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Dokumentenidentifikation DE69816904T2 09.06.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0000877307
Titel Vorrichtung zur Messung der Position eines Werkstückes in einer Drehmaschine
Anmelder Danobat, S. Coop, Elgoibar, Guipuzcoa, ES
Erfinder Arriola Arrizabalaga, Cesar, 20870 Elgoibar, (Guipuzcoa), ES
Vertreter Richter, Werdermann, Gerbaulet & Hofmann, 20354 Hamburg
DE-Aktenzeichen 69816904
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 20.04.1998
EP-Aktenzeichen 985000934
EP-Offenlegungsdatum 11.11.1998
EP date of grant 06.08.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.06.2004
IPC-Hauptklasse G05B 19/401

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Längenmessvorrichtung entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1, welche optoelektronische Mittel verwendet und in einer Werkzeugmaschine angebracht ist, um die Anfangsposition des zu bearbeitenden Werkstücks als Bezugspunkt für die Positionierung des Werkzeugeinspannfutters zu messen.

STAND DER TECHNIK

Auf Drehbänken für die serienmäßige Bearbeitung zylindrischer Werkstücke wie zum Beispiel Nockenwellen wird das Werkstück an einem Ende in der Aufspannvorrichtung der Drehbank gehalten und an einem oder mehreren Punkten entlang der Welle bearbeitet, wobei das freie Ende des Werkstücks als Bezugspunkt für die Position der Bearbeitungspunkte dient. Nacheinander eingespannte Werkstücke bleiben in Bezug auf das Bearbeitungswerkzeug nicht in der gleichen linearen Position innerhalb der Aufspannvorrichtung: Selbst wenn die Aufspannvorrichtung einen inneren Anschlag für die Platzierung des Werkstücks besitzt, haben nicht alle Werkstücke die gleiche Länge. Deshalb muss für jedes Werkstück die tatsächliche Position seines freien Endes als Bezugspunkt für die Steuerung der Bewegung des Werkzeughaltefutters während der Bearbeitung neu definiert werden.

Eine bekannte Vorrichtung für das Messen der Bezugsposition, dargestellt in 3 der Zeichnungen, verwendet einen in das Werkzeughaltefutter integrierten flexiblen Fühlkopf zum Messen der Bezugsposition beim Kontakt mit dem freien Ende des Werkstücks. Da dieser Fühlkopf jedoch flexibel ist, erzeugt er Messdifferenzen je nach der Geschwindigkeit, mit der sich das Futter bewegt, wenn es das Werkstück greift. Weiterhin ist eine separat vom Fühlkopf angeordnete Druckvorrichtung in das Werkzeughaltefutter integriert, um das Werkstück in seine Endposition innerhalb der Aufspannvorrichtung zu drücken. Das Futter muss vollständige, sukzessive Umdrehungen und Bewegungen ausführen, um zuerst die Druckvorrichtung und dann den Fühlkopf zu aktivieren, schließlich gefolgt von dem gewählten Werkzeug, und sich vor jeder Umdrehung quer von dem Werkstück zurückziehen, was zusätzliche Maschinen- und Werkstückszuführzeit verlangt. Die endgültige Platzierung des Werkstücks kann mittels der automatischen Werkstückzuführung erfolgen, wobei die Aktion des Futters zum Drücken des Werkstücks entfällt, obwohl diese Lösung eine kompliziertere und damit teurere Zuführvorrichtung verlangt und zusätzlich mehr Freiraum an der Drehbank vorhanden sein muss, um den Zugang von der Aufspannvorrichtung zum Werkstück zu gewährleisten.

GB-7168271 beschreibt ein Verfahren zum Ermitteln der Position des in einer NC-Maschine zu bearbeitenden Werkstücks unter Verwendung einer optischen Messvorrichtung, die dem Reitstock zugeordnet ist und dem Steuergerät ein Signal hinsichtlich der realen Position des Reitstocks zuleitet, wobei die Messvorrichtung im Bereich des zu bearbeitenden Werkstücks angeordnet ist. Das Werkstück wird nicht an einer festen Aufspannvorrichtung der Drehbank, sondern auf einen beweglichen Tisch platziert, so dass die Messung relativ zu dem Tisch erfolgt. Der Reitstock drückt das Werkstück fest und kann schwache Werkstücke verformen.

OFFENLEGUNG DER ERFINDUNG

Aufgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Messen einer Bezugsposition des in einer Drehbank oder Schleifmaschine zu bearbeitenden Werkstücks, wobei die Vorrichtung in die Maschine selbst integriert ist, wie in Anspruch 1 definiert.

Eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Vorrichtung zum Messen einer Position des Werkstücks besteht aus einem optischen Maßstab, der von einem Gleitelement unabhängig vom Werkzeughaltefutter gehalten wird und am dem Werkstückhalter gegenüber liegenden Ende in die Drehbank integriert ist. Er ist in der Lage, die Zeit zu sparen, die die Drehbank benötigt, um das zu bearbeitende Werkstück zu positionieren, und eine kontinuierliche genaue Messung auszuführen, da das Ergebnis einer derartigen Messung nicht durch Änderungen der Werkstücklänge oder den Rückwirkungseffekt des Werkstücks beeinflusst wird, wenn die Greifer der Aufspannvorrichtung festgezogen werden.

Zum Beispiel werden Nockenwellen für Kraftfahrzeuge der Drehbank über eine portalartige Zuführeinrichtung automatisch zugeführt und nur an einem Ende in die sich drehende Aufspannvorrichtung der Drehbank eingespannt: sie werden dann vom freien Ende aus an einem oder mehreren Punkten entlang der Welle bearbeitet. Die erfindungsgemäße Messvorrichtung bedeutet, dass das Futter keine Anfangsvorgänge abschließend ausführen muss, um jedes zugeführte Werkstück zu positionieren und die Position zu messen, was zwischen 10% und 20% der gesamten Drehzeit pro Werkstück ausmacht, wobei gleichzeitig die automatische Werkstückzuführeinrichtung vereinfacht und der für sie erforderliche Platz verringert wird.

Nockenwellen sind empfindliche Bauteile, die keinen heftigen Stößen durch die Druckvorrichtung an ihren Enden ausgesetzt werden dürfen. Die erfindungsgemäße Messvorrichtung ist mit einer Druckvorrichtungswelle ausgestattet, die einen Fühlkopf sowie eine Schlagausgleichsfeder aufweist, um den Stoß gegen das Werkstück zu dämpfen und es damit nicht zu verformen, wobei sichergestellt wird, dass der Kontaktdruck für die Messung immer der gleiche ist. Die gleiche dämpfende Schutzwirkung auf die Messvorrichtung wird erreicht, indem die Halteplatte der Messvorrichtung mit der Druckvorrichtungswelle gekoppelt wird. Um die genannten günstigen Wirkungen zu erzielen, ist die Druckvorrichtungswelle mit einem kolbengetriebenen Schenkel gekoppelt, der immer den gleichen gesamten Schlag mit höchster Geschwindigkeit ausführt.

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine Vorderansicht der an einer Drehbank angebrachten erfindungsgemäßen Messvorrichtung.

2 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach 1.

3 zeigt den Stand der Technik in Form einer bekannten Messvorrichtung und einer Werkstück-Druckvorrichtung, die beide am Futter der Drehbank angebracht sind.

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG

Bezug nehmend auf 1 und 2 weist eine bevorzugte Ausführungsform 1 der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Messen entlang der Axialrichtung „Z" der Position 2 des Endes des zu bearbeitenden Werkstücks 3 die optische Längenmesseinheit mit dem Skalenkörper 4 und dem Lesekopf 5, die Halteplatte 9 des Skalenkörpers 4, die sich in Richtung „Z" bewegt, die koaxial mit dem zu bearbeitenden Werkstück 3 verlaufende hydraulische Kolbenstange 10, welche den Schenkel 10' drückt, die mit dem Schenkel 10' gekoppelte und mit einem Fühlkopf 11 ausgestattete Druckvorrichtungswelle 6 und ein quer verlaufendes Verbindungsteil 12 zwischen der Halteplatte 9 des Skalenkörpers 4 und der Welle 6 auf.

Der Skalenkörper 4 wird von seiner Halteplatte 9 in Richtung „Z" bewegt, und der Lesekopf 5 ist an der Grundplatte 20 der Messvorrichtung 1 befestigt, wobei die Grundplatte 20 ihrerseits an der Abdeckplatte der Drehbank angebracht ist. Der Lesekopf 5 übermittelt ein die Messung der Position 2 repräsentierendes Signal an die Elektronikeinheit 7 zum Steuern des Werkzeughaltefutters 8. Ein Beispiel für die verwendete Messvorrichtung 4, 5 ist das kommerzielle Modell Heidenhain LS-106 mit einer 140 mm langen Nominalskale.

Das zu bearbeitende Werkstück, zum Beispiel eine Kraftfahrzeugnockenwelle, wird in die Werkstück-Aufspannvorrichtung 13 der Drehbank eingesetzt, ohne die Greifer festzuziehen. Bei ihrer Bewegung 14 erreicht die Druckvorrichtungswelle 6 das Ende 3a der Nockenwelle 2 und drückt es in die Aufspannvorrichtung oder bis zu einem inneren Anschlag in der Aufspannvorrichtung, woraufhin sich die Greifer schließen. Beim Kontakt zwischen dem Fühlkopf 11 sowie der Welle 6 und dem Ende 3a repräsentiert das schließlich vom Lesekopf 5 übermittelte Signal die „Null"-Bezugsposition 2 gemäß „Z" der Werkzeughalterbewegung. Somit ist das Verschiebemaß „z" des Werkzeughalters zum Bearbeitungspunkt 3b der Nockenwelle nicht abhängig von dem Platzieren und Festhalten des zu bearbeitenden Werkstücks, und der Werkzeughalter 8 braucht nur so weit zu rotieren, wie es für die Positionierung des gewählten Werkzeugs 8' erforderlich ist.

Die Halterung 9 der Messvorrichtung gleitet auf einem Paar von ausgerichteten Kufen 16, die am Gehäuse 17 des Schenkels 10' befestigt sind. Die Druckvorrichtungswelle 6 ist mit dem Schenkel 10'a durch ein Gehäuse 18 verbunden, welches zwei Führungsbuchsen für die axiale Bewegung des Fühlkopfes 11 einschließt. Der Schenkel 10' führt jedes Mal den vollen Schlag aus, gedrückt von dem Kolben bei hohem Druck, zum Beispiel 40 bar, um die maximale Bewegungsgeschwindigkeit zu gewährleisten, doch die Welle 6 wird beim Kontakt mit dem Werkstück 3 mit Hilfe der Überlaufausgleichsfeder 19 sofort abgebremst. Der Fühlkopf 11 weist an seiner Außenfläche unterschiedliche Konfigurationen auf, kann je nach der Form des zu bearbeitenden Werkstücks 3 zwecks Auswechslung entfernt werden und ist mit der Welle 6 verschraubt 21. Zwei übergeordnete Mikroschalter 22 (2) sind angebracht, um mit der Bezugspunkt-Messvorrichtung 1 zusammenzuwirken, um der Regeleinrichtung der portalartigen Werkstückzuführvorrichtung den Zustand der Messvorrichtung 1 mitzuteilen, d. h. ob der Kolben aktiviert ist oder die Welle 6 in ihre Ruheposition zurückgezogen worden ist, damit die nächste zu bearbeitende Nockenwelle 3 zugeführt wird.

Die Messvorrichtung 1 weist weiterhin eine kastenförmige Abdeckung um den Lesekopf 5 und die Skale 4 der Messvorrichtung auf.

3 zeigt die Vorrichtung 1' nach dem Stand der Technik, bei der eine Druckvorrichtung 11' an dem Werkzeughalter 8 angebracht ist, um das Werkstück 3 in seine stabile Position zu drücken. Dann rotiert der Werkzeughalter, um die flexible Zuführvorrichtung 24 in Kontakt mit dem Ende 3 zu bringen, um die Bezugsposition 2 zu messen, woraufhin der Werkzeughalter 8 noch einmal rotiert, um das gewählte Werkzeug 8' zu positionieren.


Anspruch[de]
  1. Vorrichtung zum Messen der Position (2) eines auf einer Drehbank oder Schleifmaschine zu bearbeitenden Werkstücks (3), aufweisend eine Längenmessvorrichtung (4, 5) mit einer beweglichen Skale (4) und einem Lesekopf (5), welcher ein Signal betreffs der linearen Position an eine Drehbanksteuereinheit (7) überträgt, ein bewegliches Teil (6, 9), welches die Skale (4) antreibt, um sie in Richtung "Z" der Achse des Werkstücks (3) zu verschieben, und eine Grundplatte (20) an der Maschinenabdeckplatte, um die Messvorrichtung (1) aufzunehmen, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Teil (6, 9), welches die Skale (4) antreibt, verschoben wird und das zu bearbeitende Werkstück (3) gedrückt wird, wobei sein freies Ende (3a) gefühlt wird und das Signal vom Lesekopf (5), welches von der Steuereinheit (7) empfangen wird, die Endposition (2) des freien Endes (3a) des Werkstücks repräsentiert, wodurch die nachfolgende Positionierung des Werkzeughaltefutters (8) der Maschine bestimmt wird.
  2. Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Teil (6, 9) zum Fühlen des zu bearbeitenden Werkstücks (3) eine Halteplatte (9) des Körpers der Gleitskale (4), eine Welle (6), welche das zu bearbeitende Werkstück (3) drückt und die Halteplatte (9) verschiebt, einen Kolbenschenkel (10'), der die Druckvorrichtungswelle (6) mittels einer Schlagausgleichsfeder (19) antreibt, und Mittel (18) zum Führen der Welle (6) bei ihrer Verschiebung relativ zu dem Kolbenschenkel (10') aufweist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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