DE102020002421A1

DE102020002421A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung von Zentren eines in einer Werkzeugmaschine drehbar eingespannten Werkstückes mit einem freien Konturabschnitt im Innenraum

Info

Publication number: DE102020002421A1
Application number: DE102020002421.1A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Robotta; Moritz Halle; Klaus Kräher; Hans J.. Naumann
Original assignee: Niles Simmons Industrieanlagen GmbH
Current assignee: Nsh Technology De GmbH
Priority date: 2020-04-22
Filing date: 2020-04-22
Publication date: 2021-10-28
Also published as: EP4139631A1; CN115552197A; CA3176322A1; US20230152079A1; WO2021213564A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine technische Lösung zur Ermittlung von Zentren und des räumlichen Verlaufes dieser Zentren eines in einer Werkzeugmaschine drehbar eingespannten Werkstückes mit einem freien Konturabschnitt im Innenraum des Werkstückes, insbesondere einer Hohlwelle, das an seiner Außenfläche zumindest abschnittsweise spanend bearbeitet wird. Aufgabe der Erfindung ist es, eine diesbezügliche technische Lösung unter Anwendung anderer Verfahren als Ultraschall zu schaffen. Die Aufgabe wird unter Verwendung eines nach dem Wirbelstromprinzip arbeitenden Sensors gelöst, wobei verfahrenstechnische und vorrichtungstechnische Merkmale näher beschrieben werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine technische Lösung zur Ermittlung von Zentren und des räumlichen Verlaufes dieser Zentren eines in einer Werkzeugmaschine drehbar eingespannten Werkstückes mit einem freien Konturabschnitt im Innenraum des Werkstückes, insbesondere einer Hohlwelle, das an seiner Außenfläche zumindest abschnittsweise spanend bearbeitet wird.
Es ist bekannt, für Bohrungen in einem Werkstück Zentren zu ermitteln und auf Grundlage von zwei oder mehr Bohrungszentren den Verlauf der jeweiligen Bohrungen bzw. Zentren zu ermitteln. Beispielsweise ist es bei einer spanenden Bearbeitung längerer Hohlwellen zur Aufnahme von Turbinenschaufeln notwendig, dass die gemittelte Achse des inneren Hohlraums mit der Drehachse der die Hohlwelle drehenden Werkzeugmaschine ausgerichtet wird. Hierfür wird der innere Radius einer Vielzahl von Punkten innerhalb der Hohlwelle gemessen und anschließend wird über eine rechnerisch fiktiv ermittelte mittlere Achse eine Ausrichtung von Hohlwelle und Werkzeugmaschine realisiert. Sofern dabei die Innenkontur der Bohrung taktil vermessen wird, ergeben sich durch die Länge der eingesetzten taktilen Messelemente und die dabei auftretenden Schwingungen oftmals Probleme. Deshalb werden anstelle von taktilen Verfahren zunehmend andere Messverfahren eingesetzt.
So wird in EP 2 527 084 A2 zur Reduzierung von Unwuchten vorgeschlagen, dass spanend zu bearbeitende Hohlwellen zunächst abschnittsweise optisch abgescannt werden und dass auf Grundlage dieser optisch erfassten Werte abschnittsweise Schwerpunkte bzw. Unwuchten berechnet werden. Diese Punkte bzw. Abschnitte werden nachfolgend gezielt abgefräst, um für den späteren Einsatz einen weitgehend optimalen Rundlauf der Hohlwelle zu erreichen.
Aus DE 199 58 373 A1 ist ein Verfahren zur Verringerung der Exzentrizität der Innen- zur Außenfläche eines in einer Werkzeugmaschine drehbar eingespannten hohlen Werkstückes bekannt. Hierbei werden mit Ultraschall mehrere von der Kontur der Innenfläche abhängige Messdaten ermittelt. Mit diesen Messdaten wird ein Sollverlauf der Außenfläche berechnet und in derselben Aufspannung des Werkstückes wie bei der Messung wird nachfolgend die Außenfläche gemäß dem berechneten Sollverlauf spanend abgedreht.
Ein ähnlicher Lösungsansatz wird in EP 2 668 547 B1 beschrieben. Hierbei werden die mit Ultraschall ermittelten Messdaten der Kontur der Innenfläche jedoch zur Berechnung für einen Teil der Außenfläche verwendet, die in einem weiteren Verfahrensschritt zumindest teilweise spanend bearbeitet wird. Über die derart erzeugten Teilflächen wird das Werkstück über Spannmittel wie Spannfutter und Lünetten neu aufgespannt und nachfolgend werden die anderen Außenflächen des Werkstückes spanend bearbeitet.
Durch eine derartige Erzeugung neuer Spannsitze für die weitere spanende Bearbeitung ist eine weitgehend optimale Bearbeitung von Hohlwellen möglich. Allerdings ist die Anwendung von Ultraschall zur Vermessung der Konturen im inneren Hohlraum von größeren Hohlwellen (z.B. mit einer Länge von mehr als 2 Metern) nur bedingt möglich. Denn dabei erhöht sich der gerätetechnische Aufwand erheblich und gleichzeitig reduziert sich die Messgenauigkeit. Deshalb wird grundsätzlich angestrebt, neben optischen und ultraschallbasierten Lösungen weitere an sich bekannte Messverfahren für solche Anwendungen zu modifizieren.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine neue technische Lösung zur Ermittlung von Zentren und des räumlichen Verlaufes dieser Zentren eines in einer Werkzeugmaschine drehbar eingespannten hohlen Werkstückes unter Anwendung anderer Verfahren als Ultraschall zu schaffen.
Diese Aufgabe wird verfahrenstechnisch gelöst, indem zunächst mit mindestens einem nach dem Wirbelstromprinzip arbeitenden Sensor an mindestens zwei definierten axialen Positionen in definierten Winkelrelativpositionen zwischen der Rotationsachse des Sensors und der Rotationsachse des Werkstückes über mindestens einen Vollwinkel der Werkstückkontur berührungslos die radialen Abstände zwischen dem Sensor und der Werkstückkontur erfasst werden. Danach wird durch Verrechnung eines beliebigen konstanten Radius zu den erfassten radialen Abständen ein Vektor aus Polarkoordinaten mit den Werten Winkel und Radius mit radialen Abständen gebildet, der in kartesische Koordinaten umgerechnet wird. Über eine Mittelwertbildung wird ein der entsprechenden axialen Position des Werkstückes zuordenbarer geometrischer Werkstückzentrumspunkt berechnet. Dann wird aus mindestens zwei derart berechneten Werkstückzentrumspunkten an unterschiedlichen axialen Positionen durch eine Regressionsanalyse eine im Raum liegende Zentrumsachse berechnet, welche sich den Werkstückzentrumspunkten annähert. Nachfolgend wird ausgehend von der Zentrumsachse entlang der Rotationsachse des Werkstückes eine beliebige Anzahl von zur Zentrumsachse konzentrischen Durchmessern berechnet, mit denen neue Spannsitze für das Werkstück bearbeitet werden, welche die Rotationsachse des Werkstückes neu und konzentrisch zur Zentrumsachse definieren.
Dabei können die radialen Abstände an mindestens zwei definierten axialen Positionen entlang der Rotationsachse des Werkstückes mit einem Sensor zeitlich nacheinander erfasst werden. Alternativ ist es ebenso möglich, dass diese radialen Abstände mit mindestens zwei Sensoren zeitgleich oder zeitlich nacheinander erfasst werden.
Zur Durchführung des Verfahrens wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die fest oder auswechselbar im Arbeitsraum einer Werkzeugmaschine mit Hilfe einer Halterung an einem Werkzeugträger angeordnet ist und einen oder mehrere nach dem Wirbelstromprinzip arbeitende Sensoren in gleicher oder definiert verschiedener Ausrichtung und Ausführung trägt und über mindestens eine Maschinenachse des Werkzeugträgers im Arbeitsraum frei positionierbar ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen, die in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
Mit der erfindungsgemäßen technischen Lösung werden ein Verfahren und eine Vorrichtung verfügbar, die durch Anwendung des Wirbelstromprinzips eine berührungslose Messung in einem großen Messbereich ermöglichen. Somit werden mittels einer Wanddickenmessung durch Wirbelstromtechnik neue Bohrungszentren definiert. Aufgrund der Berechnung mit einem virtuellen Durchmesser werden die Zentrum unabhängig vom konkreten Durchmesser bestimmt. Bevorzugt werden Innenkonturen vermessen. Ebenso ist jedoch grundsätzlich auch eine Vermessung von Außenkonturen möglich. Die schwingungsreduzierenden Bauteile gewährleisten auch bei langen zu vermessenden Werkstücken eine hohe Messgenauigkeit. Im Ergebnis können an Hohlwellen und ähnlichen Werkstücken exakt positionierte neue Zentren für Spannsitze und Lünetten geschaffen werden, die für eine neue Aufspannung des Werkstückes in einer optimalen räumlichen Ausrichtung für eine spanende Bearbeitung verwendet werden. Somit wird eine technische Lösung zur Erzeugung von Spannsitzen für eine neue Aufspannung eines in einer Werkzeugmaschine drehbar eingespannten Werkstückes mit einem freien Konturabschnitt im Innenraum des Werkstückes geschaffen, das an seiner Außenfläche zumindest abschnittsweise spanend bearbeitet wird, wobei die Zentrumsachse mit dem vorgeschlagenen Verfahren berechnet wird und die neuen Spannsitze mit der vorgeschlagenen Vorrichtung hergestellt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

1a den grundsätzlichen Aufbau mit Darstellung der Wirkverbindung der Baugruppen während der Messung
1b eine Darstellung der Wirkverbindung der Baugruppen beim Fräsen neuer Spannsitze konzentrisch zur berechneten Zentrumsachse
1c eine Darstellung der Wirkverbindung der Baugruppen beim Ausfuttern des Werkstückes
1d eine Darstellung der Wirkverbindung der Baugruppen beim Fräsen und Drehen neuer Spannsitze für die weitere Bearbeitung
1e eine Darstellung der Wirkverbindung der Baugruppen in neuer Spannsituation
2 den grundsätzlichen Aufbau der Vorrichtung zur Messwerterfassung
3 eine Darstellung der schwingungsreduzierenden Komponenten
4 den Aufbau der Vorrichtung in einer modifizierten Ausführung

Die in der Zeichnung dargestellte gerätetechnische Anordnung ist zur Durchführung eines Verfahrens zur Ermittlung von Zentren und des räumlichen Verlaufes dieser Zentren eines in einer Werkzeugmaschine drehbar eingespannten Werkstückes mit freiem Konturabschnitt im Innenraum konzipiert, das an seiner Außenfläche zumindest abschnittsweise spanend bearbeitet wird. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels wird eine bevorzugte Anwendung für Hohlwellen beschrieben.
Gemäß 1a ist das hier als Hohlwelle ausgestaltete Werkstück 4 mit einem stirnseitigen Endabschnitt in einem als Futter 2 ausgestalteten Spannmittel eingespannt. Außerdem ist das Werkstück 4 mit seiner Außenfläche in mindestens einem weiteren Spannmittel abgestützt. Im Beispiel gemäß 1a erfolgt die Abstützung jedoch nicht in lediglich einem weiteren Spannmittel, sondern in zwei weiteren als Lünetten 5 ausgeführten Spannmitteln. In dieser abgestützten Position rotiert das Werkstück 4 um die Werkstückrotationsachse 1. Die Drehrichtung ist mit einem stilisierten Pfeil dargestellt.
Aus 1a ist weiterhin ersichtlich, dass die Werkstückkontur 13 keinen konzentrischen Verlauf aufweist. Vielmehr verlaufen die Außenkontur und die Innenkontur des Werkstücks 4 zueinander exzentrisch. Damit dennoch eine korrekte spanende Bearbeitung möglich wird, werden für den hohlen Innenraum des Werkstückes 4 zunächst Zentren ermittelt.
Hierfür ist eine in 1a rechts dargestellte Vorrichtung 9 vorgesehen, deren grundsätzlicher Aufbau nochmals separat aus 2 ersichtlich ist. Die Vorrichtung 9 ist im Arbeitsraum einer hier nicht näher dargestellten Werkzeugmaschine mit Hilfe einer Halterung 14 an einem Werkzeugträger 8 angeordnet. Dabei ist sowohl eine feste als auch eine auswechselbare Anordnung möglich, wobei die auswechselbare Variante aufgrund der möglichen Nutzung von Kassetten vorteilhaft ist. Die Maschinenachsen des Werkzeugträgers 8 sind mit zwei stilisierten Pfeilen 10 dargestellt.
An der Vorrichtung 9 ist mindestens ein nach dem Wirbelstromprinzip arbeitender Sensor 6 angeordnet. Der Sensor 6 rotiert um eine Sensorrotationsachse 12. Sofern die Vorrichtung 9 mit mehreren Sensoren 6 ausgestattet ist, können hierfür Sensoren 6 gleicher oder unterschiedlicher Ausführung vorgesehen werden. Ebenso können die mehreren Sensoren 6 in gleicher oder definiert verschiedener Ausrichtung angeordnet werden. Unabhängig von der konkreten Anzahl, Ausführung und Ausrichtung ist jeder Sensor 6 über mindestens eine Maschinenachse 10 des Werkzeugträgers 8 im Arbeitsraum der Werkzeugmaschine frei positionierbar.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist lediglich ein Sensor 6 vorgesehen. Mit diesem nach dem Wirbelstromprinzip arbeitenden Sensor 6 werden an mindestens zwei definierten axialen Positionen 7 die radialen Abstände zwischen dem Sensor 6 und der Werkstückkontur 13 erfasst. In 1a sind drei diesbezügliche Positionen dargestellt, wobei sich der Sensor 6 hier beispielhaft an der mittleren axialen Position 7 befindet. Die berührungslose Erfassung der radialen Abstände erfolgt in definierten Winkelrelativpositionen zwischen der Rotationsachse 12 des Sensors 6 und der Rotationsachse 1 des Werkstückes 4 über mindestens einen Vollwinkel der Werkstückkontur 13.
Sofern lediglich ein Sensor 6 verwendet wird, werden die radialen Abstände an mindestens zwei definierten axialen Positionen 7 entlang der Rotationsachse 1 des Werkstückes zeitlich nacheinander erfasst. Sind hingegen mehrere Sensoren 6 vorhanden, werden die radialen Abstände entweder ebenfalls zeitlich nacheinander oder in vorteilhafter Weise zeitgleich erfasst.
Eine qualitativ gute Messwertaufnahme wird erreicht, sofern der Vorrichtung 9 zusätzliche schwingungsreduzierende Komponenten zugeordnet werden. Gemäß 3 sind hierfür im Innenraum der Vorrichtung 9 mehrere scheibenartige Bauteile 15 baulich integriert. Diese Bauteile 15 weisen in Umfangsrichtung jeweils ein elastisches Bauelement auf, das radial mit der Vorrichtung 9 verspannt ist. Die schwingungsreduzierenden Bauteile 15 weisen ferner zentrisch und/oder exzentrisch angeordnete Öffnungen 16 zur axialen Durchführung und Befestigung von Kabeln und Leitungen auf. Weiterhin ist vorgesehen, dass mindestens ein schwingungsreduzierendes Bauteil 15 mit mindestens einem benachbarten schwingungsreduzierenden Bauteil 15 starr verbunden und an der Halterung 14 zum Werkzeugträger 8 befestigt ist. Dadurch führt der mindestens eine um die Rotationsachse 12 rotierende Sensor 6 sehr exakte Bewegungen ohne die Messung beeinträchtigende Auslenkungen aus.
Die Vorrichtung 9 kann weiter ausgestaltet werden, um eine weitgehend optimale Anpassung für jeweils konkrete Einsatzforderungen zu erreichen. So kann die Vorrichtung 9 für Werkstücke mit langen Hohlräumen auf einem verlängerbaren Sensorträger angeordnet werden. Ferner kann die zum Betrieb der Vorrichtung 9 notwendige Energie berührungslos oder kabelgebunden zugeführt werden. Dabei ist eine berührungslose Energiezuführung beispielsweise als induktive Leistungsversorgung ausgestaltet. Weiterhin sind die mittels der Vorrichtung 9 erfassten Messdaten berührungslos oder kabelgebunden an eine Recheneinheit übertragbar, mit der die Messdaten an eine weitere Recheneinheit einer Steuerung der zugeordneten Werkzeugmaschine übertragbar sind.
Sobald die Erfassung der radialen Abstände zwischen Sensor 6 und Werkstückkontur 13 erfolgt ist, wird durch eine Verrechnung eines beliebigen konstanten Radius zu den erfassten radialen Abständen ein Vektor aus Polarkoordinaten mit den Werten Winkel und Radius mit radialen Abständen gebildet. Dieser Vektor wird in kartesische Koordinaten umgerechnet und über eine Mittelwertbildung wird ein der entsprechenden axialen Position 7 des Werkstückes 4 zuordenbarer geometrischer Werkstückzentrumspunkt berechnet. Danach wird aus mindestens zwei berechneten Werkstückzentrumspunkten an unterschiedlichen axialen Positionen 7 durch eine Regressionsanalyse eine im Raum liegende Zentrumsachse 3 berechnet, welche sich den Werkstückzentrumspunkten annähert. Nachfolgend werden ausgehend von der Zentrumsachse 3 entlang der Rotationsachse 1 des Werkstückes eine beliebige Anzahl von zur Zentrumsachse 3 konzentrischen Durchmessern berechnet.
Mit den derart berechneten Durchmessern werden neue Spannsitze für das Werkstück 4 bearbeitet, welche die Rotationsachse 1 des Werkstückes 4 neu und konzentrisch zur Zentrumsachse 3 definieren. Dieser Verfahrensschritt ist in 1b dargestellt. Das als Hohlwelle ausgestaltete Werkstück 4 ist weiterhin mit einem stirnseitigen Endabschnitt in dem als Futter 2 ausgestalteten Spannmittel eingespannt und rotiert um die Rotationsachse 1. Außerdem ist das Werkstück 4 mit seiner Außenfläche noch in der rechts dargestellten Lünette 5 abgestützt, jedoch nicht mehr in der links dargestellten Lünette 5. Die neuen Spannsitze 24 werden konzentrisch zur berechneten Zentrumsachse 3 gefräst. Vorzugsweise wird jeder neue Spannsitz 24 mit einem separaten Dreh- / Bohr- / Fräsaggregat 20 durch ein jeweils zugeordnetes Fräswerkzeug 21 erzeugt. Die Verfahrachsen der Dreh- / Bohr- / Fräsaggregate 20 sind jeweils mit zwei stilisierten Pfeilen 19 dargestellt.
Nachdem die neuen Spannsitze 24 bearbeitet sind, erfolgt das Ausfuttern des Werkstückes 4. Dieser Verfahrensschritt ist in 1c dargestellt, wobei der mit „A“ bezeichnete Pfeil das Ausfuttern das Werkstückes 4 und ein simultanes Verfahren stilisiert, damit neue Spannsitze gefräst werden können. Hierfür umfasst der Werkzeugträger 8 ein drehbares Spannmittel 17, das wahlweise antreibbar und verriegelbar ausgeführt ist. Das Spannmittel 17 ist für eine innere oder äußere Aufnahme des Werkstückes 4 ausgestaltet und kann manuell oder automatisiert betätigt werden. Das Spannmittel 17 ist über mindestens eine Maschinenachse 10 des Werkzeugträgers 8 im Arbeitsraum der Werkzeugmaschine frei positionierbar. 4 zeigt diesen gerätetechnischen Aufbau nochmals separat.
Gemäß 1c ist das als Hohlwelle ausgestaltete Werkstück 4 aus dem als Futter 2 ausgestalteten Spannmittel gelöst und wird an den neuen Spannsitzen über die links dargestellte Lünette 5 und das Spannmittel 17 am Werkzeugträger 8 abgestützt. Das Spannmittel 17 rotiert um eine Rotationsachse 18, so dass auch das Werkstück 4 eine rotierende Bewegung ausführt. In dieser Spannsituation liegen Werkstückrotationsachse 1, Zentrumsachse 3 und Spannmittelrotationsachse 18 deckungsgleich übereinander.
Danach erfolgt das Fräsen und Drehen neuer Spannsitze 24 zur weiteren Bearbeitung. Dieser Verfahrensschritt ist in 1d dargestellt. Das als Hohlwelle ausgestaltete Werkstück 4 ist weiterhin aus dem als Futter 2 ausgestalteten Spannmittel gelöst und über die links dargestellte Lünette 5 und das Spannmittel 17 abgestützt. Für die Bearbeitung werden die bereits für 1b erläuterten Dreh- / Bohr- / Fräsaggregate 20 eingesetzt. Anstelle von zwei Fräswerkzeugen 21 werden nun beispielsweise ein Fräswerkzeug und ein Drehwerkzeug 22 verwendet.
In 1e ist die Spannsituation nach dem Fräsen und Drehen der neuen Spannsitze 24 dargestellt. Das als Hohlwelle ausgestaltete Werkstück 4 ist nunmehr wieder in dem als Futter 2 ausgestalteten Spannmittel eingespannt und rotiert um die Werkstückrotationsachse 1, die deckungsgleich mit der berechneten Zentrumsachse 3 verläuft. Außerdem ist das Werkstück 4 mit seiner Außenfläche in der rechts dargestellten Lünette 5 abgestützt, jedoch nicht in der links dargestellten Lünette 5.
Bezugszeichenliste

1: Rotationsachse Werkstück
2: Spannmittel / Futter
3: Zentrumsachse
4: Werkstück / Hohlwelle
5: Spannmittel / Lünette
6: Sensor
7: axiale Positionen zur Bestimmung Zentrumspunkt
8: Werkzeugträger
9: Vorrichtung zur Messwertaufnahme
10: Maschinenachsen des Werkzeugträgers
12: Rotationsachse Sensor
13: Werkstückkontur
14: Halterung
15: scheibenartige Bauteile zur Schwingungsreduzierung
16: Kabel-, Medien-, Befestigungsöffnungen
17: Spannmittel
18: Rotationsachse Spannmittel
19: Verfahrachsen
20: Dreh- / Bohr- / Fräsaggregat
21: Fräswerkzeug
22: Drehwerkzeug
24: Spannsitz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2527084 A2 [0003]
DE 19958373 A1 [0004]
EP 2668547 B1 [0005]

Claims

Verfahren zur Ermittlung von Zentren und des räumlichen Verlaufes dieser Zentren eines in einer Werkzeugmaschine drehbar eingespannten Werkstückes mit einem freien Konturabschnitt im Innenraum des Werkstückes, insbesondere einer Hohlwelle, das an seiner Außenfläche zumindest abschnittsweise spanend bearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst mit mindestens einem nach dem Wirbelstromprinzip arbeitenden Sensor (6) an mindestens zwei definierten axialen Positionen (7) in definierten Winkelrelativpositionen zwischen der Rotationsachse (12) des Sensors (6) und der Rotationsachse (1) des Werkstückes (4) über mindestens einen Vollwinkel der Werkstückkontur (13) berührungslos die radialen Abstände zwischen dem Sensor (6) und der Werkstückkontur (13) erfasst werden, dass danach durch eine Verrechnung eines beliebigen konstanten Radius zu den erfassten radialen Abständen ein Vektor aus Polarkoordinaten mit den Werten Winkel und Radius mit radialen Abständen gebildet wird, der in kartesische Koordinaten umgerechnet wird und wobei über eine Mittelwertbildung ein der entsprechenden axialen Position des Werkstückes (4) zuordenbarer geometrischer Werkstückzentrumspunkt berechnet wird, dass danach aus mindestens zwei derart berechneten Werkstückzentrumspunkten an unterschiedlichen axialen Positionen (7) durch eine Regressionsanalyse eine im Raum liegende Zentrumsachse (3) berechnet wird, welche sich den Werkstückzentrumspunkten annähert und dass nachfolgend ausgehend von der Zentrumsachse (3) entlang der Rotationsachse (1) des Werkstückes (4) eine beliebige Anzahl von zur Zentrumsachse (3) konzentrischen Durchmessern berechnet werden, mit denen neue Spannsitze (24) für das Werkstück (4) bearbeitet werden, welche die Rotationsachse (1) des Werkstückes (4) neu und konzentrisch zur Zentrumsachse (3) definieren.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Abstände an mindestens zwei definierten axialen Positionen (7) entlang der Rotationsachse (1) des Werkstückes (4) mit einem Sensor (6) zeitlich nacheinander erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Abstände an mindestens zwei definierten axialen Positionen (7) entlang der Rotationsachse (1) des Werkstückes (4) mit mindestens zwei Sensoren (6) zeitgleich oder zeitlich nacheinander erfasst werden.
Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1 zur Ermittlung von Zentren und des räumlichen Verlaufes dieser Zentren eines in einer Werkzeugmaschine drehbar eingespannten Werkstückes mit einem freien Konturabschnitt im Innenraum des Werkstückes, insbesondere einer Hohlwelle, das an seiner Außenfläche zumindest abschnittsweise spanend bearbeitet wird, wobei zunächst mit mindestens einem nach dem Wirbelstromprinzip arbeitenden Sensor an mindestens zwei definierten axialen Positionen in definierten Winkelrelativpositionen zwischen der Rotationsachse des Sensors und der Rotationsachse des Werkstückes über mindestens einen Vollwinkel der Werkstückkontur berührungslos die radialen Abstände zwischen dem Sensor und der Werkstückkontur erfasst werden, wobei danach durch eine Verrechnung eines beliebigen konstanten Radius zu den erfassten radialen Abständen ein Vektor aus Polarkoordinaten mit den Werten Winkel und Radius mit radialen Abständen gebildet wird, der in kartesische Koordinaten umgerechnet wird und wobei über eine Mittelwertbildung ein der entsprechenden axialen Position des Werkstückes zuordenbarer geometrischer Werkstückzentrumspunkt berechnet wird, wobei danach aus mindestens zwei derart berechneten Werkstückzentrumspunkten an unterschiedlichen axialen Positionen durch eine Regressionsanalyse eine im Raum liegende Zentrumsachse berechnet wird, welche sich den Werkstückzentrumspunkten annähert und wobei nachfolgend ausgehend von der Zentrumsachse entlang der Rotationsachse des Werkstückes eine beliebige Anzahl von zur Zentrumsachse konzentrischen Durchmessern berechnet werden, mit denen neue Spannsitze für das Werkstück bearbeitet werden, welche die Rotationsachse des Werkstückes neu und konzentrisch zur Zentrumsachse definieren, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (9) zur Messwertaufnahme fest oder auswechselbar im Arbeitsraum einer Werkzeugmaschine mit Hilfe einer Halterung (14) an einem Werkzeugträger (8) angeordnet ist und einen oder mehrere nach dem Wirbelstromprinzip arbeitende Sensoren (6) in gleicher oder definiert verschiedener Ausrichtung und Ausführung trägt und über mindestens eine Maschinenachse (10) des Werkzeugträgers (8) im Arbeitsraum frei positionierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugträger (8) ein um eine Rotationsachse (18) drehbares sowie wahlweise antreibbares und verriegelbares Spannmittel (17) zur inneren oder äußeren Aufnahme eines Werkstückes (4) aufweist, das manuell oder automatisiert betätigbar ist und über mindestens eine Maschinenachse (10) des Werkzeugträgers (8) im Arbeitsraum der Werkzeugmaschine frei positionierbar ist
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrichtung (9) schwingungsreduzierende Bauteile (15) baulich integriert sind, wobei jedes dieser Bauteile (15) scheibenartig ausgestaltet ist und in Umfangsrichtung ein elastisches Bauelement aufweist, das radial mit der Vorrichtung (9) verspannt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die schwingungsreduzierenden Bauteile (15) zentrisch und/oder exzentrisch angeordnete Öffnungen (16) zur axialen Durchführung und Befestigung von Kabeln und Leitungen aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein schwingungsreduzierendes Bauteil (15) mit mindestens einem benachbarten schwingungsreduzierenden Bauteil (15) starr verbunden und an der Halterung (14) zum Werkzeugträger (8) starr befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (9) auf einem verlängerbar ausgestalteten Sensorträger angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Betrieb der Vorrichtung (9) notwendige Energie berührungslos oder kabelgebunden zuführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine berührungslose Energiezuführung als induktive Leistungsversorgung ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels der Vorrichtung (9) erfassten Messdaten berührungslos oder kabelgebunden an eine Recheneinheit übertragbar sind, mit der die Messdaten an eine weitere Recheneinheit einer Steuerung der zugeordneten Werkzeugmaschine übertragbar sind.
Verfahren zur Erzeugung von Spannsitzen für eine neue Aufspannung eines in einer Werkzeugmaschine drehbar eingespannten Werkstückes mit einem freien Konturabschnitt im Innenraum des Werkstückes, insbesondere einer Hohlwelle, das an seiner Außenfläche zumindest abschnittsweise spanend bearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrumsachse (3) unter Anwendung eines Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 berechnet wird und die Spannsitze (24) unter Anwendung einer Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 12 hergestellt werden.