DE102007020633B4 - positioning - Google Patents
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Abstract
Positioniervorrichtung,
insbesondere Spannfutter für
eine Werkzeugmaschine, mit
(a) einem Grundkörper (12),
(b) einem bezüglich einer
Längsachse
(1) vor dem Grundkörper
(12) angeordneten Abtriebskörper
(14) zum Verbinden mit einem Werkstück (56),
(c) einem mit
dem Grundkörper
(12) verbundenen und sich entlang der Längsachse (L) erstreckenden
Verbindungselement (16) und
(d) mindestens zwei am Grundkörper (12)
befestigten, quer zur Längsachse
(L) wirkenden Exzenter-Aktoren (18), die ausgebildet sind zum Verschieben
des Abtriebskörpers (14)
senkrecht zur Längsachse
(L) relativ zum Grundkörper (12)
durch elastisches Verformen des Verbindungselements (16),
dadurch
gekennzeichnet, dass
(e) die Positioniervorrichtung (10) mindestens
zwei Neige-Aktoren (36) zum Neigen des Abtriebskörpers (14) relativ zum Grundkörper (12)
besitzt.Positioning device, in particular chuck for a machine tool, with
(a) a base body (12),
(b) a driven body (14) arranged in front of the main body (12) with respect to a longitudinal axis (1) for connection to a workpiece (56),
(C) one connected to the base body (12) and along the longitudinal axis (L) extending connecting element (16) and
(D) at least two on the base body (12) attached, transversely to the longitudinal axis (L) acting eccentric actuators (18) which are adapted to move the output body (14) perpendicular to the longitudinal axis (L) relative to the base body (12) by elastic Deforming the connecting element (16),
characterized in that
(E) the positioning device (10) has at least two tilting actuators (36) for tilting the output body (14) relative to the base body (12).
Description
Die Erfindung betrifft eine Positioniervorrichtung, insbesondere ein Spannfutter für eine Werkzeugmaschine, mit einem Grundkörper, einem bezüglich einer Längsachse vor dem Grundkörper angeordneten Abtriebskörper zum Verbinden mit einem Werkstück, einem mit dem Grundkörper verbundenen und sich entlang der Längsachse erstreckenden Verbindungselement und mindestens zwei am Grundkörper befestigten, quer zur Längsachse wirkenden Exzenter-Aktoren, insbesondere Exzenter-Piezoaktoren, die ausgebildet sind zum Verschieben des Abtriebkörpers senkrecht zur Längsachse relativ zum Grundkörper durch elastisches Verformen des Verbindungselements. Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ausrichten eines Werkstücks.The The invention relates to a positioning device, in particular a Chuck for a machine tool, with a base body, one with respect to a longitudinal axis in front of the main body arranged output body for connecting to a workpiece, one with the main body connected and extending along the longitudinal axis connecting element and at least two on the body fastened, transverse to the longitudinal axis acting eccentric actuators, in particular eccentric piezoelectric actuators, the are formed for displacing the output body perpendicular to the longitudinal axis relative to the main body by elastically deforming the connecting element. According to one In the second aspect, the invention relates to a method of alignment a workpiece.
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Des Weiteren sind gattungsgemäße Positioniervorrichtungen bekannt. Diese werden beispielsweise bei der Vorbereitung von geschmiedeten Roh-Zahnrädern für eine nachfolgende Schleifbearbeitung eingesetzt. Nach dem Schmieden und einem nachfolgenden Härten kann es nämlich passieren, dass eine Zentralbohrung des Roh-Zahnrads exzentrisch zu dessen Zahnkranz angeordnet ist. Würde bei der nachfolgenden Schleifbe arbeitung das Roh-Zahnrad über die exzentrische Zentralbohrung gespannt, müsste eine in Abhängigkeit von der Position auf dem Zahnkranz variierende Materialmenge abgeschliffen werden, um die gewünschte Endkontur zu erhalten, was nachteilig ist. Um überflüssige Aufmaße zu vermeiden, wird daher vor der Schleifbearbeitung in einem Hartdrehprozess die Zentralbohrung so ausgebildet, dass ein möglichst geringer Materialbetrag abgeschliffen werden muss.Of Further are generic positioning devices known. These are for example in the preparation of forged raw gears for a subsequent Grinding used. After forging and a subsequent one hardening It can indeed happen that a central bore of the raw gear eccentric to its sprocket is arranged. Would be at the subsequent Schleifbe processing the raw gear on the Excentric central bore tense, one would depend on Abraded from the position on the sprocket varying amount of material be to the desired To obtain final contour, which is disadvantageous. Therefore, to avoid unnecessary oversize becomes before grinding in a hard turning process the central hole designed to be as possible low amount of material must be sanded.
Dazu wird der Grundkörper der Positioniervorrichtung an einer Arbeitsspindel einer Hartdrehmaschine befestigt. Anschließend wird das Zahnrad mit einer am Abtriebskörper angeordneten Spannvorrichtung gespannt und geometrisch vermessen. Sodann wird die Spannvorrichtung so relativ zum Grundkörper parallel verschoben, dass eine Drehachse der Arbeitsspindel der Hartdrehmaschine durch den Mittelpunkt der einzubringenden Zentralbohrung verläuft. Nachfolgend wird die Zentralbohrung ausgedreht, so dass das Roh-Zahnrad in dem nachfolgenden Schleifprozess nur noch minimal endbearbeitet werden muss.To becomes the basic body the positioning device on a work spindle of a hard turning machine attached. Subsequently is the gear with a arranged on the output body tensioning device strained and geometrically measured. Then the clamping device so relative to the main body moved in parallel, that a rotation axis of the work spindle of the Hard turning machine through the center of the central hole to be introduced runs. Subsequently, the central hole is turned out, leaving the raw gear only minimally finished in the subsequent grinding process must become.
Nachteilig an der bekannten Positioniervorrichtung ist, dass sie nur für schmale Zahnräder geeignet ist. Es hat sich nämlich gezeigt, dass das Spannfutter für tiefere Bauteile, wie beispielsweise Ritzelwellen oder breite Zahnräder, ungeeignet ist.adversely on the known positioning device is that they only for narrow gears suitable is. It has become shown that the chuck for deeper components, such as pinion shafts or wide gears, unsuitable is.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Positioniervorrichtung vorzuschlagen, die Nachteile im Stand der Technik überwindet.Of the Invention is based on the object, a positioning device to propose that overcomes the disadvantages of the prior art.
Die Erfindung löst das Problem durch eine gattungsgemäße Positioniervorrichtung, die mindestens zwei Neige-Aktoren, insbesondere Neige-Piezoaktoren, aufweist, die zum Neigen des Antriebskörpers relativ zum Grundkörper ausgebildet und angeordnet sind. Die Erfindung löst das Problem zudem durch eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Schleif- oder Drehmaschine, die eine Werkstückdrehvorrichtung zum Drehen eines Werkstücks um eine Drehachse und eine erfindungsgemäße Positioniervorrichtung besitzt, wobei die Längsachse der Positioniervorrichtung mit der Drehachse zusammenfällt. Gemäß einem zweiten Aspekt löst die Erfindung das Problem durch ein Verfahren zum Ausrichten eines Werkstücks das den Schritt eines Spannens des Werkstücks auf einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine umfasst.The Invention solves the problem by a generic positioning device, the at least two tilting actuators, in particular tilting piezoelectric actuators, has, which is formed for tilting the drive body relative to the base body and are arranged. The invention also solves the problem a machine tool, in particular a grinding or lathe, a workpiece turning device for turning a workpiece has an axis of rotation and a positioning device according to the invention, the longitudinal axis the positioning device coincides with the axis of rotation. According to one second aspect triggers the invention solves the problem by a method for aligning a workpiece the step of a clamping of the workpiece on a machine tool according to the invention includes.
Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass auch Taumelfehler eines Werkstücks, wie beispielsweise eines Roh-Zahnrads oder einer Roh-Ritzelwelle, ausgleichbar sind. Dadurch werden auch längere Bauteile exakt zu einer Drehachse einer Werkzeugmaschine ausrichtbar. Daraus folgt, dass weniger Abtrag notwendig ist, so dass Aufmaße verringert werden können, der Schleifscheibenverschleiß sinkt und eine schnellere und kostengünstigere Fertigung erreichbar ist.An advantage of the invention is that wobble errors of a workpiece, such as a raw gear or a raw pinion shaft, are compensated. This also makes longer components le exactly aligned to a rotation axis of a machine tool. As a result, less material removal is needed so that oversizes can be reduced, grinding wheel wear is reduced, and faster and less expensive manufacturing can be achieved.
Dadurch, dass mit der erfindungsgemäßen Positioniervorrichtung Exzenter- und Taumelfehler korrigierbar sind, können Fertigungsfehler in vorlaufenden Prozessen korrigiert werden. Ausschuss wird so vermindert. Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass eine derartige Positioniervorrichtung so auslegbar ist, dass bei einer Bearbeitung eines gespannten Werkstücks auftretende Bearbeitungskräfte sicher abgefangen werden können, so dass mit der erfindungsgemäßen Positioniervorrichtung im Wesentlichen die gleichen Fertigungstoleranzen einhaltbar sind wie mit einem herkömmlichen Positionierfutter ohne Aktoren.Thereby, that with the positioning device according to the invention Eccentric and tumbling error can be corrected, manufacturing errors in leading Processes are corrected. Committee is thus diminished. It has surprisingly pointed out that such a positioning device interpretable is that occurring when machining a tensioned workpiece machining forces can be safely intercepted, so that with the positioning device according to the invention essentially the same manufacturing tolerances can be maintained as with a conventional one Positioning chuck without actuators.
Vorteilhaft ist zudem, dass zwei zu fügende Komponenten besonders präzise zueinander ausgerichtet werden können. So ist es möglich, ein optisches Bauteil, wie beispielsweise eine Linse oder eine Linsenanordnung in einem mit einem Aufmaß versehenen Rohr zu fixieren. Um eine optische Achse des optischen Bauteils zu einer Längsachse des Rohrs auszurichten, muss dieses lediglich mit einer erfindungsgemäßen Positioniervorrichtung auf einer Drehmaschine gespannt werden. Anschließend wird eine etwaige Abweichung der optischen Achse von der Längsachse des Rohrs mit Hilfe der Positionsvorrichtung kompensiert und das Rohr wird anschließend in einem Außendrehprozess fertig bearbeitet. Auf diese Weise wird die optische Achse des optischen Bauteils auf einfache Weise zur Längsachse des so fertig bearbeiteten Rohrs ausgerichtet.Advantageous is also that two components to be joined very precise can be aligned with each other. So it is possible an optical component, such as a lens or a lens assembly in an oversized To fix pipe. Around an optical axis of the optical component to a longitudinal axis to align the pipe, this must only with a positioning device according to the invention be clamped on a lathe. Subsequently, a possible deviation the optical axis from the longitudinal axis of the tube compensated by means of the positioning device and the Pipe will be afterwards in an external turning process finished. In this way, the optical axis of the optical Component in a simple manner to the longitudinal axis of the so finished Aligned pipe.
Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung bezieht sich der Begriff der Längsachse insbesondere auf eine Achse, um die die Positioniervorrichtung drehbar ausgebildet ist, indem beispielsweise eine entsprechende Aufnahme zum Anschluss an eine Werkstückspindel einer Werkzeugmaschine vorgesehen ist. Es wird dabei auf die Ruhelage der Aktoren abgestellt, so dass ein Betätigen der Exzenter-Aktoren oder Neige-Aktoren die Längsachse nicht verändert.in the In the context of the present description, the term of the longitudinal axis in particular on an axis about which the positioning device is rotatable is formed by, for example, a corresponding recording for connection to a workpiece spindle a machine tool is provided. It is thereby on the rest position the actuators turned off, allowing an actuation of the eccentric actuators or tilt actuators the longitudinal axis not changed.
Als Exzenter-Aktoren oder Neige-Aktoren kommen neben Piezoaktoren beispielsweise magnetostriktive Aktoren oder Elektromotoren, die mit einer Gewindespindel gekoppelt sind, in Betracht.When Eccentric actuators or tilt actuators come next to piezo actuators, for example magnetostrictive actuators or electric motors using a threaded spindle are considered.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verbindungselement einen Kern, in dem die mindestens zwei Neige-Piezoaktoren parallel zu der Längsachse verlaufen. Auf diese Weise ist die Korrektur des Exzenterfehlers von der Korrektur des Taumelfehlers separiert. Durch Ansteuern der Exzenter-Aktoren kann der Exzenterfehler korrigiert werden, ohne dass dies die Taumelabweichung des Werkstücks von der Längsachse beeinflusst. Umgekehrt können die Neige-Aktoren betätigt werden, ohne dass dies die Exzentrizität des Werkstücks relativ zu der Längsachse ändert.In a preferred embodiment the connecting element comprises a core in which the at least two tilt piezo actuators run parallel to the longitudinal axis. To this Way is the correction of the eccentric error of the correction of the tumble error separated. By controlling the eccentric actuators of the eccentric error be corrected without causing the wobble deviation of the workpiece from the longitudinal axis affected. Conversely, you can operated the tilt actuators without this being the eccentricity of the workpiece relative changes to the longitudinal axis.
Bevorzugt umfasst das Verbindungselement ein Spannelement, das in einem Fußpunkt mit dem Abtriebskörper verbunden und zwischen den Neige-Piezoaktoren angeordnet ist, wobei das Spannelement und die Neige-Piezoaktoren so angeordnet sind, dass ein Längen eines der Neige-Piezoaktoren und ein Verkürzen aller anderen Neige-Piezoaktoren zum Neigen des Abtriebskörpers relativ zum Grundkörper führt. Dass Spannelement kann beispielsweise eine Spannschraube sein, die durch eine Bohrung in dem Kern verläuft und am Grundkörper angreift und auf diese Weise insbesondere die für die Aktoren erforderliche Vorspannung aufbringt.Prefers The connecting element comprises a clamping element which is in a foot point with the output body connected and disposed between the tilting piezoelectric actuators, wherein the clamping element and the tilting piezoelectric actuators are arranged so that a lengths one of the tilting piezo actuators and shortening all other tilting piezo actuators for Tilting the output body relative to the main body leads. The clamping element may be for example a clamping screw, the passing through a bore in the core and engages the body and in this way, in particular those required for the actuators Preload applies.
Es ist vorteilhaft, dass die Neige-Piezoaktoren über Kegelpfannen-Kugelscheiben-Gelenke mit dem Abtriebskörper und/oder dem Grundkörper in Verbindung stehen. Es wird so eine besonders einfache Anordnung erhalten.It It is advantageous that the tilting piezoelectric actuators via conical ball and socket joints with the output body and / or the main body keep in touch. It becomes a particularly simple arrangement receive.
Bevorzugt sind vier Neige-Piezoaktoren vorgesehen, die jeweils in einem Krafteinleitungspunkt an dem Abtriebskörper angreifen, wobei die Krafteinleitungspunkte eine Raute, insbesondere ein Quadrat bilden. Durch eine symmetrische Anordnung wie diese, wird die Ansteuerung der Neige-Piezoaktoren erleichtert. Gleichzeitig wird der Einfluss einer thermischen Ausdehnung der Komponenten der Positioniervorrichtung auf die Lage des Antriebskörpers relativ zum Grundköper minimiert, so dass eine entsprechende Kompensation entbehrlich ist.Prefers four tilt piezo actuators are provided, each in a force application point the output body attack, wherein the force application points a rhombus, in particular to form a square. By a symmetrical arrangement like this, the control of the tilting piezo actuators is facilitated. simultaneously is the influence of thermal expansion of the components of Positioning device relative to the position of the drive body to the basic body minimized, so that a corresponding compensation is unnecessary.
Besonders bevorzugt ist daher der Fußpunkt im geometrischen Mittelpunkt der Raute bzw. des Quadrats angeordnet. Sind mehr als vier Neige-Piezoaktoren vorhanden, so sind diese bevorzugt paarweise gegenüberliegend angeordnet und greifen in jeweiligen Krafteinleitungspunkten an, die die gleichen Abstände vom Fußpunkt besitzen, das heißt, bezüglich einer Wirkrichtung der Neige-Piezoaktoren in einer Ebene liegen. Günstig ist es zudem, wenn die Krafteinleitungspunkte auf den Eckpunkten eines regelmäßigen Mehrecks liegen.Especially Therefore, the base in the is preferred geometric center of the diamond or the square arranged. If more than four tilt piezoactuators are present, they are preferred in pairs opposite each other arranged and attack in respective force introduction points, the same distances from the bottom own, that is, with respect to one Direction of action of the tilting piezoelectric actuators lie in one plane. Cheap is In addition, if the force application points on the vertices of a regular polygon lie.
Bevorzugt besitzt der Grundkörper einen Basisring und eine am Basisring befestigte Grundkörper-Membran, die eine relativ zum Basisring verringerte Biegesteifigkeit besitzt und an der das Verbindungselement angeordnet ist. Die Exzenter-Piezoaktoren greifen in diesem Fall günstigerweise am Basisring an. Die Biegesteifigkeit der Grundkörper-Membran ist bevorzugt wesentlich kleiner als die Biegesteifigkeit des Verbindungselements, wodurch eine besonders einfach zu steuernde Positioniervorrichtung erhalten wird.Preferably, the base body has a base ring and a base member membrane attached to the base ring, which has a relative to the base ring reduced flexural rigidity and on which the connecting element is arranged. The eccentric piezoelectric actuators favorably attack the base ring in this case. The bending stiffness of the main body membrane is preferably substantially smaller than the bending strength the connecting element, whereby a positioning device which is particularly easy to control is obtained.
Bevorzugt weist der Abtriebskörper einen Exzenterring auf und umfasst eine am Exzenterring befestigte Abtriebskörper-Membran, die eine relativ zum Exzenterring verringerte Biegesteifigkeit besitzt und an der das Verbindungselement angeordnet ist. Auf diese Weise können der Basisring und der Exzenterring aneinander parallel verschieblich gelagert sein, so dass ein Betätigen der Exzenter-Aktoren zu einer Parallelverschiebung zwischen Basisring und Exzenterring führt und so der Exzenterfehler unabhängig vom Taumelfehler kompensierbar ist. Eine solche Positioniervorrichtung ist besonders einfach zu steuern.Prefers has the output body an eccentric ring and includes a fixed to the eccentric ring Output body membrane, which has a relative to the eccentric ring reduced bending stiffness and where the connecting element is arranged. In this way, the Base ring and the eccentric ring to each other in parallel displaceable be stored so that a press the eccentric actuators to a parallel shift between base ring and eccentric ring leads and so the eccentric error independently is compensated by the wobble error. Such a positioning device is very easy to control.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es möglich, dass das Verbindungselement mit dem Exzenterkörper verbunden ist, der am Grundkörper gelagert und mittels der Exzenter-Piezoaktoren parallel verschieblich relativ zum Grundkörper ver schiebbar ist, wobei der Abtriebskörper schwenkbar an dem Exzenterkörper gelagert ist.According to one another embodiment Is it possible, that the connecting element is connected to the eccentric body, the Base body stored and by means of the eccentric piezo actuators in parallel displaceable relative to the main body ver is slidable, wherein the driven body mounted pivotally mounted on the eccentric body is.
Bevorzugt besitzt dabei der Abtriebskörper einen Fußabschnitt und einen Kopfabschnitt zum Verbinden mit dem Werkstück, wobei die mindestens zwei Neige-Piezoaktoren am Exzenterkörper angeordnet sind, quer zur Längsachse verlaufen und so zum Fußteil angeordnet sind, dass ein Längen eines der Neige-Piezoaktoren und ein Verkürzen der anderen Neige-Piezoaktoren zu einem Neigen des Abtriebskörpers relativ zum Exzenterkörper führt. Es ist auf diese Weise möglich, dass die Exzenter-Piezoaktoren parallel zu den Neige-Pieozaktoren verlaufen, wodurch sich eine besonders kompakte Bauweise für die Positioniervorrichtung ergibt. Vorteilhaft ist zudem, dass alle Piezoaktoren so angeordnet werden können, dass sie stets eine vollkommen gestreckte Anordnung besitzen und keine Biegekräfte auf sie wirken. Dadurch wird deren Lebensdauer erhöht.Prefers while the output body has a foot section and a head portion for connecting to the workpiece, wherein the at least two tilt piezoactuators on the eccentric body are arranged, transverse to the longitudinal axis run and so to the foot part are arranged that a lengths one of the tilting piezoelectric actuators and shortening the other tilting piezo actuators to a tendency of the output body relative to the eccentric body leads. It is possible in this way that the eccentric piezo actuators are parallel to the tilt piezo actuators run, resulting in a particularly compact design for the positioning results. It is also advantageous that all piezoelectric actuators arranged so can be that they always have a perfectly stretched arrangement and no bending forces to act on them. This increases their service life.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Neige-Piezoaktoren in Gegenspieleranordnung angeordnet und verlaufen im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse. Unter einer Gegenspieleranordnung ist insbesondere zu verstehen, dass jeweils zwei Aktoren einander genau entgegengesetzt wirkende Wirkrichtungen besitzen, die zudem in einer gemeinsamen Ebene verlaufen. Werden beide Aktoren des Gegenspielerpaars gleichzeitig betätigt, so kommt es lediglich zu einer Druck-, jedoch zu keiner Scherbelastung am beaufschlagten Bauteil. Vorteilhaft hieran ist die besonders einfache Steuerbarkeit der Aktoren.In a preferred embodiment the tilt piezo actuators are arranged in antagonist arrangement and are substantially perpendicular to the longitudinal axis. Under an opponent arrangement is to be understood in particular that two actuators each other have exactly opposite acting directions of action, which also in a common plane. Become both actors of the opponent pair pressed simultaneously, so it comes only to a pressure, but no shear stress on acted upon component. The advantage of this is the special easy controllability of the actuators.
Besonders günstig ist, wenn der Abtriebskörper benachbart zu seinem Kopfabschnitt von der Abtriebskörper-Membran gehaltert ist. In diesem Fall kann der Abtriebskörper mit Hilfe der Neige-Aktoren um einen Schwenkpunkt geschwenkt werden, der dicht bei einer dem Werkstück zugewandten Stirnfläche des Abtriebskörpers liegt. An der Stirnfläche kann beispielsweise eine Spannvorrichtung zum Spannen des Werkstücks angeordnet sein, wie beispielsweise ein Backen- oder ein Membranspannfutter. Wenn die Spannvorrichtung druckluftbetätigbar ist, besitzt die Positioniervorrichtung bevorzugt einen die Längsachse umgebenden Druckluftkanal, der von dem Grundkörper zum Spannmittel verläuft. Dadurch kann Druckluft von einer Werkzeugmaschine zum Spannmittel geleitet werden.Especially Cheap is when the output body adjacent to its head portion from the driven body diaphragm is held. In this case, the output body with the help of tilt actuators to pivoted a pivot point which is close to a workpiece facing face the output body lies. On the front surface can For example, arranged a clamping device for clamping the workpiece be such as a jaw or diaphragm chuck. If the tensioner is air actuatable, the positioning device has prefers one the longitudinal axis surrounding compressed air channel, which runs from the main body to the clamping means. Thereby compressed air can be directed from a machine tool to the clamping device become.
Um Kräfte innerhalb der Positioniervorrichtung zu minimieren, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eine elektrische Steuerung vorgesehen, die ausgebildet ist, um jeweils zwei in Gegenspieleranordnung angeordnete Piezoaktoren so anzusteuern, dass sich einer der Piezoaktoren um einen vorgegebenen Betrag längt und sich der andere Piezoaktor um den gleichen Betrag verkürzt. So werden die von den Piezoaktoren ausgeübten Kräfte auf das Mindestmaß reduziert.Around personnel to minimize within the positioning, is in accordance with a preferred embodiment provided an electrical control, which is designed to each to control two piezoactuators arranged in opposing arrangement, that one of the piezo actuators lengthens by a predetermined amount and the other piezoelectric actuator shortens by the same amount. So The forces exerted by the piezo actuators forces are reduced to the minimum.
Eine erfindungsgemäße Werkszeugmaschine besitzt bevorzugt eine Messvorrichtung zum Erfassen einer Lage eines mit der Positioniervorrichtung gespannten Werkstücks. Diese Lage kann beispielsweise relativ zu einem Koordinatensystem der Werkzeugmaschine angegeben sein. Mit Hilfe dieser Messvorrichtung wird die Lage des Werkstücks erfasst und es kann die optimale Lage beispielsweise einer Zentralbohrung des Werkstücks bestimmt werden. Die notwendige Lageveränderung des Werkstücks wird dann über die Exzenter-Aktoren und die Neige-Aktoren kompensiert. Unter der Lage des Werkstücks wird dabei neben seiner Position in x-, y- und z-Richtung auch seine Orientierung bezüglich zwei oder drei Raumrichtungswinkeln verstanden.A inventive machine tool according to the invention preferably has a measuring device for detecting a position of a with the positioning device tensioned workpiece. This situation can be, for example indicated relative to a coordinate system of the machine tool be. With the help of this measuring device, the position of the workpiece is detected and it may be the optimal location of, for example, a central well of the workpiece be determined. The necessary change in position of the workpiece is then over the eccentric actuators and the tilt actuators compensated. Under the Position of the workpiece In addition to its position in the x-, y- and z-direction, its orientation with respect to two becomes or three spatial direction angles understood.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren umfasst bevorzugt die Schritte eines Erfassens einer Lage der Positioniervorrichtung relativ zur Werkzeugmaschine, eines Erfassens einer Bearbeitungskraft auf das Werkstück und eines Ansteuerns der Exzenter- und/oder Neige-Piezoaktoren so, dass sie eine Auslenkung des Werkstücks aufgrund der Bearbeitungskraft vermindern oder kompensieren. Die Bearbeitungskraft kann beispielsweise aus einer Tabelle ausgelesen werden. Alternativ kann die Bearbeitungskraft von einem Kraftsensor erfasst werden, der an einer Werkzeugaufnahme der Werkzeugmaschine angeordnet ist. Es ist zudem möglich, die Bearbeitungskraft, die beispielsweise von einer Schleifscheibe auf das Werkstück aufgebracht wird, aus der Leistung eines Motors zu bestimmen, der die Schleifscheibe antreibt.One inventive method preferably comprises the steps of detecting a position of the positioning device relative to the machine tool, detecting a machining force on the workpiece and a driving of the eccentric and / or tilt piezoelectric actuators so that she a deflection of the workpiece due to the processing power reduce or compensate. The Processing power can be read from a table, for example become. Alternatively, the machining force may be from a force sensor can be detected, which is arranged on a tool holder of the machine tool is. It is also possible the machining power, for example, from a grinding wheel on the workpiece is applied to determine from the power of an engine that the grinding wheel drives.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigtin the Below are embodiments of the Invention with reference to the attached Drawings closer explained. It shows
Der
Grundkörper
Die
Exzenter-Piezoaktoren
Zwischen
zwei Aufnahmehülsen
ist jeweils eine Fixierplatte montiert, beispielsweise befindet sich
zwischen den Aufnahmehülsen
In
In
Die erfindungsgemäße Positioniervorrichtung kann beispielsweise dazu eingesetzt werden, um ein optisches Bauteil wie eine Linse oder eine Linsenanordnung in einem Rohr präzise fluchtend anzuordnen. Dazu wird zunächst ein Roh-Rohr mit Aufmaß hergestellt, das heißt, es besitzt einen Durchmesser, der größer ist als der für das fertige Rohr angestrebte Durchmesser. Nachfolgend wird das optische Bauteil in einem Inneren des Roh-Rohrs angeordnet, zu einer Längsachse des Roh-Rohrs ausgerichtet und dort fixiert.The Positioning device according to the invention can for example be used to an optical component as a lens or lens assembly in a tube is precisely aligned to arrange. This will be first a raw tube made with an oversize, this means, it has a diameter larger than that for the finished one Tube target diameter. The following is the optical component arranged in an interior of the raw tube, to a longitudinal axis aligned and fixed there.
Diese Ausrichtung ist jedoch zwangsläufig mit einem Fehler behaftet. Um diesen Fehler zu korrigieren, wird das Roh-Rohr mit einer oben beschriebenen Positioniervorrichtung gespannt, die an einer Arbeitsspindel einer Drehmaschine befestigt ist. Dabei wird das Roh-Rohr so eingespannt, dass seine Längsachse möglichst gut mit einer Drehachse der Arbeitsspindel fluchtet. Anschließend wird mit einem geeigneten Messgerät eine Abweichung der optischen Achse des optischen Bauteils relativ zur Drehachse der Arbeitsspindel ermittelt und die Positioniervorrichtung so betätigt, dass beide möglichst genau übereinstimmen. Anschließend wird das Roh-Rohr durch Außenlängsdrehen fertig bearbeitet. Es wird so ein Rohr erhalten, dessen Längsachse mit hoher Genauigkeit mit der optischen Achse des optischen Bauteils übereinstimmt. Das genannte Verfahren kann, wie alle erfindungsgemäßen Verfahren, auch mit zwei erfindungsgemäßen Positioniervorrichtungen durchgeführt werden, die an gegenüberliegenden Enden des Werkstücks angreifen.However, this alignment inevitably involves an error. To correct this error, the green tube is clamped with a positioning device as described above attached to a work spindle of a lathe. In this case, the raw tube is clamped so that its longitudinal axis is aligned as well as possible with a rotation axis of the work spindle. Subsequently, with a suitable measuring device, a deviation of the optical axis of the optical component relative to the rotation Determined axis of the work spindle and the positioning device is actuated so that both match as closely as possible. Subsequently, the raw tube is finished by external longitudinal turning. It is thus obtained a tube whose longitudinal axis coincides with high accuracy with the optical axis of the optical component. Said method, like all methods according to the invention, can also be carried out with two positioning devices according to the invention, which engage at opposite ends of the workpiece.
- 1010
- Positioniervorrichtungpositioning
- 1212
- Grundkörperbody
- 1414
- Abriebskörperwear body
- 1616
- Verbindungselementconnecting element
- 1818
- Exzenter-PiezoaktorEccentric piezo actuator
- 2020
- Basisringbase ring
- 2222
- Grundkörper-MembranBase membrane
- 2424
- Hülseshell
- 2626
- elastokinematische Gitterführungelasto channeling
- 2828
- Aufnahmehülsereceiving sleeve
- 3030
- Kerncore
- 32a, b32a, b
- Kegelpfannen-Kugelscheiben-GelenkConical seats Ball disc hinge
- 3434
- Längsbohrunglongitudinal bore
- 3636
- Neige-PiezoaktorTilt piezo actuator
- 3838
- Fixierplattefixing
- 4040
- Spannungtension
- 4242
- Vorspannschraubepreloading screw
- 4444
- Abtriebkörper-MembranOutput body membrane
- 4646
- Exzenterringeccentric
- 4848
- Exzenterkörpereccentric
- 5050
- Kopfabschnittheader
- 5252
- Spannvorrichtungjig
- 5454
- Fußabschnittfoot section
- 5656
- Werkstückworkpiece
- 5858
- Adapterflanschadapter flange
- 6060
- WerkstückspindelWorkpiece spindle
- 6262
- FunkschnittstelleRadio interface
- LL
- Längsachselongitudinal axis
- FF
- Fußpunktnadir
- KK
- KrafteinleitungspunktForce application point
- DD
- Drehpunktpivot point
Claims (26)
Priority Applications (3)
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---|---|---|---|
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