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Skalenringanordnung Bei \,Verkzeugmaschinen «-erden zur genauen Bemessung
der Zustellung des Werkstücikes oder des Werkzeuges an den für die Zustellung dienenden,
von Hand getriebenen Spindeln Skalenringe vorgesehen, die mit einer Skalenteilung
versehen sind. Diese Skalenringe sind zur jeweiligen Einstellung des Skalennullpunktes
bezüglich der am Werkzeugmaschinenge'häuse fest angebrachten Marke drehbar auf der
Spindel, z. 13. auf einer auf der Spindel angebrachten Trommel, gelagert. Nach der
Nulleinstellung wird dann der Skalenring mittels einer gegen die Innenwand des Skalenringes
drückenden Feder durch Reibung auf der Spindel bzw. der Spindeltrommel festgehalten,
und es kann dann die erforderliche Zustellung entsprechend einer bestimmten Teilstrichzahl
der Skala vorgenommen werden. Diese bekannten Skalenringanordnungen haben den Nachteil,
daB infolge des einseitigen radialen Angriffes der den Bremsdruck erzeugenden Feder
stets eine gewisse Exzentrizität des Skalenringes gegenüber der Spindel vorhanden
ist, die sich in Abweichungen der tatsächlichen Zustellung des zuzustellenden Schlittens
oder Werkzeuges gegenüber dem von der Skala abgelesenen Sollwert auswirkt. Auch
macht bei diesen Skalenringanordnungen bereits die genaue Nulleinstellung gewisse
Schwierigkeiten.
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Insbesondere bei Feinstbearbeitungswerkzeugmaschinen, wie z. B. Feinstbearbeitungsdrehbänken,
auf denen z. B. mit Diamantwerkzeugen Oberflächen höchster Genauigkeit und Oberflächengüte
hergestelltwerden undbei denen es somit auch auf eine höchste Genauigkeit der Bemessung
der Zustellungs-
Bewegung ankommt, wirken sich die erwähnten Nachteile
der bekannten Skalenringanordnungen besonders schwerwiegend aus. Die Erfindung bezweckt,
die angegebenen Nachteile zu vermeiden und eine Skalenringanordnung zu schaffen,
die eine sichere, jegliche Exzentrizität vermeidende, unverrückbare Kupplung mit
der Spindel bzw. der Spindeltrommel ergibt. Dabei ist der Skalenring zur Nulleinstellung
leicht zu lösen und ermöglicht eine leichte und genaue Einstellung in gelöstem Zustand.
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Bei einer Skalenringanordnung für die Bemessung der Zustellung von
Werkstück oder Werkzeug an Werkzeugmaschinen, insbesondere Feinstbearbeitungsmaschinen,
z. B. Feinstbearbeitungsdrehbänken, bei welcher Anordnung der Skalenring drehbar
gegenüber der die Zustellung bewirkenden Spindel angeordnet ist und mittels Reibung
von der Spindel mitgenommen wird, ist zu diesem Zweck erfindungsgemäß ein innerhalb
des Skalenringes in Richtung der Spindelachse gegen Federdruck verschiebbarer, gegenüber
der Spindel bzw. einer auf dieser befestigten Spindeltrommel nichtdrehbarer Kupplungsteil
vorgesehen, der in seiner einen axialen Endlage von dem Skalenring gelöst, in seiner
anderen Endlage mit diesem gekuppelt ist. Der Skalenring ist hierfür mit zwei vorzugsweise
als entgegengesetzt gerichtete Kegelflächen von geringer Konizität ausgebildete
Reibungskupplungsflächen versehen, die mit dem Kupplungsteil und der Spindeltrommel
zusammenwirken.
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Der Skalenring kann dabei auf einer Zylinderfläche der Spindel oder
einer auf der Spindel fest angeordneten Trommel oder des Kupplungsteiles zentrisch
geführt sein. Zweckmäßig ist außer der zylindrischen Führungsfläche noch zusätzlich
eine kegelförmigeFührungsfläche zwischenSpindel bzw., Spindeltrommel und Skalenring
vorhanden, die sowohl zur Zentrierung als auch zur Aufnahme des von der Feder des
Kupplungsteiles herrührenden Axialdruaks dient. Die zyldndmische Führungsfläche
für den Skalenring kann auch an dem Kupplungsteil vorgesehen sein, jedoch ist bei
einer derartigen Ausführung die erzielbare Genauigkeit wegen der doppelten zentrischen
-Führung einmal des Kupplungsteiles und zweitens des Skalenringes weniger groß,
dagegen erhält dann die Spindeltrommel eine einfachere, leichter herstellbare Form.
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Zur Erzeugung der axialen auf den Kupplungskörper auszuübenden Federkraft
dienen vorzugsweise zwei diametral gegenüberliegende oder auf den Eckpunkten eines
regelmäßigen Vielecks liegende, unter sich möglichst gleichartige Federn oder sonstige
Federanordnungen, die eine möglichst mit der Spindelachse zusammenfallende resultierende
Federkraft auf den Kupplungskörper ergeben.
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Durch die axiale Federkraft wird der Skalenring derartig an die vorzugsweise
kegelförmigen Kupplungsflächen der Spindel bzw. Spindeltrommel und des Kupplungsteiles
gedrückt, daß durch die auftretenden Reibungskräfte ein gegen Drehung gesicherter
und genau zentrischer Sitz des Skalenringes an der Spindel bzw. der Spindeltrommel
eintritt. Durch Anwendung flacher Kegel kann die zur Auswirkung gelangende Federkraft
um ein Mehrfaches vervielfacht werden.
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Die Lösung des Skalenringes von der Spindel bzw. Spindeltrommel zwecks
Nullpunkteinstellung der Skalenteilung erfolgt durch eine der resultierenden Federkraft
auf den Kupplungsteil entgegengesetzt wirkende zentrale Kraft auf den Kupplungskörper.
Zu diesem Zweck kann der Kupplungsteil mittels einer in einer zentralen Bohrung
der Spindel angeordneten Stange verschiebbar sein, die mit geeigneten Fortsätzen
auf den Kupplungskörper einwirken kann. Durch Drücken auf den Knopf wird dann der
Kupplungskörper entgegen der Richtung der auf ihn ausgeübten Federkraft axial bewegt
und dadurch die zwischen Skalenring und Kupplungsteil bzw. Trommel auftretenden
Reibungskräfte aufgehoben. Der Skalenring läßt sich dann auf der auf der Trommel
oder dem Kupplungsteil angeordneten zylindrischen Führung frei gegenüber der Spindel
drehen und genau auf den jeweiligen Nullpunkt einstellen. Durch Loslassen des Knopfes
kommt dann die Federkraft auf den Kupplungsteil wieder zur Wirkung, die das Wiederfestklemmen
des Skalenringes auf, Trommel und Kupplungsteil bewirkt. Hierbei wirkt die von dem
.'Kupplungsteil auf den Skalenring beim Festklemmen ausgeübte Kraft und die wenn
auch geringe axiale Verschiebung des Skalenringes genau in axialer Richtung, so
daß die einmal hergestellte genaue Nullpunkteinstellung des Skalenringes durch den
Festklemmvorgang nicht verlorengehen kann.
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Die erwähnte Entkupplungseinrichtung mit zentralem Druckknopf bedingt
eine teilweise durchbohrte Spindel. Zweckmäßiger wird daher die Entkupplungsvorrichtung
derart ausgebildet, daß der Kupplungsteil durch einen zu ihm konzentrischen Betätigungsring
verschiebbar ist, der am Kupplungsteil um eine Durchmesserlinie kippbar gelagert
ist und auf den auf einer weiteren um 9o° versetzten Durchmesserlinie zwei in der
Spindeltrommel gelagerte Druckknöpfe wirken. Beim Betätigen eines dieser Druckknöpfe
wirkt der andere Druckknopf alls festes Gegenlager, und der Betätigungsring wirkt
auf den Kupplungsteil wie ein einarmiger Hebel. Die auf den Knopf ausgeübte Kraft
wird über die Lagerungsstellen des Betätigungsringes, z. B. Kugeln, auf das Doppelte
vergrößert und wird dem Kupplungsteil außerdem genau zentrisch zugeführt, so daß
jegliches Ecken des Kupplungsteiles bei der Entkupplung vermieden wird. Die beiden
Druckdcrröpfe können wahlweise verwendet werden., und es ist jeweils einer der beiden
Knöpfe'bequem von der die Maschine'bedienenden Person erreichbar.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann außer der Kupplungsanordnung
zur Kupplung des Skalenringes mit der Spindel bzw. Spindeltrommel zwischen Spindiel
oder Kupplungsbeil einerseits und dem Maschinengehäuse bzw. einer mit diesem fest
verbundenenBuchseeine weitere Reibungskupplung, z. B. eine Kegelkupplung, vorgesehen
sein, die vorzugsweise bei entkuppeltem Skalenring einschaltbar
ist.
Diese Kupplung zwischen Spindel und Maschinengehäuse kann entweder eine von dem
Kupplungsteil für den Skalenring vollkommen getrennte Betätigungseinrichtunghaben
oder sie wird zweckmäßig durch die gleiche Einrichtung betätigt wie die S'kalenringkupplung.
Dies erfolgt in einfachster Weise dadurch, daß an dem Kupplungsteil außer der bereits
erwähnten, mit dem Skalenring zusammenarbeitenden Kupplungsfläche eine weitere mit
dem Maschinengehäuse zusammenarbeitende Kupplungsfläche vorhanden ist.
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Die Anordnung kann auch so getroffen werden, daß die Kupplung zwischen
Maschinengehäuse und Spindel über den mit zwei zusätzlichen Kupplungsflächen versehenen
Kupplungsteil gegen Federdruck erfolgt, wobei die Verschiebung des Kupplungsteiles
oder einer sonstigen Betätigungsvorrichtung lediglich zur Betätigung dieser federnden
Kupplung zwischen Maschinengehäuse und Spindel z. B. durch Auseinanderspreizen der
federnden Kupplungsteile etwa nach Art einer Drehbankspannpatrone bewirkt, wird.
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Die erfindungsgemäße Skalenringanordnung ist nicht auf die Anwendung
bei Werkzeugmaschinen beschränkt, sondern kann auch bei beliebigen anderen Maschinen
oder Vorrichtungen, z. B. Meßmaschinen, in gleicher Weise Anwendung finden, bei
welchen an die Wirksamkeit eines Skalenringes gleiche oder ähnliche Anforderungen
wie bei Werkzeugmaschinen gestellt werden.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles
näher erläutert.
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Fig. i zeigt einen Querschnitt durch die Skalenringanordnung in dem
Zustand, in welchem der Skalenring mit der Spindel gekuppelt ist; Fig. 2 zeigt,die
Skalenringanordnung indem Zustand, in welchem der Skalenring auf der Spindel entkuppelt
und .somit zur Einstellung freigegeben ist; Fig. 3 zeigt eine Vorderansicht der
Anordnung. Im Maschinengehäuse i ist mittels einer Lagerbuchse 2 die Spindel 3 drehbar
gelagert und gegen axiale Verschiebung mittels der Mutter 4 gesichert. Die Spindel
trägt die mit ihr fest verbundene Spindeltrommel 5, welche mit einer zylindrischen
Führungsfläche 6 für den Kupplungsteil 7 versehen ist. Der Kupplungsteil ? ist auf
der Führungsfläche 6 axial verschiebbar und gegen Verdrehung durch die Feder 8 gesichert.
Der Kupplungsteil 7 wird durch die Schraubenfeder 9, die sich einerseits an die
Mutter 4 und andererseits an den Kupplungsteil anlegt, nach dem äußeren Ende der
Spindel zu verschoben. An seinem äußeren Teil ibesitzt der Kupplungsbeil die zylindrische
Führungsfläche io, auf welcher der Skalenring i i drehbar ist. Zwischen Skalenring
i i und Spindeltrommel 5 ist die schwach kegelförmige Kupplungsfläche 12 angeordnet.
Zwischen Skalenring i i und Kupplungsteil 7 ist eine weitere schwach kegelförmige
Kupplungsfläche 13 angeordnet. Zwischen Spindeltrommel5 und Kupplungsteil 7 ist
ein Betätigungsring 14 angeordnet, der sich mittels zweier diametral gegenüberliegender
Kugeln 15 am Kupplungsteil 7 abstützt und auf den die beiden an der iSpindeltrommel
an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen angeordneten Druckknöpfe 16 zur Einwirkung
kommen können.
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An der Lagerbuchse 2 ist eine weitere schwach kegelförmige Kupplungsfläche
1-7 vorgesehen, die mit einer entsprechenden Kupplungsfläche am Ende des Kupplungskörpers
-7 zusammenarbeiten kann.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Zur Einstellung dies
Skalenringes wird, wie in Fig.2 dargestellt, durch Druck auf den oberen Druckknopf
16 der Betätigungsring 14 in die gezeichnete Lage gebracht, wobei der Betätigungsring
als einarmiger Hebel mit dem unteren Druckknopf 16 als Drehpunkt wirkt. Die auf
den Druckknopf ausgeübte Kraft wird durch die Hebelwirkung vergrößert und außerdem
durch die Anordnung der Kugeln 15 ohne Ecken auf den Kupplungsteil 7 übertragen,
,so daß dieser entgegen der Wirkung der Feder g nach links in die gezeichnete Stellung
axial auf der Spindeltrommel 5 verschoben wird. Durch diese Verschiebung gelangen
die Kupplungsflächen 17 zwischen Kupplungsteil 5 und Lagerbuchse 2 miteinander zum
Anliegen, und der Kupplungsteil 5 ist damit gegenüber der Lagerbuchse 2, und dem
Maschinengehäuse i gegen ungewollte Verdrehung gesichert. Über die Paßfeder 8 ist
damit auch die Spindel bis auf das geringe Federspiel vor ungewollten Verstellungen
während dies EinsteIlvongangs gesichert. Durch die Aufhebung der durch die Schraubenfeder
9 auf den Kupplungsteil ausgeübten Kraft ist ferner die Kupplung zwischen Kupplungsteil
s und Skalenring i i durch die Kupplungsfläche 13 und andererseits die Kupplung
zwischen Skalenring i i und Spindeltrommel 5 durch die Kupplungsfläche 12 aufgehoben,
so daß der Skalenring nunmehr auf der zylindrischen Führung io des Kupplungsteiles
7 leicht drehbar ist und auf jeden beliebigen Wert, z. B. den Nullpunkt, der 'Skala
gegenüber der auf der Lagerbuchse 2 angebrachten Einstellmarke eingestellt werden
kann.
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Durch Loslassen des oberen Druckknopfes 16 nehmen der Betätigungsring
14 und der Kupplungsteil ; unter Einwirkung der Kraft der Schraubenfeder 9 wieder
die in Fig. i: gezeichnete Lage ein, in welcher die Kupplungsflächen 1,7 voneinander
getrennt sind und somit die Spindel wieder frei gegenüber dem Maschinengehäuse drehbar
ist, während andererseits durch die Kupplungsflächen 13 und 12 der Skalenring fest
auf der Spindeltrommel 5 und auf dem Kupplungsteil 7 geklemmt wird. Der Skalenring
i i ist damit fest mit der Spindel 3 verbunden, und es kann nunmehr der Spindel
an Hand der am Umfang des Skalenringes angeordneten Skalenteilung die jeweils gewünschte
Einstellung und damit dem Werkzeug bzw. Werkstück die jeweils gewünschte Zustellung
gegeben werden.