DE8510239U1 - Lünette - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Lünette zur selbstzentrierenden

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.

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 120°. Die Rollenhebel werden von einem Druckkolben bewegt. Hierbei wird der mittlere Rollenhebel direkt axial verschoben, während die äußeren Rollenhebel über zwei Kurvenflächen ablaufen.

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-

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prozeß anfallende Verunreinigungen zu Verschleiß und Ungenauig-r keiten in der genauen geometrischen Führung der Rollenhebel.

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.

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 entsprechend starker Bauweise der Lünette aufgenommen werden müssen.

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.

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 Zustellbe~ wegungen 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.

In Ausgestaltung der Erfindung wird die Zustellung des Horizontalschiebers für den mittleren Rollenschieber über eine Zustellspindel bewirkt, die sich an einer im Lünettengehäuse ortsfesten Spindelmutter abstützt. Diese axiale Zustellung der Zustellspindel wird direkt auf den mittleren Rollenschieber und über die Zahnstangen des HorizontalSchiebers auf das Zahnradgetriebe des oberen und unteren Schiebers übertragen.

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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In Ausgestaltung der Erfindung werden eine Meßeinrichtung für die Zustellkraft sowie eine Klemmeinrichtung zum Feststellen der Lünette vorgesehen.

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.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind im nachfolgend beschriebenen vorteilhaften und zweckmäßigen Ausführungsbeispiel erläutert. Die Figur zeigt einen Längsschnitt der Erfindung in schematischer Darstellung.

Die in der Figur dargestellte Lünette 10 besteht aus einem Gehäuse 11 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

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sowie des ersten Zahnrades 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 Rollenschieber 15, 16, verbunden, wobei eine Korrektur- und Just'jgemöglichkeit 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. Die Einspannung des Werkzeugs 27 erfolgt über die Rollen 28, 29 der Vertikal-Rollenschieber 15, 16 sowie über die Rolle 30 des jaorizontal-Rollenschiebers 17. In der Figur ist das Werkstück mit großem Durchmesser sowie 27* mit kleinem Durchmesser und entsprechender Stellung der Rollen 28 bis 30 dargestellt.

Die Zustellung der Vertikal- sowie Horizontal-Rollenschieber bis 17 erfolgt durch eine Zustellspindel 31 mit einer im Lünettengehäuse ortsfesten Spindelmutter 32. Die Zustelleinrichtung besteht aus einem Eil gangantrieb 33 sowie einc-m Schleichgangantrieb 34.

Der Eilgangantrieb besteht im wesentlichen aus einem Getriebemotor 35, welcher über eine Rutschnabe 36 einen Keilriemen 37

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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.

Der Schieichgangantrieb erfolgt über ein Stirnrad-Schneckengetriebemotor 44 mit hoher Untersetzung, der über die Keilwelle 45 mit der Zustellspindel 31 verbunden ist.

Der Eilgang hat einen Vorschub von 600 mm/min., der Schleichgang von 10 μΐη/ΐηϊη. Die Krafteinwirkung des Eilganges beträgt je nach

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Kupplungseinstellung ca. 10 Newton pro Rolle, die des Schleichganges 10 Newton pro Rolle. Die maximale Schließzeit des Eilgangs beträgt ca. 15 see.

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

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übertragen» welche mit einem Dehnmeßstreifen 47 versehen ist. 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 optisch durch ein Zeigerinstrument erfolgen. Es ist aber auch möglich, während der Bearbeitung die Zustellkraft, falls notwendig, automatisch zu erhöhen oder .va verringern. Durch den extrem langsamen Schleichgang mit einem schnell reagierenden Bremsmotor und einer wälzgelagerten Zu-

■ stelleinrichtung kann dann die gewünschte Korrektur durchgeführt werden.

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Lünette geschieht 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. Die Auslegung der Getriebe 13, 14 in Zusammenwirkung mit dem Horizontal schieber 18 erfolgt derart,.

y. daß ohne spezielle Korrekturen über den gesamten Durchmesserbe-I: reich des Werkstücks 27 eine einwandfreie, geometrisch korrekte Zentrierung möglich ist. Dadurch ist eine gleichbleibend hohe Genauigkeit über den gesamten Durchmesserbereich sichergestellt. J Eine Korrektur der geometrischen Mitte ist nicht notwendig, solange das zu bearbeitende Werkstück exakt Ln der Spindelmitte geführt ist. Eine Korrektur- und Justagemöglichkeit ist dennoch

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an beiden senkrechten Rollenschiebern 15, 16 vorgesehen, um ggf. 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 180° verdreht wieder montiert werden.

Das Schließen der Lünette mittels den Rollenschiebern 15 bis 17 erfolgt zunächst über den Eilgangantrieb 33. Dieser wird solang 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

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Rutschnabe 36 durchzurutschen und durch eine elektronische Drehzahlüberwachung wird dies der Steuerung gemeldet und der Eilgangantrieb abgeschaltet. Das Öffnen der Lünette erfolgt sinngemäß genauso, wobei allerdings bei Erreichen der geöffneten Stellung über Näherungsschalter der Antrieb abgeschaltet wird.

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 μΐη/sec. baut sich die gewünschte Zustellkraft relativ langsam auf. Sobald diese erreicht ist, wird auch der Schleichgangantrieb abgeschaltet.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung muß der Eilgang- und Schleichgangantrieb nicht gegeneinander abgesichert werden, d. h. beide Motoren können vollkommen unabhängig voneinander ein- und ausgeschaltet werden, ohne daß dies zu einer Beschädigung eines Bauteils oder zu einer Störung führt. Außerdem kann durch diese Bauweise auf eine elektrische Trennkupplung zwischen den beiden Antrieben verzichtet und die Störanfälligkeit dadurch verringert werden.

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Es ist erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen, daß eine hydraulische Klemmeinrichtung die Vertikal-Rollenschieber 15, 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. 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.

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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DIPL.-ING. EBERHAkjtf.E^ELE* ' :QR-H<4G. HERBERTOTTEN Zugelassene Vertreter beim Europaischen Patentamt Goetheplatz 7 798Ο Ravensburg Telefon (Ο751) 3003U.3004 Teletex 7511Ο2 Inventi Anmelderin: Maschinenfabrik Ravensburg AG Georgstraße'24 7980 Ravensburg amti. Bez.: "Lünette" ANSPRÜCHE

1. Lünette zur selbstzentrierenden Lagerung von Werkstücken in Drehmaschinen, mit drei abhängig voneinander, gleichmäßig radial susteilbaren, 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, dadurch gekennzeichnet, daß die obere (19) und die untere (20) Zahnstange des Horizontalschiebers (17, 18) mit je zwei hintereinander angeordneten, gegensinnig drehenden Zahnräder (21, 23; 22, 24) in Eingriff steht, daß die Zahnräder ihrerseits mit je einer in vertikaler Richtung geführten oberen (25) und unteren (26) Zahnstange in Eingriff stehen, die mit VertikalSchiebern (15, 16) verbunden sind.

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2. Lünette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bezüglich der Werkstückaufnahme radiale Zustellung des HorizontalSchiebers (17, 18) über eine im Lünettengehäuse axial bewegbare Zustellspindel (31) erfolgt, die sich an einer ortsfesten Spindelmutter (32) im Gehäuse (11) abstützt.

3. Lünette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet _t daß die Andrückrollen (28, 29) der Vertikalschieber U5_r 16) das Werkstück um den Betrag (s) außermittig umgreifen, wie die Andrückrolle (30) des HorizontalSchiebers (17, 18) gegenüber der Längsachse (48) des HorizontalSchiebers außermittig versetzt ist, wobei die Rolle (30) unterhalb oder oberhalb (30¹) der Längsachse (48) installierbar ist.

4. Lünette nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Zustellspindel (31) über einen unabhängig voneinander arbeitenden Eilgangantrieb (33) und/oder Schleichgangantrieb (34) erfolgt.

5. Lünette nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Eilgangantrieb (33) mittels eines Getriebemotors (35) mit Rutschnabe (36) eine äußere Mitnehmerhülse (39) antreibbar ict, die über eine Paßfeder mit der Spindelmutter (32) drehfest verbunden ist, wobei sich die Spindelmutter (32) und die Mitnehmerhülse (39) axial gegenüber dem Gehäuse der Lünette abstützt.

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6. Lunette nach Anspruch 4_f dadurch gekennzeichnet, daß beim Schleichgangantrieb (34) die im Lünettengehäuse axial verschiebbare Zustellspindel (31) mittels eines Stirnrad-Schneckengetriebemotors (44) mit hoher Untersetzung antreibbar ist, wobei sich die Zustellspindel an der im Lünettengehäuse ortsfesten Spindelmutter (32) abstützt.

7. Lünette nsch einein oder niehreren der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialkraft der Zustellspindel (31), die sich über die Spindelmutter (32) und über die äußere Mitnehmerhülse (39) am Gehäuse abstützt, über Dehnungsmeßstreifen (47) einer Meßbuchne (46) erfaßbar ist.

8. Lünette nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Horizontalschieber (17, 18) in seinem vorderen Bereich einen Rollenträger (49) zur Aufnahme der Rolle (30, 30') aufweist, der bezüglich der Längsachse (48) der Zustellspindel (31) außermittig angeordnet ist, wobei die Rolle (30, 30·) oberhalb oder unterhalb der Längsachse um einen festgelegten Betrag (s) installierbar ist.