DE2800618C2

DE2800618C2 - Vorrichtung zum Ausrichten von unrunden Werkstücken

Info

Publication number: DE2800618C2
Application number: DE2800618A
Authority: DE
Inventors: Jürgen 5093 Burscheid Buchfeld
Original assignee: Goetze GmbH
Current assignee: Goetze GmbH
Priority date: 1978-01-07
Filing date: 1978-01-07
Publication date: 1984-02-02
Also published as: CH638710A5; IT1112026B; GB2015727A; DE2800618A1; IT7919109A0; JPS54101580A; GB2015727B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausrichten von unrunden Werkstücken, insbesondere von Kolbenringen, die mittels einer Greif- und Transporteinrichtung einer Bearbeituiigsstation lagegerecht zuführbar sind. ⁴⁽⁾

Für die spanende Bearbeitung der inneren und äußeren Umfangsflächen von unrunden Kolbenring-Rohlingen bedient man sich einer beispielsweise aus der US-PS 33 86 393 bekannten Drehmaschine. Danach werden die paketweise gespannten Kolbenringe mittels ^4> gleichzeitig am Innen- und Außenumfang angreifender Drehstähle bei rotierendem Ringpaket abgedreht, wobei die Drehstähle entsprechend der unrunden Ringkontur über Steuernocken radial verstellbar gelagert sind. Nach der Drehbearbeitung wird das '" Ringpaket einer Aufschneidevorrichtung zugeführt, um den Ringstoß aus den bis dahin geschlossenen Ringen herauszuschneiden.

Zum Ausrichten der Kolbenring-Rohlinge vor dem paketweisen Zuführen in die Drehmaschine dient eine Hilfsvorrichtung, die im wesentlichen aus einem einseitig eingespannten Träger besteht, auf welchen jeweils eine dem Ringpaket entsprechende Anzahl von Kolbenring-Rohlingen lose aufschiebbar ist. Die oberste Begrenzungskante des Trägers besteht aus einer^b0 drehbaren Stange, auf welcher die Rohlinge mit ihren inneren Umfangsflächen unter Eigengewicht aufliegen und somit bei rotierender Stange in Umfangsrichtung wandern. Eine am Innenumfang im Stoßbereich des Kolbenring-Rohlinges eingeformte Kerbe dient dazu, ^ daß der Rohling an dieser Stelle auf der rotierenden Stange hängenbleibt, ohne sich weiter zu verdrehen. Auf dies Weise lassen sich alle Rohlinge auf dem Träger sortieren, das heißt lageorientiert ausrichten, um dann ρ - tweise der Drehmaschine zugeführt werden zu k ; -len.

Das bekannte Sortierverfahren mittels Kerbe und rotierender Stange (vgl. auch C. Englisch »Kolbenringe«, Bd. 1, 1958, Seite 285) benötigt eine relativ lar.ge Zeit bis daß alle Rohlinge ausgerichtet sind. Dabei kommt es vor, daß einzelne Ringe an benachbarten, bereits stillstehenden Ringen hängenbleiben und somit ihre Endlage nicht erreichen. Dies bedingt einen zusätzlichen optischen Kontrollaufwand durch das Bedienungspersonal der Maschine. Außerdem wirkt sich die Kerbe im Ringrohling beim Zerspannungsvorgang nachteilig aus. Insbesondere führt die kurze, abrupte Unterbrechung des Zerspannungsvorganges zu Resonanz-Schwingungen, die sich als Rattermarken am Ring niederschlagen und die Werkzeugstandzeit erheblich reduzieren.

Ferner ist durch die DE-OS 27 05 200 ein Verfahren sowie eine danach arbeitende Einrichtung zum ausgerichteten Spannen eines Werkstückes bekannt. Das Werkstück wird in ungefährer Lage auf eine bewegliche Plattform aufgespannt. An einigen ausgewählten Punkten wird die Abweichung von der Sollage vorzugsweise berührungsfrei ausgemessen, und anschließend wird die Lageabweichung durch Bewegung der Plattform mit dem festgespannten Werkstück korrigiert.

Aurgehcnd von der US-PS 33 26 393 ist es die Aufgabe der Erfindung, die zuvor beschriebenen Nachteile zu umgehen und eine entsprechend verbesserte Vorrichtung zum Ausrichten von unrunden Werkstücken, insbesondere von Kolbenringen, zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine jeweils ein Werkstück etwa zentrisch aufnehmende, drehbar gelagerte Werkstückaufnahme und eine Meßeinrichtung zum unter Drehen der Werkstückaufnahme erfolgenden Erfassen der Ist-Kontur und der Ist-Lage der unrunden Werkstück-Umfangsfläche vorgesehen ist, daß die Meßdaten einem Rechner zuleitbar sind, in welchem durch Vergleich mit der programmierten Soll-Kontur die Phasenverschiebung und der Mittenversatz des Werkstückes ermittelbar sind, daß die Werkstückaufnahme in der vom Rechner vorgegebenen, auf die Unrund-Soll-Kontur des Werkstückes bezogenen Drehwinkelstellung anhaltbar und die das Werkstück aus der Werkstückaufnahme entnehmende Greif- und Transporteinrichtung um ein dem festgestellten Mittenversatz entsprechendes Maß zur Werkstückachse verschiebbar ist.

Mittels der vorgeschlagenen Vorrichtung ist es nunmehr möglich. Werkstücke ohne Kerben oder dergleichen Sortiermerkmale auszurichten. Vielmehr dient die dem Werkstück eigene, charakteristische Unrundkontur direkt zur Lageorientierung derselben. Dazu ist es unbedeutend, ob die Unrundkontur am Außen- oder Innenumfang des Werkstückes abgetastet wird. Durch an sich bekanntes berührungsfreies (opto-elektronisches) Abtasten der Umfangskontur bei sich drehendem Werkstück werden alle vektoriellen Veränderungen beispielsweise pro Drehwinkelgrad als elektrische Signale ermittelt und einem elektronischen Rechner zugeführt.

Dazu ist keine besondere Mittenorientierung des Werkstückes erforderlich, da der Rechner aus den abgetasteten Meßdaten die effektive Unrundkontur des Werkstückes, bezogen auf eine fiktive Drehachse, errechnet, diese Ist-Kontur dann mit einer vorprogram-

mierten Soll-Kontur vergleicht und die notwendige Phasenverschiebung sowie Mittenabweichung errech-5et, um beide Konturen deckungsgleich zu bekommen. Die so ermittelte Phasenverschiebung als eine bestimmte Anzahl von Winkelgraden sowie auch eine gegebenenfalls festgestellte Mittenverschiebung zwischen Werkstückachse und fiktivem Mittelpunkt der Unrundkontur sind die für die Lageorientierung und Ausrichtung des jeweiligen Werkstückes erforderlichen Stdlwertgrößen.

Prinzipiell ibt es möglich, die Stellwerte direkt als Regelwerte zum Werkstück zurückzuführen und dieses entsprechend der ermittelten Anzah! von Winkelgraden zu verdrehen sowie das Werkstück über die Werkstückaufnahme senkrecht zur Werkstückachse zu verschieben und somit das Werkstück lageorientiert für den Weitertransport in eine nachfolgende Bearbeitungsmaschine auszurichten. Insbesondere für die Bearbeitung von einzelnen Werkstücken erscheint es jedoch von besonderem Vorteil, wenn die Regelwerte direkt der Ablaufsteuerung für die nachfolgende Werkstückbearbeitung zugeführt werden. Somit kann das Werkstück ohne eine weitere Lagekorrektur direkt bearbeitet werden.

Zum Korrigieren der Werkstücklage ist eine zweiseitige Verstellmöglichkeit gegeben, und zwar über die Werkstückaufnahme zur Verdrehung des Werkstückes um den vom Rechner ermittelten Drehwinkel sowie über die senkrecht zur Werkstückachse mögliche Verschiebung um einen ebenfalls vom Rechner ermittelten Mittenkorrekturwert.

Somit wäre die erfindungsgemäße Vorrichtung als Zusatzaggregat bei verschiedenen Bearbeitungsmaschinen einsetzbar. Hierzu ist es auch denkbar, daß die Vorrichtung oder die Bearbeitungsmaschine mit einem Zwischenmagazin zur lageorientierten Aufnahme der Werkstücke ausgestattet ist. Die einzeln in der Vorrichtung abgetasteten und lageorientiert ausgerichteten Werkstücke lassen sich mit Hilfe des Zwischenmagazins zu Werkstückpaketen zusammenstellen, die dann zur weiteren Bearbeitung mittels einer Spannzange dem Zwischenmagazin entnommen und der Maschine zugeführt werden können.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich bevorzugt zur Bearbeitung einzelner Werkstücke, wie zum Beispiel Groß-Kolbenringe oder Kolben, aber auch direkt in eine Bearbeitungsmaschine integrieren, indem die Werkstückaufnahme gleichzeitig das Futter einer Bearbeitungs-, insbesondere Drehmaschine ist. Damit entfällt ein lageorientiertes Transportieren des abgetasteten Werkstückes. Vielmehr kann dieses unmittelbar nach dem Abtasten einer Umfangskontur bearbeitet, zum Beispiel abgedreht werden. Voraussetzung dafür ist, daß die vom Rechner ermittelten Regelwerk direkt der Ablaufsteuerung, die im gleichen Rechner untergebracht werden kann, zugeführt werden. Die radiale Zustellung des Werkzeuges erfolgt dann jeweils in Abhängigkeit von der ermittelten Lage der Unrundkontur des Werkstückes, indem der Drehwinkel der die Werkstückaufnahme tragenden Arbeitsspindel um den Regelwert korrigierbar ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im einzelnen wie folgt beschrieben:

F i g. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

F i g. 2 die erfindungswesentlichen Teile einer separaten korrigierbaren Vorrichtung.

s Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Mittels eines Elektromotors 1 ist über eine Welle 2 ein aus drei radial verstellbaren Segmenten 3 bestehender Spanndorn zur Aufnahme eines Kolbenring-Rohlinges 4 antreibbar.

ίο Letzterer weist eine unrunde innere und äußere Umfangsfläche 5 und 6 auf und wird über die am Innenumfang 5 angreifenden, die Werkstückaufnahme bildenden Spannsegmente 3 etwa zentrisch drehbar vor einer Mutterscheibe 7, hinter welcher sich eine

ι > Lichtquelle 8 befindet, drehbar gelagert. Zum Abtasten der äußeren Umfangskontur des Kolbenringes 4 dient eine achsparallel angeordnete opto-elektronische Einrichtung 9, die entsprechend der radialen Lage der gerade abzutastenden Umfangskonturenstelle eine

2Ii proportionale Lichtmenge über ein Photoelement in ein entsprechendes elektrisches Signa! umwandelt. Die Abtasteinrichtung arbeitet berührungsfrei, um keinen seitlichen Druck auf das Werkstück auszuüben.

Die bei Drehung des Werkstückes 4 einzeln

r> ermittelten vektoriellen Meßdaten r„ werden einem Rechner 10 zugeleitet und als Funktion zum Drehwinkel φ registriert, vgl. Kurve 11. Durch Vergleich mit der im Rechner 10 programmierten Sollkurve 12 ergibt sich eine Phasenverschiebung Δφ sowie eine Mittenabwei-

üi chung tx, die als Stellwerte der Werkstückaufnahme zugeführt werden. Durch Verdrehen der Werkstückaufnahme 3 um den Drehwinkel Δφ wird eine Ausrichtung der Kolbenringe in Umfangsrichtung erreicht, während die Korrektur der Mittenabweichung von einer

Γι Greifeinrichtung (in F i g. 2 dargestellt) für den Weitertransport der Ringe durchgeführt wird.

Nach der in F i g. 2 dargestellten Vorrichtung können die so einzeln in Umfangsrichtung ausgerichteten Kolbenringe 4 mittels einer um die Achse 13

■"> schwenkbaren und um die eigene Achse 14 drehbaren Greifvorrichtung 15 mit den zustellbaren Greifarmen erfaßt und einem Zwischenmagazin 16 zugeführt werden. Zur Korrektur einer Mittenverschiebung zwischen Werkstückachse und dem fiktiven Mittelpunkt

■>"' der Unrundkontur ist die Greifeinrichtung 15, vom Rechner steuerbar, senkrecht zur Werkstückachse, das heißt radial verschiebbar gelagert. Das Zwischenmagazin 16 besteht aus einem im Durchmesser dehnbaren Dorn 17, der von einem Gummischlauch 18 umgeben ist.

'"' Durch Aufreihen mehrerer Kolbenring-Rohlinge 4 läßt sich auf diese Weise ein Werkstückpaket für die weitere Bearbeitung zusammenstellen. Wesentlich ist, daß die Kolbenringe genau lageorientiert ausgerichtet und mittels einer Spannzange 19 für den Weitertransport

"'"' erfaßbar sind.

Für die Erfindung ist es darüber hinaus unbedeutend, ob die Werkstückachse horizontal, wie beispielsweise dargestellt, oder vertikal beim Abtastvorgang verläuft. Insbesondere bei vertikaler Werkstückachse genügt zur

wi Werkstückaufnahme lediglich eine drehbare Platte oder Scheibe, auf welche das Werkstück lose aufgelegt wird, wobei darauf zu achten ist, daß die Werkstückachse und Drehachse der Scheibe etwas übereinstimmen, um unnötig große radiale Nachstellwege zu vermeiden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Ausrichten von unrunden Werkstücken, insbesondere von Kolbenringen, die mittels einer Greif- und Transporteinrichtung einer Bearbeitungsstation lagegerecht zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine jeweils ein Werkstück (4) etwa zentrisch aufnehmende, drehbar gelagerte Werkstückaufnahme (3) und eine Meßeinrichtung (8, 9) zum unter Drehen der '" Werkstückaufnahme (3) erfolgenden Erfassen der Ist-Kontur (11) und der Ist-Lage der unrunden Werkstück-Umfangsfläche vorgesehen ist, daß die Meßdaten einem Rechner (10) zuleitbar sind, in welchem durch Vergleich mit der programmierten '' Sollkontur (12) die Phasenverschiebung (Δφ) und der Mittenversatz (a) des Werkstückes (4) errmttelbar sind, daß die Werkstückaufnahme (3) in der vom Rechner vorgegebenen, auf die Unrund-Soll-Kontur (12) des Werkstückes (4) bezogenen Drehwinkelstellung anhaltbar und die das Werkstück (4) aus der Werkslückaufnahme (3) entnehmende Greif- und Transporteinrichtung (15) um ein dem festgestellten Mittenversatz (a) entsprechendes Maß radial zur Werkstückachse (20) verschiebbar ist. -'

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Werkstück (4) lagegerecht einem Zwischenmagazin (16) zuführbar ist, und daß mehrere Werkstücke (4) in zueinander ausgerichteter Lage paketweise mittels einer Spannzange (19) ^iü dem Zwischenmagazin (16) entnehmbar sind.