DE2812463C3 - Richtmaschine für hohlzylindrische Werkstücke - Google Patents

Description

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Die Erfindung betriffi eine Richtmaschine für hohlzylindrische Werkstücke nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine solche aus der DE-OS 23 46 797 bekannte Richtmaschine dient zum Richten drehsymmetrischer Werkstücke, wie Bolzenachsen, Spindeln, Rohre und dgl., bei denen deren Längsachse einen Verzug, d. h. eine Abweichung vom genau geradlinigen Verlauf der Längsachse aufweist. Die Werkstücke werden zwischen zwei in Werkstücklängsrichtung an den Werkstückstirn- <° seilen angreifenden Spitzen gefaßt und an ihrem Umfang mechanisch unter gleichzeitiger Werkstückdrehung abgetastet; die jeweils ermittelten Maximal- und Minimalwerte des Verzugs werden gespeichert und aus diesen Extremwerten wird ein Mittelwert des Verzugs gebildet. Dann wird mit dem Richtstempel von derjenigen Seite des Werkstückes aus, an der der Maximalwert festgestellt worden ist, ein Querdruck gegen das nahe an seinen beiden Endabschnilten auf den Richtstützen gelagerte Werkstück so lange ausgeübt, bis der Mittelwert erreicht ist. Eine derartige mechanische Abtastung kann für die Messung der jeweiligen Achsabweichungen einer Bohrungswand nicht oder nur unter sehr erheblichem konstruktiven Aufwand verwendet werden, zumal dann, wenn die Bohrung im Vergleich zu ihrem Bohrungsdurchmesser sehr lang ist.

Es ist auch eine elektro-optische Meßeinrichtung für die Bestimmung der Lage einer Bohrung in bezug auf zwei Lagerstellen eines Bügels bekannt (DE-OS 20 48 518). Bei dieser Vorrichtung soll aber lediglich die Lage der in der Meßstellung mit dem Spiegel versehenen Bohrung gegenüber den beiden Bügelschenkeln verändert werden können. Eine Korrektur von Abweichungen der Bohrungswand gegenüber der ideal geradlinigen Bohrungsachse ist weder beabsichtigt noch möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Richtmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 so auszubilden, daß sie zum Richten der Werkstückbohrung geeignet ist.

Diese Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst.

Mit der erfindungsgemäßen Richtmaschine kann der Richtvorgang ohne manuelle Eingriffe automatisch duichgeführt werden. Der vom an sich bekannten fotoeleklrischen Meßkopf (US-PS 31 97 643) ausgesandte Lichtstrahl wird vom Spiegel reflektiert und registriert. Befindet sich der Spiegel in einem gekrümmten Bereich der Werkstückbohrung, weicht der vom Spiegel reflektierte Lichtstrahl von dem vom Meßkopf ausgesandten Lichtstrahl ab; denn die Achse des Spiegels und damit die Achse des gekrümmten Bohrungsabschnittes liegen dann nicht in der theoretischen Achse der Werkstückbohrung. Die Abweichung wird vom Meßkopf erfaßt, der eine der Abweichung entsprechende elektrische Steuergröße für den Richthub erzeugt, um die Werkstückbohrung in diesem Bereich zu richten. Der Bohrungsabschnitt ist dann in der gewünschten Weise gerichtet, wenn der reflektierte mit dem ausgesandten Lichtstrahl zusammenfällt. In diesem Fall liegt die tatsächliche Achse der Werkstück bohrung im Bereich des Spiegels in der durch den ausgesandten Lichtstrahl vorgegebenen theroretischen Achse. Mit der erfindungsgemäßen Richtmaschine lassen sich Präzisionsbohrungen, insbesondere in Gewehrläufen, auf lichtelektrischem Wege automatisch richten.

Die Erfindung wird nachstehend an einem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die Richtmaschine in der Ansicht quer zu ihrer Längsrichtung,

F i g. 2 in ihrer slirnseitigen Ansicht und F i g. 3 in der Draufsicht von oben.

Die dargestellte Richtmaschine ist dazu bestimmt, in rascher Folge Gewehrläufe, von denen in der Zeichnung einer in den F i g. 1 und 3 angedeutet ist, so auszurichten, daß die in der Zeichnung nicht dargestellte Präzisionsbohrung des Gewehrlaufes kleinstmögliche Abweichun gen von der theoretisch möglichen Geradlinigkeit aufweist. Hierzu ist der Gewehrlauf bzw. das Werkstück 1 zwischen den Spitzen 2 und 3 eingespannt, die an einem Aufnahmeaggregat 4 bzw. 5 gelagert sind. Diese Aufnahmeaggregate sitzen auf einem praktisch als starr anzusehenden Maschinenschlitten 6. Darch die hohl ausgebildeten Spitzen 2 und 3 ist ein Spiegel 7. ein Autokollimatorspiegel, in die Gewehrlaufbohrung eingeschoben. Dieser Spiegel 7 ist im Außendurchmesser etwas kleiner als der Bohrungsdurchmesser des Gewehrlaufes ausgeführt und kann spielfrei in der Bohrung des Gewehrlaufes in dessen Längsrichtung verschoben werden. Die Spiegelfläche steht senkrecht zur Achse des Gewehrlaufes. Der Spiegel kann mit Hilfe einer schematisch angedeuteten Spiegelhubeinrichtung 8, welche durch die Körnerspitze 2 hin^urchgreift, in Achsrichtung des Gewehrlaufes verschol en werden. In Fig. 1 ist der Spiegel bis zur Mitte des C^owehrlaufes eingeführt.

Auf der der Spiegelhubeinrichtung 8 gegenüberliegenden Seite befindet sich außerhalb der rechten Körnerspitze 3 und deren Aufnahmeaggregat 4 eine Aufnahmekamera 10, die als photoelektrischer Zweiachsenmeßkopf ausgebildet ist. Der Meßkopf 10 sendet einen im Durchmesser sehr dünnen Lichtstrahl durch die rechte Körnerspitze 3 hindurch in den Gewehrlauf hinein. Dieser Lichtstrahl ist auf die genaue,

theoretische Achse der Gewehrlaufbohrung eingestellt. Dieser Lichtstrahl wird durch den Stirnspiegel 7 reflektiert Befindet sich der Stirnspiegel infolge einer Abweichung von der theoretischen Achse der Gewehrlaufbohrung mit dieser nicht genau in Deckung, so entsteht eine Abweichung des reflektierten Lichtstrahles von dem in die Bohrung gerichteten Lichtstrahl. Diese Abweichung wird von der Kamera 10 in der Weise registriert, daß diese eine von der Abweichung abhängige Anzahl von elektrischen Impulsen liefert.

Diese 'npulse werden dazu verwendet, den Zustellweg eines hydraulischen Richtstempels 12 zu bemessen, zu dem zwei beiderseits in Längsrichtung des Gewehrlaufes angeordnete Miederhalter 13 und 14 gehören.

in Fig. 2 ist der zum Richtstempel 12 gehörende Zylinder 15 gezeigt. Mit dem Richtstempel ist eine Längenmeßeinrichtung 16 verbunden. Es ist auch die Oberkante 17 des Maschinenschlittens 6 gezeigt. Der 'Maschinenschlitten 6 ist auf dem Grundkörper 18 der Maschine längsverschiebbar angeordnet. Neben dem Grundkörper 18 sitzt ein Hydrauiikaggregat 20. Über diesem ist ein Motor 21 mit einer Pumpe 22 und ein weiterer Motor 24 angeordnet. Der Motor 21 mit der Pumpe 22 ist für die Bedienung des Richtstempels 12 vorgesehen, während der zweite Motor 24 in der unten näher beschriebenen Weise für die Drehung des Gewehrlaufes bzw. für die Bewegung der beiden in F i g. 1 gezeigten Richtstützen 26 und 27 dient.

Oberhalb des Hydraulikaggregates 20 befindet sich eine Hubvertslelleinrichtung für den Richtstempel 12, die aus einem Schieber 30 und aus einem Gleichstrommotor 32 mit einer nicht dargestellten Bremse besteht.

Auf der nicht näher bezeichneten Achse des Gleichstrommotors 32 sitzt eine Kugelrollspindel 34. welche die jeweils notwendige Hubverstellung einleitet. Es ist auch eine Keilverstellvorrichtung 35 gezeigt, welche die Axialbewegung der Kugelrollspindel 34 als Querbewegung auf den Schieber 30 gibt. Hierdurch wird erreicht, daß d^;e mechanische Bewegung des Gleichstrommotors 32, der Kugelrollspindel 34 und der to Keilverstellvorrichtung 35 in eine hydraulische Verstellbewegung umgewandelt wird, die auf den Zustellweg des Zylinders 15 einwirkt.

Eine besonders wirksame Anordnung ergibt sich, wenn die Hubverstelleinrichtung für den Druck- bzw. Richtstempel 12 und der Meßkopf 10 zu einer in sich geschlossenen Regelstrecke gehören, die so lange betätigbar ist, bis die Achsabweichung einen vorgegebenen unteren Grenzwert unterschreitet. Hierbei kann es besonders zweckmäßig sein, wenn der auf die Achsabweichung im Sinne einer Minimierung zurückwirkende Regelvorgang periodisch wiederholt wird.

Um den Gewehrlauf 1 auf seiner gesamten Länge vermessen zu können, können die Aufnahmeaggregate 4, 5 samt den beiden Körnerspitzen 2, 3 mit Hilfe eines gemeinsamen Schlittenantriebes 36, der auf dem Grundkörper 18 sitzt, axial verfahrbar ausgebildet sein, wobei der Spiegel 7 während der Verfahrbewegung in seiner Position bleibt Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ferner vorgesehen, daß der Gewehrlauf 1 zur weiteren Vermessung um seine eigene Achse drehbar ist, so daß der Gewehrlauf in seiner Umfangsrichtung ebenfalls genau vermessen werden kann. Hierbei läßt sich genau ermitteln, an welcher Stelle der Lauf bei Beginn des Ricntvorganges am weitesten von der idealen, die vorgegebene Linearität des Gewehrlaufes bestimmenden Richtung des eingestrahlten Lichtstrahles entfernt liegt Um den nachfolgenden Richtvorgang mit der größten Wirkung durchführen zu können, muß dann diese Stelle unmittelbar unter den Druckstempel gedreht werden.

Vor dem Richtvorgang werden die Richtstützen 26 und 27 in ihre für den Meßvorgang vorgesehene Ruhestellung gebracht Zur Drehung des Gewehrlaufes kann dann der Motor 24 eingeschaltet werden. Für einen nachfolgenden zweiten oder dritten Meßvorgang ist vorgesehen, daß der Spiegel 7 aus seiner in F i g. 1 dargestellten Mittelstellung um etwa 100 bis etwa 120 mm zurückgefahren und dann die jeweilige Abweichung von der idealen Gewehrlaufachse festgestellt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß ein die axialen Abstände der Richtstützen 26, 27 und die einzelnen Werte der axialen Abweichung bzw. Mißweisung in vorgeschriebene Zustellwerte des Richtstempel 12 umsetzender, in der Zeichnung nicht näher dargestellter Programmspeicher verwendet wird. Dieser Programmspeicher liefert Zustellkraftwerte für den Richtstempel 12, die über die elastischen Rückfederungswerte wenigstens so weit geringfügig hinausgehen, daß bei jedem der Zustellvorgänge des Druckstempels eine geringfügige, plastische (bleibende) Biegeverformung der Bohrung bzw. des Werkstücks verbleibt. Dabei kann es besonders vorteilhaft sein, wenn die periodisch erfolgenden, plastischen Verformungen der aufeinanderfolgenden Richtvorgänge aperiodisch oder zur Null-Abweichung unterkritisch gedämpft durchgeführt werden.

Der besondere Vorteil der beschriebenen Richtmaschine liegt darin, daß in einer bisher nicht möglichen, hohen Arbeitsgeschwindigkeit die Präzisionsbohrungen einzelner Werkstücke sehr genau ausgerichtet werden können. Ein weiterer sehr erheblicher Vorteil der beschriebenen Anordnung besteht darin, daß zusätzlich der von dem Meßkopf ausgesandte Lichtstrahl auf seine Ideal-Lage eingerichtet werden kann, indem ein bereits vorgerichtetes Werkstück zwischen den einzelnen Meßvorgängen gedreht und dabei der Meßkopf so lange nachgestellt wird, bis die Meßweisung des von dem Meßkopf ausgestrahlten Lichtstrahles ein Minimum erreicht hat.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Richtmaschine für hohlzylindrische Werkstücke, mit einem quer zur Werkstückbohrung bewegbaren Richtstempel, mit zu dessen beiden Seiten angeordneten, in Arbeitsstellung bringbaren Richtstützen, mit in die Werkstückbohrung koaxial eingreifenden, drehbaren Spitzen und mit einer die Abweichung der tatsächlichen von der theoretischen Achse der Werkstückbohrung an der Richtstelle erfassenden Meßeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung aus einem fotoelektrischen Meßkopf (10) besteht, der durch die hohl ausgebildete eine Spitze (3) einen in Richtung der theoretischen Achse der Werkstückbohrung verlaufenden Lichtstrahl aussendet, der von einem in die Werkstückbohrung durch die hohl ausgebildete andere Spitze (2) einführbaren, senkrecht zur tatsächlichen Achse der Werkstückbohrung an der Richtstelle gehaltenen Spiegel (7) reflektiert wird, wobei die Abweichung des reflektierten Lichtstrahles von der theoretischen Achse der Werkstückbohrung vom Meßkopf erfaßt wird.

2. Richtmaschine nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß für den Lichtstrahl ein Autokollimator verwendet wird.