DE1577485B2 - Einrichtung zum selbsttätigen Längsausrichten des Werkstückes an Rundschleifmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine fest angebrachte Einrichtung zum selbsttätigen Längsausrichten des Werkstükkes an Rundschleifmaschinen, bei denen der Maschinentisch mit dem darauf gelagerten Werkstück in vorstellbare, durch einen Längenmeßkopf korrigierte Lagen gebracht wird, in welchen das Werkstück bearbei-

ao tet und die ihrerseits durch die von einer Bezugskante am Werkstück aus gemessenen Sollmaße des Werkstückes bedingt sind.

Einrichtungen dieser Gattung sind aus der Schaudt-Druckschrift 1003 bekannt, vgl. dort insbesondere Beispiel 4. Bei den bekannten Einrichtungen wird durch Verschieben des Längsschlittens oder der Pinole die Planschulter eines auf einer nicht numerisch gesteuerten Rundschleifmaschine eingespannten Werkstückes selbsttätig gegen einen fest angebrachten Meßkopf gefahren, um so den allein samt Planschulter zu schleifenden Wellenabschnitt in bezug auf die Schleifscheibe in die richtige Lage zu bringen, ihn nämlich in Längsrichtung passend zu der Lage einzustellen, in der sich die Schleifscheibe beim Erreichen des Sollmaßes des Werkstückes befindet Ähnliche Einrichtungen zeigen auch die DT-PS 1 031 171 und die DT-AS 1 134 915.

Besonders bei numerisch gesteuerten Rundschleifmaschinen, bei denen die den verschiedenen Bearbeitungslagen des Werkstückes entsprechenden Stellungen des Tisches in vorgegebener Weise, z. B. über ein Lochband, selbsttätig eingestellt werden und auf denen Werkstücke in geringen Stückzahlen bearbeitet werden, so daß die Maschinen oft umgerüstet werden müssen, ist diese Arbeitsweise unvorteilhaft, weil der Längenmeßkopf auf dem Tisch angebracht ist und bei jedem Umrüsten der Maschine auf ein neues Werkstück neu justiert werden muß. In vielen Fällen, z. B. bei Maschinen mit schräggestelltem Reitstock, ist es hierbei notwendig, die Justierung nach einem schon geschliffenen Werkstück vorzunehmen, das, wie früher üblich, von Hand geschliffen werden mußte.

Im Rahmen des allgemeinen Bestrebens, den Bedienungsmann so weit wie möglich zu entlasten und die Genauigkeit des Schleifergebnisses von ihm unabhängig zu machen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Justierarbeit an der Maschine möglichst zu verringern und zu erreichen, daß jedes beliebige Werkstück auf der Maschine innerhalb des selbsttätigen Arbeitsablaufes ohne Einrichte- und Zentrierarbeiten des Bedienungsmannes selbsttätig in Längsrichtung ausgerichtet wird.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß die Rundschleifmaschine in an sich bekannter Weise numerisch gesteuert ist, daß der Längenmeßkopf, der am Maschinenunterbau befestigt ist, zur Messung der Differenz zwischen der tatsächlichen Längslage (Ist-Lage) des auf dem durch ein an sich bekanntes Wegmeßsystem gesteuerten Maschinentisch

aufgespannten Werkstückes an einer Planschulter in einer der programmierten Lagen dieses Tisches und einem Bezugspunkt, der durch eine bestimmte Stellung der Schleifscheibe gegeben ist, z. B. dem Schnittpunkt aus Werkstückdrehachse und einer durch eine Schleifscheibenkante verlaufenden Linie in Schleifscheibenzustellrichtung, benutzt ist, und daß der Längenmeßkopf aus dem Bearbeitungsbereich der Werkstücke heraus und in diesen Bereich so weit hineinbewegbar ist, daß sein Taster auf dem gewünschten Werkstückradius an der Planschulter des Werkstückes messend zum Anliegen kommt, wobei dieses Ein- und Ausfahren des Längenmeßkopfes z. B. mittels eines Lochbandes einprogrammiert und über ein besonderes Meßsystem bewirkt wird, und daß ein Tischlängslage-Steuergerät vorgesehen ist, das die gemessene Differenz zwischen Ist- und Soll-Lage des Werkstückes als elektrische Größe aufnimmt und die Tischlängslage für alle Bearbeitungsstellungen des Werkstückes selbsttätig berichtigt.

Werkzeugmaschinen numerisch zu steuern, ist z. B. aus der »Siemens-Zeitschrift«, 38. Jahrgang 1964, S. 663 bis 668 und 669 bis 672 an sich bekannt.

Die Erfindung bietet folgende Vorteile:

Weil der Längenmeßkopf am Maschinenunterbau angebracht ist, braucht seine Lage beim Umrüsten auf ein anderes Werkstück nicht in Längsrichtung verändert zu werden. Weil der Längenmeßkopf in eine definierte Lage, entsprechend der Schulterhöhe des Werkstückes, eingefahren werden kann, braucht seine Lage beim Umrüsten auf ein anderes Werkstück nicht in Querrichtung zum Werkstück verändert zu werden. Er braucht nur einmal auf der Maschine justiert zu werdea

Weil die Berichtigung der Werkstückslängslage durch Verschieben des werkstücktragenden Maschinentisches erfolgt, braucht im Spindelstock keine verschiebbare Werkstückspindel eingesetzt zu werden, sondern an ihrer Stelle kann eine normale, axial unverschieblich gelagerte Spindel verwendet werden, die leicht wesentlich steifer ausgebildet und gelagert werden kann als eine verschiebbare Spindel.

Die Anordnung des Längenmeßkopfes am Maschinenunterbau bietet ferner im Gegensatz zu den Einrichtungen, bei denen der Meßkopf auf dem Tisch befestigt war, den Vorteil, daß auf Setzstücke, Werkstückauflagen und andere, ebenfalls auf dem Tisch befestigte Geräte keine Rücksicht genommen zu werden braucht.

Bei einer Gruppe von Ausführungsformen erfindungsgemäß ausgebildeter Einrichtungen ist die Differenz zwischen Werkstück-Ist- und -Soll-Lage vom Wegmeßsystem bei an einer eine Bezugskante bildende Planschulter des Werkstückes in Nullstellung anliegendem Taster des Längenmeßkopfes meßbar. Bei einer anderen Gruppe von Ausführungsformen ist die Differenz zwischen Werkstück-Ist- und -Soll-Lage bei in Sollstellung befindlichem Wegmeßsystem durch den Ausschlag des an der Planschulter des Werkstückes anliegenden Tasters des Längenmeßkopfes meßbar.

Bei einer Gruppe von Ausführungsformen sind bei unveränderter Null-Lage des Wegmeßsystems die Tischlängslagen entsprechend der im Zusammenwirken von Längenmeßkopf und Wegmeßsystemen gemessenen Differenz je einzeln um denselben Betrag durch das Steuergerät zu berichtigen.

Eine Weiterbildung der Erfindung bei Ausführungsformen der letzteren Art liegt darin, daß die gemessene Werkstück-Längslagedifferenz in einem Speicher gespeichert wird und bei der Ansteuerung jeder einer Bearbeitungsstellung des Werkstückes entsprechenden Tischstelhing selbsttätig zu berücksichtigen ist

Die universelle Verwendbarkeit der Einrichtung wird weiter gefördert, wenn der Taster des Längenmeßkopfes für Abtastung von rechts und links eingerichtet und seine Breite zweckmäßig kalibriert ist, damit sie beim Programmieren, wenn mit Tastrichtungswechsel gearbeitet werden soll, ohne Schwierigkeiten berücksichtigt

ίο werden kann. Zweckmäßig ist der für Rechts- und Linkstasten zu verwendende Taster in einer Mittellage federnd gehalten.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung an Hand der Zeichnung.

F i g. 1 zeigt ein Schema einer erfindungsgemäßen Einrichtung an einer Rundschleifmaschine mit rechtwinklig zur Werkstücklängsachse anstellbarer, gerader Schleifscheibe,

ao F i g. 2 ein ähnliches Schema bei einer Rundschleifmaschine mit schräggestellter, unter 30° zur Werkstücklängsachse an das Werkstück heranführbarer und von ihr entfernbarer Schleifscheibe;
F i g. 3 zeigt ein Schema für das Messen der Tisch-

a5 längslage bei Null-Lage des Tasters des Längenmeßkopfes,

F i g. 4 ein ähnliches Schema für das Messen der Werkstücklage bei Null-Lage des Tisches in Abhängigkeit von der Tasterstellung;

F i g. 5 zeigt schematisch einen quer zum Werkstück verschiebbaren Längenmeßkopf;

F i g. 6 zeigt schematisch eine ausschwenkbare Längenmeßkopf-Anordnung;
F i g. 7 und 8 zeigen in Ansicht und im Teilschnitt ein Ausführungsbeispiel des Tasters im Längenmeßkopf.

Bei dem Beispiel nach F i g. 1 ist der Maschinentisch 1 auf dem Maschinenunterbau 2 in Richtung des Doppelpfeiles 3 verfahrbar. Auf dem Tisch 1 ist das Werkstück 4 zwischen Spitzen 5 und 6 des Spindelstockes 7 bzw. des Reitstockes 8 aufgespannt Am Maschinenunterbau 2 ist der Längenmeßkopf 9 angebracht, und zwar in der Längsrichtung des Maschinentisches und in Richtung der Längsachse des Werkstückes, wie sie dem Doppelpfeil 3 parallel läuft, unbeweglich, quer zu dieser Richtung, nämlich in Richtung des Doppelpfeiles 10 jedoch beweglich, z. B. verschiebbar oder verschwenkbar, so daß ein Taster 11 des Längenmeßkopfes 9 wahlweise in eine in den Bearbeitungsbereich der Werkstücke hineinragende Stellung oder in die in F i g. 1 gezeichnete Außerbetriebsstellung gebracht werden kann. Auf dem Unterbau 2 ist auch der Schleifbock 12 angeordnet, der in diesem Fall rechtwinklig zur Werkstück-. längsachse in Richtung des Doppelpfeiles 13 verfahrbar ist und in welchem die bei diesem Beispiel gerade Schleifscheibe 14 gelagert ist. Da sowohl der Längenmeßkopf 9 als auch der Schleifbock 12 auf dem Unterbau 2 angeordnet sind, hat der Längenmeßkopf eine bestimmte Lage zur Schleifscheibe. Diese ist bei dem Beispiel nach F i g. 1 so gewählt, daß der Taster 11 des Längenmeßkopfes 9 seine Null-Lage hat, wenn er eine Planschulter 15 des Werkstückes 4 abtastet, die am Werkstück die Bezugskante bildet, von der aus die Längs-Sollmaße gemessen werden. Die gerade Schleifscheibe 14 liegt mit ihrer Seitenfläche an der Planschulter 15 gerade an, wenn sie den Durchmesser des an die Planschulter 15 anschließenden Abschnittes 16 des Werkstückes 4 bearbeitet. Die Seitenfläche der Schleifscheibe 14, die Planschulter 15 des Werkstückes 4 und

der Fühlpunkt des Tasters 11 liegen in einer Ebene, die sich in der in F i g. 1 gezeichneten Draufsicht als Bezugslinie 17 projiziert. Wenn ein Werkstück, das die richtigen Längs-Sollmaße hat, zwischen den Spitzen 5 und 6 des Spindelstockes und des Reitstockes 7 bzw. 8 richtig aufgespannt ist, hat nicht nur der Taster 11 an der Planschulter 15, sondern auch der Tisch 1 gegenüber dem Unterbau 2 seine Null- oder Soll-Lage. Die Tischlängsverschiebung wird von einem Tischlängslage-Steuergerät 18 aus bewirkt, welches elektrische oder elektronische Signale, die ihm vom Längenmeßkopf 9 aus gegeben werden, zusätzlich zu programmierten, ihm z. B. über ein Lochband zugeleiteten Befehlen verarbeitet

Das Beispiel nach F i g. 2 unterscheidet sich von demjenigen nach F i g. 1 dadurch, daß hier der Schrägschleifbock 19 in Richtung des Doppelpfeiles 20 mit der Schrägschleifscheibe 21 unter 30° zur Längsachse des Werkstückes 4 geneigt verschiebbar ist. Aus der Bezugslinie 17des Beispiels nach Fig. 1 wird hier die Bezugslinie 22, dei zum Schnittpunkt 23 der in F i g. 2 vorderen linken Schleifscheibenkante mit der Längsachse des Werkstückes 4 führt, also zu einem Punkt, den die Schleifscheibenkante erreichen würde, wenn sie den Durchmesser Null schliffe. Dies ist der gegenüber F i g. 1 allgemeinere Fall der Zuordnung der Lage des Längenmeßkopfes 9 zur Lage der Schleifscheibe.

In F i g. 3, die den Mittelteil des Schemas nach F i g. 1 in größerem Maßstabe zeigt, befindet sich der Längenmeßkopf mit dem Taster 11 im Gegensatz zu F i g. 1 in Arbeitslage, in der der Taster 11 die Schulter 15 abfühlt. Das Wegmeßsystem ist durch eine am Maschinentisch 1 angeordnete Skala 24 und durch einen am Maschinenunterbau 2 angebrachten Zeiger 25 angedeutet. Es ist vorausgesetzt, daß sich der Taster 11 des Längenmeßkopfes 9 in Nullstellung befindet. Dabei befindet sich hier aber der Tisch 1 nicht auch in seiner Nulloder in der der Bearbeitungsstellung des Werkstückes entsprechenden Soll-Lage, die auf der Skala 24 durch den Wert Z bezeichnet ist, sondern in einer durch den Zeiger 25 gegenüber Zangezeigten, von der Soll-Lage Z um die Differenz A Z verschiedenen Stellung. Das Wegmeßsystem ist so ausgebildet, daß A Z dem Tischlängslage-Steuergerät 18 zur Berücksichtigung gegenüber den programmierten Werten eingegeben wird.

F i g. 4 erläutert ein im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Einrichtung anzuwendendes Meßverfahren, das sich von dem an Hand der Fig.3 erläuterten dadurch unterscheidet, daß bei von der Soll-Lage abweichender Lage des Werkstückes 4 der Tisch 1 in seiner Soll-Lage eingestellt ist, so daß sich das Wegmeßsystem 24, 25 in seiner Null- oder jedenfalls Soll-Lage befindet Die Differenz, die die Lage der als Bezugskante benutzten Planschulter 15 des Werkstückes dann gegenüber der Soll-Lage aufweist, äußert sich hier in einem entsprechenden Ausschlag des Tasters 11, der sich im Gegensatz zu F i g. 3 nicht mehr in der Null-Lage befindet sondern seinerseits entsprechend der Differenz Δ Z verschwenkt ist und zwar in F i g. 4 entgegen dem Uhrzeigersinn. Wie unten näher erläutert ist kann der Taster auch für das Messen nach entgegengesetzten Richtungen eingerichtet sein. Im Falle der Fig.4 ist der Längenmeßkopf so ausgebildet, daß er die Differenz, die sein Taster 11 gegenüber seiner Null-Lage bei Sollstellung des Tisches 1 mißt, als Berichtigungsmaß in das Tischlängslage-Steuergerät 18 eingibt. Wegen der Ausschwenkung des Tasters 11 liegt hier die Ebene, die sich in der Bezugslinie 17 projizierfnicht mehr in der Ebene der Planschulter 15, sondern sie ist von dieser um Δ Z entfernt, so daß auch der Schnittpunkt 23 der Bezugslinie 17 mit der Werkstücklängsachse im Gegensatz zu F i g. 1 nicht mehr in der Ebene

ίο der Planschulter 15, sondern von dieser um A Z in F i g. 4 nach rechts entfernt liegt. '

Während F i g. 5 zeigt, wie der Längenmeßkopf 9 auf einem Verschiebeschlitten angeordnet sein kann, damit sein Taster 11 in den Bearbeitungsbereich des Werk-Stückes 4 und wieder aus dieser Lage heraus in eine unwirksame Lage gebracht werden kann, ist bei dem Beispiel nach F i g. 6 der Längenmeßkopf 9 mit seinem Taster 11 um eine Achse 27 spielfrei schwenkbar gelagert, und zwar an einem Arm 28 unter Zwischenschal-

ao tung einer seine Justierung in zwei zueinander senkrechten Achsen ermöglichenden Kreuzschlittenanordnung 29,30. An dem Arm 28 greift die Kolbenstange 31 eines Hydraulikzylinders 32 an, der um eine Achse 33 an einem mit dem Maschinenunterbau 2 verbundenen

as Gehäuse 34 schwenkbar gelagert ist Für das Anzeigen der Schwenkstellung ist ein Endschalter 35 vorgesehen. Um eine Bewegung in abgeschalteter Stellung zu verhindern, ist an der Kolbenstange 31 eine Bremse 36 angebaut die zweckmäßig einstellbar ausgebildet ist.

Die Schwenkbewegung des Armes 28 wird über ein Getriebe 37, 38, 39 auf einen Drehmelder 40 übertrat gen. .·;-...

Bei dem Beispiel nach F i g. 6 bis 8 ist der Taster 11 im Meßkopf 9 — vgl. F i g. 7 und 8 — um eine Achse 41 spielfrei und leicht schwenkbar, zweckmäßig unter Zwischenschaltung von Wälzlagern 42 gelagert. Er wird durch eine federnde Fixiereinrichtung 43 in einer Mittellage nach beiden Seiten ausweichbar gehalten. Die Bewegung des Tasters 11 wird auf im Meßkopf 9 befestigte kapazitive Fühler 44 übertragen. Wird der Taster 11 dadurch, daß eine Werkstückschulter an ihn anfährt, aus seiner Mittellage in der einen oder anderen Richtung verschwenkt, so gibt der dadurch beeinflußte eine oder andere der kapazitiven Fühler 44 nach einem gewissen Teilhub ein Umschaltsignal für die Verringerung der Vorschubgeschwindigkeit des Maschinentisches. Wenn ein vorbestimmter Gesamthub des Tasters 11 zurückgelegt ist gibt der kapazitive Fühler das Abschaltsignal für die Tischbewegung. Die Einwirkung der Tasterbewegung auf die kapazitiven Fühler ist mittels Justierschrauben einstellbar. Zum Schutz der kapazitiven Fühler ist der Hub des Tasters 11 mittels Anschlagschrauben 46 begrenzt. Um das Programmieren beim Anfahren von links und rechts zu erleichtern, wird der Abstand der beiden Abschaltpunkte so einjustiert daß er eine leicht zu berücksichtigende Größe hat, z. B. genau 10 mm beträgt. Wenn der Taster ausgewechselt werden muß, muß neu justiert werden; will man dies vermeiden, so müssen kalibirierte Taster mit geringer Toleranz verwendet werden. Wenn das Anfahren des Tasters nur von einer Seite her in Betracht kommt genügt es, den Längenmeßkopf 9 mit nur einem kapazitiven Fühler 44 auszurüsten.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Fest angebrachte Einrichtung zum selbsttätigen Längsausrichten des Werkstückes an Rundschleifmaschinen, bei denen der Maschinentisch mit dem darauf gelagerten Werkstück in voreinstellbare, durch einen Längenmeßkopf korrigierte Lagen gebracht wird, in welchen das Werkstück bearbeitet wird und die ihrerseits durch die von einer Bezugskante am Werkstück aus gemessenen Sollmaße des Werkstückes bedingt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundschleifmachine in an sich bekannter Weise numerisch gesteuert ist, daß der Längenmeßkopf (9), der am Maschinenunterbau (2) befestigt ist, zur Messung der Differenz (Δ Z) zwischen der tatsächlichen Längslage (Ist-Lage) des auf dem durch ein an sich bekanntes Wegmeßsystem (24,25) gesteuerten Maschinentisch (1) aufgespannten Werkstückes (4) an einer Planschulter (15) in einer der programmierten Lagen (Z) dieses Tisches (1) und einem Bezugspunkt, der durch eine bestimmte Stellung der Schleifscheibe (14) gegeben ist, z. B. den Schnittpunkt aus der Werkstückdrehachse und einer durch eine Schleifscheibenkante verlaufenden Linie in Schleifscheibenzustellrichtung benutzt ist, und daß der Längenmeßkopf (9) aus dem Bearbeitungsbereich der Werkstücke (4) heraus und in diesen Bereich so weit hineinbewegbar ist, daß sein Taster (11) auf dem gewünschten Werkstückradius an der Planschulter (15) des Werkstükkes (4) messend zum Anliegen kommt, wobei dieses Ein- und Ausfahren des Längenmeßkopfes (9) z. B. mittels eines Lochbandes einprogrammiert und über ein besonderes Meßsystem bewirkt wird, und daß ein Tischlängslage-Steuergerät (18) vorgesehen ist, das die gemessene Differenz (Δ Z) zwischen Ist- und Soll-Lage des Werkstückes (4) als elektrische Größe aufnimmt und die Tischlängslage für alle Bearbeitungsstellungen des Werkstückes (4) selbsttätig berichtigt

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz (Δ Z) zwischen Werkstück-Ist- und -Soll-Lage (Z) vom Wegmeßsystem (24, 25) bei an einer eine Bezugskante bildenden Planschulter (15) des Werkstückes (4) in Null-Stellung anliegendem Taster (11) des Längenmeßkopfes (9) meßbar ist

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz (Δ Z) zwischen Werkstück-Ist- und -Soll-Lage bei in Soll-Stellung befindlichem Wegemeßsystem (24, 25) durch den Ausschlag des an der Planschulter (15) des Werkstückes (4) anliegenden Tasters (11) des Längenmeßkopfes (9) meßbar ist

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei unveränderter Null-Lage des Wegmeßsystems (24, 25) die Tischlängslagen entsprechend der im Zusammenwirken von Längenmeßkopf (9) und Wegmeßsystem (24, 25) gemessenen Differenz (Δ Z) je einzeln um denselben Betrag durch das Steuergerät zu berichtigen sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessene Werkstück-Längslagedifferenz (Δ Z) in einem Speicher gespeichert wird und bei der Ansteuerung jeder einer Bearbeitungsstellung des Werkstückes (4) entsprechenden Tischstellung selbsttätig zu berücksichtigen ist

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Taster (11) des Längenmeßkopfes (9) für Abtastung von rechts und links eingerichtet ist, und daß seine Breite zwecks Berücksichtigung des Tastrichtungswechsels beim Programmieren kalibiriert ist

7. Einrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Taster (11) in einer Mittellage federnd gehalten ist.