DE3534115C2

DE3534115C2 -

Info

Publication number: DE3534115C2
Application number: DE19853534115
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart De Kring; Hartmut Dipl.-Ing. 7012 Fellbach De Kampa; Stefan Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart De Edel
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1985-09-25
Filing date: 1985-09-25
Publication date: 1990-02-22
Also published as: DE3534115A1

Description

Die Erfindung betrifft eine selbsttätige Montage- und/oder Prüfeinrichtung nach dem Gattungsbegriff von Anspruch 1.

Eine Einrichtung dieser Art ist Gegenstand der FR-PS 25 55 083. Dabei kann sich die in ihrer Längsrichtung verschiebliche Arbeitsspindel aufgrund der doppelt kardanischen Aufhängung des Spindelgehäuses beim Fügen von Teilen oder beim Messen der bei einer Füge- oder Schrauboperation auftretenden Kräfte selbsttätig auf die jeweilige Bewegungsachse einstellen, so daß keine die Füge- oder Schrauboperation behindernden oder das Meßergebnis verfälschenden Zwangskräfte auftreten können.

Durch die DE-Z "fördern und heben" 27(1977), Nr. 4, Fachteil mht, S. 22 bis 27, ist ferner schon bekannt, bei doppelt kardanisch aufgehängten Montageeinrichtungen Meßtaster zum Erfassen der Vorschub- und Kippbewegungen der Arbeitsspindel sowie Kraftmeßeinrichtungen zur Feststellung des auf das Werkzeug wirkenden Anpreßdruckes und der am Werkzeugarm angreifenden Kräfte und Momente anzubringen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art in der Weise weiter zu entwickeln, daß die Translations- und Kippbewegungen der Arbeitsspindel in möglichst einfacher und raumsparender Weise gleichzeitig und trotzdem unabhängig voneinander gemessen und in eine Steuereinheit eingegeben werden können.

Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der Beschreibung, worin im folgenden anhand der Zeichnung einige Ausführungsbeispiele erörtert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 2 ein erfindungsgemäß gelagertes Spindelgehäuse,

Fig. 3 eine Ansicht der Anordnung gemäß Fig. 2 in Pfeilrichtung Z,

Fig. 4 einen Schnitt durch die Einrichtung entlang der Linie C-D in Fig. 2,

Fig. 5 einen Schnitt durch das Spindelgehäuse entlang der Linie A-B in Fig. 4,

Fig. 6 die perspektivische Gesamtansicht einer erfindungs gemäßen Montage- und Prüfeinrichtung, und

Fig. 7 und 8 mit einer erfindungsgemäßen Gewindeprüfeinrichtung erstellte Meßdiagramme.

Gemäß Fig. 1 ist am Werkzeugarm 1 einer selbsttätigen Montage- und Prüfeinrichtung mittels Führungssäulen 2 ein Tragring 3 längsverschieblich geführt. Im Tragring 3 ist die erste Achse 4 eines ersten Kardanringes 5 drehbar gelagert. Auf der gegenüber der ersten Achse 4 um 90° verdrehten zweiten Achse 6 des Kardanringes 5 sind Zwischenhebel 7 und 8 drehbar gelagert, an welchen die erste Achse 9 eines zweiten Kardanringes 10 gelagert ist.

Die gegenüber der ersten Achse um 90° verdrehte zweite Achse 11 des zweiten Kardanringes 10 bildet die drehbare Lagerung für ein Spindelgehäuse 12, in dessen Spindel ein Montage- oder Prüfwerkzeug 13 eingespannt ist. Das Spindelgehäuse 12, an dessen oberen Ende ein unter Zwischenschaltung eines Drehmomentmessers 14 mit der Arbeitsspindel verbundener schnellaufender Getriebemotor 15 angeflanscht ist, ist in seinem Schwerpunkt an der Achse 11 aufgehängt. An den Enden der Zwischenhebel 7 und 8 sind Gegengewichte 16 befestigt, deren Schwerpunkt S ₂ in einer solchen Entfernung 1 ₂ von der Achse 6 angeordnet ist, daß das Produkt aus der von Achse 6 bis zum Schwerpunkt S ₁ des Getriebegehäuses reichenden Entfernung 1-1 des Getriebegehäuses der Summe der Produkte aus den Entfernungen 1 ₂ mit den Gewichten der Gegengewichte gleich wird. Das Spindelgehäuse ist dadurch kräftefrei zwischen den beiden Kardanringen 5 und 10 aufgehängt, wodurch die Anordnung auch in verschiedenen Winkellagen gegenüber der Schwerkraftrichtung benutzt werden kann.

Aufgrund der beschriebenen doppelt-kardanischen Aufhängung kann die Mittelachse der Arbeitsspindel auch unter Last sowohl translatorische Bewegungen in beiden Koordinatenrichtungen x und y, als auch Kippbewegungen um beide Koordinatenachsen ausführen. Das Montage- oder Prüfwerkzeug 13 ist dadurch in der Lage, z. B. beim Zusammenfügen von Teilen oder beim Prüfen eines Gewindes seine Achse ohne großen Kraftaufwand der Achse des jeweiligen Gegenstückes anzupassen. Die jeweils erforderliche Vorschubbewegung in Koordinatenrichtung z wird dabei über die Säulenführungen 2 eingeleitet.

Zur Messung der jeweiligen translatorischen und Winkelbewegung der Spindelachse sind in zwei in axialer Richtung gegeneinander versetzten, rechtwinklig zur Spindelachse verlaufenden Ebenen jeweils zwei um jeweils 90° gegeneinander verdrehte Wegaufnehmer, beispielsweise induktive Wegaufnehmer 17 bis 20 vorgesehen. Die Verschiebung in Achsrichtung wird mittels eines weiteren Wegaufnehmers 21 gemessen.

In den Fig. 2 bis 5 sind Einzelheiten einer erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt. Dabei ist das Montage- oder Prüfwerkzeug in Form eines Greifers 22 in einer drehbar gelagerten Welle 23 aufgenommen (Fig. 5). Die Welle 23 wird von einem kompakten, schnellaufenden Elektromotor 24 über ein stark untersetzendes Getriebe 25 angetrieben.

Das Spindelgehäuse 26, an welchem der Antriebsmotor 24, 25 angeflanscht ist, ist verschieblich in einem Ring 27 (Fig. 2) befestigt, damit der Schwerpunkt des Spindelgehäuses einschließlich des daran angeflanschten Antriebsmotors 24, 25 auf die Achse des zweiten Kardanringes 28 eingestellt werden kann. Der Kardanring 28 ist mittels Zwischenhebeln 29 und 30 mit dem ersten Kardanring 31 verbunden (Fig. 4), an denen ein ringförmiges Gegengewicht in Längsrichtung der Hebel verschieblich befestigt ist. Der erste Kardanring 31 ist in einem Tragring 32 gelagert.

Um die Verschiebung des Spindelgehäuses in Achsrichtung der Arbeitsspindel zu ermöglichen, ist der Tragring 32 mit Hilfe von vier Führungssäulen 33 im Gerätearm 34 geführt (Fig. 4). Die Lage des Spindelgehäuses innerhalb des Tragringes 32 wird mit Hilfe von vier induktiven Wegaufnehmern 35 gemessen. Zur Feststellung der axialen Verschiebung des Spindelgehäuses dient ein weiterer Wegaufnehmer 36 (Fig. 2). Die Einstellung der Ausgangslage des Spindelgehäuses innerhalb der Kardanringe erfolgt mittels gefederter Stellschrauben 37 (Fig. 3), welche das Spindelgehäuse etwa mittig innerhalb der besagten Ringe halten sowie mittels Druckfedern 38 (Fig. 2), welche die Ausgangslage des Spindelgehäuses in axialer Richtung festlegen.

Gemäß Fig. 6 ist eine erfindungsgemäße Einrichtung 42 an einem Gerätegestell 39 angebracht und mittels eines Antriebsmotors 40 über eine biegsame Welle 41 angetrieben.

Die Einrichtung dient in diesem Falle der Messung der Gängigkeit von in einem Werkstück 43 angebrachten Innengewinden. Das Werkstück ist in zwei Koordinaten richtungen verschiebbar auf einem Support 44 angebracht. Der Support 44 trägt gleichzeitig ein Werkzeugmagazin 45, so daß mittels dieses Supportes auch der Werkzeugwechsel bewerkstelligt werden kann.

Zur Steuerung des gesamten Prüfvorganges dient eine Steuereinheit 46, welche mittels einer Tastatur 47 programmiert und betätigt werden kann.

Die Fig. 7 und 8 zeigen jeweils typische bei der Gewindemessung anfallende Prüfdiagramme, bei welchen das Einschraubmoment M über der Schraubtiefe T aufgetragen ist. Fig. 7 zeigt das Diagramm eines normalgängigen Gewindes, bei welchem das Einschraubmoment über die gesamte Schraubtiefe im wesentlichen konstant bleibt. Fig. 8 stellt das Diagramm einer schwergängigen Schraube dar, bei welcher das Einschraubmoment über die Schraubtiefe in unzulässiger Weise ansteigt. In einem solchen Falle würde die Steuereinheit 46 den Prüfvorgang abbrechen und ggf. ein entsprechendes Alarmzeichen geben.

Claims

1. Selbsttätige Montage- und/oder Prüfeinrichtung, bei welcher an einem längsverschieblich an einem Werkzeugarm (1, 34) geführten Tragring (3, 32) die erste Achse (4) eines ersten Kardanringes (5, 31) drehbar gelagert ist, an dessen zweiter, gegenüber der ersten Achse um 90° verdrehten Achse (6) Zwischenhebel (7, 8) schwenkbar angelenkt sind, an welchen die erste Achse (9) eines zweiten Kardanringes (10, 28) drehbar gelagert ist, dessen zweite, gegenüber der ersten Achse um 90° verdrehte Achse (11) als drehbare Lagerung für ein Spindelgehäuse (12, 25) dient, in dessen Spindel ein motorisch in Rotation versetzbares Montage- oder Prüfwerkzeug eingespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur gleichzeitigen Feststellung von senkrecht zur Spindelachse verlaufenden Translationsbewegungen und um eine senkrecht zur Spindelachse verlaufende Achse erfolgenden Kippbewegungen der Spindel an der Innenseite des das Spindelgehäuse (12, 26) wenigstens teilweise umschließenden Tragringes (3, 32) in zwei um 90° gegeneinander um die Spindelachse verdrehten Ebenen jeweils zwei in Achsrichtung der Spindel gegeneinander versetzte, das Spindelgehäuse (12, 26) in radialer Richtung abtastende Wegaufnehmer (17 bis 20, 35) angeordnet sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer, den längsverschieblich gelagerten Tragring (3, 32) in Verschieberichtung abtastender Wegaufnehmer (21, 36) vorgesehen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wegaufnehmer (17 bis 20, 21, 35, 36) als induktive Wegaufnehmer ausgebildet sind.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Kraftfluß zum Montage- oder Prüfwerkzeug eine Kraftmeßeinrichtung (14) zur Feststellung des jeweils am Werkzeug angreifenden Drehmomentes angeordnet ist.