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Vorrichtung zum Zuordnen von Werkzeugschneidenlage zu einer Meßeinrichtung
bzw. zum Steuerungsablauf bei Werkzeugmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine
Vorrichtung an Werkzeugmaschinen, insbesondere Drehmaschinen, zum Zuordnen der Lage
einer Werkzeugschneide zu ,einer Meßeinrichtung bzw. zum Steuerungsablauf der Maschine.
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Es wird immer gebräuchlicher, Werkzeugmaschinen mit Meßeinrichtungen
auszustatten, um dem Bedienungsmann die Arbeit zu erleichtern und um den Anforderungen
an eine wirtschaftliche Durchführung des Arbeitsvorganges zu genügen. Besonders
wesentlich sind solche Einrichtungen z.B. bei Maschi-nen mit numerischer
Steuerung. Voraussetzung für einen einwandfreien Ablauf des Bearbeitungsvorganges
und für die gewfinschte Genauigkeit der Bearbeitung ist nun aber in allen Fällen,
daß sich das Werkzeug, z.B. ein Drehmeißel, mit seiner Schneide genau in eine bestimmte
Zage bringen läßt, die mit der Meßeinrichtung erfaßbar ist bzw. im Steuerungsablauf
als Ausgangs- oder Bezugspunkt festgelegt ist.
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Die Zuordnung der Werkzeugschneidenlage zu einer Meßeinrichtung bzw.
zum Steuerungsablauf stößt auf manche Schwierigkeiten. Die Verwendung besonderer
Zehren, Schablonen od.dgl. bedingt einen großen Aufwand, insbesondere auch an Zeit,
so daB dieser Weg unbefriedigend ist. Es ist weiterhin auch vorgeschlagen worden,
z.B. bei Karusselldrehbänken einen Fixpunkt als Fadenkreuz eines optischen Meßmittels
in einem genau definierten Abstand von der Drehmitte festzulegen, wobei der Werkzeugträger
mit dem Werkzeug so verfahren werden muB, daß die Schneide des Werkzeuges sich mit
dem Fixpunkt deckt. Es ist auch möglich, das Werkzeug an eine übliche
Feinmeßeinrichtung
heranzufahren, wobei dann z.B. der Taststift einer Meßuhr bewegt wird. Einstellvorrichtungen
mit solchen Meßuhren werden u.a. verwendet, um beispielsweise Werkzeuge in einem
Bohrkopf einzustellen.
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Bei den bekannten Einrichtungen bereitet es jedoch Schwierigkeiten,
den Werkzeugträger bzw. einen Schlitten oder Support so zu verstellen, daß dieser
mit dem Werkzeug die vorgegebene Lage erreicht. Insbesondere im Schwermaschinenbau
ist es nicht einfach, den Werkzeugträger, der hier erhebliche Größe erreichen kann,
sehr feinfühlig und genau au.-L2, einen bestimmten Punkt einzufahren, beispielsweise
auf die Nullstellung einer handelsüblichen Meßuhr. Eine solche Einstellung ist gerade
bei größeren Maschinen besonders schwierig und langwierig und verlangt vom Bedienungsmann
große Sorgfalt, die insbesondere bei angelernten Kräften nicht ohne weiteres vorausgesetzt
werden kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Vorrichtung zu scüs.ffen, die
die bestehenden Nachteile vermeidet und eine einfache und sichere Zuordnung der
Werkzeugschneidenlaöe zur Meßeinrichtung bzw. zum Steuerungsabläuf ermöglicht.
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Zu diesem Zweck sieht die Erfindung ein in seiner Bejk-,riE;bästellung
in den Weg des Werkzeuges hineinragendes AnschlüzJ-glied vor, das bei Berührung
oder Betätigung durch die j:erkzeugschneide einen der Keß- bzw. Steuereinrichtung
der Kaschine zugeleiteten, die Werkzeugschneidenlage definierenden Impuls auslöst
und dabei derart angeordnet ist, da3 es durch das sich bewegende Werkzeug bzw. dessen
Halterung aus dem Werkzeugweg heraus bewegbar ist.
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Hierdurch ist ein wesentlicher Vorteil erreicht, als es nun nicht
mehr erforderlich ist, rait dem Werkzeugträger auf einen bestimmten Punkt genau
einzufahren oder auch ein womöglich großes Werkzeug in seiner Halterung zu verstellen.
Vielmehr ist es jetzt möglich, das eingespannte Werkzeug z.B. mit normaler Vorschubbewegung
über das Anschlagglied hinwegzufahren, wobei dann in dem Augenblick, in dem die
Werkzeugschneide
die vorgegebene Zage erreicht, der Impuls an die Meßeinrichtung gegeben wird, der
diese dann z.B. auf Null stellt oder auf einen vorgegebenen Wert korrigiert, etwa
auf vorgegebenes Maß bis zur Drehmitte. Zu einer solchen Einstellung einer Meßeinrichtung
bzw. Beeinflussung einer numerischen oder sonstigen Steuerung ist ein elektrischer
Impuls bzw. das Schließen eines Stromkreises ausreichend. Insbesondere kann es so
sein, daß der Impuls dem Zählgerät einer digitalen Meßeinrichtung zugeleitet wird.
Auf der zugehörigen Skala'erscheint dann das Abstandsmaß des Anschlaggliedes vom
Bezugspunkt. Damit ist selbsttätig die erforderliche Zuordnung gegeben, ohne daß
der Bedienungsmann besondere Einstellvorgänge vorzunehmen braucht. Im einfachsten
Fall kann es so sein, daß beim Auftreffen des Werkzeuges auf das Anschlagglied durch
die metallische Berührung ein Stromkreis geschlossen wird, der die Zuordnung auslöst.
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Die Erfindung sieht hinsichtlich der Ausführung insbesondere vor,
daß das Anschlagglied sich an einem dreh- oder schwenkbar angebrachten Arm od.dgl.
befindet oder durch diesen selbst gebildet wird. Dabei kann vorteilhaft der Arm
unter der Wirkung elastischer Elemente wie Federn u. dgl. stehen. Er wird hierdurch
zusa=en mit dem Anschlagglied in definierter Betriebsstellung gehalten. Im einzelnen
kann es dabei auch so sein, daß beim Bewegen des Armes durch d.a auf das Anschlagglied
auftreffende Werkzeug entgegen der Kraft dieser elastischen Elemente eine labile
Gleichgewichtslege überschritten wird und der Arm dann in eine seitv:ärts
geschwenkte oder weggeklappte Ruhelage gedrückt wird.
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Die Ausführung läßt sich einmal so treffen, daB der Arm mit einem
auf seine Bewegung ansprechenden Impulsgeber od.dgl. zusammenwirkt. Der Arm weist
beispielsweise eire über seinen Drehpunkt hinausgehende Verlängerung auf, die zur
Betätigung eines Kontaktes oder zur Beeinflussung eines sonstigen Impuls- oder Kommandogebers
dient.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung besteht gemäß der Erfindung
darin, daß das Anschlagglied an einem beweglichen Teil, so z.B. einem Arm der vorstehend
genannten Art, selbst wiederum beweglich gelagert ist. Ein auf die Bewegung des
Anschlaggliedes ansprechender Impulsgeber kann dabei an dem Arm befestigt sein.
Die Bewegung des Anschlaggliedes läßt sich durch einstellbare oder feste Gegenflächen
begrenzen. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Anschlagglied nach
Art eines zweiarmigen Hebels ausgebildet und derart angeordnet, daß Anschläge für
von verschiedenen Richtungen kommende Werkzeuge entstehen. Ohne Schwierigkeiten
läßt sich diese Anordnung so treffen, daß der Bezugs- bzw. Schaltpunkt für beide
Fälle derselbe ist.
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Außer der Möglichkeit, beispielsweise einen Stromkreis bei Berührung
des Anschlaggliedes durch das Werkzeug zu schließen, bestehen zahlreiche weitere
Möglichkeiten. So läßt sich als Impulsgeber insbesondere auch eine Kontaktmeßuhr
verwenden. Weiterhin können als Impulsgeber Schaltglieder, z.B. ein Endschalter
od.dgl., vorgesehen sein. Ferner läßt sich eine mit Veränderung eines elektrischen
oder magnetischen Feldes arbeitende Einrichtung vorsehen, beispielsweise ein induktiver
oder kapazitiver Geber. Dabei wird die zur Auslösung oder Kommandogabe dienende
Änderung der Induktivität oder Kapazität durch die Bewegung des Anschlaggliedes
oder eines dieses tragenden Teiles bewirkt.
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In besonders vorteilhafter Weise läßt sich die Erfindung bei Drehmaschinen,
vornehmlich Karusselldrehbänken od.dgl., verwenden. Hier besteht eine sehr zweckmäßige
Ausführung gemäß der Erfindung darin, daß die Vorrichtung am Querbalken angeordnet
ist. Vorteilhaft ist dabei mittels einer Spindel od. dgl. auch eine Einstellbarkeit
vorgesehen.
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Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung an Hand eines Ausführungabeispieles.
Es zeigen: Fig. i die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Anwendung bei einer
Zweiständer-Karusselldrehbank,
Fig. 2 die Vorrichtung in Draufsicht,
Fig. 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung, teils im Schnitt und Fig. 4 die Anordnung
des Anschlaggliedes im einzelnen.
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Bei der in Fig. 1 dargestellten Karusselldrehbank 1 ist an den Ständer.
2 ein Querbalken 3 geführt, an dem u.a. der Schlitten 4 waagerecht verschiebbar
ist. Der Schlitten 4 trägt einen Stößel mit Stahlhalter 5 am unteren Ende, in dem
ein Drehmeißel 6 eingespannt ist. Für die waagerechte Bewegungsrichtung ist eine
nicht besonders dargestellte tY@ameßeinrichtung vorgesehen. Dabei kann es sich um
eine digitale Meßeinrichtung mit Zählgerät od.dgl. handeln.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Zuordnen von Werl:.zeugschneidenlage
und Meßeinrichtung bzu. Steuerungsablauf, wie sie in einem solchen Fall mit Vorteil
anwendbar ist, enthält einen an den Ständerführungen 7 der Karusselldrehbank verschiebbaren,
als Gußkörper ausgebildeten Halter B. Dieser ist mit dem Querbalken 3 durch eine
Spindel 9 fest verbunden, die es erlaubt, den Abstand des Halters 8 von Querbalken
3 genau einzustellen. Eine solche Einstellung kann mit hier nicht wiedergegebenen
üblichen Mitteln von Hand oder auch maschinell erfolgen. Bei einer Verstellung des
Querbalkens fährt also die Vorrichtung in konstantem Abstand zwangsweise mit.
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Im vorderen Teil des Halters 8 ist ein Drehteil oder Arm 10 mittels
eines Zapfens 11 schwenkbar gelagert (Fig.2 und 3), wobei die Schwenkachse 11' parallel
zur Drehachse 12 (Fiä.1) der Maschine verläuft. Am hinteren Ende ist der Arm 8 mit
zwei Rollen 13 versehen, die an einem Druckstück 14 anliegen. Letzteres ist auf
einer Achse 15 gelagert und steht unter der Kraft einer Druckfeder 16 (Fig. 3),
die zwischen einer Wand des Halters 8 und z.B. einem in der Zeichnung nicht wiedergegebenen
Bund an einer gelenkig mit den Druckstück 14 verbundenen Stange 17 wirkt, derart,
daß das Druckstück 14 an die Rollen 13 angedrückt und dadurch der Arm 10 in definierter
Zage gehalten wird. Das Druckstück
14 steht ferner über einen gelenkig
an ihm angreifenden Bolzen 18 mit einer Dämpfungsvorrichtung 19 in Verbindung. Wie
aus den Figuren 2 und 3 und im einzelnen ferner aus Fig. 4 hervorgeht, ist am vorderen
Ende des Armes 10 ein Anschlagglied 20 auf oder mittels einer Achse 21 drehbar gelagert.
Dieses Anschlagglied besteht bei der dargestellten Ausführung aus zwei miteinander
verschraubten Platten 20a und 20b. Dem Anschlagglied gegenüber ist an dem Vordarteil
des Armes 10 eine gontaktmeßuhr 22 so angebracht, daß deren Taststift 23 gegen das
Anschlagglied 20 drücht. Im Ruhezustand liegt daher das Anschlagglied an einem zur
Wag-
begrenzung dienenden Bolzen 24 an. Es kann dabei auch eine auf das Anschlagglied
wirkende Druckfeder 26 vorgesehen sein.
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Wird nun ein beliebig im Stahlhalter 5 eingespanntes Merkzeug 6 mit
einer Vorschubbewegung in Richtung auf das in seinem Weg liegende Anschlagglied
verfahren, so wird beim Auftreffen der Werkzeugschneide 6' auf die Anschlagplatte
20a das Anschlagglied um die Mitte 21 gedreht und damit der Taststift 23 der Kontaktmeßuhr
22 Busgelenkt. Bei bestimmtem, einer definierten Lage der Werkzeugschneide entsprechendem
Ausschlag der Kontaktmeßuhr wird dann ein elektrischer Impuls zu der Meßeinrichtung
gegeben, der die Zuordnung bewirkt, so daß z.B. auf der Anzeigevorrichtung der Meßeinrichtung
in diesem Augenblick das Abstandsmaß des Anschlages von einem Bezugspunkt, etwa
von der Drehachse 12 der Maschine, oder auch der Wert Null erscheint, letzteres
dann, wenn die dem Schaltpunkt der gontaktmeßuhr entsprechende Lage des Anschlages
selbst den Bezugspunkt darstellt.
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Wird das Anschlagglied 20 durch das sich weiter bewegende Werkzeug
noch mehr ausgelenkt, so trifft es auf einen ebenfalls der Wegbegrenzung dienenden
Bolzen 25. Es findet dann keine weitere Verstellung des Taststiftes 23 der Kontaktmeßuhr
mehr statt. Vielmehr wird, wenn der Werkzeugträger
mit dem Werkzeug
in derselben Richtung weiterfährt, der gesamte Arm 10 um seine Schwenkachse 11'
in Richtung der Yorschubbewegung des Werkzeuges weggeklappt. Die Anordnung läßt
sich dabei so treffen, daß der Arm nach dem Durchgang des Werkzeuges wieder
in seine Betriebsstellung zurückkehrt, oder auch so, daß er in einer weggeklappten
Stellung verbleibt. Bei den Bewegungen des Armes wird, wie bereits erwähnt, die
Dämpfungsvorrichtung 19 wirksam. Bei einem aus entgegengesetzter Richtung kommenden
Werkzeug, wie dies in den Figuren 2 und 4 angedeutet ist, verläuft der geschilderte
Vorgang entsprechend.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte und beschriebene Ausführung
und Anordnung beschränkt. Sie läßt sich insbesondere auch an anderen Stellen einer
Verkzeugmaschine anbringen bzw. für andere oder weitere Koordinatenrichtungen und
Maßvorgänge verwenden.