DE4241577C1 - Vorrichtung zur Abstützung und Führung eines rotatorisch zu bewegenden Werkstückes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abstützung und Führung eines rotatorisch zu bewegenden Werkstückes nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Um auf Drehmaschinen Werkstücke mit großer Spannlänge bearbeiten zu können, werden zwischen dem Spindelkasten mit dem Spannfutter und dem Reitstock mit der Pinole Rol­ lenführungen eingesetzt. Es handelt sich hierbei um Rol­ lensetzstöcke für Werkstücke mit kleinem Durchmesser oder Rollenstützlager für solche mit großem Durchmesser. Diese Rollenführungen stabilisieren das Werkstück bei der Bear­ beitung, indem sie Durchbiegungen und Schwingungen ver­ hindern.

Derartige Rollenführungen lassen sich aber nur dann an­ wenden, wenn das Werkstück im Kontaktbereich der Rollen eine durchgehende zylindrische Oberfläche darbietet. An­ derenfalls könnten die Rollen nicht gleichmäßig auf der Werkstückoberfläche abrollen und das Werkstück wäre Schwingungen und Stößen ausgesetzt oder würde blockieren.

Ein Beispiel für Werkstücke mit nicht durchgehender zy­ lindrischer Oberfläche sind Rotoren für Elektromotoren, die mit Längsnuten zur Aufnahme der Wicklung versehen sind. Um auch derartige Werkstücke zwischen dem Spannfut­ ter und der Pinole abstützen zu können, sind besondere Hilfswerkzeuge erforderlich.

Bisher wurden zu diesem Zweck sogenannte Schwärmer einge­ setzt. Hierbei handelt es sich um einen starren Ring mit wesentlich größerem Durchmesser als dem des Werkstückes. In den Innenraum dieses Ringes ragen wenigstens drei län­ genverstellbare Pinolen, mit denen das Werkstück zen­ triert wird.

Aus der DE 38 40 759 A1 ist eine auf dem Funktionsprinzip dieser Schwärmer basierende Hilfsstütze zur Lagerung ei­ nes Werkstückes, insbesondere einer Walze, in einer Rund­ schleifmaschine bekannt. Die Hilfsstütze umfaßt einen Tragring mit radial äußerer Lauffläche, der über seinen Umfang verteilt Spannbolzen trägt. Mittels dieser Spann­ bolzen, die in ihrer Funktion den Pinolen des Schwärmers entsprechen, wird das Werkstück eingespannt. Der Tragring läuft mit seiner Lauffläche auf Stützrollen einer Trag­ konstruktion.

Probleme ergeben sich, wenn wegen der inhomogenen Ober­ fläche des Werkstückes keine Ausrichtung zwischen dem Schwärmer und dem Werkstück möglich ist, bei der sich alle Pinolen gleichzeitig auf der Oberfläche des Werk­ stückes abstützen können.

Nachteilig ist weiterhin die durch die Pinolen bedingte punktuelle Belastung, die leicht zu Beschädigungen der Oberfläche führen kann. Weiterhin besteht die Gefahr, daß im Zuge der Bearbeitungsvorgänge auftretende Stöße und Schwingungen zu einem unerwünschten Lösen der Pinolen und damit zu einer Dezentrierung des Werkstückes führen kön­ nen.

Schließlich erfordert die Montage und Einstellung der Schwärmer erhebliche Sorgfalt und einen großen Zeitauf­ wand, wodurch die Rüstzeiten wesentlich verlängert wer­ den.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung zur Abstützung und Führung eines rotatorisch zu be­ wegenden Werkstückes mit einer eine zylindrische Umhül­ lende darbietenden inhomogenen Oberfläche auf der Rollen­ führung einer Drehmaschine dahingehend zu verbessern, daß die Vorrichtung das Werkstück ohne zusätzliche Elemente zum Einspannen oder Ausrichten aufnimmt.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 durch die im Kennzeichen an­ gegebenen Merkmale gelöst.

Der elastische Stützring mit einem geringfügig größeren Innendurchmesser als die Umhüllende des Werkstückes umgreift das Werkstück und überbrückt so beim Abrollen an der Rol­ lenführung die Inhomogenitäten an der Werkstückoberfläche. Da die Elastizität des Stützringes so bemessen ist, daß seine Innenwand in einem zwischen den Stützstellen der Rollenführung gebildeten Bereich an den mit der Umhüllen­ den korrespondierenden Oberflächenbereichen anliegt, wird das Werkstück dort präzise geführt und kann nicht unkon­ trolliert hin- und herpendeln. Andererseits wird aber eine zu starke Verformung verhindert, so daß der Ring nach außen hin eine konstante Krümmung bewahrt, also nicht in Schlitze oder Ausnehmungen des Werkstückes aus­ weicht.

Aufgrund des konstanten Ringquerschnittes ist der Abstand der Werkstückoberfläche zu den Stützstellen der Rollen­ führung konstant, so daß eine Rotation um die Werk­ stückachse ohne eine Verlagerung der mit der Rotations­ achse zusammenfallenden Werkstückachse gewährleistet ist. Die Vorrichtung ist also in der Lage, ein Werkstück ohne zusätzliche Elemente zum Einspannen oder Ausrichten aufzunehmen.

In praktischer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgese­ hen, daß der Innendurchmesser des Stützringes etwa um 4 mm größer ist als der Außendurchmesser.

Dieser Wert ergibt sich aus einer Elastizitätsberechnung und praktischen Versuchen. Dabei erfolgt die Berechnung in Anlehnung an das Biegebalkenprinzip, wobei die Wand­ stärke des Stützringes mit der vierten Potenz und die Breite linear eingeht.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besteht der Stützring aus Stahl.

In der Praxis hat sich insbesondere Stahl als geeigneter Werkstoff zur Herstellung eines Stützringes erwiesen.

In vorteilhafter Weise wird der Stützring durch eine Randschichthärtung im Inneren zäh belassen und an der Oberfläche zur Erzielung verschleißfreier Eigenschaften gehärtet.

Die Randschichthärtung dient zur Herstellung einer harten Oberfläche des Stützringes, die ein problemloses Abrollen des Stützringes auf der Rollenführung und somit eine gleichmäßige Rotation des Werkstückes ermöglicht.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Stützring auf beiden Seiten mit jeweils einem Bord versehen.

Auf diese Weise wird eine Führung zwischen dem Stützring und den Rollen hergestellt und verhindert, daß sich der Ring im Laufe des Betriebs axial verschiebt und daß er von den Rollen der Rollenführung hinuntergleitet.

Alternativ kann der Außenmantel des Stützringes eine Füh­ rungsrinne aufweisen.

Schließlich ist nach der Erfindung noch vorgesehen, daß der Außenmantel des Stützringes ballig geformt ist.

Mit einem so geformter Außenmantel kann der Stützring Un­ regelmäßigkeiten in der Rotationsbewegung des Werkstückes abfangen.

Wird ein zylindrischer Stützring verwendet, so können auch die Rollen mit einem seitlichen Bord versehen sein, um eine axiale Fixierung des Stützringes zu erzielen.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Er­ findung ergeben sich aus den Ansprüchen. Beschrei­ bung und Zeichnung veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung das nachfolgend erläutert wird.

In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht ei­ ner Drehbank mit einem auf einer Rol­ lenführung mittels eines Stützringes abgestützten Werkstück,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des das Werkstück umgreifenden Stützringes auf der Rollenführung,

Fig. 3 einen Teilschnitt entlang der Schnittlinie A-B in Fig. 2 durch einen Stützring mit einem Bord zu beiden Seiten und

Fig. 4 einen Teilschnitt entsprechend Fig. 3 durch einen anderen Stützring mit ei­ ner Führungsrinne.

In Fig. 1 zeigt eine perspektivische Teilansicht einer Drehbank 34 mit einem Werkstück 12 von großer Spannlänge, das zwischen dem Spindelkasten 36 mit dem Spannfutter 38 und dem Reitstock 40 auf einer Rollenführung 22 mittels eines Stützringes 10 abgestützt ist.

Das auf der Drehbank zu bearbeitende Werkstück 12 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Rotor für einen Elektromo­ tor. Der Rotor 12 weist einige Längsnuten 33 auf, die zur Aufnahme einer Wicklung vorgesehen sind.

In Fig. 2 ist ein elastischer Stützring 10 dargestellt, der ein Werkstück 12 umgreift und auf den Rollen 18 und 20 der Rollenführung 22 abgestützt ist. Dabei ist die Rollenführung 22 ist auf einem Schlitten 42 des Drehbank­ bettes 44 angeordnet.

Der elastische Stützring 10 hat einen geringfügig größe­ ren Durchmesser, ungefähr 4 mm, als die Umhüllende 14 des Rotors 12 und einen konstanten Ringquerschnitt. Dabei ist die Elastizität des Stützringes 10 so bemessen, daß die Innenwand 16 des Stützringes 10 in einem zwischen den Stützstellen der Rollenführung 22 mit den Rollen 18 und 22 gebildeten Bereich an den mit der Umhüllenden 14 kor­ respondierenden Oberflächenbereichen anliegt.

Die Elastizitätsberechnungen beruhen auf dem Biegebalkenprinzip, wobei die Wandstärke des Stützringes 10 mit der 4. Potenz und die Breite linear eingeht.

Dieser Stützring 10 ermöglicht nun, daß der Rotor 12 ohne zusätzliche Elemente zum Einspannen und Ausrichten auf der Rollenführung 22 einer Drehmaschine 34 abgestützt und geführt werden kann.

Fig. 3 zeigt einen Teilschnitt entlang der Schnittlinie A-B in Fig. 2 durch einen Stützring mit jeweils einem Bord 24 und 26 zu beiden Seiten.

Durch die Anbringung von Borden 24, 26 wird eine Führung zwischen dem Stützring und den Rollen hergestellt und so­ mit eine axiale Verschiebung des Stützringes 10 oder ein Abgleiten von den Rollen 18 und 20 der Rollenführung im Laufe des Betriebes verhindert.

Wie Fig. 4 zeigt, kann alternativ zu der Ausführung in Fig. 3 in den Außenmantel des Stützringes 10 eine Füh­ rungsrinne 30 eingebracht werden.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Abstützung und Führung eines rotato­ risch zu bewegenden Werkstückes mit einer eine zylindri­ sche Umhüllende darbietenden, von einem Stützring umgebe­ nen, inhomogenen Oberfläche auf einer den Stützring tra­ genden Rollenführung einer Drehmaschine, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Stützring (10) elastisch ist, einen konstantem Ringquerschnitt besitzt und einen geringfügig größeren Innendurchmesser als die Umhüllende (14) des Werkstückes (12) aufweist, wobei die Elastizität so be­ messen ist, daß die Innenwand (16) des Stützringes (10) in einem zwischen den Stützstellen der Rollenführung (22) gebildeten Bereich an den mit der Umhüllenden (14) kor­ respondierenden Oberflächenbereichen anliegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Innendurchmesser des Stützringes (10) etwa um 4 mm größer ist als der Außendurchmesser.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Stützring (10) aus Stahl besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Stützring (10) durch eine Randschichthärtung im Inneren zäh belassen und an der Oberfläche gehärtet ist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (10) auf beiden Seiten mit jeweils einem Bord (24, 26) versehen ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (28) des Stützringes eine Führungsrinne (30) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (28) des Stützringes (10) ballig geformt ist.