DE2302720A1

DE2302720A1 - Anordnung fuer das einstellen beweglicher teile an numerisch gesteuerten maschinen

Info

Publication number: DE2302720A1
Application number: DE2302720A
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung M Antrag
Original assignee: Automobiles Peugeot SA; Renault SAS
Current assignee: Automobiles Peugeot SA; Renault SAS
Priority date: 1972-01-20
Filing date: 1973-01-19
Publication date: 1973-08-02
Also published as: GB1407525A; FR2168689A5; US3867053A

Description

Dipl-lng. H. MITSCHERLICH Dip!.-Ing. K. GUNSCHMANN

Dr. rer. not. W. KÖRBER Dipl.-lng. J. SCHMIDT-EVERS

PATENTANWÄLTE

8 MÜNCHEN

Steinsdorfstraße 10 β (0811) »29 66 84

19. Januar 1973

REGIE NATIONALE DES USINES RENAULT 8/10 Avenue Emile Zola Billancourt (Seine) Frankreich

und

AUTOMOBILES PEUGEOT

75, Avenue de la Grande Arme'e

Paris / Frankreich

Patentanmeldung

Anordnung für das Einstellen beweglicher Teile an numerisch gesteuerten Maschinen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung für das Einstellen beweglicher Teile an numerisch gesteuerten Maschinen, insbesondere von Bearbeitungsköpfen an numerisch gesteuerten Maschinen, wie sie vor allem zum Bearbeiten von langgestreckten Werkstücken, etwa von Profileisengebilden oder von Rahmenträgern für Kraftfahrzeugchassis benutzt werden.

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ORIGINAL INSPECTED

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Die numerische Steuerung hat sich als die besonders geeignete Technik für das Vielfachbohren an diesen Werkstücken mit grossen Abmessungen in kleinen und mittleren Serien erwiesen. Durch Änderung der Programme läßt sich eine grosse Zahl unterschiedlicher Teile auf ein und derselben Maschine bearbeiten.

Von den automatisch gesteuerten Anordnungen für das Einstellen und Bearbeiten langgestreckter Teile nach einem vorgegebenen Programm ist eine Bauweise zu erwähnen, bei der ein synchron mit dem Profileisen bewegter Schlitten einen Streifen mitnimmt, auf dem das Bearbeitungsprogramm in Form von aufeinanderfolgenden Gruppen von Markierungen, etwa von Löchern, aufgezeichnet ist, wobei der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Gruppen von Markierungen gleich dem Längsabstand zwischen zwei Bearbeitungsvorgangen ist, die nacheinander ausgeführt werden sollen; dabei umfaßt jede, einem elementaren Bearbeitungsprogramm entsprechende Gruppe von Markierungen eine Haltmarkierung, die mit einem feststehenden Haltabtaster zusammenwirkt, um das Profileieen in einer Bearbeitungs-Längsposition zum Anhalten zu veranlassen, die der relativen Lage dieser Haltmärkierung auf dem Programmstreifen entspricht, sowie mindestens eine Markierung für die Steuerung eines Bearbeitungsvorgangs an vorbestimmten Stellen des Streifens, welche Markierung jeweils mit einem einen Bearbeitungsvorgang steuernden Abtaster zusammenwirkt, der einer Bearbeitungseinheit zugeordnet ist und der, wenn er eine entsprechende Markierung auf dem Streifen ermittelt, die ihm zugeordnete Bearbeitungseinheit in einer Transversalebene richtig ausrichtet und dann durch die Bearbeitungseinheit die eigentliche Bearbeitung vornehmen läßt.

Die im allgemeinen benutzte Werkzeugmaschine weist eine

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Brücke auf, die so angeordnet ist, daß sie den zu bearbeitenden Träger, das Profileisen oder den Balken umfaßt, und die mit Einrichtungen versehen ist, durch die ein ein Vertikalwerkzeug tragender Ständer so geführt wird, daß dieses Werkzeug in transversaler Richtung gegenüber dem Träger verschoben und ausgerichtet wird. Als Bezugsebene wird die rechte oder linke Seitenfläche des Trägers benutzt, wenn beispielsweise Bohrungen auf der Oberseite dieses Trägers auszuführen sind.

Der Erfindung liegt in erster Linie die Aufgabe zu Grunde, von einer Bezugsfläche zur anderen übergehen zu können, wenn bestimmte Bearbeitungsvorgänge an der rechten Seitenfläche, andere aber an der linken Seitenfläche orientiert werden sollen.

Ferner soll mit der Erfindung die Aufgabe gelöst werden, einen beliebigen ausgewählten Ausgangswert zu speichern, um den ersten Bearbeitungsvorgang einer Folge von Bearbeitungsvorgängen ausgehend von einer Bezugsseitenfläche vornehmen zu können. Der hier vorgesehenen Speicherungsvorrichtung liegt die Notwendigkeit zu Grunde, den Unregelmassigkeiten zu begegnen, die an den Seitenflächen des Trägers auftreten können, Unregelmassigkeiten, die beim Ziehen des Trägers entstanden sein können und die auf die Lage der Bearbeitungsstellen auf der Oberseite des Trägers zurückwirken können und seinen Zusammenbau mit anderen, fehlerfreien oder mit andersartigen Fehlern behafteten bearbeiteten Bauteilen beeinträchtigen können.

Zu diesem Zweck muß man nur den Bezugspunkt 1 (n) lediglich für den ersten Bearbeitungsvorgang (n) heranziehen; für die weiteren Bearbeitungsvorgänge sind die Bezugspunkte; 1 (n + I)¹, 1 (n + 2)' usf., nachdem 1 (n) gespeichert

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worden ist.

Dasselbe gilt für den Bezugspunkt 2,

Die Erfindung löst schließlich auch die Aufgabe, einen genauen Transversalkontakt längs eines Werkstücks, etwa eines sehr langen, nicht geradlinigen Trägers wechselnden Querschnitts aufrecht zu erhalten, welcher Kontakt mit einer Kraft, deren Höhe der Notwendigkeit entspricht, hergestellt werden kann. Bisher war man davon ausgegangen, daß derartige Teile nicht deformierbär wären. Das trifft jedoch nicht zu und es ist gerade das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine genaue Bearbeitung unter Vermeidung dieses Fehlers zu ermöglichen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden, den Erfindungsgedanken nicht einschränkenden Beschreibung anhand der Zeichnungen, die folgendes darstellen:

Fig. 1 das Schema einer Anordnung zum Einstellen beweglicher Organe;

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Zentriervorrichtung, deren Zylinder ganz rechts steht;

Fig. 3 einen Schnitt durch die gleiche Zentriervorrichtung bei in seiner Gleichgewichtsstellung befindlichem Zylinder;

Fig. U einen Schnitt durch die gleiche Zentriervorrichtung, deren Zylinder ganz links steht;

Fig. 5 ein Schema zur Erläuterung des Einsteilens einer

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Bearbeitungseinheit mit Hilfe eines einzelnen Meßfühlers;

Fig. 6 ein Schema zur Erläuterung der Durchführung mehrerer Bearbeitungsvorgänge mit einer eine Verformung aufweisenden Bezugsfläche;

Fig, ? eine Darstellung eines zu bearbeitenden Werkstücks in drei Dimensionen;

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der für die Bearbeitung eines nicht geradlinigen Werkstücks mit variablem Querschnitt vorgesehenen Anordnung;

Fig. 9 die gleiche Vorrichtung mit einem U-Profil als zu bearbeitendem Werkstück;

Fig.10 eine Seitenansicht der Anordnung nach den Fig. 8 und 9.

Bei der in Fig. 1 gezeichneten Anordnung wird angenommen, daß bestimmte, von der Bearbeitungseinheit 1 an der Oberseite 2 eines Werkstücks 3 vorzunehmende Bearbeitungsvorgänge in Richtung des Doppelpfeils d senkrecht zu den Seitenflächen H und 5 ausgeführt werden und zwar einige unter Berücksichtigung der Bezugsfläche H, andere unter Berücksichtigung der Bezugsfläche 5.

Die Bearbeitungseinheit 1 ist an einer mit dem Ständer 7 starr verbundenen Führung 6 angeordnet, die senkrecht zu den

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Bezugsflächen 4 und 5 des Werkstücks verläuft.

Eine parallel zu d sich erstreckende Spindel 8 kann in einem Gleitlager 9 und einem Kammlager 10 frei umlaufen; beide Lager sind an dem Ständer 7 gehaltert.

Die an dem Ständer 7 befestigte Bauteilgruppe, bestehend aus dem drehfest mit 10 verbundenen Motor 11 und dem Positionsmeßfühler 12, kann der Spindel 8 jede gewünschte Drehstellung erteilen.

Die von dieser Spindel getragene Mutter 13 ist starr mit der Bearbeitungseinheit 1 verbunden und kann diese in Richtung d in jede-verlangte Längsposition bringen, die einer Drehstellung der Spindel 8 entspricht.

Zwei in Fig. 1 schematisch angedeutete Zentriervorrichtungen 14 bzw.IH¹ erlauben eine genaue axiale Ausrichtung zwischen der Spindel 8 und einem Tasthebel 15 bzw. zwischen der Spindel 8 und einem Tasthebel 15·, wobei die Tasthebel 15 bzw, 15' sich in ständigem Kontakt mit dem Werkstück und zwar an dessen rechter Seite 4 bzw. linker Seite 5 befinden.

Die Zentriervorrichtungen 14 und 14' stimmen miteinander überein· Aus den Fig. 2, 3 und 4 ist zu entnehmen, daß eine Zentriervorrichtung aus einem Zylinder 21, einer Hülse 22, zwei Zylinderböden 23 und 24 und zwei freien Kolben 27 und 28 besteht", die für die Abdichtung der Kammer 29 gegenüber dem Zylinder 21 und der Hülse 22 mit Hilfe von Dichtungen 32 und 33 sorgen.

Die Beweglichkeit der beiden Kolben 27 und 28 wird einerseits gegenüber dem/Zylinder 21 durch die Zylinderbödeh

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22 und 23 und andererseits gegenüber» der Hülse 22 durch deren Flansche 30 und 31 begrenzt. Bei der gezeichneten Ausführungsform dient die Hülse 22 als Lagerung einer umlaufenden Spindel 34, aber natürlich kann sie auch einfach mit einem beweglichen, nicht drehbaren Körper verbunden sein ·

Durch Einführen eines unter Druck stehenden fließfähigen Mediums durch die Düse 35 in die Kammer 29 werden die Kolben 27 und 28 zurückgeschoben. Der Kolben 27 läuft so weit zurück, bis er gleichzeitig an den Zylinderboden 23 und den Flansch 31 stößt, während der Kolben 28 zurückläuft, bis er sowohl an den Zylinderboden 24 als auch gleichzeitig an den Flansch 30 anstößt. Die Hülse 22 ist somit axial genau gegenüber dem Zylinder 21 ausgerichtet. Die Fluidwirkung verhindert jede Verschiebung des Zylinders 21 und der Hülse 22.

Bei Aufhebung des Drucks in der Kammer 29 kann sich der Zylinder 21 gegenüber der Hülse 22 innerhalb der in den in Fig. 2 und Fig. 4 gezeichneten Grenzen verschieben.

Die Vorrichtung erlaubt daher ferngesteuert die genaue Lokalisierung des Zylinders 21 gegenüber der Hülse 22 und die Beibehaltung dieser Stellung.

Die Hülse 22 ist über die Stange 34 axial mit der Spindel 8 verbunden; die Stange 34 ist in einem Kugeldrucklager drehbeweglich gelagert. Die Zylinder 21 der Zentriervorrichtungen 14 bzw. 14' sind mit Tasthebeln 15 bzw. 15 * starr verbunden«

Wenn die Zentriervorrichtung 14 druckbeaufschlagt und die

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Zentriervorrichtung 14' drucklos ist, nimmt die Spindel 8 die Fläche 4 als Bezugspunkt, d.h., daß der Anfangspunkt 16 der Spindel in die Ebene der Bezugsfläche 4 geht, und umgekehrt, wenn die Zentriervorrichtung 14 drucklos und die Zentriervorrichtung IU¹ druckbeafuschlagt ist, nimmt die Spindel 8 die Fläche 5 als Bezugspunkt und der Anfangspunkt 17 der Spindel geht in die Ebene der Bezugsfläche 5, - .

Die beschriebene Anordnung arbeitet folgendermaßen: Bezugspunkt 1

Um die Einstellung Y₁ zu erreichen, muß man die Zentriervorrichtung IH einsetzen, während die Zentriervorrichtung 14' ausser Betrieb bleibt; die Einstellung erfolgt mittels Motor 11 und Meßfühler 12, welch letzterer über die axiale Lage der Mutter Auskunft geben kann, da die Steigung . der Spindel 8 bekannt ist.

Der Meßfühler muß, wenn das Werkzeug sich in der Ebene der Seitenfläche 4 befindet, "Null" anzeigen, wobei zunehmende positive Werte einer Verschiebung aus der Ebene der Fläche 4 zur Ebene der Fläche 5 hin entsprechen.

Bezugspunkt 2

Um die Einstellung Y₂ zu erreichen, muß man die Zentriervorrichtung 14· einsetzen, während die Zentriervorrichtung 14 ausser Betrieb bleibt; die Einstellung erfolgt mittels Motor 11 und Meßfühler 12.

Zwei Wege sind möglich;

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a) Verwendung von zwei Meßfühlern 12.

Der Fall "Bezugspunkt 1" greift auf einen ersten Meßfühler 12 zurück.

Um die Einstellung gemäß "Bezugspunkt 2" zu ermöglichen, braucht man nur einen zweiten Meßfühler 12 zu verwenden, der "Null" anzeigt, wenn das Werkzeug sich in der Ebene der Fläche 5 befindet, wobei zunehmende positive Werte' einer Verschiebung aus der Ebene der Fläche 5 zur Ebene der Fläche 4 hin entsprechen.

b) Verwendung eines einzigen Meßfühlers 12 (Fig. 5). Wenn der theoretische Abstand der Tasthebel 15 und 15^f voneinander bei druckbeaufschlagten Zentriervorrichtungen 14- und lh' den Wert A hat, braucht man nur die Stellung Y¹. = A - Y₂ herbeizuführen, um praktisch die verlangte Einstellung Y₂ zu erreichen.

- Speicherung eines der Ausgangswerte. Die Fig. 6 soll andeuten, daß mehrere Bearbeitungsgänge nacheinander in den Querschnittsflächen Xn, X (n + 1), X (n + 2), X (n + 3) .... vorzunehmen sind.

Wenn das obenbeschriebene Prinzip, sich auf die Fläche 4 zu beziehen, beachtet wird, werden die verschiedenen Bearbitungsvorgänge bei ihrer relativen Ausrichtung durch die Formabweichung dieser Bezugsfläche beeinflußt. Daraus können sich erheblich Mißstände, etwa beim Verbinden dieses Werkstücks mit einem anderen, fehlerfrei bearbeiteten Werkstück, ergeben.

Um diesem Mangel zu begegnen, ist es nur erforderlich, den "Bezugspunkt 1" lediglich flir die erste Bearbeitung 1 (n) zu benutzen; für die nachfolgenden Bearbeitungsvorgänge

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lauten die Bezugspunkte: 1 (n + I)¹, 1 (n + 2)· ... , nachdem 1 (n) in den Speicher gegeben worden ist.

Dasselbe gilt gegenüber dem "Bezugspunkt 2".

Die erfindungsgemässe Speichervorrichtung umfaßt: Eine in axialer Verbindung mit der Spindel 8 stehende Klemmbacke 18, die, beispielsweise hydraulisch, mit jeder Stelle einer starr an dem Ständer 7 angebrachten Schiene festgeklemmt werden kann.

Um die Gruppe der vorstehend· angegebenen Bearbeitungsvorgänge in den Querschnittsflächen Xn, X (n +1), X (n + 2), usw. .·· auszuführen, braucht man nur die Druckbeaufschlagung der Zentriervorrichtung IH zur Herbeiführung der Einstellung in der Querschnittsfläche Xn vorzunehmen; bevor diese Querschnittsfläche verlassen wird, muß die Zentriervorrichtung Vi freigegeben und die Klemmbacke 18 druckbeaufschlagt werden. Dadurch bleibt die Spindel 8 in Querrichtung unbeweglich, unabhängig davon, welche Bewegungen in X-Richtang erfolgenα

Die in den Fig, 8, 9 und 10 dargestellte Vorrichtung gestattet die Aufrechterhaltung eines genauen Querkontakts längs eines Werkstücks, das nicht geradlinig zu verlaufen braucht und eine variable Querschnittsfläche aufweisen kann; dieser Kontakt kann durch eine in ihrer Höhe den Notwendigkeiten angepaßte Kraft herbeigeführt werden.

Die untere Längsflache desWerkstücks ist ein Teil einer Zylinderfläche, die durch eine beliebige Leitlinie definiert ist, deren Erzeugende senkrecht auf der Ebene V stehen. Alle Seitenflächen sind Teil einer Zylinderfläche, die durch eine beliebige Leitlinie definiert ist, deren Erzeugende

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senkrecht auf der Fläche H stehen (vgl. Fig. 7).

Fig. 7 zeigt eine Ebene P, die senkrecht zu der Geraden D verläuft, die durch den Schnitt der Ebene V mit der Ebene H definiert ist. In jeder durch die sich längs der Geraden D verlagernden Ebene P definierten Querschnitts· fläche werden die betrachteten Kontakte durch Winkelformen 41, 44 und 42, 44 (Fig. 8) verwirklicht.

Das Werkstück 3 stützt sich auf synchronisierte teleskopartige Stützen 55 und 56 (Fig, 10); die Gerade D bleibt daher immer parallel zu sich.

Ein sich längs der Geraden D verlagernder beweglicher Körper trägt zwei Schlitten 45 und 46, die sich auf ihren senkrecht zu D verlaufenden Führungen frei bewegen können. Jeder Schlitten weist die Winkelform auf, die durch zwei zueinander senkrechte Rollen 49, 50 und 51, 52 gebildet wird (Fig. 8).

Der Kontakt zwischen Werkstück und Winkelform wird durch elastische, beispielsweise hydraulische Kräfte aufrechterhalten.

Auch die Schlitten 45 bzw. 46, die Bearbeitungseinheiten 5 3 bzw, 54 tragen, stehen unter dem Einfluß einer elastischen Kraft und können, ohne der Gefahr eines Rückstoßes ausgesetzt zu sein, den Arbeitsgegendruck der an ihnen angebrachten Bearbeitungseinheiten aufnehmen.

Die Stützen brauchen nicht teleskopartig ausgeführt und synchronisiert zu sein, wenn die Unterseite des Werkstücks eine ebene Fläche ist.

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Wenn es sich bei dem Werkstück um ein U-Profil handelt, können die Schlitten 45 und 46 einfach auf die Schenkel 47 und «+8 gehängt werden (Fig. 9).

Wenn das Werkstück geradlinig ist und gleichförmigen Querschnitt hat, kann es in Längsrichtung bewegt werden, wobei der Träger der Schlitten 45 und 46 dann feststehend ist.

Diese Methode hat mehrere Vorzüge.

Die Schlitten 45 und 46 haben jederzeit Kontakt mit dem Werkstück, daraus folgt:

- die von den mit den Schlitten 45 und 46 starr verbundenen Bearbeitungseinheiten 5 3 und 54 ausgehenden Arbeitsdrücke können keinerlei Querverschiebung des Werkstücks oder der Schlitten hervorrufen.

Die von den Einheiten 5 3 und 54 vorgenommenen Bearbeitungsvorgänge sind genau zu der Fläche 44 ausgerichtet.

Es genügt, sich auf einen der Schlitten 45 oder 46 zu beziehen, um genau bezüglich der Fläche 41 bzw. 42 Bearbeitungsvorgänge zu lokalisieren, die von einer anderen Bearbeitungseinheit ausgeführt werden. In diesem Fall kann es erforderlich sein, einen der Schlitten 45 oder 46 festzuklammern, um zu verhindern, daß das Werkstück von den Schlitten wegrückt.

Patentansprüche:

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Claims

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1. !Anordnung für das Einstellen beweglicher Teile an numeriseh gesteuerten Maschinen, wie sie vor allem zum Bearbeiten langgestreckter Werkstücke benutzt werden, mit einer Brücke, die so angeordnet ist, daß sie das zu bearbeitende Werkstück umfaßt und die mit Einrichtungen versehen ist, durch die ein ein Vertikalwerkzeug tragender Ständer so geführt wird, daß dieses Werkzeug in transversaler Richtung gegenüber dem Werkstück verschoben und ausgerichtet wird, wobei die rechte oder die linke Seitenfläche des Werkstücks als Bezugsebene dient,

dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die es erlauben, von einer Bezugsebene zur anderen übergehen zu können, um einen Bearbeitungsvorgang in einem vorgegebenen Bereich des Werkstücks ausführen zu können, ferner eine Einrichtung zum Speichern der Ausgangswerte, die für die Ausführung einer ersten Bearbeitung gewählt worden sind, sowie Einrichtungen, die ein genaues Verfolgen der Umrißlinie des Werkstücks ermöglichen.

2, Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalbearbeitungseinheit (1) zwischen den beiden Anfangspunkten (16, 17) einer Spindel (8) verstellbar ist, deren Lage von einem Meßfühler (12) steuerbar ist.

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3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Zentriervorrichtungen (14- und 14') vorgesehen sind, die eine genaue axiale Ausrichtung zwischen der Spindel (8) und einem Tasthebel (15 oder 15') herbeiführen.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ständer (7) zwei Schlitten (45 und 46) verschiebbar sind, die Bearbeitungseinheiten (53 und 54) tragen und jeweils zwei zueinander senkrecht stehende Rollen (49, 50 bzs. 51, 52) aufweisen, die die Flächen (42, 44 bzw. 41, 44) des Werkstücks (3) berühren.

5, Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Speichern der gewählten Ausgangswerte eine Klemmbacke (18) aufweist, die in axialer Richtung mit der Spindel (8) verbunden ist und die an jeder Stelle einer starr mit dem Ständer (7) verbundenen Schiene (19) festklemmbar ist.

Der Patentanwalt

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