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Dokumentenidentifikation DE69203552T2 11.04.1996
EP-Veröffentlichungsnummer 0533027
Titel Führungsbuchse.
Anmelder Habegger, Harold, Court, Bern, CH
Erfinder Habegger, Harold, Court, Bern, CH
Vertreter Sparing Röhl Henseler, 40237 Düsseldorf
DE-Aktenzeichen 69203552
Vertragsstaaten CH, DE, ES, GB, IT, LI
Sprache des Dokument Fr
EP-Anmeldetag 08.09.1992
EP-Aktenzeichen 921153227
EP-Offenlegungsdatum 24.03.1993
EP date of grant 19.07.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.04.1996
IPC-Hauptklasse B23B 31/20
IPC-Nebenklasse B23B 31/22   B23B 13/12   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Führungsbuchse mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1. Genauer gesagt betrifft sie eine Führungsbuchse, die insbesondere dazu bestimmt ist, eine Werkzeugmaschine zu bestücken, wie eine Abstechdrehbank mit Reitstock.

Eine der bekannten Führungsbuchsen ist eine Buchse vom festen Typ, welche letztere über einen Buchsenträger im Inneren eines Supportblocks untergebracht ist, während sie eine mit dem Buchsenträger verbundene Hülse umfaßt, in deren inneren eine zu bearbeitende Stange untergebracht und drehbeweglich abgestützt ist.

Dieser Typ von Buchse weist folgende Nachteile auf.

Zunächst beobachtet man bei einer Stange mit erheblichen Abmessungstoleranzänderungen, d.h. dann, wenn die Stange in bestimmten Zonen starke Vergrößerungen ihres Außendurchmessers aufweist, das Risiko des Festfressens, das das Verklemmen der Stange im Inneren der Buchse mit sich bringt, oder sogar Änderungen der Winkelgeschwindigkeit der Stange relativ zum Werkzeug.

Im entgegengesetzten Falle, also bei Vorliegen von negativen Abmessungsvariationen, d.h. dann, wenn eine Stange stellenweise starke Verringerungen ihres Außendurchmessers aufweist, erhält man auf dem bearbeiteten Erzeugnis einen Außendurchmesser, der abweicht von jenem, den man erhalten wollte (im allgemeinen größer), und dies infolge eines Versatzes des Stangenzentrums, zurückzuführen auf den seitlichen Druck des Werkzeugs auf diese. Das Dokument US 3 552 253 beschreibt ferner eine Führungsbuchse mit einer Führungseinrichtung mit Rollen, deren Durchmesser manuell einstellbar ist.

Im übrigen sind umlaufende Buchsen marktgängig, die natürlich das Problem des Fressens vermeiden, die jedoch den wesentlichen Nachteil aufweisen, auf das Endprodukt geometrische Fehler zu übertragen, die auf der Stange vorlagen, wie sie angeliefert wurde.

Schließlich kennt man einstellbare Buchsen, die eine Zange, zugeordnet einer Mutter, umfaßen, auf die man von außen manuell einwirken kann. Wiederum behandelt dieser Typ von Buchse nur teilweise die oben erwähnten Problemen. Es trifft nämlich zu, daß diese einstellbare Buchse im Groben und bei einer gegebenen Serie die Abmessungsvariationen der zu bearbeitenden Stange ausräumen kann, doch ist eine permanente Einstellung nicht möglich.

Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, die oben erwähnten Nachteile zu beheben, indem eine Führungsbuchse geschaffen wird, die in der Lage ist, alle Abmessungstoleranzvariationen aufzufangen, die sich auf einer zu bearbeitenden Stange oder von einer Stange zur anderen ergeben können, ohne externe manuelle Einwirkung, d.h. in quasi automatischer und permanenter Weise, wobei jegliche Übertragung geometrischer Fehler auf das Endprodukt vermieden wird. Die vorliegende Erfindung hat auch zum Ziel, eine Führungsbuchse zu schaffen, die die Bearbeitung von Fertigteilen ermöglicht, bearbeitet mit kleineren Toleranzen als jenen der Stange.

Zu diesem Zweck hat die vorliegende Erfindung zum Gegenstand eine Führungsbuchse, insbesondere bestimmt zur Ausrüstung einer Werkzeugmaschine, wie eine Abstechdrehmaschine mit Reitstock und von der Bauart, die umfaßt:

- einen Buchsenträger, bestimmt, um relativ zu der Drehmaschine positioniert zu werden,

- eine Hülse, die mit dem Buchsenträger verbunden ist und eine Führungszange umfaßt, die eine zu bearbeitende Stange aufnehmen und bei der Drehung führen kann,

- Öffnungs- und Schließmittel der Führungsstange, die deren Durchmesser relativ zum Stangendurchmesser einjustieren, und

- Reguliermittel, die die Öffnungs- und Schließmittel steuern können zwecks Kompensation von positiven und negativen Abessungsvariationen des Außendurchmessers der Stange, dadurch gekennzeichnet, daß die Reguliermittel Fühlermittel umfassen, die im Inneren der Buchse angeordnet sind in Reibungskontakt mit der zu bearbeitenden Stange, welche Fühlermittel, die empfindlich gegenüber jeder Veränderung des Außendurchmessers der Stange sind, in augenblicklicher Weise die Öffnungs- und Schließmittel der Stange steuern in Reaktion auf die genannten Verändertingen, um eine konstante Einjustierung zwischen der Öffnung der Buchse und der Stange zu gewährleisten.

Genauer gesagt, werden die Fühlermittel nahe der Führungszange plaziert und vor derselben, relativ zur Vorschubrichtung der Stange in der Buchse.

Weitere Merkmale und Vorteile einer Ausführungsform der Erfindung ergeben sich jedoch aus der Lektüre der detaillierten nachfolgenden Beschreibung, wobei auf die beigefügten Zeichnungen bezug genommen wird, die nur als Beispiel zu verstehen sind und in welchen:

- die Fig. 1 eine Halblängsschnittansicht einer Führungsbuchse gemäß der Erfindung ist, entsprechend dem Pfeil I-I der Fig. des Buchsenträgers;

- die Fig. 2 eine Frontansicht der Buchse gemäß der Erfindung ist, entsprechend Pfeil II der Fig. 1 und unter Darstellung der Rückstellmittel und der Betätigungsmittel der Buchse in einer Arbeitsposition (PT) mit ausgezogenen Linien, und in Öffnungsposition (PO) bzw. Schließposition (PF) in strichpunktierten Linien;

- die Fig. 3 eine Draufsicht einer Keilnut ist, eingearbeitet in eine Hülse der Buchse gemäß der Erfindung, wobei diese Fig. dem Pfeil III der Fig. 1 entspricht;

- die Fig. 4 eine Frontansicht eines Zangenlagers ist, mit welchem die Buchse der Fig. 1 versehen ist und dargestellt entsprechend Pfeil IV der Fig. 5;

- die Fig. 5 eine Seitenansicht des Lagers der Fig. 4 ist;

- die Fig. 6 eine Frontansicht der Fühlermittel ist, welche die Buchse der Fig. 1 bestücken, entsprechend Pfeil VI der Fig. 7; und

- die Fig. 7 eine Seitenansicht der Fühlermittel der Fig. 6 ist.

Indem nun auf Fig. 1 bis 3 eingegangen wird, soll nachstehend eine bevorzugte Ausführungsform einer Führungsbuchse gemäß der Erfindung beschrieben werden.

Die Führungsbuchse gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, die mit dem allgemeinen Bezugszeichen 1 markiert ist, dient dazu, eine Werkzeugmaschine zu bestücken, wie eine Abstechdrehmaschine mit Reitstock, nicht dargestellt. Zu diesem Zweck befindet sich die Buchse 1 mindestens teilweise im Inneren eines Supportblocks BS, in welchem sich in Richtung einer Querachse Y1 ein Werkzeugträger P verlagern kann, auf dem ein Werkzeug 0 starr, insbesondere durch Verschraubung, festgelegt ist, das in dem in Fig. dargestellten Beispiel von einem austauschbaren Bearbeitungsplättchen gebildet wird.

Die Führungsbuchse umfaßt einen Buchsenträger 2, der starr relativ zum Supportblock BS montiert ist.

Im Inneren dieses Supportblocks BS ist eine Hülse montiert, markiert mit dem allgemeinen Bezugszeichen 4. Die Hülse 4 ist drehbeweglich um eine Längsdrehachse X1, die in diesem Beispiel senkrecht zur Querachse Y1 ist.

Im Inneren der Hülse 4 ist eine koaxiale Zange 6 untergebracht, die eine zu bearbeitende Stange B aufnehmen und drehbeweglich führen kann. Diese Stange B wird zur Rotation um die Achse X1 in der Drehrichtung angetrieben, wie durch den Pfeil RB in Fig. 2 angedeutet, und andererseits translatorisch längs der Achse X1 in einer Vorschubrichtung, repräsentiert durch den Pfeil ATB in Fig. 1. Die Stange B wird demgemäß zur Drehung wie auch zur Verlagerung relativ zu der Buchse 1 und relativ zu dem Werkzeug 0 angetrieben und dies mittels herkömmlichen nicht dargestellter Antriebsmittel. Die Antriebsmittel der Stange B bilden keinen Teil der vorliegenden Erfindung und werden daher nicht ins einzelne gehend beschrieben.

Der Buchsenträger 2 umfaßt ein äußeres Futter 8, das aus einem metallischen Material hergestellt ist und das von einer Seite zur anderen einen Schlitz 9 besitzt, der teilweise mit einem synthetischen Material wie Silicon gefüllt ist. Dieses Material bildet eine elastische und abdichtende Zunge 9a, was insbesondere die radiale Ausdehnung des äußeren Futters 8 ermöglicht, welches, indem es direkt im Inneren einer Bohrung 10 untergebracht ist, die in den Supportblock BS eingearbeitet ist, in demselben blockiert werden kann.

Der Buchsenträger 2 umfaßt im übrigen ein inneres Futter 12, das sich im Inneren des äußeren Futters 8 befindet und festgeklemmt ist. Zu diesem Zweck weist das innere Futter 12 einen Rohrkorpus 13 mit kegelstumpfförmiger Außenform auf, der in das Innere einer entsprechenden kegelstumpfförmigen Bohrung eingefügt ist, welche direkt in das äußere Futter 8 eingearbeitet ist.

Das innere Futter 12 umfaßt an einem Ende des Korpus 13 eine Kappe oder einen Boden 14, der Außengewinde aufweist und auf welches eine Schlitzmutter 18 aufgeschraubt ist, die sich in Axialrichtung an eine seitliche Flanke des äußeren Futters 8 anlegt. Die Mutter 18 übt, indem sie Druck auf das äußere Futter 8 ausübt, einen Zug auf das innere Futter 12 aus und insbesondere auf seinen Rohrkorpus 13. Dieser Zug ermöglicht dank der konischen Verbindung, die eine Klemmung zwischen den beiden Futtern 8 und 12 bildet, einen radialen Druck auf den Korpus 13 in Richtung der Achse X1 auszuüben.

Zu diesem Zweck umfaßt das innere Futter 12 Elastizitätsschlitze 16, die in Längsrichtung durch direktes Fräsen in den Korpus 13 eingearbeitet sind, bis zu dem Deckel oder Gewindeboden 14. Abdichtzungen 16a, ebenfalls aus einem synthetischen Material hergestellt wie Silicon, sind in das innere der Schlitze 16 eingespritzt und haben dieselbe Funktion wie die Zungen 9a des äußeren Futters 8. Es ist festzuhalten, daß die leer gelassenen Partien der Schlitze 9 und 16 in Koinzidenz angeordnet sind, um den Durchtritt eines Schmiermittels zu ermöglichen, welches letztere über den Buchsenträger 2 zirkuliert, wie auch nach außen und innen der Hülse 4 über einen Zufuhrkanal H, eingearbeitet in den Supportblock BS. Zu diesem Zweck wird der Buchsenträger 2 winkelmäßig positioniert dank einem Indexstift 20, der sich teilweise in dem Buchsenträger 2 befindet, unter radialem Durchdringen der beiden Futter 8 und 12 und andererseits in einer radialen Positioniernut 22, die in den Supportblock BS eingearbeitet ist.

In einer Bohrung, die direkt in den Korpus 13 des inneren Futters 12 eingearbeitet ist, sind zwei Wälzlager untergebracht, insbesondere Lager mit einer Reihe Kugeln 26 und 28, welche letzteren dazu bestimmt sind, die Hülse 4 abzustützen und bei ihrer Drehung zu führen. Die Lager 26 und 28 werden translatorisch festgelegt gehalten und werden in Axialrichtung relativ zur Längsachse X1 positioniert, dank dem radialen Schub, der von dem Korpus 13 auf ihren Außenring ausgeübt wird, der ohne Bezugszeichen ist. Der Außenring des Lagers 26 stützt sich axial an einer Schulter ab, ebenfalls ohne Bezugszeichen, die direkt in den Dekkel oder Boden 14 eingearbeitet ist.

Es ist festzuhalten, daß der Supportblock BS, der Buchsenträger 2 (gebildet von den beiden Futtern, dem äußeren 8 und dem inneren 12 und der Mutter 18), wie auch die Außenringe der Lager 26 und 28 stationär gehalten werden, insbesndere relativ zu einer Abstechdrehmaschine mit Reitstock und dies mittels Festlegemitteln, die nicht dargestellt sind.

Die Hülse 4 umfaßt zwei Manschetten oder koaxiale rohrförmige Wellen 30 bzw. 32, als äußere (30) bzw. innere (32) bezeichnet, welche im wesentlichen zylindrische Form besitzen. Auf einem Teil der äußeren Manschette 30, als Vorderteil bezeichnet unter Referenz auf die Vorschubrichtung der Stange B und der sich im Inneren des Buchsenträgers 2 befindet, sind direkt die Innenringe, ohne Bezugszeichen, der jeweiligen Lager 26 und 28 abgestützt. Die Hülse 4, die demgemäß drehbeweglich in dem Buchsenträger 2 getragen wird, ist mechanisch mit dem Buchsenträger 2 über die beiden Lagen 26 und 28 verbunden.

Zwischen den Innenringen der Lager 26 und 28 und auf der äußeren Manschette 30 ist ein Distanzstück 34 eingefügt, das zwischen den Innenringen der Lager liegt und in axialer Anlage an ihnen gehalten wird. Im übrigen ist festzuhalten, daß der Innenring des Lagers 26 seitlich an einer Schulter abgestützt ist, die von einem radialen vorspringenden Kragen 36 gebildet wird, angearbeitet an der äußeren Manschette 30. Eine Schlitzschraube 38 ist direkt auf ein freies Ende E1 der Hülse 4 aufgeschraubt, welches Ende dem Werkzeug 0 am nächsten liegt, und insbesondere auf ein freies, mit Gewinde versehenes Ende der äußeren rohrförmigen Manschette 30 mit demselben Bezugszeichen. Die Mutter 38 blokkiert seitlich und direkt den Innenring des Lagers 28 und sie hält die beiden Lager 26 und 28 wie auch das Distanzstück 34 zwischen ihnen in Axialrichtung auf der äußeren Manschette 30.

Man erkennt hier, daß die Hülse 4 und insbesondere die beiden Manschetten, die äußere Manschette 30 und die innere Manschette 32, die Innenringe der Kugellager 26 und 28, das Distanzstück 34 wie auch die Mutter 38, drehbeweglich einerseits um die Längsrotationsachse X1 sind und andererseits, relativ zu dem Buchsenträger 2, wie auch relativ zu dem Supportblock BS.

Es ist jedoch zu präzisieren, daß die äußere Manschette 30 wie auch alle Elemente 26, 28, 34 und 38, welche außen auf ihr getragen werden, translatorisch festgelegt sind, relativ zum Supportblock BS und relativ zum Buchsenträger 2.

Auf der äußeren rohrförmigen Manschette 30 und insbesondere auf einer Partie derselben, die als hintere bezeichnet wird und die nach außen über den Buchsenträger 2 in einer Richtung entgegen dem Werkzeug 0 hinausspringt, ist eine teilweise langgestreckte Keilnut 40 eingearbeitet, die beidseits in radialer Richtung mündet und insbesondere gegenüber der inneren Manschette 32. Die Nut 40 mündet auch in Axialrichtung in einer Richtung entgegen dem Werkzeug gegenüber einem Ring eines Schraubenmutternsystems VE, das später erläutert wird.

Im Inneren der Nut 40 befindet sich ein erster Blockierstift 42, der stationär im Inneren der inneren Manschette 32 gehalten ist, insbesondere durch Einpressen, d.h. im Kraftschluß.

Dieser Blockierstift 42, der radial über die innere Manschette 32 hinausragt, ist ausgebildet, um axial im Inneren der Nut 40 gleiten zu können, die den Stift 42 frei translatorisch entsprechend der Längsachse X1 führt, unter Aufrechterhaltung der Drehkupplung der beiden Manschetten 30 und 32, relativ zueinander. Man erkennt demgemäß, daß der Stift 42 und die Nut 40 ein Mittel bilden, um die äußere Manschette 30 und die innere ManschEtte 32 drehfest zu verbinden, unter Belassung der Möglichkeit, sich frei translatorisch relativ zueinander zu bewegen. Der Blockierstift 42 und die mündende Radialnut 40 haben mit anderen Worten demgemäß eine Keilfunktion.

Im übrigen ragt in das Innere der Nut 40 radial ein Kopf 44, angearbeitet an das freie Ende einer Stange, welche einen Hebelarm 46 bildet, der nahe diesem Kopf 44 ein Gewinde 48 aufweist.

Die Gewindestange 46 ist in eine Gewindepartie 50 eines Kragens 52 eingeschraubt, mittels Gleitjustierung auf der hinteren Partie der äußeren Manschette 30, die über den Buchsenträger 2 außen hinausragt und in die direkt die Nut 40 eingearbeitet ist. Der Kragen 52 verdeckt demgemäß direkt die Keilnut 40.

Die Halterung der Stange 46 relativ zur äußeren Manschette 30, wie auch auf dieser, wird ausschließlich durch das Anstoßen des Gewindes 48 der Stange 46 auf dem äußeren Umfang der Manschette 30 sichergestellt.

Es ist hier zu präzisieren, daß der Kopf 44 die Kupplung und mechanische Drehverbindung zwischen der Stange 46 und der äußeren Manschette 30 sicherstellt.

Am anderen Ende der Stange 46 ist eine Nut 54 (Fig. 2) eingearbeitet, in deren Inneres ein erstes Ende eines elastischen Organs eingefügt ist, gebildet von einer Schraubenzugfeder 56, deren zweites nicht dargestelltes Ende stationär von herkömmlichen Verankerungsmitteln an einem stationären, ebenfalls nicht dargestellten Support gehalten ist.

Nahe der Zugfeder 56 und an dem nächstliegenden Ende der Stange 46 ist ein Gelenk 60 angearbeitet, das um eine zweite Längsdrehachse X2 drehen kann, die parallel zur ersten X1 ist und einen Teil der äußeren Betätigungsmittel AME bildet, die hier in sehr schematischer Form als Arbeitszylinder mit Kolben 62, der im Inneren eines Zylinders 64 gleitet, dargestellt sind, welche stationär von Stützmitteln, hier nicht dargestellt, gehalten wird. Die Betätigungsmittel AME ermöglichen die positive Betätigung, d.h. nach Wunsch bis zu einer gewollten Position der Drehung der Hülse 4 in Richtung auf mindestens zwei Positionen, nämlich einer Öffnungspositoin (P0) bzw. einer Schließposition (PF) der Zange 6, und sie ermöglichen außerdem das Halten der genannten Hülse in diesen beiden Positionen, die in Fig. 2 in strichpunktierten Linien dargestellt sind. Für diesen Zweck umfassen die Betätigungsmittel AME einen herkömmlichen Steuerkreislauf (nicht dargestellt) vom pneumatischen und/oder elektronischen Typ, geeignet zum Steuern der Translation des Kolbens 62. Die gesteuerte Öffnung der Zange 6 ermöglicht die Extraktion einer Stange und insbesondere von einer Volleinrichtung bei Bearbeitungsende, während die gesteuerte Schließung es ermöglicht, die zu bearbeitende Stange wieder festzulegen durch Immobilisieren der Stange, die in diesem Fall einen Anschlag bildet.

Man versteht im Nachfolgenden, daß die Stange 46, die Zugfeder 56, welche elastische Rückstellmittel für die Hülse 4 bilden, welche Rückstellmittel mit der allgemeinen Markierung R bezeichnet sind.

Die Rückstellmittel R können elastisch jede Drehverlagerung der Hülse 4, die in einer Drehrichtung erfolgt ist, nämlich der Öffnungsrichtung (in Fig. 2 mit Pfeil DRO bezeichnet) rückstellen. Diese elastischen Rückstellmittel R haben demgemäß permanent die Tendenz, die Hülse 4 in einer Richtung DRF, nämlich Schließrichtung, entgegengesetzt der Öffnungsrichtung DRO zurückzuführen. Man versteht schließlich, daß die Drehrichtungen DRO und DRF dem Öffnungssinn bzw. Schließsinn der Stange 6 entsprechend, die sich im Inneren der Hülse 4 befindet.

Die Führungsbuchse gemäß der Erfindung umfaßt im übrigen ein Schraubenmutternsystem VE, das an einem freien Ende E2 (Fig. 1) der Hülse 4 angeordnet ist. Dieses Ende, das gegenüber dem freien Ende E1 ist, springt nach außen über den Buchsenträger 2 in eine Richtung hinaus, die der Baugruppe Werkzeug-0-Werkzeugträger P abgewandt ist.

Das Schraubenmutternsystem VE umfaßt eine Kugelspindel, deren Spindel V direkt auf den Außenumfang der inneren Manschette 32 gearbeitet ist nahe ihrem freien Ende E2 und auf ihrer hinteren Partie, und dies über eine entsprechende halbsphärische Nut.

Das Schraubenmutternsystem VE, dessen Spindel V auf diese Weise direkt auf die Hülse 4 aufgearbeitet ist, umfaßt im übrigen eine Mutter E, die in einen Ring 66 eingearbeitet ist, der fest relativ zum Buchsenträger 2 montiert ist, und zwar direkt auf diesem mittels zweier Kopfschrauben 68 und 70, welche letzteren in Gewindelöcher eingeschraubt sind, die in das Innere des Deckels 14 des inneren Futters 12 eingearbeitet sind.

Distanzstücke 72 (von denen ein einziges in Halbansicht von der Seite in Fig. 1 gezeigt ist), gebildet von rohrförmigen Ringen, sind um jede der Schrauben 68 und 70 gelegt und seitlich eingefügt zwischen dem die Mutter bildenden Ring 66 und dem Deckel 14 des inneren Futters 12.

Es ist auch zu präzisieren, daß die Schrauben 68 und 70, den Distanzstücken 72 jeweils zugeordnet, Anschläge bezüglich der Winkelverlagerung der Stange 46 bilden.

Im Inneren der Hülse 4 und insbesondere in der inneren Manschette 32 ist die Zange 6 untergebracht, die ausgebildet ist, um einen getragenen Abschnitt SP der zu bearbeitenden Stange B aufzunehmen und drehbeweglich zu führen.

Die Zange 6, die in Fig. 4 und 5 mit größeren Einzelheiten dargestellt ist, wird von einem Lager 79 gebildet, das eine Gruppe von Wälzkörpern oder Nadeln 80 umfaßt, die frei drehbeweglich sind direkt in Kontakt (über eine Rollreibung) auf dem Außenumfang des getragenen Abschnitts SP der zu bearbeitenden Stange B. Die Wälzkörper 80 werden radial gehalten, indem sie in einem Käfig 82 eingefügt sind. Der Käfig 82 wie auch die Wälzkörper 80 sind untergebracht und werden in Radialrichtung außen abgestützt von einem Außenring 84, der von drei Sektoren gebildet wird (von denen nur einer, 85, mit Bezugszeichen versehen wurde), welche voneinander durch Distanzschlitze 86 getrennt sind. Die Sektoren 85 und der Ring 84 haben eine Außenform vom Typ eines Doppelkegelstumpfs, hier als bikonisch bezeichnet.

Der bikonische Ring 84 umfaßt im übrigen drei Längsnuten 88, die außen in die Segmente 85 eingearbeitet sind und die einerseits in Axialrichtung beidseits des Ringes 84 münden und andererseits in Radialrichtung ausschließlich nach außen gegenüber der Manschette 32 (Fig. 1). Die Nuten 88 sind in Richtung der Drehachse X1 orientiert und zueinander um 120º versetzt. Der kegelstumpfförmige, als hinterer bezeichnete Außenumfang des Ringes 84 ist so ausgebildet, daß er sich in das Innere des freien Endes E1 der inneren Manschette 32 fügen kann und, genauer gesagt, in das Innere einer Ausnehmung 89 in entsprechend kegelstumpfförmiger Ausgestaltung. Man erkennt, daß dieser kegelstumpfförmige hintere Umfang der einzige funktionelle ist, wobei der vordere Umfang nur ein Lösen ermöglicht.

Im übrigen sind vor dem Wälzlager 79 (immer bezogen auf die translatorische Vorschubrichtung ATB der zu bearbeitenden Stange B, Fig. 1) Fühlermittel 90 angeordnet, gebildet, wie man am besten in Fig. 6 und 7 erkennt, von drei Segmenten (von denen nur eins mit 91 markiert ist), mit äußerlich kegelstumpfförmiger Ausgestaltung ausgebildet, um sich in das Innere der Anschlagaufnahme 89 zu setzen.

Die drei Segmente 91, die die Fühlermittel 90 bilden, materialisieren eine zylindrische Bohrung 92 mit variablem Durchmesser, welche Bohrung in ständigem Reibungskontakt (Gleitreibung) steht mit der zu bearbeitenden Stange B und insbesondere auf einem Abschnitt derselben, der als Steuerabschnitt SC bezeichnet wird. Die Fühlermittel 90 sind ausgebildet, um jede negative und/oder positive Abmessungsvariation der Stange B zu erfassen, und sie sind ausgebildet, um zu jedem Zeitpunkt jede Veränderung des Durchmessers der Stange B in dem Steuerabschitt SC zu erfaßen, wenn diese Stange zu einer Drehbewegung angetrieben wird. Diese Fühlermittel 90 bilden insbesondere Erfassungsmittel dieser Abmessungsvariationen.

Man erkennt, daß der Steuerabschnitt SC vorteilhafterweise auf der Stange B direkt vor dem abgestützten Abschnitt SP angeordnet ist, relativ zur Translationsvorschubrichtung ATB der Stange B, d.h., daß er stromauf dieses abgestützten Abschnitts SP angeordnet ist.

Man erkennt, daß die drei Segmente 91, die die Fühlermittel 90 bilden, je eine Nut 94 aufweisen, welche letzteren die gleiche Konfiguration aufweisen wie jene der Nuten 88.

Es ist hier zu präzisieren, daß die Nuten 88 und 94 des Lagers 79 bzw. der Fühlermittel 90 ausgebildet sind, um jeweils zweite und dritte Drehblockierstifte 96 und 98 aufzunehmen, die radial vorkragen und stationär gehalten sind, insbesondere durch Einpressen vom Kraftschlußtyp in das Innere der Manschette 32.

Man erkennt demgemäß, daß die Fühlermittel 90 wie auch das Lager 79 gemeinsam die Zange 6 bilden, die vom Typ einer Reibungszange ist. Die Fühlermittel bilden den Einlaß der Zange 6 und deshalb ist die Bohrung 92 hinten abgefast in Richtung zum Ende E2 der Hülse 4, an welchem Ende die Stange B eingeführt wird.

Diese Fühlermittel 90 und das Lager 79 sind drehfest verbunden einerseits mit der rohrförmigen Manschette 32 über die Gruppe von Stifen 96,98-Nuten 88,94, welche Keilverbindungen bilden und andererseits mit der äußeren rohrförmigen Manschette 30 über den Stift 42 und die Nut 40. Demgemäß sind die Fühlermittel 90 und das Lager 79, die die Reibungszange 6 bilden, drehfest verbunden mit der Hülse 4. Diese Elemente 90 und 76 können sich jedoch frei translatorisch mittels Axialverlagerung längs Achse X1 bewegen, relativ zu der Hülse 4 und insbesondere relativ zu der inneren rohrförmigen Manschette 32.

Im Inneren der rohrförmigen Manschette 32 ist ein weiteres elastisches Organ untergebracht, gebildet von einer Schraubendruckfeder 100, die sich direkt und koaxial im Inneren einer zylindrischen Bohrung 33 befindet, eingearbeitet in die innere Manschette 32 in der Verlängerung der kegelstumpfförmigen Aufnahme 89 und an diese anschließend.

Man erkennt, daß die Schraubendruckfeder 100 sich seitlich mit ihren beiden Enden abstützt und demgemäß unter Vorspannung gehalten wird, einerseits an den Fühlermitteln 90 und andererseits an einem Einstellorgan 102, das sich in der Bohrung 33 befindet und axial in dieser durch eine Schulter gehalten wird, angeformt an einen Kragen 104, der am Ende E2 der Hülse 4 angearbeitet ist und, ganz genau gesagt, am freien entsprechenden Ende der Manschette 32.

Dieses Einstellorgan 102 wie auch der Kragen 104 weisen jeweilse eine Fase auf, die das Einführen der zu bearbeitenden Stange B in die Hülse 4 ermöglichen.

Das Einstellorgan 102 kann ausgewählt werden oder in seiner Dicke bearbeitet werden in Abhängigkeit von der Kraft, die man axial auf die Zange 6 ausüben möchte.

Man erkennt im übrigen, daß diese Kraft auf das Lager 79 der Zange 6 über die Fühlermittel 90 übertragen wird, die in seitlicher Anlage an den Käfig 82 und an den Segmenten 85 des Rings 84 sind.

Das Lager 79 stützt sich über die Wälzkörper 80 im übrigen im Axialkontakt an einem Anschlag ab, gebildet von einer Kuppel 106, die sich direkt im Inneren der äußeren Manschette 30 befindet und in dieser gehalten wird durch einen Wulst 108, ausgebildet am freien Ende E1 der Manschette 30.

Die Funktionsweise der Führungsbuchse gemäß der Erfindung ist die folgende.

Zunächst wird der automatische Funktionsmodus beschrieben, wo die Betätigungsmittel AME deaktiviert sind, beispielsweise durch Öffnen des Pneumatikkreises, nicht dargestellt.

Wenn eine Stange B, die zu einer Drehbewegung RB angetrieben wird und gerade durch das Werkzeug 0 bearbeitet wird oder die gerade in die Hülse 4 vom Einlaßende her eingeführt worden ist, einen Steuerabschnitt SC mit einem Außendurchmesser besitzt, der deutlich größer ist (positive Dimensionstoleranzänderungen) als jener der Bohrung 92 der Fühlermittel 90 oder des Tragabschnitts SP der Stange B, ergibt sich sofort, wegen der Einstellung, die zwischen diesem Steuerabschnitt SC und den Fühlermitteln 90 gespannt wird, ein mechanisches Fressen infolge Reibung zwischen den Fühlermitteln 90 und der Stange B.

Dieses Fressen bewirkt sofort eine Drehung der Fühlermittel 90, die viel empfindlicher sind als das Lager 79 gegenüber jeder Abmessungsveränderung der Stange wegen ihres Reibungskontakts mit dieser, welche Reibung eine Gleitreibung ist.

Da die Fühlermittel 90 mechanisch drehfest mit der Hülse 4 gekoppelt sind, wie vorstehend erläutert, werden die beiden Manschetten 30 und 32 demzufolge zur Drehung um die Längsdrehachse X1 angetrieben, was eine sofortige Wickelverlagerung der gesamten Hülse 4 (und des Stifts 46) in der Drehrichtung mit sich bringt, die durch den Pfeil DRO repräsentiert ist.

Da die Manschette 30 mit dem Schraubenmutternsystem VE verbunden ist, das insbesondere ein Linksgewinde aufweist, ergibt sich automatisch dank der Drehung der Hülse 4 eine begleitende translatorische Verlagerung der inneren rohrförmigen Manschette 32 allein, und dies in einer Verlagerungstranslationsrichtung, die durch den Pfeil DT0 in Fig. 1 repräsentiert ist. Da die innere Manschette 32 sich in Fig. 1 nach hinten bewegt, hat die kegelstumpfförmige Aufnahme 89 die Tendenz, ihren Kontakt (Lösen und tangentielles Gleiten) mit den Fühlermitteln 90 und mit dem die Zange 6 bildenden Lager 79 aufzugeben.

Diese Separation wird sichergestellt durch die Wirkung der Schraubendruckfeder 100, welche die Fühlermittel 90 wie auch das Lager 79 zurückdrückt und axial von der Manschette 32 entfernt und insbesondere von der Anschlagaufnahme 89. Aus diesem Grunde erkennt man, daß die Schraubendruckfeder 100 ein erstes elastisches Organ bildet, das die Zange 6 axial verlagern kann, relativ zu der Hülse 4, um sie in Radialrichtung freizusetzen.

Man kann im übrigen konstatieren, daß (1) die translatorische Verlagerung der inneren Manschette 32 weg von den Fühlermitteln 90 und dem Lager 79 und daß (2) das Schraubenmutternsystem VE in Verbindung mit dem ersten elastischen Organ 100 Öffnungsmittel der Zange 6 bilden, die direkt empfindlich sind gegenüber positiven Abmessungsänderungen der zu bearbeitenden Stange B, wobei die Schraubenfeder 100 oder das erste elastische Organ direkt betätigt wird durch die translatorische Verlagerung der Hülse 4 und insbesondere durch die translatorische Verlagerung der Manschette 30.

Wenn übrigens im entgegensetzten Falle der Steuerabschnitt SC der zu bearbeitenden Stange B einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als jener des getragenen Abschnitts SP derselben Stange B (negative Abmessungstoleranzänderungen), entsteht ein Spiels zwischen dem Außenumfang des Steuerabschnitts SC und der Bohrung 92 der Fühlermittel 90, was es den Rückstellmitteln R (die im übrigen vorher verlagert worden waren) ermöglicht, in der Drehrichtung, die durch den Pfeil DRF in Fig. 2 wiedergegeben ist, die Hülse 4 in der Schließdrehrichtung zurückzustellen.

Es ist festzuhalten, daß diese Schließrichtung entgegengesetzt der Drehrichtung der Stange B ist, wie in Fig. 2 dargestellt durch den Pfeil RB. Da die Stange 46 der Rückstellmittel mechanisch drehfest mit der Hülse F über die äußere Manschette 30 gekoppelt ist, bewirkt das Rückstellen der Stange 46, dank dem Schraubenmutternsystem VE, die Bewegungsumformmittel darstellen, die translatorische Verlagerung der Hülse 4 und insbesondere der inneren Manschette 32 in einer Verlagerungsrichtung, die durch den Pfeil DTF repräsentiert wird (Fig. 1).

Aus diesem Grunde kehrt die konische Aufnahme 89 zurück oder hat die Tendenz zurückzukehren, unter Pressung gegen die Fühlermittel wie auch gegen das Lager 79, was eine Radialverlagerung der Zange 6 in Richtung der zu bearbeitenden Stange B mit sich bringt und insbesondere in Richtung ihres getragenen Abschnitts SP oder zumindest eine Erhöhung des Spanndrucks auf dieselbe.

Man konstatiert demgemäß, daß die Stange 46, welche einen Hebelarm bildet, der mit der Hülse 4 verbunden ist, indem sie mit einer Zugfeder 56 versehen ist, Rückstellmittel R bildet, jedoch auch in Verbindung mit der inneren Manschette 32 Schließmittel für die Zange 6. Man bemerkt, daß die Winkelverlagerungen der Stange 46 zwischen den beiden Anschlägen begrenzt werden können, gebildet von den Distanzstücken 72 und den Schrauben 68 und 70. In diesem Falle nehmen die Stange 46 und die Rückstellmittel R der Buchse gemäß der Erfindung ihre Position, als Arbeitsposition bezeichnet, ein, die mit (PT) bezeichnet ist und die mit ausgezogenen Linien in Fig. 2 dargestellt ist.

Man erkennt auch, daß die Rückstellmittel R, die von dem elastischen Organ, nämlich dem zweiten elastischen Organ, gebildet werden, hier durch die Feder 56, die in Verbindung steht mit der Hülse 4, die Drehbewegung dieser Hülse hervorrufen können und ihre begleitende translatorische Verlagerung zum radialen Vorspannen der Zange 6 in der radialen Schließrichtung, d.h. in Richtung auf die Stange B zu.

Man erkennt im übrigen, daß auf der Ebene der Funktion die Schließmittel der Zange, die von dem Rückstellmittel R wie auch, genauer gesagt, von der konischen Anschlagausnehmung 89 der inneren Manschette 32 und den kegelstumpfförmigen entsprechenden Regionen des Lagers 79 gebildet werden, direkt empfindlich sind gegenüber negativen Abmessungsvariationen der Stange B.

Man kann ferner feststellen, daß die Fühlermittel 90 Steuermittel für die Öffnungs- und Schließmittel bilden, was eine quasi augenblickliche und automatische Justierung dieser letzteren bezüglich der Stange B ermöglicht.

Man versteht außerdem aus der vorstehenden Erläuterung, daß die Hülse 4 eine oszillierende Drehbewegung um die Arbeitsposition (PT) aufweist, auf der permanenten Suche nach einem Gleichgewicht zwischen einer Öffnungswirkung und einer Schließwirkung der Zange 6, relativ zu der Stange B.

Es wurden demgemäß Regelmittel bereit gestellt, gesteuert durch eine oszillierende Drehbewegung der Hülse, welche Bewegung empfindlich ist gegenüber Abmessungstoleranzänderungen der Stange B. Man erkennt auch, daß auf der Ebene der Funktion die Regelmittel gemäß der Erfindung mechanisch gesteuert werden durch die Stange selbst.

Diese Regelmittel, die in der Lage sind, die Öffnungs- und Schließmittel der Buchse zu steuern, zwecks Kompensation von positiven und negativen Abmessungstoleranzvariationen der Stange, können augenblicklich die Öffnungs- und Schließmittel der Zange 6 betätigen, direkt in Reaktion auf Abmessungstoleranzvariationen der zu bearbeitenden Stange, um die Zange 6 einen Druck auf die Stange B ausüben zu lassen, der im wesentlichen konstant ist.

Man erkennt, daß die funktionellen Charakteristiken der Führungsbuchse gemäß der Erfindung auch zulässig sind, dank der Anordnung der Transformationsorgane der Bewegung, gebildet von dem Schraubenmutternsystem VE, das der Hülse 4 zugeordnet ist, und das ausgebildet ist zum Transformieren der oszillierenden Drehbewegung der Hülse 4 in eine begleitende translatorische Verlagerung derselben nach vorn oder nach hinten, entsprechend den Pfeilen DTO bzw. DTF; wobei diese translatorische Verlagerung in der Lage ist, direkt die Öffnungs- und Schließmittel der Zange 6 zu betätigen.

Der gesteuerte Funktionsmodus ist ähnlich dem vorstehend beschriebenen Funktionsmodus. Der gesteuerte Funktionsmodus unterscheidet sich jedoch durch die Steuerung der Öffnungs- und Schließmittel, welche in positiver Weise erfolgt, dank der Wirkung der Steuermittel AME und insbesondere des Arbeitszylinders 62,64. Die Fühlermittel 90 sind demgemäß im Ruhezustand, wobei dieser Funktionsmodus in Betrieb gesetzt werden kann unabhängig davon, welchen Bewegungszustand die Stange gerade hat, demgemäß ebenso gut, wenn sie im dynamischen wie auch, wenn sie im statischen Zustand ist. Die Stange 46 betätigt immer das Schließen der Zange 6, dank der Kinematik und der Ausgestaltung der vorstehend beschriebenen Elemente, und dies unter der Wirkung der Feder 56, die gegebenenfalls unterstützt wird durch die Steuermittel AME.

Darüberhinaus kann die Stange 46 das Öffnen der Zange 6 durch Drehung und entsprechende Verlagerung der Hülse 4 steuern, wie dies vorstehend beschrieben wurde, dieses Mal ausschließlich unter der Wirkung der Betätigungsmittel AME, die Priorität genießen gegenüber den Erfassungs- und Steuermitteln, gebildet unter anderem von den Fühlermitteln 90.

Schließlich ist zu präzisieren, daß die Zange 6 in einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ausschließlich von Segmenten gebildet sein könnte, wie die Segmente 91 der Fig. 6, unter überdeckung beider Abschnitte des gesteuerten SC und des getragenen SP, ohne ein Wälzlager zu umfassen.

Eine Zange dieses Typs ist dann eine Nur-Friktions-Zange, bei der das Lager zugleich Fühlermittel bildet.


Anspruch[de]

1. Führungsbuchse insbesondere bestimmt zur Ausrüstung einer Werkzeugmaschine, wie einer Abstechdrehmaschine mit Reitstock, und von der Bauart, die umfaßt:

- einen Buchsenträger (2), bestimmt, um relativ zu der Drehmaschine positioniert zu werden,

- eine Hülse (4), die mit dem Buchsenträger (2) verbunden ist und eine Führungszange (6) umfaßt, die eine zu bearbeitende Stange (B) aufnehmen und bei der Drehung führen kann,

- Öffnungs- und Schließmittel der Führungszange (6), die deren Durchmesser relativ zum Stangendurchmesser einjustieren, und

- Reguliermittel, die die Öffnungs- und Schließmittel steuern können zwecks Kompensation von positiven und negativen Abmessungsvariationen des Außendurchmessers der Stange (B), dadurch gekennzeichnet, daß die Reguliermittel Fühlermittel (90) umfassen, die im Inneren der Buchse (1) angeordnet sind in Reibungskontakt mit der zu bearbeitenden Stange (B), welche Fühlermittel (90), die empfindlich gegenüber jeder Veränderung des Außendurchmessers der Stange (B) sind, in augenblicklicher Weise die Öffnungs- und Schließmittel der Zange steuern in Reaktion auf die genannten Veränderungen, um eine konstante Einjustierung zwischen der Öffnung derbuchse (1) und der Stange (B) zu gewährleisten.

2. Führungsbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlermittel (90) nahe der Führungszange (6) und, bezogen auf die Vorschubrichtung der Stange (B) in der Buchse (1), vor dieser angeordnet sind.

3. Führungsbuchse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlermittel von im wesentlichen mechanischen Organen (91) gebildet sind, drehfest mit der Hülse (4).

4. Führungsbuchse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlermittel (90) von Segmenten mit kegelstumpfförmiger Außenform gebildet sind, die an einer entsprechenden kegelstumpfförmigen Oberfläche (89) der Hülse (4) abgestützt sind.

5. Führungsbuchse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungszange (6) Schub- oder Rollsteine (80) umfaßt, die in direkten Abrollkontakt mit dem Außendurchmesser der Stange (B) bringbar sind.

6. Führungsbuchse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schub- oder Rollsteine (80) in einem Ring (84) untergebracht sind, der einen äußeren kegelstumpfförmigen Umfang aufweist, der an einer entsprechenden kegelstumpfförmigen Oberfläche (89) der Hülse (4) abgestützt ist.

7. Führungsbuchse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlermittel (90) in seitlicher Anlage an dem Ring (84) positioniert sind.

8. Führungsbuchse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (4) mit Rückstellmitteln (R) zusammenwirkt, um in Reaktion auf die Wirkung der Fühlermittel (90) eine oszillierende Drehbewegung um eine Arbeitsposition (PT) entsprechend der Einjustierung ausführen zu können.

9. Führungsbuchse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellmittel (R) ein elastisches Organ (56) umfassen, das mit der Hülse (4) verbunden ist und die Drehbewegung und gleichzeitige translatoriscbe Verlagerung provozieren kann, um radial die Führungszange (6) in ihrer radialen Schließrichtung zu belasten.

10. Führungsbuchse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellmittel (R) eine Stange (46), die einen Hebelarm bildet, umfassen, welche Stange (46), die mit der Hülse (4) verbunden ist, mit einer Zugfeder, die das elastische Organ (56) bildet, verbunden ist, welche Stange (46) in ihrer Winkelverlagerung zwischen zwei Anschlägen (68, 70, 72) begrenzt ist.

11. Führungsbuchse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie Bewegungstransformationsorgane (VE) umfaßt, um die oszillierende Drehbewegung der Hülse (4) in eine gleichzeitige translatorische Verlagerung derselben umzusetzen, welche translatorische Verlagerung geeignet ist, direkt die Öffnungs- und Schließmittel der Zange (6) zu betätigen.

12. Führungsbuchse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungstransformationsmittel ein der Hülse (4) zugeordnetes Schraubenmutternsystem (VE) umfassen.

13. Führungsbuchse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Schraubenmutternsystem (VE) eine Kugelschraubspindel umfaßt, deren Spindel auf der Hülse (4) ausgebildet ist, während die Mutter (E) in einem stationär relativ zu dem Buchsenträger (2) montierten Ring (66) ausgebildet ist.

14. Führungsbuchse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Öffnen der Führungszange (6) ein elastisches Organ (100) umfassen, betätigt durch die translatorische Verlagerung der Hülse (4).

15. Führungsbuchse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Organ (100) von einer Schraubendruckfeder gebildet wird, positioniert im Inneren der Hülse (4).

16. Führungsbuchse nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubendruckfeder (100) die Führungszange (6) relativ zur Hülse (4) axial für die radiale Freisetzung verlagern kann.







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