DE2808608C2 - Vorrichtung zum Erleichtern des Ausrichtens schwerer Werkstücke auf einem Maschinentisch - Google Patents

Description

Schwere Werkstücke werden zur Bearbeitung an einer Werkzeugmaschine, beispielsweise Hobel-Fräsoder Schleifmaschine, meist dadurch vorbereitet, daß sie unmittelbar auf einem Maschinentisch abgesetzt und festgespannt werden. In vielen Fällen setzt eine genaue Bearbeitung des Werkstücks nicht mehr voraus, als daß die erforderlichen Werkzeuge in bezug auf das festgespannte Werkstück genau ausgerichtet werden. Es gibt jedoch auch Fälle, bei denen es darauf ankorcmt, das schwere Werkstück in bezug auf einen bestimmten Punkt und/oder eine bestimmte Achse, beispielsweise die Drehachse des Maschinentisches einer nach dem Abwälzverfahren arbeitenden Zahnradbearbeitungsmaschine, genau auszurichten. Das ist im allgemeinen schwierig und zeitraubend, da die Reibungskräfte zwischen dem schweren Werkstück und dem Maschinentisch oder dgl. nicht nur groß, sondern wegen des bekannten Wechsels zwischen Ruhereibung und Gleitreibung (stick-slip-Effekt) unregelmäßig sind. Hinzu kommt daß manche schweren Werkstücke, beispielsweise große Zahnkränze, nicht genügend eigenstabil sind, um den zum Überwinden der Ruhereibung erforderlichen Verschiebekräften standzuhalten, ohne sich dabei in einem Maß zu verformen, das die Genauigkeit der späteren Bearbeitung beeinträchtigt. Man könnte zwar daran denken, diese Schwierigkeiten durch zwischen dem Maschinentisch oder dgl. und dem Werkstück angeordnete Kugelführungen zu vermeiden, die je eine untere Platte und eine darauf über Kugeln abgestützte obere Platte aufweisen. Solche Kugelführungen sind aber einerseits empfindlich gegen Stöße beim Absetzen schwerer Werkstücke und andererseits nicht genügend belastbar, um den in vielen Fällen erheblichen Spannkräften standzuhalten, die erforderlich sind, um das Werkstück sicher festzuhalten.

Bei einer bekannten Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 (DE-OS 20 26 565) ist am unteren Ende der starren Stütze innerhalb des Gehäuses eine Druckplatte angeordnet, die an ihrer Unterseite eine Keilfläche aufweist. Zwischen der Druckplatte und einer Bodenplatte des Gehäuses ist ein Keil quer zur starren Stütze verschiebbar geführt. Der Keil hat an seiner Oberseite eine parallel zur Keilfläche der Druckplatte verlaufende Keilfläche und an seiner Unterseite eine parallel zur Innenfläche der Bodenplatte verlaufende Stützfläche. Zwischen den beiden Keilflächen sowie zwischen der Stützfläche und der Innenfläche sind Wälzkörper angeordnet. In einer Seitenwand des Gehäuses ist eine Stellschraube, die sich an der breiteren Stirnfläche des Keils abstützt, verschraubbar gelagert. Mit dieser bekannten Vorrichtung läßt sich dank des Keilgetriebes mit den Wälzkörpern das Ausrichten eines Werkstücks in Höhenrichtung erleichtern; beim Ausrichten des Werkstücks in der Waagerechten muß jedoch stets eine vom Werkstückgewicht abhängige und deshalb bei schweren Werkstücken sehr erhebliche Gleitreibung überwunden werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß sie das Ausrichten schwerer Werkstücke auch in der Waagerechten erleichtert.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Im allgemeinen genügt es. drei erfindungsgemäße Vorrichtungen in möglichst gleichmäßigen Abständen unter einem Werkstück anzuordnen: es ist aber möglich. eine größere Anzahl erfindungsgemäßer Vorrichtungen zu verwenden, wenn die Größe und Eigenelastizität des Werkstücks eine vielfache Abstützung erfordert. In

jedem Fall verbindet die Vorrichtung die Vorteile einer starren Abstützung mit den Vorteilen einer Abstützung über Wälzlager: Zum Absetzen eines schweren Werkstücks werden die erfindungsgemäßen Vorrichtungen so eingestellt daß die Pendelstütze jeder Vorrichtung ihre Ruhestellung und di·.* starre Stütze ihre Stützstellung einnimmt. Die starre Stütze, die — vorzugsweise mechanisch — nur höhenverstellbar ist, läßt sich mit geringem Bauaufwand so gestalten, de 3 sie selbst starken Stoßen und anderen Belastungen ohne Schaden s.undhälL Sobald das Werkstück auf der starren Stütze aufliegt, wird die Pendelstütze in ihre Stützstellung bewegt, in der sie die starre Stütze mindestens teilweise von dem auf sie entfallenden Gewicht des Werkstücks entlastet. Sobald dies mit den Pendelstützen sämtlicher das Werkstück abstützenden erfindungsemäßen Vorrichtungen geschehen ist, läßt sich das Werkstück mit geringem Kraftaufwand in allen waagerechten Richtungen verschieben. Es genügt im allgemeinen, wenn der Kippbereich der i endelstützen so bemessen ist, daß das Werkstück sich in jeder beliebigen waagerechten Richtung um 5 bis 30 mm, vorzugsweise 8 bis 10 mm, verschieben läßt.

Vor oder während dem waagerechten Verschieben oder besser im Anschluß daran läßt sich auch die 2-3 Höhenstellung des Werkstücks dadurch korrigieren, daß die Pendelstütze einer oder mehrerer erfindungsgemäßer Vorrichtungen gehoben und die dadurch entlastete starre Stütze entsprechend der gewünschten Höhenkorrektur gesenkt oder gehoben wird. Sobald das Werkstück in der erforderlichen Weise ausgerichtet worden ist, werden die Pendelstützen in ihre Ruhestellung abgesenkt, ohne daß die Höhenstellung des Werkstücks sich dadurch ändert. Somit lassen sich beispielsweise schwere Zahnräder oder Zahnkränze in bezug auf den drehbaren Werkstücktisch einer Zahnradbearbeitungsmaschine sowohl radial wie axial genau und mit geringem Arbeitsaufwand ausrichten.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. ■> <>

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Schrägansicht einer Zahnradhobelmaschine bei der Bearbeitung eines Zahnkranzes, j ■

F i g. 2 den vergrößerten senkrechten Teilschnitt 11-11 in Fig. 1 und

F i g. 3 eine Einzelheit aus F i g. 2 in Schräkansicht.

Die in Fig. 1 dargestellte Zahnradhobelmaschine hat einen kreisrunden Maschinentisch 10, der um seine "«> senkrechte Achse drehbar auf einem Maschinenbett 12 gelagert ist. Zur Hobelmaschine gehört ferner ein Maschinenständer 14 mit einer im dargestellten Beispiel senkrecht eingestellten Führung 16, an der ein Hobelschlitten 18 auf- und abbeweglich geführt ist.

Auf dem Maschinentisch 10 ist ein Werkstück 20, im dargestellten Beispiel ein Zahnkranz, über drei um je 120° gegeneinander versetzt angeordnet? Vorrichtungen 22 zum Erleichtern des Ausrichtens des Werkstücks abgestützt und mit drei ebenfalls um je 120° versetzt e>o angeordneten Zentrier- und Spannvorrichtungen 24 festgespannt.

Die Zentrier- und Spannvorrichtungen 24 sind von bekannter Bauart und deshalb nicht im einzelnen dargestellt; sie weisen je einen Block 26 auf. der in einer *5 T-Nut 28 des Maschinentisches 10 festgespannt ist und eine waagerechte, in bezug auf den Maschinentisch 10 radial angeordnete Gewindespindel 30 enthalt. Die Gewindespindel 30 läßt sich mit tinem an ihrem radial inneren Ende angesetzten Schraubenschlüssel derart drehen, daß ihr radial äußeres Ende, wie dargestellt, eine radiale Kraft auf das Werkstück 20 ausübt, um dieses zu zentrieren und zentriert zu halttn. Zu jeder Zentrier- und Spannvorrichtung 24 gehört ferner eine oberhalb der Gewindespindel 30 im wesentlichen parallel dazu, also ebenfalls zumindest annähernd radial in bezug auf den Maschinentisch 10, angeordnete Spannpratze 32, die sich mit ihrem radial inneren Ende auf einer in der T-Nut 28 verankerten Stützschraube 34 abstützt, mit ihrem radial äußeren Ende auf das Werkstück 20 drückt und in der Nähe des radial äußeren Endes mit einer ebenfalls in der T-Nut 28 verankerten Spannschraube 36 nach unten spannbar ist. Anstelle der in der beschriebenen Weise mechanisch betätigbaren Zentrier- und Spannvorrichtungen 24 können — ebenfalls bekannte — hydraulische Spannvorrichtungen vorgesehen sein.

Die Vorrichtungen 22 zum Erleichtern des Ausrichtens des Werkstücks 20 sind im dargestellten Beispiel in einzelnen ihrer Funktionen hydraulisch betätigbar und deshalb, wie ebenfalls aus F i g. 1 ersichtlich, über Druckschläuche 38 an eine Druckmittelpumpe 40 angeschlossen, die ihnen Druckmittel aus einem Druckmittelbehälter 42 mit einem Druck zuführt, der an einem Ventil 44 einstellbar und an einem Manometer 46 ablesbar ist.

Jede der Vorrichtungen 22 zum Erleichtern des Ausrichtens hat, wie vor allem aus F i g. 2 ersichtlich, ein Gehäuse 48, das nach unten durch eine Grundplatte 50 abgeschlossen ist und eine Pendelstütze 52 enthält, die innerhalb einer rohrförmigen starren Stütze 54 angeordnet ist.

Die Pendelstütze 52 hat ein kugelsegmentförmiges oberes Ende 56, auf dem ein Kopfstück 58 mit einer ebenen Auflagefläche 60 für das Werkstück 20 ruht. Das untere Ende 62 der Pendelstütze 52 ist ebenfalls kugelsegmentförmig; die Oberflächen beider Enden 56 und 62 sind Bestandteile einer gemeinsamen, mit einem strichpunktierten Kreis in Fig. 2 angedeuteten Kugelfläche K, deren Mittelpunkt M auf der Längsachse der als Drehteil ausgebildeten Pendelstütze 52 liegt.

Die Pendelstütze 52 stützt sich in einem topfförmigen Stützkolben 64 ab, dessen Boden einen außenzylindrischen Fortsatz 66 von verringe tem Durchmesser bildet und eine Druckplatte 68 enthält, auf der sich das untere Ende 62 der Pendelstütze 52 abwälzen kann. Die Druckplatte 68, die beiden Enden 56 und 62 der Pendelstütze 52 sowie das Kopfstück 58 bestehen vorzugsweise aus gehärtetem Stahl.

Der Fortsatz 66 des Stützkolbens 64 ist in einem gleichachsig mit diesem angeordneten fesien Kolben 70 geführt, der mit der Grundplatte 50 verschraubt ist. Der zu der Vorrichtung 22 führende Druckschlauch 38 ist über einen Kanal 72 in der Grundplatte 50 und einem Kanal 74 im festen Kolben 70 mit den beiden in F i g. 2 dargestellten Räumen zwischen dem festen Kolben 70 und dem Stützkolben 64 einerseits und dem Fortsatz 66 und dem Boden des festen Kolbens 70 andererseits verbunden.

Die untere Hälfte der starren Stütze 54 ist von einem Zylinder 78 gebildet, der auf dem festen Kolben 70 auf- und abbeweglich geführt ist und seinerseits eine zusätzliche Führung für den Stützkolben 64 bildet, der unabhängig von der starren Stütze 54 auf- und abbeweglich ist. Oberhalb des Zylinders 78 sind in die starre Stütze 54 vier um je 90° gegeneinander versetzte Druckfedern 80 radial angeordnet; diese Druckfedern

sind stets bestrebt, die Pendelstütze 52 in einer Lage zu halten, in der ihre Achse mit derjenigen der starren Stütze 54 zusammenfällt. Ferner sind in den oberen Teil der starren Stütze 54 achsparallele Druckfedern 82 eingebaut, die bestrebt sind, den Stützkolben 64 nach unten zu drücken.

In den oberen Teil der starren Stütze 54 sind ferner vier in Winkelabständen von je 90° gegeneinander versetzte Stellschrauben 84 radial eingeschraubt; mit diesen Stellschrauben läßt sich die Pendelstütze 52 in alle Richtungen kippen und in jeder beliebigen Kippstellung festhalten. Um die zum Ausrichten des Werkstücks 20 erforderlichen Kippbewegungen der Pendelstütze 52 bei geringem Raumbedarf und dementsprechend geringer Baugröße der Vorrichtung 22 zu ermöglichen, verjüngt sich die Pendelstütze 52 von einem den Stellschrauben 84 zugeordneten zylindrischen Bereich aus kegelförmig nach unten und Entsprechendes gilt im wesentlichen auch für die Innenräume, die rings um die Pendelstütze im oberen Teil der starren Stütze 54 und im Stützkolben 64 vorgesehen sind.

Die starre Stütze 54 hat schließlich eine ringförmige, ebene obere Stirnfläche 86, mit der sie unabhängig vom Kopfstück 58 das Werkstück 20 abstützen kann. Der Zwischenraum zwischen der Stirnfläche 86 und der Auflagefläche 60 ist durch eine an der Innenseite der starren Stütze 54 und an der Außenseite des Kopfstücks 58 befestigte Membran 88 überbrückt, die den Raum rings um die Pendelstütze 52 vor Verschmutzung schützt.

Das untere Ende der starren Stütze 54 ist in eine ringförmige Zentrierung einer Keilplatte 90 eingelassen, die im Ringraum zwischen dem unteren Teil des festen Kolbens 70 und dem Gehäuse 48 senkrecht verschiebbar geführt und durch eine Druckfeder 92 nach unten gegen einen gabelförmigen Keilschieber 94 vorgespannt ist. Der Keilschieber 94 ist im Gehäuse 48 radial zur gemeinsamen Achse der starren Stütze 54, des Stützkolbens 64 und des festen Kolbens 70 verschiebbar geführt und weist an seiner Oberseite eine Keiifläche 96 als Auflagefläche für eine komplementäre Keilfläche der Keilplatte 90 auf. Zum Verschieben des Keilschiebers 94 ist eine im Gehäuse 50 drehbar aber axial unverschiebbar gelagerte Gewindespindel 98 vorgesehen, die in den Keilschieber 94 eingeschraubt ist

Vor Beginn des Ausrichtens des Werkstücks 20 nimmt der Stützkolben 64 eine untere Endstellung ein, in der sein Fortsatz 66 unmittelbar auf dem Boden des festen Kolbens 70 ruht. Dementsprechend nimmt auch die Pendelstütze 52 ihre untere Endstellung ein, in der die Auflagefläche 60 des Kopfstücks 58 tiefer liegt ais die Stirnfläche 86 der starren Stütze 54. Das Werkstück ruht also, nachdem es - im allgemeinen von einem

Kran - abgesetzt worden ist, auf der Stirnfläche 86. Dann wird Druckmittel von der Druckmittelpumpe 40 durch die Druckschläuche 38 und die Kanäle 72 und 74 in die Räume zwischen dem festen Kolben 70, dem Stützkolben 64 und dem Fortsatz 66 eingeleitet, so daß der Stützkolben 64 samt Pendelstütze 52 und Kopfstück 58 nach oben gedrückt wird, wobei die Pendelstütze 52 ihre in F i g. 2 mit strichpunktierten Linien angedeutete Stellung erreicht, in der sie über das Kopfstück 58 das Werkstück 20 von der Stirnfläche 86 der starren Stütze 54 soweit abhebt, bis es an den Spannpratzen 32 der Zentrier- und Spannvorrichtungen 24 anliegt. Entsprechendes geschieht mit den übrigen beiden unter dem Werkstück angeordneten Vorrichtungen 22. Dabei wird der Abhebebetrag üblicherweise durch die bereits vorher eingestellten Spannpratzen 32 auf wenige mm beschränkt und in der Regel sind die Gewindespindeln 30 derart an das Werkstück 20 angestellt, daß unbeabsichtigte Bewegungen des Werkstücks in der Waagerechten nicht möglich sind.

Das Werkstück 20 wird nun in bezug auf die Drehachse des Maschinentisches 10 ausgerichtet, indem es waagerecht verschoben wird. Dies geschieht entweder durch Verdrehen der Gewindespindeln 30 der Zentrier- und Spannvorrichtungen 24 oder, falls Zentriervorrichtungen ohne solche Gewindespindeln verwendet werden, durch Verdrehen der Stellschrauben 84 der Vorrichtungen 22. In beiden Fällen führen die Pendelstützen 52 Kippbewegungen in der gewünschten Richtung aus. Anschließend wird das Werkstück 20 nötigenfalls noch in der Höhe ausgerichtet, indem je nach Bedarf bei einer oder mehreren der Vorrichtungen 22 die starre Stütze 54 durch Drehen an der Gewindespinde! 98 höher oder tiefer gestellt wird. Durch Ablassen des Druckmittels wird die Höhenlage anschließend geprüft und nötigenfalls durch nochmalige Druckmittelzufuhr und dadurch bedingtes Anheben der Pendelstützen 52 ein weiterer Korrekturzyklus eingeleitet

Sobald das Werkstück 20 vollständig ausgerichtet ist werden die starren Stützen 54 sämtlicher Vorrichtungen durch entsprechendes Verdrehen der zugehörigen Gewindespindeln 98 aufwärtsbewegt, bis sie das Gewicht des Werkstücks 20 tragen. Schließlich werden die Pendelstützen 52 sämtlicher Vorrichtungen 22 abwärtsbewegt und dadurch vollständig entlastet während die Spannschrauben 36 sämtlicher Zentrier- und Spannvorrichtungen 24 festgezogen werden.

An einem Skalenring 99 und einer dazu gehörenden Strichmarke am Gehäuse 48 kann die über die Gewindespindel 98 bewirkte Höhenverstellung der starren Stütze 54 abgelesen werden. Damit kann auch eine von Meßgeräten ermittelte Korrekturgröße direkt als Höhenverstellung übernommen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Erleichtern des Ausrichtens schwerer Werkstücke auf einem Maschinentisch oder dgl., mit einem Gehäuse, das sich unter dem Werkstück auf dem Maschinentisch oder dgl. anordnen läßt, und mit einer starren Stütze, die in dem Gehäuse, insbesondere mittels eines Keilgetriebes, zwischen einer Stützstellung, in der sie das Werkstück abstützt, und einer Ruhestellung heb- und senkbar geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pendelstütze (52) in dem Gehäuse (48) begrenzt nach allen Seiten kippbar sowie zwischen einer Ruhestellung und einer Stützstellung, in der sie das Werkstück (20) anstelle der starren Stütze (54) abstützt, heb- und senkbar angeordnet ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendelstütze (52) an ihrem oberen Ende (56) kugelsegmentförmig gestaltet ist und ein Kopfstück (58) trägt, das eine Auflagefläche (60) für das Werkstück (20) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendelstütze (52) an ihrem unteren Ende (62) kugelsegmentförmig gestaltet ist und auf einem Stützkolben (64) ruht, der im Gehäuse (48) auf- und abbeweglich geführt und an seiner Unterseite mit einem Druckmittel beaufschlagbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, jo dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende (56) und das untere Ende (62) der Pendelstütze (52) einen gemeinsamen Krümmungsmittelpunkt (M) haben, der auf der Längsachse der Pendelstütze (52) liegt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Stütze (54) rohrförmig gestaltet ist, die Pendelstütze (52) umschließt und mit ihr durch Federn (80) verbunden ist, die bestrebt sind, die Pendelstütze (53) in einer mit der starren Stütze (54) gleichachsigen Stellung zu halten.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Stütze (54) in ihrem oberen Bereich drei oder mehrere in Umfangsabständen radial angeordnete Stellschrauben (84) aufweist, mit denen sich Kippbewegungen der Pendelstütze (52) hervorrufen und begrenzen lassen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3 in Verbindung mit Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Stütze (54) in ihrem unteren Bereich einen 5<i Zylinder (78) bildet, in dem der Stützkolben (64) geführt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (78) unten durch einen in bezug auf das Gehäuse (48) ortsfesten Kolben (70) abgeschlossen und an diesem geführt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkolben (64) topfförmig gestaltet ist, den unteren Teil der Pendelstütze (52) in sich aufnimmt und seinerseits in den ebenfalls ω topfförmig gestalteten festen Kolben (70) eingreift.