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Vorrichtung zur Messung und Einstellung der Winkellage eines
Werkzeugmaschinenkopfes
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung und Einstellung der Winkellage eines schwenkbaren Werkzeugmaschinenkopfes oder Querbalkens an Werkzeugmaschinen mit Hilfe eines lösbar mit dem Werkzeugmaschinenkopf bzw. dem Querbalken zu verbindenden, vorzugsweise optischen Winkelmessgerätes unter Verwendung eines an dem Werkzeugmaschinenkopf bzw. dem Querbalken befestigten Montagekörpers und eines am Winkelmessgerät befestigten Kupplungskörpers.
Die indirekte Anordnung eines Winkelmessgerätes am schwenkbaren Werkzeugmaschinenkopf unter Zwischenschaltung eines Motitagekörpers, z. B. einer Montageplatte, ist einer direkten Dauerbefestigung des Winkelmessgerätes aus mehreren Gründen vorzuziehen. Die Winkelmessgeräte sind, wenn es sich um optische Geräte handelt, sehr feine und teuere Geräte, und es ist daher zweckmässig, wenn man für mehrere Werkzeugmaschinen mit einem einzigen Gerät das Auslangen findet. Dies wird durch Verwendung von Montagekörpern dadurch möglich, dass man an einer Reihe von Werkzeugmaschinen gleichartige Montagekörper anbringt, welche zur lösbaren, raschen Aufnahme ein und desselben Winkelmessgerätes geeignet sind.
Die Montagekörper werden einmal justiert und bleiben in der justierten Lage dauernd am Werkzeugmaschinenkopf befestigt.
Die Verwendung eines Montagekörpers und die leicht lösbare Verbindung des Winkelmessgerätes mit diesem hat auch noch den Vorteil, dass nach dem Mess- bzw. Einstellvorgang das Messgerät von der Werkzugmaschine leicht entfernt werden kann rd das empfindliche optische Gerät nicht der Erschütterung während des Arbeitens der Maschine ausgesetzt ist.
Die Verwendung eines optischen Winkelmessgerätes ist aber nur dann zweckmässig, wenn eine äusserst genaue Justierung desselben vorgenommen werden kann. Das bedeutet, dass nicht allein die genaue einmalige Justierung des Montagekörpers genügt, sondern dass die lösbare Anbringung des Messgerätes mit Sicherheit immer genau dieselbe Lage des Messgerätes in bezug auf den Montagekörper gewährt ; die lösbare Verbindung des Messgerätes mit dem Montagekörper muss also vollkommen spielfrei sein. Insbesondere muss jegliches Verbindungsspiel des Messgerätes gegenüber der Montageplatte in einer zur Schwenkebene des Werkzeugmaschinenkopfes parallelen Ebene vermieden werden. Ein solches Bewegungsspiel würde sich in vollem Ausmass als Messfehler bemerkbar machen.
An der Schwierigkeit der spielfreien Lagerung scheiterte bisher die lösbare Anbringung eines optischen Messgerätes an der Stirnseite eines schwenkbaren Werkzeugmaschinenkopfes. Es gibt aber verschiedene Werkzeugmaschinen, bei denen aus Platzmangel praktisch nur eine Anbringung des Messgerätes an der Stirnseite des Werkzeugmaschinenkopfes in Frage kommt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Mangel zu beheben, was erfindungsgemäss dadurch erreicht wird, dass die Stirnflächen des Montagekörpers und des Kupplungskörpers parallel zur Schwenkebene des Werkzeugmaschinenkopfes bzw. Querbalkens liegen, wobei eine der beiden Stirnflächen mit mindestens drei nicht auf einer Geraden liegenden keilförmigen Nasen und die andere Stirnfläche mit entsprechenden Kerben versehen ist, deren Flanken exakt aufeinander abgestimmt sind, und die Höhe der Nasen grösser ist als die Tiefe der Kerben, so dass bei montiertem Winkelmessgerät die beiden Stirnflächen in Abstand voneinander parallel verlaufen, und dass die Ankupplung des Kupplungskörpers an den Montagekörper unter Kraftschluss erfolgt,
beispielsweise durch einen auf einem der beiden Körper aufschraub- baren und am andern Körper drehbar gelagerten Anzugsring.
Durch diese Massnahme wird trotz einer aus herstellungstechnischen Gründen vielfach nicht exakt winkeltreuen Bearbeitung der Flanken der Kerben bzw. Nasen eine hinsichtlich Verdrehungen in einer zur
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Schwenkebene parallelen Ebene völlig spielfreie Ankupplung des Messgerätes an den Montagekörper möglich. Ausserdem können Kippungen des Kupplungskörpers gegenüber dem Montagekörper nicht auftreten.
Das Merkmal der Erfindung, dass die Höhe der Erhebungen (Nasen) grösser ist als deren Eindringtiefe in die korrespondierenden Vertiefungen (Kerben), hat den Vorteil, dass sich die Stirnflächen des Montagekörpers und der Kupplungsteile des Messgerätes nicht direkt berühren. Die Berührung findet vielmehr nur an den Schrägflächen der Vertiefungen (Kerben) und Erhebungen (Nasen) statt und verursacht durch den erfindungsgemässen Kraftschluss eine Klemmwirkung zwischen den Vertiefungen (Kerben) und Erhebungen (Nasen), wodurch sich eine ganz besonders drehsteife Verbindung zwischen dem Montagekörper und dem Messgerät ergibt. Ausserdem erübrigt sich dadurch eine besonders exakte Bearbeitung der Stirnflächen des Montagekörpers und der Kupplungsteile des Messgerätes.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen durch Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein als Winkellibelle ausgebildetes optisches Winkelmessgerät, welches an einem an der Stirnseite eines schwenkbaren Werkzeugmaschinenkopfes angebrachten Montagekörper angekuppelt ist. Der Montagekörper und die Kupplungsteile des Messgerätes sind im Vertikalschnitt dargestellt. Fig. 2 zeigt den Montagekörper des Ausführungsbeispieles in Fig. 1 in Draufsicht. Fig. 3 zeigt ebenfalls in Draufsicht die Stirnfläche der Kupplungsteile des Messgerätes. Fig. 4 zeigt eine Variante der Kupplungsteile des Messgerätes nach Fig. 1 und 3 und Fig. 5 zeigt eine Variante des Montagekörpers nach Fig. 1 und Fig. 2. Fig. 4 und Fig. 5 sind Schnitte.
Gemäss dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 - 3 ist als Winkelmessgerät 1 eine sogenannte optische Winkellibelle verwendet. Die Ablesung des im Inneren befindlichen Teilkreises erfolgt durch das Mikroskop 2. Die Messung erfolgt jeweils gegenüber der Horizontallage des Messgerätes 1, welche mit Hilfe der eigentlichen Libelle 3 kontrolliert wird. Die Feineinstellung des Messgerätes 1 wird durch den Triebknopf 4 betätigt. Die Teilkreisebene des Messgerätes 1 liegt parallel zur Schwenkebene des Werkzeugmaschinenkopfes, dessen Stirnseite mit 5 bezeichnet ist.
An der Stirnseite 5 des Werkzeugmaschinenkopfes ist der Montagekörper 6 angebracht. Die Befestigung erfolgt mit Hilfe von Schrauben, für die in der Grundplatte 7 (Fig. 2) des Montagekörpers 6 Öffnungen 8 vorgesehen sind. Auf der Grundplatte 7 des Montagekörpers 6 ist ein Kupplungsring 9 vorgesehen.
Der Mittelpunkt des Kupplungsringes 9 liegt auf der durch den Mittelpunkt des Teilkreises des Messgerätes 1 gehenden Achse. In der Stirnfläche 10 des Kupplungsteiles 9 sind drei Kerben 11 eingefräst ; Die Flanken der Kerben 11 sind gegeneinander geneigte Schrägflächen 12.
Die Kupplungsteile des Messgerätes 1 bestehen aus einem fest mit der Rückenwand des Messgerätes 1 verbundenen Anschlussring 13 und aus einem Kupplungsring 14. Der Kupplungsring 14 ist justierbar mit dem Anschlussring 13 verbunden. Während der Justierung kann der Kupplungsring um die Achse des Teilkreises gedreht werden. Nach der Justierung wird der Kupplungsring 14 mit dem Anschlussring 13 verschraubt, nachdem der Monteur die justierte Lage des Kupplungsringes durch Passstifte abgesichert und die Gewindebohrungen für die Verschraubung im Anschlussring 13 an den den Bohrungen im Kupplungsring entsprechenden Stellen vorgenommen hat. An der Stirnfläche 15 des Kupplungsringes 14 sind drei Nasen 16 aufgesetzt. Die Flanken der Nasen bilden zueinander geneigte Schrägflächen 17.
Die Verteilung der Nasen 16 und der Kerben 11 am Montagekörper 6 muss exakt übereinstimmen.
Ferner müssen die Schrägflächen 17 der Nasen 16 und die Schrägflächen 12 der Kerben 11 exakt dieselbe Neigung aufweisen. Die Schrägflächen 17 der Nasen 16 und die Schrägflächen 12 der Kerben 11 sind gehärtet und geschliffen. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die Höhe der Nase 16 grösser als deren Eindringtie- fe in die Kerben 11. Die Stirnfläche 10 des Montagekörpers 6 und die Stirnfläche 15 bleiben daher in Distanz.
Durch einen Anzugring 18 mit Gegenringsegmenten 19 wird bei der Montage des Messgerätes 1 am Montagekörper 6 der Kraftschluss erzeugt. Durch den Kraftschluss tritt eine Klemmwirkung zwischen den Nasen 16 an den Kupplungsteilen des Messgerätes 1 und den Kerben 11 am Montagekörper 6 ein. Diese Klemmwirkung verhindert jegliches Spiel in der Lagerung des Messgerätes bezüglich des Montagekörpers 6 um die Achse des Teilkreises. Es können daher in dieser Hinsicht keine Messfehler entstehen. Bei Anbringung von gleichartigen Montagekörpern nach Fig. 2 an der Stirnseite mehrerer in einem Betrieb stehender Werkzeugmaschinen kann mit ein und demselben Messgerät die exakte Winkeleinstellung all dieser Werkzeugmaschinenköpfe vorgenommen werden.
In den Fig. 4 und 5 sind Varianten des Kupplungsringes 14 des Messgerätes 1 und des Kupplungsringes 9 des Montagekörpers 6 dargestellt. Der Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1-3 liegt in der Art der Kerben bzw. Nasen. Gemäss Fig. 4 weisen die Nasen 16 nunmehr nur eine Schrägfläche 20 auf, während die andere Flanke 21 eine senkrecht zur Stirnfläche 15 des Kupplungsringes 14 liegende
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Fläche ist. In entsprechender Weise sind die Kerben 11 am Montagekörper 6 ausgebildet. Ebenfalls ist nur eine der Flanken eine Schrägfläche 22, während die andere Flanke 23 eine senkrecht zur stirnflä- che 10 des Kupplungsringes 9 liegende Fläche ist.
Da wiederum die Höhe der Nasen 16 grösser ist als deren Eindringtiefe in die Kerben 11, entsteht bei Kraftschluss zwischen den Kupplungsteilen des Messgerätes 1 und dem Montagekörper 6 an den Nasen 16 und Kerben 11 eine Klemmwirkung, die eine drehsteife Verbindung garantiert.
Die Dreizahl der Kerben und Nasen in den beschriebenen Ausführungsbeispielen ist zweckmässig, weil man dadurch eine Art Dreipunktauflage erzielt.
Natürlich kann man auch mehr als drei Nasen bzw. Kerben verwenden. Auch ist es möglich, die Nasen am Montagekörper und die Kerben an den Kupplungsteilen des Messgerätes anzubringen.
Das Anwendungsgebiet der Erfindung erstreckt sich auf alle Werkzeugmaschinen mit schwenkbarem Werkzeugmaschinenkopf, insbesondere auf jene, bei denen nur an der Stirnseite des Werkzeugmaschinenkopfes die Anbringung des Messgerätes möglich ist. Beispiele hiezu sind Hobelmaschinen, Bohrmaschinen, Wälzfräsmaschinen, Portalfräsmaschinen u. dgL
Es sei erwähnt, dass die erfindungsgemässe Vorrichtung nicht nur eine vollkommen drehsteife Verbindung zwischen dem Messgerät und dem Montagekörper gewährleistet, sondern gleichzeitig auch eine Zentrierung und Orientierung des Messgerätes in bezug auf den Montagekörper mit sich bringt.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung bietet eine form-und kraftschlüssig orientierte Kupplung zwischen Messgerät und Montagekörper. Eine bemerkenswerte Eigenschaft der erfindungsgemässen Vorrichtung ist es auch, dass ein Messbereich des Messgerätes von : 90 (absolut 1800) gewährleistet ist. Ferner ist es ein Vorteil der Erfindung, dass die zur Durchführung der Ankupplung des Messgerätes zu betätigenden Konstruktionteile leicht zugänglich sind.
Ein weiteres Anwendungsgebiet der Erfindung liegt in der Kontrolle der Parallelstellung der Supportführungen von beispielsweise Hobelmaschinen und Portalfräsmaschinen zum Arbeitstisch. Zu diesem Zweck wird der Montagekörper an der Stirnfläche des Querbalkens (Traverse) der betreffenden Werkzeugmaschine montiert und die Ankupplung des Messgerätes in der erfindungsgemässen Art vorgenommen..
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Messung und Einstellung der Winkellage eines schwenkbaren Werkzeugmaschinenkopfes oder Querbalkens an Werkzeugmaschinen mit Hilfe eines lösbar mit dem Werkzeugmaschinenkopf bzw. dem Querbalken zu verbindenden, vorzugsweise optischen Winkelmessgerätes unter Verwendung eines an dem Werkzeugmaschinenkopf bzw. dem Querbalken befestigten Montagekörpers und eines am Winkelmessgerät befestigten Kupplungskörpers, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnflächen des Montagekörpers und des Kupplungskörpers parallel zur Schwenkebene des Werkzeugmaschinenkopfes bzw.
Querbalkens liegen, wobei eine der beiden Stirnflächen mit mindestens drei nicht auf einer Geraden liegenden keilförmigen Nasen und die andere Stirnfläche mit entsprechenden Kerben versehen ist, deren Flanken exakt aufeinander abgestimmt sind, und die Höhe der Nasen grösser ist als die Tiefe der Kerben, so dass bei montiertem Winkelmessgerät die beiden Stirnflächen in Abstand voneinander parallel verlaufen, und dass die Ankupplung des Kupplungskörpers an den Montagekörper unter Kraftschluss erfolgt, beispielsweise durch einen auf einem der beiden Körper aufschraubbaren und am andern Körper drehbar gelagerten Anzugsring.