DE8400689U1 - Einstellbare Werkstückaufnahme für eine Räummaschine - Google Patents

Description

RAU & SCHNECK PATENTANWÄLTE DIPL-ING. OR. MANFRED RAU DIPL-PHYS. OR. HERBERT SCHNECK ZUGELASSENE VERtRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT ":

VNR Io6984 Nürnberg, Io.öl. 1984 £

R/St £

Oswald Forst Maschinenfabrik und Apparatebauanstalt ί, GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Sehützenstraße 19o,

565o Solingen 1 |

Einstellbare Werkstückaufnahme für eine Räummaschine \

Die Erfindung betrifft eine WerkstUckaufnahme für eine Räummaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei WerkstUckaufnahmen fUr 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 μΐη-Bereich liegt. In der Praxis ist es üblich, daß fUr die Erreichung der Einstellbewegungen in jeder Koordinatenrichtung zwei einander entgegengesetzt wirkende Keile vorgesehen sind,. Um die Werkstäekäüfnäftme in einer Richtung verstellen zu können, wird ein Keil gelöst, während der andere entsprechend angezogen wird. Wenn aber nur Verstellungen von wenigen μΐη vorgenommen werden sollen, dann ist diese geforderte Genauigkeit nicht mehr erreichbar.

D-8500 NÜRNBERG 71 POSTFACH 91 04«' ;ΐΑ*ίβΒ ZeJ|| 3$ 'z&f&H «Ίΐ^371V TEtGt «/£190 POSTSCHECK NBG. 1B4352-K7

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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.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkstüekaufnähme der gattungsgemMßen Art so auszugestalten, daß eine exakte Einstellung auch im μηι-Bereich möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichnungsteiles des Anspruches 1 gelöst.

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 entsprechen» dem Lösen der Einstelleinrichtung, wobei das Vorspann-Element mit seiner annähernd konstanten Kraft dann die Verschiebung der Werkstlickaufnähme bewirkt.

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 Werkstüekaufnähme bei der Einstellung ausgeschlossen, die auftreten können, wenn für die Verstellung in einer Koordinateftrichtung Äwei öder mehr, insbesondere zwei Einstelleinrichtungen vorgesehen sind*

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L'le Ausgestaltung nach Anspruch 3 ist insbesondere dann von großem Vorteil, wenn auf einer Räummaschine mehrere Werkstuckaufnahmen in einer Reihe nebeneinander Angeordnet sind, was in der Praxis sehr oft vorkommt. In diesem Fall können die Einstelleinrichtungen nur an den beiden einander gegenüberliegenden Seiten der Werkstückaufnähme 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.

Die Ausgestaltung der Vorspann-Elemente nach Anspruch ist besonders einfach und besonders zuverlässig. Tellerfedern sind für den erfindungsgemäßen 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.

Die Einstelleinrichtungen können in üblicher Weise mit keilförmigen oder teilweise keilförmigen Spreizelementen oder aber auch mit Exzenter» 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 Werkstück^ aufnahme zu kommen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines AusfUhrungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 eine Senkrecht-Innen-Räummaschine mit einer Werkstückaufnähme, an der die erfindungsgemäßen Maßnahmen vorgesehen sind,

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine WerkstUckaufnähme 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.

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 Maschinen-

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tisch 2 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 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 ί

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.

Die nachfolgende detaillierte Beschreibung bezieht

sich auf die Einstellung der Werkstückaufnähme 4 in ■ ·

mindestens zwei Koordinatenrichtungen auf dem Schlitten

Die Werkstückaufnahme 4 weist eine etwa quadratische Grundplatte Io auf, die mittels Schrauben auf dem Schlitten 3 befestigbar ist, wozu im Bereich der vier Ecken der Grundplatte Io Bohrungen 11 vorgesehen sind, die aber einen größeren Durchmesser haben als die einzusetzenden Schrauben, so daß über diese Befestigung nicht die exakte Lage der Werkstückaufnahme 4 relativ zum Schlitten 3 festgelegt wird. Beiderseits der Werkstuckaufnahme 4, und zwar senkrecht zur Verschieberichtung 12 des Schlittens 3 sind auf diesem leistenfo'rmige Einstell-Widerlager 13, 14 mittels Sehrauben 15 befe- ι

stigt. Jedem Widerlager 13, 14 ist eine auf die Werkstück-

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aufnähme 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 χ bzw. y vorgenommen wird.

Die zur Einstellung der Werkstückaufnahme 4 in x-Richtung, also in Verschieberichtung 12, dienende Einstelleinrichtung 16 weist ein Spreizelement 19 auf, das eine Zylinderabschnittsfläche 2o 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.

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 Werkstückaufnähme weg geneigt, und zwar um einen Neigungswinkel von deutlich weniger als 5°. 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 180° ist, und dadurch, daß die Anlageflächen 21 einerseits und die Kellflächen 23 andererseits jeweils spiegelsymme-

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trisch zur x-Richtung angeordnet sind, werden bei einer Verstellung des Spreizelementes 19 nur Verstellkräfte in x-Richtung auf die Werkstückaufnahme 4 ausgeübt.

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 wird mittels eines Hebels 3o 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 unter entsprechender Mitnahme des Spreizelementes 19 dei· Gewindebolzen 28 nur nach oben herausgeschraubt oder hineingttschraubt wird. Der Antrieb des Hebels

30 und damit Ues 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 3o angelenkt ist.

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 WerkstUckaufnähme 4 anliegt, so daß er deren Verschiebungen in x-Richtung relativ zum Einstell-Widerlager 13 erfaßt.

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 dieser x-Richtung weg geneigten Keilfläehe 36 versehen ist, die sich gegen eine entsprechende Stützfläche 37 am Einstell-Widerlager 14 abstützt.

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Auf seiner gegenüberliegenden Seite weist das Spreizele-

* oent eine eben ausgebildete Druckfläche 38 auf, die

f gegen eine ballig ausgebildete Anlagefläche 39 an

', der Grundplatte Io der Werkstückaufnahme 4 anliegt.

< 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 erfclgt mittels eines Hebels 3o', der über einen Doppel-Freilauf

·; 31' mit dem Gewindebolzen 28' gekoppelt ist. Am freien

> Ende des Hebels 3ο¹ greift ein zu dem Linearantrieb

Si gleichartiger Linearantrieb 32' an. Aufgrund der Anord-

nung der Keilfläche 36 und der zugeordneten Stützfläche

37 einerseits und der Druckfläche 38 mit zugeordneter AnIagefläche 39 wird die Werkstückaufnahme bei einem Hineinschrauben des Gewinde-Bolzens 28' in y-Richtung verschoben, und zwar auf einem Kreisbogenabschnitt_f dessen Mittelpunkt zwischen Zylinderabschnittsfläche und Anlageflächen 21 der Einstelleinrichtung 16 gebildet werden. Bei den hier in Betracht kommenden kleinen Einstellwegen in der Größenordnung von insgesamt o,2 mm liegt der hierbei auftretende relative Fehler in x-Rlchtung im Bereich von o,2%. 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 unverschie^bar mittels Anlageschultern 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 Is

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der WerkstUckaufnahme 4 angebrachten Anlagebock 4o anliegt, eo daß die erläuterten Veretellbewegungen der WerkstUckaufnahme 4 in x-Richtung unter Berücksichtigung der HebelVerhältnisse exakt erfaßt werden können.

Mittels beider Fein-Einstelleinriehtungen 16, 17 erfolgen zwangsweise Verschiebungen der WerkstUckaufnahme 4 nur in einer Richtung Vx baw. Vy der x- bzw. y-Koordinaten, und zwar jeweils wenn das entsprechende Spreizelement 19 bzw« 35 nach unten gedruckt wird. Jeder der Fein-Einstelleinrichtungen 16, 1? ist ein Vorspann-Elemant 41, 42 zugeordnet, mitteis dessen eine der jeweiligen Verstellrichtung Vx bzw. Vy entgegengesetzte Vorspann— Kraft auf die WerkstUckaufnahme 4 ausgeübt wird. Das Vorspannelement 41 weist einen Gewinde-Spannbolzen 43 auf, der in eine entsprechende Gewindebohrung 44 in der Grundplatte Io der WerkstUckaufnahme 4 geschraubt ist. Er verläuft parallel zur x-Riehtung. 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 abstutzen. Dieses Vorspann-Element 41 ist soweit vorgespannt, daß auf die WerkstUckaufnahme 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 vorspanfikraft Px ist um ein Mehrfaches größer, als die beim Räumen auftretenden Querkräfte. Die Vorspannkraft Px beträgt beispielsweise ca. 2oooo N, während die beim Räumen auftretenden Querkräfte etwa 3ooo N betragen.

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Das Vorspann-Element 42 weist einen Bolzen 49 auf, dessen eines Ende einen Druckkopf 5o aufweist, der gegen die Grundplatte Io der Werkstückaufnahme 4 anliegt. Auf dem Bolzen 49 ist ebenfalls ein Paket Tellerfedern 46* angeordnet, die sieh einerseits gegen den Druckkopf So und andererseits gegen eine Anlage 48' an dem Ein·" stell-Widerlager 14 abstutzt. Diese Tellerfedern 46' sind ebenfalls stark vorgespannt und Üben demzufolge eine parallel zur y-Koordinate gerichtete Druckkraft Py auf die Werkstuckaufnahme 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 eingespannte Werkstuckaufnahme 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 wurden. 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 fUr eine solche Anordnung kein Platz zur Verfügung steht. Für die jeweilige Kombination von Fein-Einstelleinrichtung 16 mit Zugeordnetem Vorspann-Element 41 einerseits und Fein-Einstelleinrichtung 1? mit zugeordnetem VorspannElement 42 andererseits gilt, daß jeweils eine eindeutig feste Anlage zwischen dem jeweiligen Spreizelement 19 bzw. 35 und dem zugeordneten Einstell-Widerlager 13 bzw. 14 einerseits und der Werkstückaufnahme 4 andererseits gewährleistet ist. Das jeweilige Vörspann-

Element 41 bzw. 42 sorgt mit seiner Über den möglichen Einstellweg annähernd konstanten Vorspann-Kraft dafür, daß diese definierte feste Anlage immer erhalten bleibt.

Wenn ausreichend Plats zur Verfugung steht, wenn also nieht mehrere WerkstUckaufnahmen 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 Koordinaten*· richtung vorgenommen werden können, ohne daß überhaupt auch nur theoretisch eine Beeinflussung in der jeweils anderen Koordinatenriehtung stattfindet. Gleichermaßen kann, wenn ein drittes Paar von Einstelleinrichtungen und Vorspannelementen vorgesehen ist, auch noch eine Einstellmöglichkeit in einer dritten Koordinatenriehtung erreicht werden.

Mittels der Linear-Antriebe 32, 32· und der Meßeinrichtungen 33, 33· kann ein Regelkreis aufgebaut werden, der daz*a führt, daß bei jeder Abweichung der Werkstückaufnahme von ihrer im x^y-Koordinatensystem vorgegebenen Stellung eine Nachstellung erfolgt. Das Spiel zwischen der Werkstückaufnahme 4 bzw. ihrer Grundplatte Io einerseits und den Einstell-Widerlagern 13, 14 andererseits ist naturgemäß größer als der maximale Verstellweg in x-Richtung.

Claims (7)

•••••J : ·: ·:· :R:AÜ & SCHNECK PATENTANWÄLTE DlPL-ING. DR. MANFRED RAU DIPL-PHYS. DR. HERBERT SCHNECK ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPAISCHEN PATENTAMT VNH 1O6984 G 84 oo 689.7 Oswald Forst GmbH & Co. Nürnberg, 29.öl.1986 R/St Ansprüche

1. Werkstückaufnahme für eine Räummaschine, die mindestens in zwei Koordinatenrichtungen mittels weitgehend starrer Einstelleinrichtungen einstellbar auf der Räummaschine angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einstelleinrichtung (16, 17) nur in einer Verstellrichtung (Vx, Vy) wirkend ausgebildet ist und daß für jede Koordinatenrichtung (x, y) ein Vorspannelemer,t (41, 42) mit der Werkstückaufnahme (4) verbunden ist, das eine der jeweiligen Verstellrichtung (Vx, Vy) entgegengesetzte über den maximal möglichen Einstellweg annähernd konstante Kraft auf die Werkstückaufnahme (4) ausübt.

2.) Werkstückaufnahme nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch nur eine Einstelleinrichtung (16, 17) für jede Koordinatenrichtung (x, y).

3. Werkstückaufnahme, die zwischen zwei einander gegenüberliegenden Einstell-Wlderlagern angeordnet ist, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, aaß in jedem Einstell-Wider lager (13, 14) nur eine Einstelleinrichtung (16, 17) angeordnet ist, von denen die eine Einstelleinrichtung (16) mittig in der einen Koordinatenrichtung (x) und die andere Einstelleinrichtung (17) tangential und etwa parallel zu der anderen Koordinatenrichtung (y) an der Werkstückaufnahme (4) angreifen.

O.B500 NORNBERO 1 KDNIGSTRASSE.r [ΤΕΙ.ΕΡΟΝ'ίϊΙΙ/Ι^/',

Ot 11 /2085« TILEX 623945 POSTSCHECKAMT NBG. 1843 52-β57

4. Werkstückaufnahme nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mittig angeordnete Einstelleinrichtung (16) selbst zentrierend ausgebildet ist.

5. Werkstückaufnahme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspann-Elemente (41, 42) mit Paketen von vorgespannten Tellerfedern (46, 46') versehen sind.

6. Werkstückaufnähme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtungen (16, 17) motorisch antreibbar ausgebildet sind.

7. Werkstückaufnahme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellwege erfassende Meßeinrichtungen (33.. 33') an der Werkstückaufnahme (4) angreifen.

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