DE1077560B - Vorrichtung zur Kompensation der durch Temperaturdifferenzen bedingten Verschiebung zwischen dem Koordinatentisch und dem Werkzeugtraeger einer Werkzeugmaschine - Google Patents

Vorrichtung zur Kompensation der durch Temperaturdifferenzen bedingten Verschiebung zwischen dem Koordinatentisch und dem Werkzeugtraeger einer Werkzeugmaschine

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DE1077560B DEH32314A DEH0032314A DE1077560B DE 1077560 B DE1077560 B DE 1077560B DE H32314 A DEH32314 A DE H32314A DE H0032314 A DEH0032314 A DE H0032314A DE 1077560 B DE1077560 B DE 1077560B
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Description

Temperaturdifferenzen werden beispielsweise durch den Antriebsmotor, das Getriebe oder auch durch Änderung der Raumtemperatur erzeugt, weil die Maschinenteile die von dort anfallende Wärmeenergie nur langsam und mit Verlust weiterleiten. Hierdurch ergeben sich ungleichmäßige Ausdehnungen der einzelnen Teile der Maschine, die die Einstellung der Werkzeugspindel auf den Koordinatenpunkt verfälschen.
Zur Verminderung von Wärmeeinflüssen kann man beispielsweise die ganze Maschine isolieren und damit das Ein- oder Abfließen von Wärme beeinflussen.
In einer anderen bekannten Werkzeugmaschine werden die durch Temperaturänderung bedingten Ver-.schiebungsgrößen durch einen Dehnungsstab ausgeglichen, der den Werkzeugträger entgegen seiner Verlagerung durch den Temperatureinfluß verschiebt. Die Lage der Spindelachse bleibt hierdurch erhalten. Bei dieser Maschine müssen Länge, Ausdehnungskoeffizient sowie Wärmeaufnahme des Dehnstabs auf die hauptsächlich verwendeten Drehzahlen der Spindel und deren Antriebssystem abgestimmt sein. Diese Abstimmung ist nicht einfach und bei extremen Temperaturschwankungen nicht zuverlässig.
In einer anderen Vorrichtung ist der seitenbewegliche Spindelkopf mit einem — auch im Fall der Erfindung verwendeten — Stab aus sich praktisch bei Temperaturschwankungen nicht längenveränderndem Werkstoff vom Ständer auf Abstand gehalten, wobei eine Verlagerung des Tisches allerdings immer noch möglich ist. Auch ist es bekannt, vor dem Spindelträger eine Wärmedämmfuge zu errichten, wodurch eine Verringerung des Wärmeübergangs zum Spindelträger, nicht aber auch zum Werkzeugträger eintritt. Wenn die Maschine exakt auf den gewünschten Koordinatenpunkt eingestellt werden soll, ist dies aber unerläßlich.
Die Erfindung schafft insofern eine Verbesserung der Kompensationsmöglichkeiten, als sie nicht etwa die absolute Verschiebung der Spindel- und Werkstückachse zu verkleinern versucht, sondern nur von der Verschiebungsdifferenz ausgeht, diese erkennbar macht und somit dem Bedienenden ihre Beseitigung ermöglicht.
Hierzu werden nach der Erfindung gleichfalls sich gegenüber dem Wärmeeinfluß indifferent verhaltende Stäbe verwendet; und zwar ein erster sich mit einem Ende am Werkzeugträger abstützender und ein zweiter sich mit einem Ende am Tisch abstützender Stab von geringer Wärmeausdehnung, wobei die freien Enden der Stäbe mit Mitteln zur Anzeige der bei Temperaturdifferenzen eintretenden Lageänderung des Tisches und des Werkzeugträgers versehen sind.
Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist folgende: Wegen der geringen Wärmeausdehnung der Stäbe Vorrichtung zur Komp ens ation
der durch Teniperaturdifferenzen
bedingten Verschiebung zwischen dem
Koordinatentisch und dem Werkzeugträger
einer Werkzeugmaschine
Anmelder:
M. Hensoldt & Söhne
Optische Werke A.-G.,
Wetzlar, Gloelstr. 3-5
Dr. Kurt Räntsch, Wetzlar,
ist als Erfinder genannt worden
bleibt die Länge der Stäbe auch bei extremen Temperaturschwankungen mit genügender Genauigkeit konstant. Verschiebt sich jedoch der Werkzeugträger infolge einer auftretenden Temperaturdifferenz, dann nimmt er den sich in ihm abstützenden Stab mit. Hierbei ändert sich die Lage des freien Endes des Stabes relativ zum anderen Stab. Diese Lageänderung zeigen die mit diesem freien Ende verbundenen Mittel an.
Durch Beobachten der Anzeigemittel hat man es nun in der Hand, dem Tisch eine gleich große bzw. dem Werkzeugträger eine entsprechende rückläufige Bewegung zu erteilen. Hierbei wird der im Meßtisch gelagerte Stab mitgenommen, und die mit diesem Stab verbundenen Mittel zeigen eine ausgleichende Verschiebung an. Der Meßtisch wird so weit nachgeführt, bis sowohl die einen als auch die anderen Mittel einen gleich großen Ausschlag haben.
Vorteilhaft sind die freien Enden der Stäbe derart mit je einem Zeiger verbunden, daß die Zeigerstellungen in einem gemeinsamen Fenster beobachtbar sind. Hierdurch wird jede Lageänderung des Meßtisches oder des Werkzeugträgers rasch und einwandfrei erkannt.
Jeder Zeiger kann durch einen zweiarmigen Hebel gebildet sein, dessen einer Arm mit dem freien Ende der Stange verbunden ist und dessen anderer Arm als Zeiger in dem Beobachtungsfenster erscheint.
Die Erfindung ist nicht an die Verwendung mechanischer Anzeigemittel gebunden. Vielmehr können mit Vorteil zusätzlich auch optische Mittel verwendet werden. In diesem Fall tragen die Stäbe an ihren freien
909 759/5Φ
Enden zweckmäßig Meßmarken.; zur Überlagerung der beiden Bilder der Marken sind in einem gemeinsamen Ablesefenster abbildende, optische Elemente vorgesehen. Bei dieser Ausbildung wandert eine der Meßmarken dann aus, wenn sich der Werkzeugträger oder' der Meßtisch durch Temperaturänderung verschiebt. Ebenso wie bei den mechanischen Mitteln kann dem sich verschiebenden Teil eine rückläufige Bewegung erteilt werden, wodurch der Temperatureinfluß kompensiert wird.
Vorteilhaft ist eine der Marken durch einen Doppelstrich und die andere durch einen Einfachstrich gebildet. In diesem Fall kann man die Einfachstrichmarke mit dem Doppelstrich einfangen, wodurch eine sehr genaue Einstellung erreicht wird.
Über dem Ablesefenster ist zweckmäßig eine Lupe angeordnet. Je nach Lupenvergrößerung ist eine Strichverschiebung in der Größe der jeweils geforderten Maschineneinstellgenauigkeit erkennbar.
. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist sowohl fm Werkzeugträger als auch im Meßtisch je ein als Lager für die Stäbe dienender Amboß vorgesehen. Die Berührungspunkte zwischen den Stäben und den Ambossen liegen in der Spindelachse, wenn diese vertikal angeordnet ist. Diese Amboßlage ist deshalb so getroffen, weil es hier darauf ankommt, daß die Spindelachse relativ zum eingestellten Meßpunkt ihre Lage unverändert beibehält. Dies wird am genauesten erreicht, wenn die Stabenden die Spindelachse berühren. Liegt die Spindelachse jedoch horizontal, wie z. B. bei einer Schleifmaschine, dann ist der Amboß im Werkzeug-, z. B. im Schleifscheibenträger, vorteilhaft in der Ebene der Schleifscheibe angeordnet, weil es hier darauf ankommt, die relativen Lageänderungen des Schleifscheibenrands zum Meßpunkt zu kompensieren.
Mitunter kommt es vor, daß ein Temperaturausgleich in zwei Koordinatenrichtungen erfolgen soll, insbesondere, wenn die Maschine unsymmetrisch gebaut ist. In diesem Fall können für jede Koordinatenrichtung die beschriebenen Kompensationsmittel vorgesehen sein.
Die Erfindung ist nicht an Werkzeugmaschinen gebunden, sondern sie kann auch mit Vorteil bei Koordinatenmeßgeräten Verwendung finden.
In der Zeichnung sind Äusführungsbeispiele der Erfindung dargestellt; es zeigt
Fig. 1 eine Bohrmaschine,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie H-II der Fig. 1, Fig. 3 eine Schleifmaschine mit anderen Anzeigemitteln als in Fig. 1.
Auf dem Maschinensockel 1 ist ein in zwei Richtungen verschiebbarer Meßtisch 2 vorgesehen. Die Verschiebung wird durch Handräder 3 und 4 über (nicht gezeigte) Spindeln bewirkt. Im Maschinensockel 1 befinden sich Antriebsaggregate für einen Bohrer 5. Auf dem Tisch 2 ist ein Werkstück 6 angeordnet, das an der Stelle M bearbeitet werden soll.
Der Bohrer 5 ist in einem Werkzeugträger 7 gelagert, der seinerseits über einen Ausleger 8 mit dem Maschinensockel 1 verbunden ist. Bei Temperaturschwankungen dehnt sich der Ausleger 8 in Richtung des Pfeiles 9 aus oder er zieht sich in dieser Richtung zusammen. Hierdurch wird die Achse des Werkzeugträgers 7 seitlich versetzt; der Bohrer 5 zeigt nicht mehr auf den Punkt M. TJm dadurch bewirkte Fehler 1>ei. der Bearbeitung des Werkstücks 6 zu verhindern, ist im Ausleger 8 ein Stab 10 von geringer Wärmeausdehnung gelagert. Im' Maschinensockel 1 ist ein entsprechender Stab 11 vorgesehen. Die Stäbe 10 und 11 werden durch Federn 12 und 13 gegen als Ambosse 14 und 15 ausgebildete Lager im Werkzeugträger und im Maschinensockel gedrückt. Die freien Enden der Stäbe 10 und 11 tragen Meßmarken 16 und 17. Die Meßmarke 16 wird durch eine Linse 18 sowie Umlenkspiegel 19 und 20 und einen Teilungswürfel 21 in ein Ablesefenster 22 projiziert. Die Marke 17 wird durch eine Linse 23 über einen Umlenkspiegel 24 und den Teilungswürfel 21 in dasselbe Ablesefenster 22 geworfen. Die Marken 16 und 17 sind durch eine Lichtquelle 32 beleuchtet. Die von der Lichtquelle 32 ausgehenden Strahlen durchsetzen einen Kondensor 33; sie werden über den Teilungswürfel 21 in den Abbildungsstrahlengang eingespiegelt.
Die Marke 17 ist eineEinfachstrichmarke, die Marke 16 ist eine Doppelstrichmarke. Bei genauer Maschineneinstellung fängt die Doppelstrichmarke den Einfachstrich ein; es ergibt sich das in Fig. 1 dargestellte Bild.
ao Ändert der Ausleger 8 seine Länge, so daß sich der Bohrer 5 nach links versetzt, dann wird auch die Stange
10 in axialer Richtung nach links verschoben. Die Marke 16 wandert im Ablesefenster 22 aus. Man kann nunmehr durch Drehen eines Handrads 25 den Aus-
a5 leger 8 in einer Führung 26 des Maschinensockels verschieben. Hierbei bewegt sich der Stab 10 nach rechts, und die Doppelstrichmarke 16 fängt die Einfachstrichmarke wieder ein.
In Fig. 3 sind die Stangen 10 und 11 sowie die Ambosse 14 und 15 übernommen. Der Bohrer 5 ist hier jedoch durch eine Schleifscheibe 40 ersetzt. Die Ambosse 14 und 15 sind jetzt derart angeordnet, daß die Stangen 10 und 11 die Ambosse in der Ebene 41 der Schleifscheibe 40 berühren, weil es hier auf die richtige Lage des Schleifscheibenrandes ankommt.
Im Gegensatz zu Fig. 1 tragen die Stangen 10 und
11 je ein Schneidenlager 30 und 31. In diese Lager greifen die Enden 32 und 33 von um Zapfen 34 und 35 drehbaren Zeigern 36 und 37. Die Zeiger 36 und 37 stehen sich in der Normalstellung gegenüber. Verschiebt sich beispielsweise die Stange 10, dann wandert der damit verbundene Zeiger 36 aus. Durch Drehen am Handrad 25 kann diese Verschiebung des Werkzeugträgers rückgängig gemacht werden. Die Zeiger können durch eine Lupe 38 betrachtet werden.

Claims (9)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur Kompensation der durch TemperaturdifFerenzen bedingten Verschiebung zwischen dem das Werkstück aufnehmenden Koordinatentisch und dem Träger des Werkzeugs, z. B. dem Schleifradträger, in einer Einrichtung zum Bearbeiten, z. B. zum Schleifen, von Werkstücken, gekennzeichnet durch einen ersten (10) sich mit einem Ende am Werkzeugträger (7) und einen zweiten (11) sich mit einem Ende am Tisch (2) abstützenden Stab geringerer Wärmeausdehnung, wobei die freien Enden der Stäbe (10, 11) mit Mitteln (16,17) zur Anzeige der bei TemperaturdifFerenzen eintretenden gegenseitigen Lageänderung des Tisches (2) und des Werkzeugträgers (7) versehen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der Stäbe (10,
11) mit je einem Zeiger (36, 37) verbunden und daß die Zeigerstellungen in einem gemeinsamen Fenster (38) beobachtbar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zeiger (10,11) durch einen
zweiarmigen Hebel (32 bis 37) gebildet ist, dessen einer Arm (32, 33) mit dem freien Ende (30, 31) der Stange (10, 11) verbunden ist und dessen anderer Arm (36, 37) im Beobachtungsfenster (38) erscheint.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stab (10, 11) an seinem freien Ende eine Meßmarke (16,17) trägt und abbildende optische Elemente (18 bis 21) zur Überlagerung der Bilder der beiden Marken in einem gemeinsamen Ablesefenster (22) vorgesehen sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Marke ein Doppelstrich ist und die andere Marke ein Einfachstrich.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Ablesefenster (22) eine Lupe angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 in einer Werkzeugmaschine mit vertikaler Spindelachse, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl im Werkzeugträger (7) als auch im Tisch (2) je ein als Lager für die Stäbe
dienender Amboß (14,15) vorgesehen ist, und die Berührungspunkte zwischen den Stäben (10, 11) und den Ambossen (14, 15) in der Spindelachse liegen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 in einer Werkzeugmaschine mit horizontaler Spindelachse, insbesondere in einer Schleifmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl im Werkzeugträger (7) als auch im Tisch (2) je ein als Lager für die Stäbe (10,11) dienender Amboß (14,15) vorgesehen ist, und die Berührungspunkte zwischen den Stäben (10,11) und den Ambossen (14,15) in der Ebene des Werkzeugs (40) liegen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsmittel für jede Koordinatenrichtung vorgesehen sind.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 761562, 578 516;
deutsche Auslegeschriften Nr. 1 013 143, 1 010 802; schweizerische Patentschrift Nr. 302 984.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungein
©909 759/54 3.60
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