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Einstellgerät für Mehrspindelköpfe und Mehrspindelmaschi-
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nen mit einstellbarem Bearbeitungabild Die Erfindung betrifft ein
Einstellgerät für Mehrspindelköpfe und Mehrspindelmaschinen mit eistellbarem Bearbeitungabild.
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Auf Gelenkwellen-Mehrspindelbohrmaschinen mit Spindelträgern wird
das Bohrbild üblicherweise umgestellt, daß die mit Werkzeugen bestückten Spindeln
mit Hilfe der Bohrerführungsplatte, einem Musterwerkstück oder einer Schablone auf
das Bohrbild eingestellt werden. Während dieser verhältniamäßig langen Umstellzeit,
die pro Spindel etwa 10 Minuten in Anspruch nimmt, kann die Maschine nicht benutzt
werden.
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Bei Mehrspindel-Bohrzentren mit wechselbaren Gelenkwellen-Mehrspindelköpfen
wird das Bohrbild außerhalb der Maschine umgestellt und der vollständig eingerichtete
Kopf automatisch wieder eingewechselt. Prinsipiell der gleiche Arbeitsablauf erfolgt
bei Mehrspindelmaßchinen und Mehrspindelköpfen, deren Bearbeitungabild
beispielswaise
nach den Exzenterspindelverfahren einstellbar ist.
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Die Einrichtschablonen, Musterwerkstücke oder Bohrerführungsplatten
erfordern jedoch einen hohen werkstückgebungenen Aufwand für eine Bohrbildumstellung,
und durch den Vorrichtungsbau werden obendrein lange Vorlaufzeiten benötigt.
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Die Erfindung soll daher ein Einstellberät gemäß dem Obarbegriff das
Anspruchs 1 schaffen, mit dem ein einstellbarer Mehrspindelkopf oder eine einstellbare
Mehrspindelmaschine ohne weitere Hilfamittel, wie Schablonen, Musterwerkstücke oder
Bohrerführungsplatten, auf ein bestimmtes Bearbeitungsbild, vorzugsweise Bohrbild
eingestellt werden kann. Diese Aufgabe ist durch die Merkmale im konnzeichnenden
Teil des Anspruchs 1 gelöst.
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Gemäß der Erfindung ist an einem Einstellgerät für Mehrspindelköpfe
über einer Grundplatte auf einer Brücke bzw. einem Verfahrportal eine Visiereinrichtung
parallel zu einer Grundplattenebene verfahrbar so angeordnet, daß sie von Hand in
einem vorgegebenen zweidimensionalen Koordinatonsysten parallel zur Grundplatte,
beispielsweise in kartesischen Koordinanten verfahren und das ganze Arbeitsfeld
der Grundplatte bestreichen kann.
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Der Verfahrweg der Visiereinrichtung kann durch eine Maßeinrichtung
in den beiden Koordinatenachsen abgel-en und so die Visiereinrichtung in eine vorbestimmte
Koordinatenposition gefahren werden. Durch Klemmung kann sie dort firiert werden.
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Hierdurch ist auf der Grundplatte ein Mehrspindelkopf, vorzugsweise
ein Mehrspindelbohrkopf, so aufgenommen, daß die Arbeitsspindeln sonkrecht zur Grundplattonebene
nach oben zeigen. Wenn in das Einstellfeld des Rohrkopfes ein Koordinatensystem
gelegt wird, kann jeder Bohrspindel ein Koordinatenwertepaar zugeordnet und so das
Bohrbild des Mehrspindalbohrkopfes numerisch beschriebs werden. Wird eine entsprechende
Zuordnung des Koordinstensystems
des Bohrkopfs und des Koordinatensystems
des Einstellgeräts vorgenommen, kann die Visiereinrichtung auf @ade gewünschte Arbeitsspindelkoordinate
eingestellt und @ort fixiert werden. Hierzu wird in die einzustellende Spindel ein
Zieldorn mit einer Zielmarke eingebracht und die Spindel dann von Hand in die gewünschte
Position gebracht, was durch die Visiereinrichtung beobachtet wird. Die Spindel
befindet sich in der richtigen Position, wenn die Zielmarke genau in der Viaierlinie
der Visiereinrichtung liegt. In dieser Einstellage wird denn die Spindel fixiert,
und der Einstellvorgang ist abgaschlessen. Die Visiereinrichtung kann auf die nächste
gewünschte Koordinate eingestellt und der gleiche Einstellvorgang wiederholt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Abwandlung der vorbeschriebenen Ausführung
ist die Visiereinrichtung salbst fest an einem Ausleger an der Grundplatte angebracht,
und der mehrspindelkopf kann auf einem auf der Grundplatte angeordnsten Kreuzschlittentisch,
der auch mit einer Maßeinrichtung versehen sein kann, unter der Visiereinrichtung
in eine bestimmte Position gebracht werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Visiereinrichtung
als optisches Garät mit Vorgrößerung ausgebildet sein, wofür beispielsweise ein
an @@@@ bekanntes Maßmi kroskop mit einer Strichplatte mit entsprechender Visiermarkierung
verwendet werden kann. Die auf dem in die einzustellende Spindel eingesetzten Zieldolrn
angebrachte Marke kann durch die optische Vergrößerung derVisiereinrichtung gut
beobachtet und dadurch die Einstellung mit hoer Genauigkeit ausgeführt werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann die
Visiereinrichtung als ein nach der Autoreflexion arbeitendes Maßmikroskop ausgebildet
zein. Hierzu wird anstelle des Zieldorns mit der Zielmarke eine einfache reflektierende
Kugel, beispielsweise eine Kugellagerkugel, in die Werkseugaufnahmebohrung der Arbeitaspindel
eingelegt.
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Ferner kann gemäß einer weitereren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung
das Visierbild auf eine Mattscheibe projiziert oder von einer Fernschkamera aufgenommen
und an einen Monitor übertragen werden, wodurch der Einstellvorgang von einer Bedienungsperson
leichter beobachtet werden kann. Gamäß der Erfindung kann der Verfahrweg der Visiereinrichtung
an an sich bekannten machanischen, optischen oder elektronischen Maßstäben unmittelbar
mit dem Auge abgelesen oder indirekt über leseköpfe und eine digitalisierte Umwandlung
und Anzeige oder über indirekte Wegmeßsysteme, wie Meßspindeln, mit Impulsgebern
angezeigt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann die Zuordnung
der Koordinantensysteme des Einstellgeräts und des Mehrspindelkopfes dadurch erfolgen,
daß auf der Grundplatte des Einstellgeräts eine Aufnehmaeinrichtung für den Mehrspindelkopf
vorgeschen ist, die vorteilhafterweise so awsgebildet ist wie die Aufnahme des Mehrspindelkopfs
in der Arbeitsmaschine, wobei diese Aufnahme jederzeit für jede andere Ausführungsform
von Mehrspindelköpfen auswechselbar ist.
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Da insbesondere dann, wenn eine Vielzahl verschiedener Mehrspindelköpfe
auf dem Einstellgerät eingestellt werden soll, der Aufwand für die verschiedenen
Aufnahmecinrichtungen groß wird, kann gemäß einer verteilhaften Ausbildung der Erfindung
die Zuordnung der Koor inatensystemseauch so erfolgen, daß jeder sinzustellande
Mehrspindelkopfe mit zwei festen Meßmarken vorschen ist, und bei einem beliebig
ohne besondere Indexierung auf die Grundplatte aufgesetszten Kopf werden dann in
einem einzigen Maßgangdie Koordinatenlage der beiden Maßpunkte im Koordinatensystem
der Einstellvorrichtung bestimmt und deraus die Lage des Koordinstensystems des
Mohrspindelkopf errechnet.
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Werden dann sämtliche Koordinaten der Spindein vom Koordinatensystem
des Mehrspindelkopfs auf das Koordinatensystem des Einstellgeräts ungerechnet, kann
die Einstellung der Spindel, wie beschrieben, erfolgen. Dieses Verfahren signet
sich besondere bei einer Einstellvorrichtung mit digitaler Positionsanzeige, da
hierbei
die Koordinatenwertumrechnung mittels eines elektronischen Rechners in vorteilhafter
Weise durchgeführt werden kann, welcher zwischen der Positionswerterfaszung und
der Positionswertanzeige angeordnet ist.
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Gamäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung wird die
beschriebens Brücke oder das Verfahopartal mit der Visiereinrichtung oder der Kreuzschlittentisch,
aufdem der Mehrspindelkopf verschoben werden kann, nicht von Hand bewegt und der
Einstellwert an einer Meßeinrichtung abgelemen, sondern durch eine numerisch gesteuerte
Positioniereinrichtung, wie beispielsweise eine Spindel mit Schrittmotorantriab,
wird nach manuelle oder durch Datenträger, beispielsweise Lochstreifen eingegen
enen Positionswerten, die Visiereinrichtung automatisch auf die einzustellende Spindelposition
gebracht.
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Um das bisher beschriebene Einstellgerät für einstellbare Mehrspindelköpfe
auch für die Bohrbildeinstellung von Mehrspindelbohrmaschinen verwenden zu können,
ist gemäß der Erfindung die Visiereinrichtung schwenkbar angeordnet, so daß die
Visiereinrichtung von der für die Mehrspindelkopfeinstellung notwendigen, nur Grundplatte
senkrechten Richtung um 180° in einer Richtung geschwenkt werden kann, in welcher
sie dann senkrecht von der Grundplatte weg ausgerichtet ist. Zur Lagezuordnung der
Koordinatensysteme der mehrspindelmaschine und des Einstellgerätes wird die Grundplatte
lit einer Indexiereinrichtung. wie festatehenden Indexierbolzen, versehen, und damit
auf dem Tisch der Mehrspindelmaschine in einer vorgegebenen Lqe festgelegt. Nach
dem gleichen Verfahren, wie es bei der Einstellung von Mehrspindelköjpfen beschrieben
worden ist, kann dann auch das Bohrbild einer Mehrspindelm@schine eingestellt werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bovorzugten Ausführungsformen
unter Bezugnshme auf die anliegenden Zeichmungen im einzelnen erläutert. Es zeigen
: Fig. 1a schamatisch eine Seitenansicht eine Ausführungsform eines Einstellgeräts
für einstellbare Mehrspindelköpfe gemäß der Erfindung
Fig. 1b eine
Draufsicht der in Fig. 1a dargmstellten Ausfübrungsform; Fig. 2a bis 2b in Seitenansicht
und Draufsicht schematisch eine Ausführungsform eines Einsteckdorns mit Zielmarte
; Sig. 3a schematisch in Seitenansicht den Aufbau einer Visiereinrichtung mit Zielmarke,
welche nach dem optischen Verfahren der Autoreflexion arbeitet ; Fig. 3b in vergrößerter
Wiedergabe eine Visiermarke sowie deren Visierbild ; und Fig. 4 schematisch den
Aufbau einer Ausführungsform eines Einstellgeräts für einstellbare Mehrspindelköpfe
und einstellbare Mehrspindelmaschinen, wobei das Gerät zum Einstellen auf eine Gelankwellen-Mohrspindelmaschine
gesetzt ist, Als Beispiel für einen einstellbaren Mehrspindelkopf 30 ist ein Gelenkwellen-Mehrspindelbohrkopf
mit Spindelträgern 31a auf das Einstellgerät aufgesetzt. In der folganden Beschreibung
der Figuren werden nur die Teile und Einrichtungen näher beschrieben und erwähnt,
die im Hinblick auf die Erfindung von Bedeutung sind. Das heißt, auf Einrichtungen
und ile, die bei jeden bekannten Werkzeugvoreinstellgerät auch vorhanden sind, wird
nicht näher eingegangen, obwohl sie schematisch in den Figuuer 1a und 1b dargestellt
sind.
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Auf einer Grundplatte 1 ist eine Aufnahmesinrichtung 2 für den Mehrspindelkopf
30 aufgesetzt. Ein Verfahrportal 3 ist von Hand auf Schienen 4 in Längsrichtung
des Einstellgerätes verfahrbar. Die Längsposition des Portals ist durch einen Meßkopf
5 an einem an er Grundplatte vorgeschenen Genauigkeitemaßatab 6 ablesbar, wird in
nicht näher dargestellter Weise in digitale Werte ungewandelt und in einem elektronischen
Anseigegerät 7 dann angezeigt. Ein Querschlitten 3a, an dem eine optische Visiercinrichtung
8 mit einer Fernsehkamers 9 so angebracht ist,
daß die Visiereinrichtung
8a senkrecht zur Grundplatte ausgerichtet ist, ist von Hand in Querrichtung, d.E
Senkracht zur Bawegungarichtung des Portals 3, über dem Arbeitsfeld der Grundplatte
1 auf dem Portal 3 in einer Sch 4a verfahrbar.
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Auch hier erfolgt die Ablesung, die Umwandlung und die An@eige der
Position durch einen Lekopf 5a, einen Maßstab 6a und das Anzeigegerät 7.
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Dadurch, daß die Nullpunkte der beiden Maßstäbe 6 und 6a entweder
direkt oder durch elektronische Umrechnung so gesetzt werden, daß die Ausgangssetellung
der visiereinrichtung 8 mit dem Koordinatennullpunkt des Einstellfeldes des Mehrspindelkopfs
übereinstimmt, können auf dem Anzeigegerät 7 direkt die einzustellenden Koordinatenwerte
der einzelnen Arbeitsspindeln des Mehrspindelkopfes 30 abgelesen werden.
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Die Position einer Spindel wird auf folgende Weise eingestellt : Die
optische Visiereinrichtung 8 wird durch Verfahren des Portals 3 und des Querschlittens
3a auf eine gewünschte Spindelposition gebracht und dort durch eine Klemmung fixiert.
Hierauf wird ein Einsteckdorn 10 (Fig. 2a, 2b), auf dem eine kreusförmige Zielmarks
10a angebracht ist, in die Workungaufnahme der jeweils einzustellenden Spindel 31
gesteckt.
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Ein Spindelträger 31a mit der Spindel 31 wird von hand auf die einzustellende
Position gebracht. Dabei beobachtet der Einsteller einen Monitor 12, auf den mittels
der Fernsebkamera 9 der Einstellvorgang der Zielmarke 10a in eine Visiermarke 8a
deroptischen Visiereinrichtung 8 stark vegrößert übertragen wird.
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Wenn er Einsteller die auf dem Monitor zu beobachtende Zielmerke 10a
mit der Visiermarke 8a zur Übereinstimmung bringt, ist die Arbeitsspindel 31 genau
in die einzustellende Position gebracht. Klemmschrauben 31b an den Spindelträgern
werden festgezegen und damit ist der Einstellvorgang für eine Spindel beondet. Nachdem
alle Spindeln auf die vorgegebenen Koordinsten eingestellt @ind, werden Gelenkwellen
31c gesteckt und die Spindel :
mit den vorgesahenen Werkzeugen
bestückt. Der Mehrspindelkopf ist dann einsatzbereit.
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In Fig. 2a und 2b ist eine bevorzugte Ausführungsform des Einsteckdorns
10 in einem größeren Maßstab dargestellt. Der zur besseren Handhabung mit einem
Rändelgriff 13 verschene Einsteckdorn 10 hat einen solchen Schaftdurchmesser, daß
er möglichst spielfrei in die Stellhülsenaufnahmebchrung der Spindel 31 gesteckt
werden kann. Die obere Stirnfläche 11 des Einsteckdorns ist als Planspiegel ausgebildet
und mit einer Zielmarke 10a, die hier kreuzförmig mit einem konzentrischen Zreis
dergestellt ist, verschen. Zum Schutze des Planspiegels und der Zielmarke 10a ist
die Stirnfläche mit einem Schutzglas abgedeckt.
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In Fig. 3a ist eine nach dem Prinzip der Antoreflexion arbeitende
Visiereinrichtung 8 und die dazugchöriga Zielmarkierung schematisch dargestellt.
In Fig. 3b ist eine bevorzugte Ausführungsform der dazu verwendeten Visiermarke
und das ganse Visierbild nochmals vergrößert dargestellt.
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In den üblichen Aufbau eines Mikroskopes mit einem Objektiv 53, oiner
Strichplatte 54 und einer konsentrischen Kreismarkierung als Visiermarke, einem
Okular 55, einer Beleuchtungssinrichtung 57 mit einer Mattacheibe 52 und einem halbdurchlässigem
Spiegel 58 wird zusätzlich eine Ereislochblande 51 eingebaut.
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in Vor dem Einstellvorgang wird die Werkzeugasufnakmebohrung der
Spindel 31 eine Licht reflektierende kugel 50, beispielsweise eine Kugellegerkugel,
eingelegt. Durch Reflexion, das von der Beleuchtungseinrichtung 57 kommt und von
der Lochblende 51 begranzt wird, ist an der Strichplatte 54 ein kreisförmiges Beleuchtungsfeld
56 (56a) zu bechachten. Das Belauchtungufeld 56 ist noch unzentriart ; ar Zustand
56a ist das zu beobachtende Bild, wenn die Spindel 31 mit der reflcktierenden Engel
50 genau in der anvisierten Position stcht. Nach besndstem Einstellvorgang einer
Spindel wird die Kngel 50 in die mächste @pindel eingelegt. des Lichts
In
Fig. 4 ist eine bevorzugte Ausführungsform des Einstellgeräts schematisch dargestallt,
wie es beispielweise für die Bohrbildeinstellung einer Glenkwellen-Mehrspindalbchrmaschine
verwendet wird.
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Hierzu wird der gleiche Geräteaufbau verwendet, wie er in Fig.
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1a und 1b dargestellt und anhand dieser Figuren beschrieben ist.
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Das Einstellgerät wird auf einen Maschinantisch 42 einer Mehrspindelmaschine
43 gebracht, der, wie dargestellt, wnsgerecht, aber auch zenkrecht oder in andeer
Lage angeordnet zein kann.
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Dabei ist die Grundplatte 1 des Einstellgeräte zusätzlich mit zwei
Indexierbolzen 40 verzehen, mit denen durch Aufnahme in zwei entsprechende Indexierbohrungen
41 im Maschinentisch 42 der Mehrspindelmaschine 43 das Einstellgerät mit seinem
Einstellkoordinatensysten auf das Bohrbild-Koordinatensysten in der Bohrglocke 44
ausgerichtet wird. Außerdem ist die Visiereinrichtung 8 mit der daran befestigten
Fernschkamera 9 mit einer Schwenkeinrichtung 45 und einer Fixierung 46 zo an dem
Querschlitten 3a befestigt, daß es möglich ist, die Visiereinrichtung, deren Visiereinrichtung
bei Verwendung des Einstellgerätes zur Einstellung von Mehrspindelköpfen nach unten
zur Grundplatte 1 hin zeigt, um 180° zu schwenken und zu fixieren, so daß die Visiereinrichtung
8a senkrecht nach oben auf die Einstellabene er Bohrglocke zeigt. Die dort in den
Spindelträgern 31a aufgenommenen Spindeln 31 werden mit Hilfe eines Einstelldorns
10, wie schen zuvor anhand der Figuren 1a und 1b beschrieben, eingestellt und mit
den Klemmschrauben 31a fixiert. Ist der Einstellvorgang für alle Spindeln beendet,
wird das Einstellgerät vom Maschinentisch genommen, die Gelenkwellen 31c werden
gesteckt und die Spindeln mit Werkzaugen gerüstet.
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