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Stützvorrichtung Die Erfindung betrifft eine Sttitzvorrichtung, insbesondere
für die Halterung von Werkstücken an Werkzeugmaschinen, mit einem zur Anlage an
dem abzustützenden Körper ausfahrbaren Sttickglied und mit einer Feststellvorrichtung,
die mindestens ein Keilglied aufweist.
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Stützvorrichtungen dieser Art werden vor allem für die Abstützung
von nachgiebigen oder empfindlichen Werkstücken gegen einwirkende Zerspanungs- und
sonstige Bearbeitungskräfte in Werkzeugmaschinen verwendet. Bei diesen und anderen
Abstützfunktionen kommt es darauf an, dass die beim Anlegen an das Werkstück sich
ergebende Stellung des Stützgliedes nach dem Feststellen des letzteren auch unter
den bei der Bearbeitung einwirkenden Kräften mit hoher Genauigkeit erhalten bleibt,
da sonst die Stützwirkung hinfällig wird und die auftretenden Kräfte praktisch wieder
allein vom Werkstück aufgenommen werden.
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Feststellvorrichtungen mit Klemmschrauben, die unmittelbar auf am
Stützglied vorgesehene, entgegen der Stützrichtung geneigte Flächen, d.h. auf dasstützglied
selbst einwirken, haben sich in der Praxis unter den vorgenannten Anforderungen
als
im allgemeinen nicht ausreichend erwiesen, weil die Axialkraft
des Stützgliedes quer auf die nie ganz spielfrei zu lagernden Klemmschrauben einwirkt
und die Gewindegänge der Klemnschrauben diegrossenKeilkräfte im allgemeinen nicht
getugend steif aufzunehmen vermögen. Auch einfache druckmittelbetriebene und nur
Icraftschlussig wirkende Klemmvorrichtungen fUr das Stützglied ermöglichen praktisch
nicht die erforderliche hochgenaue und steife Feststellung des StUtzgliedes in der
Anlagestellung.
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Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer StUtzvorrichtung,
die sich bei einfachem Aufbau durch hochgenaue und steife Feststellung des Stützgliedes
auszeichnet. Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich dadurch,
dass die Feststellvorrichtung ein quer zur Bewegungsbahn des StUtzgliedes verschiebbares
Keilglied mit zur Verschiebungsrichtung dieses Keilgliedes spitzwinklig geneigter
Druckfläche aufweist. Durch eine solche Anordnung eines Keilgliedes ergibt sich
eine sehr steife Feststellung des Stützgliedes, weil die Axialkraft des letzteren
im wesentlichen quer zu der Verschiebungsrichtung und damit zu der Feststellkraft
bzw. Klemmkraft des XeilliedeS wirkt und dieser Kraft somit nicht entgegenwirkt.
Auch kann die Axialkraft des StUtzgliedes so durch die ohnehin vergleichsweise grossflächige
SeitenfUhrung des Keilgliedes verf ormungs- und verschleissarm aufgenommen werden.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kennzeichnet sich dadurch,
dass die Feststellvorrichtung ausser einem ersten Keilglied ein zweites Keilglied
aufweist, dessen Verschiebungsrichtung im wesentlichen quer zu der Verschiebungsrichtung
des ersten Keilgliedes angeordnet ist und eine mit der Druckfläche des letzteren
in Anpressverbindung bringbare Druckfläche aufweist, und dass die beiden Keilglieder
in Wirkverbindung hintereinander zwischen einem Betätigungsglied zum Festsetzen
bzw. Lösen der Feststellvorrichtung und dem Stützglied angeordnet sind. Auf diese
Weise ergibt sich nicht nur eine multiplikative Kraftübersetzung sondern auch eine
formschlüssige Aufnahme der Axialkraft des Stützgliedes. Im Interesse einer einfachen
und herstellungsgünstigen Konstruktion empfiehlt sich dabei eine Ausführung in der
Weise, dass das zweite Keilglied durch einen Abschnitt des Stützgliedes gebildet
ist. Zweckmässig wird dabei die Konstruktion so ausgeführt, dass das zweite Keilglied
durch einen sich entgegen der Anlegerichtung bezüglich des abzustlltzenden Körpers
verjUngenden Abschnitt des Stützgliedes gebildet ist. Die beiden Keilglieder bzw.
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eines der beiden können dabei ferner zweckmässig zueinander schwenkbar
ausgebildet werden, und zwar jeweils um zu ihren Verschiebungsrichtungen parallele
Achsen, wodurch auf einfache Weise Kantenpressungen vermieden werden.
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Eine andere Ausführung der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass
für das Stützglied eine druckmittelbetrlebene Anlegevorrichtung mit einer Rückholvorrichtung
vorgesehen ist.
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Es ergibt sich so die Möglichkeit einer besonders feinfühligen Einstellung
des Anlegedruckes am Werkstück, und zwar insbesondere bis herab zu praktisch druckloser
Anlageberührung zwischen Stützglied und werkstück. Ferner ist es von Vorteil, dass
bei einem solchen Druckmittelantrieb mehrere Stützvorrichtungen, die etwa von verschiedenen
Richtungen oder an verschiedenen Stellen an einem Werkstück angreifen, gleichzeitig
mit vorgegebenem Druck zur Anlage gebracht werden können. Die Druckmittelzufuhren
der einzelnen Stützvorrichtungen werden dazu zweckmässig parallel geschaltet.
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Für die Einstellung besonders niedriger AnlegedrUcke hat sich eine
Ausfahrung der Erfindung in der Weise als vorbei haft erwiesen, dass als Rückholvorrichtung
eine insbesondere aus mindestens einer Tellerfeder bestehende RUckholfeder vorgesehen
ist. Bei entsprechender Bemessung der Rückholfeder und der entsprechenden Gegenvorspannung
lässt sich hier erreichen, dass die resultierende Stütz- bzw.
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Anlegekraft mit vergleichsweise hohen und daher bequem zu bemessenden
Drücken in Anlegerichtung einstellbar ist.
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Eine Weiterbildung der erfindungsgeniässen Stützvorrlchtung mit Druckmittelantrieb
kennzeichnet sich dadurch, dass fUr das erste Keilglied ein in Feststell- und Löserichtung
druckmittelbetriebenes Stellorgan vorgesehen ist, dass fUr die in StUtzrichtung
wirkende Druckmittelzufuhr der Anlegevorrichtung des StUtzgliedes ein Druckbegrenzungsschalter
mit vorzugsweise
einstellbarem Enddruck vorgesehen ist und dass
die in Feststellrichtung wirkende Druckmittelzufuhr zu dem Stellorgan des ersten
Keilgliedes mit dem Ansprechen des Druckbegrenzungsschalters auf einen vorgegebenen
Enddruck gekoppelt ist. Hierbei ergibt sich die gewünschte Bemessung des Anlegedruckes
mit gleichzeitiger Arretierung des Stützgliedes selbsttätig, was eine wesentliche
Bedienungserleichterung bedeutet. Ausserdem ist es von Vorteil, dass der Anlegedruck
nicht von aussen durch entsprechend aufwendige Druckregelung in einem umfangreichen
Druckmittelsystem längere Zeit aufrechterhalten werden muss. Konstruktiv wird diese
Lösung zweckmässig so ausgeführt, dass der Druckbegrenzungsschalter einen beim Erreichen
eines vorgegebenen Enddruckes druckführenden Ausgang aufweist, an den der Schaltantrieb
eines Schalters angeschlossen ist, der die in Stützrichtung wirkende Druckmitelzufuhr
zu der Anlegevorrichtung des Stützgliedes bei Erreichen des vorgegebenen Enddruckes
sperrt, und dass an den Ausgang des Druckbegrenzungsschaltcrs ein weiterer Schalter
angeschlossen ist, der die in Feststellrichtung wirkende Druckmittelzufuhr zu dem
Stellorgan des ersten Keilgliedes bei Erreichen des vorgegebenen Enddruckes des
Druckbegrenzungsschalters einschaltet.
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Die Erfindung wird weiter anhand von Ausführlmgsbeispielen, die schematisch
in den Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert. Hierin zeigt:
Fig.
1 eine erste Ausfahrung einer erfindungsgemässen Stützvorrichtung in einem Längsschnitt
durch das Stützglied, Fig 2 einen Querschnitt gemäss Ebene II/II in Fig. 1, Fig,
5 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemässen Stiitzvorrichtung, ebenfalls
im Längsschnitt zum Stützglied, Fig. 4 einen Querschnitt gemäss ebene IV/IV in Hlig.
3 und Fig. 5 einen Hydraulikschaltplan für den Anschluss einer Stützvorrichtung
gemäss Fig. 3 ;md 4.
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Bei der Ausführung nach Fig. 1 und 2 ist ein zylindrisches Stützglied
2 in einer Bohrung la eines Gehäuses 1 längsverschiebbar gelagert und wird in Richtung
des Pfeils der Anlegekraft P durch eine Anlegefeder 5 beaufschlagt. Die Spannung
der letzteren kann durch mehr oder weniger tieferes Einschrauben eines Druckbolzens
6 bzw. durch Linschrauben unterschiedlich langer Bolzen, gegebenenfalls auch mittels
einer besonderen, nicht dargestellten, etwa von unten in die Gehäusebohrung la eingesetzten
Stellschraube justiert werden.
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Das Gehäuse 1 ist in eine Halteplatte 8 eingesetzt, die in nicht näher
dargestellter Weise auf einerfl Maschinentisch oder dergleichen festgespannt sein
kann.
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Ein erstes Kleigiied 5 ist in einer quer zur Längsachse R2 des Stützgliedes
2 und gegen diese seitlich versetzt angeordnsten Gehäusebohrung lb längsverschiebbar
gelagert und greift mit einer gegen die Längsachse R1 dieses Keilgliedes spitzwinklig
geneigten Druckfläche da an einer entsprechenden Druckfläche 7a eines zweiten Keilgliedes
7 an. Lezt/eres ist im B>bispielsfall durch einen entsprechenden Wandabschnitt
des Stützgliedes 2 gebildet. Da sowohl das erste Keilglied 3 wie auch das Stützglied
2 und damit das zweite Keilglied 7 jeweils um die zugehörigen Achsen R1 bzw. R2
schwenkbar sind, so können sich die zusammenwirkenden Druckfläche da und 7a genau
deckungsgleich einstellen, so dass Kantenpressungen vermieden sind. Mittels eines
Betätigungsorgans 4, im Beispielsfall einer Druckschraube mit Handgriff, die mit
einem Gewindeabschnitt 4a in eine entsprechende Gewindebohrung des Gehäuses 1 eingesetzt
ist und mit einem Kragen 4b in eine entsprechende Nut Sb des ersten Keilgliedes
5 eingreift, kann letzteres in Feststell- bzw. Löserichtung bewegt werden. Das Betätigungsorgan
4 bildet somit die Feststellvorrichtung der Keilverbindung.
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Bei bestehender Anpressverbindung zwischen den Keilgliedern wirkt
die der Anlegekraft P entsprechende Reaktionskraft
quer zur Längsrichtung
des ersten Keilgliedes 5 und kann, soweit nicht durch die Reibung zwischen Stützglied
2 und Gehäusebohrung la kraftschlüssig aufgenommen, formschlüssie in die grossen
Führunsflächen des Keilgliedes 5 eingeleitet werden. Infolge der sich nach unten
verjüngenden Form des Keilgliedes 7 ergibt sich ferner ehe formschlüssige Absützung
fifr das Stützglied, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist. Das Gewinde des Betätigungsorgans
4 nimmt wegen der multiplikativen KraftUbersetzung durch die Doppeikeilverbindung
nur eine vergleichsweise geringe Kraft auf und unterliegt daher nur einer geringen
Beanspruchung. Ausserdem geht eine etwaige Nachgiebigkeit der Gewindegänge nicht
in die Genauigkeit der tage fixierung des Stützgliedes ein.
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Bei der Ausführung nach Fig. 3 und 4 ist ein zylindrisches Stitzglied
22 in der Bohrung eines Gehäuses 21 gelagert und wirkt in Richtung der Anlegekraft
P Uber einen Druckkopf 26 auf ein nicht dargestelltes Werkstück ein. Quer zum Stützglied
22 ist wieder ein erstes Keilgled 23 mit Druckfläche 25a gelagert, welch letztere
auf eine entsprechende Druckfläche 27a eines durch einen Stützgliedabschnitt gebildeten
zweiten Keilgliedes 27 einwirkt.
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Als Anlegevorrichtung ist im Beispielsfall das als Kolben 25 ausgebildete
untere Ende des SUtztgliedes 22 vorgesehen.
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Die Anlegekraft wird über einen Druckmittelanschluss A und eine Kammer
25a auf den Kolben 25 aufgebracht, während eine im Beispielsfall aus Tellerfedern
zusammengesetzte RUckholfeder 25b gegensinnig auf das Stützglied 22 einwirkt. Als
Stellorgan
für das Festsetzen und Lösen der Doppelkeilverbindung ist: ein mit dem ersten Keilglied
25 verbundener Kolben 24 mit beidseitigen Kammern 24a und 24b vorgesehen. Diese
Kammern werden wechselweise über einen Anschluss C in einem Gehäusedeckel 24c bzw.
über einen seilichen Anschlllss D mit einem Druckmittel beaufsc{ilagt. Auf diese
Weise lässt; sich die Doppelkeilverbindung mit formschlilssiger Abstützung des Stützgliedes
22 durch Kraftantrieb festsetzen und lösen.
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Für die Steuerung der Stützvorrichtung gemäss Fig. 3 und 4 kann ein
Druckmittelsystem gemäss Fig. 5J beispielsweise ein Hydrauliksystem verwendet werden.
Soweit die Konstruktionselemente aus Fig. 3 und 4 schematisch wiedergegeben sind,
tragen diese die gleichen Bezugszeichen.
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Von einer Druckquelle 35 kann der Antriebskolben eines Druckumsetzers
55 über ein von Hand umschaltbares Vierwegeventil 34 in beiden Richtungen beaufschlagt
werden, wobei die jeweils drucklose Seite über das Ventil 34 mit einem Vorratsbehälter
36 verbunden ist. Mit der Hochdruckseite des Druckumsetzers 33 sind die Anschlüsse
bzw. Leitungen B und D verbunden und werden je nach Stellung des Ventils 54 wechselweise
mit Druck beaufschlagt bzw. entlastet. Die Hochdruckseite des Druckumsetzers 33
ist ferner mit einem Ausgleichsgefäss7Üverbunden.
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Der AnscnTuss A der Kammer 25a der durch den Kolben 25 gebildeten
Anlegevorrichtung ist einerseits miteinernDruckbegrenzungsventil 28 und andererseits
über ein Schaltventil 29 mit Leitung D verbunden. Das Druckegrenzungsventil 28 weist
einen Ausgang E auf, der bei Erreichen eines mittels 9,tellsenra oe 28a über Ventilfeder
28b einstellbaren Enddruckes vom Anschluss A aus mit Druck beaufschlagt wird.
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Der Ausgang E ist über ein Rückschlagventil 30 mit Leitung D sowie
mit dem Schaltantrieb des Ventils 29 und über ein hydraulisches ODER-Glied 51 mit
Anschluss D sowie mit dem Schaltantrieb eines weiteren Schaltventils 52 verbunden.
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Letzteres bewirkt je nach Schaltstellung eine Verbindung bzw. Sperrung
zwischen Anschluss C und Leitung D. W.ntsprechendes gilt für das Schaltventil 29
bezüglich Anschluss und Leitung D.
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Im dargestellten Betriebszustand steht Leitung D unter Druck, und
zwar unter einem Druck oberhalb des vorgegebenen Enddruckes des Begrenzungsventlis
28. Demgemäss herrscht in der Kammer 25a sowie im Anschluss A und im Ausgang E genau
der vorgegebene Enddruck, weil das Druckbegrenzungsventii 28 bei Erreichen dieses
Druckes über den Ausgang E das Schaltventil 29 in Sperrstellung bringt und somit
Anschluss A gegen Leitung D sperrt, während das Rückschlagventil 50 infolge des
Überdruckes auf Leitung D geschlossen ist. Gleichzeitig ist Ventil 52 durch den
Druck im Ausgang E über das ODER -Glied 51 in die dargestellte Durchgangsstellung
geschaltet, saclass Anschluss C mit Leitung D verbunden ist und Kammer 24a unter
Druck
steht. Damit befindet sich das erste Keilglied 23 und die gesamte Doppelkeilverbindung
gemäss Fig. 3 und 4 in Feststellung. Dieser Bftriebszustand entspricht der gezeigten
Stellung des Ventils 34.
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Bei Umschaltung des Ventils 34 und entsprechender Umkehr der Druckrichtung
im Druckumsetzer 33 wird Leitung D und damit über das Rückschlagventil 50 auch der
Ausgang E drucklos. Infolgedessen schaltet Ventil 29 um und macht über Anschluss
A auch die Kammer 25a drucklos. Gleichzeit#ig wird Kammer 24a am ersten Keilglied
25 über Anschluss C und Ventil 52 drucklos, wobei letzteres vom Anschluss B über
das ODER-Glied 31 in Durchgangsstellung gehalten wird.
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Damit wird das erste Keilglied 23 zurückgezogen und die Doppelkeilverbindung
gelöst, s ass nunmehr das Stützglied 22 durch die Rückholfeder 25b vom Werkstück
zurückgezogen werden kann. Das System befindet sich nun wieder im Ausgangszustand
für einen neuen Abstützvorgang.