DE2705200C2 - Einrichtung zum selbsttätigen Ausrichten eines auf einer Plattform gespannten Werkstückes - Google Patents

Description

obere Stirnseite für eine nachfolgende Bearbeitung auszurichten. Dies ermöglicht die Einsparung von werkstückabhängigen Aufspannvorrichtungen.

Neben der erforderlichen Lagekorrektur wegen ungenauen Auflegens der Werkstücke auf die Plattform werden gleichzeitig auch Maßfehler der Werkstücke — hervorgerufen durch Modellfehler, unterschiedliche Schwindung, Verziehen durch Glühen usw. — und auch Fehler durch ungenaue Bearbeitungsmaschinen korrigiert.

Meist ist für die Rohrguß-Entgratung ein Ausrichten des Werkstackes nur bezüglich der Umfangseiten erforderlich, so daß hierfür eine Anordnung der beiden Achsen gemäß Anspruch 2 erforderlich ist.

Die Merkmale der Ansprüche 3 bis 5 ergeben eine einfache vorteilhafte Bauweise der Einrichtung bei gleichzeitig guter Zugänglichkeit der Plattform für das Aufspannen des Werkstückes und für die umfangsseitige Bearbeitung des Werkstückes.

Durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 6 ist ein Ausrichten der Umfangsseiten und der Stirnseite eines Werkstückes möglich.

Somit ist es mit der Einrichtung möglich, nur solche Lagerkorrekturen durchzuführen, die für die jeweilige Bearbeitung erforderlich sind, wodurch Zeit und Kosten gespart werden können, wobei aber trotzdem die Einrichtung universell — insbesondere für unterschiedliche Werkstücke — anwendbar ist

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt entlang der Linie I-I von Fig.3 einer Einrichtung zum ausgerichteten Spanne¹.; eines Werkstückes in schematischer Darstellung,

Fig.2 einen Querschnitt entlang der Linie H-Il von F i g. 3 der in F i g. 1 gezeigten Einrichtung in schematischer Darstellung,

Fig.3 eine Draufsicht in schematischer Darstellung von F i g. 1,

Fig.4 Teilquerschnitt entlang der Linie IV-IV von F i g. 1 in vergrößerter Darstellung,

F i g. 5 eine Ausführungsvariante der in F i g. 1 gezeigten Einrichtung in schematischer Darstellung,

F i g. 6 und 7 eine Einrichtung nach F i g. 1 bei horizontal gestellter Plattform zum Ausrichten der oberen Fläche eines Werkstückes in schematischer Darstellung.

F i g. 8 und 9 eine Einrichtung nach F i g. 1 bei vertikaler gestellter Plattform zum Ausrichten der Umfangseiten eines Werkstückes in schematischer Darstellung.

Die in den F i g. 1 bis 3 schematisch gezeigte Einrichtung zum ausgerichtete Spannen für Werkstücke besteht aus einer Plattform 1, welche um die Achsen 3, 4 und 5 schwenkbar ist. Die Plattform 1 ist durch die Stege 21 fesi mit der ersten Achse 3 verbunden, welche unterhalb und parallel zur Aufspannfläche 2 der Plattform 1 verläuft. Die Achse 3 ist in den Lagern 22 und 23, welche in dem inneren topfförmigen Gehäuse 9 angeordnet sind, schwenkbar gelagert und mit dem Schwenkantrieb 7 direkt verbunden.

Das innere Gehäuse 9 ist mittels des am oberen Rand 32 angeordneten ringförmigen Lagers 10 in dem äußeren topfförmigen Gehäuse ii um die zweite Achse 4 schwenkbar gelagert. Die Achse 4 ist mit dem am Boden des äußeren Gehäuses 11 angeordneten Schwcnkantriebß direkt verbunden.

Das äußere Gehäuse 11 ist mittels der beidseitig an· geordneten Arme 12 mit der Achse 5 verbunden, welche in den beiden Lagern H und 25 des nicht näher darge-Gestell 20 schwenkbar gelagert ist. Die Achsen 3, 4 und 5 stehen jeweils zueinander senkrecht, wobei die Achse 5 in dem gezeigten Beispiel horizontal verläuft Selbstverständlich ist auch zum Beispiel eine senkrechte Lage der Achse 5 möglich. Der Antrieb der Achse 5 erfolgt mit dem direkt am Gestell 20 angeordneten Schwenkantrieb 6. Die Schwenkantriebe 6,7 und 8 sind vorzugsweise hydraulische Drchantriebe, wobei auch andere Arten von hydraulischen, elektrischen oder pneumatischen Stellantrieben verwendbar sind. Für eine Rückmeldung der Schwenklage sind an den Achsen 3,4 und 5 die Drehmelder 17,18 und 19 angeordnet

Eine Variante für den Schwenkantrieb der ersten Achse 3 zeigt F i g. 5. An der Plattform 1 greift exzentrisch zur Achse 3 ein Linear-Stellantrieb 30, zum Beispiel ein Hydraulikzylinder an, welcher am Gestell 20 angeordnet und mit einem Lineargeber 31 wirkverbunden ist Durch eine Schwenkbewegung des Stellantriebes 30 kann deren Verbindung mit der Plattform 1 gelöst werden, damit diese durch Schwenken um die dritte Achse 5 auch in eine vertikale Stellung gebracht werden kann.

Der hier beschriebene Stellantrieb kc:nn in einer weiter nicht gezeigten Variante bei vertikal gestellter Plattform 1 auch für deren Fein-Verstellung um die zweite Achse 4 zusätzlich zum zur Grobverstellung wirkenden Schw( akantrieb 8 verwendet werden.

Die Lager 22, 23, 24 und 25 und das ringförmige Lager i0 sind als spieleinstellbare Dreipunkt-Gleitlager ausgebildet.

F i g. 4 zeigt einen Querschnitt durch die Lager 24 und 25 wobei die übrigen Lager gleichartig ausgebildet sind. Die mit dem Arm 12 fest verbundene Achse 5 ist in einer mit drei um 120° versetzte Auflageflächen 27 versehenen und in dem Gestell 20 angeordneten Lagerbüchse 26 gelagert. Das Gestell 20 ist im Bereich der Lagerbüchse 26 mit einem Zylinder 28 versehen, in dem ein Kolben 29 angeordnet ist, der in radialer Richtung im Bereich einer der Auflageflächen 27 auf den Außendurchmesser der Lagerbüchse 26 drückt. Während der Schwenkbewegung wird der Kolben 29 mit einem niedcen Hydraulik-Druck beaufschlagt, durch welchen eine derartige Verformung der Lagerbuchse 26 erreicht wird, daß sich die Achse 5 darin spielfrei bewegen läßt Für die Bearbeitung des Werkstückes ist es erforderlich, daß die Plattform 1 in der eingestellter. Lage geklemmt ist. Dies erfolgt durch Beaufschlagung des Kolbens 29 mit einem höheren Druck, wodurch die Achse 5 in der

Lagerbüchse 26 festgeklemmt wird. Das Gleiche gilt für die Achse 4 in den Lagern 22 und

so 23. In dem ringförmigen Lager 10 des inneren Gehäuses 9 bestehen die Auflageflächen 27' wie in F i g. 3 dargestellt aus an dem äußeren Gehäuse 11 angeordnet drei Lagerteilen 33, von welches eines mittels des in dem Zylinder 28' angeordneten Kolben 29' zur spielfreien Einstellung bzw. 7ur Klemmung des inneren Gehäuses 9 radial zur Achse 4 verschiebbar ist.

Für Werkstücke 14 mit unterschiedlichen Auflage-Ebenen ist die Plattform 1 mit drei Auflagestützen 15 versehen. Das Werkstück 14 wird mittels einer an der Plattform 1 angeordneten und nicht näher dargestellten Spanneinrichtung und deren Spannstück 16 von oben gegen die Auflagestützen gedrückt und '.omit gespannt. Ebene Werkstücke können direkt auf die Plattform 1 aufgelegt werden, wobei dann eine magnetische Aufspannung aufgrunu der dabei voll zugänglichen zu bearbeitenden Flächen von Vorteil ist.

Die für das Verfahren zum ausgerichteten Spannen eines Werkstückes kennzeichnende Arbeitsweise der

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hier beschriebenen Einrichtung ist wie folgt. Für die Hntfcrnung der Teilungsrate und Speiser-

Die zu bearbeitenden Werkstücke 14 — vorzugswei- bzw. Angußteile von Rohgußtcilcn durch mechanische se Rohgußteile deren nach vorherigem Abschlagen gc- Bearbeitung ist das bisher beschriebene Verfahren zum bliebenen Steiger bzw. Anschnittsrestc und Tcilungsra- Ausrichten der Werkstücke in den meisten Fällen ausle durch mechanische Bearbeitung entfernt werden ί reichend.

müssen — werden einzeln in unausgerichtetcr Lage auf Zum Fräsen oder Schleifen von Konturen, Absätzen

die Auflagestützen 15 der Plattform 1 gelegt und mittels usw. und /um Anbringen von Bohrungen ist jedoch eine des Spannstückes 16 der Spanneinrichtung festge- vollständige l.agekorrektur des Werkstückes erforderspannt. Anschließend wird die Ist-Lage des Werkstük· lieh. Diese erfolgt zum Beispiel bei horizontal gestellter kes 14 mittels eines oder mehrerer Meßfühler 13 einer io Plattform 1 neben dem bereits beschriebenen Ausrich-Meßeinrichtung an mindestens einem Paar von ausgc- ten der Beaibcitungsflächen senkrecht zur Fräsachse wählten Punkten bestimmt und die Lageabweichung zusätzlich durch Drehen der Plattform um die zweite durch Schwenken der Plattform I um die Achsen 3, 4 Achse 4 und Verschieben der Plattform in der X- und und 5 korrigiert. Wird nur ein Meßfühler 13 verwendet, V-Achsc. was die Anordnung der beschriebenen Hmso ist dieser neben der Zustellrichtung in der Z-Achse 15 richtung auf einem Kreuzschlitten mit entsprechenden auch in Richtung der X- und V-Achsen verstellbar anzu- Slelliriebcn und Lagcmeldcrn erfordert,
ordnen, damit die festgelegten Meßpunkte angefahren Ist das Bearbeitungswerkzeug auf einem Kreuzschlit-

werden können. ten angeordnet, so kann auch die Korrektur in der X-

Voricühafienveise wird der Meßfühler J3 zusammen und V-Achse durch Vnrsrhichen der Werkzeug-Ausmit dem Bearbeitungswerkzeug zum Beispiel auf einem 20 gangslagc in den genannten Richtungen entsprechend verschiebbaren Kreuzschlitten angeordnet wobei die der gemessenen Differenz zwischen der Soll-Lage und Zustellbewegung in der Z-Achse ebenfalls durch die der Ist-Lage des Werkstückes erfolgen.
Verstellelemente für die Zustellbewegung des Bearbei- Zur Feststellung der Ist-Lage des Werkstückes sind

tungswcrkzeuges erfolgen kann. Es können auch men- zusätzlich mindestens zwei Meßfühler so anzuordnen, rerc auf die Meßpunkte eingestellte Meßfühler verwcn- 25 daß das Werkstück an zwei benachbarten Umfangsseidet werden. Die Messung der Lageabweichung erfolgt ten in Richtung der X- und V-Achsc abgetastet werden durch berührungslose Meßfühler, vorzugsweise induk- kann. Der Schwenkwinkcl α für die zweite Achse 4 wird tiv. wobei auch andere Meßverfahren möglich sind. hicrbr wieder aus der Differenz zweier an einer Um-

Um die Fläche B des Werkstückes 14 bearbeiten zu fangseite gemessenen Werte und der Distanz der Meßkönnen, muß diese senkrecht zur Werkzeugachse ge- jo punkte mittels eines Rechners ermittelt
stellt werden. Dies geschieht, wie ebenfalls in den F i g. 6 Durch die Anwendung der h<er beschriebenen Ein-

und 7 gezeigt, dadurch, daß zuerst die Meßpunkte Mi richtung werden neben der erforderlichen Lagekorrek- und M₂ in der X-Richtung abgetastet werden. Die ge- tür wegen ungenauen Auflegens der Werkstücke auf die messene Differenz in der Z-Achse {Z\—Zj) - A Z wird Plattform gleichzeitig auch Maßfehler der Werkstücke mittels der Meßpunkte-Distanz Sx in einem Rechner in J5 — hervorgerufen durch Modellfehler, unterschiedliche den Winkel y für die erste Achse 3 umgerechnet. Diewr Schwindung, Verziehen durch Glühen usw. — und auch Wert wird mittels einer elektrisch-hydraulischen Servo- Fehler durch ungenaue Bearbeitungsmaschinen korristeuerung und dem Schwenkantrieb 7 in eine Schwenk- giert.

bewegung der ersten Achse 3 umgewandelt und durch Zudem ist es mit der Einrichtung möglieh, nur solche

den Drehmelder 17 rückgemeldet. 40 Lagekorrekturen durchzuführen, die für die jeweilige

Anschließend werden die Meßpunkte Mi und Ma in Bearbeitung erforderlich sind, wodurch Zeit und Koster der V-Achse abgetastet und die Lagekorrektur nach gespart werden können, wobei aber trotzdem die Ein dem bereits beschriebenen Verfahren durch Schwenken richtung universell — insbesondere für unterschiedliche der Plattform 1 um die dritte Achse 5 entsprechend dem Werkstücke — anwendbar ist.
Korrekturwinkel /^durchgeführt. 45

Nach der Lagekorrektur wird das definitive Maß der Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Werkstückoberfläche B von einem Fixpunkl in der Z-Achse durch den Meßfühler 13 bestimmt und das Bearbeiten bei diesem jetzt konstanten Maß durchgeführt.

Zum Bearbeiten der Umfangsseiten C D, E₁ F des 50
Werkstückes 1·* (siehe F i g. 8 und 9) erfolgt die Lagekorrektur bei vertikal gestellter Plattform, wozu diese
um die dritte Achse 5 ausgehend von der Null-Lage um
90° geschwenkt wird. Das Ausrichten und die direkt
nachfolgende Bearbeitung erfolgt für jede Umfangssei- 55
te getrennt, wobei die Umfangsseiten D, E, Fnacheinander durch Schwenken der Plattform 1 um die zweite
Achse 4 um jeweils 90° in die Ausricht- und Arbeitslage
gebracht werden. Das Ausmessen der Ist-Lage jeder der
Umfangsseiten erfolgt wie bereits beschrieben und in 60
F i g. 8 und 9 dargestellt, zuerst an zwei Meßpunkten Mi
und Mi entlang der X-Achse mit nachfolgender Lagekorrektur durch Schwenken der Plattform 1 um die
zweite Achse 4 entsprechend dem Winkel λ und anschließend durch Messen an zwei McBpunkten M₃ und 65
M₄ entlang der V-Achse mit nachfolgender Lagekorrektur durch Schwenken um die dritte Achse 5 entsprechend dem Winkel/?.

Claims (12)

1 2 Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum selbsttä- Patentansprüche: tigen Ausrichten eines auf einer Plattform gespannten - Werkstückes zwecks Bearbeitung, insbesondere für die

1. Einrichtung zum selbsttitigen Ausrichten eines mechanische Rohgußbearbeitung, wie sie im Oberbeauf einer Plattform gespannten Wtrkstückes zwecks s griff von Anspruch t gekennzeichnet ist. Bearbeitung, insbesondere für die mechanische Roh- Es ist bekannt. Werkstücke zwecks mechanischer Begußbearbeitung, mit Stellantrieben für die Lagever- arbeitung in Vorrichtungen aufzunehmen, in welchen änderung des Werkstückes welche mit einer Meß- sie durch Anschläge bzw. Fixierstifte in eine ausgericheinrichtung wirkverbunden sind, dadurch ge- tete Lage gegenüber dem Bearbeitungswerkreug gekennzeichnet, daß die Plattform (1) um minde- io bracht und gespannt werden. Nachteilig hierbei ist, daß stens zwei in der Richtung zueinander senkrecht an- für unterschiedliche Werkstückformen auch untergeordnete Achsen (4,5 bzw. 3,5) mittels Schwenken- schiedliche Vorrichtungen verwendet werden müssen, triebe (6,8 bzw. 7,30,8) schwenkbar ist und daß die was hohe Kosten und lange Umrüstzeiten bei stark Schwenkantriebe mit der, ein oder mehrere Meßfüh- wechselnden Serien verursacht

ler (13) aufweisende Meßeinrichtung wirkverbunden is Um Teilungsgrate und Speiser- bzw. Anschnittreste

sind. bei Rohgußteilen durch mechanische Bearbeitung bei

2. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekenn- einer Aufspannung zu beseitigen, sollten möglichst fünf zeichnet, daß eine Achse (5) parallel und eine Achse Seiten des Werkstückes durch das Werkzeug zugäng-(4) senkrecht zur Aufspannfläche (2) der Plattform lieh sein, was bei der Verwendung von Vorrichtungen (1) angeordnet ist. 20 zur Fixierung der Werkstücklage nur selten möglich ist

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn- Durch die DE-AS 20 32 775 ist ein Werkstückspannzeichnet, daß die Achse (5) horizontal verläuft mittel für Bearbeitungszentren und Transferstraßen zu

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch einer positionsgerechten Werkstückaufnahme mittels gekennzeichnet, daß die Achse (S) an der Seite der eines Spannrahmens bekannt, bei welchem ein oder Aufspannfläche (2) der Plattform (1) mit Distanz zu 25 mehrere Werkstücke über dünne stegartige Materialdieser angeordnet ist brücken mit dem Spannrahmen verbunden sind. Eine

5. Einrichtung nach Ansprach 1 oder einem der Fixierung der Weckstücke erfolgt durch den auch bei Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die unterschiedlichen Werkstücken gleichbleibenden Plattform (i) an einem inneren topfförmigen Genau- Spannrahmen. Eine derartige Einrichtung ist für das se (9) angeordnet ist, welches mit einem am Umfang 30 Entgraten von Rohgußteilen nicht geeignet da durch des Gehäuses (9) angeordneten Rand (32) in einem die erforderlichen Materialbrücken zwischen Werkmittels Schwenkarmen (12) um die Achse (5) stück und Spannrahmen eine vollständige Entgratung schwenkbaren äußeren toptjrmigcn Gehäuse (U) nicht möglich ist

um die Achse (4) drehbar gelagert ist Die DE-OS 17 52 620 zeigt eine Vorrichtung zum

6. Einrichtung nach einem ci.r Ansprüche 1 bis 4, 35 selbsttätigen Ausrichten eines flachen Werkstückes in dadurch gekennzeichnet, daß die Plattform (1) um eine vorbestimmte Lage durch Längs- und Dreh-Vereine weitere Achse (3) mittels eines Schwenkantrie- schieben in seiner Ebene, mittels in Abhängigkeit von bes (7 bzw. 30) schwenkbar ist. wobei die Achse (3) bei der Abtastung der Ausgangstage ermittelten Koran der der Aufspannfläche (2) abgewandten Seite rekturwerten gesteuerter, linear wirksamer Stellantricder Plattform (1) und parallel zu dieser angeordnet 40 be. Das Ausrichten folgt somit nur in einer Ebene, wobei ist. die Vorrichtung keine festgelegte Drehachse bzw.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch Schwenkachse aufweist. Es können nur relative flache gekennzeichnet, daß die Plattform (1) um die Achse Werkstücke wie z. B. Halblcitcrplättchen für eine elek-(3) in dem inneren topfförmigen Gehäuse (9) trische Schaltungsplatte von vorzugsweise rechteckiger schwenkbar gelagert ist 45 Form ausgerichtet werden, deren Kanten als Bezugsli-

8. Einrichtung nach Anspruch! oder einem der nie für die Ausrichtung dienen können.

Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Die DE-AS 19 25 736 zeigt eine Verbesserung der

Schwenkantriebe (6,7,8) direkt an den Schwenkach- oben genannten Vorrichtung, wobei diese übereinander

sen (3,4,5) angeordnete hydraulische Drehantriebe gegenseitig in verschiedenen Richtungen verschiebbare

sind. μ Träger aufweist, wobei ein Träger als Drehplatte ausge-

9. Einrichtungen nach Anspruch 6, dadurch ge- bildet ist und um eine fixe Achse mittels des einzigen kennzeichnet, daß der Schwenkantrieb für die Achse linearen Stellenantriebes schwenkbar ist Mit dieser (3) durch einen am Umfang der Plattform (1) ange- Vorrichtung können ebenfalls nur ebene Werkstücke in lenkten Linear-Stellantrieb (30) gebildet ist. einer Ebene ausgerichtet werden.

10. Einrichtung nach Anspruch 5 und 7, dadurch 55 Ausgehend vom hier genannten Stand der Technik ist gekennzeichnet, daß die Plattform (1), das innere es Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Einrichtung zu topfförmige Gehäuse (9) und die Schwenkarme (12) schaffen, mittels welcher die zu bearbeitenden Flächen in Dreipunktgleitlagern (10, 22, 23, 23, 25) gelagert von Werkstücken einer beliebigen Raumform nach desind, ren Aufspannung auf einer Plattform in die zum Bcar-

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge- eo beitungswerkzeug richtige Lage automatisch ausgerichkennzeichnet, daß die Dreipunktgleitlager (10, 22, tet werden können.

23,24,25) mit einem hydraulischen Druckkolben (29, Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kenn-

29') versehen sind. zeichnenden Merkmale von Anspruch I gelöst. Vorteil-

12. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der hafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhän-AnsprUche2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß 65 gigen Ansprüchen gekennzeichnet.

der Meßfühler (13) ein berührungsloser Fühler, vor- Durch Merkmale von Anspruch 1 ist es möglich, bei

zugsweise ein Induktiv-Fühlcr ist. einem beliebig auf einer Plattform aufgespannten

Werkstück entweder deren Umfangseiien oder deren