DE20302816U1 - Self centering workpiece stay, has middle holder part operated using work cylinder with compression spring in its piston region - Google Patents

Self centering workpiece stay, has middle holder part operated using work cylinder with compression spring in its piston region

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Abstract

A compression spring (13) is provided in the piston region (12) of the work cylinder (11). The stay has three holder parts (2, 4), the middle part (4) being axially adjustable and provided with a prism device (8) for pivoting the two outer holder parts (2) kinematically to the middle part. A piston rod (10) associated with a work cylinder is connected to the middle part.

Description

Selbstzentrierender LünettengreiferSelf-centering steady gripper

Die Erfindung bezeichnet einen· selbstzentrierenden Lünettengreifer zum Zentrieren von kreisrunden, stangenförmigen Werkstücken in einer Drehmaschine oder einem Drehautomaten.The invention relates to a self-centering steady rest gripper for centering circular, rod-shaped workpieces in a lathe or an automatic lathe.

Selbstzentrierende Lünettengreifer oder Lünetten zur Aufspannung oder Halterung von Werkstücken sind aus dem allgemeinen Stand der Technik ebenso bekannt wie das Prinzip, wonach 3 Halteglieder für eine exakte Mittenspannung erforderlich sind.Self-centering steady rest grippers or steady rests for clamping or holding workpieces are well known from the general state of the art, as is the principle that three holding links are required for exact center clamping.

Derartige Lünetten weisen vorzugsweise 3 gleichmäßig verteilte Halterungen auf. Eines der Halteglieder kann dabei als axial verschiebbarer Hebel ausgeführt und die beiden anderen Halteglieder koaxial zueinander angeordnet sowie schwenkbar in einem Gehäuse der Lünette gelagert sein.Such bezels preferably have three evenly distributed holders. One of the holding members can be designed as an axially movable lever and the other two holding members can be arranged coaxially to one another and pivotably mounted in a housing of the bezel.

Die synchrone Bewegung der an der Zentrierung und Lagefixierung beteiligten Halteglieder erfolgt über eine kinematische Kopplung zwangsläufig.The synchronous movement of the holding elements involved in centering and position fixation is inevitably achieved via a kinematic coupling.

Eine nach diesem Prinzip ausgeführte Einrichtung zum Aufspannen und/oder zur Halterung eines Werkstückes auf Drehmaschinen wird in der Druckschrift DE 1 602 740 A beschrieben. An deren axial verstellbarem, mittleren Halteglied ein Verstellglied in Form eines Prismas mit einer gekrümmten oder geradlinigen Außenfläche angeordnet ist. Diese Außenfläche dient als Steuerfläche für Laufrollen der beiden äußeren Halteglieder, die über einen Drehpunkt schwenkbar gelagert sind. Bei axialer Verstellung des Verstellgliedes mit dem Prisma und in Folge der formschlüssigen Kopplung der Laufrollen der beiden äußeren Halteglieder mit der Außenfläche, wird eine dem mittleren Halteglied zugeordnete Schwenkbewegung der äußeren Halteglieder bewirkt, wodurch eine exakte Lagezuordnung aller werkstückberührenden Führungsrollen zur Mitte der Hauptachse des Werkstücks sicher gestellt wird. Das Betätigen der Einrichtung kann von Hand,A device designed according to this principle for clamping and/or holding a workpiece on lathes is described in the publication DE 1 602 740 A. An adjusting element in the form of a prism with a curved or straight outer surface is arranged on the axially adjustable, middle holding element. This outer surface serves as a control surface for rollers of the two outer holding elements, which are pivotably mounted via a pivot point. When the adjusting element is axially adjusted with the prism and as a result of the positive coupling of the rollers of the two outer holding elements with the outer surface, a pivoting movement of the outer holding elements is caused which is associated with the middle holding element, which ensures that all guide rollers in contact with the workpiece are precisely positioned relative to the center of the main axis of the workpiece. The device can be operated by hand,

jedoch vorzugsweise durch Servokraft mittels eines mit Druckmittel beaufschlagbarem Kolben erfolgen.
In der Druckschrift DE 42 38 616 Al wird eine ähnlich ausgeführte, selbstzentrierende Lünette beschrieben, bei der jedoch mindestens eines der schwenkbaren Halteglieder durch einen zusätzlichen, mit dem, mittels eines druckmittelbeaufschlagbarem Betätigungskolbens, axial verstellbaren Halteglied, gekoppelten Gelenkhebel beim Öffnen weiter ausgeschwenkt wird, um ein besseres Handling beim Einlegen des Werkstücks zu ermöglichen.
However, it should preferably be carried out by servo force using a piston that can be pressurized with pressure medium.
The publication DE 42 38 616 A1 describes a similarly designed, self-centering steady rest, in which, however, at least one of the pivotable holding members is pivoted further out when opened by an additional articulated lever coupled to the holding member, which is axially adjustable by means of an actuating piston that can be pressurized with pressure medium, in order to enable better handling when inserting the workpiece.

Bei diesen Lösungen und weiteren bekannten Ausführungen von dreigliederigen Lünetten wird zur Anstellung der Halteglieder ein in der Achse des mittleren Halteglieds angeordneter Arbeitszylinder, dessen Kolbenstange mit einen, die Schwenkung der äußeren Halteglieder bewirkenden Prisma oder Konus am mittleren, axial verschiebbaren Halteglied verbunden. Bei ausfahrender Bewegung des mittleren Halteglieds erfolgt auf diese Weise die Schwenkbewegung der äußeren Halteglieder. Alle drei Halteglieder haben im Bewegungsablauf der Kolbenstange einen exakt gleichen Abstand zur Werkstückhauptachse. Das Anstellen der Halteglieder erfolgt somit stets durch die Druckbeaufschlagung des Arbeitszylinders, der die zur Funktion der Lünette erforderliche hin- bzw. hergehende Bewegung ausführt und somit das Werkstück mit dem Anliegen des Arbeitsdrucks im Zylinder in zentrischer Lage fixiert und anschließend verspannt oder hält. Die Position der Halteglieder ist somit immer an die Inbetriebnahme des Arbeitszylinders gebunden, damit an die Beaufschlagung mit fluidischer oder pneumatischer Energie, die dem Druckstromverbraucher von außen zugeführt werden muss.In these solutions and other known designs of three-part steady rests, a working cylinder arranged in the axis of the middle holding member is used to adjust the holding members. Its piston rod is connected to a prism or cone on the middle, axially movable holding member that causes the outer holding members to pivot. When the middle holding member extends, the outer holding members pivot in this way. All three holding members are at exactly the same distance from the main axis of the workpiece in the movement of the piston rod. The holding members are therefore always adjusted by applying pressure to the working cylinder, which carries out the back and forth movement required for the steady rest to function and thus fixes the workpiece in a central position with the application of the working pressure in the cylinder and then clamps or holds it. The position of the holding members is therefore always tied to the start-up of the working cylinder, and thus to the application of fluidic or pneumatic energy, which must be supplied to the pressure flow consumer from the outside.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Lünette zu entwickeln, die eine Lagepositionierung, vorzugsweise in die horizontale Hauptachse eines Werkstücks gewährleistet, ohne zusätzlich Fremdenergie in die BetätigungseinrichtungThe object of the invention is to develop a steady rest which ensures positional positioning, preferably in the horizontal main axis of a workpiece, without additional external energy being introduced into the actuating device.

zur axialen Verschiebung des mittleren Haltegliedes einzubringen. for the axial displacement of the middle holding member.

Die Aufgabe wird durch die im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The problem is solved by the features listed in claim 1. Preferred developments arise from the subclaims.

Ein selbstzentrierender Lünettengreifer mit drei Haltegliedern weist in bekannter Weise ein mittleres, axial verstellbares Halteglied mit einem Prisma zum Ausführen einer Schwenkbewegung von zwei, mit diesem kinematisch gekoppelten, äußeren Haltegliedern auf. Das mittlere Halteglied ist mit der Kolbenstange eines Arbeitszylinders gekoppelt, in dessen Kolbenraum erfindungsgemäß eine Druckfeder angeordnet ist, die den Kolben axial in Richtung der ausfahrenden Kolbenstange drückt, somit eine axiale Verschiebung des mittleren Halteglieds mit dem Prisma bewirkt, wodurch die Lünette geschlossen wird und eine Lagefixierung in der Mittenlage des Werkstücks - die Zentrierung in der Längsachse - erzielt wird.
Die Dimensionierung der Druckfeder im Kolbenraum des Arbeitszylinders zur Erzielung der erforderlichen Vorspannkräfte ist abhängig von den Eigenschaften des zu bearbeitenden Werkstücks, insbesondere dessen Härte. Im Normalfall wird diese so gewählt, dass die Vorspannkraft mit dem vorrangig zu bearbeitendem Material korrespondiert, um Schädigungen der Oberfläche auszuschließen.
A self-centering steady rest gripper with three holding members has, in a known manner, a central, axially adjustable holding member with a prism for carrying out a pivoting movement of two outer holding members kinematically coupled to it. The central holding member is coupled to the piston rod of a working cylinder, in the piston chamber of which a compression spring is arranged according to the invention, which presses the piston axially in the direction of the extending piston rod, thus causing an axial displacement of the central holding member with the prism, whereby the steady rest is closed and a position fixation in the central position of the workpiece - centering in the longitudinal axis - is achieved.
The dimensioning of the compression spring in the piston chamber of the working cylinder to achieve the required preload forces depends on the properties of the workpiece to be machined, in particular its hardness. Normally, this is selected so that the preload force corresponds to the material to be machined in order to prevent damage to the surface.

Zusätzlich besteht die Möglichkeit die Spannkräfte zu verändern. Entweder wird zur Erhöhung der Spannkräfte der Lünette der Kolbenraum mit der Druckfeder zusätzlich mit dem Druck eines Fluids beaufschlagt, oder die Spannkraft wird verringert, indem ein ausreichender Gegendruck im Kolbenstangenraum aufgebaut wird.It is also possible to change the clamping forces. To increase the clamping forces of the steady rest, the piston chamber with the compression spring is additionally subjected to the pressure of a fluid, or the clamping force is reduced by building up sufficient counterpressure in the piston rod chamber.

Das Öffnen der Lünette erfolgt wie üblich durch Beaufschlagung des Kolbenstangenraums des Arbeitszylinders mit demThe opening of the steady rest is carried out as usual by applying pressure to the piston rod chamber of the working cylinder with the

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Betriebsdruck eines Fluids, wodurch die Kolbenstange eingefahren und gleichzeitig die axiale Verschiebung des mittleren Haltegliedes mit dem Prisma die beiden anderen Halteglieder auf Grund der kinematischen Kopplung ausschwenken lässt.Operating pressure of a fluid, whereby the piston rod is retracted and at the same time the axial displacement of the middle holding element with the prism allows the other two holding elements to swing out due to the kinematic coupling.

Die beiden äußeren Halteglieder werden im geöffneten Zustand der Lünette mittels zusätzlicher Kräfte von Hubmagneten oder Federn in dieser Position gehalten. Vorzugsweise werden hierzu Schenkelfedern eingesetzt, die in einem Freigehäuse um die Lagerstelle des jeweiligen schwenkbaren Haltegliedes angeordnet sind.When the bezel is open, the two outer holding elements are held in this position by means of additional forces from lifting magnets or springs. Preferably, leg springs are used for this purpose, which are arranged in a free housing around the bearing point of the respective pivoting holding element.

Des Weiteren können Sicherungen gegen ein Öffnen der Lünette bei einem Bruch der Druckfeder im Arbeitszylinder vorgesehen werden.Furthermore, safety devices can be provided to prevent the bezel from opening if the compression spring in the working cylinder breaks.

Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere in der Erzielung der vorbestimmten Lagezuordnung des Werkstückes ohne zusätzlich Fremenergie in die Betätigungseinrichtung zur axialen Verschiebung des mittleren Haltegliedes der Lünette, zur Zentrierung des Werkstücks und dessen anschließender werkstoffabhängigen Verspannung, einbringen zu müssen. Die Zentrierung und Verspannung des Werkstücks bleibt somit auch bei Ausfall des Betriebsdrucks des Fluids für den Arbeitszylinder am mittleren Halteglieds erhalten.The advantages of the invention are in particular the achievement of the predetermined position assignment of the workpiece without having to introduce additional external energy into the actuating device for the axial displacement of the middle holding member of the steady rest, for centering the workpiece and its subsequent material-dependent clamping. The centering and clamping of the workpiece is thus maintained even if the operating pressure of the fluid for the working cylinder on the middle holding member fails.

Die Erfindung wird als Ausführungsbeispiel an Hand von
Fig. 1 als Vorderansicht des selbstzentrierenden Lünetten-
The invention is illustrated by way of example with reference to
Fig. 1 as front view of the self-centering steady rest

greifers mit Schnittdartsellung des Arbeitszylinders
und
gripper with sectional view of the working cylinder
and

Fig. 2 als Schnitt durch die Lagerung der schwenkbaren HaI-teglieder mit SchenkelfederFig. 2 as a section through the bearing of the pivoting holding members with leg spring

näher erläutert.explained in more detail.

Nach Fig. 1 sind in einem Lünettengehäuse 1 zwei schwenkbare Halteglieder 2, die in Lagern 3 gelagert sind und einAccording to Fig. 1, in a bezel housing 1 there are two pivotable holding members 2 which are mounted in bearings 3 and a

mittleres Halteglied 4 angeordnet. Die schwenkbaren Halteglieder 2 und das mittlere Halteglied 4 sind mit Führungsrollen 5 zur Lagezuordnung und rotierenden Handhabung bzw. Bearbeitung eines Werkstückes 6 ausgestattet, wobei die schwenkbaren Halteglieder 2 an ihrem unteren Ende mit Stützrollen 7 versehen sind. Das mittlere Halteglied 4 ist mit einem Prisma 8 zur steuernden Anlenkung der schwenkbaren Halteglieder 2 über deren Stützrollen 7 verbunden. Des Weiteren ist das Prisma 8 durch eine Gewindepaarung 9 mit einer Kolbenstange 10 eines Arbeitszylinders 11 lösbar verbunden. In einem Kolbenraum 12 des Arbeitszylinders 11 befindet sich eine Druckfeder 13. Diese Druckfeder 13 bewirkt eine ausfahrende Bewegung der Kolbenstange 10, so dass ohne Gegendruck eines Fluids in einem Kolbenstangenraum 14 das mittlere Halteglied 4 mit dem Prisma 8 axial in die vom Werkstück 6 abhängige, höchste Position bewegt, die schwenkbaren Halteglieder 2 mittels der auf dem Prisma 8 auflagernden Stützrollen 7 über die Lager 3 geschwenkt und auf diese Weise die Führungsrollen 5 dem Werkstück 6 zugestellt und dieses zentriert wird.middle holding member 4 is arranged. The pivotable holding members 2 and the middle holding member 4 are equipped with guide rollers 5 for position assignment and rotating handling or machining of a workpiece 6, whereby the pivotable holding members 2 are provided with support rollers 7 at their lower end. The middle holding member 4 is connected to a prism 8 for controlling the articulation of the pivotable holding members 2 via their support rollers 7. Furthermore, the prism 8 is detachably connected to a piston rod 10 of a working cylinder 11 by a thread pairing 9. A compression spring 13 is located in a piston chamber 12 of the working cylinder 11. This compression spring 13 causes an extending movement of the piston rod 10, so that without counterpressure of a fluid in a piston rod chamber 14, the middle holding member 4 with the prism 8 is moved axially into the highest position dependent on the workpiece 6, the pivotable holding members 2 are pivoted via the bearings 3 by means of the support rollers 7 resting on the prism 8 and in this way the guide rollers 5 are fed to the workpiece 6 and the workpiece is centered.

Zum Einlegen eines Werkstücks 6 wird die Lünette geöffnet, wobei der Kolbenstangenraum 14 des Arbeitszylinders 11 mit dem Druck eines Fluids beaufschlagt ist, wodurch die Kolbenstange 10 gegen die Vorspannung der Druckfeder 13 eingefahren wird. Das mittlere Halteglied 4 mit dem Prisma 8 bewegt sich dabei durch die Kopplung über die Gewindepaarung 9 gleichsinnig, wobei die Stützrollen 7 der schwenkbaren Halteglieder 2 nach Fig. 2 vorzugsweise durch jeweils eine Schenkelfeder 15 in Kontakt mit dem Prisma 8 gehalten werden, in die geöffnete Position schwenken und das Handling des Werkstücks 6 ermöglichen. An Stelle der Schenkelfeder 15 sind auch Zug- oder Druckfedern in geeigneter Anordnung einsetzbar.
Der auf Grund der kinematischen Kopplung gegebene Kraftfluss von der Druckfeder 13 über die Kolbenstange 10, das
To insert a workpiece 6, the steady rest is opened, the piston rod chamber 14 of the working cylinder 11 being subjected to the pressure of a fluid, whereby the piston rod 10 is retracted against the preload of the compression spring 13. The middle holding member 4 with the prism 8 moves in the same direction due to the coupling via the thread pairing 9, the support rollers 7 of the pivotable holding members 2 according to Fig. 2 preferably being held in contact with the prism 8 by a leg spring 15 each, pivoting into the open position and enabling the handling of the workpiece 6. Tension or compression springs can also be used in a suitable arrangement instead of the leg spring 15.
The force flow due to the kinematic coupling from the compression spring 13 via the piston rod 10, the

Prisma 8, das mittlere Halteglied 4, die Stützrollen 7, die schwenkbaren Halteglieder 2 und die Führungsrollen 5 auf das Werkstück 6 ermöglicht dessen vororientierte Positionierung ohne Zuführung zusätzlicher Fremdenergie. Die erforderliche Spannkraft ist dann nur noch eine Funktion aus der zulässigen Flächenpressung des Werkstoffs des zu spannenden Werkstücks 6 und dessen Spannsicherheit im Verhältnis zu der, bei der Handhabung bzw. Bearbeitung notwendigen Spannkraft.Prism 8, the middle holding member 4, the support rollers 7, the pivoting holding members 2 and the guide rollers 5 on the workpiece 6 enable its pre-oriented positioning without the need for additional external energy. The required clamping force is then only a function of the permissible surface pressure of the material of the workpiece 6 to be clamped and its clamping security in relation to the clamping force required for handling or processing.

Verwendete BezugszeichenReference symbols used

1 Lünettengehäuse1 bezel housing

2 schwenkbare Halteglieder2 pivoting holding links

3 Lager3 warehouse

4 mittleres Halteglied4 middle holding link

5 Führungsrollen5 guide rollers

6 Werkstück6 Workpiece

7 Stützrollen7 support rollers

8 Prisma8 Prism

9 Gewindepaarung9 Thread pairing

10 Kolbenstange10 Piston rod

11 Arbeitszylinder11 working cylinders

12 Kolbenraum12 Piston chamber

13 Druckfeder13 Compression spring

14 Kolbenstangenraum14 Piston rod chamber

15 Schenkelfeder15 Leg spring

Claims (2)

1. Selbstzentrierender Lünettengreifer mit drei Haltegliedern, wobei ein mittleres, axial verstellbares Halteglied mit einem Prisma zum Ausführen einer Schwenkbewegung von zwei mit diesem kinematisch gekoppelten äußeren Haltegliedern mit einer Kolbenstange eines Arbeitszylinders gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Kolbenraum (12) des Arbeitszylinders (11) eine Druckfeder (13) angeordnet ist. 1. Self-centering steady rest gripper with three holding members, wherein a central, axially adjustable holding member is coupled to a piston rod of a working cylinder with a prism for carrying out a pivoting movement of two outer holding members kinematically coupled thereto, characterized in that a compression spring ( 13 ) is arranged in the piston chamber ( 12 ) of the working cylinder ( 11 ). 2. Selbstzentrierender Lünettengreifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Halteglieder (2; 4) eingebrachte Kraft der Vorspannung der Druckfeder (13) der zulässigen Flächenpressung des Werkstücks (6) und dessen Spannsicherheit entspricht. 2. Self-centering steady rest gripper according to claim 1, characterized in that the force of the preload of the compression spring ( 13 ) applied to the holding members ( 2 ; 4 ) corresponds to the permissible surface pressure of the workpiece ( 6 ) and its clamping security.
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