DE2951605A1

DE2951605A1 - Verfahren und vorrichtung zum lageorientierten ausrichten von unrunden werkstuecken

Info

Publication number: DE2951605A1
Application number: DE19792951605
Authority: DE
Inventors: Jürgen Muskegon Mich. Buchfeld
Original assignee: Goetze GmbH
Current assignee: Goetze GmbH
Priority date: 1978-01-07
Filing date: 1979-12-21
Publication date: 1981-07-09
Also published as: US4325125A

Description

Verfahren und Vorrichtung zum lageorientierten Ausrichten von unrunden Werkstücken.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine danach arbeitende Vorrichtung zum lageorientierten Ausrichten von unrunden Werkstücken, insbesondere von Kolben - oder Synchronringen, vor deren weiterer Umfanqsbearbeitung, indem die Ist - Lage des Werkstückes ermittelt und mit einer vorqegebenen Soll - Laqe verglichen wird, wobei die festgestellten Abweichungen zur Lagekorrektur des Werkstückes dienen.

Für die spanende Bearbeitung der inneren und äußeren Umfangsflachen von unrunden Kolbenring - Rohlingen bedient man sich einer beispielsweise aus der US - PS 3.326.393 bekannten Drehmaschine. Danach werden die paketweise gespannten Kolbenringe mittels 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 Bearbeitungsstation der Drehmaschine ist eine Bereitstellungsstation vorgesehen, die im wesentlichen aus einem einseitig eingespannten Träger besteht, au* welchen jeweils eine dem Ringpaket entsprechende Anzahl von Kolbenring - Rohlingen lose aufschiebbar sind. Die oberste Begrenzungskante des Trägers besteht aus einer drehbaren Stange, auf welcher die Rohlinge mit ihren inneren Umfanns-

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flächen 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 diese Weise lassen sich alle Rohlinge auf dem Träger lageorientiert ausrichten, um dann mittels eines beweglichen Greifers paketweise entnommen und der Bearbeitungsstation der Drehmaschine zugeführt werden zu können.

Das bekannte Ausrichtverfahren mittels Kerbe und rotierender Stange ( vgl. auch C. Englisch " Kolbenringe " Bd. 1, 1958, Seite 285 ) benötigt eine relativ lange Zeit, bis daß alle Rohlinge ihre Soll position eingenommen haben. Dabei kommt es vor, daß einzelne Ringe an benachbarten, bereits stillstehenden Ringen hängenbleiben und somit ihre Endlage nicht erreichen. Dies bedingt einen zusätzlichen optischen Kontroll aufwand durch das Bedienungspersonal der Maschine. Außerdem wirkt sich die Kerbe im Ringrohling beim Zerspanungsvorgang nachteilig aus. Insbesondere führt die kurze, abrupte Unterbrechung des Zerspanungsvorganges zu Resonanz - Schwingungen, die sich als Rattermarken am Ring niederschlagen und die Werkzeugstandzeit erheblich reduzieren.

Aus der DE - OS 27 05 200 ist bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zum ausgerichteten Spannen eines Werks^J"ckes bekannt, nach welchem das Werkstück in ungefährer Lage auf einer beweglichen Plattform aufgespannt an ausgewählten Stellen der Außenkontur abgetastet und anschließend die Plattform entsprechend der festgestellten Abweichungen zwischen Ist - und Soll - Lage verschoben beziehungsweise

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verdreht wird. Hierbei handelt es sich um das lageorientierte Ausrichten von relativ großen Werkstücken, die bereits vor dem Vermessen auf einer schwenk - und drehbaren Plattform gespannt werden müssen, wobei die Plattform gleichzeitig die Aufnahme für die nachfolgende mechanische Bearbeitung des Werkstückes bildet. Bei der Einzel bearbeitung derartiger, relativ großer Werkstücke ist die Ausrichtzeit im Hinblick auf die relativ lange Bearbeitungszeit vernachlässiqbar klein.

Bei der Herstellung von Massenteilen, insbesondere von ringförmigen Werkstücken, ist man bestrebt, diese paketweise zu bearbeiten. Dazu ist es bei unrunden Werkstücken erforderlich, diese vor dem Zusammenfügen zu einem Werkstückpaket einzeln lageorientiert auszurichten. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine danach arbeitende Vorrichtung zu finden beziehungsweise zu schaffen, die es gestattet, in besonders einfacher und rationeller Weise eine Lagekorrektur des Werkstückes durchzuführeni ohne daß am Werkstück besondere Sortiermerkmale vorzusehen sind, und ohne daß ein zusätzlicher Zeitaufwand für das Lagekorrigieren des Werkstückes erforderlich wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die aus der Abtastung einer unausgerichteten Werkstückkontur im Vergleich mit einer vorgegebenen Soll kontur ermittelten Lagekorrekturwerte bei der nachfolgenden Transportbewegung des Werkstückes berücksichtigt werden. Dieser Vorschlag baut auf einem eingangs beschriebenen Bearbeitungsverfahren auf, wonach während der Bearbeitung eines Werkstückpaketes innerhalb einer Bearbeitungsmaschine das nächste, zu bearbeitende Werkstückpaket in ausgerichteter Lage aller Einzel werkstücke

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zusammenzustellen ist. Für das vorgeschlagene Verfahren sind keine besonderen Sortiermerkmale in Form von Kerben oder dergleichen am Werkstücke mehr erforderlich, vielmehr dient die dem Werkstück eigene Unrundkontur direkt zur lageorientierten Ausrichtung desselben. Durch das damit notwendige Abtasten jeweils eines Werkstückes ist ein Transportvorgang von einer Abtaststation zu der Paketierungsstation unumgänglich. Gemäß der Erfindung wird die Transportbewegung jedes einzelnen Werkstückes individuell unter Berücksichtigung der Lage - Korrekturwerte durchgeführt» so daß die Werkstücke lageorientiert ausgerichtet in der Paketierungsstation ankommen und dort zu einem Werkstückpaket zusammengespannt oder direkt in eine Bearbeitungsstation einer Werkzeugmaschine oder dergleichen zugeführt werden können. Auf diese Weise entfällt ein zusätzlicher Zeitaufwand für das Ausrichten der einzelnen Werkstücke.

Nach einem weiteren Verfahrensmerkmal werden die Werkstücke in spannungsfreier Lage möglichst berührungsfrei abgetastet.

Bei insbesondere Präzisionsartikeln, wie Kolbenringen, würde ein Festspannen des einzelnen Werkstückes bereits zu einer Deformation desselben führen, so daß die tatsächliche Umfangskontur des unrunden Kolbenringes nicht mehr exakt feststellbar wäre. Das Gleiche gilt bei einer das Werkstück berührenden Abtastung, die darüberhinaus ein Festspannen des Werkstückes erfordern würde.

Eine nach dem zuvor beschriebenen Verfahren arbeitende Vorrichtung besteht aus einer plattenförmigen Werkstückaufnähme und einer Abtasteinrichtung, wobei erfindungsgemäß jedes Werkstück lose auf die Werkstückaufnahme auflegbar und die Abtasteinrichtung relativ zur Werkstückaufnahme um

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eine etwa durch das Zentrum des Werkstückes ^erlaufende Achse drehbar gelagert ist. Auf diese Weise ^erden die Größen der Umfangs - und Mittenabweichungen von vomeherein minimal gehalten. Dazu ist es empfehlenswert, daß die Werkstückaufnahme Anschläge für eine grobe Lbgeorientierung der Werkstücke aufweist. \

Als vorteilhaft ist die Verwendung eines durchscheinenden Werkstoffes für die Werkstückaufnahme in Verbindung mit der Verwendung eines opto - elektrischen Abtasters anzusehen.

Für den Weitertransport und die gleichzeitig! durchzuführende Lagekorrektur des Werkstückes wird ein] radial zur Werkstückachse zustell barer und um eine parallel zur Werkstückachse verlaufende Achse schwenkbarer Greifer vorgeschlagen, dessen Zustell - und Schwenkbewegung individuell steuerbar ist. '

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Für die Erfindung ist es grundsätzlich unbedeutend, ob das Werkstück von der Abtaststation aus direkt ejiner Bearbeitungsstation zugeführt wird, was im Falle einer Einzelbearbeitung jedes Werkstückes zweckdienlich wajre, oder - wie oben angeführt - zunächst einer Zwischenstation zum Pake-

tieren. Im letzteren Falle kann die Transporteinrichtung der Vorrichtung durch ein Zwischenmagazin zujr Aufnahme und lageorientierten Weitergabe der Werkstücke ^rgänzt sein. Die erfindungsgemäß von der Transporteinrichtung der Vorrichtung durchzuführende Gesamt - Korrekturbewegung des Werkstückes kann in diesem Fall derart aufgeteilt werden, daß der Greifer vornehmlich die radiale Korifekturbewegung und das Zwischenmagazin die drehende Korrekturbewegung durchführt. Dazu ist ein um die Längsachse $es aufzunehmen-

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den Werkstückes drehbares und individuell steuerbares Zwischenmagazin erforderlich.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung der Abtaststation

Figur 2 eine schematische Darstellung der Transporteinrichtung mit Paketierungsstation

Eine plattenförmige, aus durchscheinendem Werkstoff, zum Beispiel Kunstglas, bestehende und horizontal angeordnete Werkstückaufnahme 1 wird von unten mittels einer Lichtquelle 2 beleuchtet. Das Werkstück - in diesem Fall ein unrunder Kolbenring 3 - wird in unausgerichteter Lage auf die Werkstückaufnahme 1 in Richtung des Pfeiles 4 zugeführt und durch die Anschlag - Bolzen 5 unterhalb der drehbaren Abtasteinrichtung 6 grob zentriert, so daß deren Drehachse 7 in etwa mit der Kolbenringachse 8 übereinstimmt. Zur Feststellung der inneren und / oder äußeren unrunden Umfangskontur dient ein ( oder auch mehrere ) Taster 9, der berührungsfrei auf opto - elektrischem Wege die Polarkoordination r der Ist - Kontur ermittelt und einem elektronischen Rechner 10 zuleitet. In diesem wird die Ist - Kontur 11 mit einer vorgegebenen Soll - "ontur verglichen und die erforderliche Drehwinkel - Korrektur^ Ψ und Mittenabweichung a festgestellt. Diese Korrektur - Werte A $ und a werden als elektrische Steuergrößen der Bahnsteuerung für die Transporteinrichtung innerhalb des Computers 10 zugeführt.

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In Figur 2 sind die funktionswichtigen Teile einer solchen Transporteinrichtung dargestellt. Zum Aufnehmen des Kolbenringes 3 von der Werkstückaufnahme 1 dient ein Greifer 13 mit zwei in Längsrichtung zur Greiferachse 14 verstellbaren und um die Greiferachse 14 drehbaren Greiferarmen 15,16. Die elektronisch vom Computer steuerbaren Bewegungsrichtungen des Greifers 13 sind nur symbolisch in der Steuereinheit 23 durch die Doppelpfeile 17,18 und 19 dargestellt, da derartige Steuereinrichtungen im Maschinenbau an sich vielfach bekannt sind. Nach dem Aufnehmen des Kolbenringes mittels des Greifers 13 wird der Kolbenring 3 während der Transportbewegung zu einem Zwischenmagazin 20 in Form eines Spanndornes 21 um das Maß der zu korrigierenden Mittenabweichung a seitlich verschoben. Gleichzeitig dreht sich der Spanndorn 21 um den Korrekturwinkel Δ ^j , um in dieser Stellung den Kolbenring 3 aufzunehmen. Nach dem übergeben des Kolbenringes 3 auf den Spanndorn 21 wird dieser in die Ausgangsstellung zurückgedreht.

In dieser Weise wird mit jedem einzelnen Kolbenring verfahren, bis daß eine entsprechende Anzahl von Kolbenringen 3 auf dem Spanndorn 21 in exakt zueinander ausgerichteter Lage aufgereiht sind. Mittels einer Spannzange 22 kann schließlich das Kolbenringpaket dem Spanndorn 21 entnommen und einer nicht weiter dargestellten Bearbeitungsstation einer Drehmaschine oder dergleichen zugeführt werden.

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Leerseite

Claims

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Patentansprüche:

M .] Verfahren zum lageorientierten Ausrichten von unrunden Werkstücken, insbesondere von Kolben - oder Synchronringen, vor deren weiterer Umfangsbearbeitung, indem die Ist - Lage des Werkstückes ermittelt und mit einer vorgegebenen Soll - Lage verglichen wird, wobei die festgestellten Abweichungen zur Lagekorrektur des Werkstückes dienen, dadurch gekennzeichnet, daß die festgestellten Korrekturwerte ( des Drehwinkels^ und der Mittenabweichung a ) bei der dem Meßvorgang nachfolgenden Transportbewegung jedes Werkstückes berücksichtigt werden.
2 . Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Werkstück in spannungsfreier Lage berührungsfrei abgetastet wird.

. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, bestehend aus einer plattenförmigen Werkstückaufnahme und einer Abtasteinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück ( 3 ) lose auf die Oberfläche der Werkstückaufnahme ( 1 ) auflegbar und die Abtasteinrichtung ( 9 ) relativ zur Werk-Stückaufnahme ( 1 ) um eine etwa durch das Zentrum des Werkstückes ( 3 ) verlaufende Achse ( 7 ) drehbar gelagert ist.

. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückaufnahme ( 1 ) Anschläge ( 5 ) für eine grobe Lageorientierung des Werkstückes ( 3 ) aufweist.

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Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückaufnahme ( 1 ) aus durchscheinendem Werkstoff besteht.

Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5, gekennzeichnet durch die Verwendung eines opto - elektrischen Tasters.

Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück ( 3 ) mittels eines radial zustell baren, schwenkbaren und um seine Längsachse ( 14 ) drehbaren Greifers ( 13 ) weiter transportierbar ist.

Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 7, gekennzeichnet durch ein Zwischenmagazin ( 20 ) zur einzelnen Aufnahme und paketweisen Abgabe lageorientiert ausgerichteter Werkstücke ( 3 ).

Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit der festgestellten Korrekturwerte (jltf und a ) der Greifer ( 13 ) radial zum Werkstück ( 3 ) zustell bar und quer zur Werkstückachse verschiebbar und das Zwischenmagazin ( 20 ) um eine parallel zur Werkstückachse verlaufende Achse drehbar sind.

. \ Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 9, dadurch ge-{ kennzeichnet, daß das Zwischenmagazin ( 20 ) ein die $ Werkstücke ( 3 ) am Innenumfang aufnehmender, radial dehnbarer Spanndorn ( 21 ) ist.

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