DE2158813A1

DE2158813A1 - Vorrichtung zum einstellen eines werkzeugschlittens einer werkzeugmaschine, insbesondere einer drehmaschine

Info

Publication number: DE2158813A1
Application number: DE2158813A
Authority: DE
Inventors: Franz Wiesner
Original assignee: Traub GmbH
Current assignee: Traub GmbH
Priority date: 1971-11-26
Filing date: 1971-11-26
Publication date: 1973-05-30
Also published as: FR2160848B1; GB1383603A; IT970962B; CH557217A; US3863528A; FR2160848A1

Description

DIPL-ING. H. FINK PATENTANWALT · 7300 ESSLINGEN (NECKAR) · HINDENBURGSTRASSE

PrttntoBWolt f INK · D7300 Eulingen (Neckar), HindenburgttroB« 44 · -OO

25. November 1971 Br P 5937

T r a u b GmbH., 7313 Reichenbach/Fils, Ulmer Straße 49 -

"Vorrichtung zum Einstellen eines Verkzeugschlittens einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer Drehmaschine"

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen eines Werkzeugschlittens einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer Drehmaschine abhängig von einer bestimmten Abmessung eines auf der Werkzeugmaschine zuvor bearbeiteten Werkstückes mittels einer Einrichtung zum Messen dieser Abmessung und einer Ein- i richtung zum Verstellen einer Stellspindel.

Bei einer bekannten Vorrichtung wird die Längenänderung eines Metallstabs bei Veränderung der Stabtemperatur zur Verstellung der Werkzeugschneide benutzt. Der Aufwand für die Einstellung der Höhe der Stabtemperatur mittels Induktionsspule, abhängig vom Werkstückmaß, ist hoch.

Es ist auch eine Vorrichtung bekannt, bei welcher der Werkzeugschlitten mittels elastischer Glieder bewegbar gelagert und unter der Wirkung eines Druckmitteldruckes verschiebbar

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ist. Die Einstellage des Werkzeuges ergibt sich aus dem Gleichgewicht der Kräfte zwischen der Rückfederkraft der elastischen Glieder und der Druckkraft des Druckmittels. Der Schlitten ist daher durch äußere Kräfte leicht beeinflußbar, wodurch unerwünschte Änderungen der Lage des Werkzeugschlittens eintreten können. Soll die Wirkung der äußeren Kräfte verringert werden, so sind ein hoher Aufwand und ein hoher Raumbedarf erforderlich. Außerdem wird ein verhältnismäßig aufwendiger Meß- und Steuerteil gebraucht.

Die Erfindung hat eine einfach und raumsparend ausgebildete Vorrichtung zum Einstellen eines Werkzeugschlittens einer Werkzeugmaschine zur Aufgabe, mit welcher Vorrichtung eine beliebige Anzahl kleiner Stellschritte in beiden Drehrichtungen der Stellspindel durchführbar ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Meßeinrichtung zum Betätigen mindestens eines Steuerventils dient, das zwischen eine Druckmittelquelle einerseits und die eine druckmlttelbetätigbare Schwenkeinrichtung und eine druckmittelbetätigbare Kupplung aufweisende Verstelleinrichtung andererseits eingeschaltet ist, wobei jeweils eine der Einrichtungen der Verstelleinrichtung unmittelbar und die, andere Einrichtung über ein den Durchfluß von Druckmittel verzögerndes Glied mit der Druckmittelquelle verbindbar ist, und daß die Kupplung zwischen die Stellspindel und die Schwenkeinrichtung eingeschaltet ist. Mit Hilfe einer derart ausgebildeten Vorrichtung ist an einer selbsttätig arbeitenden Maschine mit ständig gleichartig ablaufenden Arbeitsvorgängen eine selbsttätige Korrektur von Bearbeitungsfehlern möglich, die sich aus Wärmebeeinflussung, Schneidenabnutzung usw. ergeben. Bei der kontinuierlichen Fertigung von gleichen Werkstücken auf der gleichen Werkzeugmaschine auftretende Abweichungen des Werkstückistmaßes vom Werkstücksollmaß können durch selbsttätige Korrektur der Lage des Werkzeugschlittens innerhalb enger

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Toleranzen gleichgehalten werden. Die Stellspindel kann nach Art eines Grenzanschlages oder als Zustellspindel eines Werkzeugschlittens verwendet werden. Die Vorrichtung ist einfach und übersichtlich ausgebildet und auch an bereits fertige Maschinen leicht anzubauen. Der Aufwand für die Meßeinrichtung und den Steuerteil kann klein gehalten werden, da im Maschinentakt bei jeder Werkstückbearbeitung auftretende Stellsignale im Steuerteil auf die Stellspindel übertragen werden, welche nach Zahl und Richtung dem gerade gefertigten Werkstückmaß entsprechen.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. In dieser ist eine Vorrichtung zum Einstellen eines Werkzeugschlittens eines Drehautomaten als Ausfuhrungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 ein Schaltbild,

Fig. 2 eine Seitenansicht mit Teillängsschnitt, Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III - III in Fig. 2.

Die Vorrichtung hat gemäß Fig. 1 einen ortsfest angebrachten Meßtaster 1 zum Messen des Durchmessers eines Werkstückes 2. Der Meßtaster 1 ist an ein Meßgerät 3 angeschlossen, welches das augenblickliche Maß an einer bestimmten Stelle des Werkstückes 2 optisch anzeigt. Mit dem Meßgerät 3 ist ein Klassiergerät 62 verbunden, das die Meßklassen A bis G aufweist, und mit dem Klassiergerät 62 eine Steuerlogik 63· Diese ist mit einem nockengesteuerten Schalter 64 verbunden. Ein Schalter dient zürn Prüfen der Anwesenheit des Werkstückes 2. An die Steuerlogik 63 sind ein Antriebsmotor 66 für den Drehautomaten sowie ein Stellrichtungsventil 4 und ein Schrittventil 5 unabhängig voneinander angeschlossen. Die Ventile 4, 5 sind als magnetisch betätigbare Wegeventile mit vier bzw.' drei

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Anschlüssen ausgebildet. An einen der Anschlüsse des Schrittventiles 5 ist eine Quelle 6 für hydraulisches oder pneumatisches Druckmittel angeschlossen. Die beiden Ventile sind über eine Leitung 7 miteinander verbunden. Einer der Anschlüsse des Stellrxchtungsventils 4- ist abgeschlossen, während die beiden übrigen Anschlüsse mit Leitungen 8 und 9 verbunden sind, zwischen denen eine einstellbare Drosselstelle 10 liegt. Die Leitung 8 ist mit einer Schwenkeinrichtung 11 und die Leitung 9 mit einer Kupplung 12 verbunden. Eine nachstehend erläuterte mechanische Verbindung ist zwischen der Schwenkeinrichtung 11 und der Kupplung 12 vorhanden.

Gemäß Fig. 2 ist ein Drehmeißel 15 zum Bearbeiten eines in eine nicht dargestellte Drehmaschine eingespannten Werkstückes 16 in einen Werkzeugschlitten 17 eingespannt, der auf einer am Bett der Werkzeugmaschine angeordneten Schlittenführung 18 längs verschiebbar gelagert ist. In die Schlittenführung 18 ist ein Anschlagbolzen 19 eingesetzt.

An dem Werkzeugschlitten 17 ist ein Winkelstück 20 angebracht, in das eine koaxial zum Anschlagbolzen angeordnete Stellspindel 21 eingeschraubt ist. Auf die Stellspindel 21 ist eine Gewinde scheibe 22 aufgeschraubt, zwischen der und dem Winkelstück 20 ein Satz Tellerfedera 23 eingespannt ist. Diese dienen zum spielfreien Andrücken der Stellspindel 21 an die Gewindeflanken des als Gewindekörper ausgebildeten Werkzeugschlittens 17 und zum Erzeugen eines Reibmomentes als Widerstand gegen unbeabsichtigtes Verstellen der Stellspindel 21. . In einen der radialen Einschnitte der Gewindescheibe 22 greift ein am Winkelstück 20 mittels einer Schraube befestigtes Haltestück 25 ein, wodurch die Gewindescheibe 22 am Drehen gehindert wird. Eine zwischen der Schlittenführung 18 und · dem Werkstück 20 eingespannte Druckfeder 26 sucht die Stellspindel 21 von dem Anschlagbolzen 19 zu entfernen. Zum Bewegen des Schlittens 17 dient ein nicht dargestelltes

Vorschuborgan.

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Auf einem zylindrischen und mit einem Bund 27 versehenen Teil der Stellspindel 21 ist ein Trommelgehäuse 28 drehfest angebracht. In dem Trommelgehäuse 28 sind ein mittlerer Kupplungsteil 29 und zwei äußere Kupplungsteile 30 und 31 untergebracht. Der mittlere Kupplungsteil 29 ist auf einem abgesetzten Teil 32 der Stellspindel 21 drehbar gelagert und in seiner axialen Lage mittels eines Federrings 33 gesichert. Die äußeren.Kupplungsteile 30, 31 sind auf jeweils einer in dem mittleren Kupplungsteil 29 eingeschraubten Schraube 34 bzw. 35 geführt, deren Kopf sich in einer Ausnehmung des äußeren Kupplungsteils 30 bzw. 31 befindet. Zwischen .dem Kopf ^ der Schraube 34 bzw. 35 unä· dem Grund der Ausnehmung des jeweils zugeordneten äußeren Kupplungsteils 30 bzw. 31 ist eine Schraubenfeder 36 bzw. 37 angeordnet, welche den äußeren Kupplungsteil 30 bzw. 31 an. dem mittleren Kupplungsteil 29 zu halten sucht. Zwischen den mittleren Kupplungsteil 29 einerseits und die äußeren Kupplungsteile 30 bzw. 31 andererseits sind Zwischenlagescheiben 38 eingelegt. Die Kupplungsteile 29 bis 31 bilden eine Art Zylinderkörper, welcher mit Spiel in dem Trommelgehäuse 28 angeordnet ist, wobei die äußeren Kupplungsteile 30 und 31 gegenüber dem mittleren Kupplungsteil 29 so viel Bewegungsspiel haben, daß sie an das Trommelgehäuse 28 angelegt werden können.

Im mittleren Kupplungsteil 29 befinden sich zwei parallel zu den Achsen der Schrauben 34, 35 verlaufende Zylinderbohrungen 4-1 und 4-2, in denen napfförmige Dichtungen verschiebbar gelagert und jeweils durch einen Kolben 44· unterstützt sind. Jeder der Kolben 44 hat einen Zapfen 45, mit dem er in dem ihm zugeordneten äußeren Kupplungsteil 30 bzw. 31 untergebracht ist. Am mittleren Kupplungsteil 29 ist mittels Schrauben ein Schwenkkörper 47 befestigt, der einen quer zur Achse der Stellspindel 21 verlaufenden Druckmittelkanal 48 aufweist, der mit den beiden Zylinderbohrungen 41, 42 im mittleren Kupplungsteil 29 sowie mit einem Anschlußteil 49 verbunden ist.

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Im Schwenkkörper 4-7 is^ eine Zylinderbohrung 52 senkrecht zur Längsachse der Stellspindel 21 vorgesehen (Fig. 3), welche
Zylinderbohrung 52 mit einem Anschlußteil 53 verbunden ist und in der ein Kolben 54- längs verschiebbar gelagert ist, der auf der vom Anschlußteil 53 ' abgewandten Seite aus der Zylinderbohrung 52 austreten kann. Koaxial zur Zylinderbohrung 52 ist eine Aufnahmebohrung 55 für einen verschiebbar darin gelagerten und aus dieser in Richtung zum Kolben 54- frei heraustretenden hohlen Federbolzen 56 vorgesehen. Zwischen diesem und einer
in der Stirnwand der Aufnahmebohrung 55 eingeschraubten Stellschraube 60 ist eine Rückführfeder 57 eingespannt. Zwischen
dem Kolben 54- und dem Federbolzen 56 liegt ein Teil des Winkelstückes 20, der in eine Ausnehmung des Schwenkkörpers 4-7
hineinragt. Achsparallel zum Federbolzen 56 ist ein einstellbarer Begrenzungsbolzen 58 vorgesehen, der mittels einer
Sicherungsschraiibc 59 in der gewünschten Lage festlegbar ist.

Der Anschlußteil 4-9 ist an die Leitung 9 und der Anschlußteil 53 an die Leitung 8 angeschlossen. Wird über die Leitung 9
Druckmittel, z.B. Preßluft, herangeführt, so -wird durch Beaufschlagen der Dichtungen 4-3 in den Zylinderbohrungen 4-1 und 4-2 die Kupplung durch Verschieben der äußeren Kupplungsteile 30
und 31 nach außen betätigt, so daß eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Schwenkkörper 47 und dem Trommelgehäuse
28 vorhanden ist. Anschließend wird wegen der durch die
Drosselstelle 10 erreichten Zeitverzögerung die Schwenk.- . einrichtung 11 betätigt, indem der Kolben 54- entgegen der
Wirkung der HückfUhrfeder 57 verschoben wird, bis das Winkelstück 20 am Begrenzungsbolzen 58 anliegt. Hierdurch wird das
Trommelgehäuse 28 und damit die Stellspindel 21 in Drehrichtung des Uhrzeigers gedreht. Wird die Leitung 9 niit der
Außenluft verbunden, so wird zuerst der Druck in den Zylinderbohrungen 4-1 und 4-2 und mit zeitlicher Verzögerung erst der
Druck in der Zylinderbohrung 52 abgebaut. Die Kupplung 12 ist daher gelöst, ehe der Kolben 54- unter der Wirkung der

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Rückführfeder 57 unter Mitnahme des Winkelstückes 20 in seine Ausgangslage zurückgebracht wird. Bei der Rückkehrbewegung wird die Stellspindel 21 nicht betätigt.

Wird die Leitung 8 mit der Druckmittelquelle 6 verbunden, so wird zuerst die Schwenkeinrichtung 11 betätigt und erst anschließend die Kupplung 12. Der Kolben 54- wird daher entgegen der Wirkung der Rückführfeder 57 verschoben, ohne daß das Trommelgehäuse 28 mitgenommen wird. Nach dem Verbinden der Leitung 8 mit der Außenluft wird zuerst die Zylinderbohrung 52 und erst anschließend werden die Zylinderbohrungen 4-1 und 42 entlastet, so daß die Kupplung noch wirksam ist, während der Kolben 5**- unter der Wirkung der Rückführfeder 57 in seine Ausgangslage zurückgebracht wird. Die Stellspindel 21 macht also eine Bewegung entgegen der Dreh'richtung des ölir&eigers.

Das Stellrichtungsventil 4 für den Anschluß einer der Leitungen 8 und 9 en das Schrittventil 5 und die Verbindung des Schrittventils 5 mit der-Druckmittelquelle 6 oder der Außenluft wird von dem Meßgerät 5» dem Klassiergerät 62 und der Steuerlogik 63 entsprechend dem mit Hilfe des Meßtasters 1 ermittelten Durchmesser des Werkstückes 2 gesteuert. Bei größeren Maßabweichungen werden mehrere Schaltschritte nacheinander durch- ^ geführt.

Die Stellschritte zum Anstellen oder Entfernen des Drehmeißels 15 von dem Werkstück 16 können durch entsprechende Wahl der Steigung der Stellspindel 21 und des Schwenkwinkels des Schwenkkörpers 47 verhältnismäßig klein gehalten werden. Die Größe der Stellschritte ist durch Einstellen des Begrenzungsbolzens 58 zur Anpassung an die jeweiligen Verhältnisse und die einzuhaltenden Toleranzen einstellbar· iür das Einrichten der Werkzeugmaschine kann das Trommelgehäuse 28 im Ruhezustand der Kupplung in Drehrichtung des Uhrzeigers

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oder in.Gegenrichtung von Hand gedreht werden, wodurch die Stellspindel 21 betätigt wird. Die Betätigung des Trommelgehäuses 28 ist auch bei eingeschaltetem Meßgerät 3 möglich. Der Aufwand für den Meß- und Steuerteil ist verhältnismäßig klein, da von der Steuerlogik 63 nur einfache Stellimpulse zum Betätigen der Ventile 4 und 5 erforderlich sind.

■· In dem Klassiergerät 63 sind die Maßklassen durch einstellbare Grenzkontakte festgelegt und es wird ihnen folgende Bedeutung zugeordnet:

Maßklasse D:

Das Werkstückmaß liegt in einem schmalen Bereich in der Mittellage der zulässigen Werkstücktoleranz. Eine Maßkorrektur ist nicht erforderlich. .

Maßklasse C und E:

Das Werkstückmaß liegt in einem schmalen Bereich unter oder über der Maßklasse D. Es ist ein Stellschritt zum Zu- oder Rückstellen dee Werkzeugs erforderlich, damit das nachfolgend zu bearbeitende Werkstück wieder in die Maßklasse D fällt.

Maßklasse B und F:

Das Werkstückmaß liegt in einem Bereich weiter entfernt von der Maßtoleranz D. Es sind zwei Stellschritte zum Zu- oder Rückstellen des Werkzeuges erforderlich, damit das nachfolgend zu bearbeitende Werkstück wieder in Maßklasse D fällt.

Maßklasse A und G:

Das Werkstückmaß über- oder unterschreitet die zulässigen Werkstücktoleranzgrenzen. Die weitere Produktion wird durch Stillsetzen des Automaten unterbrochen.

Die Zuordnung zu den einzelnen Maßklassen übernimmt die Steuerlogik 63· Diese erhält das Stellsignal für die einzelnen

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Stellschritte vom nockengesteuerten Schalter.64- des Drehautomaten bei jedem Arbeitsspiel. Zur Sicherung gegen Fehlverstellungen wird die Anwesenheit des Werkstücks 2 mit dem Schalter 65 geprüft und beim Fehlen eines Werkstücks, z.B. beim Anfang der Werkstoffstange, kein Stellvorgang ausgelöst.

Die Steuerlogik 65 gibt das Stellsignal je nach Lage des Werkstückmaßes in den Maßklassen weiter: Stillsetzen des Automaten in den Maßklassen A und G durch Beeinflussen der Antriebsmotoren, welche mit dem Motorensymbol 66 dargestellt sind. In den Maßklassen B, C, E und F erhalten die Ventile 4 und die Stellsignale nach Zahl und Stelleinrichtung und beeinflüssen damit über die Stellspindel 21 den Werkzeugschlitten 17 des nicht dargestellten Drehautomaten, wodurch das Maß des nachfolgend mit dem Drehwerkzeug 15 «zu bearbeitenden Werkstücks 16 geändert wird. Die für den Stellvorgang notwendige Hilfsenergie wird aus einer Druckmittelquelle, z.B. Druckluftquelle, bezogen.

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Claims

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Ansprüche

Vorrichtung zum Einstellen eines Werkzeugschlittens einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer Drehmaschine abhängig von einer bestimmten Abmessung eines auf der Werkzeugmaschine zuvor bearbeiteten Werkstückes mittels einer Einrichtung zum Messen dieser Abmessung und einer Einrichtung zum Verstellen einer Stellspindel, dadurch gekennzeichnet , daß die Meßeinrichtung (3) zum Betätigen mindestens eines Steuerventils (4-, 5) dient, das zwischen eine Druckmittel quelle (6) einerseits und die eine druekmittelbetätigbare Schwenkeinrichtung (11) und eine druckmittelbetätigbare Kupplung (12) aufweisende Verstellein- ' richtung andererseits eingeschaltet ist, wobei Jeweils eine der Einrichtungen der Verstelleinrichtung unmittelbar und die andere Einrichtung: über ein den Durchfluß von Druckmittel verzögerndes Glied (10) mit der Druckmittelquelle verbindbar ist, und daß die Kupplung zwischen die Stellspindel (21) und die Schwenkeinrichtung eingeschaltet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Schwenkeinrichtung (11) einen druckmittelbetätigbaren Betätigungskolben (54-) und eine Rückführfeder (57) für diesen Kolben hat und daß der Betätigungskolben und die Rückführfeder an einem mit der Kupplung (12) verbundenen Schwenkkörper (4-7) mindestens mittelbar angreifen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Kupplung (12) zwei gegenseitig verschwenkbare Kupplungsteile (28, 29) hat, von -denen der eine mit dem Schwenkkörper (4-7) und der andere mit der Stellspindel (21) jeweils fest verbunden ist, und daß zwischen den beiden Kupplungsteilen mindestens ein durch Druckmittel verschiebbarer Verbindungsteil (30, 31)

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lind eine die Kupplungsteile voneinander zu trennen suchende Feder (36, 37) vorgesehen sind.
4-· -Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Stellspindel (21) in den Schlitten (17) eingeschraubt ist und mit einem ortsfesten Anschlagglied (19) als Vorschubanschlag zus ammenwirkt·
5· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß auf die Stellspindel (21) eine Gewindescheibe (22) aufgeschraubt ist, zwischen der und dem die Stell spindel aufnehmenden Gewindekörper (17) eine Jeder (23) eingespannt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeich net, daß der mit dem Schwenkkörper (4-7) fest verbundene Kupplungsteil (29) zwei achsparallel angeordnete Zylinderbohrungen (4-1, 4-2) hat, in denen jeweils zwei endseitig angeordnete und mit einem der Verbindungsteile (30, 31) verbundene Kolben (44-) verschiebbar gelagert sind und daß die die Teile (28; 30, 31) voneinander zu trennen suchende Feder (36, 37) zwischen einem mit dem einen Kupplungsteil (29) verbundenen Halteglied (34-, 35) und dem Verbindungsteil (30, 31) eingespannt ist.

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