DD261756A1 - Einrichtung zum automatischen ausrichten eines werkstueckes - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum automatischen Ausrichten eines Werkstueckes oder dessen Spannaufnahme auf einer Bearbeitungsmaschine, vorzugsweise mit rotierender Werkstueckspindel. Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, alle bisher durchgefuehrten manuellen Verrichtungen zu automatisieren. Dieses wird erreicht, indem am Flansch der Werkstueckspindel ein Spannfutter mit drei Spannschrauben befestigt ist. Je nach Drehrichtung und Drehwinkel der Werkstueckspindel wird ueber die Spannschrauben die Anspannkraft des Spannfutters erhoeht oder gemindert. Fig. 1

Description

erhöht oder gemindert Bei geminderter Anspannkraft wird die Werkstuckspindel in langsame Drehbewegung versetzt und durch eine an sich bekannte Meßeinrichtung der Rundlauffehler des im Spannfutter gespannten Werkstuckes nach Große und Winkellage gemessen und der Steuerung eingegeben Nach einer ersten, bevorzugten Ausfuhrung wird bei fortdauernder langsamer Drehbewegung der Werkstückspindel dem Spannfutter jeweils beim Durchlauf des sogenannten hohen Punktes ein Schlagimpuls erteilt Bei dieser Ausfuhrung besteht das Schlagwerk vorzugsweise aus zwei Magnetspulen mit einem gemeinsamen Eisenkern, auf dem ein Hammer aufgesetzt ist Durch wechselseitig in beiden Magnetspulen erzeugte Magnetfelder wird der Eisenkern schlagartig bewegt und erteilt dem Spannfutter mit seinem Hammer radial einen Schlag Die Große des Schlagimpulses ist variierbar durch Verstellen des Abstandes beider Magnetspulen zueinander Dieser Korrekturvorgang wird fortgesetzt, bis der Rundlauffehler einen vorgegebenen minimalen Wert erreicht hat, oder die Steuerung eine Uberkorrektur erkennt und die Große des Schlagimpulses herunterregelt Nach Erzielen des minimalen Rundlauffehlers wird der Werkstuckspindelantrieb stillgesetzt, das Zahnrad in die Außenverzahnung gerastet, und die Werkstückspindel so gedreht, daß die vorbestimmte Festspannung des Spannfutters erfolgt

Nach einer zweiten Ausfuhrung ist ein mechanisches Schlagwerk mit nicht dargestelltem elektrischem oder hydraulischem Antrieb der Nockenscheibe vorgesehen Durch Drehung dieser Nockenscheibe wird mit jedem Einzelnocken ein Federstab gespannt und schlagartig freigegeben Der zurückschnellende Federstab mit seinem aufgesetzten Hammer uberfedert seine Ausgangslage und erteilt dem Spannfutter mit jedem Einzelnocken einen Schlag Nach einer zweiten Methode der automatischen Korrektur wird bei gleicher Spannfutter-Anordnung und Anspannbetatigung nach Messung des Rundlauffehlers und Einspeicherung in die Steuerung der Werkstückspindel so positioniert und zum Stillstand gebracht, daß der hohe Punkt am Werkstuck auf das Schlagwerk weist Entsprechend dem gemessenen Rundlauffehler und der bekannten Wirkung eines Schlages auf das Spannfutter wird eine definierte Anzahl von Schlagen ausgeführt Ein zweiter Meßvorgang kontrolliert die Wirkung der Korrekturschlage, und die Steuerung errechnet, ob die Wirkung zu groß oder zu klein gewesen ist, und leitet einen zweiten Korrekturvorgang ein Durch richtige Wahl der wirkungsbestimmenden Großen wie Anspannkraft des Spannfutters, Große des Schlagimpulses durch Verstellen des Federstabes an den Stellschrauben und Anzahl der Korrekturschlage kann der zweite Korrekturvorgang erübrigt werden

Ausfuhrungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausfuhrungsbeispiel naher erläutert werden Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen nach

Fig 1 ein Funktionsschema mit elektromagnetischem Schlagwerk

Fig 2 eine Ansicht von hinten auf das innen- und außenverzahnte Zahnrad mit den drei Ritzeln und Spannschrauben

Fig 3 einen Schnitt entlang der Linie ABC nach Fig 2

Fig 4 ein Funktionsschema mit mechanischem Schlagwerk

Eine Werkstuckspindel 1 einer Innenrundschleifmaschine wird über eine NC-Drehachse angetrieben und ist nach Drehzahl und Winkelpositionierung ansteuerbar Am Flansch 2 der Werkstückspindel 1 ist mit drei Spannschrauben 3 ein Spannfutter 4 befestigt Die Anspannkraft jeder Spannschraube 3 wird bestimmt durch die Kraft von Federn 5, deren Vorspannung wiederum durch gekonterte Muttern 6 fur die drei Spannschrauben 3 einheitlich einstellbar ist Auf den Spannschrauben 3 sind axial verschiebbar Ritzel 7 aufgefedert Ein dünnwandiges Zahnrad 8 mit Innen- und Außenverzahnung ist mit seiner Innenverzahnung mit Vorspannung auf die drei Ritzel 7 aufgebracht und damit zentriert Ein außen verzahnter Rastbolzen 9 wird durch Drehung einer Kurve 10 mit der Außenverzahnung des Zahnrades 8 in Eingriff gebracht, wodurch dieses arretiert wird Je nach Drehrichtung und Drehwinkel der Werkstuckspindel 1 wird die Anspannkraft des Spannfutters 4 an den Flansch 2 erhöht oder gemindert, indem sich die drei Ritzel 7 an der Innenverzahnung des Zahnrades 8 abwälzen und die Spannschrauben 3 hinein bzw herausschrauben Bei geminderter, vorbestimmter Anspannkraft des Spannfutters 4 wird bei langsamer Drehbewegung der Werkstückspindel 1 durch eine bekannte Meßeinrichtung 11 der Rundlauffehler am Werkstuck 12 nach Große und Winkellage fortlaufend gemessen und der Steuerung eingegeben Passiert der hohe Punkt des Werkstuckes 12 ein Schlagwerk, wird dieses in Funktion gesetzt und wirkt radial auf das Spannfutter 4

In Fig 1 besteht dieses Schlagwerk aus einem in zwei Magnetspulen 13, 14 geführten Eisenkern 15, auf demein Hammer 16 befestigt ist Durch wechselseitig in den Magnetspulen 13, 14 erzeugte Magnetfelder wird der Eisenkern 15 schlagartig hin-und herbewegt Durch Verstellen der Magnetspulen 13, 14 in Achsrichtung des Eisenkerns ist der Ausholbetrag des Eisenkerns 15 veränderlich und damit die Schlagenergie variabel Dieser Korrekturvorgang wird wiederholt, bis ein vorgesehener minimierter Rundlauffehler erzielt ist Erkennt die Steuerung eine Uberkorrektur, so wird der Schlagimpuls gemindert Nach Fig 4 wird nach Eingabe der gemessenen WerH des Rundlauffehlers in die Steuerung die Werkstückspindel 1 so positioniert und zum Stillstand gebracht, daß der hohe Punkt des Werkstuckes 12 auf ein mechanisches Schlagwerk weist Bei diesem mechanischen Schlagwerk wird durch Drehung der Nockenscheibe 17 durch jede Nocke 18 der Federstab 19 gespannt und schlagartig freigegeben Durch einen am Federstab 19 befestigten Hammer 20 schwingt der Federstab 19 über eine Ausgangslage hinaus und erteilt mit seinem Hammer 20 dem Spannfutter 4 einen Schlag Die Schlagenergie ist einstellbar durch die Wirkhohe der Nocken 18, die durch Verstellen des Federstabes 19 an den Stellschrauben 21 veränderlich ist Die Wirkung am Spannfutter 4 ist abhangig von der Schlagenergie des Hammers 20, von der Anspannkraft der Spannschrauben 3 und der Anzahl der erteilten Schlage durch Drehung der Nockenscheibe 17

Bei eingestellter Wirkhohe der Nocken 18 und Anspannkraft der Spannschrauben 3 errechnet die Steuerung die erforderliche Anzahl von Schlagen Nach durchgeführten Korrekturimpulsen wird der verbliebene Rundlauffehler am Werkstuck 12 wieder gemessen, und mrt den Werten der Erstmessung in der Steuerung verglichen und korrigierte Werte fur Anspannkraft und/oder Anzahl der Schlage errechnet Diese korrigierten Werte lassen jetzt bei weiteren Werkstucken eine hinreichende Genauigkeit bereits nach dem ersten Korrekturvorgang erwarten Nach beendetem Ausnchtvorgang wird der Rastbolzen 9 wieder in die Außenverzahnung des Zahnrades eingeruckt Durch die definierte Drehbewegung der Werkstuckspindel 1 wird über die Spannschraube 3 und die Federn 4 eine vorbestimmte Festspannkraft des Spannfutters 4 eingestellt Durch die Anwendung der erfindungsgemaßen Losung ist eserstmals möglich, die lagegenaue Ausrichtung eines umlaufenden Werkstuckes in einem Spannfutter bei bedienarmen bzw bedienfreien Fertigungsabläufen zu automatisieren

Claims (3)

1. Einrichtung zum automatischen Ausrichten eines Werkstückes auf einer Rundschleifmaschine mit einer maschineninternen Programmsteuerung, mit einer Rundlaufmeßeinrichtung, die wiederum mit der Programmsteuerung gekoppelt ist und mit einer NC-gesteuerten Drehachse für die Werkstückspindel, die nach Drehzahl und Winkelpositionierung ansteuerbar ist, gekennzeichnet dadurch, daß an einem Flansch (2) der Werkstückspindel (1) mit drei Spannschrauben (3) ein Spannfutter (4) befestigt ist, daß die Anspannkraft der Spannschrauben (3) durch Federn (5) variierbar und durch Muttern (6) justierbar ist, daß auf den Spannschrauben (3) axial verschiebbare Ritzel (7) aufgefedert sind, daß auf die Ritzel (7) ein dünnwandiges Zahnrad (8) mit Innen- und Außenverzahnung mit seiner Innenverzahnung auf die drei Ritzel (7) aufgebracht und zentriert ist, daß ein außenverzahnter Rastbolzen (9) über die Drehung einer Kurve (10) mit der Außenverzahnung des Zahnrades (8) in Eingriff bringbar ist, daß mit einer an sich bekannten Meßeinrichtung (11) der Rundlauffehler des Werkstückes (12) meßbar ist, daß ein Schlagwerk vorgesehen ist, daß durch zwei Magnetspulen (13; 14) gebildet ist, daß in den Magnetspulen (13; 14) ein Eisenkern (15) geführt ist und daß auf dem Eisenkern (15) ein Hammer (16) befestigt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein mechanisches Schlagwerk vorgesehen ist, bestehend aus einer Nockenscheibe (17), Nocken (18), einem Federstab (19), einem auf dem Federstab (19) aufgesetzten Hammer (20) und einer Steilschraube (21).

Hierzu

3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum automatischen Ausrichten eines Werkstückes oder dessen Spannaufnahme auf einer Bearbeitungsmaschine, vorzugsweise mit rotierender Werkstückspindel.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, bei Drehmaschinen nichtgehärtete Spannbacken auszudrehen oder bei Schleifmaschinen gehärtete Spannmittel auszuschleifen. Die nach diesen Methoden erzielbare Rundlaufgenauigkeit ist hoch, genügt aber nicht höchsten Ansprüchen, wie sie durch sogenannte Klopffutter erreich bar sind. Bei diesen Klopffuttern, die ein definiertes Spiel in ihrer Zentrieraufnahme besitzen, sind die Befestigungsschrauben zunächst nur mäßig angezogen. Bei langsamer Drehbewegung der Werkstückspindel werden mittels Meßuhr oder Feinzeiger der Rundlauffehler des Werkstückes gemessen und der Größe der Abweichung entsprechend auf den sogenannten hohen Punkt Schlagimpulse auf das Spannfutter gegeben, bis der Rundlauffehler am Werkstück den Anforderungen entsprechend minimiert ist.

Bei einer ähnlichen bekannten Verfahrensweise werden stirnseitig gespannte Werkstücke durch Schlagimpulse direkt auf das Werkstück ausgerichtet. Diesen bisher allseits bekannten Verfahrensweisen zur Rundlaufkorrektur eines eingespannten Werkstückes haftet ein wesentlicher Mangel an. Sie werden manuell durchgeführt. Ein automatischer Ablauf, wie er insbesondere mit Blick auf bedienfreie oder zumindest bedienarme Fertigungsabläufe unbedingt notwendig ist, kann mit dem bekannten Stand der Technik nicht realisiert werden.

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, die lagegenaue Ausrichtung eines umlaufenden Werkstückes zu automatisieren.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aus dem dargestellten Stand der Technik mit dem manuellen Ausrichten der Werkstücke einerseits und der immer größer werdenden Forderung nach bedienarmen bzw. bedienfreien Fertigungsabläufen stellt sich als Aufgabe der Erfindung die Schaffung einer Einrichtung, die in der Lage ist, alle bisher durchgeführten manuellen Verrichtungen zu automatisieren. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß folgendermaßen gelöst

Die Werkstückspindel einer Werkzeugmaschine wird in bekannter Weise über eine NC-Drehachse angetrieben und sowohl in Höhe ihrer Drehzahl, als auch in ihrer Winkelposition angesteuert. Am Flansch der Werkstückspindel ist mit drei Spannschrauben ein Spannfutter befestigt. Die Anspannkraft jeder Spannschraube wird durch die Kraft von Federn erzeugt, die über gekonterte Muttern auf eine einheitliche Größe ihrer Spannkräfte eingestellt werden können. Auf den Spannschrauben sind axial verschiebbare Ritzel aufgefedert. Ein dünnwandiges Zahnrad mit Innen- und Außenverzahnung ist mit seiner Innenverzahnung mit Vorspannung auf die drei Ritzel aufgebracht und damit zentriert. Ein verzahnter Rastbolzen oder andere geeignete Rastmittel werden mit der Außenverzahnung des Zahnrades in Eingriff gebracht, wodurch dieses arretiert wird. Je nach Drehrichtung und Drehwinkel der Werkstückspindel wird über die Spannschrauben die Anspannkraft des Spannfutters