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Verfahren und Vorrichtung zum Positionieren einer Werk-
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stückspanneinheit auf dem Werkstücktisch einer RundschleiFmaschine
schleifmaschine Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 sowie eine Rundschleifmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2 zu dessen
Durchführung.
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Rundschleifmaschinen tragen auf einem Werkstücktisch neben einem Werkstückspindelstock
mit einem Werkstückantrieb gewöhnlich wenigstens eine Werkstückabstützeinheit bzw.
Werkstückspanneinheit. Als Werkstückabstützeinheit kommt in der Regel ein Reitstock
infrage, aber auch andere Werkstückabstützeinheiten wie Setzstöcke und Werkstückauflagen
können auf dem Werkstücktisch vorgesehen sein. Außerdem können auch einen oder mehrere
Meßköpfe tragende Einheiten sowie Einheiten mit Abrichtwerkzeugen auf dem Werkstücktisch
angeordnet werden. All diese Einheiten werden im folgenden der Einfachheit halber
als Maschinenelemente bezeichnet.
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Beim Umrüsten einer Rundschleifmaschine auf ein Werkstück, dessen
Längenabmessungen sich von denen des bisher bearbeiteten Werkstücks unterscheiden,
müssen diese Maschinenelemente oder wenigstens einige davon, insbesondere natürlich
der Reitstock und gegebenenfalls vorhandene Setzstöcke, entsprechend den Abmessungen
des neuen Werkstücks auf dem Werkstücktisch verschoben werden.
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Bei numerisch gesteuerten Maschinen ist es selbstständlich erwünscht,
auch diesen Teil des Umrüstvorganges automatisch durchführen zu können. Es ist deshalb
bereits bekanntgeworden, spezielle Verschiebeantriebe für das am häufigsten von
solchen Umrüstverstellungen betroffene
Maschinenelement, nämlich
den Reitstock, vorzusehen. Eine solche Lösung erfordert naturgemäß einen relativ
hohen Aufwand, da ja zu jedem Verstellantrieb auch eine Positioniersteuerung mit
einer entsprechenden Positionsmeßeinrichtung gehört, so daß ein derartiger spezieller
Verschiebeantrieb aus konstruktiven und wirtschaftlichen Gründen im Grunde nur für
den Reitstock infragekommt, während weitere Maschinenelemente wie Setzstöcke und
Meßköpfe nach wie vor manuell eingestellt werden müssen.
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Eine nachträgliche Ausrüstung einer vorhandenen Rundschleifmaschine
mit einem solchen Verschiebeantrieb für ein auf dem Werkstücktisch zu verschiebendes
Maschinenelement ist praktisch ausgeschlossen, da schon die Anpassung einer bestehenden
Schleifmaschinenkonstruktion bereits einen beträchtlichen Aufwand erfordert.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren und eine Vorrichtung
der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß mit geringem Aufwand die beim
Umrüsten notwendige Verstellung aller betroffenen Maschinenelemente, wie Reitstöcke,
Setzstöcke, Werkstückabstützelemente und Meßköpfe, einer Rundschleifmaschine automatisch
ausgeführt werden kann, daß auch vorhandene Rundschleifmaschinen entsprechend nachgerüstet
werden können und daß sie bei Neubauten von vorhandenen Maschinentypen ohne große
Änderungen der Konstruktionsunterlagen realisiert werden können.
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Prinzipiell wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
der sowieso vorhandene numerisch gesteuerte Längsachsenantrieb (Z-Achsenantrieb)
der Maschine auch zur Ausführung der beim Umrüsten erforderlichen Verschiebungen
der Maschinenelemente auf dem Werkstücktisch verwendet wird.
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Dieses Lösungsprinzip wird bei dem Verfahren nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 in der im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 spezifizierten Arbeitsweise
realisiert.
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Bei Rundschleifmaschinen der im Oberbegriff des Anspruchs 2 genannten
Art besteht die Lösung der gestellten Aufgabe erfindungsgemäß in den im Kennzeichenteil
des Anspruchs 2 aufgeführten Merkmalen. Die Ansprüche 3 und 4 geben vorteilhafte
und bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Rundschleifmaschine
an. Nach Anspruch 3 wird das fürgUmrüsten zu verschiebende Maschinenelement mittels
Rastmitteln mit einer ortsfesten Maschineneinheit, beispielsweise mit dem Maschinenbett,
verbunden, während der Werkstücktisch relativ zum Maschinenbett und dem Maschinenelement
verschoben wird. Nach Anspruch 4 wird das für die Umrüstung zu verschiebende Maschinenelement
über die Rastmittel mit einer beweglichen Maschineneinheit, beispielsweise dem Schleifspindelstock,
verbunden. In diesem Fall wird das Maschinenelement durch Verschieben des Schleifspindelstocks
in seine gewünschte Position gebracht.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 5 wird eine automatische und positionsgenaue
Verstellung der Maschinenelemente auf dem Werkstücktisch möglich. Im allgemeinen
wird für die Rastmittel bzw. die Indexiereinrichtung ein separater Hubantrieb benötigt,
um jeweils die erforderliche Kupplung zwischen der Maschineneinheit und dem Maschinenelement
herzustellen bzw. aufzuheben. Dieser zusätzliche Antrieb kann eingespart werden,
wenn die Anordnung gemäß dem Kennzeichenteil des Anspruchs 6 getroffen wird.
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Vor der Umrüstung der Maschine, d.h. vor der Neueinstellung des Maschinenelements
auf dem Werkstücktisch zur Aufnahme eines Werkstücks mit anderen Abmessungen, muß
das einzustellende Maschinenelement bzw. die Maschineneinheit, mit der das Maschinenelement
zum Zwecke der Umrüstverstellung zusammengekoppelt werden soll, in eine vorgegebene
Position gebracht werden, die als Rastposition oder Indexierposition bezeichnet
wird, und in der die Rastmittel der Maschineneinheit und des Maschinenelements einrasten
können. Dies kann einerseits dadurch geschehen, daß die vorgegebene Rast- bzw. Indexierposition
des Maschinenelements und/oder der Maschineneinheit in der Maschinensteuerung und
bzw. oder im Maschinensteuerprogramm gespeichert wird und diese Rast- bzw. Indexierposition
jeweils beim Beginn des Umrüstvorgangs als Zielposition nach dem Lösen der Verriegelung
des Maschinenelements mit dem Werkstücktisch und vor dem Indexieren bzw. Kuppeln
angefahren wird. Solange nur ein Maschinenelement, also beispielsweise der Reitstock,
zu verstellen ist, ist dies zweifellos die einfachste Methode. Bei einer größeren
Anzahl von zu verstellenden Maschinenelementen und evtl. sich sogar überlappenden
Verstellwegen sind jedoch Programmierfehler in der Maschinensteuerung nicht auszuschließen.
Gemäß der im Anspruch 7 gekennzeichneten Weiterbildung der Erfindung wird mit relativ
geringem Aufwand eine gewisse Unabhängigkeit von Programmierfehlern erreicht, die
praktisch zur vollen Unabhängigkeit gesteigert werden kann, wenn die Anordnung gemäß
Anspruch 8 getroffen wird.
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Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen: FIG. 1 schematisch eine Vorderansicht einer Rundschleifmaschine
mit Werkstückschlitten-Längsantrieb, FIG. 2 schematisch eine Aufsicht auf eine Rundschleifmaschine
mit Schleifspindelstock-Längsschlittenantrieb und FIG. 3 eine Teilansicht eines
Maschinenelements mit Positioniermarken und zugehöriger Abtasteinrichtung.
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FIG. 1 zeigt schematisch eine Vorderansicht einer Rundschleifmaschine.
Auf einem Maschinenunterbau 3 ist ein Werkstücktisch 1 mit Hilfe eines Motors 2
in Richtung eines Doppelpfeiles Z längsbeweglich geführt. Der Motor 2 stellt einen
Längsachsenantrieb dar, der üblicherweise als "Z-Achsenantrieb" bezeichnet wird.
Der Motor 2 ist in bekannter und deshalb nicht dargestellter Weise mit einer numerischen
Maschinensteuerung verbunden. Der Werkstücktisch 1 trägt einen Maßstab 4, der in
bekannter Weise von einem Abtastkopf 5 abgelesen wird, der am Maschinenunterbau
stationär befestigt ist. Auch der Abtastkopf 5 ist in bekannter und deshalb nicht
dargestellter Weise mit der Maschinensteuerung verbunden. Auf dem Werkstücktisch
1 sitzt ein Reitstock 6, der auf dem Werkstücktisch 1 in üblicher Weise verschiebbar
ist. Der Reitstock 6 ist mittels einer automatischen Klemmeinrichtung 7 mit dem
Werkstücktisch 1 verklemmbar und verriegelbar.
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Solche Klemm- und Verriegelungseinrichtungen sind bekannt und bedürfen
außer der schematischen Darstellung in FIG. 1 keiner weiteren Erläuterung. Zusätzlich
zum Reitstock 6 können noch weitere Maschinenelemente in Gestalt von Werkstückstützeinheiten,
Werkstückspanneinheiten, Meß- und Abrichteinheiten vorgesehen sein, die der Übersichtlichkeit
halber hier jedoch nicht dargestellt sind. Der Antrieb des Werkstücktisches 1 erfolgt
vom Motor 2 aus über eine Spindel 19, die mit einer Mutter 21 zusammenwirkt, welche
mit dem Werkstücktisch 1 fest verbunden ist.
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Auf dem Werkstücktisch 1 ist außer dem Reitstock 6 eine Werkstückspindeleinheit
22 befestigt. Zwischen der Zentrierspitze 23 der Werkstückspindeleinheit und der
Zentrierspitze 23a des Reitstocks 6 wird ein in FIG. 1 nicht gezeigtes Werkstück
für die Bearbeitung mit einer
Schleifscheibe 24 eingespannt, die
in einem Schleifspindelstock 26 drehbar gelagert ist.
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Am Maschinensockel 3 ist als Rastmittel eine automatische Indexiereinrichtung
8 vorgesehen. Diese besteht aus einem Indexbolzen 27, der mittels eines Antriebes
28 in Richtung eines Doppelpfeiles 29 hin und herbewegbar ist. Der Indexbolzen 27
greift in eine Index-Rastnut 9 ein, welche seitlich am Reitstock 6 befestigt ist.
Da die Lage der Indexiereinrichtung 8 am Maschinensockel 3 exakt bekannt ist, ergibt
sich bei eingerastetem Indexbolzen 27 in die Index-Rastnut 9 eine exakt definierte
Längsposition des Reitstocks 6. Da durch den am Werkstücktisch 1 befestigten Maßstab
4 und den am Maschinensockel 3 in definierter Position angebrachten Abtastkopf 5
auch die momentane Lage des Werkstücktisches 1 exakt bekannt ist, können die Werkstückspindeleinheit
22 und der Reitstock 6 entsprechend den Abmessungen des jeweils zu bearbeitenden
Werkstücks genau positioniert werden, so daß das zu bearbeitende Werkstück immer
die gewünschte Lage relativ zur Schleifscheibe 24 einnimmt.
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In der FIG. 1 ist die Betriebsstellung der als Rastmittel vorgesehenen
Indexiereinrichtung 8 dargestellt. In dieser Betriebsstellung der Indexiereinrichtung
8 ist die Klemmeinrichtung 7 gelöst, so daß der Reitstock 6 nicht fest mit dem Werkstücktisch
1 verbunden ist. Wenn jetzt der Motor 2 in Betrieb gesetzt wird, wird der Werkstücktisch
1 verschoben, wobei der Reitstock 6, der durch die Indexiereinrichtung 8 ortsfest
gehalten wird, sich relativ zum Werkstücktisch 1 und zu dem auf dem Werkstücktisch
1 fest angeordneten Werkstückspindelstock 22 verschiebt. Die jeweils erreichte Stellung
des Werkstücktisches wird durch den Abtastkopf 5 vom Maßstab 4 abgelesen. Die
Distanz
K zwischen dem Abtastkopf 5 und der Indexiereinrichtung 8 ist exakt bekannt. Um
einen bestimmten Abstand DRS zu erhalten, muß also nur der Abstand D erfaßt und
an die Maschinensteuerung abgegeben werden. Dies ist ein bekannter und üblicher
Vorgang, der auch bei der Bearbeitung von Werkstücken abläuft und hier keiner näheren
Erläuterung bedarf.
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Bei der dargestellten Ausführungsform der Figur 1 einer Rundschleifmaschine
ist zusätzlich am Maschinensockel 3 ein Sensor 10 vorgesehen, während am Reitstock
6 eine mit diesem Sensor 10 zusammenwirkende Positioniermarke angebracht ist. Sensor
10 kann ein elektronischer Näherungsinitiator sein, und die Positioniermarke kann
als Schaltnocken 11 ausgebildet sein, und zwar in der Weise, daß im Sensor 10 ein
Schaltsignal erzeugt wird, wenn der Reitstock 6 in die in FIG. 1 dargestellte Indexierpositon
kommt. Der Sensor 10 ist mit der Maschinensteuerung verbunden. Ein solcher Aufbau
ist grundsätzlich bekannt, so daß der besseren Übersichtlichkeit halber Einzelheiten
nicht dargestellt sind. Mit dieser Einrichtung einer Positioniermarke 11 und eines
Sensors 10 kann über einen automatischen Suchlauf des Werkstücktisches 1 jeweils
die Indexierposition des Reitstocks 6 bzw. entsprechend ausgerüsteter weiterer Maschinenelemente
gefunden werden, so daß eine Einspeicherung der Indexierposition in die Maschinensteuerung
nicht erforderlich ist. Statt eines einfachen elektronischen Sensormittels 10 kann
auch ein elektronischer oder mechanischer Reihenschalter vorgesehen sein, wenn mehrere
Maschinenelemente auf dem Werkstücktisch verstellt werden müssen. Dies zeigt an
einem schematischen Beispiel die FIG. 3. Dort sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen
versehen wie in FIG. 1.
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Am Maschinensockel 3 ist dort ein Reihenschalter 31 mit
drei
Schaltkontakten 32a bis 32c angebracht. Der Reitstock 6 weist eine Positioniermarke
11 in Gestalt eines Schaltnockens 33 auf, der mit dem Schaltkontakt 32c des Reihenschalters
31 zusammenwirkt. Andere in FIG. 3 nicht dargestellte Maschinenelemente sind mit
Positioniermarken 11 versehen, die mit den anderen Schaltkontakten 32a und 32b des
Reihenschalters 31 zusammenwirken. In der räumlichen Anordnung der Schaltnocken
33 liegt also die Codierung des entsprechenden Maschinenelements. In FIG. 3 ist
eine mechanische Ausführung der Positioniermarke und des Sensors 10 gezeigt, wobei
die Codierung in einer räumlichen Anordnung der Positioniermarken besteht. Es ist
selbstverständlich, daß es hierfür auch elektronische Lösungen gibt, die im Prinzip
bekannt sind und hier nicht näherer Beschreibung bedürfen. Mit der Ausführung nach
FIG. 3 ist die Sensoreinheit 10 also in der Lage, Maschinenelemente 6 individuell
zu unterscheiden und zu identifizieren, so daß die erforderlichen Positionierdaten
für die Verschiebung des Werkstücktisches 1 von der Maschinensteuerung abgerufen
werden können. Jedes einzelne Maschinenelement kann also durch entsprechende Codierung
der auf ihm angebrachten Positioniermarke 11 eindeutig identifiziertwerden, wenn
vor Beginn der Verstellarbeiten für die Umrüstung ein automatischer Suchlauf des
Werkstücktisches 1 durchgeführt wird.
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Abweichend von der in FIG. 1 dargestellten Ausführungsform weist die
in FIG. 2 gezeigte Rundschleifmaschine einen ortsfest auf einem Maschinensockel
36 angeordneten Werk.stücktisch 34 auf. Außer einem von dem Werkstücktisch 34 lösbaren
und in Längsrichtung des Werkstücktisches verschiebbaren Reitstock 16 mit einer
Zentrierspitze 16a trägt der Werkstücktisch einen Werkstückspindelstock 37 mit einer
Zentrierspitze 37a. Zwischen den Zentrier-
spitzen 16a und 37a
werden zu bearbeitende Werkstücke eingespannt, die mittels eines im Werkstückspindelstock
angeordneten, in der FIG. 2 nicht gezeigten Antriebes in drehende Bewegung versetzt
werden.
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Der Maschinensockel 36 trägt außerdem einen Längsschlitten 14, der
mittels eines Antriebs 15 und eines Spindeltriebes 15a in Richtung eines Doppelpfeiles
Z parallel zur Werkstückachse 38 hin und herbewegbar ist. Auf dem Längsschlitten
14 ist ein mittels eines Antriebs 39 in Richtung eines Doppelpfeiles X senkrecht
zur Werkstückachse 38 zustellbarer Schlitten 13 beweglich geführt. Der Schlitten
13 trägt eine Schleifspindel 12 mit einer Schleifscheibe 41. Bei dieser Maschinen
wird also die für die Bearbeitung von Werkstücken erforderliche Längsbewegung (Z-Bewegung)
durch Verschieben des Schleifspindelstocks 12 in Z-Richtung durchgeführt. In diesem
Falle erfüllen der Längsschlitten 14 und der Längsachsenantrieb 15 die Funktionen
des Werkstücktisches 1 und des Antriebsmotors 2 bei der Ausführungsform nach FIG.
1. Zur Verschiebung des Reitstocks 16 relativ zum Werkstücktisch 34 ist auf dem
Längsschlitten 14 eine Indexiereinrichtung 17 angeordnet, die mit einer nicht gezeigten
Maschinensteuerung verbunden ist und aus einem von einem Antrieb 42 in Richtung
eines Doppelpfeiles 43 betätigten Indexbolzen 44 besteht. Der Indexbolzen 44 greift
in eine Indexnut 18 ein und ermöglicht so die positionsgenaue gesteuerte Verschiebung
des Reitstocks 16.
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Um den Reitstock 16 in gewünschter Weise zum Umrüsten der Maschine
zu verschieben, wird zunächst eine in FIG. 2 nicht gezeigte Verriegelung mit dem
Werkstücktisch 34 automatisch gelöst, bevor der Reitstock 16 dann nach dem Ankoppeln
über die Indexiereinrichtung 17 durch Verschieben des Längsschlittens 14 in Z-Richtung
in seine neue vorgegebene Position gebracht wird. Dort wird der Reitstock 16
wieder
mit dem Werkstücktisch 34 verriegelt, wie es im Zusammenhang mit FIG. 1 andeutungsweise
beschrieben ist.
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Statt eine Indexiereinrichtung 17 am Längsschlitten 14 vorzusehen,
kann auch auf dem in X-Richtung verschiebbaren Schlitten 13 des Schleifspindelstocks
12 ein Indexbolzen 17a unmittelbar angebracht sein, der keinen eigenen Hubantrieb
benötigt, da bei ihm der Zustellantrieb in X-Richtung zum Indexieren, d. h. zum
lagegenauen Ankoppeln des Reitstocks 16 an den Längsschlitten 14 ausgenutzt werden
kann.