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Verfahren und Vorrichtungen zum Ausrichten eines
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schweren Werkstücks Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum
Ausrichten eines schweren Werkstücks und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.
Aus der CH-PS 621 075 ist es bekannt, zum Erleichtern des Ausrichtens schwerer Werkstücke
auf einem Maschinentisch drei um je 1200 versetzt angeordnete über Druckschläuche
mit einer Druckmittelpumpe verbundene Vorrichtungen zu benutzen, die in einem Gehäuse
eine nach allen Seiten kippbare Sowie heb- und senkbare Pendelstütze und eine mechanisch
zwischen einer Ruhe- und einer Stützstellung verstellbare Stütze für das Werkstück
aufweisen. Der bekannte Vorschlag eignet sich vor allem zum Ausrichten zur Drehachse
des Maschinentisches einer Zahnradbearbeitungsmaschine, und zu diesem Zweck sind
die Vorrichtungen gleichmäßig umfangsverteilt und zentrisch zur Drehachse angeordnet,
Das Werkstück wird auf die mechanisch mittels eines Keiltriebes verstellbaren Stützen
der Vorrichtungen abgesetzt und darauf entlasten die Pendelstützen in ihrer Stützstellung
mindestens teilweise die mechanischen Stützen von dem auf sie entfallenden Gewicht
des Werkstückes, welches sich mit geringem Kraftaufwand in allen waagrechten Richtungen
verschieben läßt, wenn es ganz oder teilweise von den Pendelstützen getragen wird,
Außer
dem Ausrichten schwerer Werkstücke auf drehenden Maschinentischen insbesondere von
Zahnradbearbeitungsmaschinen gibt es zahlreiche andere Aufgabenbereiche beim Ausrichten
schwerer Werkstücke auf beliebigen Unterlgen, und auch zu anderen Zwecken, zu deren
Durchführung die bekannte Vorrichtung wenig geeignet erscheint. Schon das In-Stellung-bringen
der bekannten Vorrichtungen zum Vorbereiten des eigentlichen Ausrichtens von beispielsweise
nicht kreisrunden Werkstücken bedingt einen erheblichen manuell aufzubringenden
Kraftaufwand und wird damit auch einen großen Zeitaufwand mit sich bringen, der
die Rüstzeit erhöht und somit auf die Rüstkosten erheblich steigernd einwirkt, Mit
den bekannten Vorrichtungen kann das Ausrichten dieser schweren Werkstücke im allgemeinen
zwar erleichtert werden, jedoch erfordert bei sehr schweren Werkstücken das Verschieben
auf den mechanisch gelagerten Pendelstützen, von denen das Gewicht sehr schwerer
Werkstücke nur teilweise übernommen werden kann, ebenfalls eine starke körperliche
Kraftanstrengung der damit gefaßten Menschen. Besonders nachteilig dabei ist jedoch,
daß ein hocbpräzises Ausrichten mit derartigen Vorrichtungen besonders bei sehr
schweren Werkstücken deshalb nicht möglich ist, weil das Verschieben wegen der damit
verbundenen Kraftanstrengungen nicht feinfühlig sondern nur ruckweise geschehen
kann, so daß kleinste Verschiebungsbeträge im Bereich von einigen ji nicht ausgeführt
werden können. Dies liegt vor allem an der mechanischen Abstützung der Pendelstützen,
deren unteres Auflager kugelsegmentförmig gestaltet ist. In diesem Auflager konzentriert
sich punktförmig der ganze auf die Vorrichtung entfallende Lastanteil des Werkstücks,
was zu höchsten örtlichen Pressungen führen muß. Diese übermäßig hohen Pressungen
haben einen hohen Wälzwiderstand der Pendelstütze zur Folge und können auch zu Abplattungen
der Fugelsegmentfläche des Pendelstützenauflagers führen,
Weiterhin
Wann bei - tek-.nnten Vorschlag avoh ;-teilig sein, daß auf die nach dem Ausrichten
rr-rchte Stellung des Werkstückes unkontrollierte Ruckstellkräfte einwirken und
dessen Position wieder verändern, die sich auf Grund der Schräglage der Pendelstützen
und ferner auf Grund von nicht erkennbaren geometrischen Ungleichförmigksiten infolge
von Abplattungserscheinungen im Grunde des kalottenförmigen Pendelstützenauflagers
ergeben können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und zu dessen
Durchführung geeignete Vorrichtungen zu schaffen, wodurch diese Nachteils des Standes
der Technik vermieden werden und es ermöglicht wird, das Ausrichten auch schwerster
Werkstücke unter kleinerem Zeitaufwand mit größerer Genauigkeit und unter geringerer
manueller ebenen Kraftanstrengung auf beliebigen Unterlagen durchzuführen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zum Ausrichten eines
schweren Werkstückes vorgeschlagen, bei dem das Werkstück auf mindestens drei Ausricht-Vorrichtungen
aufliegt, welches darin besteht, daß die Ausricht--Vorrichtu-ngen vor dem genauen
Ausrichten des auf Auflagestücken liegenden Werkstückes in von der Oberfläche ihrer
Unterlageum einen geringen Betrag abgehobener Stellung mittels in Wirkstellung befindlicher
Roll-Elemente in ihre Position zur Lastübernahme des Werkstückes unter dieses gefahren
werden, und daß dann das Werkstück mittels heb- und senkbare Abhebevorrichtungen
von oen Auflagestücken abgehoben wird, die Ausric-ht-Vorrichtungen abgesenkt werden
und die Roll-Eleente außer Wirkung treten, so daß die Ausricht-Vorrichtungen ihre
Lastschlußlage auf der Unterlage einnehmen, und daß darauf das Ausrichten mittels
auf hydrostatischen Druckpolstern schwimmend allseitig verschiebbar in den Ausricht-Vorrichtungen
angeordneten Ausrichteinheiten durchgeführt wird, worauf nach Erreichen der Ausrichtposition
die
hydrostatischen flruckpoister aufgehoben und die Ausri chtei nheiten wie deren AhhetePvorrichtungen
ebveeenkt norden, so daß das auserichtte Werkstück nunmehr wieder euf Auflagestücken
ruht und in dieser Position auf der Unterlage festgespannt werden kann, Das erfindungsgemße
Verfahren sieht zuncht eine Lösung für die erste Teilaufgabe vor, die einzelnen
Ausricht-Vorrichtungen kraft und zeitsparend aus beliebigen Ausgangsstellungen in
ihre Positionen zur Lastübernahme des möglicherweise unregelmäßig gestalteten Werkstückes
unter dieses zu verfahren, und zwar in einer von der Unterlage abgehobenen Stellung
durch in ihre Wirkstellung verbrachte Roll-Elemente.
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Durch diese Verfahrensweise kann das Vorbereiten des eigentlichen
Ausrichtvorganges deshalb viel rascher und weniger arbeitsaufwendig geschehen, weil
die Ausricht-Vorrichtungen auf den Poll-Elementen in alle Pichtungen rollend leicht
verfahrbar sind, so daß sie fast ohne manuellen Kraftaufwand in wenigen Augenblicken
in ihre Position unter das auszurichtende Werkstück gerollt werden können. Danach
treten die Roll-Elemente außer Wirkung und die Ausricht-Vorrichtungen werden abgesenkt
und nehmen ihre Lastschlußlage auf der Unterlage ein.
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Darauf findet das eigentliche Ausrichten des Werkstückes statt, bei
dem es von in den Ausricht-Vorrichtungen angeordneten Ausrichteinheiten getragen
wird, die auf hydrostatischen Druckpolstern schwimmend in den auf ihrer Unterlage
ruhenden Ausricht-Vorrichtungen allseitig verschiebbar sind, Das Verschieben des
Werkstückes auf den hydrostatischen Druckpolstern geschieht praktisch ohne Kraftaufwand
spielend, und es können daher auch geringste Verschiebungen ruckfrei erzielt werden,
Ist die Ausrichtposition erreicht, werden die hydrostatischen Druckpolster aufgehoben
und dadurch die Ausrichteinheiten wie auch deren Abhebevorrichtungen abgesenkt.
Dadurch werden auch nachträgliche Einwirkungen
auf die einmal erreichte
Ausricht-Fosition des Werk-.
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stückes vermieden, weil die hydrostatischen flruckr polster von einem
a..uflerst dünnen Fluidfilm-von wenigen Dicke gebildet werden, woraus sich ergibt,
daß der Absenkungsbetrag im Genauigkeitsbereich des Ausrichtens liegt. Dies gilt
auch für die Abhebevorrichtungen, mittels welchen das nunmehr ausgerichtete Werkstück
wieder auf die Auflagen abgesetzt wird und in dieser Position jetzt festgespannt
werden kann, falls dies erforderlich ist.
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Die Erfindung umfaßt ferner die zur Durchführung des Verfahrens geeigneten
und vorgeschlagenen orrichtungsmaßnahmen, und zwar eine Ausricht-Vorrichtung, die
auf einer Unterlage zum Auf legen des auszurichtenden Werkstückes auf Auflagestiicken
mittels ihrer in Wirkstelluna befindlichen und aus dieser ausrückbaren Doll-Elementen
verfahrbar und mit einer in einer Ausrichteinheit angeordneten heb- und senkbaren
Abhebevorrichtung zum vorübergehenden Abheben des Werkstückes von den Auflagestücken
ausgerüstet ist, und daR die Ausricht-Einheit während der Dauer des Ausrichtens
auf einem hydrostatischen Druckpolster allseitig verschiebbar ist.
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Die Ausricht-Vorrichtung ist mittels Roll-Flementen rollend auf ihrer
Unterlage, beispielsweise einem Maschinentisch, verfahrbar und kann auf diese Weise
leicht in ihre Ausrichtposition unter dem Werkstück verbracht und aus dieser wieder
entfernt werden. Die in die Ausricht-Vorrichtung einbezogene Ausrichteinheit, die
während des Ausrichtvorganges auf einem hydrostatischen Druckpolster allseitig verschiebbar
schwimmt, trägt während des Ausrichtens das auszurichtende Werkstück.
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Die Ausrichteinheit ist mit einer heb- und senkbaren Abhebevorrichtung
versehen. Durch diese wird das Werkstück vor dem Ausrichten von den Auflagestücken,
auf
die ES abgesetzt wurde, um einen kleinen Betrag zwischen 0«2
+ d,5 mm abgehoben, damit es gegenüber der Unterlage und den Auflagestücken frei
verschiebbar ist, Darauf wird die Ausrichteinheit mittels des hydrostatischen Druckmittelpolsters
um wenige Jj schwimmend angehoben und das Ausrichten kann durchgeführt werden.
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Nach weiteren Erfindungsmerkmalen ist die Ausricht-Vorrichtung mit
einer in einem geschlossenen Gehäuse angeordneten Ausrichteinheit ausgerüstet, die
aus einem an seiner Unterseite druckflüssigkeitsbeaufschlagbare hydrostatische Drucktaschen
aufweisenden Tragkörper besteht, der bei Druckmittelbeaufschlagung der Drucktaschen
innerhalb des Gehäuses auf hydrostatischen Druckmittelpolstern schwimmend allseitig
horizontal verschiebbar ist, und ferner ist im Zentrum des Tragkörpers die heb-
und senkbare Abhebevorrichtung in Form eines druckmittelbeaufschlagbaren, an seinem
oberen Ende als Werkstückauflage ausgebildeten Hochdruckkolbens eingebaut und damit
das auf der Werkstückauflage abgesetzte Werkstück durch Beaufschlagung des Hochdruckkolbens
um einen geringen Betrag von seinen Auflagen abhebbar.
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Eine einwandfreie Auflage des Werkstückes auf der Ausrichteinheit
ist dadurch gewährleistet,. daß die Werkstückauflage auf dem Hochdruckkolben als
selbsteinstellende unverlierbare Kugelpfanne ausgebildet ist und damit eine symetrische
Krafteinwirkung bewirkt.
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Zur Druckflüssigkeitsheaufschlagung der Drucktaschen des Tragkcrpers
ist erfindungsgemäß eine Mehrfachpumpe mit konstanter Förderleistung vorgesehen.
Dabei ist das Gehäuse für den horizontal verschiebbaren Tragkörper als Druckflüssigkeitsbehälter
zur Aufnahme einer gröBtmöglichen
3ruckflüssigkeitsmenae und der
Mehrfachrumre sowie ihres in der Druckflüssigkeit arbeitenden Antriebsmotors ausgebildet,
Der Hochdruckkolben der heb- und senkbaren Abhebevorrichtung, die zum Abheben des
Werkstückes von seinen Auflagen dient, kann mittels einer Handpumpe oder aber auch
mittels einer motorisch angetriebenen Pumpe mit der erforderlichen Druckmittelmenge
beaufschlagt werden, damit er den kleinen Hub ausführen kann, der zum Abheben nötig
ist. Erfindungsgemäß ist eine Vorkehrung dafür so zu treffen, daP während der Dauer
des Ausrichtens der Hochdruckkolben keinesfalls absinkt, was eventuell auf Druckverluste
im Zylinder oder in der Zuführleitung zurückzuführen sein konnte, Dies kann durch
ein Drucküberwachungssystem erreicht werden, welches den Druckverlust meldet bzw,
bei-motorischem Pumpenantrieb die Förderpumpe wieder einschaltet, Eine einfachere
Lösung.
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wird erfindungsgemäß in der Weise vorgeschlagen, daß der durch eine
abgedeckte und abgedichtete oeffnung des Gehäuses aus diesem herausragende Hochdruckkolben
unterhalb seiner Werkstückauflage mit einem Trapezgewinde und einer groP.flächigen
Ringmutter versehen ist, mittels welcher der Hochdruckkolben in seiner das Werkstück
tragenden abgehobenen Stellung gegen den Tragkörper verspannbar ist.
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Durch diese Anordnung kann nach dem Abheben des Werkstückes durch
die Abhebevorrichtung der Hochdruckkolben unabhängig von seiner Druckbeaufschlagung
in seiner erreichten Hubstellung durch Verspannung mechanisch festgestellt werden,
bis das Werkstück nach dem Ausrichten wieder auf seine Auflagen -abgesenkt werden
soll.
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Wenn das Ausrichten beendet ist und die Ausrichteinheiten entlastet
sind, sollen diese wieder in ihre Mitten-Ausgangsstellung
Zurückkehren.
Um dies zu erreichen ist nach einem weiteren Merkmal vorgesehen, daß der horizontal
verschiebbare Tragkörper unter der Wirkung einer Anordnung von mindestens drei Zugfedern
nach dem Ausrichtvorgang stets wieder selbsttätig in seine zentrale Stellung gelangt.
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Nach weiteren Erfindungsmerkmalen ist die Ausricht-Vorrichtung mit
in eine ffiiriNstellung, einrück- und aus dieser ausrückbaren Roll-Flementen zum
Verfahren auf der Unterlage in die Position zum Ausrichten des Werkstückes versehen.
Diese Poll-Flemente können aus vier wälzgelagerten Kugelelementen oder Pollen bestehen,
deren Halterungen entgegen dem druck vorgespannter Tellerfederpakete unter der Last
des Werkstückes aus ihrer die Vorrichtung verfahrbar tragenden Wirkstellung in eine
wirkungslose Stellung ausrückbar sind, so daß die Vorrichtung auf ihrer Unterlage
aufliegt.
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Wenn die Unterlage, auf welcher das Werkstück ausgerichtet werden
soll, ein mit T-Nuten versehener Maschinentisch ist, kann es vorteilhaft-für die
Anwendung der Erfindung sein, die Ausricht-Vorrichtungen in den T-Nuten zu führen
und geführt zu verschieben,Hierzu wird noch vorgeschlagen, die Vorrichtung mit in
eine T-Nut der l'.ntierlage passenden Nutensteinen an ihrer Unterseite ãuszurüsten,
die mit seitlich gegen die Seitenwände im Grunde der T-Nuten unter der Wirkung von
Federn anpreßbare Spreizbacken versehen sind, die mittels eines Hebels nach-innen
gezogen und damit außer Wirkung gebracht werden können, Das erflndungsgemaße Verfahren
und die zu dessen Durchführung vorgeschlagenen Ausricht-Vorrichtungen sind anhand
eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, welches in der Zeichnung schematisch
dargestellt ist. it den Bezugszeichen sind die Vorrichtungsmerkmale sie folgt bezeichnet:
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Ausricht-Vorrichtung 2 Unterlage (evtl. Maschinentisch) 3 Gehäuse-Boden 4 Kugelpfanne
(als Werkstückauflage) 5 Hochdruckkolben (Abhebevorrichtung) 6 ' Ausrichteinheit
(Tragkörper mit Abhebevorrichtung) 6e Tragkörper 7 Antriebshebel der Handpumpe 8
8 Handpumpe 9 Ringmutter 10 M.ehrfachpumpe 11 Unteröl-Antriebsmotor für Mehrfachpumpe
12 Gehäuse-Oberteil bzw. Abdeckung 13 Drucktaschen 14 Rollen 15 Tellerfedern 16
Zugösen 17 Nutensteine 18 Stromanschluß 19 Zugfedern 20 Spannhebel für Spreizbacken
2i 21 Spreizbacken 22 Abdeckung In der Zeichnung zeigen die Fig. 1 eine schematische
Darstellung einer Ausricht-Vorrichtung1 Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch die
Vorrichtung gem, Fig, 1s Fig, 3 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gem. Fig. 1
bei abgenommener Gehäuse-Abdeckung 12, Fig, 4 eine Einzelheit im Teilschnitt, Aus
den Fig, 1 bis 3 sind die wesentlichen Merkmale der Ausricht-Vorrichtung 1 ersichtlich.
Auf der Unterlage 2
in Fig. 1 ruht die Ausricht-Vorrichtung 1,
die mittels der Nutensteine 17 in der nicht näher bezeichneten T-Nut geführt ist.
Im Nutenstein 17 sind die Spreizbacken 21 (Fig. 2) angeordnet, deren Spreizstellung
mittels des Hebels 20 ausgelöst werden kann.
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Das öldichte Gehäuse 3, 12 nimmt den in gewissen Grenzen in der waagerechten
Ebene allseitig frei beweglichen Tragkörper 6a der Ausrichteinheit 6 auf, in dessen
Zentrum der Hochdruckkolben 5 mit der darauf sich selbst einstellenden unverlierbaren
Kalottenscheibe 4 befestigt ist. Durch die drei Zugfedern 19 wird der Tragkörper
6a im unbelasteten Zustand immer in seine Mittellage zurückgeführt. Das mit dem
Tragkörper 6a fest verschraubte Abdeckblech 22 läßt eine Waagerechtverstellung des
Tragkörpers 6a in jeder Richtung zu bei oben völlig abgedichtetem Gehäuse 12. Ist
die Ausricht-Vorrichtung 1 in der entsprechenden Position unter das auszurichtende
Werkstück gebracht, so wird mittels der Hand-Hochdruckpumpe 8 dem Hochdruckkolben
5 Druckmittel zugeführt und das Werkstück geringfügig von seinen Auflagen abgehoben
und in dieser Lage durch Anziehen der Ringmutter gesichert. Ist dieser Vorgang bei
den mindestens drei Ausricht-Vorrichtungen durchgeführt, so wird die Mehrfachpumpe
10, angetrieben durch den angeflanschten Unterölmotor 11, eingeschaltet und der
hydrostatische Olspalt baut sich in den Drucktaschen 13 unter dem Tragkörper 6a
auf. Damit besteht keinerlei unmittelbare Berührung mehr zwischen dem Boden 3 des
Gehäuses 12 und dem Tragkörper 6a, so daß die auf dem hydrostatischen Druckkissen
schwimmende Last des auf der Ausrichteinheit 6a aufliegenden Werkstückes praktisch
reibungsfrei verschoben und ausgerichtet werden kann. Nach Beendigung des Ausrichtvorganges
wird die Pumpe 10 abgeschaltet, die Hochdruckpumpe 8 durch Pumpen mit dem Handhebel
7 kurz betätigt, damit die Ringmutter 9 leicht gelöst werden kann und nach dem Umschalten
auf Rücklauf der Hochdruckkolben 3 unter dem Werkstück abgesenkt.
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Zum leichten Verschieben und Trensport-erpr ist jede Ausricht-Vorrichtung
mit vier durch Tllerfcdraete 15 vorgespannte wälzgelagerte Pollen 14 und den Zugösen
1E versehen, Die Tellerfederpakete 15 sind so stark vorgespannt, daP die Federkraft
etwa-s über dem Eigengewicht des Ausrichtelementes liegt. Damit hebt sich die Ausricht-Vorrichtung
im unbelasteten Zustand geringfügig von seiner Unterlage ab und rückt nur noch auf
den vier Rollen 14 und kann snmit leicht auf einem Maschinentisch, Plattenfeld oder
einer Planscheibe verschoben werden, Zur Führung in eber T-Nut kann das Ausricht-Flement
mit Nutensteinen 17 versehen werden.
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Der Stromanschluß wird durch Stecker und Steckerbuchsen 18 vorgenommen
und gestattet den Anschluß einer beliebigen Anzahl von Ausrichtelementen, Bei Verwendung
der Ausricht-Vorrichtungen auf einer Planscheibe eines Drehtisches oder einer Karusselldrehmaschine
empfiehlt sich zur Sicherung gegen radiales Heraussch-leudern beim Planscheibenumlauf
die in Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführung mit den vier federbelasteten Spreizbacken
21, die sich gegen die Seitenwände im Grunde der T-Nuten legen. Durch Herunterdrücken
des Hebels 20 werden die Spreizbacken 21 nach innen gezogen und die Verschiebung
der Ausricht-Vorrichtung ist in Richtung der T-Nuten ohne Anstrengung auf den Rollen
14 vorzunehmen,