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Dokumentenidentifikation DE3818671A1 12.01.1989
Titel Einrichtung zum automatischen Ausrichten eines Werkstückes
Anmelder VEB Werkzeugmaschinenkombinat "7. Oktober" Berlin, DDR 1120 Berlin, DD
Erfinder Diesing, Kurt, DDR 1170 Berlin, DD;
Willuweit, Frank, DDR 1136 Berlin, DD;
Apitzsch, Wolfgang, DDR 1195 Berlin, DD
DE-Anmeldedatum 01.06.1988
DE-Aktenzeichen 3818671
Offenlegungstag 12.01.1989
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.01.1989
IPC-Hauptklasse B24B 5/00
IPC-Nebenklasse B24B 41/04   B23Q 3/18   B23B 31/02   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum automatischen Ausrichten eines Werkstückes oder dessen Spannaufnahme auf einer Bearbeitungsmaschine, vorzugsweise mit rotierender Werkstückspindel. Es ist Aufgabe der Erfindung eine Einrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, alle bisher durchgeführten manuellen Verrichtungen zu automatisieren. Dieses wird erreicht, indem am Flansch der Werkstückspindel ein Spannfutter mit drei Spannschrauben befestigt ist. Je nach Drehrichtung und Drehwinkel der Werkstückspindel wird über die Spannschrauben die Anspannkraft des Spannfutters erhöht oder gemindert.

Beschreibung[de]
Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum automatischen Ausrichten eines Werkstückes oder dessen Spannaufnahme auf einer Bearbeitungsmaschine, vorzugsweise mit rotierender Werkstückspindel. Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, bei Drehmaschinen nichtgehärtete Spannbacken auszudrehen oder bei Schleifmaschinen gehärtete Spannmittel auszuschleifen. Die nach diesen Methoden erzielbare Rundlaufgenauigkeit ist hoch, genügt aber nicht höchsten Ansprüchen, wie sie durch sogenannte Klopffutter erreichbar sind. Bei diesen Klopffuttern, die ein definiertes Spiel in ihrer Zentrieraufnahme besitzen, sind die Befestigungsschrauben zunächst nur mäßig angezogen. Bei langsamer Drehbewegung der Werkstückspindel werden mittels Meßuhr oder Feinzeiger der Rundlauffehler des Werkstückes gemessen und der Größe der Abweichung entsprechend auf den sogenannten hohen Punkt Schlagimpulse auf das Spannfutter gegeben, bis der Rundlauffehler am Werkstück den Anforderungen entsprechend minimiert ist.

Bei einer ähnlichen bekannten Verfahrensweise werden stirnseitig gespannte Werkstücke durch Schlagimpulse direkt auf das Werkstück ausgerichtet. Diesen bisher allseits bekannten Verfahrensweisen zur Rundlaufkorrektur eines eingespannten Werkstückes haftet ein wesentlicher Mangel an. Sie werden manuell durchgeführt. Ein automatischer Ablauf, wie er insbesondere mit Blick auf bedienfreie oder zumindest bedienarme Fertigungsabläufe unbedingt notwendig ist, kann mit dem bekannten Stand der Technik nicht realisiert werden.

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, die lagegenaue Ausrichtung eines umlaufenden Werkstückes zu automatisieren. Darlegung des Wesens der Erfindung

Aus dem dargestellten Stand der Technik mit dem manuellen Ausrichten der Werkstücke einerseits und der immer größer werdenden Forderung nach bedienarmen bzw. bedienfreien Fertigungsabläufen stellt sich als Aufgabe der Erfindung die Schaffung einer Einrichtung, die in der Lage ist, alle bisher durchgeführten manuellen Vorrichtungen zu automatisieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß folgendermaßen gelöst

Die Werkstückspindel einer Werkzeugmaschine wird in bekannter Weise über eine NC-Drehachse angetrieben und sowohl in Höhe ihrer Drehzahl, als auch in ihrer Winkelposition angesteuert. Am Flansch der Werkstückspindel ist mit drei Spannschrauben ein Spannfutter befestigt. Die Anspannkraft jeder Spannschraube wird durch die Kraft von Federn erzeugt, die über gekonterte Muttern auf eine einheitliche Größe ihrer Spannkräfte eingestellt werden können. Auf den Spannschrauben sind axial verschiebbare Ritzel aufgefedert. Ein dünnwandiges Zahnrad mit Innen- und Außenverzahnung ist mit seiner Innenverzahnung mit Vorspannung auf die drei Ritzel aufgebracht und damit zentriert. Ein verzahnter Rastbolzen oder andere geeignete Rastmittel werden mit der Außenverzahnung des Zahnrades in Eingriff gebracht, wodurch dieses arretiert wird. Je nach Drehrichtung und Drehwinkel der Werkstückspindel wird über die Spannschrauben die Anspannkraft des Spannfutters erhöht oder gemindert. Bei geminderter Anspannkraft wird die Werkstückspindel in langsame Drehbewegung versetzt und durch eine an sich bekannte Meßeinrichtung der Rundlauffehler des im Spannfutter gespannten Werkstückes nach Größe und Winkellage gemessen und der Steuerung eingegeben. Nach einer ersten, bevorzugten Ausführung wird bei fortdauernder, langsamer Drehbewegung der Werkstückspindel dem Spannfutter jeweils beim Durchlauf des sogenannten hohen Punktes ein Schlagimpuls erteilt. Bei dieser Ausführung besteht das Schlagwerk vorzugsweise aus zwei Magnetspulen mit einem gemeinsamen Eisenkern, auf dem ein Hammer aufgesetzt ist. Durch wechselseitig in beiden Magnetspulen erzeugte Magnetfelder wird der Eisenkern schlagartig bewegt und erteilt dem Spannfutter mit seinem Hammer radial einen Schlag. Die Größe des Schlagimpulses ist variierbar durch Verstellen des Abstandes beider Magnetspulen zueinander. Dieser Korrekturvorgang wird fortgesetzt, bis der Rundlauffehler einen vorgegebenen minimalen Wert erreicht hat, oder die Steuerung eine Überkorrektur erkennt und die Größe des Schlagimpulses herunterregelt. Nach Erzielen des minimalen Rundlauffehlers wird der Werkstückspindelantrieb stillgesetzt, das Zahnrad in die Außenverzahnung gerastet, und die Werkstückspindel so gedreht, daß die vorbestimmte Festspannung des Spannfutters erfolgt.

Nach einer zweiten Ausführung ist ein mechanisches Schlagwerk mit nicht dargestelltem elektrischem oder hydraulischem Antrieb der Nockenscheibe vorgesehen. Durch Drehung dieser Nockenscheibe wird mit jedem Einzelnocken ein Federstab gespannt und schlagartig freigegeben. Der zurückschnellende Federstab mit seinem aufgesetzten Hammer überfedert seine Ausgangslage und erteilt dem Spannfutter mit jedem Einzelnocken einen Schlag.

Nach einer zweiten Methode der automatischen Korrektur wird bei gleicher Spannfutter-Anordnung und Anspannbetätigung nach Messung des Rundlauffehlers und Einspeicherung in die Steuerung die Werkstückspindel so positioniert und zum Stillstand gebracht, daß der hohe Punkt am Werkstück auf das Schlagwerk weist.

Entsprechend dem gemessenen Rundlauffehler und der bekannten Wirkung eines Schlages auf das Spannfutter wird eine definierte Anzahl von Schlägen ausgeführt. Ein zweiter Meßvorgang kontrolliert die Wirkung der Korrekturschläge, und die Steuerung errechnet, ob die Wirkung zu groß oder zu klein gewesen ist, und leitet einen zweiten Korrekturvorgang ein. Durch richtige Wahl der wirkungsbestimmenden Größen, wie Anspannkraft des Spannfutters, Größe des Schlagimpulses durch Verstellen des Federstabes an den Stellschrauben und Anzahl der Korrekturschläge, kann der zweite Korrekturvorgang erübrigt werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt nach

Fig. 1 ein Funktionsschema mit elektromagnetischem Schlagwerk,

Fig. 2 eine Ansicht von hinten auf das innen- und außenverzahnte Zahnrad mit den drei Ritzeln und Spannschrauben,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie ABC nach Fig. 2,

Fig. 4 ein Funktionsschema mit mechanischem Schlagwerk.

Eine Werkstückspindel 1 einer Innenrundschleifmaschine wird über eine NC-Drehachse angetrieben und ist nach Drehzahl und Winkelpositionierung ansteuerbar. Am Flansch 2 der Werkstückspindel 1 ist mit drei Spannschrauben 3 ein Spannfutter 4 befestigt. Die Anspannkraft jeder Spannschraube 3 wird bestimmt durch die Kraft von Federn 5, deren Vorspannung wiederum durch gekonterte Muttern 6 für die drei Spannschrauben 3 einheitlich einstellbar ist.

Auf den Spannschrauben 3 sind axial verschiebbar Ritzel 7 aufgefedert. Ein dünnwandiges Zahnrad 8 mit Innen- und Außenverzahnung ist mit seiner Innenverzahnung mit Vorspannung auf die drei Ritzel 7 aufgebracht und damit zentriert. Ein außenverzahnter Rastbolzen 9 wird durch Drehung einer Kurve 10 mit der Außenverzahnung des Zahnrades 8 in Eingriff gebracht, wodurch dieses arretiert wird. Je nach Drehrichtung und Drehwinkel der Werkstückspindel 1 wird die Anspannkraft des Spannfutters 4 an den Flansch 2 erhöht oder gemindert, indem sich die drei Ritzel 7 an der Innenverzahnung des Zahnrades 8 abwälzen und die Spannschrauben 3 hinein- bzw. herausschrauben. Bei geminderter, vorbestimmter Anspannkraft des Spannfutters 4 wird bei langsamer Drehbewegung der Werkstückspindel 1 durch eine bekannte Meßeinrichtung 11 der Rundlauffehler am Werkstück 12 nach Größe und Winkellage fortlaufend gemessen und der Steuerung eingegeben. Passiert der hohe Punkt des Werkstückes 12 ein Schlagwerk, wird dieses in Funktion gesetzt und wirkt radial auf das Spannfutter 4.

In Fig. 1 besteht dieses Schlagwerk aus einem in zwei Magnetspulen 13; 14 geführten Eisenkern 15, auf dem ein Hammer 16 befestigt ist. Durch wechselseitig in den Magnetspulen 13; 14 erzeugte Magnetfelder wird der Eisenkern 15 schlagartig hin- und herbewegt. Durch Verstellen der Magnetspulen 13; 14 in Achsrichtung des Eisenkerns ist der Ausholbetrag des Eisenkerns 15 veränderlich und damit die Schlagenergie variabel. Dieser Korrekturvorgang wird wiederholt, bis ein vorgesehener minimierter Rundlauffehler erzielt ist. Erkennt die Steuerung eine Überkorrektur, so wird der Schlagimpuls gemindert.

Nach Fig. 4 wird nach Eingabe der gemessenen Werte des Rundlauffehlers in die Steuerung die Werkstückspindel 1 so positioniert und zum Stillstand gebracht, daß der hohe Punkt des Werkstückes 12 auf ein mechanisches Schlagwerk weist.

Bei diesem mechanischen Schlagwerk wird durch Drehung der Nockenscheibe 17 durch jede Nocke 18 der Federstab 19 gespannt und schlagartig freigegeben. Durch einen am Federstab 19 befestigten Hammer 20 schwingt der Federstab 19 über eine Ausgangslage hinaus und erteilt mit seinem Hammer 20 dem Spannfutter 4 einen Schlag. Die Schlagenergie ist einstellbar durch die Wirkhöhe der Nocken 18, die durch Verstellen des Federstabes 19 an den Stellschrauben 21 veränderlich ist. Die Wirkung am Spannfutter 4 ist abhängig von der Schlagenergie des Hammers 20, von der Anspannkraft der Spannschrauben 3 und der Anzahl der erteilten Schläge durch Drehung der Nockenscheibe 17.

Bei eingestellter Wirkhöhe der Nocken 18 und Anspannkraft der Spannschrauben 3 errechnet die Steuerung die erforderliche Anzahl von Schlägen. Nach durchgeführten Korrekturimpulsen wird der verbliebene Rundlauffehler am Werkstück 12 wieder gemessen, und mit den Werten der Erstmessung in der Steuerung verglichen und korrigierte Werte für Anspannkraft und/oder Anzahl der Schläge errechnet. Diese korrigierten Werte lassen jetzt bei weiteren Werkstücken eine hinreichende Genauigkeit bereits nach dem ersten Korrekturvorgang erwarten. Nach beendetem Ausrichtvorgang wird der Rastbolzen 9 wieder in die Außenverzahnung des Zahnrades eingerückt. Durch die definierte Drehbewegung der Werkstückspindel 1 wird über die Spannschrauben 3 und die Federn 4 eine vorbestimmte Festspannkraft des Spannfutters 4 eingestellt.

Durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung ist es erstmals möglich, die lagegenaue Ausrichtung eines umlaufenden Werkstückes in einem Spannfutter bei bedienarmen bzw. bedienfreien Fertigungsabläufen zu automatisieren.

  • Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

    1 Werkstückspindel

    2 Flansch

    3 Spannschrauben

    4 Spannfutter

    5 Federn

    6 gekonterte Muttern

    7 verschiebbare Ritzel

    8 Zahnrad

    9 Rastbolzen

    10 Kurve

    11 Meßeinrichtung

    12 Werkstück

    13 Magnetspule

    14 Magnetspule

    15 Eisenkern

    16 Hammer

    17 Nockenscheibe

    18 Nocke

    19 Federstab

    20 Hammer am Federstab

    21 Stellschrauben



Anspruch[de]
  1. 1. Einrichtung zum automatischen Ausrichten eines Werkstückes auf einer Rundschleifmaschine mit einer maschineninternen Programmsteuerung, mit einer Rundlaufmeßeinrichtung, die wiederum mit der Programmsteuerung gekoppelt ist und mit einer NC-gesteuerten Drehachse für die Werkstückspindel, die nach Drehzahl und Winkelpositionierung ansteuerbar ist, gekennzeichnet dadurch, daß an einem Flansch (2) der Werkstückspindel (1) mit drei Spannschrauben (3) ein Spannfutter (4) befestigt ist, daß die Anspannkraft der Spannschrauben (3) durch Federn (5) variierbar und durch Muttern (6) justierbar ist, daß auf den Spannschrauben (3) axial verschiebbare Ritzel (7) aufgefedert sind, daß auf die Ritzel (7) ein dünnwandiges Zahnrad (8) mit Innen- und Außenverzahnung mit seiner Innenverzahnung auf die drei Ritzel (7) aufgebracht und zentriert ist, daß ein außenverzahnter Rastbolzen (9) über die Drehung einer Kurve (10) mit der Außenverzahnung des Zahnrades (8) in Eingriff bringbar ist, daß mit einer an sich bekannten Meßeinrichtung (11) der Rundlauffehler des Werkstückes (12) meßbar ist, daß ein Schlagwerk vorgesehen ist, daß durch zwei Magnetspulen (13; 14) gebildet ist, daß in den Magnetspulen (13; 14) ein Eisenkern (15) geführt ist und daß auf dem Eisenkern (15) ein Hammer (16) befestigt ist.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein mechanisches Schlagwerk vorgesehen ist, bestehend aus einer Nockenscheibe (17), Nocken (18), einem Federstab (19), einem auf dem Federstab (19) aufgesetzten Hammer (20) und einer Stellschraube (21).






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