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Verfahren und Einrichtung zum automatischen Richten von Wellen
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============================================================ Die Erfindung
bezieht sich auf eine automatische Einrichtung zum Richten des Rundlaufes an radial
symetriechen Wellen mit gleichen bzw. unterschiedlichen Durchmessern sowie mehreren
Richtstellen mit zueinander verschiedenen Abständen, die anhand eines Fühlers schablonenartig
abgetastet werden und durch die Kopierbewegung Richtkraft und Richthub an einen
mit Druckmittel beaufschlagten Richtstempel übertragen und die Richtetellen mittels
eines Quertransporteurs, welcher durch einen elektronisch betätigten Fühler steuerbar
ist, unter den Richtatempel gebracht werden können. Eine derartige Einrichtung ist
erforderlich, wenn Wellen mit gleichen oder untersohiedlichen Durchmessern und mehreren
Richtstellen gerlchtet werden müssen, bei welchen eine präzise Rundlaufgenauigkeit
gefordert wird, insbesondere bei der Fertigung größerer Serien in der allgemeinen
Industrie.
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Es ist bekannt, zur Erfüllung dieser Erfordernisse Einrichtungen anzuordnen,
bei welchen Richtkraft und Richthub manuell eingestellt unddas Positionieren der
Richtstellen von Hand vorgenommen werden muß. Bei dieser Ausführungsart ist die
Steuerbarkeit für en.kontinuierliches Auf- und Abwärtabewegen des krafteohlüssigen
Riohtstempels nicht möglich. Umständlich ist, daß beim Richten größerer Serien die
Richtstellen ständig von Hand positioniert werden müssen und dadurch für die Bedienungeperson
eine erhöhte Unfallgefahr besteht.
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Ferner sind automatische Richtmaschinen bekannt, die eine chtstelle
aufweisen und zur Erfassung des Verzugs das Werkst;-£k eine volle Umdrehung erfahren
muß und der erfaßte Minimalwert und Maximalwert gespeichert werden kann und die
Richthäbe zustellbar sind. (Vgl. DT-OS 2346797)
Weiterhin ist ein
Richverfahren mit einer automatisohen Richtmaschine und mehreren Riohtetellen bekannt,
für deren jede ein eigener Rlohthaken mit edienungs-Handhebel zur Steuerung des
Richthubes vorgesehen ipt.
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Ein anderes bekanntes Verfahren mit Richtpresse sieht mehrere Richtetellen
vor, an dessen vertikal verfahrbarem Richtstößel horizontal verschiebbare Richtstempel
vorgesehen sind und das Werkstück zwischen wei Werkstückaufnahmen drehbar gelagert
und durch einen Motor drehbar ist. (Vgl. DT-OS 2346796) Bei diesen bekannten Verfahren
ist nachteilig, daß bei zu richtenden Werkstücken eine Gleichartigkeit dieser Voraussetzung
sein muß, da ein Richten von Werkstücken mit unterschiedlichen Dimensionen (Durchmessern)
ohne Nachstellen der Riohtmaschine nicht möglich und das Umstellen der Richtmaschine
auf andere Werkstücke sehr umetändig ist, was einen hohen Zeitaufwand erforderlioh
macht, da Riohthub und Richtkraft Jedesmal neu eingestellt werden müssen.
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Das Richten mit Richthaken zeigt den Nachteil, daß bei diesem Verfahren
ein universeller Einsatz der Richtmaschine nicht möglich ist, da durch Art und Aufbau
der Maschine nur gleichartige und für die Maschine bestimmte Werkstücke gerichtet
werden können. Nachteilig zeigt sich auch die Ausführung mit vertikal versohiebbarem
Riohtstößel und an dessen horizontal verschiebbar vorgesehenen Richtstempeln, bei
welchen ein Anstellen an verschiedene Richtetellen wohl möglich, Jedoch ein Richten
von Werkstücken mit unterschiedlichen Dimensionen nur schwer möglioh ist. da durch
die Anordnung der Richtstempel eine gegen diese unterschiedliche Dichtkraft wirkt
und dadurch auf den Riohtetößel eine ungleich elastisch verformbare Wirkung ausgeübt
wird, was ein Messen bzw. eine Speicherung der Richtgenauigkeit erheblich einschränkt.
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Der Erfindug liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Ausführungearten
zu verbessern und deren Nachteile zu beheben und eine wesentlich zweokmäßigere und
sicherere Einrichtung zu schaffen,
deren Ablauf über eine Kopiereinrichtung
steuerbar ist und die zu richtenden Wellen gleichzeitig in ihrer Form als Schablone
verwendbar sind und dem Bedienungepersonal größte Sicherheit geboten werden kann,
da ein Eingreifen in den Arbeitsablauf nicht erforderlich ist, und durch einen Quertransporteur
die zu richtenden Wellen mit einer oder mehreren Richtetellen als auch gleicher
oder unterschiedlicher Dimensionen (Durchmesser) quer zum Richtstempel verfahrbar
und mittels eines elektronischein Fühlers und Weggeber. der Richthub und die Richtkraft
entsprechend dem Verzugswert an der Richtstelle automatisch angepafft werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Einrichtung
zum Abtasten der Richtstellen eine Kopiereinrichtung zugeordnet ist, durch deren
Fühler die Richtebenen und Richtkräfte bestimmt werden können. Das mit dem Fühler
in Verbindung stehende Steuerteil weist Kanäle und Bohrungen auf, die einerseits
Uber Leitungen indirekt mit dem Druckerzeuger und Tank und andererseits direkt mit
dem Kopierzylinder verbunden sind. Ein drehbar gelagerter Lagerzapfen steht mittels
einer Rolle und derer Rollenbolzen mit dem Zylinderteil des Kopierzylinders derart
im Eingriff, daß durch die axiale Verschiebung des Zylinderteils der Lagerzapfen
in eine drehbar. Bewegung versetzt werden kann. Der Lagerzapfen ist mit einem Kegelradgetriebe
so verbunden, daß die Drehbewegung des Lagerzapfens über ein Gestänge in eine Axialbewegung
umgewandelt wird. Das Gestbnge, welches in einem axial verschieb- und klemmbaren
Klemmstück gelagert ist, ist mit dem verschiebbaren Steuerteil des mechanischen
Servoventiles so verbunden, daß durch die axiale Verschiebung das Druckmittel dosiert
in den Zylinderraum des Richtstempels bzw. zum Vorratsbehälter gelangen kann.
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Die Erfindung sieht weiterhin vor, daß zur Drehbewegung der zu richtenden
Wellen, als Antrieb ein elektronisch gesteuerter Schrittmotor vorgesehen ist, dessen
inkelschritte so vorwählbar sind, daß der Antrieb an der is osition gebrachten Richtstelle
angehalten werden kann.
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Gemaß der Erfindung wird der waagrecht zur Riohtetempelachse verschiebbare
Richtwagen mittels eines reversierbaren Hydromotores und einem Kettentrieb angetrieben,
dessen Bewegung nach Erreichen der vorbestimmten -Yellenrundlauf-Toleranz an der
Riolltetelle von einem elektrischen Kontaktgeber ausgelöst und der Richtwagen auf
die vorprogrammierte Position liter nächsten Richtstelle verschoben werden kann.
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In Ausgestaltung der Erfindung sind die Betriebsarten der Einrichtung
durch ein elektrisches Schaltgerät so vorwählbar, daß in Schalt stellung I die Einrichtung
manuell über einen Handhebel einricht- bzw. bedienbar ist und in Schaltstellung
II ist die Einrichtung so programmierbar, daß nach erfolgter Positionierung der
Richtebene in wiederhobarer und selbsttätiger Weise der Hub des Richtstempels ausgelöst
werden kann und in Schaltstellung III die Einrichltung so programmierbar ist, daß
mittels eines Getriebemotores, auf dessen Antriebswelle ein Ex@mnter angeordnet
ist,das Steuerteil des mecherlischen Servoventiles in eine oszillierende Bewegung
versetzt und ein Dau rhub des Richtstempels bewirkt werden kann, während sich gleichzeitig
die zu richtende Welle in kleinen Winkelschritten um ihre Achse dreht, angetrieben
durch einen Schrittmotor, dessen Winkelschritte vorwEhlbar sind.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindug ist in den Zeichnungen dargestellt
und wird im folgenden näher neschrieben: Es zeigen Fig. 1 u, 2 eine Vorderansicht
und Draufsicht der Einrichtung mit Quertransporteur Fig. 3 u. 4 eine Teilansicht
entsprechend Fig. 1 mit anderer Betriebelage Fig. 5 u. 6 schematische Einzeldarstellungen
verschiedener Ausführungsarten Fig. 7 eine Draufsicht der Kopiereinrichtung mit
Fühler und Abtriebswelle Fig. 8 einen Teilquerschnitt durch die Kopiereinrichtung
Fig. 9 eine schematische Darstellung des Hydraulikeystems der opiereinrichtung
Fig.
10 u. 11 eine Darstellung des mechanischen Servoventiles mit Antriebseinheit für
verschiedene Btreibsarten Fig. 12,13 u.14 eine Darstellung der manuellen Bedienungseinrichtung
mit verschiedenen Querschnitten Fig. 15,16 u.17 eine Darstellung der Positioniereinrichtung
für das mechanische Servoventil nach Fig.10 u. 11 Bei der usfUhrung, wie in den
Abbildungen Fig. 1 - 4 dargestellt, besteht die Einrichtung zum automatischen Richten
von Wellen im wesentlichen aus dem Richtbett 1, in dessen Innenraum ein als Quertransporteur
ausgebildeter Kettentrieb 2, welcher von einem Hydromotor 3 angetrieben wird, einem
Richtwsgen t u. 5 mit zugeordnetem Schrittmotor 6, zu deren Querachse die Kopiereinrichtung7
vorgesehen ist, einem mechanischen Servoventiles 8 und dtssen Antriebseinheit 9,
welche über eine Gelenkwelle 10 an der Kopiereinrichtung 7 angelenkt ist und einer
manuellen Bedienungseinrichtung 11, die dber die Lenkstange 12 mit der Antriebseinheit
9 verbunden ist.
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Der Richtwagen 5 ist mittels eines Mitnehmers 13 it dem Kettentrieb
2 derart verbunden, daß durch die Mitnahme dessen in die Lage 14 der Richtwagen
5 und mit dessen über die Klemmachsen 15 und 16 fest verbundene Richtwagen 4, die
Führungsrollen 17 u.18 aufweisen, in der rUhrungsbahn 19 horizontal verschiebbar
ist und durch die verschieb und feststellbar angeordnetenelektrischon Kontaktschalter
20 und 21 das Positionieren der Richtetellen unter den Richtstempel 22 vorprogrammierbar
ist.
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Als Antrieb des Kettentriebes 2 ist ein durch vorgeschåltete Kontaktgeber
reversierbarer Hydromotor 3 vorgesehen an dessen Abtriebsseite ein nicht dargestelltes
Winkelgetriebe so angeordnot ist, daß die Richtwagen 4 und 5 mittels der Kettenräder
23 und 24 und des reversierbaren Hydromotores 5 umlenkbar sind.
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Zur Kontaktgabe an den Hydromotor 3 und somit zur Verschiebung der
Richtwagen 4 und 5 bis an eine andere Richtstelle sind elektische Kontsktgeber 25
und 26 vorgesehen, die als Zeigerinstrumente oder als nicht dargestellte elektronische
Weggeber ausgebildet
sein können und die Richtstelle durch die
selbstttige Verschiebung genau positioniert unter den Richtstempel 22 gebracht werden
kann und die Positionen der Richtstellen mittels Eontaktschalter 20 und 21 bestimmbar
und diese in den Schlitz 28 verschieb- und feststellbar angeordnet sind und mit
Hilfe der Skala 27 mit mm-Einteilung die Einstellung der Rl¢htabstEnde ablesbar
sind.
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Imine hydraulische Spitzenaufnahme 29, welche einen hydraulischen
Zylinder 30 aufweist, ist auf dem Richtwagen 4 so angeordnet, daß die Spitze 31
in die Zentrierbohrung der Welle 32 (Werkstück) hineinragen und unter Einwirkung
der hydraulischen Kraft am Zylinder 30 die Welle 32 gegen die Mitnehmerspitze 33
gedrückt werden kann, welche vom Aufnahmeteil 34 des Schrittmotores 6 umfaßt wird,
die Welle 32 durch letzteren in bestimmbaren Winkelechrltten gedreht und durch Richtunterlagen
35, wie bereite bekannt, unterstützt werden kann.
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An der hinteren Seite des Richtbettes 1 ist die Kopiereinrichtung
7 fest mit diesem so verbunden, daß sich die Fuhlerrolle 36 bzw. der FUhleretift
37 Fig.5 an den Außendurchmesser 38 der Welle 32 anlegen und die Fühlerrolle 36
beim Verschieben der Richtwagen 4 und 5 abrollen kann und diese bei abgesetzten
Wellen mit unterschiedlichen Durchmeesern 39 und 40 anpaßbar ist und durch die Krafteinwirkung
der Druckfeder 41 Fig.9 mittelbar über das herausragende Teil 43 des Steuerschiebers
42 durch Anliegen an den Rollenhalter 44 angedrückt werden, kann.
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Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung der Ausführungsart mit
Steuereinrichtung in Schalt stellung II am elektrischen Schaltgerät 52 Fig.2 nach
der Einrichtung. Der Steuersohieber 42 ist in einem Gehäuse 45 axial verschiebbar
gelagert und mit Ringkanälen 46 und Leitungen 47 - 51 versehen. Durch das Anliegen
des Pühlerstiftes 37 an der Welle 32 erfährt der Steuerschieber 42 entsprechend
der Exzentizität e des Rundlauffehlere an der Welle 32 eine derartige axiale Verschiebung,
daß eine Verbindung zwischen der druokmittelführenden Leitung 47 und der in den
Zylinderraum 56 führenden Leitung 51 über ein durch ein magnetbetätigtes Steuerteil
53 enteperrbares RUok.chlqv,entil 54
hergestellt wird und das Druckmittel
in den Zylinderraum 56 gelangen kann und dadurch der Zylinder 57 in die Lage verschoben
wird bis dieser den Weg gleichermaßen der Exzentrizität e zurtickgelegt hat. Durch
die Mitnehmerklaue 65, in dessen Ausnehmung eine Rolle 66 mit deren Rollenbolzen
67 eingreift, wird das Abtriebsteller 68 und der mit diesem fest verbundene Wellenstumpf
69 in Richtung der Lage 70 gedreht. Durch die Anlenkung der Gelen)cwelle 10 wie
ln Fig1,10 u.11 dargestellt, die mit dem Wellenstumpf 71 der Magnetkupplung 72 und
dem Kegelradtrieb 73 der Antriebseinheit 9 drehbar verbunden ist, kann mittels des
Hebels 74 und mit dessen gelenkig verbundenen Klemmstückes 75 , der klemmbaren Schalt
stange 76 mit Verbindungsstück 77 der Steuerschieber 78 vertikal so auf und ab bewegt
werden, daß das Druckmittel in den Zylinderräumen 79 und 80 Ueber die Leitungen
81 - 84 in Wechselnder Weise wirken bzw entweichen kndQder Richthub des Richtstempels
22 entsprechend des Rundlauffehlere (Exzentrizität e) automatisch zugestellt werden
kann. Das Schiebergehuse 85 ist mit den Zylinderräumen 79 u.80 des Richtstempels
22 derart verbunden, daß durch die vertikale Verschiebung des Steuerschiebers 78,
beispielsweise nach unten, die Abdeckungen 86 und 87 die druckmittelführende Leitung
81 mittels der Leitung 83 mit dem Zylinderraum 79 und die druckmittelabführende
Leitung 82 mittels der Leitung 84 mit dem Zylinderraum 80 verbinden.
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Beim Weiterdrehen der Welle 32 verlagert sich die Exzentrizität e
in Richtung el und der Pühlerstift 37 erfehrt ebenfalls eine Verschiebung in gleicher
Richtung, so daß die Leitungen 47 und 50 eine Verbindung mit dem Zylinderraum 60
herstellen und in letzterem das Druckmittel wirken kann. Durch das Schließteil des
entsperrbaren Rückschlagventiles 54 kann das Druckmittel im Zylinderraum 56 nicht
entweichen, wodurch eine Verschiebung des Zylinders 57 verhindert wird. Ein weiterer
Druckaufbau im Zylinderraum 60 wirkt tber die Leitung 61 auf den Druekechaler 62,
welcher ein elektrischen Signal auf den Schrittmotor 6 abgibt, so daß dieser eine
Teilumdrehung erfährt, die eo groß tat, daS der hohste Punkt (Exzentriz-ität e)
der Welle 32 nach oben in Richtung Richtetempel 22 zu liegen kommt und durch ein
elektrisches Signal an dieser Stelle vom Schalter 63 an das
Steuerteil
64 abgegeben wird, daß durch eine andere Sohieberstellung am Steuerteil 64 das Druckmittel
in den Zylinderraum 79 und das abfließende Druckmittel in den Vorratubehälter gelangen
kann.
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Nachdem der Richthub erfolgt ist, wird durch einen weiteren Druckechalter
88 und ein vorgeschaltetes Sohaltgerät 99 da Steuerventil 53 elektrisch erregt und
das Druckmittel kann in dieser Schalt stellung Uber die Leitung 89 auf die Steuerfläche
90 des Steuerkolbens 91 wirken, so daß letzterer durch dessen Offnungsetift 92 das
Sohließteil 93 entgegen der Kraftwtrkung der Feder 94 von seinem Sitz abgehoben
und eine Durchflußverbindung des Druckmittels zwischen dem Zylinderraum 56 des Zylinders
57 und einem der Ringkanäle 59 des Gehäuses 45 überdie Leitungen 95 und 51 Fig.9
hergestellt wird und eine erneute Erfassung des Rundlauffehlers durch die Kopiereinriohtung
7 erfolgt, dessen Werte gespeichert werden und die Zustellung der Hubtiefe synchron
dazu gesteizört werden kann, In Zig, 6 ist ein ähnliches Beispiel der Einrichtung
wie in Fig.5 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Welle 32 unterschiedliche
Durchmesser 38,39 und 40 auf und zur elastischön Durchbiegung müssen an den Richtstellen
unterechiedliche Verformungskräfte aufgebracht werden und zur Überbrückung der Abetufungen
8 und al beim Quertransport der Welle 3 , um die vereohiedenen Richtstellen unter
den Richtstempel 22 zu bringen, ist anstelle des Fühlerstiftes 37 Fig.5 eine Fühlerrolle
36 eo angeordnet, daß sie von dem Rollenhalter 44 aufgenommen werden kann, welcher
an dem herausragenden Teil 43 des Steuersohiebere 42 anliegt und beim Überfahren
der Abstufungen 8 und S1 bzw. der Exzentrizität der Rundlauffehler eine axiale Verschiebung
erfährt, welche synchron durch ein Signal über die Anlenkung der Gelenkwelle 10
an den Riohtstexpel 22 übertragen werden kann.
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Um die Verforxungekräfte des Richtetempele 22 an unterschiedliche
Durchmesser der Welle 32 automatisch anpassen zu können, ist ein Proportional-Druckventil
96 vorgeeehen, dem ein elektronischer Verstärker 97 und ein Sollwertpotentiometer
ge zugeordnet sind,
letzteres mit dem Zylinder 57 der Kopiereinrichtung
7 fest verbunden ist und durch dk axiale Verschiebung des Zylinders 57 synchron
den Abstufungen @ bzw. @1 entsprechend ein Signal derart abgegeben werden kann,
daß der hydraulische Druck am Proportional-Druckventil 96 -die Abstufungen e und
ei anpaßbar ist und somit die Umformkräfte am Richtstempel 22 proportional zur Dimension
der Welle 32 automatisch regelbar sind.
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Ein: anderes Verfahren zum Richten von Wellen nach der Einrichtung
zeigt Fig. 10 und 11. Es ist eine Antriebseinheit 9 mit einem auf einer Antriebswelle
100 mittels einer Konsole 101 schwenkbar gelagerten Antriebemotor 102 vorgesehent
auf dessen Wellenstumpf 103 ein Exzenter 104 so angeordnet ist, daß dessen ex2entrischer
Teil, aus Rolle 105 und Rollenbolzen 106 bestehend, in die langlochartige Ausnehmung
107 des Pendelarmee 108 hineinragen kann und letzterer mit dem Hebel 74 fest verbunden
ist und durch Drehung des Exzenters 104 der Pendelarm 108 eine hin-und hergehende
Bewegung erfährt, die sich auf den Hebel 74 übertragen, in eine Auf- und Abwärtsbewegung
umgewandelt und durch diese mittelbar der Steuersohieber 78 in eine oszillierende
Yertikalbewegung versetzt werden kann. Die Überdeckungen 86 und 87 erfahren gleichzeitig
eine derartige Versohiebung, daß im Wechsel die Zylinderräume 79 und 80 über die
Leitungen 83 und 84 mit Druckmittel versorgt werden können und sioh der Kolben 109
des Richtstempel 22 synchron oszillierend nsch dem Steuerschieber 78 bewegen kann
und während den Bewegungen durch die Anlenkung der Gelenkwelle 10 gleichzeitig Rundlauffehler
bzw. Abstufungen an Wellen 32 signalisiert und gespeichert werden kennen.
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Des weiteren ist am elektrischen Sohaltgerät 52 Fig.2 eine Schaltstellung
I vorgesehen, in welcher die Einrichtung manuell von Hand bedien- und einrichtbar
ist wie in Fig. 12 - 14 dargestellt.
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Dabei wirt der Druckbolsen 110, der einen Querbolzen 111 aufnimmt,
welcher durch Längsechlitse 113 der Achse 114 hindurohragt, durch Krafteinwirkung
des Magneten 115 entgegen der Federkraft 112 axial so verschoben, daß die Enden
des Querbolzens 111 in die Aussparungen 116 des Hobellagers ½17 hineinragen und
eine kraftschlüssige zwischen Bedienungshebel 118, Achse 114 und dem Hebellager
117 hergestellt werden kann,
Die manuelle Bedienbarkeit des mechanischen
Servoventiles 8 und die des Richtstempels 22 wird dadurch erreicht, daß eine Verbindung
zwischen dem Hebellager 117 und der Lenkstange 12, welche an die Antriebseinheit
9 Fig.10 u. 11 angelenkt ist und letztere mittels der Schaltstange 76 und dem Verbindungsstück
77 mit dem Steuerschieber 78 verbunden ist, hergestellt werden kann und der Steuerschieber
78 durch Betätigen des Bedienungshebels 118 axial verschiebbar ist. Andere Bedienbarkeiten
sind in dieser Schaltstellung nicht möglich, da durch die Lüftung der Magnetkupplung
72 die Kopiereinrichtung 7 von der Antriebseinheit 9 entkoppelt ist.
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Zur Verstellung des Richthubes innerhalb des Maximalhubes am Richtstempel
22 weist die Einrichtung nach Fig. 15 - 17 eine zylinderartige Führungssäule 119
auf, auf derer Mantelfläohe zwei gegenüberliegende Lngsschlitze 1?0 so angebracht
sind, daß die KeilstUcke 121 hindurchragen können und die Mutter 122 der Gewindespindel
123 mittelbar mit dem FUhrungsklotz 124 durch die Schrauben 125 verbunden werden
kann, dieser die Führungsule 119 umgreift, das mechanische Servoventil 8 aufnehmen
kann und durch Drehen des Handrades 126 axial verschiebbar und die Führungssäule
119 mittels eines Flansches 127 mit einem nicht zur Einrichtung gehörenden den Richtetempel
verbindenden Teiles 128 festklemmbar und gleichermaßen mit dem Richtstempel 22 heb-
und senkbar ist.
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L e e r s e i t e