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Die Erfindung betrifft eine automatisch betätigte Lünette
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zur Abstützung eines Rundkörpers, insbesondere einer Welle, auf Werkzeugmaschinen,
insbesondere auf Außen-Rundschleifmaschinen, mit zwei oder drei Lünettenschuhen.
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Lange Rundkörper, wie z.B. dünne und besonders schwere Wellen, müssen
in Lünetten abgestützt werden, um bei der maschinellen Bearbeitung eine Durchbiegung
zu vermeiden. Bei den bekannten Lünetten müssen die dem Rundkörper anliegenden Lünettenschuhe
von dem Bedienungsmann mittels Spindeln in die zur Abstützung erforderliche Position
gefahren werden, wobei ein die Welle abtastendes Meßgerät die für die Verschiebung
der Lünettenschuhe erforderliche Information liefert.
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Diese manuelle Lünettenbetätigung erfordert eine ständige Beobachtung
des Meßgerätes. Die Schraubspindeln unterliegen dem Verschleiß, so daß die Einstell-
und Wiederholgenauigkeit sehr begrenzt ist. Für jedes zu bearbeitende Werkstück
ist wieder eine neue Justierung erforderlich.
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Es ist auch bekannt, die Lünettenschuhe unabhängig voneinander mittels
Hydraulikkolben in die erforderlichen Positionen zu fahren. Auch hierbei ist immer
wieder eine erneute Justierung erforderlich. Temperatureinflüße auf das Hydrauliköl
und ungenaue Passungen führen zu entsprechend ungenauer Bearbeitung der Werkstücke.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine automatisch betätigbare
Lünette zu schaffen, die die Mängel der bekannten Lünetten vermeidet. Insbesondere
soll eine hohe Wiederholgenauigkeit angestrebt
werden, da diese
bei der Bearbeitung einer Vielzahl gleicher Werkstücke von besonderer Wichtigkeit
ist. Die Bewegung der Lünettenschuhe soll gleichmäßig erfolgen. Schließlich soll
die bisher vor jeder Werkstückbearbeitung erforderliche Justierung entfallen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Lünette gelöst, bei
der in einem Gehäuse zwei oder drei Schieber in Führungsbohrungen verschieblich
geführt sind, die Verschiebungsbewegungen der Schieber durch mit ihnen in Eingriff
befindliche Verbindungsglieder synchronisiert sind, die Lünettenschuhe auf Schwenkbar
gelagerten, mit den zugeordneten Schiebern über Koppelglieder kraftschlüssig verbundenen
Lünettenarmen angeordnet sind und einer der Schieber mittels Gewindespindel von
einem steuerbaren Servomotor antreibbar ist. Vorschub und Rückholung der Lünettenschuhe
sind auf Grund dieser Konstruktion völlig gleichmäßig. Es wird eine extreme Wiederholgenauigkeit
bei einer Reihe gleicher Werkstücke erreicht, ohne daß eine Nachstellung erforderlich
ist. Nach der bevorzugten Ausführungsform weist die Lünette je zwei Schieber, Lünettenarme
und Lünettenschuhe auf, jedoch ist das erfindungsgemäße Prinzip auch bei einer Lünette
mit drei Schuhen realisierbar.
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Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind das bzw.
die Verbindungsglieder doppelarmige Hebel, die am Gehäuse schwenkbar gelagert sind
und deren Arme in Ausnehmungen der Schieber eingreifen. Die Schwenklagerung des
Hebels bewirkt, daß bei einem Vorschub des von dem Servomotor direkt angetriebenen
Schiebers der über den Doppelarmhebel indirekt angetriebene Schieber zurückgefahren
und
völlig synchrone Schieberbewegungen erreicht werden. Der bzw. die doppelarmigen
Hebel sind vorzugsweise gleicharmig, obwohl auch Ausführungsformen mit ungleicharmigen
Hebeln möglich sind. Bei Lünetten mit drei Schuhen sind die indirekt angetriebenen
Schieber zu beiden Seiten des direkt angetriebenen Schiebers angeordnet, d.h. der
direkt angetriebene Schieber wird von den indirekt angetriebenen Schiebern flankiert.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die Koppelglieder
einen an dem Schieber schwenkbar angeordneten Bügel mit einem Gleitnocken, der auf
einer Kurvenfläche eines stationären Gleitbocks aufliegt und seinerseits den Lünettenarm
an einer Kurvenfläche abstützt. Auf diese Weise wird die Verschiebungs bewegung
des Schiebers in eine zu dieser im wesentlichen etwa senkrechte Schwenkbewegung
des Lünettenarms transformiert. Darüber hinaus gestattet diese Konstruktion, die
von dem zugeordneten Lünettenschuh aufgenommene Stützkraft über den Gleitnocken
ohne wesentliche Richtungsänderung auf den stationären Gleitbock und damit auf das
Bett der Maschine zu übertragen. Selbstverständlich müssen die Kurvenflächen des
Gleitbocks und des Lünettenarms so beschaffen sein, daß die Verschiebungsbewegung
des Gleitnockens zwischen den beiden Kurvenflächen den gleichen Lünettenschuhvorschub
bewirkt wie er durch den bzw. die anderen Schieber erzeugt wird. Dabei können die
beiden Kurvenflächen eine im wesentlichen gleiche, jedoch entgegengesetzte Neigung
haben.
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Die Neigungen der beiden Kurvenflächen können jedoch auch unterschiedlich
sein, da es nur auf die Summe der Neigungen ankommt. Vorzugsweise weist der Schieber
eine zentrale Gewindebohrung mit einem eingeschraubten
Spannbolzen
auf, an dessen aus dem Schieber herausragendem Ende der Bügel angelenkt ist. Durch
Schraubverstellung des Spannbolzens in der Gewindebohrung kann der Gleitnocken relativ
zu den Kurvenflächen justiert werden, d.h-. die Radialstellung des einen Lünettenschuhs
relativ zu dem anderen LUnettenschuh wird verändert.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform umfassen die Koppelglieder an
einem Schieber einen in eine zentrale Bohrung des Schiebers eingeschraubten Druckbolzen,
einen in eine Bohrung des zugehörigen Lünettenarms eingesetzten Auflagebolzen und
eine zwischen dem Gehäuse und dem Lü#nettenarm angeordnete, beide Bolzen in kraftschlüssiger
Verbindung haltende Zugfeder. Diese Art der Kopplung kommt an dem Schieber zum Einsatz,
dessen Verschiebungsrichtung mit der Schwenkrichtung des zugehörigen Lünettenarms
im wesentlichen übereinstimmt. Im allgemeinen trifft dies für den seitlich am Werkstück
angreifenden Lünettenschuh zu. Die Schraubverbindung zwischen Druckbolzen und Schieber
erlaubt auch hier die separate Justierung des Schuhs. Zweckmäßigerweise ist eine
Stirnfläche der beiden Bolzen ballig ausgebildet, insbesondere mit einer eingesetzten
Kugel versehen. Die Kraft zwischen den Bolzen wird dabei in einem Kontaktpunkt übertragen,
der auf der Achse des Schiebers bzw. der Gewindespindel liegt. Auch der Kontaktpunkt
des zugehörigen Lünettenschuhs mit dem Werkstück liegt auf dieser Achse.
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Nach der bevorzugten Ausführungsform dienen die vorgenannten Bolzen
in Kombination mit der Zugfeder als Koppelglieder des mittels Gewindespindel direkt
antreibbaren Schiebers und dienen ferner Bügel mit Gleitnocken und Gleitbock als
Koppelglieder des bzw. der indirekt
über die Verbindungsglieder
antreibbaren Schieber. Bei dieser Ausführung können beispielsweise zwei Lünettenschuhe
unter einem Zentriwinkel von 90 ° oder mehr den Rundkörper abstützen, wobei die
Kräfte vom Gehäuse bzw. von der Basis des Gleitbocks aufgenommen werden.
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Nach der bevorzugten Ausführungsform ist der Servomotor durch ein
den Rundkörper abtastendes Meßsteuergerät steuerbar. Das Gerät misst die Ist-Durchbiegung
des Werkstücks und gibt den hiervon abhängigen Steuerbefehl an den Servomotor, der
die Lünettenschuhe ein-bzw. ausfährt, bis die Werkstückdurchbiegung ausgeregelt
ist. Irgendwelche Störgrößen im Steuerkreis, z.B. mechanische Abnutzungen oder thermisch
bedingte Längenänderungen, beeinträchtigen die Genauigkeit nicht, da die Steuergröße
vom Werkstück geliefert wird. Zweckmäßigerweise ist die Leistungsaufnahme des Servomotors,
z.B. über die Stärke des vom Motor aufgenommenen Stroms, einstellbar, damit jeweils
die von der Steifigkeit des Werkstücks abhängigen unterschiedlichen Kräfte von dem
Motor aufgebracht werden können.
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Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher beschrieben,
in der eine bevorzugte Ausführungsform dargestellt ist.
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Es zeigen Figur 1 einen Längsschnitt der erfindungsgemäßen Lünette,
wobei einige Teile in der Ansicht gezeigt sind; Figur 2 einen Schnitt nach der Linie
II-II der Figur 1 in vergrößertem Maßstab; und
Figur 3 einen Schnitt
nach der Linie 111-111 der Figur 1 in vergrößertem Maßstab.
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Nach den Figuren sind in einem Gehäuse 18 zwei parallele Führungsbohrungen
63,64 vorgesehen, in denen je ein Schieber 5 bzw. 14 parallel verschieblich gelagert
ist. Der gesamte Verschiebungsweg beträgt maximal 10 mm. In einer Verbindungsausnehmung
71 zwischen den Führungsbohrungen 63,64 ist ein doppelarmiger Hebel 17 auf einem
Stift 57 mittels mit Dichtungen 54 versehenen Buchsen 15,16 am Gehäuse 18 schwenkbar
gelagert. Der Hebel 17 greift mit seinen Armen 17a und 17b in Ausnehmungen 67,68
in den Schiebern 5 bzw. 14 ein. Diese Verbindung der Schieber 5 und 14 hat zur Folge,
daß ihre Verschiebungsbewegungen immer synchron gegenläufig sind.
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An das Gehäuse 18 ist mittels Schrauben 60 ein Zwischenflansch 1
angesetzt, wobei zwischen Gehäuse und Zwischenflansch noch ein Schrägkugellager
31 angeordnet ist. In das Innengewinde des Schiebers 5 faßt eine Gewindespindel
4, die in dem Kugellager 31 gelagert und an diesem auch mittels Spindelbund, Scheibe
3, Wellenmutter 29 und Sicherungsblech 30 axial abgestützt und fixiert ist.
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Die Spindel ist ferner durch die Kupplungshülse 2 und die Paßfedern
27,28 mit der Welle des Servomotors 26 gekuppelt. Die Kupplung ist durch den Gewindestift
61 gesichert. Ein Führungsbolzen 19 (Fig. 2) greift in eine Längsausnehmung 5a des
Schiebers 5, so daß der Schieber gegen Drehung gesichert ist.
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In die Gewindebohrung des Schiebers 5 ist vorderseitig
ein
Druckbolzen 6 eingeschraubt und mit der Mutter 35 arretiert. Der Druckbolzen 6 trägt
stirnseitig einen Einsatz mit einer eingelöteten Kugel 36. Der dem Schieber 5 zugeordnete
Lünettenarm 7 ist in dem Gleitbock 10 mittels Stift 43 und Buchse 42 schwenkbar
gelagert. In eine Bohrung 7a am freien Ende des Lünettenarms 7 ist ein Auflagebolzen
37 eingesetzt, der stirnseitig zentral der Kugel 36 anliegt und in dieser Anlagestellung
durch eine zwischen den Stiften 38 und 40 gespannte Zugfeder 39 gehalten wird. Der
Lünettenarm 7 trägt ferner einen auswechselbaren Lünettenschuh 65 mit einem Hartmetallbelag,
dem der Rundkörper 69 anliegt.
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Der in der Führungsbohrung 64 mittels Buchsen 45,52 geführte Schieber
14 ist gegen das Gehäuse durch-Dichtringe 51 abgedichtet.
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Dies gilt auch für den Schieber 5 mit den Buchsen 33 und dem Dichtring
34. Der Schieber hat eine achsiale, teilweise mit Innengewinde versehene Bohrung
14a, in der ein Spannbolzen 12 eingeschraubt und am hinteren Ende durch die Mutter
46 festgestellt ist. Das vordere Ende des Spannbolzens 12 umgreift mit Buchse 49
einen in den Bügel 11 eingesetzten Stift 50, so daß sich zwischen dem Schieber 14
und dem Bügel 11 eine gelenkige Verbindung ergibt. Der Bügel 11 hat zwei Arme lla
und llb, die zwischen ihren freien Enden mittels Rohrbolzen 13, Schrauben 47 und
Scheiben 48 einen zylindrischen Gleitnocken 9 halten.
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Der z.B. auf dem Maschinenbett durch Schrauben 41 angebrachte Gleitbock
10 hat eine linear geneigte Kurvenfläche lOa, auf welcher der Nocken 9 lose aufliegt.
Der zweite LUnettenarm 8 ist mittels Stift 44 und Buchse 42 am Gehäuse 18 in der
gleichen Ebene wie Lünettenarm 7 schwenkbar angebracht. Er trägt oberseitig den
auswechselbaren Lünettenschuh
66 und unterseitig die Kurvenfläche
8a, mit welcher der Arm 8 auf dem Gleitnocken 9 aufliegt. Die Kurvenfläche 8a ist
bei dieser Ausführungsform ebenso wie die Fläche 10a eine linear geneigte ebene
Fläche, wobei die Neigung etwa gleich der der Fläche 1 Oa jedoch entgegengesetzt
ist. Die Summe der Neigungen der Kurvenflächen 8a und 10a ist so bemessen, daß die
Lünettenschuhe 65,66 infolge der gegenläufigen Bewegungen der Schieber 5,14 in Bezug
auf den Rundkörper 69 völlig gleiche Schwenkbewegungen ausführen.
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Ein den Rundkörper 69 abtastendes Meßsteuergerät 70 stellt die durch
den Arbeitsdruck des Werkzeugs 72 verursachte Ist-Durchbiegung des Werkstücks 69
fest und gibt einen entsprechenden Steuerbefehl an den Servomotor 26, der eine dementsprechende
Drehung der Gewindespindel herbeiführt. Infolge dieser Spindel drehung und auf Grund
der Kraftübertragung durch den Hebel 17 erfährt der Schieber 5 einen Vorschub und
der Schieber 14 einen RUckschub mit dem Ergebnis, daß die Lünettenarme 7 und 8 einschwenken
und die Biegung des Rundkörpers 69 gegen den Arbeitsdruck des Werkzeugs 72 aufheben.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt.
Beispielsweise kann auch der untere Schieber 14 motorisch und der obere Schieber
5 indirekt über Verbindungsglieder betätigt werden. Die Verbindungsglieder zwischen
den Schiebern können beispielsweise ein Gestänge sein, das gleichläufige Verschiebungsbewegungen
der Schieber herbeiführt. Schließlich erstreckt sich die Erfindung auch auf Lünetten
mit drei Schuhen. In diesem Falle betätigt der direkt angetriebene Schieber zweckmäßigerweise
den mittleren Schuh,
und die mechanischen Einrichtungen für die
Betätigung der beiden anderen Lünettenschuhe sind symmetrisch zur Achse des direkt
angetriebenen Schiebers angeordnet.