DE29708709U1 - Einstelleinrichtung zur Bestimmung der Nullpunktlage von an einem Werkzeugträger angeordneten Werkzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einstelleinrichtung zur Bestimmung der Nullpunktlage von. an einem Werkzeugträger angeordneten Werkzeugen einer CNC-gesteuerten Drehmaschine mit einem Futter, im dem radial verstellbare Klemmbacken zur Halterung des zu bearbeitenden Werkstücks vorgesehen sind und die Einstelleinrichtung im wesentlichen aus einem Träger mit einer Meßuhr besteht, die mit einem Meßtaster zur Bestimmung der Nullpunktlage des jeweils herangefahrenen Werkzeugs des Werkzeugträgers zusammenwirkt.

Drehmaschinen sind mit numerischen Wegmeßeinrichtungen für die Werkzeuge ausgerüstet. Für den praktischen Einsatz derartiger Wegmeßeinrichtungen i ist es notwendig, eine Einrichtung vorzusehen, die den Nullpunkt der Wegmessungen festlegt, d.h., die Nullpunktlage der Werkzeugspitzen zu bestimmen und numerisch festzulegen. Von dieser Nullpunktlage aus wird der Weg der Bewegung der Werkzeuge gemessen. Besondere Bedeutung kommt hierbei der Nullpunktlage in der Bewegungsrichtung "quer" und "längs" zur Rotationsachse der Drehmaschine zu, was den X- und Z-Koordinatenachsen entspricht.

Bisher ist es zur Festlegung der NulTpunktlage üblich, die Werkzeugspitze gegen eine feste Anschlagfläche zu fahren, beispielsweise einen in der Werkstückspindel aufgenommenen Lehrdorn, oder gegen eine bereits bearbeitete Fläche am Werkstück. Die besondere Schwierigkeit, die auch zu erheblichen Meßfehlern führen kann, liegt bei dieser Einstellmethode darin, daß die Werkzeugspitze mit unterschiedlicher Kraft gegen die Anschlagfläche gefahren wird. Die dabei auftretenden Verformungen verursachen Fehler der Wegmessung, die sehr häufig schon in der Größenordnung der geforderten Bearbeitungstoleranzen liegen. Hinzu kommt, daß dieser Einstellvorgang verhältnismäßig umständlich ist, so daß der mit der Verwendung numerischer Wegmeßeinrichtungen erzielte Vorteil hinsichtlich des Arbeitsaufwandes durch das aufwendige Einstellverfahren teilweise oder ganz aufgehoben wird.

Aus dem Stand der Technik ist gemäß der Druckschrift G 77 18 280.8 eine Einstelleinrichtung zur Bestimmung der Nullpunktlage der Werkzeugspitze an Drehmaschinen bekannt. Die bekannte Einstelleinrichtung gemäß dem Stand der-Technik besteht dabei im wesentlichen aus einem Träger mit einer Meßuhr, die mit einem Meßtaster zur Bestimmung der Nullpunktlage des jeweils herangefahrenen Werkzeugs des Werkzeugträgers zusammenwirkt. Der Träger selbst wird am Reitstock der Drehmaschine angebracht, wobei an dem winkelförmig ausgebildeten Träger die Meßuhr mit dem zur Rotationsachse radial bewegbaren Meßtaster angebrächt ist. Ein wesentlicher Nachteil bei dieser nach dem Stand der Technik bekannten Einstelleinrichtung ist es, daß diese Einstell-

einrichtung einerseits zur Bestimmung der Nullpunktlage nur einen begrenzten Freiheitsgrad aufweist, zumal bei den weiterentwickelten Drehmaschinen insbesondere die Werkzeugträger in ihrer Kinematik weiterentwickelt wurden, daß sie in mehreren Ebenen radial und quer zur Rotationsachse Werkzeuge vorhalten, mit denen entsprechende Flächen an dem rotierenden Werkstück bearbeitet werden können. Somit läßt die Einstelleinrichtung nach dem Stand der Technik lediglich die Bestimmung der Nullpunktlage in radialer also quer zur Rotationsachse zu. Ein weiterer Nachteil der bekannten Einstelleinrichtung ist insbesondere darin zu sehen, daß sie nur an Drehmaschinen verwendbar ist, die einen Reitstock aufweisen. . . _

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung vor dem aufgezeigten Stand der Technik, eine Einstelleinrichtung derart weiterzubilden, deren Einsatz generell an allen Drehmaschinen möglich ist, wobei die Einstelleinrichtung leicht und ohne aufwendige Justierarbeit einsetzbar ist und hinsichtlich ihrer Herstellungskosten günstig ausfallen soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Träger an einer Grundplatte angeordnet ist, die mittels Permanentmagneten stirnseitig an das Futter der Drehmaschine heftbar ist. Aufgrund dieser Ausbildung werden viele Vorteile erzielt, die einerseits darin liegen, daß die Einstelleinrichtung schnell und sicher durch einfaches Anheften an dem Futter der Drehmaschine erfolgen kann. Denn in Folge der Verwendung von Permanentmagneten in der Grundplatte ist immer eine leichte Montage gegeben, weil an der Stirnseite des Futters genügend Fläche vorhanden ist, um dort die erfindungsgemäße Einstelleinrichtung schnell und sicher zu plazieren. Ist die Grundplatte mit dem Träger an dem Futter angeheftet, so lassen sich die einzelnen Werkzeuge schnell und einfach an den Träger heranfahren, um somit die einzelnen Wegmessungen durchzuführen. Ist dieser Vorgang beendet, wird durch einfaches Abziehen gegen die Kraft der Magneten die Grundplatte wieder von der Stirnseite des Futters der Drehmaschine ohne den Einsatz von Werkzeugen entfernt.

- 4 - . .. .··.:··* .-,3ciri905

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind zur justierten Anheftung der Grundplatte auf die stirnseitige Futterfläche an der Rückseite der Grundplatte Zapfen angeordnet, die jeweils in einem Abstand zur Symmetrieachse angeordnet sind. Wird nun die Grundplatte an dem Futter angeheftet, so wird die Grundplatte zunächst auf die Stirnseite des Futters geheftet, wobei sie unter der Wirkung der Magneten an: der Stirnseite des Futters kleben bleibt. Soll nun die Grundplatte justierend an der-Futterstirnseite eingerichtet werden, so wird die Grundplatte unter der heftenden Wirkung der Magneten so weit verschoben, bis die zur Rückseite der Grundplatte vorstehenden Zapfen radial an der Futterkante anliegen. Aufgrund dieser Ausbildung wird erreicht, daß immer eine zentrierte bzw. justierte Lage der Grundplatte erzielt wird, so daß die Einstelleinrichtung immer so an der Stirnseite des Futters plaziert wird, daß die Meßtaster entsprechend zur Rotationsachse der Drehmaschine ausgerichtet sind.

In zweckmäßiger Weise liegen die Zapfen im angehefteten Zustand der Grundplatte radial am Futter der Drehmaschine an. Hierbei ist in der Symmetrieachse der Grundplatte eine Halterung für den Träger vorgesehen. Der Träger selbst ist in der Halterung entlang der Symmetrieachse der Grundplatte verschiebbar gelagert. Aufgrund der Zapfenanordnung, die in einem identischen Abstand zur Symmetrieachse der Grundplatte vorgesehen ist, wird gewährleistet, daß die Symmetrieachse der Grundplatte in jeder angehefteten Lage immer durch die Rotationsachse der Drehmaschine verläuft, bzw. zu liegen kommt.

In besonders vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind unterhalb der Zapfen die Permanentmagneten angeordnet, die in zur Rückseite der Grundplatte geöffneten Ausnehmungen gehaltert sind. Hierdurch wird erreicht, daß die Permanentmagneten eine direkte Einwirkung auf die -stirnseitige Fläche des Futters der Drehmaschine haben. Dabei sind in gleicher Weise wie die Anordnung der Zapfen die Ausnehmungen entsprechend jeweils in einem identischen Abstand zur Symmetrieachse angeordnet. Dieses ermöglicht, daß eine ausgeglichene beidseitige Anheftung der Grundplatte gegeben ist.

■J »« « · · · · »OT-II»3UJ

Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besteht der Träger selbst aus zwei Distanzelementen, an denen ein Gehäuse für die Meßtaster befestigt ist, wobei die Meßuhr zwischen den Distanzelementen am Boden des Gehäuses drehbar angeordnet ist. Somit wird erreicht, daß die Meßeinrichtung selbst "kleinbauend" ausgestaltet werden kann, wobei sichergestellt ist, daß insbesondere die Meßuhr; die zwischen den beiden Distanzelementen angeordnet ist, in dieser Lage geschützt und gesichert ist. In dem Gehäuse sind drei Meßtaster vorgesehen, wobei zwei entgegengesetzt parallel zur Symmetrieachse der Grundplatte angeordnet sind und der dritte Meßtaster in der Stirnseite des Gehäuses parallel zur Rotationsachse der Drehmaschine angeordnet ist. Diese in drei Richtungen vorgegebenen Meßtaster verleihen der Einstelleinrichtung einen hohen Freiheitsgrad für die Einmessung der Werkzeuge, wobei die an dem Futter angeheftete Einstelleinrichtung entsprechend durch Verdrehen der Spindel um 360° im Leerlauf entsprechend ausgerichtet werden kann, so daß jedem Werkzeug, welches an dem Werkzeugträger unter einem Arbeitswinkel zur Rotationsachse befestigt ist, ein Zugang zur Einstelleinrichtung gegeben ist. Es ergibt sich daher, daß sowohl Werkzeuge eingemessen werden können, die an dem Werkzeugträger in radialer Richtung zum Werkstück angeordnet sind, sowie auch Werkzeuge, die in axialer Richtung zur Rotationsachse Bearbeitungen vornehmen.

Hierbei ist es sehr günstig, daß die Taster aus Stiften gebildet sind, die gegen die Wirkung einer Feder in Führungsbuchsen verschiebbar gelagert sind. Die. Stifte verfügen dabei über jeweils freie Enden, die so ausgebildet sind, daß das freie Ende zum Einmessen des Werkzeugs plan ausgebildet ist, wobei das freie Ende zum Gehäuseinneren kegelförmig ausgebildet ist. Hierbei erfolgt über die kegelförmig ausgebildete Umfangsflache des jeweiligen freien Endes der Stifte im Gehäuseinneren die Messung, wobei die kegelförmig ausgebildete Umfangsflache auf eine zwangsgelagerte Kugel einwirkt, die mit einem federgelagerten Bolzen zusammenwirkt, der die am Boden des Gehäuses drehbbar gelagerte Meßuhr betätigt. Denkbar sind auch elek-

- 6 - „: .·· .··.:··· .^i#.sttf 905

ironische Einrichtungen zur Meßwerterfassung, die hier nicht weiter beschrieben werden sollen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der nachstehenden Figuren näher erläutert, dabei zeigen:

Fig. 1: Eine perspektivische teilweise geschnittene

Seitenansicht der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung, angeheftet an der Stirnseite des Futters einer Drehmaschine;

Fig. 2: Eine Draufsicht auf die Grundplatte der

erfindungsgemäßen Einstelleinrichtung gemäß der Figur 1; und

Fig. 3: Eine teilweise geschnittene Seitenansicht gemäß der Schnittlinie III - III in Figur 2.

Die Figur 1 zeigt in der perspektivischen teilweise geschnittenen Seitenansicht eine Einstelleinrichtung 1 zur Bestimmung der Nullpunktlage von an einem nicht näher dargestellten Werkzeugträger angeordnetem Werkzeug 2.einer CNC-gesteuerten Drehmaschine. Dabei ist die Einstelleinrichtung 1 an einem Futter 3 einer CNC-gesteuerten Drehmaschine angeordnet, wobei am Futter 3 radial verstellbare Klemmbacken 4 zur Halterung eines nicht näher dargestellten zu bearbeitenden Werkstücks vorgesehen sind. Die Einstelleinrichtung 1 besteht dabei im wesentlichen aus einem Träger 5 mit einer Meßuhr 6, die mit einem Taster 7, 8 und 9 zur Bestimmung der Nullpunktlage des jeweils herangefahrenen Werkzeugs 2 des Werkzeugträgers zusammenwirkt. Erfindungsgemäß ist dabei der Träger 5 an einer Grundplatte 10 angeordnet, die mittels Permanentmagneten 11.1 und 11.2 bestückt ist und wie aus der Figur 1 in der Seitenansicht zu erkennen, stirnseitig an das Futter 3 der Drehmaschine angeheftet. Diese Ausbildung der Einstelleinrichtung 1 ermöglicht den Einsatz an Drehmaschinen mit unterschiedlichen Futtergrößen.

- 7 - ,· ₄·· .··♦!··* .".⁴SVIt 905

Ist die Einstelleinrichtung 1 wie in der Seitendarstellung der Figur 1 an der Stirnseite 12 des Futters 3 angeheftet, so werden zur Bestimmung der Nullage - wie an der Meßuhr 6 angezeigt - die jeweils zur Bearbeitung herangezogenen Werkzeuge 2, die an dem Werkzeugträger vorgesehen sind, entsprechend an die Einstelleinrichtung 1 herangefahren und somit jedes einzelne Werkzeug 2 auf die Nullpunktlage einjustiert, bzw. numerisch eingerichtet.

Damit insbesondere die Grundplatte 10 immer justiert an der Stirnseite 12 des Futters 3 angeheftet ist, sind an der Rückseite der Grundplatte 10 Zapfen 13.1 und 13.2 angeordnet, die jeweils in einem festen Abstand A zur Symmetrieachse 14 der Grundplatte 10 angeordnet sind. Die entsprechende geometrische Anordnung der Zapfen 13.1 und 13.2 wird entsprechend der isolierten Darstellung der Grundplatte 10 in der Figur 2 verdeutlicht. Ist die Grundplatte 10 unter der Wirkung der Magneten 11.1 und 11.2 an der Stirnseite 12 angeheftet, so liegen im justierten Zustand der Grundplatte 10 die Zapfen 13.1 und 13.2 radial am Futter 3 der Drehmaschine an. Wie aus den Figuren 1 und 2 unschwer zu erkennen ist, ist in der Symmetrieachse 14 der Grundplatte 10 eine Halterung 15 für den Träger 5 vorgesehen. Die Halterung 15 selbst besteht aus einer längsgeschlitzten Einfräsung in der Grundplatte 10, innerhalb der der Träger 5 entlang der Symmetrieachse 14 verschiebbar gelagert ist. Somit wird erreicht, daß beispielsweise bei einem Futter 3 der Träger 5 verstellt werden kann, um eine Anpassung der Einstelleinrichtung 1 auf numerische Zehnerschritte abzustimmen.

Wie aus der Figur I₁ aber auch aus der Figur 2 zu erkennen ist, sind unterhalb der Zapfen 13.1 und 13.2 die Permanentmagneten 11.1 und 11.2 angeordnet, die in zur Rückseite der Grundplatte 10 geöffnete Ausnehmungen 16.1 und 16.2 gehaltert sind. Dabei sind die Ausnehmungen 16.1 und 16.2 entsprechend wie die Zapfen 13.1 und 13.2 jeweils im festen Abstand A zur Symmetrieachse 14 angeordnet. Wie aus der Figur 2 ersichtlich ist, ist die Einstelleinrichtung 1 mit ihrer Grund-

platte 10 im angehefteten Zustand an dem Futter 3 immer derart ausgerichtet, daß die Symmetrieachse 14 der Grundplatte 10 immer durch die Rotationsachse 17 der Drehmaschine verläuft.

Aus der Seitenansicht der Figur 1 ergibt sich auch der weitere Aufbau der Einstelleinrichtung 1, wobei der Träger 5 aus zwei Distanzelementen 18.1 und 18.2 besteht, an denen ein Gehäuse 19 für die Meßtaster 7, 8 und 9 befestigt ist. Die Meßuhr 6 ist dabei schützend zwischen den beiden Distanzelementen 18.1 und 18.2 am Boden des Gehäuses 19 drehbar angeordnet, so daß in jeder Stellung bzw. Einmeßlage der Einstelleinrichtung 1 die Ablesbarkeit der Meßuhr 6 gegeben ist. Wie aus der teilweise geschnittenen Ansicht des Gehäuses 19 zu erkennen ist, sind in dem Gehäuse 19 drei Meßtaster 5, 6 und 7 vorgesehen. Dabei sind zwei Taster 7 und 9 entgegensetzt parallel zur Symmetrieachse 14 der Grundplatte 10 angeordnet, wobei der dritte Meßtaster 8 in der Stirnseite des Gehäuses 19 parallel zur Rotationsachse 17 der Drehmaschine angeordnet ist. Die Meßtaster 7, 8 und 9 werden aus Stiften gebildet, die gegen die Wirkung einer Feder 20 in Führungsbuchsen 21 verschiebbar gelagert sind.

Dabei sind die freien Enden der Stifte jeweils so ausgebildet, daß sie zur Auflage des Werkzeugs 2 plan ausgebildet sind, wobei jeweils das freie Ende zum Gehäuseinneren kegelförmig ausgebildet ist. Insbesondere zur Betätigung der Meßuhr 6, um somit die Nullpunktlage des jeweils herangefahrenen Werkzeugs 2 einzumessen, wirkt die jeweils kegelförmig ausgebildete Umfangsflache 22 des jeweiligen freien Endes der Stifte im Gehäuseinneren auf eine zwangsgelagerte Kugel 23, die mit einem federgelagerten Bolzen 24 zusammenwirkt, der die am Boden des Gehäuses 19 drehbar gelagerte Meßuhr 6 betätigt. Es versteht sich von selbst, daß bezüglich der Betätigung der Meßuhr 6 andere mechanische Ausführungsformen mit derselben Wirkung herangezogen werden können, wobei auch elektronische Meßeinrichtungen verwendbar sind, auf die hier nicht näher eingegangen werden soll.

Claims (1)

1. 01. Einstelleinrichtung zur Bestimmung der Nullpunktlage von an einem Werkzeugträger angeordneten Werkzeugen einer CNC- gesteuerten Drehmaschine mit einem Futter, in dem radial verstellbare Klemmbacken zur Halterung des zu bearbeitenden Werkstücks vorgesehen sind, und die Einstelleinrichtung im wesentlichen aus einem Träger mit einer Meßuhr besteht, die mit einem Meßtaster zur Bestimmung der Nullpunktlage des jeweils herangefahrenen Werkzeugs des Werkzeugträgers zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (5) an einer Grundplatte (10) angeordnet ist, die mittels Permanentmagneten (11.1) und (11.2) stirnseitig an das Futter (3) der Drehmaschine heftbar ist.

   02. Einstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur justierten Anheftung der Grundplatte (10) auf die stirnseitige Futterfläche (12) an der Rückseite der Grundplatte (10) Zapfen (13.1) und (13.2) angeordnet sind, die jeweils in einem Abstand (A) zur Symmetrieachse (14) angeordnet sind.

   03. Einstelleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (13.1) und (13.2) im angehefteten Zustand der Grundplatte (10) radial am Futter (3) der Drehmaschine anliegen.

   04. Einstelleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Symmetrieachse (14) der Grundplatte (10) eine Halterung (15) für den Träger (5) vorgesehen ist.

   05. Einstelleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (5) in der Halterung (15) entlang der Symmetrieachse (14) der Grundplatte (10) verschiebbar gelagert ist.

   06. Einstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Zapfen (13.1) und (13.2) die Permanentmagneten (11.1) und (11.2) angeordnet sind, die in zur Rückseite der Grundplatte (10) geöffneten Ausnehmungen (16.1) und (16.2) gehaltert sind.

   07. Einstelleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (16.1) und (16.2) entsprechend jeweils in einem Abstand (A) zur Symmetrieachse (14) angeordnet sind.

   08. Einstelleinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (5) selbst aus zwei Distanzelementen (18.1) und (18.2) besteht, an denen ein Gehäuse (19) für die Meßtaster (7, 8, und 9) befestigt ist, wobei die Meßuhr (6) zwischen den Distanzelementen (18.1) und (18.2) am Boden des Gehäuses (19) drehbar angeordnet ist.

   09. Einstelleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (19) drei Meßtaster (7, 8, 9) vor-

   - 3 - *. . : ::„ : ;Scb«905

   gesehen sind, wobei zwei (7) und (9) entgegengesetzt parallel zur Symmetrieachse (14) der Grundplatte (10) angeordnet sind und der dritte Meßtaster (8) in der Stirnseite des Gehäuses (19) parallel zur Rotationsachse (17) der Drehmaschine angeordnet ist.

   10. Einstelleinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßtaster (7, 8, 9) aus Stiften gebildet sind, die gegen die Wirkung einer Feder (20) in Führungsbuchsen (21) verschiebbar gelagert sind.

   11. Einstelleinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende der Stifte zur Auflage des Werkzeugs (2) plan ausgebildet ist, und wobei das freie Ende zum Gehäuseinneren kegelförmig ausgebildet ist.

   12. Einstelleinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, das die kegelförmig ausgebildete Umfangsflache (22) des jeweiligen freien Endes der Stifte im Gehäuseinneren auf eine zwangsgelagerte Kugel (23) einwirkt, die mit einem federgelagerten Bolzen (24) zusammenwirkt, der die am Boden des Gehäuses (19) drehbar gelagerte Meßuhr (6) betätigt.