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Zentriervorrichtung mit umlaufendem Tastfinger Die ErfindungbetriffteineZentriervorrichtung
mit umlaufendes Tastfinger zum Binsetzen in die Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine,
inabesondere eines Bohrworks oder einer anderen zur Bearbeitung von Bohrungen goeigneten
Machine, zum Messen und Einstellen der Lage der Achsen der Arbeitsspndel und des
Werkstücks zueinander.
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Es sind Zentriervorrichtungen bekannt, mit denen die Zentrierung dadurch
erfolgt, daB an einem in der Arbeitsspindel zentrisoh eingesetzten Schaft ein an
diesom drehbar befestigter Tastfinger die Wand der zu zentrierenden Bohrung abtastet
und derdabeiseinezurAchse der Arbeitsspindel radialenBewegungenaufein am Zentriergerät
angebrachtesAnzeigegerät, in der Regel eine Meßuhr, überträgt.
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Bekannt sind auch Zentriervorrichtungen, bei denen das Anzeigegerät
während der Drehung der Arbeitsspindel stillsteht, wobei. die Übertragung der Tasterbewegung
auf das AnzeigegerätüberkomplizierteHebelsysteme erfolgt.
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Es sind weiter Zentriervorrichtungen bekannt, bei denen zur Verringerun
der Einstellfehler elektromagnetische Anzeigevorrichtungen zur Anzeige durch eine
Meßuhr parallelgeschaltet sind, wobei zur Grobzentrierung die MeBuhr und zur Feinzentrierung
das elektromagnetische MeBgerät dient.
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Den angeführten bekannten Zentriervorrichtungen haften eine Reihe
von Nachteilen an, die die Forderung nach kurzen Zentrierzeltennichterfüllen und
ihre Anwendbarkeit bei sehr kleinen zulässigenToleranzfehlernnicht gestatten.
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Bei den Zentriervorrichtungen mit umlaufendemAnzeigegerät, z. B. Tenu,
muB die Arbeitsspindel langeam von
Hand gedreht werden, um den höchsten
Punkt der Exzentrizität festzustellen. Die jlesung ist durch die dauernd wechselnde
Stellung der Meßuhrskale nur umständlich und nicht parallaxfrei ablesbarda die Zeigerablesung
nur in zum Zifferblatt schräger Blickrichtung erfolgen kann. Die Zentriervorrichtungen
mit wghrend der Messung stillstehender MeBuhr besitzen ein aus einer Reihe von Hebeln
bestehendes Ubertragungssystem vom rotierenden Meßpunkt am Tastfinger bis zum Meßolzen
der stillstehenden Meßuhr, wobei die auftretenden Fehler sich zu denFehlern addieren,
die an den Lagerstellen zwischen den ruhenden und den bewegten Teilen des gesamten
Gerätes auftreten und insgesamt weit über das Mß zulässiger Zentriertoleranzen hinausgehen.
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Diese Fehler sind zwar bei der Zentriervorri cLchtung mit am Arm des
Fühlhobels angeordneten Permanentmagneten als Teil einer elektromagnetischen Fühleinrichtung
behoben ; hier ist jedoch der nutzbare Arbeitsweg des Tastfingers sehr klein, wenn
die elektromagnetische Fühleinrichtung eine Anzeige von l/um geben soll, und eine
gesonderte Vorzentrierung ist deshalb notwendig. Außerdem ist bei dieserAnordnung
die Gefahr der Beschädigung des elektromagnetischen MeBsystems grogs.
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Alle bekannten Vorrichtungen haben den Nachteil, daB zur Ablesung
des Anzeigegerätes die Drehung unterbrochen werden muB, da bei einer Ablesung während
der Drehung die Richtung der Exzentrizität der Bohrung im rechtwinkligen Koordinatensystem
nicht einwandfrei erkennbar ist. Ein weiterer den bekanntenVorrichtungenanhaftenderNachteil
ist, daB bei Verwendung von Feinzeigern. und elektromagnetischen Meßwertgebern als
eigegerät wegen deren geringen Meßbereichen eine umständliche zeitraubende Vorzentrierung
erfolgen muß, bevor die Zentriervorrichtung in die Bohrung eingefahren und mit der
Arbeitsspindel gedreht werden kann.
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Ergibt sich hierbei, daß der Meßweg des Anzeigegerätes nicht ausreicht,
so muB eine Verschiebung des den Tastfinger tragenden Organe erfolgen, was nur nach
Ausfahren desGerätes aus der Bohrung möglich ist.
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Die meistenbekanntenZentriervorrichtungensindnicht universell anwendbar,
sie gestatten nicht das Nessen und
Zentrieren der Lage der ArbeitsspindelachsemitderAchse
von Bohrungen und Wellen des Werkstückes, sondern nur von Bohrungen.
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Zweck der Erfindung ist es, während der mechanischen Drehbewegung
der Arbeitsspindel von Werkzeugmaschinen die Lage der Arbeitsspindelachse und der
Bearbeitungsachse des Werkstücks zueinander in einem Arbeitsgang eindeutig zu ermitteln
und beide Achsen auf eine gemeinsame Achse zu zentrieren und dabel Zentrierfehler
über der zulässigen Toleranz auszuschalten.
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Es besteht die Aufgabe, eine Zentriervorrichtung zu schaffen, mit
der die Zentrierung von Arbeitsspindelaohse und Werkstückachse von Werkzeugmaschinen
während der langsamen kontinuierlichen Drehung der Arboitsspindel in einem in sich
abgeschlossenen Arbeitsgang ohne Unterbrechung durchgefiihrt werden kann. Hierbei
sollen sich Exzentrizitäten, die über den MeBbereich des verwendeten Anzeigegerätes
hinausgehen, wahrend des Zentriervorganges ohne Unterbrechung desselban eliminieren
lassen, und die Anzeige vorhandener Exzentrizitäten muB während der Drehung der
Arbeitsspindel so eindeutig erfolgen, daB eine richtungsfehlerfreie Verstellung
im Koordinatensystem des das Werkstück tragenden Maschinentisches bzw. relativ dazu
die Verstelung der Arbeitsspindel vorgenommen werden kann. Zur Aufgabe gehört ferner,
daB Fertigungstoleranzen der Zentriervorrichtung bzw. deren Einzelteile keine Auswirkung
auf die Zentriergenauigkeit haben dürfen, und daB die Zentriervorrichtung zum Zentrieren
sowohl von Bohrungen als auch von rotationssymmetrischen Körpern, z. B. Achsen oderWellen,
verwendet werden kann.
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Erfindungsgemäß wird die Afugabe dadurch gelöst, daB die Zentrierung
mittels eines Schneckentriebes bei umlaufender ArbeitBSpindel erfolgt, wobei einem
Grenzweontaktgeber ein Signalgerät mit Anzeigelampon und entsprechenden Richtungspfeilen
zur Sichtbarmachung der Richtung der Exzentrizität zugeordnet ist und daB die erfolgte
Zentrierung innerhalb der eingestellten Toleranz von einer Signallampe angezeigt
wird.
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Durch die Erfindung wird die Beseitigung derdenbekannten Zentriervorrichtungen
anhaftenden Mängel erreicht.
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Die Erfindung soll im folgenden an einem Ausfiihrungsbeispiel erläutert
werden. In der Zeichnung zeigen : Fig. 1 die Zentriervorrichtung in einemLängsschnitt
; Fig. 2 die Zentriervorrichtung nach Fig. 1 um 90° gedreht ; Fig. 3 einen Schnitt
in der Ebene A-A nach Fig. 1 ; Fig. 4 ein Signalgerätin der Draufsicht.
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Die Zentriervorrichtung besteht aus einem Halter 1, der zylindrisch,
kegelig oder als Flansch ausgebildet sein kann und an der Arbeitsspindel der Machine
befestigt wird. Maschinenseitig trägt der Halter 1 eine Platte 2 und am anderen
Ende eine Ringmutter 3. Zwischen der Platte 2 und der Ringmutter 3 ist, um die Längsachse
des Haltes1 drehbar gelagert, eine Hülse 4 angeordnet. Diese besitzt ein Innengewinde
5, eineAussparung 6 und quer zur Längsachse eine Schnecke 7 mit einem Bedienungsrad
8. Den AbschluB der Hülse 4 bildet eine Platte 9, in die ein Ring 10 aus elektrisch
isolierendem aterial eingelassen ist. Der Ring 10 trAgt acht Kontaktsegmente 11
in der Anordnung wie in Fig. 3 dargestellt. Von jedem dieser Kontaktsegmente 11
führt ein Stromanschlußkabel 12 nach außen und zu ebenfalls acht Anzeigelampen 13
in einem Signalgerät 14. Im Inneren der Hülse 4 ist, im Gewinde 5 versohrubbtr,
eine Gewindebuchse 15 angeordnet. Bine darin befindliche ringförmige Aussparung
16 wird mit einemStirnzahnrad17< das mit der Schnecke 7 im Eingriff steht, abgeschlossen.
In der ringförmigen Aussparung 16 rollen auf einer Achse 18 befestigte Kugellager
19 und 20 ab. Die Achse 18 sitzt fest in einem Schaft 21 eines Stellkeiles 22. Dieser
läßt sich in Achsrichtung des Gerätes um den Weg, der durch ein Langloch 23 in dem
Halter 1 gegeben ist, verstellen. Den AbschluB fUr den aus der Hülse 4 mit der Platte
9 und allen dazwischen angeordneten Einzelteilen bestehenden festen Teil der Vorrichtung
bildet eine Schlittenführung 24 mit zwei federnden Kontaktstiften 25 und einer Kabelkammer
26.
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In der Schlittenführung 24 bewegt sich quer zur Längsachse der Vorrichtung
ein Schlitten 27.Erbesitzteinen Durchbruch 28, in den der Stellkeil 22 eingreift.
Die zum Verschieben des Schlittens 27 notwendige Kraft wird mittels Blattßodarn
29 und 30 reguliert. An der unteren Seite des Schlittens 27 ist die Meßeinrichtung,bestehend
aus einem Träger 31, einem Halter 32, einem Tastfinger 33 und einem Grenzwertkontaktgeber34,befestigt.
Zur Grobeinstellung der Vorrichtungaufden zu zentrierenden Durchmesser besitzt der
Träger 31 eine Einstellskale 35.
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Eine an der Lagerbuchso der Schnecke 7 angreifende, an der Machine
befestigte Gabel 36 verhindert die Drehung g der Hülse 4 bei laufender Machine.
Zur Gut-ARzeige bei erfolgterZentrierung innerhalb der eingestellten Toleranz dient
eineignallampe37.EineMarkierung38 ist am Schlitten 27 angebracht. Die elektrische
Schaltung der Kontaktsegmente 11 mit dem Grenzwertkontaktgeber 34 und den Anzeigelampen
13 und der Signallampe 37 im Signalgerat 14 erfolgt in der an sich bekannten Weise.
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Die Wirkungsweise der Zentriervorrichtung ist folgende : Die Zentriervorrichtung
wird mitdemHalter 1 zentrisch in der Arboitsspindel der Machine befestigt und der
Träger 31 mit des Grenzwertkontaktgeber 34 wird grob auf den Durchmesser der zu
zentrierenden Bohrung bzw. des zu zentrierenden Zapfens eingestellt.AmGrenzwertkontaktgeber
34 wird an den MeBschrauben die zulässige Tolerans der Zentrierung eingestellt.
Sine am Schlitten 27 angebrachte Markierung 38 läßt erkennen, ob zu Beginn der Einstellung
in jeder Bewegungarichtung stwa der gleichc Stellweg zur Verfügung steht. Die Arbeitsspindel
wird nun mittels der Zentriervorrichtung bei langsamer Drehzahlnicht über 50 U/min-an
die beispielsweise zu zentrierende Bohrung heran-und mittels Masohinentischverstellung
nach grober Vorzentriorung in diese eingeführt. Der feststehende Teil der Zentriervorrichtung
wird hierbei durch die Gabel 36 an der Drehung gehindert. Am Signalgerät 14 werden
nunverschiedene der farbigen und mit Richtungen pfeilen bezeichneten Anzeigelampen
13 aufleuchten. Jetst
wird durch Betätigen der Verstellorgane des
Koordinatentisches der Maschine in der von dem jeweils aufleuchtenden Anzeigelampen
13 angezeigten Richtung so lange verstellt, bis nur noch die äuBeren oder die inneren
Anzeigelampen 13 aufleuchten. Um die Zentrierung in den am Grenzwertkontaktgeber
34 eingestellten Toleranzbereich zu bringen, wird die Vorrichtung mittels des Bedienungarades
8 soweit verstallt, bis das dadurch verursachte erneute Aufleuchten innerer und
äußerer Anzeigelampen 13 mit augenscheinlich gleicher Zeitdauer erfolgt. Nach einem
Verstellvorgang des Koordinatentisches, wie bereits beschrieben, wird erroicht,
daB nur noch die Signallampe 37 des Signalgerätes 14 aufleuchtet.DieZentrierungliegtjetzt
innerhalb der am Grenzwertkontaktgeber 34 eingestellten Toleranz.
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Soll die erfindungsgemäBe Zentriervorrichtung statt zum Zentrieren
von Bohrungen zum Zentrieren von rotationssymmetrischenWerkstücken, z. B. Achsen
oder Wellen, verwendet werden, so wird der Tastfinger 33 radial gegen die Mantelfläche
des erkstücks, also radial gegen die Werkstückachse, zur Anlage gebracht. Der Zentriervorgang
ist der gleiche wie beim Zentrieren von Bohrungen.