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Einrichtung zum Aufspannen und/oder zur
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Halterung eines Werkstückes auf Arbeitsmaschinen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Ei,.richtang zum Aufspannen und/oder zur Halterung eines Werkstückes
auf Arbeitsmaschinen mit drei in einer Ebene liegenden und in einem Gehäuse eingesetzten,
auf das Werkstück zentrisch einwirkenden Haltegliedern, die von Hand oder mittels
einer Servoeinrichtung, beispielsweise durch einen von Druckmittel beautachlagbaren
Kolben gemeinsam betätigbar sind, von denen das mittlere Halteglied mit einem fest
an diesem angebrachten Verstellglied versehen ist, durch das die beiden äusseren
radial verschiebbar geführten flalteglieder betätigbar sind.
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Zur Halterung von Werkstücken mit grossem Schlankheitsgrad auf Drehxa8chinen
sind verschiedene Lünettenausführungen bereita bekann. Bei einer dieser Auf spanneinrichtungen
sind zwei der Halteglieder als spiegelbildlich zueinander angeordnete, achwenkbare
Winkelhebel ausgebildet und zum Anstellen des dritten Haltegliedes ist ein in bezug
auf das Werkstück radial beweglicher Tei vorgesehen, an dem das dritte Halteglied
unmittelbar angeordnet und auf dem zur zwangläufigen Verbindung der Halteglieder
ein Verstellglied in Form eines Prismas angebracht ist
das mit den
freien Enden der Winkelhebel in Verbindung steht (DT-GM 1 968 408). Die mit den
freien Enden der Winkelhebel zusammenwirkenden Steuerflächen des Prismas sind bei
dieser Konstruktion konkav gekrümmt, derart, dass die Verstellbewegungen des Verstellgliedes
auf die Winkelhebel ohne Verlagern der Werkstückachse stets einen gleichbleibenden
Abstand der Spannteile von der Werkstück- und Spannachse sichern.
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Diese Ausgestaltung einer Aufspanneinrichtung hat sich in der Praxis
zwar außerordentlich gut bewährt und diese Lünette wird mit großem Erfolg zur Halterung
von Werkstücken auf Drehmaschinen angewandt, der für die Herstellung der konkav
gekrümmten Steuerflächen erforderliche Arbeits- und Fertigungsaufwand ist jedoch
erheblich, so daß die Herstellkosten hoch sind und somit ein Einsatz nur auf hochwertigen
Arbeitsmaschinen wirtschaftlich ist, Auch ändert sich insbesondere bei größeren
Verstellbereichen da die beiden äusseren Halteglieder verschwenkbar angeordnet sind
und der Winkel zwischen den Wirkungslinien der drei Halteglieder je nach Schwenkstellung
verändert wird, deren Lage in bezug auf das Werkstück, so daß dieses mitunter durch
das mittlere Halteglied aus der Mitte gedrückt wird. Fertigungsungenauigkeiten sind
in diesem Fall die Folge.
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Aus dem DT-GM ist des weiteren eine andersartige Ausführungsform bekamt,
bei der das mittlere Halteglied mit einem fest an diesem angebrachten Verstellglied
versehen ist, durch das die beiden äußeren radial verschiebbar gerührten Halteglieder
mittels Gelenkhebeln, die in ..lglöcher eingreifen, verstellbar sind Diese Ausgestaltung
ist jedoch nicht selbstzentrierend, so daß diese Aufspanneinrichtung, wenn überhaupt,
nur für jeweils einen bestimmten Werkstückdurchmesser verwendbar und deren Einsatzbereich
somit gering ist.
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Aufgabe der Erfindung ist demnach, eine Einrichtung zum Aufspannen
und/oder zur Halterung eines Werkstückes auf Arbeitsmaschinen der vorgenannten Art
zu schaffen, die äußerst einfach in der konstruktiven Ausgestaltung und damit wirtschaftlich
herzustellen ist und bei der die Nachteile der vorbekannten Aufspanneinrichtung
vergleichbarer Art nicht auftreten. Dabei soll vor allem erreicht werden, daß stets
eine exakte Selbstzentrierung des eingespannten Werkstückes und somit ein gleichbleibender
Abstand aller Halteglieder von der gemeinsamen Werkstückachse gegeben ist und daß
der vorgewählte Winkel zwischen den einzelnen Haltegliedern einer Aufspanneinrichtung
immer gleich bleibt.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß zur Betätigung
der beiden äußeren Halteglieder beiderseits des mittleren Haltegliedes jeweils ein
drehbar in dem Gehäuse gelagerter, unmittelbar mit dem Verstellglied sowie den äußeren
Haltegliedern zusammenwirkender, gleichschenkeliger oder mit ungleich langen Schenkeln
versehener Hebel angeordnet ist, an dessen Schenkelenden parallel zu dessen Schwenkachse
verlaufende, zylinderförmige Flächen angebracht oder zylindrische Rollen drehbar
gelagert sind, und daß die Enden des Verstellgliedes sowie die Anlageflächen der
beiden äußeren Halteglieder derart als Ebene und/ oder kurvenförmig verlaufende
Flächen ausgebildet sind, daß der
Zustellweg des mittleren Haltegliedes
in gleich bemessene Zustellbewegungen der beiden äußeren Halteglieder umsetzbar
ist.
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Angebracht ist es hierbei, das Verstellglied gabelförmig auszubilden
und an dessen Enden die mit den Hebeln zusammenwirkenden Anlageflächen anzuformen
oder die Rollen zu lagern.
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Bei gleichschenkeligen Hebeln, dessen Schenkel winkelförmig zueinander
angeordnet sind, können die Anlageflächen des Verstellgliedes und die Anlageflächen
der beiden äußeren Halteglieder als ebene, senkrecht oder geneigt zur Verstellrichtung
des mittleren Haltegliedes bzw. der äußeren Halteglieder verlaufende Flächen ausgebildet
sein. Bei ungleichschenkeligen Hebeln mit winkelig zueinander angeordneten Schenkeln
dagegen sind die Anlageflächen eines der verstellbaK6n Teile, vorzugsweise die Anlageflächen
des Verstellgliedes, als ebene, senkrecht oder geneigt zur Verstellrichtung verlaufende
Flächen und die Anlageflächen des anderen mit dem Winkelhebel zusammenwirkenden
als ls als in Abhängigkeit von dessen Schwenkbewegung bestimmbare, kurvenförmige
Fläche auszubilden.
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Vorteilhaft ist es des weiteren, die Schenkel der Winkelhebel unter
dom gleichen Winkel zueinander geneigt anzuordnen wie die Führungen der äußeren
Xalteglieder zu dem mittleren HaltegliedF die beiden äußeren Halteglieder jeweils
unter einem Winkel von größer als 90° zu dem mittleren Halteglied, vorzugsweise
unter einem Winkel von 1200 und spiegelbildlich zueinander zu neigen und die Führungen
der äußeren Halteglieder durch in das Gehäuse eingearbeitete, abgesetzte Aussparungen
zu wilden. Außerdem sind die Halteglieder an dem dem Werkstück zugekehrten Ende
zweckmäßigerweise griuelförmig auszubilden und zwischen den Gabeln sind jeweils
eine oder mehrere Rollen drehbar zu lagern. Auch können an dem dem Werkstück zugekehrten
Ende der Halteglieder jeweils Stopfen aus selbstschmierendem Material, z.B. Bronze,
vorzugsweise mittels angeformter Gewindebolzen verstellbar eingesetzt
werden,
und die Halteglieder können, um die Anwendbarkeit der Aufspanneinrichtung zu erhöhen,
mit auswechselbaren Aufsatzbacken versehen werden.
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Eine gemäß der Erfindung ausgebildete Einrichtung zum Aufspannen und/oder
zur Halterung eines Werkstückes auf Arbeitsmaschinen zeichnet sich sowohl durch
einen einfachen konstruktiven Aufbau und damit durch eine wirtschaftliche Herstellung
aus als durch eine hohe Genauigkeit bei stets exakter Selbstzentrierung. Wird nämlich
zur Betätigung jedes der beiden äusseren Halteglieder jeweils ein drehbar gelagerter
Hebel vorgesehen, der mit in besonderer Weise austrl-1Sildeten, an dem Verstellglied
und den äußeren Haltegliedern angeformten Anlageflächen zusammenwirkt, ist es möglich,
alle Halteglieder gleichmäßig zur Werkstückachse zu verstellen, so daß der Abstand
von der Werkstückachse immer gleich bleibt. Und der v-orgewählte Winkel, unter dem
die Halteglieder auf das Werkstück einwirken, wird durch Verstellbewegungen ebenfalls
nicht verändert.
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Bei einer entsprechenden Abstützung eines Werkstückes, beispielsweise
bei einer um 1200 versetzten Anordnung der Halteglieder, wird somit das Werkstück
in keinem Fall aus der Mitte gedrückt.
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Des weiteren baut die vorschlagsgemäße Aufspanneinrichtung sehr schmal
und sie weist eine große Maulweite auf, so daß Werkstiicke rasch und zuverlässig
eingelegt bzw. eingespannt und auch im eingespannten Zustand dllrerh das offene
Maul bearbeitet werden können Da dle Halteglieder mit Rollen oder Bronseeinsätzen
versehen sein können, ist eine vorteilhafte Verwendbarkeit auch auf Schleifmaschinen
möglich. Durch Aufsatzbacken kann dabei mit einer Ausführungsform ein großer Spannbtizeich
beherrscht werden.
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Eine nahezu problemlose Herstellung der erfindungsgemäßen Aufspanneinrichtung
ist auf wirtschaftliche Weise gegeben.
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Dennoch ist eine sehr starre Halterung der Halteglieder im Gehäuse,
das wiederum starr auf der Maschine befestigt ist, gewährleistet, so dan Schwingungen
mit Sicherheit ausgeschlossen sind. Die vorschlagsgemäße Aufspanneinrichtung zeichnet
sich somit durch eine vielseitige Verwandbarkeit bei großer Haltbarkeit aus.
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Weitere Einzelheiten der Einrichtung zum Aufspannen und/oder zur Halterung
eines Werkstückes auf Arbeitsmaschinen sind dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel,
das nachfolgend im einzelnen erläutert wird, zu entnehmen. Hierbei zeigt:
Fig.
1 : Ei.e Aufspanneinrichtung in Vorderan#icht ohne Gehauseplatte und teilweise im
Schnitt, mit zur Betätigung der äußeren Halteglieder vorgesehanen Hobeln und Fig.
2 : die Auf spanneinrii#tung nach Fig. 1 Ijdt andersartig und 3 gestalteten Hebeln.
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Die in Fig. 1 dargestellte und mit 1 bezeichnete Aufspanneinrichtung
zur Halterung eines Werkstiickes 2 auf Arbeitsmaschinen besteht im wesentlichen
aus drei in einem Gehäuse 11 eingesetzten und auf das Werkstück 2 zentrisch einwirkenden
Haltegliedern 12, 13, 14, die durch eine an dem Gehäuse 11 angeflanschte Servoeinrichtung
3 betätigbar sind. Die Servoeinrichtung 3 ist hierbei aus einem in einem Zylinder
4 eingesetzten und von Druckmittel beaufschlagten Kolben 5 gebildet, dessen Kolbenstange
6 mit dem Halteglied 12 fest verbunden ist. Wird dem Druckraum 7 des Zylinders 4
Druckmittel zugeführt, so wird das Halteglied 12 in der Verstellebene A bewegt und
somit gegen das Werkstück 2 gepreßt. Und da an dem Halteglied 12 ein Verstellglied
15 angebracht ist, das mit den Haltegliedern 13 und 14 zusammenwirkt, werden auch
diese zentrisch in den durch B und C gekennzeichneten Ebenen zugestellt.
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Damit die Zustellbew#-- J'.ungen dt-- beiden außeren Halteglieder
13 und 14 vollkominen gleich sind der Zustellbewegung des mittleren
Haltegliedes
12, ist diesem jeweils ein Hebel 31 zugeordnet, der in dem Gehäuse 11 um eine Achse
34 schwenkbar gelagert ist.
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Mit einem Schankel 32 liegt der gleichschenkelige Heber 31 an einer
an dem Verstellglied 15 angeformten Anlagefläche 37,mit dem anderen Schenkel 33
an einer an den äußeren Haltegliedern 13 und 14 vorgesehenen Anlagefläche 38 an.
Die an den Schenkelenden angeformten Anlageflächen 35 und 36 sind hierbei als zur
Schwenkachse 34 zylindrische Flächen ausgebildet, es ist aber auch möglich, an den
Schenkelenden drehbar gelagerte Rollen anzubringen.
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Die Schenkel 32 und 33 sind bei diesem Ausführungsbeispiel wie es
bereits erwähnt wurde, gleich lang und unter einem Winkel (ohr) zueinander geneigt
angeordnet, der einem Winkel ( entspricht, unter dem die Führungen 16 und 17 der
beiden äußeren Halteglied der 13 und 14 zu dem mittleren Halteglied 12 geneigt sind.
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Selbstverständlich können aber auch, wie eu strichpunktiert in Fig.
1 eingezeichnet ist, die Winkel und /3 unterschiedlich groß bemessen werden, beispielsweise
kann Winkel » größer sein als Winkel o.
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Die Neigung der Führungen 16 und 17, die als in das Gehäuse 11 eingearbeitete,
abgesetzte Ausnehmungen, als Schwalbenschwanzführungen oder n ähnlicher Weise auszubilden
sind, unter dem Winkel ß zu dem mittleren Halteglied 12 kann gegebenenfalls für
jede Seite frei gewählt werden, zweckmäßig ist es jedoch, diese spiegelbildlich
und unter einem Winkel ß von 1200 anzuordnen.
Die Halteglieder
12, 13 und 14 sind an ihren dem Werkstück 2 zugekehrten Enden jeweils als Gabeln
18, 19 und 20 ausgebildet, in denen Rollen 21, 22 bzs. 23 drehbar gelagert sind.
Auf diese Weise wird das Betriebsverhalten der Aufspanneinrichtung 1 günstig beeinflußt.
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Anstelle der Rollen 21, 22 und 23 können aber auch, wie es bei dem
Halteglied 14 strichpunktiert eingezeichnet ist, Stopfen 24 aus selbstschmierendem
Material, z.B. Bronze, vorgesehen werden.
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Mittels eines Gewindeansatzes 25 können die Stopfen 24 in die Halteglieder
eingeschraubt werden, so daß eine Zustellung ohne weiteres möglich ist. Außerdem
können, wie es bei dem Halteglied 13 ebenfalls strichpunktiert eingezeichnet ist,
unterschiedlich groß bemessene Aufsatzbacken 26 an den Haltegliedern 12, 13 und
14 angebracht werden. Durch Auswechseln der Aufsatzbacken 26 kann somit der Spannbereich
der Aufspanneinrichtung 1 erheblich erweitert werden.
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Sind die Schenkel 32 und 33 der Hebel 31 bzw. 31' gleich lang bemessen,
so sind die Anlageflächen 37 bzw. 37' des Verstellgliedes 15 und der äußeren Halteglieder
13 und 14 als ebene Flächen auszubilden, um die Verstellbewegung des mittleren Haltegliedes
12 bzw. des Verstellgliedes 15 in gleich groß bemessene Zustellbewegungen der äußeren
Halteglieder 13 und 14 umzusetzen. Wird hierbei der Winkel # gleich dem Winkel ß
gewählt, sind die Anlageflächen 37 und 38 als senkrecht zu den
jeweiligen
Verstellebenen A bzw. B und C verlaufende Flächen auszubilden, bei anderen Winkelverhältnissen
dagegen sind, wie es strichpunktiert eingezeichnet ist, die Anlageflächen 37' und/oder
38 in entsprechender Weise zu neigen. Die Winkellage der Anlageflächen 37' Hand
38 ist sowohl zeichnerisch als auch rechnerisch zu er##tteln.
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Bei einer durch Beaufschlagung des Kolbens 5 ausgelösten Verstellbewegung
des mittleren Haltegliedes 12 werden die beiden äußeren Halteglieder 13 und 14 in
gleicher Weise auf das Werkstück 2 zu bewegt, da die Verstellbewegung des Verstellgliedes
15 durch die drehbar gelagerten Hebel 31 bzw. 31' auf die äußeren Halteglieder 13
und 14 umgelenkt wird. Eine Selbstzentrierung der Auf spanneinrichtung 1 ist somit
stets gewährleistet.
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Bei dem in Fig. i dargestellten Ausführungsbeispiel der Aufspanneinrichtung
1 ist anstelle eines gleichßchenkeligen Winkel hebels ein Winkelhebel 41 mit ungleich
langen Schenkeln 42 und 43 vorgesehen. Der um -di# Achse 44 schwenkbar in dem Gehäuse
11 gelagerte Hebel 41 ist wiederum an den Schenkelenden mit zylindrischen Anlageflächen
45 und 46 versehen, die an Anlageflshen 47 und 48 des Verstellgliedes bzw. der äußeren
Halteglieder 13 und 14 anliegen. Die beiden Schenkel 42 und 43 des Winkelhebels
41 sind hierbei um den gleichen Winkel zueinander
geneigt wie die
Führungen 16 und 17 zu dem mittleren Halteglied 12.
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Wird die Anlagefläche 4@ des Verstellgliedes 15 als ebene, senkrecht
zur Verstellrichtung verlaufende Fläche ausgebildet, so ergibt sich, daß die Anl-gefläche
46 der äußeren Hi teglieder 13 und 14 als gekrümmte Fläche auszubilden ist, um bei
unterschiedlichen Schenkellängen die äußeren Halteglieder 13 und 14 jeweils um den
gleichen Weg zu verstellen wie das mittlere Halteglied 12 bzw. das Verstellglied
15.
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Bei anderen Schenkelverhältnissen bzw. des die Schenkel einschließenden
Winkels oC ergeben sich verständlicherweise andere Kurvenformen der Anlageflächen.
Wird z.B., wie es in Fig. 2 strichpunktiert eingezeichnet ist, der Winkel ÇC vergrößert,
und wird die Anlagefläche 48' der äußeren Halteglieder 13 und 14 als Ebene senkrecht
zu den Verschiebeebenen B und C verlaufende Fläche ausgebildet, so ist die an dem
Verstellglied 15 vorzusehende Anlagelache 47' als gekrümmte Fläche auszubilden,
an der der Hebel 41' anliegt. Die Form der An1ag#flächen ist unter der Bedingung,
daß alle drei Verstellglieder 12, 13 und 14 stets um den gleichen Verstellweg zu
bewegen sind, und Festlegung einer .lagefläche geometrisch zu ermi Xeln.
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Bei der Ausführungsbeispielrach Fig. 3 ist der zwischen dem Verstellglied
15 und den äußeren Haltegliedern 13 und 14 jeweils
eingesetzte
Hebel 51 mit zwei gleich langen Schenkeln 52 und 53 versehen, die zueinander fluchten.
Mit den zylindrischen Anlageflächen 55 und 56 liegt der um die Achse 54 verschwenkbare
Hebel 51 an in entsprechender Weise ausgebildete Anlageflächen 57 und 58 des Verstellgliedes
15 bzw. der äußeren Halteglieder 13 tvnd 14 an.
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Die Anlagefläche 58 der äußeren Halteglieder 13 und 14 ist hierbei
wiederum als ebene, senkrecht zu den Verstellebenen B und C verlaufende Fläche ausgebildet,
die Anlagefläche 57 dagegen ist kurvenförmig, deren Form in Abhängigkeit von der
jeweiligen Schwenkstellung zu bestimmen ist. Durch die kurvenförmige Anlagefläche
57 wird somit eine Zustellung der beiden äußeren Halteglieder 13 und 14 um den Verstellweg
des mittleren Haltegliedes bewirkt.