CH621075A5

CH621075A5 -

Info

Publication number: CH621075A5
Application number: CH117878A
Authority: CH
Inventors: Walter Demuth; Erhard Ruesch
Original assignee: Maag Zahnraeder & Maschinen Ag
Priority date: 1978-02-03
Filing date: 1978-02-03
Publication date: 1981-01-15
Also published as: DE2808608A1; GB2013536A; FR2416086B1; JPS54114876A; JPS591546B2; SU799634A3; FR2416086A1; US4205834A; IT1110078B; IT7919632A0; GB2013536B; DE2808608C2

Description

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erleichtern des Ausrichtens schwerer Werkstücke auf einem Maschinentisch zu schaffen.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäss gelöst durch eine Vorrichtung mit einem Gehäuse, das sich unter dem Werkstück auf dem Maschinentisch anordnen lässt,

eine Pendelstütze, die in dem Gehäuse begrenzt nach allen Seiten kippbar sowie zwischen einer Ruhestellung und einer Stützstellung, in der sie das Werkstück abstützt, heb- und senkbar angeordnet ist, und eine mechanisch verstellbare Stütze, die in dem Gehäuse zwischen einer Ruhestellung und einer Stützstellung, in der sie anstelle der Pendelstütze das Werkstück abstützt, heb- und senkbar geführt ist.

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 mehrfache 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 die mechanisch verstellbare Stütze ihre Stützstellung einnimmt. Die mechanisch verstellbare Stütze, die nur heb- und senkbar geführt ist, lässt sich mit geringem Bauaufwand so gestalten, dass sie selbst starken Stössen und anderen Belastungen ohne Schaden standhält. Sobald das Werkstück auf der mechanisch verstellbaren Stütze aufliegt, wird die Pendelstütze in ihre Stützstellung bewegt, in der sie die mechanisch verstellbare Stütze mindestens teilweise von dem auf sie entfallenden Gewicht des Werkstücks entlastet. Sobald dies mit den Pendelstützen sämtlicher das Werkstück abstützenden erfindungsgemässen Vorrichtungen geschehen ist, lässt sich das Werkstück mit geringem Kraftaufwand in allen waagrechten Richtungen verschieben. Es genügt im allgemeinen, wenn der Kippbereich der Pendelstützen so bemessen ist, dass das Werkstück sich in jeder beliebigen waagrechten Richtung um 5 bis 30 mm, vorzugsweise 8 bis 10 mm, verschieben lässt.

Vor oder während dem waagrechten Verschieben oder besser im Anschluss daran lässt sich auch die Höhenstellung des

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Werkstücks dadurch korrigieren, dass die Pendelstütze einer oder mehrerer erfindungsgemässer Vorrichtungen gehoben und darauf die mechanisch verstellbare Stüze der gewünschten Höhenkorrektur entsprechend etwas 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,

Fig. 2 den vergrösserten senkrechten Teilschnitt II-II in Fig. 1 und

Fig. 3 eine Einzelheit aus Fig. 2 in Schrägansicht.

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 ab beweglich geführt ist.

Auf dem Maschinentisch 10 ist ein Werkstück 20, im dargestellten Beispiel ein Zahnkranz, über drei um je 120° gegeneinander versetzt angeordnete Vorrichtungen 22 zum Erleichtern des Ausrichtens des Werkstücks abgestützt und mit drei ebenfalls um je 120° versetzt 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 T-Nut 28 des Maschinentisches 10 festgespannt ist und eine waagrechte, in bezug auf den Maschinentisch 10 radial angeordnete Gewindespindel 30 enthält. Die Gewindespindel 30 lässt sich mit einem 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 halten. 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 Vorrichtung 22 zum Erleichtern des Ausrichtens des Werkstücks 20 sind im dargestellten Beispiel in einzelnen ihrer Funktionen hydraulisch betätigbar und deshalb, wie ebenfalls aus Fig. 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 Fig. 2 ersichtlich, ein Gehäuse 48, das nach unten durch eine Grundplatte 50 abgeschlossen ist und eine Pendelstütze 52 enthält, die innerhalb einer rohr-förmigen, mechanisch verstellbaren 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 verringertem 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 gleich-achsig mit diesem angeordneten festen 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 einen Kanal 74 im festen Kolben 70 mit den beiden in Fig. 2 dargestellten Räumen 76 zwischen dem festen Kolben 70 und dem Stützkolben 64 einerseits und dem Fortsatz 66 und dem Boden des festen Kolbens 70 anderseits verbunden.

Die untere Hälfte der mechanisch verstellbaren Stütze 54 ist von einem Zylinder 78 gebildet, der auf dem festen Kolben 70 auf und ab beweglich geführt ist und seinerseits eine zusätzliche Führung für den Stützkolben 64 bildet, der unabhängig von der mechanisch verstellbaren Stütze 54 auf und ab beweglich ist. Oberhalb des Zylinders 78 sind in die mechanisch verstellbare Stütze 54 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 mechanisch verstellbaren Stütze 54 zusammenfällt. Ferner sind in den oberen Teil der mechanisch verstellbaren Stütze 54 achsparallele Druckfedern 82 eingebaut, die bestrebt sind, den Stützkolben 64 nach unten zu drücken.

In den oberen Teil der mechanisch verstellbaren 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 mechanisch verstellbaren Stütze 54 und im Stützkolben 64 vorgesehen sind.

Die mechanisch verstellbare 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 mechanisch verstellbaren 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 mechanisch verstellbaren Stütze 54 ist in eine ringförmige Zentrierung der 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 Keilschie-

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ber 94 ist im Gehäuse 48 radial zur gemeinsamen Achse der mechanisch verstellbaren Stütze 54, des Stützkolbens 64 und des festen Kolbens 70 verschiebbar geführt und weist an seiner Oberseite eine Keilfläche 96 als Auflagefläche für eine komplementäre Keilfläche der Keilplatte 90 auf. Zum Verschieben 5 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 Fort- io satz 66 unmittelbar auf dem Boden des festen Kolbens 70 ruht. Dementsprechend nimmt auch die Pendelstütze 52 ihre unter Endstellung ein in der die Auflagefläche 60 des Kopfstücks 58 tiefer liegt als die Stirnfläche 86 der starren Stütze 54. Das Werkstück 20 ruht also, nachdem es - im allgemeinen i5 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 und dem Stützkolben 64 mit 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 Fig. 2 mit strichpunktierten Linien angedeutete Stellung erreicht, in der sie über das Kopfstück 58 das Werkstück 20 von der Stirnfläche 86 der mechanisch verstellbaren Stütze 54 so weit abhebt, bis es an den 2s Spannpratzen 32 der Zentrier- und Spannvorrichtungen 24 anliegt. Entsprechendes geschieht mit den übrigen beiden unter dem Werkstück angeordneten Vorrichtungen 22. Übrigens wird der Abhebebetrag dabei üblicherweise durch die bereits vorher eingestellten Spannpratzen 32 auf wenige mm be- 30 schränkt. Dabei sind in der Regel die Gewindespindeln 30 derart an das Werkstück angestellt, dass unbeabsichtigte Bewegungen des Werkstücks in der Waagrechten nicht möglich sind.

Das Werkstück wird nun in bezug auf die Drehachse des Maschinentisches 10 ausgerichtet, indem es waagrecht 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 die mechanisch verstellbare Stütze 54 durch Drehen an der Gewindespindel 98 höher oder tiefer gestellt wird. Durch Ablassen des Druckmittels wird die Höhenlage anschliessend geprüft und nötigenfalls durch nochmalige Druckmittelzufuhr und damit einem Anheben der Pendelstützen 52 ein weiterer Korrekturzyklus eingeleitet. Sobald das Werkstück 20 vollständig ausgerichtet ist, werden die mechanisch verstellbaren Stützen 54 sämtlicher Vorrichtungen 22 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.

Über einen Skalenring 99 und eine dazu gehörende Strichmarke 97 am Gehäuse 48 kann die Höhenverstellung der mechanisch verstellbaren Stütze 54 über die Gewindespindel 98 abgelesen werden. Damit kann auch eine von Messgeräten ermittelte Korrekturgrösse direkt als Höhenverstellung ausgewertet werden.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Vorrichtung zum Erleichtern des Ausrichtens schwerer Werkstücke auf einem Maschinentisch, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (48), das sich unter dem Werkstück (20) auf dem Maschinentisch (10) anordnen lässt, eine Pendelstütze (52), die in dem Gehäuse (48) begrenzt nach allen Seiten kippbar sowie zwischen einer Ruhestellung und einer Stützstellung, in der sie das Werkstück (20) abstützt, heb- und senkbar angeordnet ist, und eine mechanisch verstellbare Stütze (54), die in dem Gehäuse (48) zwischen einer Ruhestellung und einer Stützstellung, in der sie anstelle der Pendelstütze (52) das Werkstück (20) abstützt, heb- und senkbar geführt ist.

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

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PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach Ansprüchen 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 ab beweglich geführt und an seiner Unterseite mit einem Druckmittel beaufschlagbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 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 mechanisch verstellbare Stütze (54) rohrförmig gestaltet ist, die Pendelstütze (52) umschliesst und mit ihr durch Federn (80) verbunden ist, die bestrebt sind, die Pendelstütze (52) in einer mit der mechanisch verstellbaren Stütze (54) gleichachsigen Stellung zu halten.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanisch verstellbare 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 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanisch verstellbare Stütze (54) in ihrem unteren Bereich einen Zylinder (78) bildet, in dem der Stütz- ' kolben (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 topfförmig gestalteten festen Kolben (70) eingreift.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanisch verstellbare Stütze (54) sich für ihre Höhenverstellung über ein Keilgetriebe (90-98) auf der Grundplatte (50) abstützt.

Schwere Werkstücke werden zur Bearbeitung an einer Werkzeugmaschine, beispielsweise Hobel-, Fräs- oder Schleifmaschine, meist dadurch vorbereitet, dass sie unmittelbar auf einem Maschinentisch abgesetzt und festgespannt werden. In vielen Fällen setzt eine genaue Bearbeitung des Werkstückes 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 ankommt, 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 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 od. 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 anderseits nicht genügend belastbar, um den in vielen Fällen erheblichen Spannkräften standzuhalten, die erforderlich sind, um das Werkstück sicher festzuhalten.