DE2259268C3 - Vorrichtung zum Anzeigen einer durch Bohren oder Fräsen entfernten Materialmenge von Werkstücken, insbesondere für den Unwuchtausgleich - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anzeigen einer durch Bohren oder Fräsen entfernten Materialmenge von Werkstücken, insbesondere für den Unwuchtausgleich, mit einem Fühler, der eine dem Vorschub des Bohr- bzw. Fräswerkzeuges wegproportionale Spannung abgibt und mit einer elektrischen Schaltung, die die wegproportionale Spannung in eine der Werkzeugform entsprechende volumenproportionale Spannung umwandelt. Eine derartige Vorrichtung ist bekannt (DT-OS 15 73 645).

Beim Auswuchten von Werkstücken, insbesondere Serienteilen, wird der Massenausgleich häufig durch Abbohren oder Abfräsen von Material an der Oberfläche bzw. an der Stirnseite des auszuwuchtenden Körpers, beispielsweise eines Rotors, durchgeführt. Bei der bekannten Vorrichtung wird der Bohrervorschub vom Zeitpunkt des Beriihrens der Bohrerspitze auf dem Werkstück durch einen Weg-Spannungs-Wandler abgefühlt, so daß man zunächst eine der jeweiligen Bohrtiefe proportionale Spannung erhält. Diese der Bohrtiefe proportionale Spannung wird z. B. über ein entsprechend dimensioniertes Diodennetzwerk so verzerrt, daß am Ausgang des Netzwerkes eine Spannung entsteht, die unter der Berücksichtigung der Bohrspitze dem jeweils abgebohrten Volumen proportional ist.

Bei Serienauswuchtmaschinen wird die dem Volumen proportionale Spannung mit entsprechendem Maßstab von der im vorangegangenen Unwuchtmeßlauf ermittelten lind gespeicherten, der Unwucht proportionalen Spannung subtrahiert und die Differenz z. B. an einem Meßinstrument angezeigt. Hierbei zeigt dieses Meßinstrument bei Erreichen der richtigen Bohrtiefe Null an. Bei Erreichen dieses Null-Wertes kann nun der Bohrervorschub entweder automatisch oder von Hand unterbrochen werden. Die zur Verzerrung der tiefenproportionalen Spannung in eine volumen-proportiona-Ie Spannung verwendeten Netzwerke bestehen meist aus einer Anzahl Dioden, deren Vorspannung derart variabel ist, daß ihre Kurve so verändert werden kann, daß sie verschiedenen Bohrerschliffwinkeln oder Bohrerdurchmessern gerecht wird.

Für einen idealen Spiralbohrer beispielsweise muß die Funktionskurve über die Länge des Bohrkegels einer

is kubischen Funktion entsprechen, und ab dem völligen Eintauchen des Bohrkegels in das Werkstück muß die Kurve in einen linearen Anstieg übergehen.

Häufig stellt sich das Problem, daß Rotore mit verhältnismäßig dünner Wandstärke durch Bohren bzw. Fräsen ausgeglichen werden müssen. Um möglichst viel Material beseitigen zu können, wählt man hierbei einen relativ großen Bohrerdurchmesser, wobei infolge der geringen Wandstärke des Werkstückes das Material zum Teil völlig durchbohrt wird. Hierbei ist nun eine Funktionskurve erforderlich, welche — solange der Bohrer bzw. Fräser auf der Rückseite nicht aus dem Werkstück austritt — der vorher beschriebenen Funktionskurve entspricht Wird aber das Material durchbohrt, so wird ab diesem Zeitpunkt der Volumenanstieg um den Betrag des Austretens der Bohrerspitze aus dem Material stets wieder verringert, bis schließlich bei völligem Durchbohren des Materials auch bei weiterer Zunahme der Bohrtiefe keine Vergrößerung des abgebohrten Volumens mehr stattfindet. Bei Werkstükken der Serienfertigung mit stets gleichbleibender Materialstärke würde sich ohne besondere Schwierigkeit eine Funktionskurve errechnen und diese durch ein entsprechendes Diodennetzwerk realisieren lassen, so daß am Ausgang dieses Netzwerkes eine dem dazugehörigen Volumen proportionale Spannung zur Überwachung des Massenausgleichs gebildet werden kann. Bei nicht konstanter Materialstärke, wie dies beispielsweise bei Gußteilen oder bei tiefgezogenen Blechteilen der Fall ist, ist die vorbeschriebene Einrichtung deshalb nicht verwendbar, weil eine mit der Materialstärke ändernde Funktionskurve angewendet werden muß.

Weiterhin sind Einrichtungen bekannt (DT-AS 12 66 018), welche bei Werkstücken mit geringer Wandstärke den Massenausgleich durch Bohren mit Hilfe eines sogenannten Stufenbohrers durchführen, wobei die Bohrtiefe einem bestimmten Durchmesser des Bohrloches entspricht. Bei Werkstücken mit unterschiedlicher Materialstärke geht diese jedoch voll in das Volumen des abgebohrten Materials ein.

Bei den bekannten Vorrichtungen ist beim Bearbeiten von relativ dünnen Werkstücken dann, wenn die Bohrerspitze durch das Werkstück hindurchdringt, eine genaue Anzeige des entfernten Materials nicht mehr möglich. Dies liegt daran, daß bei den bekannten Vorrichtungen der durch das Werkstück hindurchragende Teil des Bohrkegels bzw. das Profil des Fräswerkzeuges nicht mehr berücksichtigt wird, woraus sich dann falsche Anzeigen ergeben.

Aus der DT-OS 15 73 858 ist noch eine Vorrichtung zur Vorschubsteuerung eines eine nichtlineare Materialabtragung bewirkenden Werkzeuges beim Unwuchtausgleich bekannt. Mit dieser bekannten Vorrichtung

soll in Abhängigkeit von der Kontur des auszugleichenden Werkstücks eine Justage ermöglicht werden. Eine Berücksichtigung der Bohrerspitze beim Durchdringen durch das Werkstück erfolgt auch bei dieser bekannten Vorrichtung nicht.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Vorrichtung zum Anzeigen einer durch Bohren oder Fräsen entfernten Materialmenge von Werkstücken zu zeigen, bei der eine genaue Angabe der entfernten Materialmenge auch dann möglich ist, wenn das Bohrwerkzeug bzw. Fräswerkzeug durch das Werkstück hindurchdringt.

Diese Aufgabe wird bei der Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein weiterer Fühler an der Durchdringungsstelle des Werkzeuges in der Weise vorgesehen ist, daß beim Durchbohren bzw. Durchfräsen des Werkstückes in Abhängigkeit vom Vorschub des Bohrers bzw. Fräsers eine zweite volumenproportionale Spanning gebildet wird und daß die beiden volumenproportionaJen Spannungen an eine Subtrahierschaltung gelegt sind.

Bei der Erfindung wird beim Durchdringen des Bohrbzw. Fräswerkzeuges durch das Werkstück eine zweite volumenproportionale Spannung vorgesehen, welche vor der ersten volumenproportionalen Spannung subtrahiert wird. Auf diese Weise läßt sich das Volumen des durch das Werkstück hindurchgedrungener Bohrkegels bzw. Fräswerkzeugteiles bei der Volumenanzeige berücksichtigen. Man erhält hierdurch eine genaue Volumenanzeige für die entfernte Materialmenge.

Anhand der Figuren soll an einem Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung und

Fig.2 eine Kurvendarstellung, die das abgetragene Materialvolumen in Abhängigkeit von der Bohrtiefe darstellt.

Die Fig. 1 zeigt einen scheibenförmigen Rotor l.der ausgewuchtet werden soll. Dieser Rotor ist im Schnitt dargestellt. Der Rotor 1 ist in einer Wuchtspindel 2 eingelagert, wobei während des Massenausgleichs die Wuchtspindel 2 stillgesetzt und in der richtigen Winkellage für die Ausgleichsbearbeitung blockiert ist. Ein Preßluftzylinder 3 ist an seinem Eingang 4 mit Preßluft beaufschlagt, so daß sich ein Fühlhebel 5 an die Unterseite des Rotors 1 anlegt. In diesem Füllhebel 5 ist ein Fühlstift 6 federnd eingebaut, welcher sich ebenfalls an die Unterseite des Werkstückes anlegt. Ein Bohrer 7 ist in einer Bohrerführung 8 zentriert. Diese Bohrerführung wird über Federn 9 auf die Oberfläche des Rotors angedrückt. Zwischen einer Bohrerpinole 10 und einer mit der Bohrerführung 8 verbundenen Brücke 11 fühlt nun ein Weg-Spannungs-Wandler 12 die jeweils in den Rotor 1 eingebrachte Bohrtiefe ab.

Die Ausgangsspannung des Weg-Spannungs-Wandlers 12 ist der absoluten Bohrtiefe proportional. Sie wird einer Eingangsklemme 14 einer Schaltung 13 zugeführt, an deren Ausgangsklemme 15 eine Spannung entsteht, welche dem Volumen proportional ist, das der Bohrer 7 bei genügend dickwandigem Material zerspanen würde. ,,„ Die tiefenproportionale Spannung gelangt fernerhin über einen geschlossenen Relaiskontakt 16 in einen Kondensator 17 und über einen als Impedanzwandler geschalteten Verstärker 18 an einen Ausgang 19, an welchem ebenfalls eine der Bohrtiefe proportionale (,<; Spannung entsteht. Die tiefen-proportionale Spannung des Weg-Spannungs-Wandlerj 12 gelangt außerdem über einen Widerstand 21 in einen Differenzverstärker 20, welcher die ebenfalls tiefen-proportionale Spannung am Kontakt 19 hiervon subtrahiert, so daß an einem Ausgangskontakt 25 des Differenzverstärkers 20 die Spannung Null erscheint

Tritt nun die Bohrerspitze durch das Werkstück 1 hindurch, so wird der Fühlstift 6 geringfügig gedrückt und ein Kontakt 34 geöffnet Dadurch fällt ein Relais 35 ab, und der Relaiskontakt 16 wird geöffr.eL Von nun an bleibt die Spannung im Kondensator 17 und damit die Spannung am Kontakt 19 konstant

Beim weiteren Durchbohren durch das Werkstück 1 steigt jedoch die vom Weg-Spannungs-Wandler 12 abgegebene Spannung weiter an, und am Ausgangskontakt 25 des Differenzverstärkers 20 erscheint nun eine Spannung. Sie ist der Durchdringungstiefe der Bohrerspitze auf der Rückseite des Werkstückes 1 proportional. Diese Spannung wird nun einer weiteren Schaltung 26 zugeführt, deren Funktion mit derjenigen der Schaltung 13 identisch ist Die Ausgangsspannung der Schaltung 26 am Kontakt 27 wird nun in einem Verstärker 28 von der Spannung am Kontakt 15 subtrahiert, so daß am Ausgang 33 eine Spannung entsteht, welche dem tatsächlichen Volumen proportional ist

Durch das öffnen des Kontaktes 34 kann ferner bewirkt werden, daß die Luftzufuhr 4 des Preßluftzylinders 3 abgetrennt wird und die Luftzufuhr durch einen Eingang 36 des Zylinders erfolgt. Dadurch schwenkt der Fühlarm 5 zusammen mit dem Fühlstift 6 und dem Schalter 34 von der Werkstückunterseite weg, damit ein Beschädigen durch den hindurchdringenden Bohrer vermieden wird.

Anhand der F i g. 2 soll die Wirkungsweise der Vorrichtung noch näher erläutert werden. In dieser Figur ist auf der Ordinate das Bohrvolumen und auf der Abszisse die Bohrtiefe aufgetragen. Die Kurve A stellt das Volumen des Teiles des Bohrers dar, der durch die Oberfläche des Werkstückes hindurchgetreten ist. Die Kurve B stellt das ausgebohrte Volumen in einem dicken Werkstück dar. Die Kurve C zeigt den Verlauf des ausgebohrten Volumens eines dünnen Werkstückes. Der Kurververlauf D zeigt das vom Kurvenverlauf A subtrahierte Volumen bei einem dicken Werkstück, und der Kurvenverlauf E zeigt das vom in der Kurve A dargestellten Volumen subtrahierte Volumen für ein dünnes Werkstück.

Die strichpunktierte Linie Fzeigt die Oberkante bzw. die obere Oberfläche des Werkstückes, die strichpunktierte Linie G die Unterseite eines dünnen Werkstückes und die strichpunktierte Linie H die Unterseite eines dicken Werkstückes. Die Kurve A nimmt zunächst entsprechend der Form des Bohrkegels einen in etwa kubischen Verlauf und geht dann in einen linear ansteigenden Ast über, sobald der Bohrkegel vollständig durch die obere Oberfläche des Werkstückes hindurchgedrungen ist. Sobald nun die Spitze des Bohrers die Unterseite des Werkstückes erreicht und durch diese hindurchdringt, wird durch das Niederdrücken des Fühlstiftes 6 in F i g. 1 der Relaiskontakt 16 geöffnet, so daß am Ausgang 25 des Differenzverstärkers 20 in Abhängigkeit von der Bohrtiefe eine Spannung erscheint, die in eine volumen-proportionale Spannung in d^' Schaltung 26 umgewandelt wird und einen solchen Verlauf nimmt, wie es für ein dickes und ein dünnes Werkstück in den Kurven D und £ dargestellt ist. Diese Spannung wird von der Spannung A im Differenzverstärker 28 subtrahiert, und es erscheint an dessen Ausgang 33 ein Spannungsverlauf, der dem

Kurververlauf ßbzw. Cproportional ist. Hierdurch wird eine proportionale Zuordnung der Spannung zum tatsächlich ausgebohrten Volumen gewonnen. Wie aus F i g. 2 zu erkennen ist, verlaufen die beiden Kurven B und C horizontal, sobald der gesamte Bohrkegel durch die Werkstückunterseite hindurchgedrungen ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Anzeigen einer durch Bohren oder Fräsen entfernten Materialmenge von Werkstücken, insbesondere für den Unwuchtausgleich, mit einem Fühler, der eine dem Vorschub des Bohrbzw. Fräswerkzeuges wegproportionale Spannung abgibt und mit einer elektrischen Schaltung, die die wegproportionale Spannung in eine der Werkzeugform entsprechende volumenproportionale Spannung umwandelt, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Fühler (5, 6) an der Durchdringungsstelle des Werkzeuges in der Weise vorgesehen ist, daß beim Durchbohren bzw. Durchläsen des Werkstücks (1) in Abhängigkeit vom Vorschub des Bohrers bzw. Fräsers (7J eine zweite volumenproportionale Spannung gebildet wird und daß die beiden volumenproportionalen Spannungen an eine Subtrahierschaltung (28) gelegt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch den weiteren Fühler (5,6) beim Durchbohren bzw. Durchfräsen des Werkstückes (1) Schalter (16, 34) in der Weise betätigbar sind, daß eine Schaltung (28) zur Erzeugung der zweiten volumenproportionalen Spannung durch den die wegproportionale Spannung abgebenden Fühler (12) ansteuerbar ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite volumenproportionale Spannung erzeugende Schaltung (28) mit dem die wegproportionale Spannung abgebenden Fühler (12) über einen Differenzverstärker (20) verbunden ist, dessen Ausgang bis zum Betätigen der Schalter (16,34) den Wert Null aufweist.