DE2122051B2 - Vorrichtung zur bestimmung der winkellage eines in einer einspannung um eine schwenkachse schwenkbaren werkstueckes - Google Patents

Description

))b Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Be-

xo summung der Winkellage eines in einer Einspanmiüg um eine Schwenkachse schwenkbaren Werkstückes mittels berühningsloser Abtastung mindestens eines mit der Einspannung und dem Werkstück um die Schwenkachse mitbewegbaren, exzentrisch zur Schwenkachse an einem Träger angeordneten Geberelementes durch Abtastsonden, an denen das Geberelement bei der Schwenkbewegung der Einspannung und des Werkstückes mit Abstand vorbeibewegbar ist, wobei den Abtastsonden eine Auswahllogik enthaltende Auswerteeinrichtung nachgeschaltet ist.

Bekannt ist ein elektronisch gesteuerter Teilapparat (Siemens-Zeitschrift, 41, 1967, Heft 9, S. 746 bis 748), der einen Gleichstrommotor aufwei: t, welcher die Winkelschritte erzeugt. Mit der Welle des Gleichstrommotors ist verdrehungssteif ein Winkelschritlgeber gekuppelt, der bei der Drehbewegung für ein bestimmtes Winkelelement einen Impuls abgibt. Die Impuke werden durch Vorbeigleiten von Dauermagnetet. an Hallsonden erzeugt. Die erzeugten Impulse werden in einer Zählereinheit ausgewertet. Die Zählereinheit wertet nur jeden η-ten Impuls aus. Die Zahl η kann eingestellt werden. Die ausgewallter. Impulse werden einem auf eine feste Zahl eingestellten Hauptzähler zugeführt. Wenn der Hauptzähler die Zahl erreicht hat, wiH der Gleichstrommotor abgeschaltet. Je größer die eingestellte Zahl η ist, desto größer sind die Winkelschritte des Teilapparates.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art so zu gestalten, daß eine berührungslose Bestimmung der Winkellage des Werkstückes auch dann möglich ist, wenn das in der Einspannung schwenkbare Werkstück in eine Drehhalterung eingesetzt wird. Die Drehhalterung kann beispielsweise ein an einer Drehmaschine vorgesehenes hohles Spannfutter für das Werkstück sein, da? mit Jer Drehmaschine bearbeitet werden soll. Damit das Werkstück von mehreren Seiten bearbeitet werden kann, kann das Spannfutter mit nach innen ragenden Spannbacken für das Werkstück versehen sein, wobei die Spannbacken um eine senkrecht zur Drehachse des Spannfutters verlaufende Schwenkachse schwenkbar sind. Ein von mehreren Seiten zu bearbeitendes Werkstück ist beispielsweise ein Ventilgehäuse, das mit mehreren in einer Ebene liegenden, sternförmig angeordneten Rohrstutzen oder -flanschen versehen ist, die mit der Drehmaschine zu bearbeiten sind. Wenn die Rohrstutzen um 90° versetzt sind, so muß der Ventilkörper in dem Spannfutter jeweils um 90° geschwenkt werden, damit der nächste Rohrstutzen in die vorgeschriebene Arbeitslage gebracht wird.

Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß bei an sich bekannter Aufnahme des in der Einspar nung schwenkbaren Werkstückes in einer Drehhalterung, welche um eine zu der Schwenkachse der Einspannung winkelversetzte Drehachse drehbar ist, der mit dem Geberelement versehene Träger exzentrisch zur Drehachse am Umfang der Drehhalte-

rung angebracht ist und die Abtastsonden getrennt von der Drehhalterung in Richtung der Drehachse im Bereich der von dem Geberelement überdeckbaren Bahnbreite im Abstand voneinander angeordnet sind.

Die erfindungsgemäße Lösung gewährleistet, daß die gewünschte Schwenkstellung des Schwenkantriebes eingestellt werden kann, ohne daß dazu die Rotation der Drehhalterung unterbrochen werden muß. Das bringt den Vorteil mit sich, daß die Fertigung mit Drehmaschinen, welche mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgerüstet sind, außerordentlich rationell erfolgen kann.

Zur Erhöhung der Variationsmöglichkeiten bei der Wahl der Schwenkstellungen können — wie an sich bekannt — mehrere Gebereiemente vorgesehen sein, welche einen unterschiedlichen Abstand von der Schwenkachse haben und/oder um einen bestimmten Schwenkwinkel gegeneinander versetzt sind. Die Geberelemente und Abtastsonden können dabei zweckmäßigerweise so angeordnet sein, daß bei jeder vorbestimmten Schwenkstellung des Werkstückes mindestens eines der Geberelemente an einer der Abtastsonden vorbeibewegbar ist. In diesem Zusammenhang soll bemerkt werden, daß auch dann eine Informationsstellung vorliegen kann, wenn ein Geberelement eine Lage zwischen zwei Abtastsonden einnimmt.

Jede der Abtastsonden kann beispielsweise von einem Näherungsschalter und jedes Geberelement von einem zur Betätigung des Näherungsschalters geeigneten Schaltnocken gebildet sein. Wenn die Drehachse und die Schwenkachse in einem rechten Winkel zueinander versetzt sind, so kann eine andere zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung darin bestehen, daß die Abtastsonden in einer zu einer Drehachse der Drehhalterung parallelen Reihe angeordnet sind.

Wie bereits erwähnt, kann die Drehhalterung als hohles Werkstückspannfutter mit zwei nach innen ragenden, um die Schwenkachse schwenkbaren Spannbacken für das zu bearbeitende Werkstück ausgebildet sein. In diesem Fall kann eine Weiterbildung der Erfindung darin bestehen, daß der bzw. die Geber auf der nach außen weisenden Stirnseite eines mit der einen Spannbacke verbundenen und um die Schwenkachse schwenkbaren Tellers angeordnet ist bzw. sind.

Die Abtastsonden werden zweckmäßigerweise in einem Meßkopf zusammengefaßt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung eines Spannfutters, in das ein Werkstück schwenkbar eingespannt ist, sowie eine Vorrichtung zur berührungslosen Bestimmung der Schwenkstellung des Werkstücks,

F i g. 2 eine perspektivische Darstellung des in F i g. 1 in das Spannfutter eingespannten Werkstükkes in zwei Ansichten,

F i g. 3 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur berührungslosen Bestimmung der Schwenkstellung des Werkstückes, wobei vier verschiedene Schwenkstellungen gezeigt sind.

F i g. 1 zeigt einen als Hohlkörper ausgebildeten Futterkörper2, der auf der Arbeitsspindell einer Drehmaschine befestigt ist. An dem Futterkörper 2 sind zwei in seinen Hohlraum ragende Spannbakken3,4 vorgesehen, welche mittels eines (nicht dargestellten) Schwenkantriebs um eine Schwenkachse? schwenkbar sind. Die Arbeitsspindell, der Futterkörper 2 und die Spannbacken 3,4 rotieren gemeinsam um die Drehachse 5.

Zwischen den Spannbacken 3,4 ist das Werk-

• stückö fest eingespannt. Das Werkstücke ist in Fig.2 in zwei Ansichten genauer dargestellt. Es handelt sich hierbei um ein Ventilgehäuse, das mit

ίο vier um 90° versetzten Rohrstutzen versehen ist, die in einer Ebene liegen. Das Ventilgehäuse wird dabei so zwischen den Spannbacken 3,4 eingespannt, daß die Ebene, in der die Rohrstutzen liegen, senkrecht zur Schwenkachse 7 verläuft.

Bei einer Schwenkung des Werkstückes 6 um 90^c wird jeweils ein anderer Rohrstutzen in die Bearbeitungsstellung gebracht. Der Futterkörper 2 kann beispielsweise Teil eine; Drehmaschine sein, mit der die Rohrstutzen ^fertigzudre.ien« sind.

Um die Schwenkstellung des Werkstückeso in dem Futterkörper 2 bestimmen zji können, ist an der Außenseite des Futterkürpers ein mit der Spannbacke 4 verbundener Teller 10 vorgesehen. Der Teller trägt auf seiner nach außen gerichteten Stirnseite

as zwei um 90 zu der Schwenkachse 7 exzentrisch versetzte Schaltnocken 11. Bei einer Schwenkung des Werkstückeso wird der Teller 10 durch die Spannbacke 4 mitgeschwenkt.

Neben dem Futterkörper 2 ist ferner ein feststehender Meßkopf 8 angeordnet, der vier Abtastsonden 9 enthält Die vier Abtastsonden 9 sind in einer zu der Drehachse S des Futterkörpers2 paralle'e.. Reihe angeordnet. Die Abtastsonden 9 sind Näherungsschalter, die bei entsprechender Annäherung eines der Schaltnocken 11 betätigt werden. Die Näherungsschalter 9 sind so angeordnet, daß zwischen den Schaltnocken 11 und ihnen stets ein Abstand verbleibt. Dadurch ist eine berührungslose Abtastung gewährleistet.

In Fig. 3 ist das Arbeitsprinzip der Vorrichtung zur berührungslosen Abtastung schematisch dargestellt. Die beiden auf dem Teller 10 vorgesehenen Schaltnocken 11 sind hier mit A und Z? bezeichnet. Die vier Näherungsschalter 9 sind mit a,b,c,d bezeichnet. Die Näherungsschalter 9 sind so angeordnet, daß bei jeder der vier um 90' versetzten Schwenkstellungen des Werkstückes 6 ein Näherungsschalter 9 von einem der Schaltnocken 11 in bestimmtem Abstand unterfahren wird.

Die gewünschte Schwenkstellung wird an einer Auswahleinheit 12 eingestellt, die mit vier den Näherungsschaltern 9 entsprechenden Auswahlschaltern 13 versehen ist. Die Auswahlschalter 13 sind mit a',b',c' undd' bezeichnet. Eine Auswertelogik 14 prüft, ob die von dem Meßkopf 8 festgestellte Schwenkstellung des Werkstückes 6 mit der an der Auswahleinheit 12 eingestellten Schwenkstellung übereinstimmt. Wenn eine Übereinstimmung nicht vorliegt, so schaltet die Auswertelogik 14 den Schwenkantrieb 15 ein, der ein Weiterschwenken des Werkstückeso bewirkt. Das Werkstück6 wird so lange weitergeschwenkt, bis die »richtige« Schwenkstellung ermittelt wird.

Aus den in F i g. 3 dargestellten vier Schwenkstel-Jungen ist ersichtlich, daß bei einer Drehung des Tellers 10 um 90° jeweils einer der Näherungsschalter 9 von einem der beiden Schaltnocken 11 unterfahren wird.

Durch Veränderung der Anzahl und der Anordnung der Näherungsschalter und der Schaltnocken ist eine entsprechende Vielzahl von Schwenksteliungen (Winkelstellungen) gegeben.

Um zu verhindern, daß Fehlfunktionen durch an den Näherungsschaltern 9 vorbeifliegende Späne hervorgerufen werden, ist die Auswertelogik 14 so ausgelegt, daß sie nur dann ein Weiterschalten des Schwenkantriebes IS unterbindet, wenn ihr zwei die

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»richtige« Schwenkstellung signalisierende Steuerimpulse zugeführt werden. Zur Erhöhung der Sicherheit erfolgt die Auswertung der Steuerimpulse in der erwähnten Weise nur dann, wenn der zeitliche Abstand der beiden Steuerimpulse einen zeitlichen Mindestabstand nicht unterschreitet. Das bedeutet, daß das Abfragen nach dem Vorhandensein der erwähnten Steuerimpulse mit dem erwähnten Mindestabstand erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Bestimmung der Winkellage eines in einer Einspannung um eine Schwenkachse schwenkbaren Werkstückes mittels berühniugsloser Abtastung mindestens eines mit der Einspannung und dem Werkstück um die Schwenkachse mitbewegbaren, exzentrisch zur Schwenkachse an einem Träger angeordneten Geberelementes durch Abtastsonden, an denen das Geberelement bei der Schwenkbewegung der Einspannung und des Werkstückes mit Abstand vorbeibewegbar ist, wobei den Abtastsonden eine Auswahllogik enthaltende Auswerteeinrichtung nachgi.!· jhaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß bti an sich bekannter Aufnahme des in der Einspannung (3,4) schwenkbaren Werkstückes (6) in einer Drehhalterung (2), welche um eine zu der Schwenkachse (7) der Einspannung (3,4) winkelvtrsetzte Drehachse (5) drehtr;r ist, der mit dei:> Geberelement (11) versehene Träger (10) exzentrisch zur Drehachse (5) am Umfang der Drehhalterung (2) angebracht ist und die ALtastsonden (9 a bis 9 d) getrennt von der Drehhalterung (2) in Richtung der Drehachse (5) im bereich der von dem Geberelement (11) überdeckbaren Lahnbr-Ue im Abstand voneinander angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach . .nspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß — wie an sich bekannt — mehrere Geberelemente (11) vorgesehen sind und daß die Geberelemente (11) einen unterschiedlichen Abstand von der Schwenkachse (7) haben und/oder um einen bestimmten Schwenkwinkel gegeneinander versetzt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadvch gekennzeichnet, daß bei jeder vorbestimmten Schwenkstellung des Werkstückes (6) mindestens eines der Geberelemente (11) an einer der Abtastsonden (9 α bis 9 rf) vorbeibewegbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorherstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Abtastsonde (9 a bis 9d) von einem Näherungsschalter und das Geberelement (11) bzw. jedes Geberelement (11) von einem zur Betätigung des Näherungsschalter geeigneten Schaltnocken gebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorherstehenden Ansprüche, wobei die Drehachse und die Schwenkachse in einem rechten Winkel zueinander versetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastsonden (9 a bis 9 d) in einer zu der Drehachse (5) der Drehhalterung (2) parallelen Reihe angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorherstehenden Ansprüche, wobei die Drehhalterung als hohles Werkstückspannfutter mit zwei nach innen ragenden, um die Schwenkachse schwenkbaren Spannbacken für das zu bearbeitende Werkstück ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Geber (11) auf der nach außen weisenden Stirnseite eines mit der einen Spannbacke (4) verbundenen und um die Schwenkachse (7) schwenkbaren Tellers (10) angeordnet ist bzw. sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhersehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastsonden in einem an sich bekannten Meßkopf (8) zusammengefaßt sind.