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Die Erfindung betrifft eine Lünette zur selbstzentrierenden
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Lagerung von Werkstücken in Drehmaschinen, mit drei abhängig voneinander,
gleichmäßig radial zustellbaren, das Werkstück umschließenden Rollen-Greifelementen
oder -Schiebern, mit einem linear in etwa waagrechter Richtung zustellbaren Horizontalschieber,
der über eine obere und untere Zahnstange mit je einem Zahnstangen-Zahnradgetriebe
in Eingriff steht und mit einem vom Zahnstangen-Zahnradgetriebe antreibbaren oberen
und unteren Schieber.
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Selbstzentrierende Lünetten werden zur genauen Lagerung oder Führung
von langen Werkstücken in Drehmaschinen verwendet. Bei einer bekannten selbstzentrierenden
Lünette umschließen drei Rollenhebel das Werkstück unter einem Winkel von etwa 1200.
Die Rollenhebel werden von einem Druckkolben bewegt. Hierbei wird der mittlere Rollenhebel
direkt axial verschoben, während die äußeren Rollenhebel über zwei Kurvenflächen
ablaufen.
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Diese bekannte Lünette hat den Nachteil, daß die Genauigkeit der selbstzentrierenden
Zustellung der Rollenhebel maßgeblich von der Genauigkeit der Kurvenbahnen abhängig
ist. Bei schweren Werkzeugen und hohen Bearbeitungsdrücken sowie bei stark unrund
laufenden Werkstücken sind die Lünetten sehr hohen Kräften unterworfen, was zu einer
starken Abnutzung insbesondere auch der Kurvenscheiben führen kann. Darüber hinaus
führen beim Arbeits-
prozeß anfallende Verunreinigungen zu Verschleiß und Ungenauigkeiten
in der genauen geometrischen Führung der Rollenhebel. Ein weiterer erheblicher Nachteil
dieser bekannten Lünette liegt darin, daß die Zustellkraft fast schlagartig ansteigt,
da schon geringste Zustellbewegungen infolge der Kniehebelwirkung zu einem maximalen
Anstieg der Zustellkraft führen.
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Es ist weiterhin eine selbstzentrierende Lünette nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 bekannt. Zur Betätigung des oberen und unteren Schiebers kämmen
die über Kreuz angeordneten Zahnstangen mit dem oberen bzw. unteren Zahnrad, welches
von der Zahnstange des Horizontalschiebers angetrieben wird.
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Diese Konzeption hat den Nachteil, daß durch die Anordnung der über
Kreuz laufenden Zahnstangen der Verstellbereich der Lünette gering ist. Weiterhin
treten in den winkelförmigen oberen und unteren Schiebern hohe Biegemomente auf,
die durch eine entsprechend starke Bauweise der Lünette aufgenommen oder durch elastische
Bauglieder gleichmäßig verteilt werden müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbstzentrierende
Lünette zu schaffen, die die vorstehend genannten Nachteile vermeidet und deren
geometrischer Ablauf zur Verstellung der Rollen-Greifelemente durch einfache konstruktive
Bauelemente gelöst wird. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, daß die Lünette
ohne Umbauten einen großen Spannbereich überbrückt und daß sie hohen Belastungen
aussetzbar ist.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Lünette der einleitend beschriebenen
Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß exakte Zustellbewegungen
der Rollen-Greifelemente durch Zahnradübersetzungen bewerkstelligt werden können,
wobei eine Linearbewegung der äußeren Rollen-Greifelemente erfolgt. Die Verwendung
von je einem Zahnradgetriebe in jeder Hälfte des Lünettengehäuses zur linearen Zustellung
der äußeren beiden Schieber, unter gleichzeitiger Betätigung des mittleren, axial
im Lünettengehäuse geführten Schiebers, ergibt eine höchste Präzision bei der Zustellbewegung
der drei Rollen-Schieber, bei gleichzeitig höchster Belastbarkeit und Verstellbarkeit.
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In Ausgestaltung der Erfindung wird die Zustellung des Horizontalschiebers
für den mittleren Rollenschieber, auch Mittenpinole genannt, über eine Zustellspindel
bewirkt, die sich an einer im Lünettengehäuse ortsfesten Spindelmutter abstützt.
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Diese axiale Bewegung der Zustellspindel wird direkt auf den Horizontalschieber
und somit über die Zahnstangen des Horizontalschiebers auf das Zahnradgetriebe des
oberen und unteren Schiebers übertragen.
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Besonders vorteilhaft wird der Antrieb der Zustelleinrichtung über
einen Eilgang- und einem hiervon unabhängigen Schleichgangantrieb
bewerkstelligt,
wobei der Eilgangantrieb zur Grobeinstellung, der Schleichgangantrieb zur Feineinstellung
vorgesehen ist.
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Der Schleichgangantrieb erfolgt vorzugsweise über eine Keilhülse auf
die Zustellspindel. Da die Reibung zwischen dieser und der Spindelmutter bei hohen
Zustellkräften die Spindelmutter mitdrehen kann, ist es zweckmäßig, die drehbar
gelagerte Spindelmutter während des Schleichgangantriebs mittels einer Scheibenbremse
festzuhalten.
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In Ausgestaltung der Erfindung werden eine Meßeinrichtung für die
Zustellkraft sowie eine Klemmeinrichtung zum Feststellen der Lünette vorgesehen.
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In alternativer Ausführung der Erfindung kann der Zahnradantrieb für
die beiden Vertikalschieber an Stelle des mit Zahnstangen ausgebildeten Horizontalschiebers
auch mit einem Stirnradantrieb erfolgen, wobei die Axialbewegung des Horizontalschiebers
durch die Drehbewegung des Stirnradantriebs mit einer entsprechend ausgebildeten
Zustellspindel erfolgt. Der Antrieb kann schließlich auch über die Zahnradachse
direkt auf die Einzelelemente erfolgen.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind im nachfolgend
beschriebenen vorteilhaften und zweckmäßigen Ausführungs-
beispiel erläutert. Die Figur zeigt einen Längsschnitt der Erfindung
in schematischer Darstellung.
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Die in der Figur dargestellte Lünette besteht aus einem Gehäuse 10
in welchem ein oberes Zahnradgetriebe 13 und ein unteres Zahnradgetriebe 14 zum
Antrieb eines oberen Vertikal-Rollenschiebers 15 und eines unteren Vertikal-Rollenschiebers
16 gelagert ist. Der Horizontal-Rollenschieber 17 besteht aus einem im Lünettengehäuse
11 axial verschiebbaren Horizontalschieber 18, der an seinem oberen und unteren
Ende je eine Zahnstange 19, 20 aufweist, die mit dem ersten Zahnrad 21 des oberen
Getriebes 13 sowie dem ersten Zahnrad 22 des unteren Getriebes 14 in Eingriff stehen.
Diese beiden Zahnräder 21, 22 stehen ihrerseits mit einem zweiten Zahnrad 23, 24
des jeweiligen Zahnradgetriebes 13, 14 in Eingriff und betätigen eine senkrecht
geführte Zahnstange 25 des oberen Zahnradgetriebes 13 bzw. 26 des unteren Zahnradgetriebes
14. Die Zahnstangen 25, 26 sind mit den Rollenschiebern 15, 16, verbunden, wobei
eine Korrektur- und Justagemöglichkeit an den beiden senkrechten Schiebern 15, 16
möglich ist, um eine Anpassung an verschiedene Maschinen oder fehlerhafte Werkstücke
vornehmen zu können. Dies geschieht durch Verschiebung der Vertikalschieber 15,
16 gegenüber den Zahnstangen 25, 26. Um auch den Seitenversatz der Lünetttenmitte
zur Drehmaschinenmitte auszugleichen, wird der Horizontal-Rollenschieber 17 bezüglich
des Horizontalschiebers 18 mittels eines Querkeils 51 axial verschoben. Diese Justagemöglichkeit
dient nur der werkstückspezifischen
Feineinstellung. Die Einspannung
des Werkstücks 27 erfolgt über die Rollen 28, 29 der Vertikal-Rollenschieber 15,
16 sowie über die Rolle 30 des Horizontal-Rollenschiebers 17. In der Figur ist das
Werkstück 27 mit großem Durchmesser sowie 27' mit kleinem Durchmesser und entsprechender
Stellung der Rollen 28 bis 30 dargestellt.
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Die Zustellung der Vertikal- sowie Horizontal-Rollenschieber 15 bis
17 erfolgt durch eine Zustellspindel 31 mit einer im Lünettengehäuse ortsfesten
Spindelmutter 32. Die Zustelleinrichtung besteht aus einem Eilgangantrieb 33 sowie
einem Schleichgangantrieb 34.
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Der Eilgangantrieb besteht im wesentlichen aus einem Getriebemotor
35, welcher über eine Rutschnabe 36 einen Keilriemen 37 und damit eine Keilriemenscheibe
38 antreibt. Die Keilriemenscheibe 38 treibt eine äußere Mitnehmerhülse 39 und diese
wiederum über eine Paßfeder 40 die Spindelmutter 32 an. Die Spindelmutter 32 sowie
die äußere Mitnehmerhülse 39 ist über ein Axiallager 41 ortsfest im Lünettengehäuse
11 gelagert. Durch diese ortsfeste Lagerung bewegt sich die Zustellspindel 31 bei
dieser Drehbewegung der Spindelmutter 32 in axialer Richtung (Pfeil 42). Die Zustellspindel
31 ist dabei im vorderen Bereich mit dem Horizontalschieber 18 über ein Axiallager
43 verbunden, so daß die Axialbewegung (Pfeil 42) der Zustellspindel 31 direkt auf
den Horizontalschieber (18) übertragen wird.
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Der Schleichgangantrieb erfolgt über einen Stirnrad-Schneckengetriebemotor
44 mit hoher Untersetzung, der über die Keilhülse 45 mit der Zustellspindel 31 verbunden
ist.
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Nach dem Umschalten von Eilgang auf Schleichgang klemmt eine Scheibenbremse
50 eine auf der Keilriemenscheibe 38 angebrachte Scheibe fest. Auf diese Weise wird
die Mitnehmerhülse 39 und somit die Spindelmutter 32 fixiert und eine Relativbewegung
der Spindelmutter 32 bei laufendem Schneckengetriebemotor 44 unterbunden.
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Die erfindungsgemäße Lünette weist eine Meßeinrichtung für die Zustellkraft
auf. Die durch die Zustellspindel entstehende Axialkraft wird durch das Axiallager
41 auf die Meßbuchse 46 übertragen, welche mit einem Dehnmeßstreifen 47 versehen
ist.
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Durch diese Maßnahme kann die jeweils anstehende Axialkraft, unabhängig
davon, ob diese durch den Eilgang- oder den Schleichgangantrieb oder durch andere
Umstände (z. B. durch Werkstückerwärmung) entstanden ist, gemessen werden. Die Auswertung
der Meßergebnisse kann digital oder mittels eines Zeigerinstruments angezeigt werden.
Es ist aber auch möglich, während der Bearbeitung die Zustellkraft, falls notwendig,
automatisch zu erhöhen oder zu verringern. Durch den extrem langsamen Schleichgang
mit einem schnell reagierenden Bremsmotor und einer wälzgelagerten Zustelleinrichtung
kann dann die gewünschte Korrektur durchgeführt werden.
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Die beschriebene Lünette wirkt wie folgt: Die Zentrierung des Werkstücks
27 erfolgt durch die mit Rollen 28 bis 30 versehenen Rollenschieber 15 bis 17, von
denen die Vertikalschieber 15, 16 senkrecht, der Horizontalschieber 17 waagerecht
angeordnet sind.
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Die Auslegung der Getriebe 13, 14 in Zusammenwirkung mit dem Horizontalschieber
18 erfolgt derart, daß ohne spezielle Korrekturen über den gesamten Durchmesserbereich
des Werkstücks 27 eine einwandfreie, geometrisch korrekte Zentrierung möglich ist.
Dadurch ist eine gleichbleibend hohe Genauigkeit über den gesamten Durchmesserbereich
sichergestellt. Eine Korrektur der geometrischen Mitte ist nicht notwendig, solange
das zu bearbeitende Werkstück exakt in der Spindelmitte geführt ist und durch die
Zustellbewegung des Horizontalschiebers 18 die Vertikal-Rollenschieber 15 und 16
nicht nach außen gedrückt werden. Eine Korrektur- und Justagemöglichkeit ist dennoch
an beiden senkrechten Rollenschiebern 15, 16 vorgesehen, um ggf.
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eine Anpassung an verschiedene Maschinen oder fehlerhafte Werkstücke
vornehmen zu können. Die geometrisch einwandfreien Verhältnisse über den gesamten
Spannbereich werden dadurch erzielt, daß der Abstand s, um den die einzelnen Führungsrollen
von der Werkstückmitte entfernt sind, bei allen drei Schiebern 15 bis 17 exakt gleich
sind. Dies bedingt aber, daß sich die Mitte der Führungsrolle des waagrechten Schiebers
17 entweder über oder unter der Drehmitte (Längsachse 48) befindet. In der Zeichnung
ist die Rolle 30 in der unteren Stellung dargestellt. Die obere
Stellung
ist mit 30' gekennzeichnet. Die über der Mitte befindliche Rolle 30' ist dabei die
zweckmäßigere Lösung für Werkstücke, bei denen der Schnittdruck höher ist als ihr
Eigengewicht, die unter der Mitte angeordnete Rolle 30 die günstigere Lösung für
schwere Werkstücke, bei leichter Bearbeitung. Um für alle Fälle mit optimaler Lösung
arbeiten zu können, kann der Rollenträger 49 abgeschraubt und um 1800 verdreht wieder
montiert werden.
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Das Schließen der Lünette mittels der Rollenschieber 15 bis 17 erfolgt
zunächst über den Eilgangantrieb 33. Dieser wird solange eingeschaltet, bis die
Laufrollen 28 bis 30 am Werkstück anliegen. Dabei wird das Werkstück bereits mit
einer über die Rutschnabe 36 einstellbaren Zustellkraft ausgerichtet. Sobald diese
erreicht ist, beginnt die am Motorwellenende angeordnete Rutschnabe 36 durchzurutschen
und durch eine elektronische Drehzahlüberwachung wird dies der Steuerung gemeldet
und der Eilgangantrieb abgeschaltet. Je nach der verwendeten Zustellkraft-Meßeinrichtung
kann der Getriebemotor 35 für den Eilgang nach Erreichen eines frei programmierbaren
Alarmwertes auch sofort abgeschaltet werden, zum Beispiel bei einem dünnwandigen
Rohr als Werkstück. Das öffnen der Lünette erfolgt sinngemäß genauso, wobei allerdings
bei Erreichen der geöffneten Stellung der Antrieb über Näherungsschalter abgeschaltet
wird.
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Der nachfolgende Schleichgangantrieb 34 tritt erst in Funktion, wenn
die Führungsrollen 28 bis 30 am Werkstück anliegen. Durch den extrem langsamen Schleichgangantrieb
mit ca. 10 pm/sec. baut sich die gewünschte Zustellkraft relativ langsam auf. Sobald
diese erreicht ist, wird auch der Schleichgangantrieb abgeschaltet.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung muß der Eilgang- und Schleichgangantrieb
nicht gegeneinander abgesichert werden, d. h.
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beide Motoren können vollkommen unabhängig voneinander ein- und ausgeschaltet
werden, ohne daß dies zu einer Beschädigung eines Bauteils oder zu einer Störung
führt.
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Es ist erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen, daß eine hydraulische
Klemmeinrichtung die Vertikal-Rollenschieber 15, 16 bzw. den Horizontalschieber
17 verklemmen, sobald die Schieber das Werkstück zentriert haben und die gewünschte
Zustellkraft erreicht ist. Hierdurch wird ein Optimum an Steifheit erreicht.
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Diese Klemmeinrichtung kann ähnlich aufgebaut sein, wie eine Klemmeinrichtung
für die Pinole eines Reitstocks. Hierbei ist jedoch zu beachten, daß in geklemmtem
Zustand weder die optische Anzeige noch die Steuerung einen korrekten Wert der Zustellkraft
anzeigen können, da die- Klemmung ein Weiterleiten der Zustellkraft bis an die Meßstelle
47 verhindern. Zur Kontrolle der Zustellkraft muß die Klemmung jedoch nur kurzzeitig
gelöst und kann anschließend sofort wieder geschlossen werden.
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Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel
beschränkt. Sie umfaßt vielmehr auch alle fachmännischen Abwandlungen und Weiterbildungen
sowie Unterkombinationen der beschriebenen und/oder dargestellten Merkmale und Maßnahmen.
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