DE2312786A1

DE2312786A1 - Ausrichteinrichtung fuer werkzeugoder werkstuecktraeger

Info

Publication number: DE2312786A1
Application number: DE19732312786
Authority: DE
Inventors: Ernst Prof Dr Ing Salje
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-03-15
Filing date: 1973-03-15
Publication date: 1974-09-19

Description

Titel: Ausrichteinrichtung für-Werkzeug- oder Werkstückträger Anwendungsgebiet: Die Erfindung betrifft eine Ausrichteinrichtung für Werkzeug- oder Werkstückträger, die auf Arbeitsspindeln, Werkstücktischen oder Spannstellen von Bearbeitungsstationen befestigt werden, an Werkzeugmaschinen (Universal- und Sondermaschinen) und an mit oder ohne Paletten arbeitende Fertigungssysteme.
Zweck: An Werkzeugmaschinen und Fertigungssystemen sind aufgrund der steigenden Anforderungen an die Werkstückgenauigkeit zusätzliche Einrichtungen zum Ausrichten des Werkzeugs oder Werkstücke erforderlich. Mit Hilfe der hier beschriebenen Ausrichteinrichtung können Werkzeug- oder Werkstückträger in einer Ebene (d.h. 2 Richtungen) um kleine Wege verstellt und ihre Lage in dieser Ebene an ihrem kreisrunden Meßring vermessen werden.
Stand der Technik mit Fundstellen: Literatur: 1. Salze, E.: Elemente spanender Werkzeugmaschinen, München, C. Hanser Verlag, 1968 2. Opitz, H.: Moderne Produktionstechnik, Essen, W. Girardet, 1970 3. Schmitt, R.: Abrichten von Schleifscheiben mit diamantbestückten Rollen, Diss. TU Braunschweig, 1968 4. Cuntze, E.O.: Entstehung und Minderung von Ratterschwingungen beim Schleifen, Diss. TU Braunschweig, 1965 5. Williamson, D.T.N.: Ein neues Fertigúngsverfahren, TZ f. prakt. Metallbearbeitung 61 (1967) 9 S. 428 - 439 und 62 (1968) 1, S. 39 - 43 Das Arbeiten mit voreingestellten Werkzeugen setzt eine eindeutige, sich mit Sicherheit reproduzierbare Fixierung der Werkzeuge / 1, S. 298 / voraus. Beim Einsatz formabbildender Werkzeuge führen Fehler in der Reproduzierbarkeit der Fixierung zu Werkstückfehlern L II s. 297 /.
Eine entsprechende Entwicklung, mit der Werkzeuge im eingespannten Zustand nachjustiert und gemessen werden können, exisitert noch nicht.
Der Einsatz von Messerköpfen für Schlichtbearbeitung setzt eine hohe Rundlaufgenauigkeit des Schneidenflugkreises voraus L##2, S. 68~7. Die Messerköpfe werden üblicherweise nicht auf den Arbeitsspindeln nachgeschliffen, so daß auf der Arbeitsmaschine aufgrun#d der erneuten Aufspannung ein größerer Rundlauffehler als auf der Messerkopf schleifmaschine entstehen kann.
Der Rundlauffehler führt zu verkürzter Standzeit, beeinflußt das Ratterverhalten und führt zu Werkstückfehlern. Eine Einrichtung, mit der mehrschneidige Werkzeuge im eingespannten Zustand nachjustiert und gemessen werden können, existiert noch nicht.
Der Schleifprozeß, der Werkstücke mit möglichst kleinen Form- und Oberflächenfehlern erzeugen soll, neigt zu Ratterschwingungen. Eine Ursache für Ratterschwingungen kann die Exzentrizität der Schleifscheibe sein / 4, S. 18 7. Diese Ursache muß besonders dann ausgeschaltet werden, wenn diamant- oder borazonbestückte Schleifscheiben zum Einsatz kommen, die auf der Arbeitsspindel der Werkzeugmaschine nicht abgerichtet werden können. Auch hier ist keine Entwicklung bekannt, die das Ausrichten und Messen der Schleifscheiben auf der Spindelnase ermöglicht.
An umlaufende Abrichtwerkzeuge von Schleifscheiben werden ebenfalls hohe Forderungen gestellt bezüglich der Rundlaufgenauigkeit / 3, S. 27 ff~7.
Rundlauffehler des Abrichtwerkzeuges übertragen sich auf die Schleifscheibe und beeinflussen dadurch das Schleifergebnis. Diamantbestückte Abrichtwerkzeuge können bisher auf ihrer Spindel nur sehr schwer nachjustiert werden, um eine Exzentrizität auszugleichen.
Palettensysteme setzen voraus, daß eine Palette an mehreren unterschiedlichen Aufspannstellen so genau fixiert werden kann, daß die durch Spannfehler der Palette verursachten Bearbeitungsfehler des Werkstücks innerhalb der zulässigen Grenzen liegen. Die Anwendung eines Palettensystems für hochpräzise Feinbearbeitung erscheint nur dann. sinnvoll zu sein, wenn das Werkstück nach dem Spannen der Palette in seiner Lage gemessen und korrigiert werden kann, ohne dieses aus seiner Aufspannung zu lösen. Eine entsprechende Einrichtung ist nicht bekannt.
Das Ausrichten der Paletten ist nach dem "System 24" (Molins) Z 5~/ so gelöst, daß die Spannstation mit der Ausrichteinrichtung ausgestattet ist. Drei exzentrisch angeordnete Rollen dienen zur Positionierung der Palette, von denen in eine Aussparung der Palette reine greift und die Palette in der Horizontalen bewegt, die beiden anderen Rollen neigen die Palette in der Vertikalen. Die Rollen werden von Servomotoren angetrieben. Mit Hilfe von pneumatischen Tastern wird die Position der Palette gemessen. Nach Erreichen der Sollposition wird die Palette geklemmt.
Diese bei Molins ausgeführte Ausrichteinrichtung hat den Nachteil, daß die Palette vor dem Klemmen ausgerichtet werden muß. Aufgrund des Klemmvorganges können sich erneut Lageänderungen der Palette einstellen, die nicht mehr ausgeglichen werden können. Die angegebene Ausrichtzeit von 15 s ist zu lang. Diese Nebennutzungszeit reduziert die Ausnutzung der Fertigungseinrichtung besonders bei kurzen Fertigungszeiten wesentlich.
Aufgabe: Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ausrichteinrichtung für Werkzeug- oder Werkstückträger an Werkzeugmaschinen und Fertigungssystemen zu schaffen, die das Ausrichten der Träger innerhalb einer Ebene (Verstellungen um kleine Wege in 2 Richtungen) oder das Nachstellen von Werkzeugen ermöglicht. Die Einrichtung soll so gestaltet sein, daß die Lage des Trägers gemessen werden kann, daß ihre Steifheit und Dämpfung ausreicht, um die Einrichtung an Werkzeugmaschinen auch für die Bearbeitung sehr genauer Werkstücke einsetzen zu können, daß sie aufgrund ihrer Abmessungen für den Einsatz an Arbeitsspindeln, Werkstück- oder Werkzeugtischen und Paletten eingesetzt werden kann.
Lösung: Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mittels Verstelleinrichtungen wie beispielsweise Keile, zwei durch Federpakete vorgespannte Verformungskörper in definierten Richtungen um kleine Wege verstellt werden.
Die Verformungskörper können in einer Ebene angeordnet sein oder in 2 Ebenen übereinanderliegen. Sie können in kartesischen oder polaren Koordinaten verstellt werden.
Weitere Ausgestaltung der Erfindung: Eine solche Ausrichteinrichtung ist so gestaltet, daß an einem kreisrunden Lehrring die Verstellwege mit Hilfe von Meßuhren gemessen werden können.
Erzielbare Vorteile: Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß Rundlauffehler von umlaufenden Werkzeugen oder Werkstücken auf der Maschine ausgeglichen werden können, daß Positionierfehler von feststehenden Werkzeugen oder Werkstücken leicht korrigiert werden können, daß die Istposition des Werkzeugs oder Werkstücks am Lehrring gemessen werden kann, daß bei umlaufenden einschneidigen Werkzeugen aufgrund des zusätzlichen Freiheitsgrades auch kleine Zustellungen (z.B.zur Kompensation des Schneidenverschleißes) ausgeführt werden können, daß der Arbeitsraum der «maschine nur unwesentlich eingeengt wird, daß die Ausrichteinrichtung die Steifheit des Systems nur unwesentlich verringert, und daß die erforderlichen Einstellungen während kurzer Nebenzeiten ausgeführt werden können.
Beschreibung einer oder mehrerer Ausführungsformen: Einige Ausführungsbeispiele sind in Skizzen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben: Fig. 1 zeigt die Ausrichteinrichtung, die aus 2 Ausrichtelementen 1 und 2 besteht. Die Ausrichtelemente 1 und 2 sind an ihrem Rahmen 3.1 und 3.2 mit Hilfe von 4 Schrauben 4 verbunden.
Mit Hilfe der Schrauben 5 ist der Verstellträger 6.1 an der Spindelnase 7 befestigt. Mit der Verstellschraube 8.1 wird der Verstellkeil 9.1 bewegt, der gegen den Verformungskörper 6.1 und die Federpakete 11.1 verspannt ist. Die Vorspannung wird über die Vorspannschrauben 10.1 mittels Drehmomentenschlüssel eingestellt.
Durch die Verstellung des Verstellkeils 9.1 bewegt sich der Rahmen 3.1 einschließlich des Ausrichtelementes 2 in + y-Richtung. Die Verstellung in + x-Richtung erfolgt am Ausrrhtelement 2. Der Verstellkörper 6.2 wird durch Drehen der Einstellschraube 8.2 mit Hilfe des Verstellkeiles 9.2 relativ zum Rahmen 3.2 bewegt. Um die Verstellkeile 9.1 und 9.2 um kleine Wege bewegen zu können, sind die Einstellschrauben 8.1 und 8.2 mit Differentialgewinde ausgestattet. Am Verstellkörper 6.2 ist die Werkzeugaufnahme 13 mit den Schrauben 12 verschraubt. Die Verstellung in x- und y-Richtung kann am Lehrring 14, der mit hoher Genauigkeit gefertigt sein muß, gemessen werden.
Die Prinzipskizze in Fig. 2 zeigt den Einsatz der Ausrichteinrichtung zum Ausrichten einer Bohrstange. Die Bohrstange 17 ist zentrisch im Werkzeughalter 13 befestigt. An den 3 Meßuhren 16 kann die Verstellung in x- und #y-Richtung abgelesen werden. Zusätzlich ermöglichen 0 die beiden um 180 gegenüberliegenden Meßuhren die Messung einer Exzentrizität des Lehrringes, diese Exzentrizität kann mit der Ausrichteinrichtung sofort kompensiert werden. Die Ausrichteinrichtung kann nicht nur zum Ausrichten der Werkzeuge sondern auch zum Zustellen von Bohrstangen 17 um kleine Wege benutzt werden.
Zeigt das Bohrungsmeßgerät 23 an, daß die Werkstückbohrung noch nicht den Solldurchmesser erreicht, hat, so kann die Bohrstange 17 durch die Ausrichteinrichtung so zugestellt werden, daß das Sollmaß nach erneutem Bohrvorgang erreicht ist.
Das beschriebene Ausricht- und Nachstellverfahren kann automatisiert werden, wenn die Spindel 7 in definierter Winkellage anhält, so daß die Einstellschrauben 8.1 und 8.2 von Servoschraubernbewegt werden können. Die Schrauber müssen von einer Logik gesteuert werden, die die Ausgangssignale des Bohrungsmeßgerätes 23 und der Meßuhren 16 verarbeitet.
Die Fig. 3 zeigt den Einsatz der Ausrichteinrichtung zum Ausrichten eines umlaufenden Werkstückhalters 22 (Beschreibung analog Fig. 2).
Fig. 4 zeigt den Einsatz der Ausrichteinrichtung für ein Palettensystem. Zwischen Palette 19 und Werkstückaufspannplatte 18 werden die Ausrichtelemente 1 und 2 angeordnet. Durch diese Anordnung ist ein Ausrichten der Werkstückspannplatte 18 gegenüber der Spannstation 20 in x- und y-Richtung möglich. Die Lage der Spannplatte kann am Lehrring 14 bestimmt werden.
In der Anordnung nach Fig. 5 ist die Ausrichteinrichtung 1.2 fest mit der Spannstation 20 vereinigt. Werkstückspannplatte 18 und Palette 19 sind identisch. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die mit Paletten arbeitende Fertigungseinrichtung mit k Bearbeitungsstationen und n Paletten (allgemein wird n wesentlich größer als k sein) nur k Ausrichteinrich#tungen benötigt. Die Lage der Palette kann am Lehrring 14 gemessen werden.
Der Lehrring 14 kann auch am Ausrichtelement 2 befestigt sein, wenn das Ausrichtelement 1 mit seinem Rahmen 3.1 an der Spindelnase 7, Fig. 1, oder an der Palette 19, Fig. 4, befestigt ist, die beiden Verformungskörper 3.1 und 3.2 verschraubt sind, und der Werkzeugträger 13, Fig. 2 bzw. der Werkstückträger 22, Fig. 3, oder die Werkstückspannplatte 18, Fig. 4, mit dem Rahmen 3.2 verbunden ist.
Eine weitere, mögliche Ausführung der Ausrichtvorrichtung zeigt Fig. 6. Der Verstellkörper 6.2 für die x-Richtung bildet gleichzeitig den Rahmen gegen den der Verstellkörper 6.1 für die y-Richtung verspannt ist. Die Verformungskörper sind mit Hilfe der Federpakete 11.1 bzw. 11.2 gegen die Verstellkeile 9.1 bzw. 9.2 verspannt.
Die Vorspannung wird an den Vorspannschrauben 10.1 bzw. 10.2 eingestellt. Die Verstellung der Verstellkeile 9.1 bzw. 9.2 erfolgt durch die mit Differentialgewinde versehenen Einstellschrauben 8.1 bzw. 8.2. Am äußeren Rahmen 3 ist der Lehrring 14 zum Ausmessen der Position angebracht. Außerdem dient der Rahmen als Werkzeugaufnahme z.B. für die Diamant-Schleifscheibe 21. Die hier gezeigte Anwendung der Ausrichteinrichtung ermöglicht das Ausrichten der Diamantscheibe 21 zur Spindel 7 im fest aufgespannten Zustand. Die Ausrichteinrichtung nach Fig. 6 kann in sicht abgewandelter Form auch für feststehende Werkzeuge und für feststehende oder umlaufende Werkstücke eingesetzt werden.
Patentansprüche: Oberbegriff: u Ausrichteinrichtung für feststehende oder umlaufende Werkstück- oder Werkzeugträger und für mit Paletten arbeitende Fertigungssysteme Kennzeichnender Teil: dadurch gekennzeichnet, daß zwei mit Federpaketen vorgespannte Verformungskörper mit Hilfe feinfühliger Verstellmechanismen um kleine Wege in kartesischen oder polaren Koordinaten ausgelenkt werden. Durch diese Anordnung können Werkzeuge oder Werkstücke innerhalb einer Ebene um kleine Wege verstellt werden.
Oberbegriff des Unteranspruchs: 2. Die Ausrichteinrichtung nach Anspruch 1, Kennzeichnender Teil des Unter

Claims

anspruchs: dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichteinrichtung so gestaltet ist, daß an ihr ein kreisrunder Lehrring hoher Genauigkeit angebracht ist, an dem die Verstellwege und Exzentrizitäten gemessen werden können.