DE202015007074U1

DE202015007074U1 - Vorrichtung zur Positionserfassung von Werkzeugen an einer Drehmaschine

Info

Publication number: DE202015007074U1
Application number: DE202015007074.4U
Authority: DE
Original assignee: Hegenscheidt MFD GmbH and Co KG
Current assignee: Hegenscheidt MFD GmbH and Co KG
Priority date: 2014-10-10
Filing date: 2015-10-08
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2025-10-09

Abstract

Vorrichtung zur Positionserfassung von Werkzeugen an einer Drehmaschine für eine Bearbeitung von Werkstücken mit spanabhebenden Werkzeugen, wobei die Werkzeuge mittels einer Steuerung unter Beachtung der am Werkstück auszugestaltenden Konturen mit dem Werkstück in Wirkverbindung gebracht werden, wobei das Werkstück während der Bearbeitung um seine Drehachse drehbar gelagert ist und wobei die Drehmaschine mit mindestens einem Revolverkopf ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Revolverkopf eine Werkzeug-Korrekturvermessung (1) zugeordnet ist, die jeweils zwei Messköpfe (3) aufweisen, die in Ruhestellung mittels einer Messtasterklappe (2) vom Messbereich abgetrennt und in Betriebsstellung nach Öffnen der Messtasterklappe (2) zum Messbereich hingeführt werden, wobei jeder einzelne Messkopf (3) auf einem Schlitten (7) angeordnet und über diesen Schlitten (7) durch einen Hydraulikzylinder (8) verfahrbar ist und wobei wiederum jeder Messkopf (3) zwei Linearmessstäbe (4) aufweist, mit denen die Bewegungen von über die zu bewertenden Konturen geführten Keramik-Tastrollen (5) über Umlenkhebel (6) erfasst werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Positionserfassung von Werkzeugen an einer Drehmaschine für eine Bearbeitung von Werkstücken mit spanabhebenden Werkzeugen, wobei die Werkzeuge mittels einer Steuerung unter Beachtung der am Werkstück auszugestaltenden Konturen mit dem Werkstück in Wirkverbindung gebracht werden, wobei das Werkstück während der Bearbeitung um seine Drehachse drehbar gelagert ist und wobei die Drehmaschine mit mindestens einem Revolverkopf ausgestattet ist.
Drehmaschinen für eine Bearbeitung von vorzugsweise rotationssymmetrischen Werkstücken sind bereits in zahlreichen Ausführungen bekannt. Dabei werden mit einem relativ zum rotierenden Werkstück bewegten Schneidwerkzeug (Vorschub) Späne von der Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstückes abgetragen. Alternativ ist es auch möglich, dass ein Werkzeug um ein feststehendes Werkstück rotiert. Unabhängig von der konkreten Ausgestaltung sind solche spanenden Bearbeitungen für zahlreiche technische Anwendungen geeignet und bekannt.
Eine diesbezüglich typische Anwendung sind Radsätze von Schienenfahrzeugen, die einer primär laufleistungsabhängigen Wartungspflicht unterliegen und in Abhängigkeit der Nutzungsbedingungen dementsprechend überprüft und instandgesetzt werden müssen. Eine Einrichtung zur geometrischen Prüfung derartiger Radsätze ist zum Beispiel aus DE 20 2005 018 753 U1 bekannt. Dabei werden die Radsätze in einer Vorrichtung drehbar aufgenommen und über Sensoren werden vorhandene Rundlaufabweichungen, Profilverschiebungen oder ein Profilverschleiß erfasst. Sofern solche Fehler vorliegen, wird der Radsatz danach einer spanabhebenden Bearbeitung unter Verwendung einer Drehmaschine zugeführt.
Bei einer hierfür geeigneten Radsatzdrehmaschine gemäß DE 10 2006 055 299 A1 übergreift ein Maschinenständer portalartig ein Werkstattgleis. Auf jeder Seite des Portals ist ein Spindelstock mit einer Hauptspindel vorgesehen, die wiederum eine Planscheibe mit Einrichtungen zum Zentrieren und zur drehenden Mitnahme des Radsatzes aufweist. Weiterhin ist ein Werkzeugsupport mit Werkzeugen zwischen den Spindelstöcken vorhanden. Die Radsätze werden mit einem Radsatzhebebock vom Werkstattgleis in die Portalkonstruktion gehoben und einer Drehbearbeitung unterzogen. Für eine derartige Bearbeitung sind auch Reibrollenmaschinen geeignet.
Weiterhin ist aus EP 0 332 823 B1 eine Drehmaschine zur Bearbeitung eines aus einem Schienenfahrzeug ausgebauten Radsatzes bekannt.
Unabhängig von der konkreten Konstruktion diesbezüglicher Drehmaschinen tritt durch die Bearbeitung an den Werkzeugen zwangsläufig ein mit fortlaufender Nutzung zunehmender Verschleiß auf, der das Bearbeitungsergebnis beeinträchtigt, wodurch ein Austausch dieser und gegebenenfalls auch ein Austausch der Werkzeugkassetten oder sogar der Werkzeughalter erforderlich wird.
Da diese Elemente jedoch mit geometrischen Toleranzen behaftet sind, können die Positionen der Schneidkanten innerhalb dieser Toleranzen variieren, wobei sich diese Toleranzen direkt auf die am Werkstück zu erzeugende Geometrie übertragen.
Derartige Probleme könnten vermieden werden, sofern die hierbei auftretenden Versatzmaße der Werkzeuge automatisch erfasst und korrigiert würden, wie dies bereits aus anderen technischen Fachgebieten bekannt ist.
So beschreibt DE 41 20 746 A1 ein System, bei dem die Position einer Schneidkante eines Werkzeuges mit einer Kamera erfasst und auf einem Bildschirm dargestellt wird. Diese Position wird dann in mehreren Stufen automatisch erkannt und korrigiert, bis sie sich an einer vorab definierten Lage befindet.
Gegenstand von DE 25 02 203 A1 ist ein automatisches Messsystem, bei dem ein Walzenstirnfräser in drei Raumachsen vermessen wird. Hierfür ist jeder Achse ein induktiver Messwertgeber zugeordnet. Durch Auswertung der Raumkoordinaten wird ersichtlich, ob sich der Fräser in einer vorab definierten Position befindet.
In DD 284 633 A5 wird eine Anordnung zur Messung von Werkzeugpositionen beschrieben, bei der außerhalb des Arbeitsraumes einer Werkzeugmaschine angeordnete Sensoren bedarfsweise in den Maschinenraum verlagert werden, um dort die Position von neu eingesetzten Werkzeugen zu erfassen und zu korrigieren.
Mit diesen technischen Lösungen können insbesondere nach einem Wechsel von Werkzeugen auftretende Versatzmaße in vorteilhafter Weise erfasst und korrigiert werden. Allerdings können diese für spezifische Anwendungen konzipierten Lösungsansätze nicht in lediglich fachüblicher Weise für die Einsatzbedingungen an einer Drehmaschine modifiziert werden.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine technische Lösung zu schaffen, mit der es möglich ist, auch in einer Drehmaschine nach einem Werkzeugwechsel die Position der neu eingesetzten Werkzeuge oder die Position von mit den Werkzeugen in Wirkverbindung stehenden Baugruppen selbsttätig zu erfassen und zeitlich nachfolgend eine Positionsveränderung durchzuführen, mit der ein festgestellter Werkzeugversatz gegenüber einer definierbaren Positionsvorgabe korrigiert wird.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass jedem Revolverkopf eine Werkzeug-Korrekturvermessung zugeordnet ist, die jeweils zwei Messköpfe aufweisen, die in Ruhestellung mittels einer Messtasterklappe vom Messbereich abgetrennt und in Betriebsstellung nach Öffnen der Messtasterklappe zum Messbereich hingeführt werden, wobei jeder einzelne Messkopf auf einem Schlitten angeordnet und über diesen Schlitten durch einen Hydraulikzylinder verfahrbar ist und wobei wiederum jeder Messkopf zwei Linearmessstäbe aufweist, mit denen die Bewegungen von über die zu bewertenden Konturen geführten Keramik-Tastrollen über Umlenkhebel erfasst werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen, deren technische Merkmale in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
Mit dieser technischen Lösung wird eine Korrekturvermessung für Werkzeuge von Drehmaschinen geschaffen, die eine automatische Ermittlung der Werkzeug-Versatzmaße ermöglicht, beispielsweise nach einem Schneidplattenwechsel oder nach einem Austausch der Kassette oder der Stahlhalter. Sofern Arbeiten an den Schneiden oder Stahlhaltern durchgeführt wurden, muss die genaue Schneidenlage jeder Schneidplatte neu bestimmt werden. Dies wird mit der erfindungsgemäßen Werkzeug-Korrekturvermessung realisiert.
Bei einer Vermessung positioniert der Revolverkopf nacheinander jedes Werkzeug gegenüber dem Werkzeugkorrektur-Messtaster. Die Messtasterklappe wird geöffnet, der jeweilige Messkopf fährt aus, bestimmt die Schneidenlage der Schneidplatten des Werkzeugs, indem jedes Schneidwerkzeug gegen zwei drehbar gelagerte, mit verschleißfesten Messflächen ausgestattete Hebel gedrückt wird. Die Auslenkung dieser Hebel wird proportional auf das Messsystem übertragen und damit die Werkzeugposition ermittelt. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis die Lage sämtlicher Schneiden an allen Schneidplatten/allen Werkzeuge bestimmt ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist grundsätzlich für eine Positionserfassung der Werkzeuge an allen mit einer automatischen Werkzeugwechselvorrichtung ausgerüsteten Drehmaschinen einsetzbar.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Hierbei wird als konkrete Anwendung beispielsweise die Nutzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bearbeitung von Radsätzen für Schienenfahrzeuge beschrieben. Es zeigen:
1 einen Ausschnitt einer Radsatzdrehmaschine mit Anordnung einer Werkzeug-Korrekturvermessung oben auf dem Planschlitten
2 als Detail einen Messkopf mit einer Messtasterklappe
3 den grundsätzlichen Aufbau einer Werkzeug-Korrekturvermessung
4 den Aufbau einer Werkzeug-Korrekturvermessung mit Darstellung weiterer Details
5 einen Messkopf beim Vermessen von Profilstahl
6 einen Messkopf beim Vermessen von Spurkranzrückenstahl
In der Zeichnung ist ein Ausschnitt einer Radsatzdrehmaschine für eine Bearbeitung der Räder und/oder der Bremsscheiben von Radsätzen für Schienenfahrzeuge mit spanabhebenden Werkzeugen dargestellt. Die Werkzeuge werden mittels einer Steuerung unter Beachtung der jeweils konkret auszugestaltenden Konturen mit dem Radsatz in Wirkverbindung gebracht. Der Radsatz ist während der Bearbeitung um seine Drehachse drehbar gelagert.
Die dargestellte Radsatzdrehmaschine ist mit zwei Revolverköpfen ausgestattet. Dabei ist jedem Revolverkopf eine Werkzeug-Korrekturvermessung 1 zugeordnet, die jeweils oben auf dem Planschlitten angeordnet ist.
Jede Werkzeug-Korrekturvermessung 1 weist jeweils einen Messkopf 3 auf. Dieser Messkopf 3 ist in Ruhestellung mittels einer Messtasterklappe 2 vom Messbereich abgetrennt. Hingegen wird der Messkopf 3 in Betriebsstellung nach Öffnen der Messtasterklappe 2 zum Messbereich hingeführt. Hierfür ist der Messkopf 3 auf einem Schlitten 7 angeordnet, dem ein Hydraulikzylinder 8 zugeordnet ist. Somit ist der Messkopf 3 über den Schlitten 7 und den Hydraulikzylinder 8 verfahrbar. Außerdem weist jeder Messkopf 3 zwei Linearmessstäbe 4 auf, mit denen die Bewegungen von Keramik-Tastrollen 5, die über die zu bewertenden Konturen geführt werden, über Umlenkhebel 6 erfasst werden.
Die Werkzeug-Korrekturvermessungen 1 weisen jeweils einen separaten Messkopf 3 für jede Werkzeugart auf, insbesondere einen Messkopf 3 für Profilstahl und einen Messkopf 3 für Spurkranzrückenstahl.
Die Werkzeug-Korrekturvermessungen 1 weisen auch einstellbare Festanschläge 9 und Endlagenstoßdämpfer 10 zur Justierung des Schlittens 7 und Näherungsschalter 11 zur Erfassung der Endlagen des Schlittens 7 auf. Weitere Näherungsschalter 12 erfassen die Öffnungs- und Schließbewegung der Messtasterklappe 2.
Bezugszeichenliste

1: Werkzeug-Korrekturvermessung
2: Messtasterklappe
3: Messkopf
4: Linearmessstab
5: Keramik-Tastrolle
6: Umlenkhebel
7: Schlitten
8: Hydraulikzylinder
9: Festanschlag
10: Endlagenstoßdämpfer
11: Näherungsschalter
12: Näherungsschalter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202005018753 U1 [0003]
DE 102006055299 A1 [0004]
EP 0332823 B1 [0005]
DE 4120746 A1 [0009]
DE 2502203 A1 [0010]
DD 284633 A5 [0011]

Claims

Vorrichtung zur Positionserfassung von Werkzeugen an einer Drehmaschine für eine Bearbeitung von Werkstücken mit spanabhebenden Werkzeugen, wobei die Werkzeuge mittels einer Steuerung unter Beachtung der am Werkstück auszugestaltenden Konturen mit dem Werkstück in Wirkverbindung gebracht werden, wobei das Werkstück während der Bearbeitung um seine Drehachse drehbar gelagert ist und wobei die Drehmaschine mit mindestens einem Revolverkopf ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Revolverkopf eine Werkzeug-Korrekturvermessung (1) zugeordnet ist, die jeweils zwei Messköpfe (3) aufweisen, die in Ruhestellung mittels einer Messtasterklappe (2) vom Messbereich abgetrennt und in Betriebsstellung nach Öffnen der Messtasterklappe (2) zum Messbereich hingeführt werden, wobei jeder einzelne Messkopf (3) auf einem Schlitten (7) angeordnet und über diesen Schlitten (7) durch einen Hydraulikzylinder (8) verfahrbar ist und wobei wiederum jeder Messkopf (3) zwei Linearmessstäbe (4) aufweist, mit denen die Bewegungen von über die zu bewertenden Konturen geführten Keramik-Tastrollen (5) über Umlenkhebel (6) erfasst werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeug-Korrekturvermessungen (1) jeweils oben auf dem Planschlitten angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeug-Korrekturvermessungen (1) jeweils einstellbare Festanschläge (9) und Endlagenstoßdämpfer (10) zur Justierung des Schlittens (7) sowie Näherungsschalter (11) zur Erfassung der Endlagen des Schlittens (7) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeug-Korrekturvermessungen (1) jeweils Näherungsschalter (12) zur Erfassung der Öffnungs- und Schließbewegung der Messtasterklappe (2) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeug-Korrekturvermessungen (1) jeweils einen separaten Messkopf (3) für jede Werkzeugart aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeug-Korrekturvermessungen (1) jeweils einen Messkopf (3) für Profilstahl und einen Messkopf (3) für Spurkranzrückenstahl aufweisen.