DE1577485C3 - Einrichtung zum selbsttätigen Längsausrichten eines auf einer Rundschleifmaschine drehantreibbar eingespannten Werkstücks - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine fest angebrachte Einrichtung zum selbsttätigen Längsausrichten eines auf einer Rundschleifmaschine drehantreibbar eingespannten Werkstückes, bei der der auf einem längs der Werkstückachse auf dem Maschinenunterbau verschiebbare Maschinentisch mit darauf längs verlagerbarer Werkstückhalterung durch einen am Maschinenunlerbau befestigten Längenmeßkopf mit elektrisch naehgeschaltetem Tischlüngslage-Steuergerät selbsttätig in eine voreinstellbarc, korrigierte Bearbeitungslage verbringbar ist, wobei ein an eine Werkstückplanschul-") ter aniegbarer und aus dem Werkstückbereich bewegbarer Taster des Längenmeßkopfes in seiner an die Planschulter eingefahrenen Null-Lage einen Bezugspunkt für die Axiallage des Werkstücks zur Schleifscheibenstellung, ζ. B. den Schnittpunkt aus der Werkstück-

!0 drehachse und einer durch eine Schleifscheibenkante verlaufenden Linie in Schleifscheibenzustellrichtung, definiert.

Einrichtungen dieser Gattung sind aus der Schaudt-Druckschrift 1003 bekannt, vgl. dort insbesondere Beispiel 4, Abb. 12 und 13 in Verbindung mit Beispiel 3b, Abb. 9. Bei den bekannten Einrichtungen wird durch Verschieben des Längsschlittens oder der Pinole die Planschulter eines auf einer nicht numerisch gesteuerten Rundschleifmaschine eingespannten Werkstückes selbsttätig gegen einen fest angebrachten Meßkopf gefahren, um so nur den samt Planschulter zu schleifenden Wellenabschnitt in bezug auf die Schleifscheibe in die richtige Lage zu bringen, ihn nämlich in Längsrichtung passend zu der Lage einzustellen, in der sich die Schleifscheibe zum Erreichen des Sollmaßes des Werkstückes befindet. Ähnliche Einrichtungen zeigen auch die DE-PS 10 31 171 und die DE-AS 11 34 915.

Besonders bei numerisch gesteuerten Rundschleifmaschinen, bei denen die den verschiedenen Bearbeitungs-

iu lagen des Werkstückes entsprechenden Stellungen des Tisches in vorgegebener Weise, z. B. über ein Lochband, selbsttätig eingestellt werden und auf denen Werkstükke in geringen Stückzahlen bearbeitet werden, so daß Maschinen oft umgerüstet werden müssen, ist diese Arbeitsweise unvorteilhaft.

Im Rahmen des allgemeinen Bestrebens, den Bedienungsmann so weit wie möglich zu entlasten und die Genauigkeit des Schleifergebnisses von ihm unabhängig zu machen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannten Rundschleifmaschinen der eingangs erläuterten Gattung mit selbsttätig arbeitender Längsausrichteinrichtung für das programmgesteuerte Bearbeiten von Werkstücken, auch solcher unterschiedlicher Abmessungen und geringen Stückzahlen, in verschiedenen Bearbeitungslagen längs der Werkstückachse auszugestalten.

Die Lösung der Aufgabe besieht gemäß der Erfindung darin, daß das Tischlängslage-Steuergerät für die Bearbeitungsstellungen längs der Achse des

so Werkstücks in jeder einer Bearbeitungsstellung des Werkstücks entsprechenden Tischstellung mit einer numerischen Steuerung gekoppelt ist, daß ein die Längsverschiebung des Maschinentisches gegenüber dem Maschinenunterbau feststellendes, mit der numerics sehen Steuerung zusammenwirkendes Wegmeßsystem mit bestimmter Ausgangslage vorgesehen ist, daß zum Anlegen des Tasters an die Werkstückplanschulter der Längenmeßkopf entsprechend der numerischen Steuerung ein- und ausfahrbar ist, und daß zv/ecks Korrektur der jeweiligen Tischstellung die Differenz zwischen der Werkstück-Ist- und -Soll-Lage als elektrische Größe in das Tischlängslage-Steuergerät einleitbar ist, wobei die Differenz entweder vom vVegmeßsystem bei in Null-Lage an der Werkstückplanschulter anliegendem Taster oder bei in Soll-Lage befindlichem Wegmeßsystem durch den Anschlag des an der Werkstückplanschulter anliegenden Tasters gegenüber seiner Null-Lage meßbar ist.

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Werkzeugmaschinen numerisch zu steuern ist /.. B. aus der »Siemens-Zeitschrift«, 38. Jahrgang 1964. S. 663 bis 668 und 669 bis 672, an sich bekannt.

Beim Arbeiten mit der gemäß der Erfindung ausgebildeten Einrichtung wird das Werkstück zunächst über den Taster in bezug auf die Schleifscheibe längspositioniert, dann wird der positionierte Werkstückabschnitt geschliffen, und anschließend werden die weiteren Werkstückabschnitte zum Schleifen nacheinander jeweils unter Berücksichtigung des gemessenen υ axialen Werkstücklagefehlers über das Wegmeßsystem in Verbindung mit den gespeicherten Zahlenwerten der numerischen Steuerung durch das Tischlängslage-Steuersystem, d. h. ohne Einfahren des Längenmeßkopfes, in die entsprechenden Bearbeitungsstellungen bewegt.

Die universelle Verwendbarkeit der Einrichtung wird weiter gefördert, wenn der Taster des Längenmeßkopfes für Abtastung von rechts und links eingerichtet und seine Breite zweckmäßig kalibriert ist, damit sie beim Programmieren, wenn mit Tastrichtungswechsel gearbeitet werden soll, ohne Schwierigkeiten berücksichtigt werden kann. Zweckmäßig ist der für Rechts- und Linkstasten zu verwendende Taster in einer Mittellage federnd gehalten.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung an Hand der Zeichnung.

Fig. 1 zeigt ein Schema einer erfindungsgemäßen Einrichtung an einer Rundschleifmaschine mit rechtwinklig zur Werkstücklängsachse anstellbarer, gerader Schleifscheibe,

Fi g. 2 ein ähnliches Schema bei einer Rundschleifmaschine mit schräggestellter, unter 30° zur Werkstücklängsachse an das Werkstück heranführbarer und von ihr entfernbarer Schleifscheibe;

Fig.3 zeigt ein Schema für das Messen der Tischlängslage bei Null-Lage des Tasters des Längenmeßkopfes,

Fig.4 ein ähnliches Schema für das Messen der Werkstücklage bei Null-Lage des Tisches in Abhängigkeit von der Tasterstellung;

Fig.5 zeigt schematisch einen quer zum Werkstück verschiebbaren Längenmeßkopf;

Fig.6 zeigt schematisch eine ausschwenkbare Langenmeßkopf-Anordnung;

F i g. 7 und 8 zeigen in Ansicht und im Teilschnitt ein Ausführungsbeispiel des Tasters im Längenmeßkopf.

Bei dem Beispiel nach F i g. 1 ist der Maschinentisch 1 auf dem Maschinenunterbau 2 in Richtung des so Doppelpfeiles 3 verfahrbar. Auf dem Tisch 1 ist das Werkstück 4 zwischen Spitzen 5 und 6 des Spindelstokkes 7 bzw. des Reitstockes 8 aufgespannt. Am Maschinenunterbau 2 ist der Längenmeßkopf 9 angebracht, und zwar in der Längsrichtung des Maschinentisches und in Richtung der Längsachse des Werkstückes, wie sie dem Doppelpfeil 3 parallel läuft, unbeweglich, quer zu dieser Richtung, nämlich in Richtung des Doppelpfeiles 10 jedoch beweglich, z. B. verschiebbar oder verschwenkbar, so daß ein Taster 11 des Längenmeßkopfes 9 wahlweise in eine in den Bearbeitungsbereich der Werkstücke hineinragende Stellung oder in die in F i g. 1 gezeichnete Außerbetriebsstellung gebracht werden kann. Auf dem Unterbau 2 ist auch der Schleifbock 12 angeordnet, der in diesem Fall rechtwinklig zur Werkstücklängsachse in Richtung des Doppelpfeiles 13 verfahrbar ist und in welchem die bei diesem Beispiel gerade Schleifscheibe 14 gelagert ist.

Da sowohl der Längenmeßkopf 9 als auch der Schleifbock 12 auf dem Unterbau 2 angeordnet sind, hat der Längenmeßkopf eine bestimmte Lage zur Schleifscheibe. Diese ist bei dem Beispiel nach F i g. 1 so gewählt, daß der Taster 11 des Längenmeßkopfes 9 seine Null-Lage hat, wenn er eine Planschulter 15 des Werkstückes 4 abtastet, die am Werkstück die Bezugskante bildet, von der aus die Längs-Sollmaße gemessen werden. Die gerade Schleifscheibe 14 liegt mit ihrer Seitenfläche an der Planschulter 15 gerade an, wenn sie den Durchmesser des an die Planschulter 15 anschließenden Abschnittes 16 des Werkstückes 4 bearbeitet. Die Seitenfläche der Schleifscheibe 14, die Planschulter 15 des Werkstückes 4 und der Fühlpunkt des Tasters 11 liegen in einer Ebene, die sich in der in Fig. 1 gezeichneten Draufsicht als Bezugslinie 17 projiziert. Wenn ein Werkstück, das die richtigen Längs-Sollmaße hat, zwischen den Spitzen 5 und 6 des Spindelstockes und des Reitstockes 7 bzw. 8 richtig aufgespannt ist, hat nicht nur der Taster 11 2η der Planschulter 15, sondern auch der Tisch 1 gegenüber dem Unterbau 2 seine Null- oder Soll-Lage. Die Tischlängsverschiebung wird von einem Tischlängslage-Steuergerät 18 aus bewirkt, welches elektrische oder elektronische Signale, die ihm vom Längenmeßkopf 9 aus gegeben werden, zusätzlich zu programmierten, ihm z. B. über ein Lochband zugeleiteten Befehlen verarbeitet.

Das Beispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von demjenigen nach F i g. 1 dadurch, daß hier der Schrägschleifbock 19 in Richtung des Doppelpfeiles 20 mit der Schrägschleifscheibe 21 unter 30° zur Längsachse des Werkstückes 4 geneigt verschiebbar ist. Aus der Bezugslinie 17 des Beispiels nach Fig. 1 wird hier die Bezugsür.ie 22, die zum Schnittpunkt 23 der in Fig.2 vorderen linken Schleifscheibenkante mit der Längsachse des Werkstückes 4 führt, also zu einem Punkt, den die Schleifscheibenkante erreichen würde, wenn sie den Durchmesser Null schliffe. Dies ist der gegenüber F i g. 1 allgemeinere Fall der Zuordnung der Lage des Längenmeßkopfes 9 zur Lage der Schleifscheibe.

In Fig.3, die den Mittelteil des Schemas nach Fig. 1 in größerem Maßstabe zeigt, befindet sich der Längenmeßkopf mit dem Taster 11 im Gegensatz zu Fig. 1 in Arbeitslage, in der der Taster 11 die Schulter 15 abfühlt. Das Wegmeßsystem ist durch eine am Maschinentisch 1 angeordnete Skala 24 und durch einen am Maschinenunterbau 2 angebrachten Zeiger 25 angedeutet. Es ist vorausgesetzt, daß sich der Taster 11 des Längenmeßkopfes 9 in Nullstellung befindet. Dabei befindet sich hier aber der Tisch 1 nicht auch in seiner Null- oder in der der Bearbeitungsstellung des Werkstückes entsprechenden Soll-Lage, die auf der Skala 24 durch den Wert Z bezeichnet ist, sondern in einer durch den Zeiger 25 gegenüber Zangezeigten, von der Soll-Lage Z um die Differenz Δ Ζ verschiedenen Stellung. Das Wegmeßsystem ist so ausgebildet, daß Δ Ζ dem Tischlängslage-Steuergerät 18 zur Berücksichtigung gegenüber den programmierten Werten eingegeben wird.

Fig.4 erläutert ein im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Einrichtung anzuwendendes Meßverfahren, das sich von dem an Hand der Fig.3 erläuterten dadurch unterscheidet, daß bei von der Soll-Lage abweichender Lage des Werkstückes 4 der Tisch 1 in seiner Soll-Lage eingestellt ist, so daß sich das Wegmeßsystem 24, 25 in seiner Null- oder jedenfalls

Soll-Lage befindet. Die Differenz, die die Lage der als Bezugskante benutzten Planschulter 15 des Werkstükkes dann gegenüber der Soll-Lage aufweist, äußert sich hier in einem entsprechenden Ausschlag des Tasters 11. der sich im Gegensatz zu Fig. 3 nicht mehr in der Null-Lage befindet, sondern seinerseits entsprechend der Differenz Δ Z verschwenkt ist, und zwar in Fig.4 entgegen dem Uhrzeigersinn. Wie unten näher erläutert ist, kann der Taster auch für das Messen nach entgegengesetzten Richtungen eingerichtet sein. Im Falle der F i g. 4 ist der Längenmeßkopf so ausgebildet, daß er die Differenz, die sein Taster 11 gegenüber seiner Null-Lage bei Sollstellung des Tisches 1 mißt, als Berichtigungsmaß in das Tischlängslage-Steuergerät 18 eingibt. Wegen der Ausschwenkung des Tasters 11 liegt hier die Ebene, die sich in der Bezugslinie 17 projiziert, nicht mehr in der Ebene der Planschulter 15, sondern sie ist von dieser um Δ Z entfernt, so daß auch der Schnittpunkt 23 der Bezugslinie 17 mit der Werkstücklängsachse im Gegensatz zu Fig. 1 nicht mehr in der Ebene der Planschulter 15, sondern von dieser um Δ Zin F i g. 4 nach rechts entfernt liegt.

Während F i g. 5 zeigt, wie der Längenmeßkopf 9 auf einem Verschiebeschlitten angeordnet sein kann, damit sein Taster 11 in den Bearbeitungsbereich des Werkstückes 4 und wieder aus dieser Lage heraus in eine unwirksame Lage gebracht werden kann, ist bei dem Beispiel nach Fig.6 der Längenmeßkopf 9 mit seinem Taster 11 um eine Achse 27 spielfrei schwenkbar gelagert, und zwar an einem Arm 28 unter Zwischenschaltung einer seine Justierung in zwei zueinander senkrechten Achsen ermöglichenden Kreuzschlittenanordnung 29,30. An dem Arm 28 greift die Kolbenstange 31 eines Hydraulikzylinders 32 an, der um eine Achse 33 an einem mit dem Maschinenunterbau 2 verbundenen Gehäuse 34 schwenkbar gelagert ist. Für das Anzeigen der Schwenkstellung ist ein Endschalter 35 vorgesehen.

Um eine Bewegung in abgeschalteter Stellung zu verhindern, ist an der Kolbenstange 31 eine Bremse 36 angebaut, die zweckmäßig einstellbar ausgebildet ist. Die Schwenkbewegung des Armes 28 wird über ein Getriebe 37,38,39 auf einen Drehmelder 40 übertragen. Bei dem Beispiel nach F i g. 6 bis 8 ist der Taster 11 im Meßkopf 9 — vgl. F i g. 7 und 8 — um eine Achse 41 spielfrei und leicht schwenkbar, zweckmäßig unter Zwischenschaltung von Wälzlagern 42 gelagert. Er wird durch eine federnde Fixiereinrichtung 43 in einer Mittellage nach beiden Seiten ausweichbar gehalten. Die Bewegung des Tasters 11 wird auf im Meßkopf 9 befestigte kapazitive Fühler 44 übertragen. Wird der Taster 11 dadurch, daß eine Werkstückschulter an ihn anfährt, aus seiner Mitteliage in der einen oder anderen Richtung verschwenkt, so gibt der dadurch beeinflußte eine oder andere der kapazitiven Fühler 44 nach einem gewissen Teilhub ein Umschaltsignal für die Verringerung der Vorschubgeschwindigkeit des Maschinentisches. Wenn ein vorbestimmter Gesamthub des Tasters 11 zurückgelegt ist, gibt der kapazitive Fühler das Abschaltsignal für die Tischbewegung. Die Einwirkung der Tasterbewegung auf die kapazitiven Fühler ist mittels Justierschrauben einstellbar. Zum Schutz der kapazitiven Fühler ist der Hub des Tasters 11 mittels Anschlagschrauben 46 begrenzt. Um das Programmieren beim Anfahren von links und rechts zu erleichtern, wird der Abstand der beiden Abschaltpunkte so einjustiert, daß er eine leicht zu berücksichtigende Größe hat, z. B. genau 10 mm beträgt. Wenn der Taster ausgewechselt werden muß, muß neu justiert werden; will man dies vermeiden, so müssen kalibrierte Taster mit geringer Toleranz verwendet werden. Wenn das Anfahren des Tasters nur von einer Seite her in Betracht kommt, genügt es, den Läiigcnmeßkopf 9 mit nur einem kapazitiven Fühler 44 auszurüsten.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

15 11 485 Patentansprüche:

1. Fest angebrachte Einrichtung zum selbsttätigen Längsausrichten eines auf einer Rundschleifmaschine drehantreibbar eingespannten Werkstücks, bei der der auf einem längs der Werkstückachse auf dem Maschinenunterbau verschiebbare Maschinentisch mit darauf längs verlagerbarer Werkstückhalterung durch einen am Maschinenunterbau befestigten Längenmeßkopf mit elektrisch nachgeschaltetem Tischlängslage-Steuergerät selbsttätig in eine voreinstellbare, korrigierte Bearbeitungslage verbringbar ist, wobei ein an eine Werkstückplanschulter anlegbarer und aus dem Werkstückbereich bewegbarer Taster des Längenmeßkopfes in seiner an die Planschulter eingefahrenen Null-Lage einen Bezugspunkt für die Axiallage des Werkstücks zur Schleifscheibenstellung, ζ. B. den Schnittpunkt aus der Werkstückdrehachse und einer durch eine Schleifscheibenkante verlaufenden Linie in Schleifscheibenzustellrichtung, definiert, dadurch gekennzeichnet, daß das Thchlängslage-Steuergerät (18) für die Bearbeitungsstellungen längs der Achse des Werkstücks (4) in jeder einer Bearbeitungsstellung des Werkstücks entsprechenden Tischstellung mit einer numerischen Steuerung gekoppelt ist, daß ein die Längsverschiebung des Maschinentisches (1) gegenüber dem Maschinenunterbau (2) feststellendes, mit der numerischen Steuerung zusammenwirkendes Wegmeßsystem (24, 25) mit bestimmter Ausgangslage (Soll-Lage Z) vorgesehen ist, daß zum Anlegen des Tasters (11) an die Werkstückplanschulter (15) der Längenmeßkopf (9) entsprechend der numerischen Steuerung ein- und ausfahrbar ist, und daß zwecks Korrektur der jeweiligen Tischstellung die Differenz (A Z) zwischen der Werkstück-Ist- und -Soll-Lage als elektrische Größe in das Tischlängslage-Steuergerät (18) einleitbar ist, wobei die Differenz (A Z) entweder vom Wegmeßsystem (24, 25) bei in Null-Lage (23) an der Werkstückplanschulter (15) anliegendem Taster (11) oder bei in Soll-Lage (Z) befindlichem Wegmeßsystem (24, 25) durch den Ausschlag des an der Werkstückplanschulter (15) anliegenden Tasters (11) gegenüber seiner Null-Lage (23) meßbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Taster (11) des Längenmeßkopfes (9) für Abtastung von rechts und links eingerichtet ist, und daß seine Breite zwecks Berücksichtigung des Tastrichtungswechsels beim Programmieren kalibriert ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Taster (11) in einer Mittellage federnd gehalten ist.