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Einstellbare Werkstückaufnahme für eine Räummaschine
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Die Erfindung betrifft eine Werkstückaufnahme für eine Räummaschine
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Bei Werkstückaufnahmen für Räummaschinen ist es grundsätzlich notwendig,
diese zumindest in den beiden zur Räumrichtung annähernd oder exakt senkrechten
Koordinatenrichtungen einstellbar zu machen, um die geforderte Räumgenauigkeit zu
erreichen, die heute sehr oft im Rm-Bereich liegt. In der Praxis ist es üblich,
daß für die Erreichung der Einstellbewegungen in jeder Koordinatenrichtung zwei
einander entgegengesetzt wirkende Keile vorgesehen sind. Um die Werkstückaufnahme
in einer Richtung verstellen zu können, wird ein Keil gelöst, während der andere
entsprechend angezogen wird. Wenn aber nur Verstellungen von wenigen #m vorgenommen
werden sollen, dann ist diese geforderte Genauigkeit nicht mehr erreichbar.
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Außerdem wurde in der Regel bei einer Verstellung in einer Koordinatenrichtung
eine Verstellung in der anderen Koordinatenrichtung verursacht, was zu großen Problemen
hinsichtlich einer genauen Einstellung geführt hat.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkstückaufnahme der
gattungsgemäßen Art so auszugestalten, daß eine exakte Einstellung auch im gm-Bereich
möglich ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichnungsteiles
des Anspruches 1 gelöst.
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Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die starre Einstelleinrichtung
nur in einer Verstellrichtung wirkt und daß Jede Verstellung in dieser Richtung
mittels der Einstelleinrichtung gegen die annähernd konstante Kraft erfolgt. Einstellverschiebungen
in der entgegengesetzten Richtung erfolgen unter entsprechendem Lösen der Einstelleinrichtung,
wobei das Vorspann-Element mit seiner annähernd konstanten Kraft dann die Verschiebung
der Werkstückaufnahme bewirkt.
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Durch die Maßnahmen nach Anspruch 2 wird zum einen erreicht, daß die
Einstellung in jeder Koordinatenrichtung sehr einfach durchführbar ist. Zum anderen
werden mögliche Drehbewegungen der Werkstückaufnahme bei der Einstellung ausgeschlossen,
die auftreten können, wenn für die Verstellung in einer Koordinatenrichtung zwei
oder mehr, insbesondere zwei Einstelleinrichtungen vorgesehen sind.
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Die Ausgestaltung nach Anspruch 3 ist insbesondere dann von großem
Vorteil, wenn auf einer Räummaschine mehrere Werkstückaufnahmen in einer Reihe nebeneinander
angeordnet sind, was in der Praxis sehr oft vorkommt.
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In diesem Fall können die Einstelleinrichtungen nur an den beiden
einander gegenüberliegenden Seiten der Werkstückaufnahme angeordnet werden, da die
beiden anderen senkrecht hierzu verlaufenden Seiten frei bleiben müssen, da benachbart
hierzu ein oder zwei Werkstückaufnahmen vorgesehen sein können. Die Maßnahme nach
Anspruch 4 gibt hierbei eine zusätzliche Hilfe.
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Die Ausgestaltung der Vorspann-Elemente nach Anspruch 5 ist besonders
einfach und besonders zuverlässig. Tellerfedern sind für den erfindurigsgemäßen
Zweck gut geeignet, da die Vorspannkraft über den vorgegebenen Verstellweg, von
in der Regel weniger als o,2 mm nicht exakt konstant sein muß; sie muß nur deutlich
größer sein, als die beim Räumen auftretenden Querkräfte, damit nicht beim Räumen
Verschiebungen der Werkstückaufnahme gegen die Vorspannkraft auftreten können. Andererseits
muß das Vorspann-Element weich im Vergleich zur Einstelleinrichtung sein. Die Einstelleinrichtung
muß mit anderen Worten starr im Vergleich zum Vorspann-Element sein.
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Die Einstelleinrichtungen können in üblicher Weise mit keilförmigen
oder teilweise keilförmigen Spreizelementen oder aber auch mit Exzentern od.dgl.
versehen sein. Der Einsatz von teilweise oder völlig keilförmigen Spreizelementen
hat den Vorteil, daß die Verstellbewegungen mittels Gewindebolzen erzielt werden
können, mit deren Hilfe die Spreizelemente verschoben werden.
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Eine solche Ausgestaltung läßt in besonders einfacher Weise eine motorische
Verstellung der Einstelleinrichtung nach Anspruch 6 zu. Wenn zusätzlich die Maßnahmen
nach Anspruch 7 vorgesehen sind, dann können die Signale der Meßeinrichtung ausgewertet
werden, um zu einer automatischen Einstellung bzw. Nachstellung der Werkstückaufnahme
zu kommen.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigt Fig. 1 eine Senkrecht-Innen-Räummaschine
mit einer Werkstückaufnahme, an der die erfindungsgemäßen Maßnahmen vorgesehen sind,
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Werkstückaufnanme mit erfindungsgemäßen Einstelleinrichtungen
und Vorspann-Elementen, Fig. 3 einen vertikalen Teil-Längsschnitt gemäß der Schnittlinie
III-III in Fig. 2 und Fig. 4 einen vertikalen Teil-Längsschnitt gemäß der Schnittlinie
IV-IV in Fig. 2.
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Fig. 1 zeigt eine Senkrecht-Innen-Räummaschine 1, auf deren Maschinentisch
2 ein Schlitten 3 verschiebbar angeordnet ist, der eine oder in der Regel mehrere
Werkstückaufnahmen 4 trägt. Derartige Werkstückaufnahmen sind bekannt und können
beispielsweise ausgebildet sein wie in der DE-PS 27 o7 648 (entsprechend US-PS 4
184 691) dargestellt und beschrieben ist. Der Maschinentisch
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ist in üblicher Weise auf einem Gestell 5 abgestützt. Am Gestell 5 sind - wie bei
Räummaschinen allgemein üblich - hydraulische Hauptzylinder 6 angebracht, zwischen
denen ein Werkzeugzubringerschlitten 7 vertikal verfahrbar angeordnet ist, wobei
zu dessen Führung Führungssäulen 8 und zu dessen Antrieb nicht dargestellt hydraulische
Arbeitszylinder vorgesehen sind. Im Gestell 5 ist in üblicher Weise ein nicht dargestellter
Räumschlitten angeordnet, mittels dessen ein Räumwerkzeug 9 durch ein in der Werkstückaufnahme
4 befindliches Werkstück nach unten hindurchgezogen wird. Nach einem Räumvorgang,
wenn also das Räumwerkzeug 9 nach unten durch das in der Werkstückaufnahme 4 befindliche
Werkstück hindurchgezogen ist, wird der Schlitten 3 von der Räumstelle weg - in
Fig. 1 nach links - gefahren, so daß das Räumwerkzeug 9 in üblicher Weise wieder
vom Werkzeugzubringerschlitten 7 nach oben gezogen werden kann.
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Die nachfolgende detaillierte Beschreibung bezieht sich auf die Einstellung
der Werkstückaufnahme 4 in mindestens zwei Koordinatenrichtungen auf dem Schlitten
3.
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Die Werkstückaufnahme 4 weist eine etwa quadratische Grundplatte 10
auf, die mittels Schrauben auf dem Schlitten 3 befestigbar ist, wozu im Bereich
der vier Ecken der Grundplatte lo Bohrungen 11 vorgesehen sind, die aber einen größeren
Durchmesser haben als die einzusetzenden Schrauben, so daß über diese Befestigung
nicht die exakte I,age der Werkstückaufnahme 4 relativ zum Schlitten 3 festgelegt
wird. Beiderseits der Werkstückaufnahme 4, und zwar senkrecht zur Verschieberichtung
12 des Schlittens 3 sind auf diesem leistenförmige Einstell-Widerlag##r 13, 14 rr,ltt.eli
:jcilrail#en # L> befestigt. Jedem Widerlager 13, 14 ist eine auf die WerkstUckaufnahme
4
wirkende Fein-Einstelleinrichtung 16, 17 zugeordnet, mittels derer die Fein-Einstellung
der Werkstück-Aufnahme 4 in den beiden zur Räumrichtung 18 annähernd senkrechten
Koordinaten-Richtungen x bzw. y vorgenommen wird.
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Die zur Einstellung der Werkstückaufnahme 4 in x-Richtung, also in
Verschieberichtung 12, dienende Einstelleinrichtung 16 weist ein Spreizelement 19
auf, das eine Zylinderabschnittsfläche 20 aufweist, die gegen spiegelsymmetrisch
zur x-Koordinate und geneigt zueinander verlaufende Anlageflächen 21 einer Ausnehmung
22 im Außenumfang der Werkstückaufnahme anliegt. Die Mantellinien dieser Anlageflächen
21 bzw. der Ausnehmung 22 verlaufen senkrecht zur x-y-Ebene.
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An dem Spreizelement 19 sind weiterhin zwei ebene, zueinander geneigte
und spiegelsymmetrisch zur x-Richtung angeordnete Keilflächen 23 ausgebildet, die
sich gegen entsprechend ausgebildete Stützflächen 24 am Einstell-Widerlager 13 abstützen.
Diese Keilflächen 23 bzw. die zugeordneten Stützflächen 24 sind außerdem von unten
nach oben von der Werkstückaufnahme weg geneigt, und zwar um einen Neigungswinkel
von deutlich weniger als 50. Wenn das Spreizelement 19 über die Stützflächen 24
nach unten geführt wird, dann wird die Werkstückaufnahme 4 in Richtung der x-Achse
in Richtung auf den Schnittpunkt 25 der x- und der y-Achse bewegt, wobei diese Verschiebung
völig zentriert erfolgt, d.h. dadurch, daß die Anlageflächen 21 einerseits und die
Keilflächen 23 andererseits jeweils untereinander einen Winkel einschließen, der
kleiner als 1800 ist, und dadurch, daß die Anlageflächen 21 einerseits und die Keilflächen
23 andererseits jeweils spiegelsymmetrisch
zur x-Richtung angeordnet
sind, werden bei einer Verstellung des Spreizelementes 19 nur Verstellkräfte in
x-Richtung auf die Werkstückaufnahme 4 ausgeübt.
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Wie sich insbesondere aus Fig. 3 ergibt, ist das Spreizelement 19
frei drehbar aber axial unverschiebbar zwischen zwei Anlageschultern 26, 27 eines
Gewindebolzens 28 angeordnet, der in eine entsprechende Gewindebohrung 29 des Schlittens
3 geschraubt ist. Der Gewindebolzen 28 wird mittels eines Hebels 30 verdreht, der
über einen Doppel-Freilauf 31 mit dem Gewindebolzen 28 gekoppelt ist, so daß je
nach Einstellung des Doppel-Freilaufs 31 durch eine hin- und hergehende Bewegung
des Hebels 3c unter entsprechender Mitnahme des Spreizelementes 19 der Gewindebolzen
28 nur nach oben herausgeschraubt oder hineingeschraubt wird. Der Antrieb des Hebels
3c und damit des Gewindebolzens 28 erfolgt mittels eines als doppelt wirkender Kolben-Zylinder-Antrieb
ausgebildeten Linearantriebs 32, der einerseits am Schlitten 3 und andererseits
am freien Ende des Hebels 3c angelenkt ist.
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Neben der Einstelleinrichtung 16 ist eine im Widerlager 13 festgelegte
Meßeinrichtung 33 angeordnet, deren Meßtaster 34 parallel zur x-Richtung ausgerichtet
ist und an der Werkstückaufnahme 4 anliegt, so daß er deren Verschiebungen in x-Richtung
relativ zum Einstell-Widerlager 13 erfaßt.
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Die Fein-Einstelleinrichtung 17 weist ein keilförmiges Spreizelement
35 auf, das mit einer gegenüber einer zur x-Richtung parallelen Vertikal-Ebene von
unten nach oben von dle:;er x-fRich1.un5J weg geneigten Keilf3äche 36 versehen i:;t,
die sich gegen ne entsprechendende Stützfläche 37 am Einstell-#iderl&ger 14
abstützt.
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Auf seiner gegenüberliegenden Seite weist das Spreizelement eine eben
ausgebildete Druckfläche 38 auf, die gegen eine ballig ausgebildete Anlagefläche
39 an der Grundplatte lo der Werkstückaufnahme 4 anliegt.
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Gleichermaßen wie bei der Einstelleinrichtung 16 erfolgt die Vertikalverschiebung
des Spreizelementes 35 mittels eines Gewindebolzens 28', der in eine entsprechende
Gewindebohrung 29' im Schlitten 3 hinein- bzw. aus dieser herausschraubbar ist.
Die Betätigung erfolgt mittels eines Hebels 30', der über einen Doppel-Freilauf
31' mit dem Gewindebolzen 28' gekoppelt ist. Am freien Ende des Hebels 30' greift
ein zu dem Linearantrieb 32 gleichartiger Linearantrieb 32' an. Aufgrund der Anordnung
der Keilfläche 36 und der zugeordneten Stützfläche 37 einerseits und der Druckfläche
38 mit zugeordneter Anlagefläche 39 wird die Werkstückaufnahme bei einem Hineinschrauben
des Gewinde-Bolzens 28' in y-Richtung verschoben, und zwar auf einem Kreisbogenabschnitt,
dessen Mittelpunkt zwischen Zylinderabschnittsfläche 20 und Anlageflächen 21 der
Einstelleinrichtung 16 gebildet werden. Bei den hier in Betracht kommenden kleinen
Einstellwegen in der Größenordnung von insgesamt 0,2 mm liegt der hierbei auftretende
relative Fehler in x-Richtung im Bereich von o, 2°ó. Die Verstellung erfolgt bei
einem Herabdrücken des Spreizelementes 35 über die Stützfläche 37 in Verstellrichtung
Vy. Auch auf dem Gewindebolzen 28' ist das Spreizelement 35 frei drehbar aber axial
unverschiebbar mittels Anlage schultern 26', 27' befestigt. Auch hier ist eine Meßeinrichtung
33' am Einstell-Widerlager 14 angebracht, deren Meßtaster 34' parallel zur y-Richtung,
also in Richtung der durch die Einstelleinrichtung 17 erreichbaren Verschiebung
angeordnet ist und gegen einen auf der Grundplatte 10
der Werkstückaufnahme
4 angebrachten Anlagebock 40 anliegt, so daß die erläuterten Verstellbewegungen
der Werkstückaufnahme 4 in x-Richtung unter Berücksichtigung der Hebelverhältnisse
exakt erfaßt werden können.
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Mittels beider Fein-Einstelleinrichtungen 16, 17 erfolgen zwangsweise
Verschiebungen der Werkstückaufnahme 4 nur in einer Richtung Vx bzw. Vy der x- bzw.
y-Koordinaten, und zwar jeweils wenn das entsprechende Spreizelement 19 bzw. 35
nach unten gedrückt wird. Jeder der Fein-Einstelleinrichtungen 16, 17 ist ein Vorspann-Element
41, 42 zugeordnet, mittels dessen eine der jeweiligen Verstellrichtung Vx bzw. Vy
entgegengesetzte Vorspann-Kraft auf die Werkstückaufnahme 4 ausgeübt wird. Das Vorspannelement
41 weist einen Gewinde-Spannbolzen 43 auf, der in eine entsprechende Gewindebohrung
44 in der Grundplatte lo der Werkstückaufnahme 4 geschraubt ist. Er verläuft parallel
zur x-Richtung. Der Gewinde-Spannbolzen 43 durchsetzt eine Ausnehmung 45 im Einstell-Widerlager
13. Auf ihm ist ein Paket von Tellerfedern 46 angeordnet, die sich einerseits gegen
eine Anschlagschulter 47 des Spannbolzens 43 und andererseits gegen eine Anlage
48 am Grund der Ausnehmung 45 abstützen.
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Dieses Vorspann-Element 41 ist soweit vorgespannt, daß auf die Werkstückaufnahme
4 eine zum Einstell-Widerlager 13 gerichtete Kraft wirkt, die über die in Betracht
kommenden Einstellwege von maximal o,2 mm insgesamt annähernd konstant ist. Die
Vorspannkraft Px ist um ein Mehrfaches größer, als die beim Räumen auftretenden
Querkräfte. Die Vorspannkraft Px beträgt beispielsweise ca. 20000 N, während die
beim Räumen auftretenden Querkräfte etwa 3000 N betragen.
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lvars Vorsr)arln-f:lenlent 42 weist einen Bolzen 49 auf, dessen eines
Ende einen Druckkopf So aufweist, der gegen die Grundplatte 10 der Werkstückaufnahme
4 anlie-gt.
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Auf dem Bolzen 49 ist ebenfalls ein Paket Tellerfedern 46' angeordnet,
die sich einerseits gegen den Druckkopf 50 und andererseits gegen eine Anlage 48'
an dem Einstell-Widerlager 14 abstützt. Diese Tellerfedern 46' sind ebenfalls stark
vorgespannt und üben demzufolge eine parallel zur y-Koordinate gerichtete Druckkraft
Py auf die Werkstückaufnahme 4 aus, und zwar entgegen der Verstellbewegung, die
beim Hineinschrauben des Spreizelementes 35 erreicht wird. Um - unter noch größerer
Vorspannung der Tellerfedern 46' - die zwischen der Einstelleinrichtung 17 und dem
Vorspann-Element 42 eingespannte Werkstückaufnahme 4 von diesen Vorspannkräften
zu lösen, kann der Bolzen 49 mittels eines Keils 51, der mit einer Druckschraube
52 beaufschlagbar ist, entgegen der Wirkung der Kraft Py zurückgezogen werden.
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Der Grund, warum das Vorspann-Element 42 nicht gleichermaßen wie das
Vorspann-Element 41 ausgestaltet ist, liegt nur darin, daß üblicherweise mehrere
Werkstückaufnahmen 4 in y-Richtung nebeneinander auf einem Schlitten 3 einer Räummaschine
1 angeordnet sind, so daß für eine solche Anordnllng kein Platz zur Verfügung steht.
Für die jeweilige Kombination von Fein-Einstelleinrichtung 16 mit zugeordnetem Vorspann-Element
41 einerseits und Fein-Einstelleinrichtung 17 mit zugeordnetem VorspannElement 42
andererseits gilt, daß jeweils eine eindeutig feste Anlage zwischen dem jeweiligen
Spreiz-Element 19 bzw. 35 und dem zugeordneten Einstell-Widerlager 13 bzw. 14 einerseits
und der Werkstückaufnahme 4 andererseits gewahrleistet ist. Das Jeweilige.Vorspann
Element
41 bzw. 42 sorgt mit seiner über den möglichen Einstellweg annähernd konstanten
Vorspann-Kraft dafür, daß diese definierte feste Anlage immer erhalten bleibt.
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Wenn ausreichend Platz zur Verfügung steht, wenn also nicht mehrere
Werkstückaufnahmen nebeneinander vorgesehen sind, dann kann jeweils auf einer Seite
ein Spreizelement und auf der gegenüberliegenden Seite das eine Druckkraft ausübende
Vorspann-Element vorgesehen sein, so daß Einstellbewegungen in der jeweiligen Koordinatenrichtung
vorgenommen werden können, ohne daß überhaupt auch nur theoretisch eine Beeinflussung
in der jeweils anderen Koordinatenrichtung stattfindet. Gleichermaßen kann, wenn
ein drittes Paar von Einstelleinrichtungen und Vorspannelementen vorgesehen ist,
auch noch eine Einstellmöglichkeit in einer dritten Koordinatenrichtung erreicht
werden.
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Mittels der Linear-Antriebe 32, 32' und der Meßeinrichtungen 33, 33'
kann ein Regelkreis aufgebaut werden, der dazu führt, daß bei jeder Abweichung der
Werkstückaufnahme von ihrer im x-y-Koordinatensys tem vorgegebenen Stellung eine
Nachstellung erfolgt. Das Spiel zwischen der Werkstückaufnahme 4 bzw. ihrer Grundplatte
lo einerseits und den Einstell-Widerlagern 13, 14 andererseits ist naturgemäß größer
als der maximale Verstellweg in x-Richtung.
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