DE4314147A1

DE4314147A1 - Machine tool esp. lathe - has motorised linear movement drive for headstock located movable in bed guide in housing provided with mounting for centring tip and signal transmitter for controlling linear movement

Info

Publication number: DE4314147A1
Application number: DE4314147A
Authority: DE
Inventors: Robert Ing Binder; Johann Ing Witzmann
Original assignee: Voest Alpine Steinel GmbH
Current assignee: Voest Alpine Steinel GmbH
Priority date: 1992-06-16
Filing date: 1993-04-29
Publication date: 1993-12-23
Also published as: ITGE930044A1; IT1262273B; ITGE930044A0

Abstract

The linear movement drive is controlled depending on the pressure loading of the centring tip (9). The mounting (8) for the centring tip is either arranged in an axial direction at a force pick-up in the headstock housing (7), or the headstock (2) is supported at a force pickup for axial pressure forces. The pickup is arranged in the drive connection between the headstock (2) and the motor (3) of the linear drive (5). The force pickup as a signal transmitter is connected to the actual value input (17) of a regulating unit (18). The regulating unit controls the linear drive (5) depending on the difference between the specified desired value input (19) and the actual value input (17). This actual value of the axial pressure loading of the mounting (8) for the centring tip, is determined across the signal transmitter. ADVANTAGE - Simple construction so that specified adjusting force of centring tip at workpiece can be ensured, independent of outside interference. Gives exact and stable workpiece location.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine, insbeson dere Drehmaschine, mit einem motorischen Verschiebeantrieb für einen in einer Bettführung verschiebbar gelagerten Reitstock, in dessen Gehäuse eine Aufnahme für eine Zentrierspitze vorgesehen ist, und mit einem in Abhängigkeit von der Druckbelastung der Zen trierspitze ansprechenden Signalgeber zum Steuern des Verschiebe antriebes.The invention relates to a machine tool, in particular another lathe, with a motorized sliding drive for a tailstock slidably mounted in a bed guide, in whose housing provides a receptacle for a centering tip is, and with a depending on the pressure load of the Zen trierspitze responsive signal transmitter for controlling the displacement drive.

Zur motorischen Anstellung des Reitstockes an das zu bearbeitende Werkstück ist es bekannt, entsprechend der Handverstellung einer seits dem Reitstock und anderseits der Pinole mit der Aufnahme für die Zentrierspitze einen Verschiebeantrieb zuzuordnen, um zu erst den Reitstock zu positionieren und dann nach einem Festklem men des Reitstockes auf dem Maschinenbett die Pinole mit der Zen trierspitze an das Werkstück unter einer vorgegebenen Kraft anzu stellen. Zur Verringerung des mit dem Vorsehen von zwei Verschie beantrieben verbundenen Konstruktions- und Steueraufwandes wurde bereits vorgeschlagen (DE-OS 26 40 797), die Pinole gegen die Kraft einer Anstellfeder axial verschiebbar im Reitstockgehäuse anzuordnen und den Reitstock mit einem selbsthemmenden Verschie beantrieb zu verbinden, der in Abhängigkeit vom Einlederweg der Anstellfeder über einen verstellbaren Endschalter abgeschaltet wird. Nach dem Aufsetzen der Zentrierspitze auf dem zu lagernden Werkstück wird der Reitstock über seinen Verschiebeantrieb weiter gegen das Werkstück vorgeschoben, wobei die Pinole gegen die Kraft der Anstellfeder in das Reitstockgehäuse eingeschoben wird, bis die Pinole über den Endschalter den Verschiebeantrieb ab schaltet, der aufgrund seiner Selbsthemmung ein Rückstellen des Reitstockes verhindert. Die Kraft, mit der die Zentrierspitze in der Aufnahme der Pinole gegen das Werkstück gedrückt wird, wird somit über die beim Verschieben des Reitstockes gespannte Anstell feder bestimmt. Obwohl der Einfederweg und damit die Anstellkraft über eine Verstellung des Endschalters eingestellt werden kann, bleibt die Genauigkeit der Krafteinstellung gering, weil mit sich ändernden Reibungsverhältnissen gerechnet werden muß und sich auch die Federkennlinie, beispielsweise durch eine Materialermü dung, ändern kann. In diesem Zusammenhang ist außerdem zu berück sichtigen, daß zwar Wärmedehnungen des Werkstückes über die An stellfeder ausgeglichen werden können, daß durch diesen Ausgleich aber die Anstellkraft beeinflußt wird. Dazu kommt noch, daß die axiale Verschiebeführung der Pinole im Reitstockgehäuse ein Füh rungsspiel bedingt, das sich nachteilig auf die Stabilität und die Genauigkeit der Werkstücklagerung auswirkt.For motorized adjustment of the tailstock to the one to be processed It is known according to the manual adjustment of a workpiece on the tailstock and on the other hand the quill with the mount assign a sliding drive for the centering tip to first to position the tailstock and then after a jam men of the tailstock on the machine bed the quill with the Zen trier tip to the workpiece under a predetermined force put. To reduce the difference with the provision of two diff related design and tax expenditure already proposed (DE-OS 26 40 797), the quill against the Axial displacement in the tailstock housing by means of a positioning spring to arrange and the tailstock with a self-locking diff drive to connect, depending on the Einlederweg the Switch-off spring switched off via an adjustable limit switch becomes. After placing the centering tip on the one to be stored Workpiece the tailstock continues through its sliding drive advanced against the workpiece, the quill against the Force of the adjusting spring is pushed into the tailstock housing, until the sleeve over the limit switch off the sliding drive switches, which resets the Tailstock prevented. The force with which the center point in of the quill is pressed against the workpiece thus over the tensioned when moving the tailstock feather determined. Although the spring deflection and thus the pitch force can be adjusted by adjusting the limit switch, the accuracy of the force setting remains low because of itself changing friction conditions must be expected and also the spring characteristic, for example by means of a material dung, can change. In this context, one also has to consider see that although thermal expansion of the workpiece on the An spring can be compensated for by this compensation but the pitch is affected. In addition, the axial displacement of the quill in the tailstock housing game due to the disadvantage of stability and affects the accuracy of workpiece storage.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu vermeiden und eine Werkzeugmaschine, insbesondere Drehmaschine, der eingangs geschilderten Art mit einfachen konstruktiven Mit teln so zu verbessern, daß eine vorgegebene Anstellkraft der Zen trierspitze an das Werkstück unabhängig von äußeren Störeinflüs sen sichergestellt werden kann, und zwar bei einer genauen und stabilen Werkstücklagerung.The invention is therefore based on the problem of these shortcomings avoid and a machine tool, especially lathe, of the type described above with simple constructive to improve so that a predetermined force of the Zen trier tip to the workpiece regardless of external interference can be ensured, with an accurate and stable workpiece storage.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß entweder die Aufnahme für die Zentrierspitze in axialer Richtung an einem im Reitstockgehäuse angeordneten Kraftaufnehmer oder der Reit stock an einem in die Antriebsverbindung zwischen dem Reitstock und dem Motor des Verschiebeantriebes eingeschalteten Kraftauf nehmer für axiale Druckkräfte abgestützt ist und daß der Kraft aufnehmer als Signalgeber an den Istwerteingang einer Regelein richtung zur Steuerung des Verschiebeantriebes in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen einem vorgegebenen Sollwert und dem über den Signalgeber erfaßten Istwert der axialen Druckbelastung der Aufnahme für die Zentrierspitze angeschlossen ist. The invention achieves the object in that either the receptacle for the centering point in the axial direction on one force transducers or the rider arranged in the tailstock housing stick on one in the drive connection between the tailstock and the motor of the sliding drive is switched on is supported for axial compressive forces and that the force sensor as a signal generator at the actual value input of a control unit Direction for controlling the sliding drive depending of a difference between a predetermined setpoint and the Actual value of the axial pressure load detected via the signal transmitter the holder for the centering tip is connected.

Die Abstützung der Aufnahme für die Zentrierspitze am Reitstock gehäuse über einen Kraftaufnehmer für die axiale Druckbelastung der Zentrierspitze vermeidet die mit der Verschiebeführung einer Pinole verbundenen Nachteile hinsichtlich des Führungsspieles und des Konstruktionsaufwandes und bringt den Vorteil mit sich, die Anstellkraft der in die Aufnahme eingesetzten Zentrierspitze an das Werkstück unmittelbar erfassen zu können, und zwar über einen zwischen dem Reitstockgehäuse und der Aufnahme mittel- oder unmit telbar angeordneten Kraftaufnehmer. Mit Hilfe des Meßwertes für die axiale Druckbelastung der Aufnahme kann der Verschiebeantrieb für den Reitstock über eine Regeleinrichtung so gesteuert werden, daß alle die Anstellkraft der Zentrierspitze an das Werkstück be einflussenden Störgrößen ausgeregelt werden, was zu einer genauen Einhaltung der vorgegebenen Anstellkraft führt. Zu diesem Zweck ist der über den Kraftaufnehmer erfaßte Istwert der Anstellkraft mit dem vorgegebenen Sollwert zu vergleichen und der Verstellan trieb beim Auftreten einer Soll-Istwertdifferenz im Sinne eines Soll-Istwertabgleiches zu beaufschlagen. Der Reitstock mit der im Reitstockgehäuse über den Kraftaufnehmer abgestützten Aufnahme für die Zentrierspitze wird demnach zum Einspannen des Werkstük kes gegen das Werkstück vorgeschoben, bis nach dem Aufsetzen der Zentrierspitze auf das Werkstück die axiale Belastung der Auf nahme dem vorgegebenen Sollwert entspricht. In dieser Verschie belage wird der Reitstock über den Verschiebeantrieb gehalten, solange keine Soll-Istwertdifferenz auftritt. Erhöht sich bei spielsweise die axiale Belastung der Aufnahme aufgrund einer be arbeitungsbedingten Werkstückerwärmung, so wird zufolge der damit verbundenen Soll-Istwertdifferenz der Reitstock über seinen Ver schiebeantrieb zurückgestellt, bis diese Differenz ausgeglichen ist. Damit wird nicht nur eine feinfühlige Regelung der Anstell kraft der Zentrierspitze an das Werkstück möglich, sondern auch eine einfache, die jeweiligen Bearbeitungsverhältnisse berück sichtigende Sollwertvorgabe, die ohne weiteres aus dem Steuerungs programm der Werkzeugmaschine für ein bestimmtes Werkstück abge leitet werden kann. The support for the centering point on the tailstock housing via a force transducer for the axial pressure load the centering tip avoids the one with the sliding guide Disadvantages related to the leadership game and quill of the design effort and brings with it the advantage that The force of the centering tip inserted in the holder to be able to directly grasp the workpiece, specifically via a medium or direct between the tailstock housing and the mount arranged force transducer. Using the measured value for the sliding drive can support the axial pressure load of the receptacle can be controlled for the tailstock via a control device, that all be the force of the centering point on the workpiece influencing disturbances are corrected, resulting in an accurate Adherence to the specified force. To this end is the actual value of the contact force recorded via the force transducer to compare with the specified setpoint and the adj when a setpoint / actual value difference occurred in the sense of Actual setpoint adjustment to be applied. The tailstock with the in the tailstock housing supported by the force transducer for the centering point is therefore used to clamp the workpiece kes advanced against the workpiece until after the Centering tip on the workpiece the axial load on the corresponds to the specified target value. In this diff the tailstock is held over the sliding drive, as long as there is no setpoint / actual value difference. Increases at for example, the axial load of the recording due to a be work-related workpiece heating, so according to the connected target-actual value difference of the tailstock via its Ver slide actuator is reset until this difference is compensated is. This is not only a sensitive regulation of the employment possible due to the centering point on the workpiece, but also a simple one that takes into account the respective machining conditions Visible setpoint specification, which is easily obtained from the control program of the machine tool for a specific workpiece can be directed.

Es braucht wohl nicht besonders hervorgehoben zu werden, daß die Anstellkraft der Zentrierspitze an das Werkstück nicht nur über einen Kraftaufnehmer zwischen der Aufnahme für die Zentrierspitze und dem Reitstock, sondern auch durch einen Kraftaufnehmer erfaßt werden kann, der in der Antriebsverbindung zwischen dem Reitstock und dem Motor des Verschiebeantriebes so angeordnet ist, daß die axiale Belastung des Reitstockes gemessen werden kann. In diesem Fall ist die Aufnahme für die Zentrierspitze selbstverständlich unnachgiebig im Reitstockgehäuse zu halten.Needless to say that the Contact force of the centering point not only on the workpiece a force transducer between the holder for the centering tip and the tailstock, but also detected by a force transducer can be in the drive connection between the tailstock and the motor of the sliding drive is arranged so that the axial loading of the tailstock can be measured. In this In this case, the holder for the centering point is a matter of course relentless to hold in the tailstock housing.

Der Kraftmeßaufnehmer für die axiale Druckbelastung der Aufnahme für die Zentrierspitze kann unterschiedlich aufgebaut sein, weil es lediglich darauf ankommt, die axiale Druckbelastung der Auf nahme mit einer ausreichenden Genauigkeit zu erfassen. So könnten beispielsweise Kraftaufnehmer auf der Basis von Druckmeßdosen oder Piezoelemente eingesetzt werden. Besonders einfache Konstruk tionsverhältnisse ergeben sich allerdings, wenn der Kraftaufneh mer für die axiale Belastung der Aufnahme aus einer mit Dehnmeß streifen versehenen Meßhülse besteht, die axial zwischen der Auf nahme und dem Reitstockgehäuse eingespannt wird, um die Belastung der Aufnahme über die entsprechend angeordneten Dehnmeßstreifen bestimmen zu können. Zur Justierung dieses Kraftaufnehmers kann die Zentrierspitze in der Aufnahme mit einer vorgegebenen Meß kraft belastet werden.The force transducer for the axial pressure load on the mount for the center point can be constructed differently because it just depends on the axial pressure load on acquisition with sufficient accuracy. So could for example force transducers based on pressure cells or piezo elements can be used. Particularly simple construction tion ratios arise, however, when the force is absorbed mer for the axial loading of the receptacle with a strain gauge strip provided measuring sleeve, which is axially between the on took and the tailstock housing is clamped to the load the recording on the appropriately arranged strain gauges to be able to determine. To adjust this force transducer can the centering point in the receptacle with a predetermined measurement be loaded.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dar gestellt. Es zeigenThe subject matter of the invention is shown in the drawing, for example posed. Show it

Fig. 1 einen Reitstock mit einem über eine Regeleinrichtung steu erbaren Verschiebeantrieb einer erfindungsgemäßen Drehma schine in einem schematischen Blockschaltbild und Fig. 1 shows a tailstock with a controllable by a control device eru shift drive of a rotary machine according to the invention in a schematic block diagram and

Fig. 2 die über einen Kraftaufnehmer für die axiale Belastung der Zentrierspitze am Reitstockgehäuse abgestützte Aufnahme für die Zentrierspitze der erfindungsgemäßen Drehmaschine in einem vereinfachten Axialschnitt. Fig. 2 via a force transducer for the axial load of the centering on the tailstock housing supported for receiving the centering of the rotary machine of the invention in a simplified axial section.

Auf dem Bett 1 einer nicht näher dargestellten Drehmaschine ist gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Reitstock 2 ver schiebbar gelagert, der mittels eines einen elektrischen Antriebs motor 3 und einen Kugelgewindetrieb 4 umfassenden Verschiebean triebes 5 entlang einer Bettführung 6 verfahren werden kann. Der Reitstock 2 weist ein Gehäuse 7 auf, in dem eine Aufnahme 8 für eine Zentrierspitze 9 über Wälzlager 10 drehbar gelagert ist. Die Aufnahme 8 mit ihren Lagern 10 bildet dabei eine Baueinheit, die in eine Aufnahmebohrung 11 des Reitstockgehäuses 7 eingesetzt wird und sich stirnseitig an einem Kraftaufnehmer 12 für die axi ale Beanspruchung der Aufnahme 8 abstützt. Zur Sicherung der axi alen Lage der Aufnahme 8 gegenüber dem Reitstockgehäuse 7 ist ein am Gehäuse 7 angeflanschter Deckel 13 vorgesehen. An Stelle einer drehbar gelagerten Aufnahme 8 für die Zentrierspitze kann auch eine drehfest mit dem Reitstockgehäuse 7 verbundene Aufnahme 8 eingesetzt werden, wenn die Zentrierspitze als Rollspitze ausge bildet ist.On the bed 1 of a lathe, not shown, a tailstock 2 is slidably mounted ver according to the illustrated embodiment, which can be moved by means of an electric drive motor 3 and a ball screw 4 4 Verschiebean drive 5 along a bed guide 6 . The tailstock 2 has a housing 7 in which a receptacle 8 for a centering tip 9 is rotatably mounted via roller bearings 10 . The receptacle 8 with its bearings 10 forms a structural unit that is inserted into a receiving bore 11 of the tailstock housing 7 and is supported on the end face on a force transducer 12 for the axial stressing of the receptacle 8 . To secure the axi alen position of the receptacle 8 against the tailstock housing 7, a flange-mounted on the housing 7 cover 13 is provided. Instead of a rotatably mounted receptacle 8 for centering a non-rotatably connected to the tailstock housing 7 receptacle 8 can be used when the center point out as the rolling tip forms is.

Der Kraftaufnehmer 12, der zwischen der Aufnahme 8 und dem Reit stockgehäuse 7 eingespannt ist, besteht aus einer zur Aufnahme 8 koaxialen Meßhülse 14, an deren Außenmantel Dehnmeßstreifen 15 angeordnet sind, deren Anschlußleitungen 16 mit dem Istwertein gang 17 einer Regeleinrichtung 18 verbunden werden, um über diese Regeleinrichtung 18 den Antriebsmotor 3 in Abhängigkeit von der Druckbelastung der Aufnahme 8 steuern zu können. Zu diesem Zweck wird der Regeleinrichtung 18 über eine Sollwerteingabe 19 ein Sollwert für die axiale Druckbelastung der Aufnahme und damit für die Anstellkraft der Zentrierspitze an das Werkstück 20 vor gegeben und der Reitstock 2 über den Verschiebeantrieb 5 an das Werkstück 20 angestellt, wobei die Zentrierspitze 9 auf das Werk stück auf setzt. Der Verschiebeantrieb 5 bleibt jedoch noch einge schaltet, solange der über den Kraftaufnehmer 12 erfaßte Istwert der Anstellkraft kleiner als der vorgegebene Sollwert ist. Ist die erforderliche Anstellkraft erreicht, so wird über die Regelein richtung 18 der Antriebsmotor 3 abgeschaltet. Ändert sich die An stellkraft zufolge äußerer Einflüsse, beispielsweise aufgrund von Wärmedehnungen, so wird der Verschiebeantrieb 5 durch die Regel einrichtung 18 im Sinne eines Ausgleichs der aufgetretenen Soll-Istwertdifferenz angesteuert, wodurch eine vorgegebene Anstell kraft in engen Grenzen konstant gehalten werden kann.The force transducer 12 , which is clamped between the receptacle 8 and the tailstock housing 7 , consists of a measuring sleeve 14 coaxial to the receptacle 8 , on the outer jacket of which strain gauges 15 are arranged, the connecting lines 16 of which are connected to the actual value input 17 of a control device 18 To be able to control the drive motor 3 as a function of the pressure load of the receptacle 8 via this control device 18 . For this purpose, the control device is added 18 via a setpoint input 19, a target value for the axial pressure loading of the recording and for the contact force of the centering point of the workpiece 20 before and the tailstock 2 placed against the workpiece 20 via the displacement drive 5, wherein the centering 9 relies on the workpiece. The displacement drive 5 remains switched on, however, as long as the actual value of the contact force detected via the force transducer 12 is less than the predetermined target value. If the required contact force is reached, the drive motor 3 is switched off via the control device 18 . Changes the on force, according to external influences, for example due to thermal expansion, the displacement drive 5 is determined by the controller 18 in the sense of balancing of occurring target actual value driven, whereby a predetermined screwdown force within narrow limits can be kept constant.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So könnte beispielsweise eine Kraftmeßdose oder ein anderer Kraftaufnehmer als Signalgeber für die axiale Druckbelastung der Aufnahme eingesetzt werden. Au ßerdem ist es durchaus möglich, die axiale Belastung der Zen trierspitze über einen Kraftaufnehmer zu bestimmen, der in der Antriebsverbindung zwischen dem Reitstock 2 und dem Antriebsmo tor 3 vorgesehen ist, weil die axiale Belastung der Zentrier spitze über den Reitstock auf den Verschiebeantrieb übertragen wird.The invention is of course not limited to the illustrated embodiment. For example, a load cell or another force transducer could be used as a signal generator for the axial pressure load on the receptacle. In addition, it is entirely possible to determine the axial load of the Zen trier tip via a force transducer which is provided in the drive connection between the tailstock 2 and the drive motor gate 3 because the axial load on the centering tip is transmitted via the tailstock to the displacement drive .

Die Erfindung kann nicht nur im Zusammenhang mit Drehmaschinen vorteilhaft angewendet werden, sondern bei allen Werkzeugmaschi nen, bei denen das Werkstück zur Bearbeitung über einen Reitstock gelagert werden soll.The invention cannot only be used in connection with lathes be used advantageously, but with all machine tools NEN, where the workpiece for machining via a tailstock should be stored.

Claims

1. Machine tool, in particular a lathe, with a motor-driven sliding drive for a tailstock slidably mounted in a bed guide, in the housing of which a receptacle for a centering tip is provided, and with a signal transmitter which is responsive to the pressure load on the centering tip and which controls the Displacement drive, characterized in that either the receptacle ( 8 ) for the centering tip ( 9 ) in the axial direction on a force transducer ( 12 ) arranged in the tailstock housing ( 7 ) or the tailstock ( 2 ) on an in the drive connection between the tailstock ( 2 ) and the motor ( 3 ) of the displacement drive ( 5 ) switched on force transducer ( 12 ) for axial compressive forces is supported and that the force transducer ( 12 ) as a signal generator to the actual value input of a control device ( 18 ) for controlling the displacement drive ( 5 ) as a function of a difference between a predetermined target value and the usual he is connected to the signal transmitter, the actual value of the axial pressure load of the receptacle ( 8 ) for the centering tip ( 9 ).

2. Machine tool according to claim 1, characterized in that the force transducer ( 12 ) for the axial pressure load of the receptacle ( 8 ) consists of an axially loaded by the receptacle ( 8 ), provided with strain gauges ( 15 ) measuring sleeve ( 14 ).