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Die Erfindung betrifft eine Auswuchtvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Werkzeug oder eine Werkzeugaufnahme nach Anspruch 5 und ein Verfahren zum Betrieb einer Auswuchtvorrichtung nach Anspruch 10.
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Eine derartige Auswuchtvorrichtung ist aus dem Prospekt Tool Dynamik, Modulares Auswuchtsystem, 12. Ausgabe 03/12 der Anmelderin bekannt. Bei einer dort offenbarten vollautomatischen Auswuchtvorrichtung TD 2010 Automatic wird mittels einer in die Auswuchtvorrichtung integrierten Messvorrichtung die Unwucht einer rotierenden Werkzeugaufnahme erfasst. In einem entsprechenden Rechner werden die für die Unwuchtkompensation geeigneten Unwucht- bzw. Korrekturpositionen ermittelt und angezeigt. In einem anschließenden Auswuchtvorgang wird die Unwucht der Werkzeugaufnahme durch definiertes Abtragen von Material von einer von der Messvorrichtung ermittelten Auswuchtstelle entfernt. Zum Abtragen des Materials werden Bohr-, Fräs- oder Schleifverfahren verwendet. Die bei dem Abtragen des Materials entstehenden Reaktionskräfte in der Werkzeugaufnahme müssen abgestützt werden, was einen verhältnismäßig hohen Aufwand erfordert.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2004 036 394 A1 ist ein Werkzeughalter mit einem Auswuchtelement in Form eines Wuchtrings sowie ein Verfahren zur Auswuchtung von derartigern Werkzeughaltern bekannt. Wie der Druckschrift weiter zu entnehmen ist, wird zur Auswuchtung der Wuchtring mit exzentrischem Massenschwerpunkt konzentrisch zur Drehachse des auszuwuchtenden Bauteils drehbar an diesem gelagert. Durch die Veränderung der Relativdrehstellung dieses Wuchtrings zum Bauteil kann eine die Unwuchtkraft des Bauteils kompensierende entegegengerichtete Unwuchtkraft eingestellt werden. Derartige das Auswuchtverfahren ist jedoch nur aufwendig automatisierbar.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Auswuchtvorrichtung, ein Werkzeug oder eine Werkzeugaufnahme für ein derartige Auswuchtvorrichtung sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Auswuchtvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die ein genaueres und schnelleres Auswuchten ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Auswuchtvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einem Werkzeug oder einer Werkzeugaufnahme nach Anspruch 5 und ein Auswuchtverfahren nach Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Auswuchtvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Abtragvorrichtung als Laser ausgebildet ist. Hierdurch wird eine genaue und schnelle Auswuchtung bei gleichzeitig sehr geringen Reaktionskräften in dem auszuwuchtenden Bauteil erreicht.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Intensität des Lasers veränderbar sein. Dies ermöglicht die Verwendung des Lasers auch für weitere Anwendungen.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann die Intensität des Lasers derart reduzierbar sein, dass mit Hilfe des Lasers an dem rotierenden Bauteil eine Markierung zu Kennzeichnung der Auswuchtstelle anbringbar ist. Die Markierung kann als feste und dauerhafte Kennzeichnung mittels eines Einbrands oder als kurzzeitige Projektion auf die Auswuchtstelle ausgebildet sein. Eine derart markierte Auswuchtstelle kann von einer Bedienperson nachgezeichnet und/oder in weiteren Bearbeitungsschritten auch auf anderen Maschinen ausgewuchtet werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Auswuchtvorrichtung eine Absaugvorrichtung zum Absaugen des abgetragenen Materials auf. Durch die Absaugung kann in einfacher Weise ein Absetzen des abgetragenen Materials auf das auszuwuchtende Bauteil bzw. auf die Auswuchtvorrichtung verhindert werden.
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Des Weiteren wird auch ein Werkzeug oder eine Werkzeugaufnahme zur Verwendung in der beschriebenen Auswuchtvorrichtung beansprucht. Das Werkzeug oder die Werkzeugaufnahme ist gekennzeichnet durch einen Auswuchtbereich, der durch den Laser einfach bearbeitbar ist. Der Auswuchtbereich kann bezüglich der Position und des Materials so gewählt werden, dass eine besonders schnelle Auswuchtung ermöglicht wird.
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Bevorzugt kann der Auswuchtbereich aus Kunststoff bestehen. Kunststoff weist eine geringe Verdampfungsenergie auf und kann somit von dem Laser schnell und einfach zum Auswuchten bearbeitet werden.
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In einer günstigen Ausführungsvariante kann der Auswuchtbereich als gesondertes Bauteil ausgebildet und lösbar mit dem rotierenden Bauteil verbunden sein. Dies ermöglicht ein einfaches Auswechseln des Auswuchtbereichs, so dass nach einer bestimmten Anzahl von Auswuchtvorgängen der Auswuchtbereich schnell erneuert werden kann. Somit bleibt das rotierende Bauteil selbst auch nach einer Vielzahl von Auswuchtvorgängen unbeschädigt. Es ist aber auch möglich den Auswuchtbereich in die Werkzeugaufnahme oder in den Werkzeughalter zu integrieren.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Auswuchtbereich als Schraube ausgebildet sein, die über eine Gewindeverbindung mit dem rotierenden Bauteil verbunden ist. Die Schraube kann schnell und einfach an dem rotierenden Bauteil befestigt aber auch demontiert werden und ermöglicht so einen raschen Austausch des Auswuchtbereichs.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Auswuchtbereich als Ring ausgebildet sein, der auf die Werkzeugaufnahme oder den Werkzeughalter aufsteckbar und/oder aufpressbar ist. Der Ring weist an seinem Außenumfang den Auswuchtbereich auf und ermöglicht somit über den gesamten Umfang des Werkzeugs bzw. der Werkzeugaufnahme eine äußerst einfache Auswuchtung. Der Ring kann einen konzentrischen Massenschwerpunkt aufweisen und konzentrisch auf dem Werkzeughalter montiert sein. Hierdurch wird eine zusätzliche Unwucht durch den Ring vermieden und eine einfache Montage ermöglicht. Es ist aber auch möglich einen Ring mit einem exzentrischen Massenschwerpunkt zu verwenden, um eine Vorauswuchtung nach bekanntem Verfahren mit Wuchtringen zu ermöglichen.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb der beschriebenen Auswuchtvorrichtung. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass im Stillstand oder während der Rotation des Bauteils Material durch den Laser abgetragen wird. Im Stillstand kann eine Abtragung besonders schnell erfolgen, da der Laser ohne Unterbrechung das Bauteil bearbeiten kann. Bei einer Bearbeitung während der Rotation kann die Auswuchtstelle durch die Bewegung gekühlt und das abgetragene Material von der Auswuchtstelle einfach entfernt werden.
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Bevorzugt kann die Auswuchtstelle während dem Abtragen oder zwischen mehreren Abtragsvorgängen ermittelt werden. Hierdurch ist es möglich, den Fortschritt bzw. den Erfolg der Auswuchtung kontinuierlich zu erfassen und bei Bedarf Korrekturen der Auswuchtstelle vorzunehmen. Dieses Vorgehen ermöglicht ein besonders schnelles Auswuchten.
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Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Auswuchtvorrichtung mit einer Werkzeugaufnahme und
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2 eine Detailansicht der Darstellung aus 1.
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In 1 ist eine Auswuchtvorrichtung 1 zum Auswuchten einer Werkzeugaufnahme 2 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Die Auswuchtvorrichtung 1 besteht aus einem Maschinengehäuse 3, das ein Bedienfeld 4, eine Messvorrichtung 5 zur Bestimmung der Unwucht und eine Abtragvorrichtung 6 mit einem Laser 7 zum Abtragen von Material trägt.
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Das Bedienfeld 4 ist an einer Vorderseite des Maschinengehäuses 3 angeordnet und weist verschiedene Ein- und Ausgabeelemente für die Bedienung der Auswuchtvorrichtung 1 auf.
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In dem Maschinengehäuse 3 ist eine durch einen Motor antreibbare Arbeitsspindel drehbar gelagert. Das Maschinengehäuse 3 enthält eine horizontale Fläche 8, in der eine nach oben offene Aufnahme 9 der Arbeitsspindel für die auszuwuchtende Werkzeugaufnahme 2 angeordnet ist.
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Der Aufnahme 9 der Arbeitspindel ist die Messvorrichtung 5 zur Bestimmung der Unwucht der eingesetzten Werkzeugaufnahme 2 zugeordnet. Auf der horizontalen Fläche 8 ist zudem die Abtragvorrichtung 6 mit dem in Richtung der Werkzeugaufnahme 2 ausgerichteten Laser 7 angeordnet. Die Auswuchtvorrichtung 1 weist außerdem eine Schutzabdeckung 10 auf.
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Unterhalb der horizontalen Fläche 8 des Maschinengehäuses 3 ist eine Absaugvorrichtung angeordnet, mittels der Dämpfe aus abgetragenem Material in der näheren Umgebung des rotierenden Werkzeughalters 2 durch die Schlitze 11 abgesaugt werden können.
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In 2 ist eine Detailansicht der Auswuchtvorrichtung 1 mit dem Bedienfeld 4, der Messvorrichtung 5 und der Abtragvorrichtung 6 gezeigt. Das Bedienfeld 4 besteht aus einem Anzeigebildschirm 12, um den eine Vielzahl von Tasten 13 angeordnet ist. Mittels des Anzeigebildschirms 12 können die über die Tasten 13 eingegebenen Daten kontrolliert und Ausgabewerte der Auswuchtvorrichtung 1 angezeigt werden.
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Die Messvorrichtung 5 enthält des Weiteren eine nicht dargestellte Einrichtung zur Positionierung einer ermittelten Auswuchtstelle 14 gegenüber der Abtragsvorrichtung 6. Dazu ist ein Drehgeber vorgesehen, mit dem die genaue Drehposition der Aufnahme 9 mit der auszuwuchtenden Werkzeugaufnahme 2 erfasst werden kann. Über den Antriebsmotor der Arbeitsspindel kann die Werkzeugaufnahme 2 damit kontrolliert in jede Position gedreht werden. Zusätzlich kann in der Messvorrichtung 5 eine Einrichtung zur Arretierung des auszuwuchtenden Bauteils in eine Anzeige- bzw. Markierungsstellung vorgesehen sein. Diese Arretiervorrichtung kann beispielsweise als elektrische oder mechanische Bremse ausgeführt sein und ermöglicht eine sichere Fixierung der Werkzeugaufnahme 2.
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Zum Schutz der Bedienpersonen können die Abtragsvorrichtung 6, die Messvorrichtung 5 und die Werkzeugaufnahme 2 durch die Schutzabdeckung 10 verschlossen werden. Die Schutzabdeckung 10 weist dabei eine derartige Transparenz auf, dass die Strahlung des Lasers 7 absorbiert wird und dennoch die Messvorrichtung 5 bei der Unwuchtmessung beobachtet werden kann. Es können aber auch gänzlich lichtundurchlässige Materialien für die Schutzabdeckung 10 verwendet werden.
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Die Werkzeugaufnahme 2 enthält einen Auswuchtbereich 15, der bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel z.B. als Kunststoffring 16 ausgebildet ist. Der Kunststoffring 16 ist auf die Werkzeugaufnahme 2 aufgesteckt und weist an seinem äußeren Umfang den Auswuchtbereich 15 auf. Der Kunststoffring 16 ist rotationssymmetrisch aufgebaut und besitzt einen konzentrischen Massenschwerpunkt, es können aber auch Kunststoffringe mit einem exzentrischen Massenschwerpunkt verwendet werden, um eine Vorauswuchtung zu ermöglichen.
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Der Betrieb der Auswuchtvorrichtung wird im Folgenden näher beschrieben:
Die auszuwuchtende Werkzeugaufnahme 2 wird in die Aufnahme 9 eingesetzt. Über das Bedienfeld 4 werden Daten bezüglich der Werkzeugaufnahme 2 und der Unwuchtmessung eingegeben. Eine Eingabegröße für die Unwuchtmessung ist beispielsweise die Vorgabe eines Bereichs für die Höhe der Werkzeugaufnahme 2, an der durch die Entnahme von Material eine Auswuchtung vorgenommen werden kann. Der Bereich wird so gewählt, dass die Auswuchtstelle 14 auf dem Auswuchtbereich 15 des Kunststoffrings 16 liegt. Bezüglich der Unwuchtmessung kann auch die Drehzahl der Aufnahme 9 und damit der Werkzeugaufnahme 2 vorgegeben werden.
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Zur Erfassung der Unwucht wird die Werkzeugaufnahme 2 mittels des nicht dargestellten Antriebsmotors über die drehbare Lagerung der Aufnahme 9 angetrieben. Durch die Messvorrichtung 5 kann eine durch Unwucht der Werkzeugaufnahme 2 erzeugte Fliehkraft und/oder Schwingung ermittelt werden. Die Messvorrichtung 5 ist in die Lagerung der Aufnahme 9 integriert und kann so direkt und mit sehr geringer Fehlertoleranz die Fliehkraft und/oder Schwingung der Werkzeugaufnahme 2 erfassen.
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Ist die Unwucht erfasst, wird in einem entsprechenden Rechner eine für die Unwuchtkompensation geeignete Auswuchtstelle 14 ermittelt und die Aufnahme 9 durch den Antriebsmotor so gedreht und arretiert, dass die Auswuchtstelle 14 in Richtung des Lasers 7 ausgerichtet ist. Aufgrund des Drehgebers kann die Position der Aufnahme 9 ständig überprüft und die gewünschte Position reproduzierbar und genau angefahren werden. Zur Fixierung der Werkzeugaufnahme 2 in einer Anzeige- bzw. Markierungsstellung kann zudem eine Einrichtung zur Arretierung des Bauteils 2 vorgesehen sein. Die Auswuchtstelle 14 wird von der Auswuchtvorrichtung 1 so berechnet, dass sowohl statische als auch dynamische Auswuchtungen möglich sind.
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Sobald die Auswuchtstelle 14 in Richtung des Lasers 7 ausgerichtet ist, wird durch lokalen Wärmeeintrag Material mittels des Lasers 7 von der Oberfläche des Kunststoffrings 16 an der Auswuchtstelle 14 abgetragen. Durch den Wärmeeintrag sublimiert das Material, es tritt also ein Phasenwechsel von der festen in die gasförmige Phase auf, und die entstehenden Dämpfe werden über die Absaugvorrichtung von der Werkzeugaufnahme 2 abgesaugt.
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Die Auswuchtung kann aber auch bei einer rotierenden Werkzeugaufnahme 2 erfolgen. Mit Hilfe des Drehgebers in der Aufnahme 9 kann auch bei einer drehenden Werkzeugaufnahme 2 die Drehposition fortwährend bestimmt werden, so dass der Laser 7, immer wenn die Auswuchtstelle 14 den Laser 7 passiert, Material von dem Kunststoffring 16 abtragen kann. Eine derartige Auswuchtung mit rotierender Werkzeugaufnahme 2 ermöglicht die fortwährende Kontrolle des Auswuchtvorgangs, da mittels der Messvorrichtung 5 die Auswirkung des Materialabtrags auf die Unwucht der Werkzeugaufnahme 2 kontinuierlich überprüft werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004036394 A1 [0003]
