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Dokumentenidentifikation DE202006017178U1 01.03.2007
Titel Werkzeugschlittenanordnung
Anmelder Thielenhaus Technologies GmbH, 42285 Wuppertal, DE
Vertreter Andrejewski, Honke & Sozien, 45127 Essen
DE-Aktenzeichen 202006017178
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 01.03.2007
Registration date 25.01.2007
Application date from patent application 10.11.2006
IPC-Hauptklasse B23Q 1/44(2006.01)A, F, I, 20061110, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B23Q 1/26(2006.01)A, L, I, 20061110, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugschlittenanordnung mit einer Grundplatte, einem mit der Grundplatte verbundenen Träger, einem auf dem Träger axial geführten Schlitten und einem auf dem Träger angeordneten Vorschubantrieb für den Schlitten, wobei zwischen der Grundplatte und dem Träger Einstellmittel vorgesehen sind, um den Träger gegenüber der Grundplatte in zwei zueinander senkrechten Richtungen zu verstellen. Die Werkzeugschlittenanordnung wird als Teil einer Werkzeugmaschine genutzt, wobei ein Bearbeitungswerkzeug auf dem axial geführten Schlitten angeordnet und die Werkzeugschlittenanordnung mit der Grundplatte an einem Maschinenaufbau der Werkzeugmaschine befestigt wird. Die Einstellmittel erlauben dabei eine genaue Ausrichtung der Vorschubachse von Schlitten und Werkzeug. Die Werkzeugschlittenanordnung ist im besonderen Maße für eine Werkzeugmaschine zur spanenden Finishbearbeitung von Werkstücken geeignet.

Eine Werkzeugschlittenanordnung mit den eingangs beschriebenen Merkmalen ist aus der Praxis bekannt, wobei für die Justage in den beiden zueinander senkrechten Richtungen x, y Stellschrauben vorgesehen sind. Die Einstellungen werden solange korrigiert, bis sich an der bearbeiteten Werkstückfläche ein gewünschtes Schliffbild einstellt. Eine genaue Einstellung ist schwierig und zeitaufwendig, da die Stellschrauben nur schwer zugänglich sind und die beiden zueinander senkrechten Richtungen x und y nicht voneinander unabhängig eingestellt werden können.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugschlittenanordnung mit den eingangs beschriebenen Merkmalen anzugeben, die auf einfache Weise eine genaue Ausrichtung der Vorschubachse ermöglicht, wobei insbesondere die zueinander senkrechten Richtungen x, y weitgehend unabhängig voneinander einstellbar sein sollen.

Ausgehend von einer Werkzeugschlittenanordnung mit den eingangs beschriebenen Merkmalen wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Träger mit der Grundplatte durch ein Lager verbunden ist, welches eine Schwenkbewegung des Trägers um eine zur Schlittenachse orthogonale Schwenkachse und eine zur Schwenkbewegung orthogonale Tiltbewegung zulässt, und dass eine Exzenterverstelleinrichtung als Einstellmittel für die Tiltbewegung vorgesehen ist, die einen im Träger oder in der Grundplatte gelagerten Verstellexzenter sowie eine den Träger mit der Grundplatte verbindende federbelastete Klemmeinrichtung umfasst. Unter Tiltbewegung wird eine Kippbewegung senkrecht zur Schwenkbewegung verstanden. Da die Schwenkbewegung und die Tiltbewegung orthogonal zueinander sowie orthogonal zu der Schlittenachse des axial geführten Schlittens sind, ist eine exakte Einstellung möglich, wobei die Einstellbewegungen weitgehend unabhängig voneinander sind. Der erfindungsgemäße Einsatz einer Exzenterverstelleinrichtung ermöglicht dabei eine besonders einfache und gleichzeitig genaue Einstellung der Tiltbewegung. Eine Drehung des Verstellexzenters erfolgt gegen die Federkraft der Klemmeinrichtung, so dass eine weitgehend spielfreie Justage gewährleistet ist.

Das Lager, welches die Schwenkbewegung und die Tiltbewegung zulässt, ist im Vergleich zu den typischen Stellwegen in einem großen Abstand zu der Exzenterverstelleinrichtung und dem Einstellmittel für die Schwenkbewegung angeordnet, so dass die Feineinstellung der Schlittenachse nur in einem kleinen Winkelbereich vorgesehen ist. Das Lager ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung mit einem Lagerzapfen zwischen der Grundplatte und dem Träger angeordnet, wobei der Lagerzapfen in der Grundplatte fest eingesetzt ist und unter Zwischenschaltung eines Federpaketes an den Träger angeschlossen ist. Die Zwischenschaltung des Federpaketes gewährleistet eine für die Tiltbewegung ausreichende Beweglichkeit des Lagers, wobei aufgrund der Federkraft gleichzeitig eine spielfreie Bewegung des Lagers bei einer Einstellbewegung gewährleistet ist.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist als Einstellmittel für die Schwenkbewegung des Trägers eine Spindelverstelleinrichtung vorgesehen, die eine im Träger oder in der Grundplatte gelagerte Spindel sowie einen auf der Spindel angeordneten Mitnehmer aufweist, wobei der Mitnehmer in einer Ausnehmung der Grundplatte bzw. des Trägers eingreift und Tiltbewegungen des Trägers relativ zur Grundplatte zulässt. Die Spindel ist zweckmäßigerweise derart in dem Träger bzw. der Grundplatte gelagert, dass ein Ende oder vorzugsweise beide Enden der Spindel von außen zugänglich sind. Die Spindel kann an dem zugänglichen Ende bzw. den zugänglichen Enden eine Aufnahme für ein Verstellwerkzeug, beispielsweise einen Schraubenzieher oder einen Inbusschlüssel, aufweisen. Im Rahmen der Erfindung kann jedoch auch zur Gewährleistung einer besonders leichten Einstellung der Schwenkbewegung die Anordnung eines Handrades an zumindest einem Ende der Spindel vorgesehen sein.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Verstellexzenter mit einer Exzenterwelle in dem Träger bzw. der Grundplatte gelagert, wobei auch zweckmäßigerweise ein Ende, vorzugsweise beide Enden der Exzenterwelle von außen zugänglich sind. Wie bei der Spindel können zur Gewährleistung einer möglichst einfachen Einstellbarkeit an zumindest einem Ende der Exzenterwelle eine Aufnahme für ein Verstellwerkzeug oder ein Handrad angeordnet sein.

Die Ausgestaltung des Verstellexzenters richtet sich nach dem gewünschten Stellbereich für die Tiltbewegung. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Außenkontur des Verstellexzenters so festgelegt, dass der durch die Einstellung des Verstellexzenters bestimmte Abstand zwischen der Grundplatte und dem Träger sich linear mit dem Drehwinkel des Verstellexzenters ändert. In Bezug auf den Drehpunkt des Verstellexzenters ist der Verstellexzenter im Stellbereich als archimedische Spirale ausgebildet, wobei sich ausgehend von dem geringsten Abstand a0 zwischen Träger und Grundplatte der Abstand a aus dem Produkt von einem Steigungsfaktor m und dem Drehwinkel &phgr; ergibt. Es gilt: a = a0 + m·&phgr;.

Im Rahmen einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Verstellexzenter im Stellbereich abhängig von dem Drehwinkel Teilbereiche unterschiedlicher Steigung aufweist. Durch eine solche Ausgestaltung ist in Bereichen mit geringer Steigung eine besonders feine Einstellung möglich, wobei insgesamt durch die Teilbereiche mit einer großen Steigung auch ein großer Verstellweg ermöglicht werden kann. Um ein Verdrehen des Verstellexzenters lediglich in dem vorgegebenen Stellbereich zu ermöglichen, können Anschläge vorgesehen sein, welche die Drehbewegung des Verstellexzenters begrenzen.

Der Vorschubantrieb kann im Rahmen der Erfindung beispielsweise eine drehbar an dem Träger gelagerte Vorschubspindel aufweisen, die mit einer Spindelaufnahme des Schlittens zusammenwirkt, wobei die Drehung der Spindel mittels eines Antriebsmotors eine axiale Zustellbewegung des Schlittens bewirkt.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen schematisch:

1 eine perspektivische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Werkzeugschlittenanordnung;

2 die Werkzeugschlittenanordnung gemäß 1 in einer Ansicht von vorne;

3 ein Längsschnitt entlang der Linie A-A der 2;

4 eine Schnittdarstellung entlang der Linie B-B der 2;

5 eine Schnittdarstellung entlang der Linie C-C der 2;

6 eine Schnittdarstellung entlang der Linie D-D der 2;

7a und b alternative Ausgestaltungen eines Verstellexzenters.

Zum grundsätzlichen Aufbau der in den Figuren dargestellten Werkzeugschlittenanordnung gehören eine Grundplatte 1, ein mit der Grundplatte 1 verbundener Träger 2, ein auf dem Träger 2 axial geführter Schlitten 3 sowie ein Vorschubantrieb 4 für den Schlitten. Die Werkzeugschlittenanordnung wird für eine Werkzeugmaschine genutzt, wobei die Grundplatte an einem Maschinenaufbau befestigt wird und ein Bearbeitungswerkzeug, beispielsweise eine Schleif-, Bohr- oder Frässpindel, auf dem Schlitten angeordnet wird. Dem Längsschnitt der 3 ist zu entnehmen, dass der Träger 2 mit der Grundplatte 1 durch ein Lager 5 verbunden ist, welches eine Schwenkbewegung des Trägers 2 um eine zur Schlittenachse orthogonale Schwenkachse in Richtung x und eine zur Schwenkbewegung orthogonale Tiltbewegung (Kippbewegung) in Richtung y zulässt. Als Einstellmittel für die Tiltbewegung ist eine Exzenterverstelleinrichtung 6 mit einem Verstellexzenter 7 vorgesehen, wobei der Verstellexzenter 7 mit einer Exzenterwelle 8 in der Grundplatte 1 oder dem Träger 2 gelagert ist. 5 zeigt einen Schnitt im Bereich der Exzenterverstelleinrichtung 6 entlang der Linie C-C der 2. Der Verstellexzenter 7 ist mit der Exzenterwelle 8 bei der dargestellten Ausführung in dem Träger 2 gelagert, wobei die Exzenterwelle 8 an ihren beiden Enden von außen zugänglich ist. Die Exzenterwelle weist an einem ihrer Enden eine Aufnahme 9 für ein Verstellwerkzeug auf, wobei ohne Einschränkung auch eine entsprechende Aufnahme oder auch ein Handrad an beiden Enden der Exzenterwelle 8 vorgesehen sein kann. An den axialen Enden des Verstellexzenters 7 für die Tiltbewegung sind Anschrägungen 10 vorgesehen, so dass der Verstellexzenter 7 bei einer Schwenkbewegung leicht auf der Grundplatte 1 gleiten kann. Zur Verbesserung der Gleiteigenschaften können auch Gleitbeschichtungen oder besonders gleitarme Materialkombinationen von Grundplatte 1 und Verstellexzenter 7 vorgesehen sein. Bei einer Drehung des Verstellexzenters 7 wird der Abstand zwischen Grundplatte 1 und Träger 2 bei der Tiltbewegung gegen die Kraft einer federbelasteten Klemmeinrichtung 11 verstellt. Der Aufbau der Klemmeinrichtung 11 ist im Detail der 4 zu entnehmen, wobei die 4 eine Schnittdarstellung entlang der Linie B-B der 2 zeigt. Die Klemmeinrichtung 11 weist zwei Schrauben 12 auf, die Federn 13 durchgreifen und endseitig in ein T-förmiges Gegenstück 14 eingeschraubt sind. Das T-förmige Gegenstück 14 ist, wie in 3 dargestellt, in einer entsprechend geformten Nut 15 der Grundplatte 1 nach der Art einer Schwalbenschwanzführung eingelegt, wobei das T-förmige Gegenstück 14 bei einer Schwenkbewegung in der zugeordneten Nut 15 in Richtung x gleiten kann.

Als Einstellmittel für die Schwenkbewegung des Trägers 2 gegenüber der Grundplatte 1 ist eine Spindelverstelleinrichtung 16 vorgesehen. Die Spindelverstelleinrichtung 16 ist in 6, die einen Schnitt entlang der Linie D-D der 2 zeigt, im Detail dargestellt. Die Spindelverstelleinrichtung 16 weist eine im Träger 2 gelagerte Spindel 17 sowie einen auf der Spindel 17 angeordneten Mitnehmer 18 auf, wobei der Mitnehmer 18 in einer Ausnehmung 19 der Grundplatte 1 eingreift. Die Spindel 17 ist derart in dem Träger 2 gelagert, dass wie auch bei der Exzenterwelle 8 beide Enden der Spindel 17 von außen zugänglich sind. An einem Ende der Spindel 17 ist dabei eine Aufnahme 9' für ein Verstellwerkzeug vorgesehen. Bei einer Drehung der Spindel 17 wird der Mitnehmer 18 in Richtung x bewegt und auf diese Weise der Träger 2 relativ zur Grundplatte 1 um die Schwenkachse verschwenkt. Zwischen dem Mitnehmer 18 und der Grundplatte 1 verbleibt dabei in y-Richtung ein Spalt, so dass die Spindelverstelleinrichtung 16 auch eine Tiltbewegung zulässt. Sowohl die Spindel 17 der Spindelverstelleinrichtung 16 als auch die Exzenterwelle 8 sind sehr gut zugänglich, so dass auf einfache Weise eine genaue Einstellung der weitgehend voneinander unabhängigen Schwenkbewegung einerseits und Tiltbewegung andererseits möglich ist.

Das Lager 5 zwischen der Grundplatte 1 und dem Träger 2 weist einen Lagerzapfen 20 auf, der in die Grundplatte 1 fest eingesetzt ist und unter Zwischenschaltung eines Federpaketes 21 an den Träger 2 angeschlossen ist. Der Lagerzapfen 20 ist dabei unter Spannung des Federpaketes 21 in eine Gegenmutter 22 eingeschraubt. Das dargestellte Lager 5 ermöglicht sowohl eine Schwenkbewegung als auch eine Tiltbewegung, wobei aufgrund der Federkraft des Federpaketes 21 des Lagers 5 und der Federkraft der Federn 13 der Klemmeinrichtung 11 eine weitgehend spielfreie Ausrichtung der Schlittenachse ermöglicht wird.

Der Verstellweg für die Tiltbewegung ist durch die Form des Verstellexzenters 7 vorgegeben. Bevorzugte Ausgestaltungen der Kontur des Verstellexzenters 7 sind in 7a und 7b dargestellt, wobei der Stellbereich 23 des Verstellexzenters 7 einen maximalen Stellwinkel &phgr;max von etwa 300° aufweist. Zu Beginn des Stellbereiches 23, also bei einem kleinen Stellwinkel, ist der Abstand zwischen Träger 2 und Grundplatte 1 gering. Am Ende des Stellbereiches 23 ist der Abstand zwischen der Trägerplatte 2 und der Grundplatte 1 maximal. 7a zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung, bei der in dem Stellbereich 23 des Verstellexzenters 7 der Abstand zwischen der Grundplatte 1 und dem Träger 2 eine lineare Funktion des Drehwinkels &phgr; ist. Die Kontur des Verstellexzenters 6 ist im Stellbereich 23 als archimedische Spirale ausgebildet, wobei die Änderung des Abstandes sich aus der Multiplikation des Drehwinkels &phgr; mit einem Steigungsfaktor ergibt. Die dargestellte Ausgestaltung gewährleistet über den gesamten Stellbereich 23 eine gleichbleibend feine Einstellbarkeit der Tiltbewegung. 7b zeigt eine alternative Ausgestaltung, bei der der Verstellexzenter 7 in dem Verstellbereich 23 abhängig von dem Drehwinkel &phgr; Teilbereiche 24, 24', 24'' unterschiedlicher Steigung aufweist. So sind zu Beginn und am Ende des Verstellbereiches 23, Teilbereiche 24, 24'' mit einer vergleichsweise großen Steigung und dazwischen ein Teilbereich 24' mit einer geringen Steigung vorgesehen. In dem mittleren Teilereich 24', der üblicherweise zur Justage ausreichend ist, ist eine besonders feine Verstellung möglich, wobei durch die größere Steigung in den angrenzenden Teilbereichen 24, 24'' auch insgesamt ein großer Verstellweg ermöglicht wird.

Der Schlitten 3 für die Aufnahme eines Werkzeuges ist gleitend auf dem Träger 2 angeordnet, wobei zum Vortrieb des Schlittens eine drehbar an dem Träger 2 gelagerte und in eine Aufnahme 25 des Schlittens 3 eingreifende Vorschubspindel 26 vorgesehen ist. Durch eine Drehung der Vorschubspindel 26 wird dabei der Schlitten 3 in axialer Richtung angetrieben.


Anspruch[de]
Werkzeugschlittenanordnung mit

einer Grundplatte (1),

einem mit der Grundplatte (1) verbundenen Träger (2),

einem auf dem Träger (2) axial geführten Schlitten (3) und

einem auf dem Träger (2) angeordneten Vorschubantrieb (4) für den Schlitten (3),

wobei zwischen der Grundplatte (1) und dem Träger (2) Einstellmittel vorgesehen sind, um den Träger (2) gegenüber der Grundplatte (1) in zwei zueinander senkrechten Richtungen (x, y) zu verstellen, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) mit der Grundplatte (1) durch ein Lager (5) verbunden ist, welches eine Schwenkbewegung des Trägers (2) um eine zur Schlittenachse orthogonale Schwenkachse und eine zur Schwenkbewegung orthogonale Tiltbewegung zulässt, und dass eine Exzenterverstelleinrichtung (6) als Einstellmittel für die Tiltbewegung vorgesehen ist, die einen im Träger (2) oder in der Grundplatte (1) gelagerten Verstellexzenter (7) sowie einen den Träger (2) mit der Grundplatte (1) verbindende federbelastete Klemmeinrichtung (11) umfasst.
Werkzeugschlittenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Einstellmittel für Schwenkbewegungen des Trägers (2) eine Spindelverstelleinrichtung (16) vorgesehen ist, die eine im Träger (2) oder in der Grundplatte (1) gelagerte Spindel (17) sowie einen auf der Spindel (17) angeordneten Mitnehmer (18) aufweist, wobei der Mitnehmer (18) in eine Ausnehmung (19) der Grundplatte (1) bzw. des Trägers (2) eingreift und Tiltbewegungen des Trägers (2) relativ zur Grundplatte (1) zulässt. Werkzeugschlittenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (17) derart im Träger (2) bzw. der Grundplatte (1) gelagert ist, dass beide Enden der Spindel (17) von außen zugänglich sind. Werkzeugschlittenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (5) zwischen der Grundplatte (1) und dem Träger (2) einen Lagerzapfen (20) aufweist, der in die Grundplatte (1) fest eingesetzt ist und unter Zwischenschaltung eines Federpaketes (21) an den Träger (2) angeschlossen ist. Werkzeugschlittenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Stellbereich (23) des Verstellexzenters (7) der Abstand zwischen Grundplatte (1) und Träger (2) eine lineare Funktion des Drehwinkels (&phgr;) des Verstellexzenters (7) ist. Werkzeugschlittenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellexzenter (7) in einem Stellbereich (23) abhängig von dem Drehwinkel (&phgr;) Teilbereiche (24, 24', 24'') unterschiedlicher Steigung aufweist. Werkzeugschlittenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellexzenter (7) mit einer Exzenterwelle (8) in dem Träger (2) bzw. der Grundplatte (1) gelagert ist. Werkzeugschlittenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterwelle (8) derart im Träger (2) bzw. in der Grundplatte (1) gelagert ist, dass beide Enden der Exzenterwelle (8) von außen zugänglich sind. Werkzeugschlittenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschubantrieb (4) eine drehbar an dem Träger (2) gelagerte Vorschubspindel (26) aufweist.






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