DE2144575A1 - Oberflächen-Feinbearbeitungs-Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE 91//R7C

DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

1500

George Rüssel Carlson,

830 Öranbrook Road, Birmingham, Michigan, U.S.A.

Ob erflächer-Feinbearbeitungs-Werkzeugmaschine

Die Erfindung betrifft eine Oberflächen-Feinbearbeitungs-Werkzeugmaschine mit einer Aufnahme für das Werkstück und eine™ das Werkzeug tragenden Bearbeitungskopf.

Derartige Werkzeugmaschinen finden ihre Anwendung bei der Massenbearbeitung mit hoher Genauigkeit zum Polieren oder dgl. Feinbearbeiten von relativ kompliziert konturierten, drei-dimensionalen Werkstücken der verschiedensten Art. Typische Beispiele sind die Bearbeitung von turbinenartigen Schaufeln für Dampf- oder Verbrennungsmaschinen, Pflugschare, Stopfdämpfer für Automobile, Lampengehäuse und dgl.

Zum Stand der Technik wird auf die U.S.-Patentschriften 3 324 493 und 3 439 371 verwiesen.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Oberflächen-Feinbearbeifcungsmaschine der eingangs näher bezeichneten Art so weiter-'JdRn, daß bei einfachem Aufbau eine hohe Leistung bei

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zuverlässiger Steuerung höchster Genauigkeit erzielt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens ein Bearbeitungskopf und wenigstens eine Aufnahme für das Werkstück vorgesehen ist, wobei diese Teile in einer gegenseitigen Winkelbeziehung zueinander in einem Arbeitszyklus bewegt werden können und eine Steuereinrichtung bestehend aus einer elektronischen Aufzeichnungs- und WMergabe-Programmeinrichtung vorgesehen ist, welche mit den Einrichtungen zum relativen Bewegen von Bearbeitungskopf und Aufnahme verbunden sind und diese automatisch steuern.

Vorzugsweise umfaßt die Erfindung eine Einrichtung mit einer universalen, zusammengesetzte Bewegungen ausführende Untereinheit aus das Werkstück tragenden Wagen oder Schlitten, auf dessem obersten Teil eine Mehrzahl von identischen Werkstückhaltern montiert siitd. Diese Halter sind vorzugweise so ausgebildet und angeordnet, daß sie gleichzeitig auf dem zugehörigen Schlitten und oberhalb diesem eine rotierende Indexbewegung ausführen können, um selektiv verschiedene Umfangsbereiche des Werkstückes für den gleichzeitigen Bearbeitungsvorgang darzubieten. Dabei sind jedem Werkstück Halter durch Motor angetriebene, drehbare Einrichtungen zugeordnet.

Die zusammengesetzten Bewegungen der universalen Tragschiitten für das Werkstück werden zweckmäßigerweise durch Solenoid-Ventile gesteuerte hydraulische Motoren in Form von Sohubkolben-

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motoren erzeugt, wobei jeweils ein solcher Motor einem Schlitten zugeordnet ist. Die einzeln auf elektrischem Wege betätigbare Antriebseinheit für die Werkzeuge werden gleichzeitig in Winkelrichtung in einer senkrechten Ebene bewegt, um eine Anpassung an die komplexen Umfangsflächen des Werkstückes zu ermöglichen. Auch hierzu dienen durch Solenoid gesteuerte, hydraulische Motoren. Es ist jedoch ersichtlich, daß im breitesten Sinne der Erfindung andere äquivalente Antriebsmittel für die Werkzeughalter und die Werkzeuge verwendet werden.können. Weiterhin wird darauf hingewiesen, daß, wenn auch in der Beschreibung auf die Achsen X und Y zur Bestimmung von gegeneinander unter einem rechten Winkel verlaufenden Schlittenbewegungen verwendet werden und die Bezeichnung Z-Achse zur Bestimmung einer Schwenkbewegung verwendet wird, diese Bezeichnungen lediglich für die Illustrierung einer typischen Feinbearbeitungs-Werkzeugmaschine und ihrer Bewegungen dienen und gegenseitig ausgetauscht werden können und auch für andere Maschinenbewegungen als die Querbewegung des Schlittens, die Index-Bewegung des Schlittens und die Schwenkbewegung des Bearbeitungskopfes verwendet werden können.

Wesentlich für die Erfindung ist, daß wenigstens alle Grundbewegungen gemeinsam durch eine an sich bekannte Computer ähnliche Steuereinrichtung gesteuert werden, z.B. ein magnetisches Kajteettenband zur Aufnahme und Wiedergabe der Steuerfunktionen oder alternativ dazu, ein nach einem vorbestimmtem Code gestanztes Band oder entsprechende Stanzkarten oder Lochkarten. Ein Vorteil des Magnetband-Steuergerätes besteht in der Tatsache, daß,

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die notwendigen Steuerdaten-Codierungen in das Band während der · Einstellung oder während eines mittels Hand gesteuerten direkten Programmlaufes der Maschine eingeschrieben werden können, wobei die identischen elektrischen Rückführungssignale zu den Solenoid-Ventilen, den Motoren und den zugehörigen Maschinenkomponenten automatisch die nachfolgenden vielfältigen Arbeitszyklen der Einrichtung während der Produktion steuern, ohne daß es notwendig ist, besondere Einschreibeeinrichtungen oder Stanzeinrichtungen und Steuereinrichtungen zum Einschreiben der kodierten Werte vor der Betriebsaufnahme vorzusehen. Weiterhin fallen übliche logische Kreise, z.B. Begrenzungsschalter, Starteinrichtungen, Relais, Zeitverzögerungseinrichtungen und dgl. fort.

Die Computer ähnliche automatische Steuerung von Schleif- oder ähnlichen Oberflächen-Feinbearbeitungs-Werkzeugmaschinen unterscheidet sich von bekannten automatischen Werkzeugmaschineneinrichtungen, welche mehrfache unterschiedliche Werkzeuge- oder Halteeinrichtungen verwenden, durch wesentliche Vorteile, die über die beschriebenen hinausgehen.

Durch die neue Anordnung wird im großen Umfang der Kostenaufwand für die Bearbeitung vermindert, ebenso wie er! Gliche Förderkosten und dgl. Derartige Ausrüstungen erfordern bis zu 20 oder 30 Teil-Halteeinrichtungen oder Befestigungen für die Ausführung von jedem von beispielsweise sieben vollständigen Maschinenbearbeitungszyklen. Im Gegensatz dazu erfordert die verbesserte Einrichtung nach der Erfindung für Jeden vorgegebenen Bearbeitungsvorgang lediglich die Verwendung eines einzigen Types iron

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Werkstückhalter, z.B. in vier-facher identischer Ausführung. Dieser Werkstückhalter kann darüberhinaus noch für die Verwendung in mehr als nur einer Phase des Bearbeitungsvorganges geeignet sein.

Außerdem ist die Vorbereitungszeit außerordentlich klein. Es ist nicht notwendig, unterschiedliche Bearbeitungseinrichtungen einzurichten, um die verschiedenen Nockenbegrenzungsschalter, Relais oder anderer mechanischer oder elektro-mechanischer Steuer- ' einrichtungen zu ersetzen. Es wird lediglich notwendig, einen einzigen Werkzeughalter zu ersetzen, sowie eine Bandkasette oder ein ähnliches Steuermittel, welches für den geänderten Arbeitszyklus programmiert ist, zu ersetzen, während die Bearbeitungswerkzeuge und zugehörigen Einrichtungen für gewöhnlich die gleichen bleiben, undz.B. aus Bearbeitungsscheibe und einer allgemeinen Werkatückhalteeinrichtung bestehen. Alles was für den Wechsel des Bearbeitungsvorganges auszutauschen ist, ist praktischerweise in die komputerartige Steuereinheit eingebaut bzw. ver- λ legt, so daß der Austausch praktisch mit einem einzigen Handgriff erfolgen kann.

Außerdem zeigt die Maschine eine große Flexibilität und Verwandelbarkeit in der Verwendung verglichen mit früheren Kombinationen in Bezug auf die verschiedenen Muster von zusammengesetzten Bewegungen des Werkstückhalters ebenso wie des Barbeitungskopfes. Unabhängig davon, ob die Einrichtung bestimmt ist für die Produktion von relativ geringer Leistung oder für eine Leistung von erheblicher Größe, erfordert die neue Maschine

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nicht die Gegenwart eines besonders ausgebildeten Bedingungsmannes, nachdem die anfängliche Einstellung gemacht worden ist. Die besonderen Produktionserfahrungen und dgl. sind in dem Computersystem angeordnet, so daß die einzige Pflicht der Bedienungsperson in der Hauptsache darin besteht, die Werkstücke in die Halter einzuspannen und nach erfolgter Bearbeitung wieder herauszunehmen. Während der Periode der zyklischen Arbeitsweise, die ziemlich ausgedehnt sein kann, ist die Bedienungsperson darüberhinaus frei, um andere Aufgaben zu erfüllen, z.B. andere Maschinen zu beschicken, zu bedienen oder andere notwendige Handverrichtungen an Werkstücken vorzunehmen, unabhängig davon, ob diese bereits fertig bearbeitet sind oder ob es sich um andere Vorgänge handelt.

Damit wird mit der weitergebildeten Maschine nach der Erfindung eine sehr große Vielseitigkeit in der Bearbeitung unter automatischer, programmierter Steuerung erzielt und zwar sowohl für individuelle, von einem Punkt zum anderen reichende Bewegungen in unterschiedliche Richtungen von Bearbeitungskopf und Werkstückhalter, ebenso für gleichzeitig erfolgende, also zusammengesetzte relative Bewegungen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

i ist eine schematische Draufsicht, teilweise gebrochen, auf die Maschine gemäß der Erfindung.

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— π —

Fie:. 2 ist eine Vorderansicht, teilweise gebrochen, welche die Teile für die Bearbeitungsköpfe zeigt.

Fig.3 ist eine Seitenansicht im größeren Maßstabe und teilweise gebrochen eines Bearbeitungskopfes.

Fig.4 zeigt in Seitenansicht die Werkstückhalteeinrichtung, während

Fig.5 ein schematischer S_chaltplan für die elektrische und druckmittelgesteuerte Maschine ist.

Aus den Fig.1 bis Fig.4 ist eine gemäß der Erfindung ausgebildete Werkzeugmaschine 10 erkennbar, die aus einer Basiseinheit besteht, welche auf einem sehr robusten Fundamentrahmen 11 ange-

ist
ordnet/, der im wesentlichen aus zusammengeschweißten Winkeleiaen, Stahlplatten und kanalförmigen Versteifungs- oder Tragteilen besteht.

Einen wesentlichen Teil der Steifigkeit gewährleistet eine flache horizontale und rechteckförmige Fundamentplatte 12 von großer Fläche, die am besten aus den Fig. 1 und Fig.4 erkennbar ist. Diese unterstützt einen kombinierten horizontalen, von vorne nach hinten und von Seite nach Seite verfahrbaren, hydraulischen Wagen oder Schlitten, der allgemein mit der Bezugsziffer 14 bezeichnet ist. Diese Einheit 14 besteht aus einem ersten oberen langgestreckten und von einer Seite zur anderen verfahrbaren Einheit 15, die dazu dient, einen Satz von Werkstückhaltern, die

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noch näher beschrieben werden, in fortgesetzten, langsamen Hüben zu bewegen, wobei die Hubgeschwindigkeit und die Hublänge in Abhängigkeit von der Steuerung durch das magnetische Bandsteuergerät variierbar ist. Die in Längsrichtung verlaufende, von Seite nach Seite' gerichtete Bewegung ist durch den Doppelpfeil X in Fig.1 angedeutet. Die Querschlitteneirheit 15 wird durch eine zweite untere von vorne nach hinten schrittweise bewegbare Untereinheit 16 unterstützt, welche vorzugsweise periodisch schrittweise die Einheit 15 in Querrichtung oder von vorne nach hinten, bezogen auf die Maschine 10 bewegen kann, wie dies durch den Doppelpfeil Y nach Fig.1 und Fig.4 angedeutet ist.

Wie aus den Figuren erkennbar, ist die von vorne nach hinten und umgekehrt schrittweise bewegbare Untereinheit 16 mit einem Schlittenblock 18 von allgemein rechteckförmiger Gestalt in Draufsicht versehen, welche Blockeinheit gleitend über einer langgestreckten Montageplatte 19 geführt ist, die auf der Obersejte der Fundamentplatte 12 montiert ist. Die Führung erfolgt mit Hilfe von zwei langgestreckten, parallelen Führungsrohren oder Stangen 20. Diese werden an der Vorderseite und an der Rückseite durch aufrechtstehende Tragelemente 21 und 22 auf der Montageplatte 19 unterstützt. Die Führungseier ~*ite des Schlittenblockes 18 sind mit in Fluchtung stehenden parallelen Bohrungen versehen, durch welche die Führungsstangen 20 zur Erzielung einer stabilen Führung hindurchragen, so daß die Wageneinheit 16 auf den Stangen von vorne nach hinten und umgekehrt verschiebbar sind. Die Bewegung für den unteren Schlitten 16 erfolgt mit Hilfe eines doppelt wirkenden hydraulischen Zylinders 24, wel-

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eher an gegengesetzten Enden Anschlußstücke 26 aufweist, durch die hydraulische Druckflüssigkeit dem Zylinder 24 unter der Steuerung eines hydraulischen und elektrischen Kreises und in Abhängigkeit von der Bandsteuereinrichtung nach Fig.5 zugeführt werden kann. Im dargestellten Beispiel ist die wechselweise Zufuhr von Druckmittel zu den Anschlüssen des Zylinders 24 unter der Steuerung eines solenoidbetätigten Ventils 27 nach Fig.5, dessen Austrittsseite in entsprechender Weise durch nicht dargestellte Leitungen mit den verschiedenen Anschlüssen 26 verbunden ist.

Ein Kolben 29 des Zylinders 24 erstreckt sich nach Fig.1 von einer Verbindungsstelle 30 an der unteren Seite einer Verlängerungsplatte 31, die oben am Schlittenblock 18 befestigt ist, nach rückwärts. Auf diese Weise wird die von vorne nach hinten und umgekehrt erfolgende schrittweise Bewegung des Schlittens 80 in den Richtungen des Doppelpfeils Y nach den Fig.1 und Fig.4 bewirkt, wobei durch diese Bewegungen die Schlitteneinheit 15 auf dem Schlitten 18 mitgenommen wird.

Eine sehr ähnliche Anordnung dient zur Bewirkung der von Seite zu Seite führenden Wechselbewegung des oberen Schlittens 15 in Richtung des Doppelpfeils X in Fig.1. Diese Untereinheit umfaßt einen flachen, rechteckförmigen Schlittenblock 33» von dem Teile mit parallelen und in Längsrichtung erstreckenden Bohrungen ausgerüstet sind, in denen feste rohrförmige Führungsstangen 34 aufgenommen sind. Die entgegengesetzten Enden dieser Stangen sind fest in parallel verlaufenden, langgestreckten Gleitelementen 35 be-

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festigt, die ihrerseits verschiebbar auf festen und querverlaufenden Führungsstangen 36 auf der Grundplatte 12 der Maschire geführt sind. Auf diese Weise trägt auch die obere Schlitteneinheit 15, während sie auf den Stangen 34 geführt ist, dazu bei, in den Querzonen der Stangen36 die Führung der unteren Schlitteneinheit 16 zu stabilisieren und die hydraulisch, betätigbare Einheit 14 als Ganzes abzustützen.

Ein in Längsrichtung ausgedehnter, doppeltwirkender hydraulischer Kraftzylinder 37 ist auf der Basisplatte 12 in einer horizontalen Ebene unterhalb des Schlittenblockes 33 befestigt und lauf+ parallel zu den Führungsstangen 34. Dieser Zylinder ist antriebsmäßig über einen Kolben 38 mit dem Boden des Blockes 33 in der gleichen Weise wie der Kolben des Zylinders 24 verbunden. Zu diesem Zweck ist eine langgestreckte, horizontale Platte 39 fest auf der Oberseite des Schlittenblockes 33 der Untereinheit 15 montiert, wobei diese Platte als gemeinsame Abstützung für Werkstückhalter dient, die noch beschrieben werden.

Der Zylinder 37 weist Anschlüsse 40 an seinen Enden auf, die in entsprechender Weise durch hydraulische Leitungen mit einep¹ solenoidgesteuerten Ventil 41 verbunden sind, das in Fig.5 erkennbar ist. Auf diese Weise wird die horizontale, von Seite zur Seite gerichtete Wechselbewegung des oberen Wagens 15 in Richtung des Doppelpfeils X nach Fig.i und Fig.4 erreicht.

Es wird nochmals darauf hingewiesen, daß in der obigen Beschreibung zwar die Doppelpfeile X und Y speziell in Bezug auf di" Be-

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wegungsriehtung der Untereinheiten 15, 16 unter Einfluß der hydraulischen Zylindermotoren beschrieben sind, während sie jedoch auch allgemein auf andere Bewegungen von Teilen der Werkzeugmaschine gegenüber anderen Teilen entweder in rechtwinkeliger oder nicht rechtwinkeliger Beziehung bezogen werden können, und zwar jeweils in Abhängigkeit von der Art der in Betracht gezogenen Maschinen und im Verhältnis zu anderen zusammengesetzten Bewegungen, wie sie bei dem Betrieb von Einrichtungen zur Erzieluni*· von Fertigbearbeitungen erforderlich sind.

Die Fig.1 und Mg.4 zeigen allgemein typische Werkstück-Unterstützuneseinheiten, von denen im dargestellten Beispiel vier identische bei der Maschine 10 wiedergegeben sind. Solche Werkstück-

halter sind allgemein durch die Bezugsziffer 42 bezeichnet. Sie sind vorzugsweise so ausgebildet, daß sie um 180° schrittweise um eine senkrechte Achse bewegt werden können, zu dem Zweck, selektiv gegenüberliegende Seiten des Werkstückes, welche auf den Haltern montiert sind, für die Oberflächenbearbeitung darzubieten, während die Schlitteneinheit 14 von Seite zur Seite bewegt wird, und zwar entweder in der einen oder anderen Richtung entlang der Achse X. Verschiedene Arten von Werkstückhalterspindeln, Klemmbacken oder dgl. können verwendet werden. Es ist weiterhin ersichtlich, daß dann, wenn ein schrittweise bewegbarer Typ verwendet wird, ein entsprechender mechanischer, elektrischer oder Druckmittel-Motor vorgesehen ist, um diese Bewegung unter der Steuerung des automatischen Steuers7/stems, wie es typisch in Fig. 5 gezeigt/ist, oder einem äquivalenten Steuersystem zu überwachen. Eine in Längsrichtung verlaufende Reihe von Gliedern oder

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Yerbindungsstangen 43, die mit flexiblen Kupplungen 43' miteinander gekuppelt sind, dienen dazu, um aufeinanderfolgende Werkstückhalter 42 gelenkig miteinander zu verbinden, um die gleichzeitige Bewegung während der Aktion der Schlitteneinheit zu stabilisieren. Diese Anordnung ist auf der oberen Platte 39 vorgesehen, auf welcher die Einheiten 4-2 unterstützt werden.

Unter besonderer Bezugnahme auf die Ug. 1 und Pig.3 wird deutlich, daß jeder der Werkstückhalter-Einheiten 42 das Werkstück einer individuellen Polier- oder Feinbearbeitungs-Anordnung 44 darbietet, wobei im dargestellten Beispiel 4 solche Werkzeuge wiedergegeben sind. Diese Werkzeuge sind als Schwabbel- oder Schleifscheiben mit einem rotierenden Werkzeug 45 gezeigt, das bei 46 auf einem schwenkbaren Rahmenarm 47 abgestützt ist. Dieser Arm ist in entsprechender Weise in einem Gehäuse aufgenommen. Ein endloser Riemen oder eine Kette 48 sind um eine Riemenscheibe bzw. ein Kettenrad 49, das koaxial zu dem Rad 45 unterstützt wird, gelegt. Das entgegengesetzte Ende des flexiblen Antriebegliedes läuft um eine Riemenscheibe oder ein Zahnrad 49, das auf der Ausgangswelle 50 eines entsprechend ausgelegten Elektromotors 52 angeordnet ist. Hierbei kann es sich z.B. um einen 7 1/2 PS-Motor mit einer Drehzahl von 1800 U/min handeln.

Der zur Unterstützung des Rades dienende Arm 47 weist entsprechende Bolzen-Schiitzverbindungen bei 51 auf, um die Länge einstellen zu können. Er ist an einem Ende des Motorgehäuses 43 um eine Stützachse bei 54 schwenkbar gelagert, welche Achse mit der

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- 13 Ausgangsachse des Motors 52 übereinstimmt*

Schwenkbare Einstellungen des Armes um diese Achse werden automatisch bewirkt, beispielsweise durch die Wirkung einer einstellbaren Spannschloßverbindung 55 zwischen seitlichem S hwenkzapfen 56 des das Rad unterstützenden Armes 47 und den Arbeitskolben 57 eines pneumatischen Betätigungszylinders 58, der doppeltwirkend ausgebildet ist. Dieser Zylinder wird in geeigneter Weise fest auf einem entsprechenden horizontalen Rahmenlager 59 befestigt, welches Lager auf dem Maschinenbett 11 angeordnet ist. Der Kolben 60 des Zylinders 57 erstreckt sich über das Lager 59 hinaus, um einstellbar mit dem Spannschloß 55 verbunden zu werden. Der pneumatische Zylinder 58 oder ein entsprechender hydraulischer Zylinder oder ein anderer uffllcehrbarer Motor weist entsprechende Anschlußstellen 62 an den entgegengesetzten Enden des Zylinders auf. Ein in entgegengesetzten Richtungen strömfähiges Druckmittel, z.B. Luft, oder hydraulisches Druckmittel, wird durch diese Anschlüsse zum Heben und Senken des Rades 45 unter Kontrolle eines Solenoid-Ventiles zugeführt, das in der Weise gesteuert wird, wie die hin- und hergehende Bewegung der Druokmittelzylinder 24 und 38 für die Schlitteneinheit, oder wie die anschließend zu besehreibende wechselweise Betätigung der Montageeinheit für Motor und Werkzeugrad·

Aus Pig.2 in Verbindung mit den Fig.1 und 3 wird deutlich, daß jeder Elektromotor 52 einen in senkrechter Richtung einstellbaren Verbindungsteil 63 von sohwalbenschwanzförmiger Ausführung

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zu einer gesonderten Montageplatte 64 aufweist, die ihrerseits schwenkbar und zwar in einer senkrechten Ebene parallel zu den Achsen des Motors und der Werkzeugscheibe bewegbar ist. Die Montageplatte 64 ist gemäß Pig.2 von der Umrißgestalt eines Quadranten, wobei diese Gestalt jedoch nur durch eine von verschiedenen möglichen Arten der Steuerung der Schwingbewegung durch ein segmentförmiges Getriebe vorgegeben ist. Diese Antriebsart und damit die Umrißgestalt der Montageplatte ist nicht entscheidend.

Bei einem typischen Ausftihrungsbeispiel kann die Verbindung 63, wie am besten aus Fig.3 hervorgeht, eine feste, aufrechte Platte mit einer schwalbenschwanzförmigen Ausnehmung, z.B. in Form eines Blockes 65, vorgesehen sein, die auf der Frontseite der Schwenkplatte 64 montiert ist. Weiterhin ist eine nach außen vorspringende schwalbenschwanzförmige Führung als rückwärtige Verlängerung am Gehäuse 53 des Motors 52 vorgesehen, die verschiebbar in der Ausnehmung der Platte 64 aufgenommen wird. Eine langgestreckte Einstellschraube 67, die gegen axiale Bewegungen gegenüber dem festen schwalbenschwanzförmigen Führungsblock 65 gehalten ist, greift mit ihrem Gewinde in dem Verlängerungsglied 66 des Motorgehäuses ein, um die gewünschte vertikale Stellung von Motor 52 und die von diesem getragenen Teile gegenüber der Platte 64 einstellen zu können.

Wie weiterhin in den Fig.2 und 3 gezeigt ist, ist jede Montageplatte 64 zum Montieren und Schwenken des Motors nahe ihrem unteren Ende bei 69 an einer aufrechten rückwärtigen Rahmenplatte

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70 der Maschine 10 schwenkbar gelagert, welche starr in der in Fig.4 gezeigten Weise mit dem horizontalen Fundamentteil verbunden ist. Die Platte 70 wird fest eingefaßt durch eine Anzahl von aufgeschweißten Anschlägen 71, die in Längenabständen angeordnet sind. Eine starre Verbindung zum Maschinenfundament erfolgt mit Hilfe von schachteiförmigen Hohlteilen und Platten 73, die an der Rückseite der Grundplatte 12 angeschweißt sind. Die aufrechte Platte 70 und die zugehörigen Halter 71 sind auch an Zugmitteln 74 angeschweißt, die ihrerseits an oberen Planschen von Kanälen des Montagegliedes 73 festgeschraubt sind.

Eine hin- und hergehende Schwenkbewegung der Platte 74 um die zugehörige Achse 69 wird für alle Platten gemeinsam durch einen doppeltwirkenden Druckmittelzylinder 76 erreicht,' der rückwärts auf der aufrechten Rahmenplatte 70 montiert ist. Wie am besten aus Fig.1 hervorgeht, umfaßt diese Einheit einen doppeltwirkenden hydraulischen oder pneumatischen Zylinder 77 mit entsprechenden Anschlüssen 78 nahe seinen Enden. Der Zylinder 77 ist schwenkbqr für begrenzte, senkrechte Schwenkbewegungen um eine aufrechte feste Achse an seinem einen Ende verankert und zwar mit Hilfe eines Verankerungsauges 80 nach Fig.2, welches auf einem fester Stift angeordnet ist, der durch eine Halteeinheit 81 unterstützt wird, die an der Rückseite der Platte 70 festgeschweißt ist*

Ein horizontales, langgestrecktes Verbindunirsgestänge 83 verbindet den Kolben 84 des doppeltwirkenden Zylinders 77 mit den verschiedenen Mo?tape- und Schweckplatten 64, sn daß diese gleich-

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zeitig um ihre jeweiligen Achsen bei 69 verschwenkbar sind, wo- · durch eine durch das Magnetband gesteuerte Einstellbarkeit des Angriffswinkels der mehreren Werkzeugscheiben an den Werkstücken erhalten wird, während diese in Querrichtung von Seite zu Seite jeweils unterhalb dem zugehörigen Werkzeugrad bewegt werden.

Wie am besten aus den Fig.1 und 2 hervorgeht, weist der Kolben 84 eine Gelenkverbindung mit Hilfe eines Gelenkauges 85 zu der rückwärtigen Seite der nächstliegenden Schwenkplatte 64- auf. Diese spezielle Platte 64 ist wiederum positiv mit den korrespondierenden Platten auf beiden Seiten durch identische starre langgestreckte Verbindungsstangen 86 des G-estänges 83 verbunden. Jede dieser Stangen ist bei 47 mit einem Stift 88 gelenkig verbunden, der von der Rückseite der Platte 64 vorspringt. Dementsprechend wird die Schwenkeinstellung der Platten 64 und damit der durch Motor angetriebenen Bearbeitungswerkzeugräder 45 gleichzeitig vorgenommen und zwar unter der Steuerung des in Fig.5 gezeigten Systems. Die Einstellung erfolgt jeweils um die zugehörigen Schwenkachsen bei 69. Die Schwenkbewegung der Platten kann in Richtung des Doppelpfeiles in Fig.2 erfolgen, wobei diese Richtung gleichzeitig die Einstellachse Z wiedergibt.

Wie die oben beschriebenen anderen Schubkolbenmotoren ist der Schwenkzylinder 77 in beiden Richtungen beaufschlagbar über entsprechende Anschlüsse 78 unter der Steuerung eines Solenoid-Ventils 89 gemäß Fig.5. Wie zuvor beschrieben, soll die Bezeichnung der X-Achse nicht einfach nur die Schwingachse wiedergeben, wie sie in Bezug auf die Bewegungen der Platte 64 erläutert

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sind, sondern in breiterem Sinne die Aohse einer umkehrbaren Bewegung eines anderen Steuerelementes. So könnte der Doppelpfeil Z auch der Index-Drehbewegung des Werkstückhalters 42 zugeordnet sein.

Pig.5 veranschaulicht den Steuerkreis 90 zur Erhaltung der Betätigungssignale der elektro-hydraulisehen Servoventile 27, 41 und 49 zur Steuerung der Bewegung der Kolben der Zylinder 26, und 78. Der Steuerkreis 90 erhält" Rückführungssignale von den Potentiometern 92, 94 und 96 in Übereinstimmung mit den Bewegungen der Zylinder 26, 40 und 78. Der Steuerkreis 90 umfaßt einen Tongenerator 98 mit Anschlüssen zur Verbindung mit Schaltern für äußere Vorgänge, eine Mischeinrichtung 100, einen Aufnahme- und Wiedergabeverstärker 102 und eine automatische Bandsteuereinrichtung 104. Andere Grundelemente des Kreissystems 90 bestehen in einem Signal-Aufbereitungskreis 106, einem Vergleichskreis 108, einem Servo-Verstärkerkreis 110, einem Rückführungs-Oszillatorkreis 112 und einem Kreis 114 für ein mittels Hand bedienbares Steuerpult.

Die Mischeinrichtung 100 erhält in der frequenz variable Signale von Rückführungs-Oezillatoren 116, 118, 120 in dem Rückführunge-Oszillatorkreis 112, aufgrund der Bewegungjder Zylinder 26, 40 und 78. Weiterhin erhält die Miecheinheit von dem Tongenerator 98 und von den Schaltern für äußere Vorgänge, welche äußere Instruktionen wiedergeben, Signale, die gemischt und in der Bandsteuer einheit 104 durch den Aufnahme- und Wiedergabeverstärker 102 eingeschrieben werden.

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Der Signalaufbereitungskreis 106 erhält Signale von der Bandsteuereinheit 104, welche Signale durch einen Hochpassfilter 122 und dem Verstärker 124 zu einem Signalfühlkreis 126 und zu lilterkreisen 128, 130 und 132 gelangen. Der Signal fühlkreis 126 ist so ausgelegt, daß er bei Fühlen eines Signales den Zustand der Schalter 134, 136 und 138 ändert, so daß die Frequenzen, die jeweils nur den Achsen Y, X, Z zugeordnet sind, die Filter 128, 130, 132 passieren und durch die jeweiligen Verstärker 140, 142, 144 gelangen, wenn ein Signal vorliegt. Wenn kein Signal über dem Verstärker 124 vorliegt, befinden sich die Schalter 134, 136, 13S in dem in Fig.5 gezeigten Zustand· In diesem Zustand werden feste Frequenzen als Ausgangssignale von dem Signalaufbereitungskreis 106 an die Oszillatoren 146, und 150 gelegt.

Der Vergleichskreis 108 umfaßt individuelle Frequenz-Vergleichskreise 152, 154 und 156, von denen jeder Signale von einem Hechteckwellen-Generator 158 und Signale erhält, welche in ihrer Frequenz in Abhängigkeit mit den Filtern 128, 130 und 132 durch die Verstärker 140, 142 und 144 variieren oderSignale von den zugeordneten Oszillatoren 146, 148 und 150* Es wird ein Ausgangseignal an den Lei8tungsverstarkem 160, 162 und 164 in dem Serrc-Verstärkerkreis 160 erzeugt. Der Ausgang von dem Vergleichs· kreis 108 zu dem Servo-Verstärkerkreis 110 ist ein unterdrückter Trägerausgang von den Eomparatoren 152, 154 und 156.

Der Servo-Verstärkerkreis 110 umfaßt einen getrennten "Vorwärts^H-Speisekreis 168, 170 und 172 in Verbindung mit jedem

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Leistungsverstärker 160, 162' und 164. Die Leistungsversorgung 166 liefert die entsprechende Energie zu den Eingangs- und Verstärkerkreisen des Servoverstärkers 110. Jeder der Leistungsverstärker und Eingangskreise ist so ausgebildet, daß ein Signal den elektro-hydraulischen Servo-Ventilen zugeführt wird, die den Einheiten zugeordnet sind und zwar in Abhängigkeit vom Ausgang der Komparatoren 152, 154 und 156.

Die Rückführungsoszillatoren 116, 118 und 120 sind mit Potentiometern 92, 94 und 96 verbunden und so ausgebildet, daß sie eine Bückführungsfrequenz den Komparatoren 152, 154, 156 sowie der Mischeinrichtung 100 zuführen, wobei dde Frequenz abhängig ist von der Stellung der Zylinder 2Ö, 40 und 78. Der mittels Hand bedienbare Steuerkreis 114 ist so ausgebildet, daß dann, wenn eine Einsteuerung erfolgt, Energie den Leistungsverstärkern 160, 162 und 164 zugeführt wird, um direkt eine Bewegung der Zylinder 26, 40 und 78 in Abhängigkeit von den Wünschen und Vorstellungen der Bedienungsperson durch Bedienung der Ein- und Ausschaltsteuerelemente an dem handbedienbaren Steuerkreis 114 zu veranlassen. Der Handsteuerkreis 114 ist außerdem geeignet, Signale von den Tondetektoren 174 und 176 zu den Leistungsverstärkern 160, 162 und 164 zuzuführen, welche Signale ursprünglich in dem Tongenerator 93 erzeugt werden.

Bei der G-esamtarbeitsweise des Steuerkreises 90 werden die Zylinder 26, 40 und 78 zunächst veranlaßt, ein Arbeitsspiel durchzulaufen, das gewünscht wird zu wiederholen und zwar mit Hilfe _ des HandBteuerkreises 114. Während der Bewegung der Zylinder

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26, 40 und 78 durch die gewünschte Folge des Arbeitsspieles werden die Oszillatoren 116, 118 und 120 veranlaßt, dem Mischer Frequenzsignale zuzuführen inAbhängigkeit von den Bewegungen der Zylinder 26, 40 und 78. Diese Signale gelangen in den Mischer 100 zusammen mit Signalen von dem Tongenerator 98. Die Signale vom Mischer 100 werden während dieser Zeit auf dem Bandsteuerkreis ^ÖA- durch den Aufnahme- und Wiedergabeverstärker 102 eingeschrieben.

Wenn es gewünscht wird, die Bewegung der Zylinder 26, 40 und 78 zu wiederholen und zwar während der normalen Arbeitsweise, gelangen Signale von dem automatischen Band steuerkreis 104 durch den Hochpaßfilter 122 und durch den Verstärker 124 und betätigen den Signalfühlkreis 126, um die Sehalter 134 und 136 und 138 in die entgegengesetzte Stellung zu steuern. Die individuellen Frequenzen, die durch die Filter 128, 130 und 132 gelangen, werden auf diese Weise zu den Komparatoren 152, 154, 156 sowie zu den Eingangskreisen 168, 170 und 172 geführt.

Die Signale von den RUckführungsoszillatoren 116, 118 und 120 werden mit den Signalen aus der Bandsteuereinheit 104 im Bereich der Komparatoren 152, 154 und 156 verglichen, um Signale den Leistungsverstärkern 160, 162 und 164 zuzuführen, welche die elektro-hydraulischen Servo-Ventile 27, 41 und 89 in Tätigkeit versetzen, um die Zylinder 26, 40 und 78 in der gleichenWeise wie zuvor zu betätigen. Wenn die Zylinder die Stellungen erreichen, die zuvor in der Folge jvon Vorgängen programmiert wurden, werden die Rückführungssignale von den Oszillatoren 116, 118 und 120 im

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wesentlichen den Eingangssignalen von dem Signalvorbereitungskreis 106 gleich. Dadurch wird die Bewegung der Zylinder an der

. genannten Stelle angehalten, an der sie auch bei der vorhergehenden Handsteuerung zum Stillstand gekommen waren.

Zu ,jeder Zeit während dieses Arbeitsvorganges, zu der ein Tonsignal niedriger Frequenz von dem Tongenerator 98 durch den Mi— scher 100 auf der Bandsteuereinheit 104· anliegt, veranlaßt das Signal durch die Tondetektoren 174, 176 die erforderlichen Instruktionen in Bewegungen umzusetzen, und zwar über die Leistungsverstärker 160, 162 und 164 und dem manuellen Steuerkreis 114.

Die gleiche automatische Folge von Ereignissen kann jede beliebige Zahl über den Aufnahme- und Wiedergabeverstärker und die Bandsteuereinheit 104 wiederholt werden, da das Programm des vorherigen automatischen Zyklus beibehalten werden kann. Alternativ dazu, kann ein neues automatisches Programm durch den Mischer 100 nach Wunsch registriert werden. Das Einbringen eines neuen Programms in die Bandsteuereinheit kann mit Hilfe des manuellen Steuerkreises 114, wie zuvor beschrieben, erfolgen.

Während eine relativ ins einzelne gehende Beschreibung der Arbeitsweise des Steuerkreises 90 oben gegeben wurde, ist es ersichtlich, daß der Kreis im wesentlichen aus einer dreiachsigen Steuerung mit zwei oder mehr Ereigniskanälen besteht. Der spezielle Steuerkreis als solcher ist an sich bekannt.

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Wie oben wiedergegeben, können entweder induktive oder reaktive Mittel vorgesehen sein, die anstelle der Widerstandseinheiten vorgesehen sind, die durch die Potentiometer 92, 94 und 96 representiert sind, um eine Rückführung der gewünschten variablen elektrischen Signale zu ermöglichen.

Wie weiterhin oben erwähnt, wurde, können alle relative Bewegungen der Werkstücksfeinbearbeitungs-Einheit oder des Werkzeugkopfes und der Werkzeughalteeinheit entweder jeweils Einzelbewegungen, die nacheinander und von Punkt zu Punkt erfolgen, wie sie nur als Beispiel durch die aufeinanderfolgende Bewegung von Seite zu Seite der Werkzeughalter und die schrittweise Bewegungen von vorne nach hinten wiedergegeben ist. Diese Bewegungen können aber auch gleichzeitig erfolgen, und zwar alle.unter der Steuerung des Programmierungskreises 90 in einer einzigen nicht-liniaren Bewegung. Beispielsweise kann die Bewegung.so erfolgen, daß das Werkstück an dem Feinbearbeitungskopf in einer einzigen konturierten Hubbewegung vorbeibewegt wird. Die Maschine 10 weist die Eigenschaft auf, daß sie in einem einzigen Bearbeitungszyklus betrieben werden kann, wobei sie sowohl eine Bewegung von Punkt zu Punkt als auch eine gleichzeitige Verbundbewegung ausführen kann, und zwar jeweils speziell in Abhängigkeit von der Programmierung im Aufnahme- und Wiedergabekreis.

Patentansprüche

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Claims (19)

1. 2H4575

   Patentansprüche

   (1.) Oberflächenfeinbearbeitungswerkzeugmaschine mit wenigstens einer W^rkstückbearbeitungseinheit und wenigstens einer Einheit zum Unterstützen eines Werkstückes gekennzeichnet durch Einrichtungen (24, 37, 77) zur Ausführung von Bewegungen der Bearbeitungs- und Halteeinheiten in einer gegenseitigen Winkelbeziehung während eines Arbeitszyklus der Maschine und gekennzeichnet durch ein Steuersystem (90) des elektronischen Aufnahme- und Wiedergabe-Programmtyps, welches arbeitsmäßig mit den Einrichtungen (24, 37 und 77) zu Steuerungszwecke während des automatischen Arbeitszykluses verbunden ist und die relativen Bewegungen von Halter und Bearbeitungskopf steuert.
2. 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem (90) Mittel (92, 94, 96) umfaßt, welche mit wenigstens einer der beiden Einheiten mitbewegt werden und auf die relative Bewegung ansprechen, um wenigstens die Arbeitsweise einer der Einheiten zu steuern.
3. 3. Maschine r.ach Anspruch 2, dadurch gekennzeichn e t , daß eine der Einheiten einen Motor aufweist, um der Einheit die erforderliche Bewegung zu erteilen und die beweglichen Einrichtungen (92, 94, 96) eine Vorrichtung umfassen, die in Abhängigkeit von der Bewegung der Einheit arbeitet, um ein Signal dem Motor zurückzuführen, um die Art der Bewegung zu steuern.

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   2UA575
4. 4. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheiten (44, 14) Motoren (24, 37, 77) aufweisen, die den Einheiten Bewegungen erteilen, wobei die beweglichen Mittel Vorrichtungen umfassen, welche in Abhängigkeit von den ,jeweiligen Bewegungen der Einheiten ansprechen, um -variable Signale den zugehörigen Motoren zurückzuführen, um die Art der Bewegung zu steuern.
5. 5. Maschine nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Motore Druckmittelmotore sind.
6. 6. Maschine nach Anspruch 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die mitbewegten Vorrichtungen Potentiometer sind, welche ein variables elektrisches Signal rückführen.
7. 7. Maschine nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die mitbewegten Vorrichtungen induktive Rückführungseinrichtungen sind.
8. 8. Maschine nach Anspruch 3 bis 5, dadurch g ek e η η zeichnet , daß die mitbewegte Vorrichtung eine kapazitive Rückführungsvorrichtung ist.
9. 9. Maschine nach Anspruch 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß das System weitere elektrische Kreise umfaßt, durch welche variable Signale, die von den Vorrichtungen zurückgeführt werden, als frequenzvariable Signale-mit Signalen

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   gemischt werden, die von außenliegenden Quellen stammen, und daß eine elektronische Aufnahme- und Wiedergäbeeinheit vorgesehen ist, um die gemischten Ausgangssignale zu erhalten und aufzuzeichnen, wobei die zuletzt genannte Einheit ein variables Frequenzsignal für die Arbeitsweise der Maschine wiedergibt.
10. 10. Maschine nach Anspruch 9» dadurch gekennzeich-. net, daß die variablen Rüekführungssignale des Potentiometers oder drl. als frequenzvariable Signale mit Signalen gemischt werden, die von äußeren Quellen stammen.
11. 11. Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichn e t , daß ein Komparator vorgesehen ist, bei dem die rückgeführten variablen Frequenzsignale gegen die variablen Frequenzsignale der Aufnahme und Wiedergabeeinheit zur Steuerung der Art der Bewegung einer oder beider Einheiten ausbalanciert werden.
12. 12. Maschine nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Feinbearbeitungsköpfen und eine entsprechende Vielzahl von Halteeinheiten synchron und identisch durch die Antriebseinheiten und unter der Kontrolle der Steuereinheit relativ zueinander bewegt werden.
13. 13. Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichn e t , daß eine relative Winkelbewegung zwischen der Bearbeitungseinheit und der Halteeinheit durch wenigstens teilweise gleichzeitige und zusammengesetzte individuelle Bewegungen in

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    - 26 verschiedene Richtungen bestimmt sind.
14. 14. Maschine nach Anspruch 1 bis 13, dadurch g e k e η η zeichnet , daß eine die Halter für die Werkstücke schrittweise senkrecht zur Vorschubrichtung bewegende Einrichtung in zeitlicher Beziehung zu der Querbewegung der Werkstücke arbeitet, in der Weise, daß alle Werkstückhalter als Einheit unter einem Winkel von 90 zu der Querbewegung vorgeschoben werden.
15. 15. Maschine nach Anspruch 14, dadurch g ek e η η ζ e i ch net, daß alle Halter für die Werkstücke mittelbar auf einem gemeinsamen Querschlitten montiert sind, der seinerseits auf einem quer dazu verschiebbaren, schrittweise bewegbaren Schlitten angeordnet ist.
16. 16. Maschine nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß alle Feinbearbeitungsköpfe mittels Montageeinrichtungen um ,jeweils parallele Achsen, die senkrecht zur Querhubrichtung verlaufen, unter der SteuerwJrkung der Bardsteuereinrichtung verschwenkbar sind.
17. 17. faschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß die die "Feinbearbeitunirsköpfe tragenden Schwenkteile arbeitsmäßig durch ein über Druckmitteleinrichtung betätigbares Gestänge schwenkbar verbunder sind, wobei die Bandsteuereinrichtung die.Druckmitteleinrichtung steuert.
18. 18. Maschine nach Anspruch 1 bis 17, dadurch g e k e η η -

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    21U575

    zeichnet , daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um alle Halter synchron um im gegenseitigen Abstand auf dem gemeinsamen Querschlitten angeordneten senkrechte Achsen zu verschwenken.
19. 19. Maschine nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet , daß dem Schlitten und den Schwenkeinrichtungen durch Solenoid-Ventile betätigbare, doppeltwirkende Druckmittelzylinder zugeordnet sind und die Solenoid-Ventile durch das "Bandsteuergerät steuerbar sind.

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