DE1477579C3 - Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken - Google Patents

Description

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 den pneumatischen Teil einer Anordnung gemäß der Erfindung in einer Seitenansicht, teilweise in einem senkrechten Schnitt, in schematischer Darstellung,

F i g. 2 den elektrischen Teil der Anordnung nach F i g. 1 in schematischer Darstellung,

F i g. 3 eine weitere Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung in einer Seitenansicht in Teildarstellung,

F i g. 4 eine dritte abgewandelte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes in einer Draufsicht, und

F i g. 5 a, 5 b und 5 c zeigen die Anwendung des Erfindungsgegenstandes beim Positionieren mit das Entstehen von Reibung vermeidenden Mitteln.

Wie bereits ausgeführt worden ist, dient die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken. Sie besitzt zu diesem Zweck einen Werkzeugträger 1, der an der Gleitfläche 2 entlang * verstellt werden kann und sich in seiner Arbeits- ' stellung mit seiner den Werkstücken abgewandten Seite 4 an der Gleitfläche abstützen kann, die horizontal oder annähernd horizontal verlaufen kann und, als Abstützfläche dienend, platten- oder schienenartig ausgebildet ist. Der Werkzeugträger 1 besitzt einen Magneten 3, mit dessen Hilfe er unter Beibehaltung seiner Bewegungsfreiheit gegenüber der Abstützfläche an dieser gehalten werden kann. Der Magnet dient im übrigen auch noch dazu, den Werkzeugträger in der eingestellten Stellung festzuklemmen.

Erfindungsgemäß ist der Magnet als Elektromagnet oder elektrisch beeinflußbarer Dauermagnet ausgebildet, der über die Leitungen 5, 6 mit der Stromquelle in Verbindung steht. Dem Magneten 3 ist eine Meßsteuerungseinrichtung zugeordnet, welche die Größe des Luftspaltes 7 zwischen der Gleit- oder Abstützfläche 2 und der dieser zugewandten Seite 4 des Elektromagneten 3 kontinuierlich überwacht und mißt und, da sie die Stromzuführung beherrscht und steuert, in Abhängigkeit von den festgestellten Werten für den Luftspalt durch entsprechende Veränderungen der elektrischen Größen in der Stromzuführung die vom Magneten gegenüber der Gleitfläche ausgeübte Haftkraft auf die gewünschte Größe einstellt. Die Meßsteuerungseinrichtung besteht in dem gezeichneten Beispiel aus einem pneumatischen Teil und aus einem elektrischen Teil. Der pneumatische Teil hat die Aufgabe, die bereits oben angeführt worden ist, nämlich die Größe des Luftspaltes 7 zu messen. Der dem pneumatischen Teil zugeordnete elektrische Teil hat die Aufgabe, die vom Magneten gegenüber der Gleitfläche ausgeübte Haftkraft in Abhängigkeit von den für den Luftspalt gemessenen Werten zu bestimmen.

Der pneumatische Teil enthält zwei Verstellorgane 8, 9, die einerseits unter der Wirkung eines einstellbaren Vergleichsdruckes und andererseits \ unter der Wirkung eines Staudruckes stehen, der ■ durch einen auf die Gleit- und Abstützfläche von der j Seite 4 des Magneten aus gerichteten Luftstrahl j gemäß Pfeil 10 erzeugt wird. Die Verstellorgane 8,9 J bestehen jeweils aus einem Membranelement 11 bzw. 12, das in einer Druckvergleichskammer 13 bzw. 14 untergebracht und an seinem Rand fest eingespannt ist, wobei es die Kammer jeweils in zwei Räume 13 a, 13 b bzw. 14 a, 14 b unterteilt, von denen jeweils in dem einen Raum der Vergleichsdruck herrscht, während im anderen Raum ein vom Staudruck abhängiger Druck herrscht. Die Membranelemente besitzen jeweils ein Kontaktglied 15 α bzw. 16 a, dem ein unbeweglicher Kontakt 15 b bzw. 16 b zugeordnet ist. Hierbei ist die Anordnung so getroffen, daß die Verstellbewegung der Verstellorgane aus der Gleichgewichtslage heraus — die dann vorhanden ist, wenn der Vergleichsdruck und der Staudruck gleich groß sind, und die dann durch die Verstellbewegung aufgehoben wird, wenn sich der Staudruck in Abhängigkeit von Änderungen der Größe des Luftspaltes zwischen dem Elektromagneten und der Gleitfläche ändert — dem elektrischen Teil der Meßsteuerungseinrichtung mitgeteilt wird, indem hierbei die Kontakte 15 α und 15 b bzw. 16 α und 16 b aufeinander zu liegen kommen. Von den beiden Verstellorganen kommt das eine bei einer Verringerung des Luftspaltes zwischen dem Elektromagneten und der Gleitfläche zur Wirkung, wobei es den elektrischen Teil im Sinne einer Verringerung der Haftkraft des Magneten beeinflußt, während das andere bei einer Vergrößerung des Luftspaltes zwischen dem Elektromagneten und der Gleit- und Abstützfläche zur Wirkung kommt, um hierbei den elektrischen Teil im Sinne einer Erhöhung der Haftkraft des Magneten zu beeinflussen. Der pneumatische Teil enthält auch noch drei Leitungen 17 a, 17 b, 17 c, die von einer gemeinsamen zentralen Zuführung 17 d mit Druckluft gemäß Pfeil 17 e gespeist werden. Die mittlere Leitung 17 b durchzieht den Werkzeugträger 1 und den auf diesem vorgesehenen Magneten 3, indem sie bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel auch seine Mittelachse 1 α enthält, und mündet an der der Gleitfläche zugewandten Seite 4 des Werkzeugträgers und des Magneten über eine Meßdüse 18, die zweckmäßigerweise rechtwinklig zu der Gleitfläche 2 gerichtet ist. Die Leitung YIb ist darüber hinaus über Querverbindungen 19 a, 19 b mit den Räumen 13 α und 14 a der Druckvergleichskammern 13 und 14 verbunden. Die Leitungen 17 α und 17 c dienen als Vergleichsdruckleitungen und sind mit den Räumen 13 b und 14 b an den gegenüberliegenden Seiten der Verstellorgane in den Druckvergleichskammern 13,14 über entsprechende Querbohrungen 19 c, 19 d verbunden. Diese Vergleichsdruckleitungen 17 a, 17 b stehen mit der zentralen Zuführung 17 d über ein düsenartiges Dosieranschlußstück 20 a, 20 b in Verbindung und sind an ihrem gegenüberliegenden Ende mit Hilfe eines axial verstellbaren, z. B. ein- und ausschraubbaren Verschlußstopfens 20 c, 20 d abgeschlossen. Die Anordnung ist hierbei so getroffen, daß der dem bei Verringerung des Luftspaltes zur Wirkung kommenden Verstellorgan zugeordnete Gegenkontakt 15 b an der der Staudruckleitung 17 b abgewandten Seite seines Verstellorgans 11 angeordnet ist, während der dem bei Vergrößerung des Luftspaltes zur Wirkung kommenden Verstellorgan 12 zugeordnete Gegenkontakt 16 b an der der Staudruckleitung YIb zugewandten Seite des Verstellorgans angeordnet ist.

Der elektrische Teil der Meßsteuerungseinrichtung enthält, um die Möglichkeit einer übersichtlichen zeichnerischen Darstellung zu schaffen, eine Stelleinrichtung 21. Zweckmäßigerweise wird jedoch eine elektronische trägheitslose Stelleinrichtung gewählt. Diese Stelleinrichtung wird bei einer Veränderung

des Luftspaltes zur Wirkung gebracht und erhöht oder verringert hierbei einen dem Magneten vorgeschalteten Widerstand 22. Hierbei sind im elektrischen Stromkreis der als Stellmotor ausgebildeten Stelleinrichtung die Kontaktglieder an den Verstellorganen 15 α bzw. 16 α mit den ihnen zugeordneten Gegenkontakten 15 b bzw. 16 b vorgesehen. Der die Stelleinrichtung darstellende Stellmotor 21 dient zur Betätigung einer Gewindespindel 34, die je nach Verringerung oder Vergrößerung des Luftspaltes im einen oder anderen Sinne angetrieben und in Umdrehung versetzt wird und an der ein elektrisch mit dem Elektromagneten über die Leitungen 23 a, 23 b verbundener Stromabnehmer 24 sitzt, der bei einer Drehbewegung der Spindel im Sinne des Pfeils 25 in axialer Richtung gemäß Pfeil 26 hin und her verstellt wird und hierbei einen seiner Stellung auf der Gewindespindel entsprechenden Abschnitt 22 a des Widerstandes 22 abgreift.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Wenn der Luftspalt zwischen der Fläche 4 und der Gleitfläche 2 die richtige Größe hat, dann sind die Kontaktpaare 15 a, 15 b und 16 a, 16 b voneinander abgehoben, weil das System im Gleichgewicht ist. Wird der Luftspalt größer als das vorgeschriebene Maß, dann legen sich die Kontakte 16 α und 16 b aneinander an, wobei der Stellmotor 21 über das Relais S 2 in Gang gesetzt wird und den dem Magneten vorgeschalteten Widerstand verkleinert und somit die Magnetkraft verstärkt, was eine Erhöhung der Anziehungskraft zwischen dem Magneten und der Abstützfläche zur Folge hat, so daß der Luftspalt kleiner wird. Wenn der Luftspalt unter das vorgegebene Maß sinkt, dann legen sich die Kontakte 15 α und 15 b aneinander an, der Stellmotor 21 wird über das Relais S1 in Gang gesetzt und vergrößert den Widerstand für den Magneten, die Magnetkraft läßt nach, und auf diese Weise wird der Luftspalt wieder größer. Bei Verwendung von trägheitslosen Stelleinrichtungen ist Sicherheit dafür vorhanden, daß das System sich ohne Zeitverlust einpendelt und die Magnetkraft schwingungslos konstant hält.

Im Stromkreis der Stelleinrichtung ist weiterhin noch ein Schalter 27 vorgesehen, mit dessen Hilfe der dem Elektromagneten vorgeschaltete Widerstand 22 sowie ein gegebenenfalls noch vorgesehener weiterer Widerstand 28 und eventuell auch die Stelleinrichtung 21 ausgeschaltet werden können. Der Schalter 27 wird dann eingeschaltet, wenn der Magnet seine volle Haltekraft ausüben, also klemmen soll. Durch die Ausschaltung des Stellmotors wird erreicht, daß beim Wiedereinschalten der Meßsteuerung die alte Stellung des Stellmotors am Widerstand 22 erhalten bleibt.

In F i g. 3 ist gezeigt, daß an einem Rundkörper 29, wie er z. B. durch den Bohrkopf eines Koordinatenbohrwerks dargestellt wird, zweckmäßigerweise jeweils 3 Magneten 30 mit Meßsteuerung vorgesehen werden können, damit ein Kippen zuverlässig verhindert werden kann. Man kann selbstverständlich auch 4 und noch mehr Magneten jeweils mit Meßdüse vorsehen. Man kann darüber hinaus die Anordnung auch noch so treffen, daß ein Teil der Magneten mit Meßdüsen ausgestattet und ein anderer Teil der Magneten an keine Meßsteuerung angeschlossen ist. Bei dem Werkzeugträger 31 gemäß F i g. 4 weisen die Magneten 32 a, 32 b, 32 c eine Zuordnung zu entsprechenden Meßsteuerungseinrichtungen auf, während die Magneten 33 a, 33 b, 33 c an keine Meßsteuerung angeschlossen sind.

Es sind auch noch Systeme denkbar, bei denen die Magneten im Kreis oder in einer anderen Weise, z. B. in einer Linie, angeordnet sind.

Die reibungslose Führung läßt sich besonders vorteilhaft dann anwenden, wenn gleichzeitig die Positionierung reibungslos geschieht, d. h., wenn möglichst wenig den Werkzeugträger mit dem Maschinengestell verbindende Teile die Bewegung hindern. Zu diesem Zweck werden zur Bewegung des Werkzeugträgers nicht Spindeln oder pneumatische oder hydraulische Einrichtungen, sondern Düsen 34 verwendet, die an mindestens drei Seiten des Werkzeugträgers 36 vorgesehen sind und die durch entsprechende Aufschlagung nach Art der Düsen bei Raketen den Werkzeugträger in die richtige Position bringen können (F i g. 5 a, 5 b). Das Ablesen der richtigen Position geschieht ebenfalls reibungslos, zweckmäßigerweise durch Verwendung von Licht- oder sogenannten Laser-Strahlen 35 (»light amplification by stimulation of radiation«), welche die Positionierung entweder an einem Maßstab oder in einem analogen System mit Widerstandsdraht 37 (F i g. 5 a), z. B. etwa wie bei der Anordnung gemäß F i g. 5 c, gewährleisten, bei der der Werkzeugträger 38 an der Abstütz- und Gleitfläche 39 geführt ist und mit dem Potentiometerabgriff 40 (nur eine Koordinate gezeichnet) am Widerstandsdraht 41 entlangfährt, wobei der Sollwertgeber mit 42, die Brückenspannung mit 43, der Vergleicher mit 44 und der Istwertgeber (Antrieb) mit 45 bezeichnet ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ablesen Patentansprüche: der Positionen des Werkzeugträgers Licht- oder elektrisch leitende Strahlen nach Art der so-

1. Vorrichtung zum Bearbeiten von Werk- genannten Laser-Strahlen (35) verwendet werden, stücken mit einem Werkzeugträger, der in der 5

Arbeitsstellung mit seiner den Werkstücken ab-

gewandten Seite an einer horizontal oder annähernd horizontal verlaufenden platten- oder

schienenartigen Gleit- und Abstützfläche abstütz- Das Hauptpatent bezieht sich auf eine Vorrichtung bar ist und mit einem Magneten versehen ist, der io zum Bearbeiten von Werkstücken mit einem Werkihn unter Beibehaltung seiner Bewegungsfreiheit zeugträger, der in der Arbeitsstellung mit seiner den gegenüber der Abstützfläche an dieser hält, Werkstücken abgewandten Seite an einer horizontal nach Patent P 14 02 999.3, dadurchgekenn- oder annähernd horizontal verlaufenden plattenzeichnet, daß der Magnet (3, 30, 32a, 32b, oder schienenartigen Gleit- und Abstützfläche ab-32 c, 33 a, 33 b, 33 c) als Elektromagnet oder 15 stützbar ist und mit einem Magneten versehen ist, elektrisch beeinflußbarer Dauermagnet ausge- der ihn unter Beibehaltung seiner Bewegungsfreiheit bildet ist und dem Magneten eine die Strom- gegenüber der Abstützfläche an dieser hält. Das zuführung zu ihm beherrschende und steuernde Hauptpatent hat sich unter anderem die Aufgabe sogenannte Meßsteuerungseinrichtung zugeordnet gestellt, den Auflagedruck des Werkzeugträgers auf ist, welche die jeweils gewählte Größe des Luft- 20 die Gleit- und Abstützfläche auch bei wachsender Spaltes (7) zwischen der Gleit- und Abstütz- Belastung so niedrig zu halten, daß der Werkzeugfläche (2) und der dieser zugeordneten Fläche träger an der Abstützfläche entlang unter nur gedes Magneten konstant hält. ringem Kraftaufwand in beliebiger Richtung hin

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- und her verstellt, nach Erreichen der gewünschten kennzeichnet, daß die Meßsteuerungseinrichtung 25 Position aber festgehalten und festgestellt werden aus einem die Größe des Luftspaltes (7) zwischen kann. Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht der Gleit- und Abstützfläche und der dieser zu- darin, in Weiterführung des dem Hauptpatent zugewandten Seite des Elektromagneten (3) messen- grundeliegenden Gedankens eine Vorrichtung der den Teil und einem diesem zugeordneten und vorgenannten Art zu schaffen, bei der der Werkzeugvon diesem in Abhängigkeit von den für den 30 träger praktisch völlig reibungslos verschoben wer-Luftspalt gemessenen Werten gesteuerten elek- den kann.

taschen Teil besteht, mit dessen Hilfe die vom Zu dem obengenannten Zweck ist gemäß der ErMagneten gegenüber der Gleit- und Abstütz- findung bei der neuen Vorrichtung der Magnet als fläche ausgeübte Haltekraft bestimmt wird. Elektromagnet oder elektrisch beeinflußbarer Dauer-

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- 35 magnet ausgebildet und dem Magneten eine die kennzeichnet, daß der elektrische Teil der Meß- Stromzuführung beherrschende und steuernde sogesteuerungseinrichtung eine an sich bekannte, z. B. nannte Meßsteuerungseinrichtung zugeordnet, welche als Stellmotor ausgebildete Stelleinrichtung (21) die jeweils gewählte Größe des Luftspaltes zwischen enthält, die bei einer Veränderung des Luftspaltes der Gleit- und Abstützfläche und der dieser zugezur Wirkung gebracht wird und hierbei einen 40 ordneten Fläche des Magneten konstant hält. Hierdem Elektromagneten vorgeschalteten Widerstand bei kann z. B. die Meßsteuerungseinrichtung aus (22) erhöht oder verringert. einem die Größe des Luftspaltes zwischen der Gleit-

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekenn- und Abstützfläche und der dieser zugewandten Seite zeichnet durch eine trägheitslos. wirkende Stell- des Elektromagneten messenden Teil und einem einrichtung. 45 diesem zugeordneten und von diesem in Abhängig-

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 keit von den für den Luftspalt gemessenen Werten und 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Strom- gesteuerten elektrischen Teil bestehen, mit dessen kreis der Stelleinrichtung ein Schalter (27) ange- Hilfe die vom Magneten gegenüber der Gleit- und ordnet ist, mit dessen Hilfe der dem Magneten Abstützfläche ausgeübte Haltekraft bestimmt wird, vorgeschaltete veränderliche Widerstand (22) so- 50 Die Ausbildung des die Haltekraft ausübenden wie ein gegebenenfalls noch vorgesehener weiterer Magneten als Elektromagnet oder elektrisch bekonstanter Widerstand (28) und die Stelleinrich- einflußbarer Dauermagnet gestattet eine einfache und tung (21) selbst ausgeschaltet werden können. leichte Regulierung der Haltekraft. Die Zuordnung

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 einer Meßsteuerungseinrichtung zum Magneten macht bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere, 55 es möglich, zwischen dem Werkzeughalter mit dem

z. B. 3 jeweils mit einer Meßsteuerungseinrich- Magneten und der Gleitfläche einen kleinen Luft- j

tung in Wirkverbindung stehende Magneten (32 a, spalt aufrechtzuerhalten, so daß die Reibung prak- j

32 b, 32 c) und zweckmäßig weitere, z. B. eben- tisch vollständig aufgehoben wird, und gleichzeitig ;

falls 3 Magneten (33 a, 33 b, 33 c) besitzt, die an die Größe des Luftspaltes kontinuierlich zu über- j

keine Meßsteuerungseinrichtung angeschlossen 60 wachen und diesen Luftspalt konstant zu halten. j

sind. Man kann bei Anwendung des erfindungsgemäßen j

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 Gedankens praktisch eine völlige Aufhebung der I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Er- Reibung zwischen dem Werkzeugträger und der j zeugung der Bewegung des Werkstückträgers ein Gleitfläche erreichen, wobei die sichere und zu- i Gas, z. B. Luft, verwendet wird, das über Düsen 65 verlässige Funktion der Vorrichtung einwandfrei (34) in der Art der Düsen von Raketen aus- laufend überwacht werden kann, ohne daß hierfür gestoßen wird. ein aus dem Rahmen der Wirtschaftlichkeit fallender

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 apparativer Aufwand erforderlich wäre.