DE3409345C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Mindern von Schwingungen der Werkstoffstange im Führungsrohr eines Drehauto­ maten, welches zur hydrodynamischen Lagerung der Stange mit Öl gefüllt ist, mit einer Ölabführung und mehreren in axialem Abstand angeordneten Ölzuführungen, wobei wenigstens eine Ölzuführung mehrere ringförmig angeordnete, am Innendurchmes­ ser des Führungsrohres mündende Einspritzöffnungen aufweist, die so gerichtet sind, daß eine Drehbewegung des Öls im Füh­ rungsrohr hervorgerufen wird.

Bei einer bekannten Einrichtung (DE-OS 30 14 610) können eine Ölzuführung am hinteren Ende des Führungsrohres, d. h. an demjenigen Ende, an dem die Werkstoffstange in das Führungs­ rohr eingeführt wird, und eine weitere Ölzuführung am vorderen Ende, d. h. an demjenigen Ende des Führungsrohrs vorgesehen sein, an welchem die Werkstoffstange aus dem Führungsrohr aus­ tritt. Die am vorderen Ende des Führungsrohres vorgesehene Öl­ zuführung ist derart ausgeführt, daß Öl in das Führungsrohr im wesentlichen entgegengesetzt zu der Fließrichtung desjenigen Öles eingespritzt wird, welches am vorderen Ende des Führungs­ rohres eingespritzt wurde. Zu diesem Zweck ist ein ringförmi­ ger Einspritzdurchlaß vorgesehen, der zu der genannten Fließ­ richtung des Öles entgegengesetzt und schräg gerichtet ist.

Der Einspritzdurchlaß kann in Form einer Ringdüse vorgesehen sein; er kann jedoch auch in Form einer Mehrzahl von auf dem Umfang gebildeten getrennten Einspritzöffnungen vorhanden sein. Dadurch, daß das Öl entgegengesetzt zu der genannten Fließrich­ tung eingespritzt wird, soll erreicht werden, daß am vorderen Ende des Führungsrohres nicht so viel Öl austreten kann, daß einwandfreie hydrodynamische Lagerung der Werkstoffstange ge­ fährdet ist. Der Einspritzdurchlaß kann so gestaltet sein, daß das durch ihn eingespritzte Öl außer der Bewegungskompo­ nente entgegengesetzt zu der genannten Fließrichtung auch eine Bewegungskomponente hat, durch welche Drehung des Öles in dem Führungsrohr hervorgerufen wird. Bei der bekannten Ein­ richtung kann, insbesondere wenn der zugehörige Drehautomat mit superhoher Geschwindigkeit betrieben wird, in dem Führungs­ rohr manchmal ein turbulenter Ölfluß auftreten. Wenn turbu­ lenter Ölfluß zwischen der Werkstoffstange und der Innenwand des Führungsrohres auftritt, wird die Aufschwimmkraft oder Aufschwebekraft zum Halten der Werkstoffstange in dem Führungs­ rohr verringert, so daß ein Schwingen der Werkstoffstange her­ vorgerufen wird. Diese Umstände können noch ungünstiger werden, weil der turbulente Ölfluß manchmal Schwingungen der Werkstoff­ stange unterstützt bzw. verstärkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zum dreh­ baren Abstützen einer Werkstoffstange im Führungsrohr eines Drehautomaten, welches zur hydrodynamischen Lagerung der Stan­ ge mit Öl gefüllt ist, derart auszuführen, daß Schwingungen der Werkstoffstange vermindert sind, selbst wenn sie sich wäh­ rend einer Bearbeitung mit superhoher Geschwindigkeit dreht.

Gelöst wird diese Aufgabe, ausgehend von einer Einrichtung der einleitend genannten Art, gemäß der Erfindung durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs.

Bei einer Einrichtung gemäß der Erfindung tritt Öl an meh­ reren Stellen entlang des Führungsrohres derart ein, daß zwi­ schen dem Außenumfang der Werkstoffstange und dem Innenumfang des Führungsrohres kein turbulenter Ölfluß erzeugt wird. Da­ durch ist das Entstehen von Schwingungen der Werkstoffstange in dem Führungsrohr verhindert. Gleichzeitig kann das Öl, wel­ ches an den verschiedenen Stellen eingespritzt wird, durch zwei benachbarte Ölabführungen ausfließen. Hierdurch ergibt sich ein glatter verstärker Umlauf des Öls, der einerseits dazu bei­ trägt, daß kein turbulenter Ölfluß auftritt, und der anderer­ seits zu einer ausgezeichneten Kühlwirkung führt, so daß durch die Drehung der Werkstoffstange erzeugte Wärme abgeführt wird und eine unangemessene Erwärmung des Öls mit Sicherheit ver­ mieden wird. Dies gilt auch, wenn die Werkstoffstange sich mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit dreht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung bei­ spielsweise erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Vorderansicht einer Aus­ führungsform der Erfindung.

Fig. 2 ist eine schematische Draufsicht der Ausführungs­ form gemäß Fig. 1.

Fig. 3 ist eine Schnittansicht nach Linie III-III der Fig. 1.

Fig. 4 ist eine schematische Ansicht, in welcher der Fluß von Öl in einem Führungsrohr dargestellt ist.

Fig. 5 ist eine Schnittansicht nach Linie V-V der Fig. 1.

Fig. 6 ist eine Schnittansicht nach Linie VI-VI der Fig. 5.

Fig. 7 ist eine Schnittansicht nach Linie VII-VII der Fig. 1.

Fig. 8 ist eine Schnittansicht nach Linie VIII-VIII der Fig. 7.

Gemäß den Fig. 1 und 2 ist eine Vorrichtung M zum Abstützen von Stangenmaterial nahe einer Maschine, beispiels­ weise eines (nicht dargestellten) Drehautomaten oder einer an­ deren Werkzeugmaschine angeordnet. Die Vorrichtung M weist ein Führungs- oder Tragrohr 1 auf, in welchem eine zu bear­ beitende Werkstoffstange 2 drehbar aufgenommen ist. Das Trag­ rohr 1 ist zu einer Hauptspindel 3 der Bearbeitungsmaschine gleichachsig angeordnet, und die Stange 2 wird von einer nicht dargestellten Vorschubstange der Maschine mit konstanter Ge­ schwindigkeit gemäß Fig. 1 nach rechts bewegt.

Das Tragrohr 1 ist von einem vorderen Ständer 4 und einem hinteren Ständer 5 abgestützt, die mit Bezug auf das Tragrohr 1 in einer vorderen bzw. einer hinteren Stellung angeordnet sind. Der vordere Ständer 4 weist eine in Fig. 3 dargestellte Halteeinrichtung 6 auf, um das Tragrohr 1 freigebbar zu halten. Die Halteeinrichtung 6 weist einen Tisch 7 auf, auf welchem das Tragrohr 1 montiert ist. An einer Seite des Tragrohres 1 ist ein Haltearm 8 befestigt, mit dessen oberem Ende eine Ver­ bindungsstange 9 schwenkbar verbunden ist. An der anderen Sei­ te des Tragrohres 1 ist ein Führungsarm 10 schwenkbar ange­ schlossen, der mit der Verbindungsstange 9 und dem Halterarm 8 zusammenarbeitet, um das Tragrohr 1 an dem Tisch 7 zu halten.

Wenn die Stange 2 in das Tragrohr 1 eingesetzt wird, wird der Führungsarm 10 derart verschwenkt, daß er die in den Fig. 2 und 3 dargestellte waagerechte Lage einnimmt, nachdem die Verbindungsstange 9 von dem Führungsarm 1 freigegeben ist. Das Tragrohr 1 wird an dem waagerechten Führungsarm 10 derart bewegt, daß das Eintrittsende des Tragrohres 1 gegenüber der Hauptspindel 3 verschoben werden kann, wie dies in Fig. 2 mit strichpunktierten Linien angedeutet ist.

An dem hinteren Ständer 5 ist ein Halteteil 11 angeordnet zum schwenkbaren Halten des Tragrohres 1 in einer waagerechten Ebene. Am Vorderende des Tragrohres 1 ist ein vorderer Deckel 12 angeordnet, um das Auslecken von Öl zu verhindern. Das Hinterende des Rohres ist mit einem hinteren Deckel 13 ver­ schlossen. An dem Tragrohr 1 sind abwechselnd eine Mehrzahl von Drucköl-Zuführungen 14 und eine Mehrzahl von Ölabführun­ gen 15 in gewissen Abständen vorgesehen. Eine der Drucköl- Zuführungen 14 ist an einem Ende mit einem biegsamen Ölzuführ­ schlauch 16 verbunden, dessen anderes Ende mit einer Ölpumpe 17 verbunden ist, die in dem hinteren Ständer 5 aufgenommen ist. Eine der Ölabführungen 15 ist mit einem Ende eines bieg­ samen Schlauches 18 zum Abführen von Öl verbunden, dessen anderes Ende in einem Öltank 19 angeordnet ist, der in dem hinteren Ständer 5 aufgenommen ist.

Ein Schlauch oder Rohr 20 für Drucköl und ein Schlauch oder Rohr 21 für zurückkehrendes Öl sind in Längsrichtung durch den unteren Abschnitt der Teile 14 und 15 parallel zu dem Tragrohr 1 angeord­ net, wie dies aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich ist.

Das Drucköl wird in jeden der Zuführteile 14 geliefert, damit es von dort in das Tragrohr 1 fließt, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Zu diesem Zeitpunkt fließt das Drucköl mit Bezug auf jeden der Drucköl-Zuführteile 14 nach hinten und nach vorn aus. Das Öl, welches in das Tragrohr 1 geflossen ist, sammelt sich rund um je­ den der Ölwegführteile 15, um in den Schlauch oder das Rohr 21 für zurückkehrendes Öl und in den biegsamen Schlauch 18 für das zu­ rückkehrende Öl zu fließen.

Gemäß den Fig. 5 und 6 weist jeder Drucköl-Zuführteil 14 zwei Halteplatten 22 auf, deren jede mittels einer Mehrzahl von Bolzen 23 an einer der beiden Seiten des Teiles 14 befestigt ist, wobei die Halteplatten 22 jeweils einen O-Ring 24 umgeben. Die Halteplat­ ten 22 dienen dazu, ein Auslecken von Öl zwischen dem Tragrohr 1 und jedem Teil 14 zu verhindern und den letzteren an dem ersteren festzulegen bzw. zu befestigen. In ähnlicher Weise ist das Druck­ ölrohr 20 an jedem der Drucköl-Zuführteile 14 mittels zweier Hal­ teplatten 25 befestigt, deren jede mit einer Mehrzahl von Bolzen 26, die jeweils einen O-Ring 27 umgeben, befestigt ist, wobei die­ se auch dazu dienen, ein Auslecken von Öl zwischen dem Drucköl­ rohr 20 und dem Teil 14 zu verhindern.

Jeder Drucköl-Zuführteil 14 weist eine ringförmige Nut 27 auf, die entlang des Außenumfanges des Tragrohres 1 gebildet ist. Eine ähnliche Nut 28 ist entlang des Außenumfanges des Druckölrohres 20 gebildet. In der Bodenfläche eines der Teile 14 ist ein Öl­ durchgang 29 gebohrt, der zu der Nut 28 offen ist. Ein Verbin­ dungsstück 30, welches an dem oberen Ende des Schlauches 16 be­ festigt ist, ist in den Öldurchgang 29 eingesetzt. Das Verbin­ dungsstück 30 steht in Schraubeingriff mit der sich verjüngenden Innenfläche des Öldurchganges 29. Die Nut 28 steht über ein Loch 31 mit dem Inneren des Rohres 20 in Verbindung, und ein Öldurch­ gang 32 ist zwischen den beiden Nuten 24 und 28 gebildet. In einem der Drucköl-Zuführteile 14 fließt das über den Schlauch 16 und den Öldurchgang 29 zu der Nut 28 gelieferte Drucköl haupt­ sächlich durch das Loch 31 in das Druckölrohr 20 und über den Durchgang 32 teilweise in die obere Nut 27. Das Drucköl, welches in das Rohr 20 gelangt ist, wird zu den anderen Drucköl-Zuführ­ teilen 14 geliefert.

Das Tragrohr 1 besitzt eine Mehrzahl von Einspritzöffnungen 33, die ringförmig in gleichen Winkelabständen oder Winkelstellungen angeordnet sind. Jede Einspritzöffnung 33 ist an einer Stelle entsprechend der oberen Nut 27 gebildet, um zu bewirken, daß das Drucköl in das Tragrohr 1 fließt. Weiterhin erstreckt sich jede Einspritzöffnung 33 im wesentlichen tangential zu dem Innenumfang des Tragrohres 1 vom Außenumfang zum Innenumfang des Rohres 1 sowie in Richtung der Drehung der in dem Tragrohr 1 abgestützten Stange 2.

Das Tragrohr 1, das Druckölrohr 20 und das Rohr 21 für das zu­ rückkehrende Öl sind auch durch die Ölabgabeteile 15 hindurch eingesetzt, wie dies in den Fig. 7 und 8 ersichtlich ist. Die das Rückkehröl abgebenden Teile 15 sind an dem Tragrohr 1 und an dem Rückkehrölrohr 21 mittels der gleichen Mittel (Halteplatten 34, 36, Bolzen 35 und O-Ring 37 und 38) befestigt, wie sie auch zum Befestigen der Drucköl-Zuführteile 14 verwendet sind. Eine Ölöffnung 39 ist in jedem der unteren Teile des Tragrohres 1 vorgesehen. Jeder Rückkehröl-Abgabeteil 15 ist an dem Tragrohr 1 in Ausrichtung mit der Ölöffnung 39 angeordnet. Jeder Rückkehröl- Abgabeteil 15 besitzt eine obere Nut 40, einen Öldurchgang 41, eine untere Nut 42 und einen Öldurchgang 43. Der Öldurchgang 43 ist in einem der Teile 15 gebildet. Weiterhin ist ein Loch 44 vorgesehen, welches das Rückkehrölrohr 21 mit der unteren Nut 42 und dem Öldurchgang 41 verbindet. Der Austritt des Öldurchganges 43 ist in einem sich verjüngenden Gewindeloch gebildet. Der Austritt des Öldurchganges 43 befindet sich in Schraubeingriff mit einem Verbindungsstück 45 zwecks Verbindung mit einem biegsamen Abgabeschlauch 18.

Der hintere Ständer 5 nimmt zusätzlich zu dem Arbeitsöltank 19 und der hydraulischen Pumpe 17 einen Steuerkasten 46 auf.

Am Vorderende des vorderen Deckels 12 ist eine Feststellein­ richtung 47 vorgesehen, die elektrische Signale liefert, um das Arbeiten der hydraulischen Pumpe anzuhalten, wenn das hintere Ende der Stange 2 sich an dem vorderen Deckel 12 vorbeibewegt. Ein nicht dargestellter Mundstückdeckelteil, der an die Gestalt und die Größe der Stange 2 angepaßt ist, ist ebenfalls an dem Vorderende des vorderen Deckels 12 angebracht zusammen mit einer Einrichtung zum Verhindern des Ausleckens von Öl, wenn die Stan­ ge 2 vieleckige Gestalt oder irgendeine andere Gestalt hat, und zwar zusammen mit der Dreheinrichtung zum Halten der vielecki­ gen Stange 2.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung gemäß vorstehender Beschreibung ist wie folgt:

Wenn die Stange 2 in das Tragrohr 1 eingesetzt wird, wird der Führungsarm 10 von der Stange 9 freigegeben, so daß er in die waagerechte Stellung geschwenkt werden kann, und danach wird das Tragrohr 1 um den Halteteil 11 in der waagerechten Ebene ver­ schwenkt, während es auf dem Führungsarm 10 gleitet, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist. In dieser abgelenkten Lage wird die Stange 2 durch den vorderen Deckel 12 hindurch in das Tragrohr 1 eingesetzt, und danach wird das Tragrohr 1 in die ursprüngliche Stellung zurückbewegt, in welcher es mittels der Halteeinrichtung 6 an dem Tisch 7 festgelegt wird. Nachdem das Tragrohr 1 an dem Tisch festgelegt worden ist, wird die Stange 2 entlang der Hauptspindel 3 der Maschine herausgezogen, so daß das Vorderende der Stange 2 von dem Spannfutter oder der Einspanneinrichtung gehalten werden kann.

Ein betreffender Knopf des Steuerkastens 46, der die elektrische Ausrüstung enthält, wird gedrückt, um die hydraulische Pumpe 17 zu betätigen. Dann wird Drucköl durch den biegsamen Schlauch 16 direkt zu einem mit ihm verbundenen Drucköl-Zuführteil 14 und durch das Druckölrohr 20 indirekt zu den anderen Drucköl- Zuführteilen 14 geliefert. Demgemäß wird das Drucköl in einen Spalt g zwischen dem Tragrohr 1 und der Stange 2 eingespritzt oder eingeführt, und zwar durch die Öleinspritzöffnungen 33 hin­ durch, wobei das Einspritzen im wesentlichen tangential zum In­ nenumfang des Tragrohres 1 erfolgt und wobei das Tragrohr 1 vollständig gefüllt wird. Danach beginnt die Hauptspindel 3 sich zu drehen. Das zum vollständigen Füllen des Tragrohres 1 über die Mehrzahl von Drucköl-Zuführteilen 14 eingespritzte Drucköl kehrt über die Rückkehröl-Abgabeteile 15, über das Rückkehrölrohr 21 und den biegsamen Schlauch 18 in den Öltank 19 zurück.

Da das Drucköl in das Tragrohr 1 im wesentlichen tangential zur Innenumfangsfläche des Tragrohres 1 und in Richtung der Drehung der Stange 2 eingeführt oder eingespritzt wird, kann das Drucköl weich oder glatt in den Spalt g fließen, ohne mit dem Außenumfang der Stange 2 zu kollidieren. Demgemäß kann das Öl in dem Spalt g glatt in Richtung der Drehung der Stange 2 fließen, ohne daß eine turbulente Strömung hervorgerufen wird. Dies bedeutet, daß die Öffnungen 33 eine nicht turbulente Strömung bzw. einen Stromlinienfluß in dem Spalt g hervorrufen, wobei diese Strömung bzw. dieser Fluß die Stange 2 schwingungs­ frei abstützen kann. Wenn die Stange 2 sich nicht dreht, befindet sich die Mitte der Stange 2 an der in Fig. 5 mit O ₁ bezeichneten Stellung. Wenn jedoch die Stange 2 beginnt, sich zu drehen, wird die Stange 2 von der Wand der nicht turbulenten Strömung in eine Stellung O ₂ gedrückt, die zur Mitte des Tragrohres 1 konzentrisch ist. Demgemäß beginnt die Drehung der Stange 2 weich und glatt ohne Schwingungen und ohne Geräusch. Bei durchgeführten Unter­ suchungen und Tests wurde folgendes bestätigt: Bei glatter und weicher Drehung der Stange 2 ohne Schwingungen und ohne Geräusch wurden in dem Fall der Blockierung der Abgabe des Rückkehröles in dem Drucköl in dem Tragrohr 1 augenblicklich turbulente Strömungen erzeugt, wodurch die Stange 2 in Schwin­ gung versetzt wurde. Wenn jedoch das Rückkehröl frei austreten gelassen wurde, begann das Drucköl in dem Spalt g glatt zu fließen, wodurch es der Stange 2 ermöglicht wurde, sich ohne Schwingungen zu drehen.

Wenn die Bearbeitung der Stange 2 durch die Maschine so weit fortschreitet, bis das Hinterende der Stange 2 aus dem Vorder­ ende des vorderen Deckels 12 austritt, gibt die Feststellein­ richtung 47 entsprechende Signale an die Ölpumpe 17, um die Zufuhr von Drucköl anzuhalten.

Bei einer Vorrichtung gemäß der Erfindung ist der Druck des durch die Ölpumpe 17 gelieferten Öles vergleichsweise niedrig, so daß das Tragrohr 1 aus durchsichtigem Acrylharz gebildet werden kann, wodurch die Beobachtung des Flusses des Drucköles und der Drehung der Stange 2 erleichtert ist. Das Tragrohr 1 aus Acrylharz hat für praktische Anwendungen ausreichende Festigkeit.

Bei einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, die gemäß vorstehender Beschreibung arbeitet, ist es nicht erforderlich, das Hinterende der Stange 2 mittels des Vorderendes des in das Tragrohr 1 ein­ gesetzten Kolbens während des Arbeitens der Maschine unter Druck abzustützen, wie es bei bekannten Vorrichtungen der Fall ist, und lediglich der Ölfluß ist so angepaßt und findet in derartiger Weise statt, daß die Stange 2 in dem Tragrohr 1 abgestützt ist. Demgemäß ergibt sich, selbst wenn die Stange 2 sich mit super­ hoher Geschwindigkeit oder Drehzahl dreht, niemals eine Erhitzung, und es wird auch keine Beschädigung durch Abrieb hervorgerufen.

Der einzige Teil, welcher einem Abrieb unterworfen ist, ist der Mundstückdeckelteil, der zu dem vorderen Deckel 12 gehört, und dieser Mundstückdeckelteil wird in Übereinstimmung mit dem Durch­ messer der Stange ausgetauscht. Jedoch erfährt kein anderer Teil als der Mundstückdeckelteil einen Abrieb und eine Beschädigung oder Verschlechterung. Demgemäß ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung besonders geeignet für sicheren Langzeitbetrieb mit nur geringem Falscharbeiten. Aus den durchgeführten Untersuchun­ gen und Tests ergibt es sich offensichtlich, daß die vorliegende Erfindung nicht nur mit runden Stangen verwendet werden kann, sondern auch mit eckigen Stangen und mit Stan­ gen anderer Querschnittsgestalt.

Weiterhin ist festzustellen, daß eine Vorrichtung gemäß der Er­ findung direkt an der Drehbank oder der anderen Werkzeugmaschine angebracht werden kann, daß die Vorrichtung jedoch auch als eine Einzelvorrichtung oder als ein Bauteil einer automatischen Stangenvorschubeinrichtung verwendet werden kann.

Claims (1)

1. Einrichtung zum Mindern von Schwingungen der Werkstoff­ stange im Führungsrohr eines Drehautomaten, welches zur hydrodynamischen Lagerung der Stange mit Öl gefüllt ist, mit einer Ölabführung und mehreren in axialem Abstand angeordneten Ölzuführungen, wobei wenigstens eine Ölzuführung mehrere ringförmig angeordnete, am Innendurchmesser des Führungsrohres mündende Einspritz­ öffnungen aufweist, die so gerichtet sind, daß eine Drehbewegung des Öls im Führungsrohr hervorgerufen wird, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ölabführungen (15) so in bestimmten axialen Abständen abwechselnd mit mehreren ringförmigen Öl­ zuführungen (14) angeordnet sind, daß das Öl von der jeweiligen Ölzuführung (14) in beiden Richtungen zur jeweils benachbarten Ölabführung (15) fließt, und daß sich die Einspritzöffnungen (33) tangential zu dem Innenumfang und in Richtung der Drehung der im Führungs­ rohr (1) abgestützen Stange (2) erstrecken.