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Die vorliegende Erfindung betrifft ein
Stangenführungsrohr für Ein- und/oder Mehrspindeldrehautomaten gemäss
Oberbegriff des Anspruchs 1 (vgl. US-A-3 889 822).
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Bei der Bearbeitung von Stangen in Drehautomaten neigen
die Stangen dazu, sich in den Stangenführungsrohren
und/oder im Spindelstock der Drehmaschine zu verbiegen.
Diese Verbiegung ergibt sich insbesondere bei hohen
Rotationsgeschwindigkeiten der Stangen, da diese eine
grosse Länge bei relativ kleinem Durchmesser aufweisen.
Die Gefahr der Verbiegung wird verstärkt, wenn die
Stange in Richtung des Spindelstocks der Drehmaschine
geschoben wird. Durch diese Verbiegung (Fig. 1) beginnt
die Stange 3 im Stangenführungsrohr 1 und im
Spindelstock der Drehmaschine zu flattern. Dieses Flattern der
Stange erzeugt Unwuchten und Schwingungen, die sich bis
zum Spindelsrock der Drehmaschine übertragen und
Ungenauigkeiten in der Bearbeitung der Stange wie
Konzentrizitätsabweichungen, Unrundheiten und Oberflächenfehler
der bearbeiteten Werksrücke bewirken. Fig. 1 zeigt eine
Vorrichtung, bei welcher die Stange 3 zwischen dem Kopf
11a des Druckkolbens 2 und dem Spannfutter 5 der
Drehmaschine freiliegt. Dabei handelt es sich um den
ungünstigsten Fall, da die Verbiegungslänge maximal ist. Fig
2 zeigt die Wirkung einer Zentrierlünette 7, welche
zwischen der Mündung des Führungsrohrs 1 und dem Eingang
des Spindelstocks 4 angeordnet isr. Eine derartige
Zentrierlünette ist Gegenstand des US-Patents 4 507 992
desselben Erfinders. Die Zentrierlünette 7 bringt
insofern eine Verbesserung, als ein Flattern der Stange 3,
welche vom Futter der Drehmaschine gehalten und hinten
vom Druckkolben zentriert und gestützt ist, durch die
Zentrierlünette verhindert wird. Die Stange kann jedoch
in diesem Fall noch zwischen dem Druckkolben 2 und der
Lünette 7 bzw. zwischen dieser und dem Spannfutter der
Drehmaschine flattern.
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Die ideale Lösung würde darin bestehen, dass die Stange
im Spindelstock der Drehmaschine auf ihrer ganzen Länge
durch ein Spindelstock-Reduktionsstück geführt wäre,
welches dem Werkstückdurchmesser entspricht, sowie durch
ein hydrodynamisches Stangenführungsrohr, dessen
Innendurchmesser der zu führenden Stange optimal angepasst
ist. Eine derartige Lösung ist jedoch in der Praxis
schwierig anwendbar, da für jeden Durchmesser und jedes
Profil der zu bearbeitenden Stangen ein Führungsrohr
notwendig wäre, wodurch praktisch unannehmbare Kosten
und Umrüstzeiten entstehen würden.
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Fig. 3 zeigt eine weitere Verbesserung, welche darin
besteht, dass zwischen der Zentrierlünette 7 und dem
Spindelstock 4 der Drehmaschine ein Reduktionsstück 8
angeordnet ist. Dieses Verfahren wird vom Erfinder
gegenwärtig bei der der Europäischen Patentanmeldung Nr.
88810416.3 zugrundeliegenden Vorrichtung angewendet.
Dieses Prinzip hat den Nachteil, dass der Durchmesser
des Druckkolbens gleich oder kleiner als derjenige der
zu bearbeitenden Stange sein muss, damit der Druckkolben
durch die Zentrierlünette hindurch in das
Reduktionsstück 8 des Spindelstocks 4 der Drehmaschine eintreten
kann. Dabei kann die Stange 3 mit dem Druckkolben immer
noch im Führungsrohr 1 flattern, da dessen
Innendurchmesser grösser ist als der Durchmesser der Stange bzw.
des Druckkolbens.
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Weiter ist aus der veröffentlichten deutschen
Patentanmeldung 25 33 502 eine Teleskop-Stangenführung mit einem
äusseren Rohr bekannt, welches in einem festen Rohr der
Vorrichtung beweglich ist, wobei im äusseren Rohr eine
Druckkolbenstange läuft. Die Kolbenstange des
Druckkolbens weist am vorderen Ende einen Kopf auf, der auf das
hintere Ende der zu bearbeitenden Stange drückt, um
diese in Richtung des Spindelstocks der Drehmaschine
vorzuschieben. Der Durchmesser des Kopfs ist kleiner als
derjenige der Spindel und der am Eingang des
Spindelstocks angeordneten Zentrierlünette, so dass der Kopf in
den Spindelstock eintreten kann. Das Teleskop-Prinzip
gestattet dabei eine Verkürzung der Vorrichtung. Die
Vorrichtung gemäss der erwähnten Anmeldung ist jedoch
kompliziert und kostspielig. Der Vorschub der zu
bearbeitenden Stange ist pneumatisch gesteuert, so dass kein
hydrodynamisches Lager zur Unterstützung der Stange
vorhanden ist, wodurch die Rotationsgeschwindigkeit
derselben begrenzt ist.
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Das amerikanische Patent US-A-3 889 822 beschreibt eine
Vorrichtung zur Verminderung der Durchbiegung der zu
bearbeitenden Stange. Beim Vorschub einer Stange kommt
eine Fläche einer Zunge auf eine Fläche einer
Verlängerungsplatte zu liegen. Beim weiteren Vorschub des
Druckkolbens wird die Zunge angehoben, wodurch ein
erster Ring von einem zweiten Ring gelöst wird und der
Druckkolben, ein Kugellager und der zweite Ring aus dem
Stangenführungsrohr austreten können. Während dieser
Bewegung unterstützt der erste Ring den Druckkolben und
verhindert auf diese Weise eine Verbiegung desselben bei
dessen Eintritt in den hinteren Teil des Spindelstocks.
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Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, einfache und
kostengünstige Mittel anzugeben, welche die Benützung
eines Stangenführungsrohrs für verschiedene Durchmesser
und/oder Profile von Stangen gestatten, welches einen
Druckkolben aufweist, dessen Kopf den gleichen oder
einen kleineren Durchmesser als die kleinste im Rohr
geführte, zu bearbeitende Stange hat, damit der
Druckkolben
durch eine Lünette in das Reduktionsstück des
Spindelstocks eintreten kann, wobei eine schwingungsfreie
Führung des Druckkolbens im Zentrum des
Stangenführungsrohrs gewährleistet ist, um die Stange zu führen und zu
zentrieren, solange sie sich im Stangenführungsrohr
befindet. Dieses Ziel wird mit einer Vorrichtung gemäss
Anspruch 1 erreicht. Ein verschiebbarer Ring oder
Zentrierschieber gestattet einen festen Halt des hinteren
Teils der zu bearbeitenden Stange, während jede Bewegung
des Druckkolbens im Stangenführungsrohr sowie des
hinteren Teils der mit dem Druckkolben in Berührung stehenden
Stange vermieden wird.
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun anhand der
Zeichnung näher erläutert, worin
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Fig. 1, 2 und 3 bekannte Lösungen gemäss dem Stand der
Technik zeigen,
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Fig. 4a, 4b und 4c einen Längsschnitt, einen Querschnitt
bzw. die Anordnung einer Kugel eines erfindungsgemässen
Zentrierschiebers zeigen,
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Fig. 5, 6, 7 und 8 verschiedene Stellungen des Zentner
schiebers zeigen, und
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Fig. 9, 10 und 11 verschiedene Stellungen des
Druckkolbens entsprechend den Stellungen gemäss Fig. 5, 6 bzw. 8
zeigen.
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Fig. 4 zeigt den Zentrierschieber im Längsschnitt (4a)
im Querschnitt (4b) sowie im einzelnen die Anordnung
einer Kugel 13 in deren Käfig (4c). Der Zentrierschieber
besitzt eine Hülse 12, die Kugeln 13 aufweist, welche
in radialen Bohrungen der Hülse angeordnet sind. Die
Kugeln sind in den Bohrungen 14 der Hülse radial, d.h. in
der Achse der Bohrungen frei beweglich. Im dargestellten
Beispiel sind die Kugeln 13 in zwei Dreiergruppen in
parallelen Ebenen verteilt. In beiden Ebenen sind die
drei Kugeln jeweils um 120º versetzt. Diese Anordnung
entspricht der bevorzugten Ausführung, ist jedoch nicht
ausschliesslich. Fig. 4c zeigt, wie die Kugel 13 mit
Spiel in der Achse der Bohrung 14 im Käfig gehalten ist.
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Der Zentrierschieber 10 ist zur wahlweisen Befestigung
an der Kolbenstange des Druckkolbens 2 oder am Kopf 11a
derselben vorgesehen. Fig. 5 zeigt eine Stellung des
Zentrierschiebers, in welcher derselbe mit der
Kolbenstange 11 des Druckkolbens 2 verriegelt ist, wobei der
Schieber auch mit dem Kopf 11a des Druckkolbens ver
riegelt sein kann. Fig. 9 zeigt die Kolbenstange 11 des
Druckkolbens 2, welche die Stange 3 in Richtung der
Drehmaschine vorschiebt. Andererseits zeigt Fig. 5 den
Zentrierschieber 10 in Verriegelung mit der Kolbenstange
11 des Druckkolbens 2, und zwar durch die Kugeln 13,
welche in Nuten 15 in der Oberfläche der Kolbenstange 11
des Druckkolbens 2 eingreifen. Nuten 16 vorn auf der
Innenseite des Stangenführungsrohrs sind in Fig. 9
dargestellt. Diese Nuten 16 gestatten eine Entriegelung des
Zentrierschiebers 10 von der Kolbenstange 11 des
Druckkolbens 2.
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Fig. 6 (vgl. ebenfalls Fig. 10) zeigt eine Stellung, in
welcher der Zentrierschieber 10 auf einem Anschlag 17 am
Ende des Stangenführungsrohrs 1 aufliegt. Der Vorschub
des Druckkolbens bewirkt den Uebergang der Kugeln 13 von
den Nuten 15 der Kolbenstange 11 des Druckkolbens 2 in
die Nuten 16 des Stangenführungsrohrs 1. Damit wird der
Zentrierschieber 10 mit dem Vorderteil des
Stangenführungsrohrs 1 verriegelt, und die Kolbenstange des
Druckkolbens kann sich weiterbewegen und in den Spindelstock
der Drehmaschine eintreten, um den Vorschub des
Werkstücks
bis zur kompletten Bearbeitung der Stange zu
gewährleisten.
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Fig. 8 (vgl. ebenfalls Fig. 11) zeigt eine Stellung, in
welcher der Schieber 10 mit dem Stangenführungsrohr 1
verbunden und mit demselben dadurch verriegelt ist, dass
die Kugeln 13 in die Nuten 16 des Rohrs eingreifen.
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Wenn die Stange komplett bearbeitet ist, wird der
Druckkolben 2 in den hinteren Teil der Vorrichtung
zurückgezogen. In der Stellung gemäss Fig. 7 angekommen, drückt
der Kopfteil 11a des Druckkolbens, dessen
Aussendurchmesser grösser ist als der Innendurchmesser des
Zentrierschiebers 10, auf diesen, wodurch er vom
Stangenführungsrohr 1 entriegelt wird, indem die Kugeln 13 von
den Nuten 16 des Stangenführungsrohrs in die Nuten 15
der Kolbenstange 11 des Druckkolbens übertreten.
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Daraus geht hervor, dass der Kopfteil 11a des
Druckkolbens durch den Schieber 10 immer perfekt zentriert ist,
sogar wenn der Kopfdurchmesser des Druckkolbens
wesentlich kleiner ist als der Durchmesser des
Stangenführungsrohrs. Der hintere Teil der Stange 3 wird somit
durch den Kopfteil 11a des Druckkolbens 2 perfekt
zentriert.
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Damit wird einerseits der Durchmesserbereich von Stangen
erweitert, die vom Stangenführungsrohr aufgenommen
werden können, obwohl ein Druckkolben mit kleinem
Durchmessei verwendet wird, der in den Spindelstock der
Drehmaschine eintreten kann, nachdem dessen Durchmesser
mittels eines Spindelstock-Reduktionsstücks an den
Durchmesser des Werkstücks angepasst wurde.
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Andererseits wird durch die Möglichkeit, den hinteren
Teil der Stange perfekt zu zentrieren, dieselbe auf der
ganzen Länge des Stangenführungsrohrs in einem
hydrodynamischen Lager zu führen, durch eine Zentrierlünette
vor dem Stangenführungsrohr und durch die Führung der
Stange im Spindelstock der Drehmaschine mit
Reduktionsstücken, welche dem Durchmesser der Stange angepasst
sind, ein Flattern der rotierenden Stangen vermieden,
d.h. Unwucht und Vibrationen und die damit verbundenen
Nachteile.
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Es bleibt noch zu erwähnen, dass der Druckkolben in der
Praxis durch Oeldruck verschoben wird und zwischen die
Kolbenstange des Druckkolbens und das Führungsrohr sowie
zwischen dieses und die zu bearbeitende Stange Oel
zugeführt wird, um ein hydrodynamisches Lager zu erzeugen,
welches die Kolbenstange des Druckkolbens und die zu
bearbeitende Stange führt.