstangen verschiedenen Stangendurch­ messers präzise lagern und führen zu können.

Die EP-0 574 882 A1 beschreibt nun anhand ihrer Fig. 1 und 2 bzw. 8 einen Versuch, in einer Werkstoffstangen-Führungs­ einrichtung Werkstoffstangen verschiedenen Stangendurch­ messers lagern und führen zu können, ohne beim Übergang auf eine Werkstoffstange anderen Stangendurchmessers Elemente austauschen zu müssen, die der Lagerung und Führung einer zu verarbeitenden Werkstoffstange dienen. Die bekannte Konstruk­ tion besitzt in Richtung der zu verarbeitenden Werkstoff­ stange hintereinander und in gleichen Abständen voneinander mehrere Führungseinheiten, deren jede zwei rollen- oder walzenartige Führungselemente aufweist, die einander bezüg­ lich der Werkstoffstangenachse gegenüberliegen, um zueinander parallele und quer zur Werkstoffstangenachse verlaufende Achsen drehbar sind und an ihrem Umfang jeweils eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Führungsrinne aufweisen. Bei jedem Führungselement bildet der Boden der Führungsrinne im Schnitt senkrecht zur Drehachse des betreffenden Führungs­ elements ein Polygon, dessen Seiten derart unterschiedliche Abstände von der Drehachse haben, daß diese Abstände, schrei­ tet man in einer Umfangsrichtung des Führungselements von Polygonseite zu Polygonseite fort, ständig zunehmen bzw. in der anderen Umfangsrichtung ständig abnehmen. In jedem Ab­ schnitt der Führungsrinne ist deren Wandung im Schnitt senk­ recht zur Werkstoffstangenlängsrichtung kreisbogenförmig, so daß jeweils zwei einander entsprechende Abschnitte der Füh­ rungsrinnen der beiden Führungselemente einer Führungseinheit einen Werkstoffstangendurchlaß bilden, dessen Durchmesser davon abhängt, welcher der Führungsrinnenabschnitte der bei­ den Führungselemente sich gerade in seiner Funktionsstellung befindet. Im Bereich einer der Polygonabschnitte der Füh­ rungsrinne ist diese in Richtung der Drehachse des Führungs­ elements offen, um so eine neue Werkstoffstange zwischen die Führungselemente einlegen zu können (siehe Fig. 1 der EP-0 574 882 A1). Damit sich alle Führungselemente synchron drehen lassen, sind die Führungselemente einer jeden Füh­ rungseinheit miteinander gekoppelt, und zwar mittels mitein­ ander kämmender Ritzel der beiden Führungselemente, und außerdem hat die bekannte Werkstoffstangen-Führungseinrich­ tung eine Stellvorrichtung mit einer sich parallel zur Werk­ stoffstangenachse erstreckenden Schaltstange, welche für jede Führungseinheit mit einer Zahnstange versehen ist, mit der ein weiteres Ritzel eines der beiden Führungselemente der betreffenden Führungseinheit kämmt. Die Schaltstange hat einen Anschlag, welcher mit einem ausgewählten Anschlag einer Serie solcher Anschläge zusammenwirkt (siehe die Elemente 130a und 134 in Fig. 8 der EP-0 574 882 A1), um so an allen Führungseinheiten einen Werkstoffstangendurchlaß mit glei­ chem, vorgegebenem Durchmesser einstellen zu können.

Da sich auch mit dieser bekannten Werkstoffstangen-Führungs­ einrichtung nur eine sehr beschränkte Anzahl von Werkstoff­ stangendurchlässen bestimmten Durchmessers einstellen läßt, ist es erforderlich, die Führungselemente auszuwechseln, sollen Werkstoffstangen mit einem anderen Durchmesser ver­ arbeitet werden. Außerdem führen starre Führungskanäle, wie sie auch von den Werkstoffstangendurchlässen dieser bekannten Führungseinrichtung gebildet werden, stets zu dem Nachteil, daß jede Werkstoffstange mit mehr oder weniger Spiel geführt wird, da sie ja während der Herstellung von Werkstücken um die Stangenachse rotiert, und ein solches Spiel kann zu den eingangs erwähnten Vibrationen führen, welche wiederum eine Verschlechterung der erreichbaren Werkstückqualität zur Folge haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkstoff­ stangen-Führungseinrichtung mit verbesserten Führungs­ qualitäten zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einer Ein­ richtung gemäß dem Oberbegriff des beigefügten Anspruchs 1 aus, wie sie sich aus der EP-0 574 882 A1 ergibt, und erfin­ dungsgemäß wird eine solche Einrichtung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 versehen.

Bei der erfindungsgemäßen Führungseinrichtung ist es möglich, durch Verdrehen der Führungselemente den Durchmesser der von den Führungseinheiten gebildeten Werkstoffstangendurchlässe stetig und stufenlos zu verändern, und zwar über den ganzen Verstellbereich der Werkstoffstangendurchlässe, so daß sich Werkstoffstangen beliebigen Durchmessers (der Durchmesser muß aber natürlich im Verstellbereich liegen) spielfrei und exakt führen lassen. Als Rohmaterial eingesetzte Werkstoffstangen haben zuweilen nicht über ihre ganze Länge einen exakt kon­ stanten Durchmesser und sind oft auch nicht vollständig gerade; dank der erfindungsgemäß vorgesehenen Vorspannmittel lassen sich auch solche Werkstoffstangen in allen Führungs­ einheiten spielfrei halten und führen, und wegen ihrer Feder­ eigenschaften wirken diese Vorspannmittel auch als Dämpfungs­ mittel und verhindern so wirkungsvoll das Entstehen von Vibrationen. Außerdem ermöglicht es eine solche Führungs­ einrichtung, daß ein in Richtung der Werkstoffstangenachse verschiebbarer Werkstoffstangenschieber, der am hinteren Ende der vorzuschiebenden Werkstoffstange angreift und diese schrittweise in Richtung auf die Drehmaschine vorschiebt, sich zwischen die Führungselemente einer Führungseinheit einschieben läßt, obwohl ein solcher Werkstoffstangenschieber an seinem vorderen Ende üblicherweise einen Stangenhalter trägt, der das hintere Werkstoffstangenende übergreift und hält und infolgedessen einen größeren Außendurchmesser aufweist als die Werkstoffstange - mit Hilfe eines solchen, üblicherweise als federnde Zange ausgebildeten Stangenhalters wird der nicht mehr brauchbare Rest einer abgearbeiteten Werkstoffstange nach hinten aus der Drehmaschine und dem Führungsbereich der Werkstoffstangen-Führungseinrichtung herausgezogen.

Aus der US-A-4 149 437 ist eine in einer Spindel einer Werk­ zeugmaschine anzuordnende Einrichtung zum Stützen und Zen­ trieren einer während der Bearbeitung rotierenden Werkstoff­ stange bekannt geworden. Diese bekannte Zentriereinrichtung weist ein mehrteiliges, rohrartiges Gehäuse auf, dessen zentrale Längsachse mit der zentralen Längsachse einer zu zentrierenden Werkstoffstange zusammenfällt. An der Wandung des Gehäuses sind zwei einander diagonal gegenüberliegende und sich in Rohrlängsrichtung erstreckende, schienenartige Schieber in ihrer Längsrichtung verschiebbar geführt, und im Gehäuseinnern sind mehrere Zentrier- und Spannvorrichtungen angeordnet, deren jede ein Paar ungefähr halbschalenförmiger Zentrier- und Spannbacken aufweist, welche an den Schiebern um senkrecht zur zentralen Gehäuselängsachse verlaufende Schwenkachsen kippbar gelagert sind. Auf dem Gehäuse ist eine das letztere umfassende Spannmutter angeordnet, mit deren Hilfe sich die Schieber und damit alle Spannbacken in Ge­ häuselängsrichtung verschieben lassen. Da die Spannbacken einer jeden Spannvorrichtung gegen gehäusefeste Anschläge anliegen, werden dabei alle Spannbacken synchron verschwenkt (die beiden Spannbacken einer jeden Spannvorrichtung jeweils gegenläufig), um so mit Hilfe der Spannmutter extrem große, auf die zu zentrierende Werkstoffstange einwirkende Halte­ kräfte auszuüben. Wenn die in dieser bekannten Einrichtung eingespannte Werkstoffstange während ihrer Bearbeitung rotiert, muß also auch diese in der Spindel der Werkzeug­ maschine anzuordnende bekannte Einrichtung mit der Werkstoff­ stange rotieren - die bekannte Einrichtung hat deshalb (nur über eine größere Länge der Werkstoffstange) dieselbe Funk­ tion wie die allgemein üblichen, an den Werkstückspindeln von Werkzeugmaschinen vorgesehenen Spannzangen, in denen das zu bearbeitende Werkstück gleichfalls eingespannt und zentriert wird.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Ein­ richtung hat jede Führungseinheit zwei einander bezüglich der Stangenachse gegenüberliegende Führungselemente, obwohl, wie beispielsweise die Fig. 13 der EP-0 574 882 A1 erkennen läßt, es grundsätzlich möglich wäre, jede Führungseinheit mit mehr als zwei Führungselementen auszustatten.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Ein­ richtung sind ferner die Achsen der Führungselemente statio­ när angeordnet, obwohl auch Konstruktionen denkbar sind, bei denen die Führungseinheiten in Richtung der Werkstoffstangen­ achse verschiebbar an einem Träger, Gestell oder dergleichen angeordnet sind.

Damit man mit möglichst wenig unterschiedlichen Teilen aus­ kommt, empfiehlt es sich, alle Führungselemente aller Füh­ rungseinheiten gleich auszubilden; es liegt aber auf der Hand, daß es auch möglich wäre, in den verschiedenen Füh­ rungseinheiten unterschiedliche Führungselemente einzusetzen, z. B. Führungselemente unterschiedlichen Außendurchmessers. Um die Stellvorrichtung möglichst einfach betätigen und steuern zu können, ist es von Vorteil, wenn die Führungs­ elemente so ausgebildet sind, daß eine Längsmittellinie der Führungsrinne bzw. der Rinnenboden die Gestalt eines Ab­ schnitts einer Spirale mit der Führungselement-Drehachse als Mittelpunkt hat, denn dann bewirkt ein Verdrehen der Füh­ rungselemente in einer bestimmten Drehrichtung eine stetige Zunahme bzw. Abnahme des Durchmessers der von den Führungs­ einheiten gebildeten Werkstoffstangendurchlässe.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Ein­ richtung hat die Wandung der Führungsrinne im Schnitt senk­ recht zur Werkstoffstangenachse eine kreisbogenförmige Ge­ stalt, da Werkstoffstangen meist einen kreisförmigen Quer­ schnitt haben; grundsätzlich könnte der Führungsrinnenquer­ schnitt aber z. B. auch keil- oder dreiecksförmig sein, was dann allerdings zu punkt- statt linienförmigen Kontaktstellen zwischen den Führungselementen und der Werkstoffstange führen würde.

Damit ein im Vergleich zu der gerade bearbeiteten Werk­ stoffstange im Durchmesser größerer Werkstoffstangenschieber oder Stangenhalter beim Vorschieben durch eine Führungsein­ heit hindurch nicht zwischen deren Führungselementen einge­ klemmt wird, ist bei bevorzugten Ausführungsformen der erfin­ dungsgemäßen Einrichtung die Führungsrinne so gestaltet, daß über den ganzen Verstellbereich des von einer Führungseinheit gebildeten Werkstoffstangendurchlasses die Kontaktstellen einer Werkstoffstange mit den Führungsrinnen der Führungs­ elemente dieser Führungseinheit in einer gemeinsamen, senk­ recht zur Werkstoffstangenachse verlaufenden Ebene liegen, welche mit der von den Drehachsen der Führungselemente defi­ nierten Ebene zusammenfällt oder in Stangenvorschubrichtung hinter dieser Ebene liegt.

Ähnlich wie bei der Werkstoffstangen-Führungseinrichtung nach der EP-0 574 882 A1 empfiehlt es sich auch für die erfindungs­ gemäße Einrichtung, diese so zu gestalten, daß zum Einlegen einer Werkstoffstange zwischen die Führungselemente diese außerhalb des Verstellbereichs des Werkstoffstangendurch­ lasses einen Umfangsbereich aufweisen, in dem die Führungs­ rinne in Richtung der Führungselementachse insbesondere ein­ seitig offen ist. Dann läßt sich eine neue Werkstoffstange von dieser Seite her in die Führungseinheiten einlegen, nach­ dem alle Führungselemente so verdreht wurden, daß die seit­ lich offenen Führungsrinnenbereiche der Führungselemente einer jeden Führungseinheit einander bezüglich der Werk­ stoffstangenachse gegenüberliegen.

Zur möglichst einfachen, gleichzeitigen und synchronen Ver­ stellung aller Führungselemente der erfindungsgemäßen Ein­ richtung wird diese vorteilhafterweise so gestaltet, daß die Stellvorrichtung für jede Führungseinheit eine sich in Rich­ tung der Werkstoffstangenachse erstreckende und in dieser Richtung verschiebbare Zahnstange sowie mindestens eines der miteinander gekoppelten Führungselemente einer jeden Füh­ rungseinheit ein mit dieser Zahnstange kämmendes Ritzel auf­ weist und daß die Stellvorrichtung ferner eine sich in Rich­ tung der Werkstoffstangenachse erstreckende und in dieser Richtung mittels eines Schaltstangenantriebs verschiebbare Schaltstange aufweist, an der für jede Zahnstange ein Mit­ nehmer zum Verschieben der Zahnstangen in Richtung der Werk­ stoffstangenachse angebracht ist. Um die beiden Führungs­ elemente einer Führungseinheit miteinander zu koppeln, kann die Zahnstange mit mehreren Verzahnungen versehen sein, in die jeweils ein Ritzel eines Führungselements eingreift; ver­ fügt jede Führungseinheit nur über zwei Führungselemente, können diese aber auch in der Weise miteinander gekoppelt werden, daß jedes Führungselement über ein Ritzel verfügt, die Ritzel der beiden Führungselemente miteinander kämmen und eines der beiden Ritzel in die Zahnstange eingreift.

Damit sich die Führungselemente einer jeden Führungseinheit unabhängig von den Führungselementen der anderen Führungsein­ heiten an den Werkstoffstangendurchmesser anpassen können und so dem Umstand Rechnung getragen wird, daß der Werkstoff­ stangendurchmesser gegebenenfalls nicht über die ganze Werk­ stoffstangenlänge exakt konstant ist und/oder die Werkstoff­ stange auch nicht völlig gerade ist, empfiehlt es sich, die Mitnehmer der Schaltstange als nur in Werkstoffstangenvor­ schubrichtung wirksame Anschläge für die Zahnstangen auszu­ bilden und die Stellvorrichtung für jede Zahnstange mit einer auf letztere entgegen der Werkstoffstangenvorschubrichtung einwirkenden Rückstellfeder zu versehen.

Ist der Werkstoffstangenschieber mit einem Stangenhalter ver­ sehen, mit dem sich das nicht mehr brauchbare Reststücke einer Werkstoffstange zurückziehen läßt, trägt man vorteil­ hafterweise dem Umstand Rechnung, daß der Stangenhalter mit der gerade bearbeiteten Werkstoffstange rotiert, während die Führungselemente stillstehen (sieht man von geringfügigen, von den Vorspannmitteln verursachten Verdrehbewegungen ab); damit die Führungselemente durch den rotierenden Stangen­ halter nicht beschädigt werden können, wird empfohlen, den vorderen Endbereich des Stangenhalters an seiner vorderen Stirnseite sowie an seinem Außenumfang mit einer glatten, nicht-unterbrochenen Oberfläche zu versehen, und besonders vorteilhaft ist es, wenn der Stangenhalter an seinem vorderen Endbereich konisch und/oder abgerundet ist, um so das Ein­ schieben des Stangenhalters zwischen die Führungselemente einer Führungseinheit zu erleichtern.

Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, zeichnen sich bevor­ zugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Werkstoff­ stangen-Führungseinrichtung insbesondere durch folgende Merkmale aus:

Die Führungselemente stellen sich beim Vorschieben des Werk­ stoffstangenschiebers selbsttätig auf einen größeren Durch­ messer des Schiebers bzw. seines Stangenhalters ein.

Durch die Stellvorrichtung mit ihrer Schaltstange lassen sich die Führungseinheiten zwangsweise so weit öffnen, daß der Werkstoffstangenschieber bzw. sein Stangenhalter zurückge­ zogen werden kann, ohne daß die Gefahr besteht, daß diese Teile der Stangenvorschubvorrichtung zwischen den Führungs­ elementen eingeklemmt werden.

Durch die Stellvorrichtung lassen sich die Führungselemente in Stellungen bringen, die es ermöglichen, eine neue Werk­ stoffstange von der Seite her in die Führungseinrichtung ein­ zulegen.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen. Aus der nachfolgenden Beschreibung sowie der beigefügten zeichneri­ schen Darstellung ergibt sich eine besonders vorteilhafte Ausführungs­ form der erfindungsgemäßen Werkstoffstangen-Führungseinrich­ tung; in der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht wesentlicher Teile der Führungseinrichtung samt einer Werkstoff­ stange und Teilen einer Stangenvorschubvor­ richtung, wobei sich die Führungseinrichtung in einem Zustand befindet, in dem eine gerade bearbeitete Werkstoffstange in der Führungs­ einrichtung geführt wird;

Fig. 2 eine Stirnansicht der Führungseinrichtung gemäß Fig. 1 von links gesehen, und

Fig. 3 einen Schnitt durch den in Fig. 1 gezeigten Bereich der Führungseinrichtung gemäß der Linie A-A in Fig. 2.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen Abschnitte eines Trägers 10 der erfindungsgemäßen Werkstoffstangen-Führungseinrichtung, wobei an dem in Fig. 1 dargestellten Abschnitt des Trägers 10 vier Führungseinheiten 12, 14, 16 und 18 angeordnet sind. Jede dieser Führungseinheiten besitzt zwei Führungselemente 12', 12" bzw. 14', 14" bzw. 16', 16" bzw. 18', 18", wobei bei der bevorzugten Ausführungsform alle diese Führungselemente iden­ tisch gestaltet sind. Jedes dieser Führungselemente ist auf einer Achse 20 drehbar und in axialer Richtung unverschiebbar gelagert. Die Fig. 1 zeigt auch eine Werkstoffstange 22 mit einer auch eine Achse der Führungseinrichtung bildenden Werk­ stoffstangenachse 24 (siehe diesbezüglich auch die Fig. 2 und 3), welche im Zuge der Herstellung von Werkstücken auf einer nicht dargestellten Drehmaschine schrittweise gemäß Fig. 1 nach rechts vorgeschoben wird - die Vorschubrichtung wurde in den Fig. 1 und 3 mit dem Pfeil F gekennzeichnet. Die gemäß den Fig. 1 und 3 rechts von der Führungseinrich­ tung angeordnete Drehmaschine besitzt eine während der Dreh­ bearbeitung um die Werkstoffstangenachse 24 rotierende, hohle Werkstückspindel, durch die die gerade bearbeitete Werk­ stoffstange 22 hindurchgeschoben wird und in der die Werk­ stoffstange 22 während der Drehbearbeitung eingespannt ist; infolgedessen rotiert die Werkstoffstange 22 während eines jeden Drehbearbeitungsvorgangs um die Werkstoffstangenachse 24.

Die Werkstoffstangen-Führungseinrichtung verfügt ferner über einen in den Fig. 1 und 2 dargestellten Werkstoffstangen­ schieber 28, welcher im wesentlichen die Gestalt einer mit der Werkstoffstangenachse 24 koaxialen Stange hat, durch später noch zu beschreibende Antriebsmittel in Richtung der Werkstoffstangenachse 24 gemäß Fig. 1 nach rechts vorge­ schoben und in entgegengesetzter Richtung zurückgezogen werden kann und an ihrem gemäß Fig. 1 rechten Ende einen Stangenhalter 30 trägt, der in an sich bekannter Weise nach Art einer radial federnden Zange gestaltet und auf den hinte­ ren (gemäß Fig. 1 linken) Endbereich der Werkstoffstange 22 aufgeschoben ist, um so die Werkstoffstange nicht nur in Richtung F vorschieben, sondern auch einen nicht mehr brauch­ baren Rest der abgearbeiteten Werkstoffstange in entgegenge­ setzter Richtung zurückziehen zu können, damit er aus der Drehmaschine und der Werkstoffstangen-Führungseinrichtung entfernt werden kann. Da der Stangenhalter 30 klemmend auf der Werkstoffstange 22 sitzt und infolgedessen während einer Drehbearbeitung mit der Werkstoffstange rotiert, während der Werkstoffstangenschieber 28 stillsteht, ist der Stangenhalter 30 am vorderen Ende des Werkstoffstangenschiebers 28 um die Stangenachse 24 drehbar, jedoch bezüglich des Schiebers 28 in axialer Richtung unverschiebbar gelagert - eine Stangen­ halter-Lagerung wurde in Fig. 1 mit 32 bezeichnet.

Die im Träger 10 befestigten (siehe Fig. 2) Achsen 20 ver­ laufen alle parallel zueinander sowie senkrecht zur Richtung der Werkstoffstangenachse 24, und die beiden Achsen 20 einer jeden der Führungseinheiten 12, 14, 16 und 18 liegen zu bei­ den Seiten der Werkstoffstangenachse 24 in einer zu dieser Achse senkrechten Ebene 36, wobei die beiden Achsen 20 gleiche Abstände von der Werkstoffstangenachse 24 haben.

Da bei der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung alle Führungselemente 12', 12"-18', 18" iden­ tisch gestaltet sind, soll nun anhand der Fig. 1 und 2 das in beiden Figuren gezeigte Führungselement 18' näher erläu­ tert werden. Die dabei verwendeten Bezugszeichen wurden in den Fig. 1 und 2 auch für alle übrigen Führungselemente verwendet.

Das Führungselement 18' ist mit einem hohlen Schaft 40 auf der zugehörigen Achse 20 drehbar gelagert; an diesen Schaft sind ein ungefähr rollenförmiger Führungskörper 42 und ein Ritzel 44 angeformt, welche zusammen mit dem Schaft 40 das Führungselement 18' bilden, das zwischen dem Träger 10 und einem Kopf 20a der Achse 20 auf dieser axial unverschiebbar gelagert ist. Der Führungskörper 42 ist an seinem Umfang mit einer sich in Umfangsrichtung erstreckenden Führungsrinne 46 versehen, deren Wandung mit 46a bezeichnet wurde und die zwischen zwei Seitenwänden 48 und 50 des Führungskörpers 42 verläuft. Wie am besten die Fig. 2 erkennen läßt, hat die Führungsrinnenwandung 46a im Schnitt längs einer Durch­ messerebene des Führungskörpers 42 eine insbesondere kreis­ bogenförmige Gestalt.

In der Stirnansicht (in Richtung der Achse 20 gesehen) weicht die Form des Führungselements 18' dadurch von einer Kreis­ scheibe ab, daß der Führungskörper 42 mit einer Abflachung 54 versehen ist (siehe Fig. 1), welche jedoch für die Funktion der erfindungsgemäßen Führungseinrichtung keine Bedeutung hat. In einem dieser Abflachung 54 benachbarten Umfangsab­ schnitt des Führungskörpers 42 ist die Führungsrinne 46 nach der einen Seite zu (gemäß Fig. 2 nach rechts) offen - in die­ sem Umfangsabschnitt fehlt die Seitenwand 50, wie die in Fig. 1 sichtbare, geradlinige Kante 56 der Seitenwand 50 erkennen läßt. Wie später noch zu beschreiben sein wird, ermöglicht es dieser fehlende Abschnitt der Seitenwand 50, eine neue Werk­ stoffstange von der Seite her (gemäß Fig. 2 von rechts) in die erfindungsgemäße Führungseinrichtung einzulegen.

In Fig. 1 wurde der Boden der Führungsrinne 46 des Führungs­ elements 18' mit 46a bezeichnet. Erfindungsgemäß ist nun der Querschnitt der Führungsrinne 46 bzw. der Verlauf der Füh­ rungsrinne mit Bezug auf die Drehachse des Führungskörpers 42 über einen Umfangswinkel des Führungskörpers so gestaltet, daß der Rinnenboden 46a über diesen Umfangswinkel eine Spirale mit der Drehachse des Führungskörpers 42 als Zentrum bildet. Hat die Wandung 46a der Führungsrinne 46 keinen kreisbogenförmigen Querschnitt, sondern z. B. einen keil- oder dreiecksförmigen Querschnitt, treten an die Stelle des Rinnenbodens 46a diejenigen Kontaktlinien zwischen der Füh­ rungsrinne 46 und einer Werkstoffstange, längs welcher eine Werkstoffstange mit kreisförmigem Querschnitt und stetig zu­ nehmendem Durchmesser den sich drehenden Führungskörper 42 berühren würde. Bevorzugt erstreckt sich die genannte Spirale über einen Umfangswinkel von ungefähr 110° bis ungefähr 150°.

Die Fig. 1 soll nun eine Werkstoffstange 22 mit kreisförmigem Querschnitt und über die Länge der Werkstoffstange konstantem Durchmesser zeigen, so daß die Führungselemente 12', 12", 14' und 14" die Werkstoffstange 22 spielfrei halten und führen, wenn alle diese Führungselemente dieselbe Drehwinkelstellung einnehmen, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, wobei die Füh­ rungselemente 12' und 14' einerseits und die Führungselemente 12" und 14" andererseits spiegelsymmetrisch zu einer Ebene sind, die senkrecht zur Zeichnungsebene der Fig. 1 durch die Werkstoffstangenachse 24 verläuft.

Entsprechendes gilt für die Führungselemente 16' und 18' einerseits sowie die Führungselemente 16" und 18" anderer­ seits, welche den Werkstoffstangenschieber 28 spielfrei zwischen sich halten und führen, wobei die Drehwinkelpositio­ nen dieser Führungselemente geringfügig anders sind als die Drehwinkelpositionen der Führungselemente 12', 12", 14', 14", da der Durchmesser des Werkstoffstangenschiebers 28 etwas größer sein soll als der Durchmesser der Werkstoffstange 22.

Ein weiteres, besonders vorteilhaftes Merkmal der Führungs­ elemente der erfindungsgemäßen Führungseinrichtung ist in folgendem zu sehen: Wie die Fig. 1 deutlich erkennen läßt, ist der Verlauf der Führungsrinne 46 bzw. des Rinnenbodens 46a bzw. der vorstehend beschriebenen Spirale mit Bezug auf die Drehachse des Führungskörpers 42 der Führungselemente derart, daß die Berührungspunkte zwischen einer Werkstoff­ stange und den Führungsrinnen 46 der Führungselemente einer Führungseinheit 12 bzw. 14 bzw. 16 bzw. 18 sämtlich in einer Ebene 60 liegen, welche senkrecht zur Werkstoffstangenachse 24 verläuft und mit der Ebene 36 zusammenfällt oder in Vor­ schubrichtung F hinter der Ebene 36 liegt. Entsprechendes gilt für die Berührungspunkte zwischen dem Stangenhalter 30 bzw. dem Werkstoffstangenschieber 28 und den Führungsrinnen 46. Der Sinn dieser Maßnahme (Verhindern eines Klemmens zwischen den Führungselementen einer Führungseinheit) wird aus der folgenden Beschreibung noch deutlich werden.

Wie die Fig. 1 erkennen läßt, weist der in Vorschubrichtung F vorn liegende Endbereich des Stangenhalters 30 an seiner vor­ deren Stirnseite sowie an seinem Außenumfang eine glatte, nicht-unterbrochene Oberfläche auf, und in vorteilhafter Ab­ wandlung der dargestellten Ausführungsform bildet man den vorderen Endbereich des Stangenhalters 30 konisch und/oder abgerundet aus. Durch die glatte, nicht-unterbrochene Ober­ fläche wird verhindert, daß der rotierende Stangenhalter 30 beim Vorschieben (in Vorschubrichtung F) die Führungselemente beschädigen kann, und ein konischer und/oder abgerundeter vorderer Endbereich des Stangenhalters 30 erleichtert dessen Einschieben in Vorschubrichtung F zwischen die Führungs­ elemente einer Führungseinheit.

Die erfindungsgemäße Führungseinrichtung besitzt für jede der Führungseinheiten 12, 14, etc. eine Zahnstange 64, die sich in Richtung der Werkstoffstangenachse 24 erstreckt und an ihren beiden gemäß den Fig. 2 und 3 oben und unten liegen­ den Längsseiten jeweils mit einer Verzahnung 64' bzw. 64" versehen ist. Mit diesen Verzahnungen kämmen die Ritzel 44 der beiden Führungselemente der zu dieser Zahnstange gehören­ den Führungseinheit, so daß diese Führungselemente miteinan­ der gekoppelt sind und sich durch Verschieben der Zahnstange 64 in Richtung der Werkstoffstangenachse 24 synchron und um jeweils gleiche Drehwinkelinkremente verdrehen lassen. Alle Zahnstangen 64 sind auf einer Schiene 66 verschiebbar gehal­ ten und geführt, welche sich in Richtung der Werkstoff­ stangenachse 24 erstreckt und an mehreren Stellen, die sich in Längsrichtung der Schiene 66 im Abstand voneinander be­ finden, so am Träger 10 befestigt ist, wie dies die Fig. 2 erkennen läßt. Jede Befestigungsstelle verfügt über eine den Träger 10 durchsetzende und in die Schiene 66 eingeschraubte Befestigungsschraube 68a und eine von dieser Schraube durch­ setzte Distanzhülse 68b, welche beim Anziehen der Befesti­ gungsschraube zwischen dem Träger 10 und der Schiene 66 ein­ gespannt wird. Diese Befestigungsstellen sind entlang der Schiene 66 mit solchen Abständen voneinander so angeordnet, daß sie das Verschieben der Zahnstangen 64 über solche Ver­ stellbereiche zulassen, daß sich die Ritzel 44 über nahezu die ganze Länge der Verzahnungen 64', 64" auf diesen abwälzen können.

Die Zahnstangen 64 und die Ritzel 44 sind Bestandteile einer Stellvorrichtung zum gleichzeitigen und synchronen Verdrehen der Führungselemente aller Führungseinheiten der erfindungs­ gemäßen Führungseinrichtung, und diese Stellvorrichtung um­ faßt außerdem die folgenden Elemente:

Nicht näher dargestellte Längsbohrungen aller Zahnstangen 64 werden von einer durchgehenden Schaltstange 70 durchsetzt, die sich in Richtung der Werkstoffstangenachse 24 erstreckt und gegenüber welcher sich die Zahnstangen 64 in Richtung der Werkstoffstangenachse 24 verschieben lassen. Für jede der Zahnstangen 64 ist auf der Schaltstange 70 ein Anschlag 72 angeordnet, gegen den die in Vorschubrichtung F hintere Stirnseite der betreffenden Zahnstange 64 anlegbar ist. Vorzugsweise sind die Anschläge 72 in Längsrichtung der Schaltstange 70 justierbar, wozu die Anschläge 72 bei der dargestellten Ausführungsform die Gestalt von Ringen haben, die sich mit einer Madenschraube 74 auf der Schaltstange 70 festlegen lassen. Ferner besitzt die Stellvorrichtung für jede der Zahnstangen 64 eine Rückstellfeder 76, welche bei der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform die Gestalt einer von der Schaltstange 70 durchsetzten Schraubenfeder hat und die zugehörige Zahnstange 64 entgegen der Vorschubrich­ tung F gegen den zugehörigen Anschlag 72 anzulegen versucht. Am Träger 10 ist ein als Ganzes mit 78 bezeichneter einstell­ barer Anschlag angeordnet, welcher eine in Richtung der Werk­ stoffstangenachse 24 orientierte Stellschraube 80 hat, gegen die die Schaltstange 70 unter der Wirkung der Rückstellfedern 76 anlegbar ist. Schließlich verfügt die Stellvorrichtung noch über einen doppeltwirkenden Druckmittelzylinder 82, mit dem sich die Schaltstange 70 in Richtung der Werkstoff­ stangenachse 24 hin- und herschieben läßt.

Mit der Stellschraube 80 werden nun die Führungselemente 12', 12", 14', 14", etc. so eingestellt, daß der von den Führungs­ rinnen 46 der Führungselemente einer jeden Führungseinheit 12, 14, etc. gebildete Werkstoffstangendurchlaß 86 (siehe Fig. 2) einen lichten Durchmesser hat (in Richtung der Werk­ stoffstangenachse 24 gesehen), welcher dem Durchmesser der zu verarbeitenden Werkstoffstange 22 entspricht, und zwar soll der lichte Durchmesser des Werkstoffstangendurchlasses 86 be­ vorzugt geringfügig kleiner sein als der Werkstoffstangen­ durchmesser. Dann liegt die Wandung 46a der Führungsrinne 46 aller Führungselemente 12', 12", 14', 14", etc., soweit sich die Werkstoffstange zwischen diesen Führungselementen befin­ det, unter der Wirkung der Rückstellfedern 76 spielfrei gegen den Umfang der Werkstoffstange 22 an, wobei in diesem Zusam­ menhang zu beachten ist, daß die Zahnstangen 64 entgegen der Wirkung der Rückstellfedern 76 in Vorschubrichtung F von den Anschlägen 72 abheben können und die Führungselemente 12', 12", etc. so angeordnet sind, daß ein Abheben einer Zahn­ stange 64 vom zugeordneten Anschlag 72 zu einer Vergrößerung des lichten Durchmessers des von diesen Führungselementen gebildeten Werkstoffstangendurchlasses führt.

Die vorstehend beschriebene Relation der Ebenen 36 und 60 relativ zueinander hat in Verbindung mit einer hinreichend großen Steigung des spiralförmig ansteigenden Rinnenbodens 46a zur Folge, daß beim Vorschieben einer Werkstoffstange keine Klemmerscheinungen zwischen den Führungselementen der Führungseinheiten 12, 14, etc. und einer Werkstoffstange bzw. dem Schieber 28 auftreten können. Dies gilt sowohl für den Fall, daß eine zu verarbeitende Werkstoffstange 22 nicht über ihre ganze Länge einen exakt konstanten Durchmesser hat, als auch für das Vorschieben des Werkstoffstangenschiebers 28 samt Stangenhalter 30, von denen insbesondere der letztere einen größeren Außendurchmesser besitzt als die gerade ver­ arbeitete Werkstoffstange 22.

Wie die Fig. 2 erkennen läßt, ist an der Schiene 66 auch noch ein Schlitten 90 in Schienenlängsrichtung verschiebbar ge­ führt, welcher dem Vorschieben und Zurückziehen des Werk­ stoffstangenschiebers 28 in Richtung der Werkstoffstangen­ achse 24 dient. Dieser Schlitten 90 wird in an sich bekannter und deshalb nicht näher zu beschreibender Weise mit Hilfe eines in Fig. 2 angedeuteten und am Schlitten befestigten Zahnriemens 92 in Längsrichtung der Schiene 66 verschoben, und wie gleichfalls die Fig. 2 zeigt, sind der Werkstoff­ stangenschieber 28 und der Schlitten 90 mittels eines Mit­ nehmers 94 in beiden Richtungen der Werkstoffstangenachse 24 miteinander verbunden.

Nachdem die Werkstoffstange 22 - soweit dies möglich ist - aufgebraucht wurde, werden die Führungselemente 12', 12", 14', 14", etc. mit Hilfe des Druckmittelzylinders 82 und der Schaltstange 70 so weit verdreht, bis sich der Werkstoff­ stangenrest und der Werkstoffstangenschieber 28 samt Stangen­ halter 30 frei zurückziehen lassen (gemäß Fig. 1 nach links) - ohne ein solches zwangsweises Öffnen der von den Führungs­ elementen gebildeten Werkstoffstangendurchlässe würden die Führungselemente als Klemmkörper wirken. Nach dem Zurück­ ziehen des Werkstoffstangenschiebers 28 und dem Entfernen des Werkstoffstangenrests aus der Führungseinrichtung wird die Schaltstange 70 mit Hilfe des Druckmittelzylinders 82 in eine solche Position gebracht, daß in jeder der Führungseinheiten 12, 14, etc. die Kanten 56 der Seitenwände 50 der Führungs­ elemente parallel zur Werkstoffstangenachse 24 verlaufen und einander benachbart gegenüberliegen. Dann kann von der Seite her (gemäß Fig. 2 von rechts) eine neue Werkstoffstange zwischen die Führungselemente 12', 12", 14', 14", etc. ein­ gelegt werden, bis diese gegen die Seitenwände 48 der Füh­ rungselemente anliegt, worauf die Schaltstange 70 gemäß Fig. 3 wieder nach links verschoben wird, bis sie gegen die Stell­ schraube 80 anliegt - sollte die neue Werkstoffstange einen anderen Durchmesser haben als die zuvor verarbeitete Werk­ stoffstange, muß natürlich die Stellschraube 80 entsprechend dem neuen Werkstoffstangendurchmesser neu eingestellt werden.

Besonders vorteilhaft ist es, daß Vorspannmittel zum Ver­ drehen der Führungselemente im Sinne einer Verkleinerung des Werkstoffstangendurchlasses vorgesehen sind (bei der zeichne­ risch dargestellten Ausführungsform in Gestalt der Rückstell­ federn 76), da dadurch auch eine spielfreie Führung des Werk­ stoffstangenschiebers 28 gewährleistet wird, solange dessen Durchmesser nicht kleiner ist als der Durchmesser der Werk­ stoffstange 22, und zwar selbst dann, wenn der Durchmesser des Werkstoffstangenschiebers 28 größer oder kleiner als der Außendurchmesser des Stangenhalters 30 ist.

Claims (16)

1. Werkstoffstangen-Führungseinrichtung für Drehmaschinen zum Führen von während der Bearbeitung rotierenden Werk­ stoffstangen, mit einer Stangenvorschubvorrichtung zum Vorschieben einer Werkstoffstange, welche mittels Führungseinheiten der Führungseinrichtung in dieser in Richtung der Stangenachse verschiebbar und um letztere gegenüber den Führungseinheiten drehbar gehalten ist, wobei in Richtung der Stangenachse hintereinander und im Abstand voneinander mehrere Führungseinheiten angeordnet sind, deren jede mehrere, um die Stangenachse herum im Abstand voneinander angeordnete Führungselemente aufweist, welche um quer zur Stangenachse verlaufende, in einer gemeinsamen, zur Stangenachse senkrechten Ebene liegende Achsen drehbar und zum synchronen Verdrehen miteinander gekoppelt sind sowie an ihrem Umfang jeweils eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Führungsrinne aufweisen, die so gestaltet ist und sich in Umfangsrichtung des betreffenden Führungselements so ändert, daß die Führungsrinnen der Führungselemente einer jeden Führungseinheit - in Richtung der Stangen­ achse gesehen - einen Werkstoffstangendurchlaß bilden, dessen lichter Durchmesser durch synchrones Verdrehen der Führungselemente einer Führungseinheit veränderbar ist, sowie mit einer Stellvorrichtung zum Verdrehen der Führungselemente aller Führungseinheiten, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt der Führungs­ rinne (46) mit Bezug auf die Achse (20) des Führungs­ elements (12', 12"-18', 18") in einer der beiden Umfangsrichtungen des Führungselements im Sinne einer Vergrößerung des Werkstoffstangendurchlasses (86) stetig und stufenlos verändert, so daß der Durchmesser des Werkstoffstangendurchlasses durch Verdrehen der Füh­ rungselemente stetig und stufenlos veränderbar und an den Durchmesser einer zu führenden Werkstoffstange (22) anpaßbar ist, und daß Federeigenschaften aufweisende Vorspannmittel (76) zum Verdrehen der Führungselemente im Sinne einer Verkleinerung des Werkstoffstangendurch­ lasses vorgesehen sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Führungseinheit (12-18) zwei einander bezüglich der Stangenachse gegenüberliegende Führungselemente (12', 12"-18', 18") aufweist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Achsen (20) der Führungselemente (12', 12"-18', 18") stationär angeordnet sind.

4. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle Führungselemente (12', 12"-18', 18") gleich ausgebildet und ihre Achsen (20) mit gleichen Abständen von der Stangenachse (24) angeordnet sind.

5. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Längsmittellinie (46a) der Führungsrinne (46) die Gestalt eines Ab­ schnitts einer Spirale mit der Führungselementdrehachse (20) als Mittelpunkt hat.

6. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung der Führungs­ rinne (46) im Schnitt senkrecht zur Werkstoffstangen­ achse (24) kreisbogenförmig ist.

7. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannmittel minde­ stens eine Feder (76) aufweisen.

8. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrinne (46) so gestaltet ist, daß über den ganzen Verstellbereich des von einer Führungseinheit (12-18) gebildeten Werk­ stoffstangendurchlasses (86) die Kontaktstellen einer Werkstoffstange (22) mit den Führungsrinnen der Füh­ rungselemente (12', 12"-18', 18") dieser Führungsein­ heit in einer gemeinsamen, senkrecht zur Stangenachse (24) verlaufenden Ebene (60) liegen, welche mit der von den Achsen (20) der Führungselemente definierten Ebene (36) zusammenfällt oder in Stangenvorschubrichtung hinter dieser Ebene liegt.

9. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einlegen einer Werk­ stoffstange (22) zwischen die Führungselemente (12', 12"-18', 18") diese außerhalb des Verstellbereichs des Werkstoffstangendurchlasses (86) einen Umfangsbereich (bei 56) aufweisen, in dem die Führungsrinne (46) in Richtung der Führungselementachse (20) einseitig offen ist.

10. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung für jede Führungseinheit (12-18) eine sich in Richtung der Stangenachse (24) erstreckende und in dieser Richtung verschiebbare Zahnstange (64) sowie mindestens eines der miteinander gekoppelten Führungselemente (12', 12"-18', 18") einer jeden Führungseinheit (12-18) ein mit dieser Zahnstange kämmendes Ritzel (44) auf­ weist, und daß die Stellvorrichtung eine sich in Rich­ tung der Werkstoffstangenachse erstreckende und in dieser Richtung mittels eines Schaltstangenantriebs (82) verschiebbare Schaltstange (70) aufweist, an der für jede Zahnstange (64) ein Mitnehmer (72) zum Verschieben der Zahnstange in Richtung der Stangenachse angebracht ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmer (72) als nur in Werkstoffstangenvor­ schubrichtung wirksame Anschläge für die Zahnstangen (64) ausgebildet sind und daß die Stellvorrichtung für jede Zahnstange eine auf letztere entgegen der Werk­ stoffstangenvorschubrichtung einwirkende Rückstellfeder (76) aufweist.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung für die Schaltstange (70) einen entgegen der Werkstoffstangenvorschubrichtung wirksamen, in Richtung der Stangenachse einstellbaren Anschlag (78) aufweist.

13. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltstangen­ antrieb (82) ein doppeltwirkender Druckmittelzylinder ist.

14. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmer (72) an der Schaltstange (70) in deren Längsrichtung ver­ schieb- und feststellbar angebracht sind.

15. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Stangenvorschubvor­ richtung zum Vorschieben einer Werkstoffstange (22) einen in Richtung der Werkstoffstangenachse (24) ver­ schiebbaren Werkstoffstangenschieber (28) aufweist, an dem ein das hintere Werkstoffstangenende haltender und übergreifender Stangenhalter (30) um die Werkstoff­ stangenachse (24) drehbar angebracht ist, und daß der vordere Endbereich des Stangenhalters an seiner vorderen Stirnseite sowie an seinem Außenumfang eine glatte, nicht-unterbrochene Oberfläche aufweist.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Stangenhalter (30) an seinem vorderen Endbereich konisch und/oder abgerundet ist.