-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen der
Stellung einer Bearbeitungsspindel oder dergleichen an einem Träger relativ
zu einem Bezugsteil dieses Trägers.
-
Die
Erfindung findet insbesondere bei Mehrkopfgehäusen zum Bearbeiten von Kraftfahrzeugteilen
in großen
Stückzahlen
Anwendung.
-
Ein
derartiges Mehrkopfgehäuse
ist beispielhaft in 1 als
Bauteil einer Bearbeitungsmaschine dargestellt, mit der durch Bohren,
Läppen,
Senken und Aufbohren gleichzeitig mehrere Löcher eines Werkstücks in Futterarbeit
bearbeitet werden können.
Diese Vorrichtung enthält
einen Tragkörper 1 zum
Tragen einer Anzahl von Bearbeitungsspindeln 2, die jeweilige
Bearbeitungswerkzeuge 3, wie etwa Bohrer tragen, sowie
ein Gehäusemantel 1,
der den Körper 1 trägt und sämtliche
Kinematikteile (Zahnräder,
Rollen, Riemen) enthält,
mit denen die Spindeln 2 drehend angetrieben werden können, und
einen Antriebsmotor 5. Die Abstände zwischen den Bearbeitungsspindeln 2 hängen unmittelbar
von der Stellung der im Werkstück
auszuführenden
Löcher
ab. Jegliche Abweichung von den Abständen zwischen den Spindeln 2 wirkt
sich auf die Bearbeitungsqualität des
Werkstücks
aus. Die Qualitätskriterien
von Bearbeitungsmaschinen, die mit Mehrkopfvorrichtungen der in 1 dargestellten Art versehen
sind, erfordern es im allgemeinen in den meisten Fällen, während des
Bearbeitungsvorgangs einen Achsabstand von ±0,01 mm zwischen den Spindeln 2 einzuhalten. Diese
Toleranz ist im Betrieb äußerst schwierig
zu erreichen, da die Ausbildung des Tragkörpers 1 bei der Bearbeitung
sehr anfällig
ist, das Gehäuse 4 und
der Motor 5 im Betrieb Wärme abgeben, die zum Tragkörper 1 übertragen
wird, der aufgrund von Ausdehnung die Maße zwischen den Spindeln 2 zwischen Betrieb
und Stillstand der Maschine verändert,
und die Spindeln 2 und die Werkzeuge 3 sich unter
der Wirkung der Bearbeitungskräfte
verbiegen, so dass die Maße
zwischen den Spindeln 2 verändert werden. Die Einstellung
muss damit an der in Betrieb befindlichen Maschine (d. h. im Warmzustand)
erfolgen.
-
Um
die Abweichungen der Abstände
zwischen den Bearbeitungsspindeln zu berücksichtigen, wurde eine Vorrichtung
vorgesehen, um die Abstände
bzw. Maße
zwischen diesen Spindeln zu ändern und
einzustellen.
-
2 und 3 zeigen schematisch ein Beispiel einer
bekanten Vorrichtung zum Einstellen des Abstands, der zwei Spindeln
einer Mehrkopfvorrichtung voneinander trennt.
-
Bei
diesen Figuren ist die am Tragkörper 1 gelagerte,
einzustellende Spindel in einem Spindeltraggehäuse 6 aufgenommen,
das am Tragkörper 1 befestigt
ist, und ist von einer Bezugsspindel 2b des Körpers 1 gemäß der zu
erhaltenden Maße
X und Y getrennt. Die Einstellung der Maße X und Y erfolgt über zwei
Einstellkeile 7, die zwischen zwei fest mit dem Körper 1 verbundenen
Bezugsklötzen 8 und dem
Spindeltraggehäuse 6 so
eingefügt
sind, dass durch Änderung
der Materialdicke der Keile 7 die gewünschten Maße X und Y erhalten werden.
-
Diese
bekannte Vorrichtung macht jedoch die Verwendung zweier Bezugsklötze und
zweier Einstellkeile pro einzustellender Spindel erforderlich.
-
Die
vorliegende Erfindung zielt darauf ab, den oben genannten Nachteil
der bekannten Vorrichtung zu beseitigen und schlägt eine Vorrichtung zum Einstellen
der Stellung einer Bearbeitungsspindel oder dergleichen an einem
Träger
relativ zu einem Bezugsteil dieses Trägers vor, wobei die Spindel
mit ihrer Spindelwelle drehbar in einem fest mit dem Träger verbundenen
Gehäuse
gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Exzenterring
mit zwei exzentrischen, zylinderförmigen Teilen enthält, die
in der zylindrischen Bohrung des Gehäuses koaxial zur Welle bzw.
in einer zylindrischen Bohrung des Trägers gelagert sind und relativ
zum Träger
ausgerichtet werden können,
um die radiale Stellung der Spindel relativ zum Träger einzustellen
und somit die Spindel in einem gewünschten Abstand vom Bezugsteil
zu positionieren.
-
Der
Exzenterring wird relativ zum Träger
und zum Wellentraggehäuse
durch manuell erfolgende Positionierung desselben ausgerichtet.
-
Der
Exzenterring ist abnehmbar im Wellentraggehäuse und im Träger gelagert.
-
Der
eine zylindrische Teil des Exzenterrings ist in der Bohrung des
Wellentraggehäuses
mit leichtem Presssitz gelagert und der andere zylindrische Teil
des Exzenterrings ist mit Gleitsitz in der Bohrung des Trägers gelagert,
oder umgekehrt der eine zylindrische Teil ist mit Gleitsitz in der
Bohrung des Wellentraggehäuses
gelagert und der andere zylindrische Teil ist mit leichtem Presssitz
in der Bohrung des Trägers
gelagert.
-
Die
Vorrichtung enthält
einen Satz von Exzenterringen mit zylindrischen Teilen, die sich
je nach Spindelart in ihrer Exzentrizität unterscheiden, so dass jeglicher
Abweichungswert der Stellung einer Spindel vom gewünschten
Abstand relativ zum Bezugsteil ausgeglichen wird.
-
Der
Wert der Exzentrizität
der zylindrischen Teile des Exzenterrings ist auf diesem angegeben, und
die Richtung der Exzentrizität
des Exzenterrings ist auf diesem markiert.
-
Die
Erfindung schlägt
auch ein Mehrkopfgehäuse
insbesondere einer Bearbeitungsmaschine zur Bearbeitung durch Bohren,
Läppen,
Senken oder Aufbohren gleichzeitig mehrerer Löcher eines Werkstücks vor,
enthaltend einen Tragkörper
zum Tragen einer Anzahl von Bearbeitungsspindeln, die Bearbeitungswerkzeuge
tragen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass zumindest eine der
Bearbeitungsspindeln eine Vorrichtung wie vorangehend definiert
enthält, um
die Stellung der Spindel an dem Tragkörper relativ zu einer weiteren
Bearbeitungsspindel dieses Körpers
einzustellen.
-
Die
Erfindung wird im Laufe der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung
besser verständlich, aus
der sich weitere Ziele, Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der
Erfindung deutlicher ergeben, und zwar anhand der beigefügten schematischen
Zeichnungen, die sich nur beispielhaft verstehen und eine Ausführungsform
der Erfindung darstellen, worin zeigen:
-
1 perspektivisch ein Mehrkopfgehäuse zur
Bearbeitung von Fahrzeugteilen,
-
2 eine Vorderansicht eines
Gehäuses mit
zwei Bearbeitungsspindeln, das eine bekannte Vorrichtung mit Keilen
zum Einstellen der Stellung einer Spindel relativ zur anderen Bezugsspindel
enthält,
-
3 eine Seitenansicht entlang
Pfeil III aus 2,
-
4 eine ähnliche Ansicht wie 2, die das Prinzip zum Einstellen
der Stellung einer Bearbeitungsspindel gegenüber einer Bezugsspindel durch
Verwendung eines erfindungsgemäßen Exzenterrings
zeigt,
-
5 eine Seitenansicht entlang
Pfeil V aus 4,
-
6 die Methode, mit welcher
der Wert der Exzentrizität
des Exzenterrings und dessen Ausrichtung bestimmt werden können, um
die Bearbeitungsspindel auf ihre gewünschten Maße gegenüber der Bezugsspindel einzustellen,
-
7 einen Längsschnitt
einer Bearbeitungsspindel, die mit einem erfindungsgemäßen Exzenterring
versehen ist,
-
8 eine vergrößerte Ansicht
des erfindungsgemäßen Exzenterrings,
und
-
9 eine Seitenansicht entlang
Pfeil IX aus 8.
-
Die
Erfindung wird nachfolgend in Verwendung mit einem Mehrkopfgehäuse von
der in bezug auf 1 vorangehend
beschriebenen Art erläutert, das
Teil einer Bearbeitungsmaschine zum Bohren, Gewindeschneiden, Senken
und Aufbohren gleichzeitig mehrerer Löcher eines Werkstücks ist,
wobei es sich jedoch versteht, dass sie auch bei jeglicher anderen
Einrichtung oder Vorrichtung Anwendung finden kann, bei welcher
die Stellung eines Teils an einem Träger präzise gegenüber einem Bezugsteil dieses
Trägers
eingestellt werden kann.
-
Das
erfindungsgemäße Prinzip
zum äußerst präzisen Einstellen
des Abstands, der zwei Bearbeitungsspindeln eines Mehrkopfbearbeitungsgehäuses voneinander
trennt, wird nun in bezug auf 4 bis 6 beschrieben.
-
Bezugnehmend
insbesondere auf 4 und 5 muss die in 4 links befindliche Bearbeitungsspindel 2a normalerweise
von der anderen Bearbeitungsspindel 2b mit den Maßen X und
Y entfernt liegen, jedoch liegt die einzustellende Spindel 2a von dem
gewünschten
Abstand von der Bezugsspindel 2b um einen Wert entfernt,
der durch die Maße
m und n definiert ist.
-
Um
diese Abweichung aufzuheben und die einzustellende Spindel 2a auf
die gewünschten Maße X und
Y zu bringen, enthält
die Erfindung einen Exzenterring 9, der zwischen dem Tragkörper 1 und der
einzustellenden Spindel 2a so gelagert ist, dass mit Ausrichten
des Exzenterrings 9 relativ zum Tragkörper 1 durch manuelle
Ausrichtung dieses Rings die Spindel 2a in eine radiale
Stellung relativ zum Tragköper
gebracht wird, so dass die Spindel 2a ordnungsgemäß auf die
Maße X
und Y relativ zur Bezugsspindel positioniert wird.
-
6 zeigt, dass durch einfache
Berechnung ausgehend von der Auflösung eines rechtwinkligen Dreiecks
der Exzentrizitätswert
e des Exzenterrings 9, d. h. die Abweichung zwischen der
Stellung P1 der einzustellenden Spindel 2a mit den Maßen m und
n und die Stellung P2 dieser Spindel mit den zu erhaltenden Maßen X und
Y, und die winklige Ausrichtung α des
Rings 9 leicht bestimmt werden können.
-
In
der Praxis verfügt
man pro Spindelart über einen
Satz von Exzenterringen 9, in welche die Exzentrizitätswerte
und -richtungen eingraviert sind, um jegliche Abweichungswerte der
Spindel von ihrem Nennabstand von der Bezugsspindel aufzuheben.
-
7 bis 9 zeigen eine konkrete Ausführungsform
einer Bearbeitungsspindel, die mit einem erfindungsgemäßen Exzenterring
versehen ist.
-
Bezugnehmend
auf diese Figuren enthält
die Bearbeitungsspindel 2a eine Spindelwelle 10,
die über
axial beabstandete Präzisionswälzlager 11 drehbar
in einem Wellentraggehäuse 12 gelagert
ist, das über
zumindest eine Befestigungsschraube 13 abnehmbar am Tragkörper 11 befestigt
ist. Die Wälzlager 11 werden
im Gehäuse 12 über einen
Satz von Verstrebungen axial beabstandet gehalten, die zwei koaxiale
Mittelstreben 14 enthalten, welche zwischen den Wälzlagern 11 koaxial
zur Spindelwelle 10 und einer Strebe 15 zwischengelagert
sind, welche an das in 7 rechte
Wälzlager 11 über eine
Sicherungsmutter 16 gedrückt ist, die an einem entsprechenden
Gewindeteil 10a der Welle 10 montiert ist. Die
Wälzlager 11 werden
im Gehäuse 12 über einen vorderen
Deckel 17 gehalten, der am Gehäuse 12 über zumindest
eine Befestigungsschraube 18 befestigt ist und einen zylinderförmigen,
inneren Endbereich 17a enthält, der sich am in 7 am weitesten links befindlichen
Wälzlager
abstützt.
Mit dem Bezugszeichen 19 ist eine Drehantriebseinrichtung
für die
Spindelwelle bezeichnet, die so ausgeführt ist, dass sie radiale und
axiale Abweichungen bezüglich der
Längsachse
der Welle 10 aufnehmen kann. Zwischen einem Flansch 12a zum
Befestigen des Gehäuses 12 mittels
Schraube 13 am Tragkörper 1 und letzterem
ist ein Keil 20 so zwischengelagert, dass die axiale Stellung
der Spindel 2 relativ zum Traggehäuse 1 eingestellt
wird.
-
Der
erfindungsgemäße Exzenterring 9,
welcher das Einstellen der radialen Stellung der Spindel relativ
zum Tragkörper 1 ermöglicht,
um jegliche Abweichung der Spindel 2a bezüglich der
Bezugsspindel von dem gewünschten
Abstand bzw. Nennabstand aufzuheben, ist zwischen dem Gehäuse 12 und
dem Tragkörper 1 gelagert. 8 und 9 zeigen den Exzenterring 9 genau,
der zwei zylindrische Teile 9a, 9b enthält, die
um einen Exzentrizitätswert
e exzentrisch sind, wobei das zylindrische Teil 9a einen größeren, kleineren
oder den gleichen Durchmesser aufweist, wie der zylindrische Teil 9b.
Der zylindrische Teil 9a des Rings 9 ist mit leichtem
Presssitz in einer zylindrischen Bohrung 12b des Gehäuses 12 gelagert
und der zylindrische Teil 9b dieses Rings ist mit Gleitsitz
in einer zylindrischen Bohrung 1a des Tragkörpers 1 gelagert,
oder aber umgekehrt, so dass der Exzenterring 9, der nicht
drehgesichert ist, ohne Kraftaufwand vom Gehäuse 12 und vom Tragkörper 1 nach
Lösen der
Befestigungsschrauben 13 abgezogen werden kann. Der zylindrische
Teil 9b ermöglicht
es, die Stellung des Spindelgehäuses 12 und
damit der Spindel 2a am Tragkörper 1 relativ zur Bezugsspindel
zu zentrieren und festzulegen. Stellt sich im Laufe der Einstellung
der Bearbeitungsmaschine mit Mehrkopfgehäuse heraus, dass der Abstand
der Spindel 2a relativ zur Bezugsspindel nicht richtig
ist, um das Werkstück
mit den vorgeschriebenen Toleranzen zu bearbeiten, muss die Spindel
um einen gegebenen Wert in gegebener Richtung so verschoben werden,
dass diese Abweichung ausgeglichen wird. Dazu genügt es, einen
Exzenterring 9 zwischen Gehäuse 12 und Tragkörper 1 einzufügen, dessen
Exzentrizitätswert
gleich der auszugleichenden Abweichung ist, und diesen Ring durch
manuelles Positionieren desselben relativ zum Tragkörper 1 auszurichten,
um das Spindelgehäuse 12 relativ
zum Tragkörper 1 ordnungsgemäß zu positionieren.
Wie bereits vorangehend erwähnt
wurde, ist ein Satz von Exzenterringen 9 für jede Art
von Spindel verfügbar, so
dass jegliche Abweichungswerte, die auftreten können, ausgeglichen werden.
Wie in 9 gezeigt ist,
enthält
jeder Exzenterring 9 auf diesen eingraviert einen Exzentrizitätswert von
beispielsweise 0,03 mm, sowie eine Markierung 9c für die maximale
Exzentrizität,
die es einer Bedienperson ermöglicht,
den Ring 9 in der gewünschten
Richtung im Winkel relativ zum Tragkörper 1 auszurichten.
Somit wird der gleiche Exzenterring 9 verwendet, um eine
gegebene Abweichung oder einen gegebenen Versatz unabhängig von
der Richtung dieses Versatzes auszugleichen. Ferner ist es nicht
erforderlich, den Exzenterring 9 sehr exakt im Winkel auszurichten,
da der auftretende Winkelausrichtungsfehler im Vergleich zu der
auszugleichenden Abweichung vernachlässigbar ist.
-
Die
erfindungsgemäße Einstellvorrichtung
ist äußerst einfach
aufgebaut, bewirkt aufgrund dessen, dass der Exzenterring im Volumenraum
des Spindeltraggehäuses
eingeschlossen ist, eine große
Platzersparnis, ist insofern kompakt, als der Durchmesser der zylindrischen
Teile des Exzenterrings kleiner ist als der Außendurchmesser der Wälzlager
der Spindelwelle, ist kostengünstig,
und eine Veränderung der
Einstellung der Stellung der Bearbeitungsspindel ist äußerst einfach
durchzuführen.
-
Selbstverständlich kann
jede Bearbeitungsspindel des Mehrkopfgehäuses aus 1 eine erfindungsgemäße Einstellvorrichtung enthalten.