DE2922155C2

DE2922155C2 - Automatische Einstellvorrichtung für ein austauschbares Werkzeug an einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE2922155C2
Application number: DE2922155A
Authority: DE
Inventors: Hans Werner 6920 Sinsheim Beck; Raymond 1960 Sterrebeek Spits
Original assignee: Valeron Corp
Current assignee: BECK, HANS W., 74889 SINSHEIM, DE
Priority date: 1978-06-09
Filing date: 1979-05-31
Publication date: 1989-12-14
Also published as: GB2022873B; FR2427874B1; BE876887A; GB2022873A; IT7949362A0; DE2922155A1; CH631103A5; CA1130419A; JPS555294A; FR2427874A1; IT1118171B; BR7903663A; US4204782A; MX146096A

Description

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Die Erfindung betrifft eine automatische Einstellvorrichtung für die Werkzeugschneide eines in einem Werkzeughalter gehaltenen, austauschbaren Werkzeuges an einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine mit einer Meßeinrichtung, die eine Abweichung der Ist-Schneidstellung der Werkzeugschneide zu beiden Seilen einer Soll-Schneidstellung mißt, wenn das Werkzeug von der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine in eine Meßsteltang bewegt wird, und mit einer Verstelleinrichtung, die das Werkzeug nach Maßgabe der Meßeinrichtung während des kontinuierlich erfolgenden Meßyorganges in der Jeweiligen Richtung zur Soll-Schneidstellung bewegt,

Eine Einstellvorrichtung dieser Gattung ist aus der AT-PS 293 819 bekannt Bei dieser Einstellvorrichtung besitzt die Meßeinrichtung einen FQhlfinger am Bett der Werkzeugmaschine, Das Werkzeug wird mittels eines Schlittens in Anlage mit dem Fuhlfinger in eine vorgegebene Meßstellung gefahren. Je nach der Auslenkung des Fühlfingers wird dann der Schlitten in eine Position verstellt, in der die Auslenkung des Fühlfingers gleich Null ist und die Werkzeugschneide somit ihre Sollstellung erreicht hat Da bei dieser Verstellvorrichtung das Werkzeug somit bezüglich eines am Maschinenbett festgelegten Bezugspunktes Justiert wird, kann die Einstellgenauigkeit durch das Lagerspiel zwischen Schlitten und Maschinenbett, Verformungen der zwischen der Werkzeugschneide und dem Maschinenbett-Bezugspunkt liegenden Maschinenteile u. dgL beeinträchtigt werden.

Weitere Einstellvorrichtungen, bei denen die zur Bearbeitung vorgesehenen Schlitten bei der Einstellung des Werkzeuges verwendet werden, sind aus der DE-AS 14 77 578, der DE-OS 25 09 586 und der US-PS 33 50 966 bekannt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine automatische Einstellvorrichtung der eingangs angegebenen Gattung so weiterzubilden, daß die Einstellgenauigkeit erhöht wird.

Diese Aufgabe wird bei einer automatischen Einstellvorrichtung mit den eingangs angegebenen Merkmalen erfindungsgemäß dadurch gelöst daß am Werkzeughalter eine Bezugsfläche vorgesehen ist, von der die Werkzeugschneide in ihrer Soll-Schneidstellung einen vorgegebenen Abstand hat wobei die Meßeinrichtung die Verstelleinrichtung in Abhängigkeit vom Abstand der Ist'Schneidstellung der Werkzeugschneide von der Bezugsfläche steuert

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird somit das Werkzeug nicht bezüglich eines am Maschinenbett festgelegten Bezugspunktes, sondern vielmehr bezüglich einer am Werkzeughalter vorgesehenen Bezugsfläche justiert. Die Meßeinrichtung mißt hierbei den Abstand der Ist-Schneidstellung der Werkzeugschneide von der am Werkzeughalter festgelegten Bezugsfläche. In Abhängigkeit von diesem Abstand, der vorzugsweise als Differenzsignal zweier elektrischer Signale ermittelt wird, wird dann die Verstelleinrichtung betätigt

Die erfindungsgemäß ausgebildete Einstellvorrichtung zeichnet sich durch hohe Einstellgenauigkeit aus, üa das Lagerspiel der Werkzeugspindel, Verformungen etwa einer Bohrstange oder dergleichen die Einstellgenauigkeit nicht beeinträchtigen können. Da nur das Werkzeug selbst, nicht jedoch der Werkzeughalter und •schlitten verstellt werden müssen, kann eine relativ einfache und kompakte Stellvorrichtung (z. B. mit einem kleinen Schrittschaltmotor) verwendet werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten automatischen Einstellvorrichtung,

F i g. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 in F i g. 1,

Fig.3 ein Schaltschema der elektrischen Auswerteschaltung der Einstellvorrichtung.

Wie in Fi g, J geneigt, ist ein einstellbarer Werkzeugeinsatz tO in eine Bohrstange 11 eingesetzt. Pie Bohrstange 11 ist mit einer einstellbaren Bezugsfläehe 12 versehen, die bezüglich der Spitze der Werkzeugschneide 13 des Sehneideinsatze? 10 einen vorgegebenen vertikalen Abstand besitzt. Eine Meßfläche 14 eines veränderlichen elektrischen Wandlers läßt sich zu der Bezugsfläehe 12 der Bohrstange 11 ausrichten, während eine Meßfläche 15 eines zweiten veränderlichen elektrischen Wandlers gleichzeitig mit der Werkzeugschneide 13 fluchtet Zugehörige Kerne 16 und 17 der elektrischen Wandler sind in einem ortsfesten Gehäuse 18 parallel zueinander vertikal verschiebbar gelagert. Das Gehäuse 18 ist an einer Meßstation einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine (nicht gezeigt) in einer solchen Lage angebracht, daß die die Bohrstange H aufnehmende Werkzeugspindel der Werkzeugmaschine nach dem Programm der numerischen Steuerung in die dargestellte Meßstellung bewegt werden kann. Der Kern 17 ist innerhalb einer an einer HaIteplatte20 starr angebrachten Hülse 19 des Wandlers frei gleitbar, während eine ähnliche Vorkehrung (nicht gezeigt) für den Kern 16 in gleicher Weise eine freie virtikate Bewegung der Meßfläche 14 bezüglich des ortsfesten Gehäuses 18 ermöglicht. Eine mit einem Sechskantprofil versehene Verstellhülse 21, die mit einem als Sechskantmustter ausgebildeten Einstellring 22 des Werkzeugeinsatzes 10 in Eingriff bewegbar ist, ist an einem Drehkörper 23 angebracht, der innerhalb des Gehäuses 18 drehbar gelagert und entgegen der Wirkung einer Druckfeder 24 axial verschiebbar ist Am Drehkörper 23 greifen zwei Mitnehmerzapfen 25 an, die innerhalb eines axial festgelegten drehbaren Schneckenrades 26 frei gleitbar sind. Das Schneckenrad 26 steht mit einer Schnecke 27 in Eingriff, die von einem elektrischen Schrittmotor 28 angetrieben wird, wie in Fig.2 dargestellt.

Wenn die Bohrstange 11 anfangs in Richtung auf die Meßstellung bewegt wird, fluchtet die Einstellhülse 21 möglicherweise nicht mit dem Einstellring 22. In diesem Fall ist der Drehkörper 23 entgegen der Druckfeder 24 verschiebbar.

Wenn die Bohrstange 11 die Meßstellung erreicht hat und dann die Meßflächen 14 und 15 eine »Nullausgleichslage« einnehmen (was bedeutet, daß die Werkzeugschneide 13 die Sollstellung bezüglich der Bezugsfläehe 12 der Bohrstange 11 einnimmt), erfolgt an der Meßstation nichts weiter, und die Maschinenspindel mit der Bohrstange 11 wird nach dem Programm der numerischen Steuerung in ihre Betriebsstellüng bewegt.

Wenn jedoch die Kerne 16 und 17 der beiden Wandler keine Nullausgleichslage relativ zueinander einnehmen, so daß ein Spannungssignal erzeugt wird, wird vom Schrittmptor 28 die Schnecke 27 betätigt, und der Drehkörper 23 und die Verstellhülse 21 werden in eine fluchtende Lage bezüglich des Einstellringes 22 bewegt, Hierauf wird der Schrittmotor 28 je nachdem,

5 ob das Fehlersignal eine positive oder negative Verstellung verlangt, in der entsprechenden Richtung betätigt, um durch Drehen des Einstellringes 22 eine positive oder negative Verstellung des Niveaus der Werkzeugschneide 13 bezüglich der Bezugsfläche 12 herbeizuführen.

Die elektrischen Bauteile der Steuerung sind ohne weiteresaus der Darstellung der F i g. 3 verständlich.

Bei einer abgewandelten Ausfuhrungsform wird nur dem Werkzeug ein elektrischer Wandler mit dem Kern

'⁵ 17 zugeordnet In diesem Fall wird der Wandler so eingestellt, daß er bezüglich einer vorgegebenen Stellung der Spindelachse der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine ein Nullausgleichssignal erzeugt; die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine wird entsprechend dem Schneidradius des speziellen Schneidwerkzeuges programmiert das der Werkzeugwechsler automatisch eingesetzt γ,α Solch eine programmierte Verstellung der Werkzeug.', pindel in die Meßstellung erfolgt sowohl bei dem Ausführungsbeispiel mit einem Wandler wie auch bei dem mit zwei Wandlern; bei sehr hohen Anforderungen an die Einstellgesauigkeit ist das letztere Ausführungsbeispiel vorzuziehen, da es jeglichen Fehler in der Achsenbewegung der Werkzeugspindel wie auch einer möglichen Biegung der Bohrstange ausschaltet

Im Betrieb müssen sämtliche Werkzeuge in einem einzigen Magazin an einer speziellen numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine die gleichen verstellbaren Werkzeugeinsätze enthalten. Hierbei wird im Magazin einmal ein Musterstück dazu verwendet, den Verstärker auf Null einzustellen. Alle Bohrstangen müssen die gleiche festgelegte Abmessung zwischen der Werkzeugschneide und dem verstellbaren Bezugspunkt der Bohrstange besitzen. Dieser Bezugspunkt wird in seiner Lage bezüglich der Werkzeugschneide nur einemal eingestellt nachdem ein einwandfreies Loch gebohrt worden ist Nachdem alle Bezugspunkte aller Werkzeuge eingestellt worden sind, kann der normale Arbeitsprozeß stattfinden. Ein Werkzeugwechsler entfernt das Werkzeug aus dem Magazin und setzt es in die Werkzeugspindel ein. Ein einzelner Schlitz für die Mitnehmerfeder (Paßfeder) erfordert sehr kleine Toleranzen, damit für eine genaue Positionierung der Werkzeugschneide kein Spiel zwischen der Mitnehmerfeder und dem Schlitz auftritt Der Mittelpunkt der Werkzeugspindel wird von Werkzeug zu Werkzeug unterschiedlich programmiert

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

ι . Patentansprüche;

1. Automatische Einstellvorrichtung far die Werkzeugschneide eines in einem Werkzeughalter gehaltenen, austauschbaren Werkzeuges an einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine mit einer Meßeinrichtung, die eine Abweichung der Ist-Schneidstellung der Werkzeugschneide zu beiden Seiten einer Soll-Schneidstellung mißt, wenn das Werkzeug von der numerisch gesteuerten Werk- iq zeugmaschine in eine Meßstel]ung bewegt wird, und mit einer Verstelleinrichtung, die das Werkzeug nach Maßgabe der Meßeinrichtung während des kontinuierlich erfolgenden Meßvorganges in der jeweiligen Richtung zur Soll-Schneidstellung bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß am Werkzeughalter (11) eine Bezugsfläche (12) vorgesehen ist, von der die Werkzeugschneide (13) in ihrer Soll-Schneidstellung einen vorgegebenen Abstand hat, wobei die Meßeinrichtung (14—19) die VerstelleinrichtuBtr(21— 27) in Abhängigkeit vom Abstand der Ist-Schneidstellung der Werkzeugschneide (13) von der Bezugsfläche (12) steuert

2. Automatische Einstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßein- richtung (14—19) einen dem Werkzeug zugeordneten elektrischen Wandler {15, 17, 19) aufweist, dessen beweglich gelagerter Kern (17) zur Erzeugung eines elektrischen Signales während des Meßvorganges an der Werkzeugschneide (13) anliegt

3. Automatische Einstellvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (14—19) eic^n der Bezugsfläche (12) zugeordneten elektrischen W"vidler (14, 16) auf- a weist, dessen beweglich gelagerter Kern zur Erzeugung eines elektrischen Signales während des Meßvorganges an der Bezugsfläche (12) anliegt

4. Automatische Einstellvorrichtung nach Anspruch^ dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne (16, 17) der beiden elektrischen Wandler parallel zueinander angeordnet sind.

5. Automatische Einstellvorrichtung nach Airspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung (21 —27) eine axial verschiebbare Verstellhülse (21) aufweist, die bei einer Bewegung des Werkzeuges in die Meßstellung mit einem Verstellring (22) des Werkzeuges in Eingriff bewegbar ist und die durch einen von der Differenz der beiden elektrischen Signale gesteuerten Schrittmotor (28) drehbar ist.

6. Automatische Einstellvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellhülse (21) und der Kern (17) des dem Werkzeug zugeordneten elektrischen Wandlers (15, 17, 19) koaxial zueinander angeordnet sind.