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Radial justierbare Doppelkonusspannvorrichtung Bei der Konstruktion
von Geräten und Maschinen, welche Führungsorgane wie zylindrische Säulen oder Gleitbahnen
besitzen, bestehen häufig Orössere Schwierigkeiten bei der Herstellung der Aufnahmebohrungen
für diese Führungsorgane im Liaschinengestell.
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Die Bohrungen für die spielfreie Aufnahme der Enden einer Führungssäule
müssen genau fluchten, was mit unverhältnismässig kostspieligen ltitteln erreicht
wird, verglichen mit der leichteren Herstellung zylindrischer Führungssäulen.
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Die Erfindung setzt sich zum Ziel, diese Schwierigkeiten des hochgenauen
Ausrichtens der Aufnahmebohrungen für die Fiihrungssäulen und die Schwierigkeiten
der spielfreien Justierung der Führungesäulen in den Aufnahmebohrungen zu beheben.
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Ttierzu schligt die Erfindung eine Doppelkonusspannvorrichtung zur
Aufnahme und radialenJustierung einer zylindrischen Führungssäule in einer Bohrung
eines Maschinengestelles vor,
die aus einer auf der Führungssäule
sitzenden, radial dehnbarer Doppelkonusrintr mit zwei sich zu den Enden hin verjüngenden
Aussenkonen und zwei mit einem radial lehnbaren Innenkonus in der Bohrung des Iaschinengustelles
sitzenden Planschringen besteht; wobei die Innenkonen die Gegenform zu den Aussenkonen
des Doppelkonusringes auflveisen, stegen die sie anliegen. Gleichmassig über den
Umfang der Plrnschscheiben der Flanschringe verteilte Zugschrauben verbinden die
Flanschringe durch Bohrungen im Maschinengestell hindurch miteinander.
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Die erfindungsgemaisse Vorrichtung benutzt an sich bekannte Bauteile
zu einer neuartigen, äusserst schnellen und ist schftlichen Justierung von Führungssäulen.
Die Justierung erfolgt durch einfaches Lösen und Anziehen der Zugschrauben und kann
mit höchster Genauigkeit durchgeführt werden, wobei die Aufnahmebohrungen im Maschinengestell
nur mit mässigen Toleranzen hergestellt sein müssen.
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Gemäss weiterer Erfindung besitzt die Doppelkonusspannvorrichtung
noch gleichmässig über den Umfang der Planschscheiben der Flanschringe verteilte
Druckschrauben, welche gegen das Maschinengestell anliegen. Diese Druckschrauben
dienen einerseits als Justier- und Ausbauhilfe und sichern andererseits nach erfolgter
Justierung zusätzlich gegen Lösen der Zugschrauben.
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In einer speziellen Ausbildungsform ist der Doppelkonusring über das
mittlere Drittel seiner Gesamtlänge zylindrisch und weist abwechselnd von seinen
Enden ausgehende, gleichmässig über den Umfang verteilte und über zwei Drittel seiner
Länge verlaufende Radialschlitze auf. Ebenso weisen die Planschringe in ihren Konusteilen
gleichmässig über den Umfang verteilte Radialschlitze auf. Durch die Radialschlitze
erhalten
der Doppelkonusring und die Flanschringe die erforderliche
radiale Dehnbarkeit unter Beibehaltung der anderen gewünschten mechanischen Eigenschaften,
wie Übertragung einer hohen Flächenpressung zwischen Führungssäule und Aufnahmebohrung.
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Gemss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die
Neigung der tonen von Doppelkonusring und Flanschringen 150. Bei diesem Konuswinkel
wird ein optimaler Kompromiss zwischen hoher Sicherheit und leichter Justierbarkeit
der Spannvorrichtung erzielt.
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weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden sich aus einer
bevorzugten Ausführungsform ergeben, die im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben
wird. In dieser zeigen Fig. 1 im Schnitt durch ein Maschinengestell eine PtUirungssäule
die an beiden Enden mit Hilfe einer Doppelkonusspannvorrichtung in Bohrungen des
Maschinengeetella montiert ist; Fig. 2 in perspektivischer Skizze eine Fuhrungssäule
beim Justieren mit hilfe der Doppelkonusspann-Vorrichtung.
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Die erfindungegemässe Vorrichtung ist an beiden Enden einer zylindrischen
Ftihrungssäule montiert. Sie besitzt einen radial dehnbaren Doppelkonusring 1, der
in eine Aufnahmebohrung eines Maschinengestelles 5 eingeführt ist und auf der Pührungssäule
6 mit einem maximalen Spiel von 0,05 mm sitzt.
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Der Doppelkonusring besitzt zwei sich zu seinen Enden hin verjüngende
Aussenkonen mit einer Neigung von z.B. 150.
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Zwischen den Konusteilen befindet sich ein zylindrischer Teil, der
etwa ein Drittel der Gesamtlänge des Doppelkonusringes einnimmt.
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Die radiale Dehnbarkeit des Doppelkonusringes wird durch acht Radialschlitze
erzielt, welche sich über jeweils zwei Drittel der Gesamtlänge erstrecken und abwechselnd
von beiden Enden des Ringes ausgehen Zur Spannvorrichtung gehören ferner zwei Flansohringe
2 und 3o Mit ihren Flanschscheiben ragen die Ringe über das Maschinengestell hinaus,
und mit ihrem Konus stecken sie in der Aufnahmebohrung. Eine zylindrische Bohrung
in den Flanechringen weist Spiel gegenüber dem Führungssäulendurchmesser auf; an
diese Bohrung schliesst sich der Innenkonus an. Der Aussendurchmesser des Konus
der Flanschringe hat in der Bohrung des Maschinengestelles 5 ein Maximal spiel von
0,1 mm, und der Innenkonus der Flanschringe weist die genaue Gegenform zu den Konen
der Doppelkonusringe 1 auf.
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Die Flanechseheibe des Flanschringes 2 besitzt secheehn gleichmässig
über den Umfang verteilte Gewindelöcher, und die Flanschscheibe des Flanschringes
3 weist auf dem gleichen Umfang wie der Flanschring 2 acht gleichmässig über den
Umfang verteilte Gewindelöchersowie dazwischen syrnmetrisch eingeschoben acht einfache
Bohrungen mit zylindrischer Aussenkung auf.
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Die lanschringe besitzen in ihrem Konus eine radiale Dehnbarkeit,
die durch acht gleichmässig über den Umfang verteilte Radialschlitze erzielt wird,
welche die Flanschringe in ihrem Konus durchziehen.
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Acht Innensechskantschrauben 4 verbinden als Zugschrauben die Flanschscheiben
der beiden Flanschringe 2 und 3 durch
Bohrungen im Liaschinengestell
5 hindurch, Sechszehn Innensechskantgewindestifte 7, welche die Rolle von Druckschrauben
spielen, sind hälftig in den Planschringen 2 und 3 in die Gewindelöcher eingeschraubt,
die nicht durch die Zugschrauben 4 besetzt sind.
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Die Justierung einer Führungssäule in einer Bohrung eines Maschinengestelles
wird wie folgt vorgenommen: Nach dem Aufstecken des Doppelkonusringes 1 und der
Flanschringe 2 und 3 auf ein Ende der Führungssäule 6, die sich bereits in der Aufnahmebohrung
des Maschinengestelles befand, bewirkt ein gleichmässiges Anziehen der Zugschrauben
4 eine Annäherung der beiden Ringe 2 und 3. Hierdurch gelangen deren Konusflächen
in engen Kontakt mit den Konus flächen des Doppelkonusringes 1, und das zur Montage
erforderliche Spiel zwischen der Bohrung des Maschinengestelles 5 und dem Aussendurchmesser
der Flanschringe 2 und 3 einerseits und zwischen der Führungssäule 6 und der Bohrung
des Doppelkonusringes 1 andererseits wird aufgehoben - Nach diesen vorbereitenden
Arbeitsgängen sitzt die Führungssäule mit einer Genauigkeit, die durch die Toleranzen
in der Konzentrizität der Führungsflächen der ineinandergesteckten Vorrichtungsteile
begrenzt ist, zentrisch in der Aufnahmebohrung des Maschinengestells (Vorbereitungszustand).
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Jetzt beginnt der eigentliche Justiervorgang.
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Mit einem mechanischen oder optischen Präzisionsmessgerät wird der
Parallelitätsfehler der Führungssäule bezüglich festgelegter Referenzebenen oder
-linien bestimmt. Die Korrektur der festgestellten Parallelitäts- oder Fluchtfehler
wird schnell und mit grosser Genauigkeit dadurch erzielt, dass die im ersten Justierzustand
aufgebrachte gleichmässige Anzugskraft der Zugschrauben 4 gezielt
verändert
wird, wodurch sich die zur gewünschten Radialkorrektur erforderlichen Verschiebungen
ergeben.
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Als vereinfachtes Beispiel einer solchen Justierung (Fig.2) diene
der Sonderfall einer einzigen Fitirungssäule 6, deren Achsparallelität bezilgllch
zweier zueinander senkrechter Bezugsebenen V und H einzustellen ist. Ein Ende der
Fithrungssäule (durch deren Mittelpunkt ot symbolisiert) befinde sich bereits im
gewünschten Abstand zu den Referenzebenen V und II, das andere Ende (0) noch nicht.
Dieses Ende der Führungssäule befindet sich also im vorerwähnten Vorbereitungszustand,
d.
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h. es ist in der Bohrung des Gestelles 5 zentriert, wobei diese Bohrung
ohne besondere Genauigkeit innerhalb fester Toleranzen hergestellt worden ist. Die
acht Zugschrauben 4, welche die beiden in der Gehäusebohrung zentrierte Flanschringe
2 und 3 miteinander verbinden, seien in Fig, 2 mit a bis h bezeichnet.
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Die Parallelitätsabweichungen der durch ihre Achse 0 0' gekennzeichneten
Führungssäule 6 der Referenzebenen V und H sind durch die Winkel und ß dargestellt.
Sie werden am Ende 0 als Strecken 001 und 01 02 in ywn gemessen.
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Die Justierung erfolgt in swi Schritten.
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Im ersten Justierschritt wird der Mittelpunkt der Fffhrungssäule vom
Punkt O nach dem Punkt °1 verschoben. Diese Verschiebung erfolgt in einer zur Ebene
V senkrechten Ebene P, welche durch die Achse O 02 geht. Hierzu werden die Schrauben
a, b und h gelöst und die diametral gegenüberliegenden Schrauben e, d und f angezogen.
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In einem zweiten Justierschritt wird der Mittelpunkt der Führugssäule
von °1 nach 02 verschobens Diese Verschiebung
erfolgt in einer zur
Ebene H senkrechten Ebene Q', welche durch die Achse °1 0' geht. Hierzu werden die
Schrauben g, h und f gelöst und die diametral gegenüberliegenden Schrauben c, d
und b angezogen. Auf diese Weise ist die Achse 0 0' der FUhrungssäule in die Achse
O, 0' überführt, welche genau parallel zu den beiden Bezugsebenen V und H ist.
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Bertlcksichtigt man, daß die Konen der Ringe 1, 2 und 3 eine bevorzugte
Neigung von 150 haben, dann entspricht eine radiale Verschiebung des Doppelkonusringes
1 und damit des Endes 0 der Ftthrungssäule annäherndeinem Drittel der Axialverschiebung
der Slanschringe 2 und 3. Diese Axialverschiebung kann bei der Bedienung der Zugßchrsuben
4 gemessen werden, indem an den Stirnflächen der Flanschringe 2 und 3 Messuhren
angesetzt werden. Die iesspunkte an den Flanschringen müssen dabei in der Ebene
liegen, in der die gewünschte Radialverschiebung erfolgen soll.
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Wenn die erforderliche Radialverschiebung bekannt ist, dann kann man
mit Hi dieser Messung durch die Zugschrauben 4 eine gezielte Axialverschiebung der
Flanschringe 2 und 3 vornehmen.
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Die Druckschrauben 7 haben eine doppelte Aufgabe. Bei der Justierung
einer F1hrungssäule ermöglichen sie durch Anziehen gegen das Gehäuse eine Entspannung
der Kronen auf der Seite, auf der die Zugachrauben 4 gelöst werden. Beim völligen
Ausbau einer Ftltirungssäule gestatten sie ein Lösen der Flanschringe 2 und 3, um
deren Ausziehen nach Entfernung der Zugschrauben 4 zu erleichtern. - Nach der vollständigen
Justierung der Ylanschringe dienen die gleichmässig gegen das Maschinengehäuse 5
angezogenen Druckschrauben 7 der Sicherung dies er Justierung, besonders gegenüber
möglichen Maschinenschwingungen, indem sie ein Lösen der Zugschrauben 4 durch zusätzliche
Erhöhung ihrer Vorspannung erschweren.