DE1115678B - Vorrichtung zum Ausgleichen von beispielsweise thermisch bedingten Laengsdehnungen an Maschinen und Werkzeugen - Google Patents

Description

Bei der spanlosen Bearbeitung von Metallen, wo eine hohe Genauigkeit in den Endabmessungen der verformten Werkstücke gefordert wird, ist die erreichbare Genauigkeit durch die Dehnungen begrenzt, die Werkzeuge und Maschinen durch Verformungskräfte und Temperaturschwankungen erleiden.

So werden beispielsweise bei gewissen Kaltverformungsverfahren, z. B. beim Ziehen oder Walzen von Rohren oder Hohlkörpern, als Innenwerkzeuge Stangen, Stopfen oder Dorne benötigt, deren Abmessungen durch die gewünschten oder geforderten Abmessungen der Werkstücke begrenzt sind. Diese Werkzeuge werden beim Verformungsvorgang durch hohe Axialkräfte beansprucht, als deren Folge sie beträchtliche Längsdehnungen erfahren können. Diese Längsdehnungen rufen Maßabweichungen hervor, die die Grenze der zulässigen Toleranzen verlassen können.

Zum Stande der Technik ist hier folgendes auszuführen:

Bekannt ist eine Vorrichtung zum selbsttätigen Ausgleichen von thermisch bedingten Längsdehnungen an ölhydraulisch gesteuerten Werkzeugmaschinen mittels einer im ölkreislauf liegenden Temperaturmeßeinrichtung in Verbindung mit einem Nachstellgetriebe. Dabei wird durch den von der Temperatur des Öles ausgehenden Wärmefühler die Zustelleinrichtung der Maschine verstellt und die thermische Längenänderung der Maschine kompensiert.

Bei einer anderen Einrichtung zum Kompensieren temperaturbedingter Längenänderungen an ölhydraulisch gesteuerten Maschinen werden die Längsdehnungen, in der Maschine mittels eines Dehnungsstreifens unmittelbar gemessen und das Meßergebnis über einen Verstärker einer Verstellvorrichtung zugeführt, die die Wärmedehnungen kompensiert.

Schließlich ist eine Vorrichtung an Werkzeugmaschinen, z. B. Schleif-, Bohr- oder Fräsmaschinen, Gegenstand eines älteren Patentes, bei der zur Kompensation von temperaturbedingten Verschiebungen des Werkzeuges gegenüber dem Tisch zwischen dem Träger des Werkzeuges und dem das Werkstück aufnehmenden Koordinatentisch zwei Stäbe von geringer Wärmedehnung verwendet werden. Der eine Stab stützt sich mit einem Ende am Werkzeugträger und der andere ebenfalls mit einem Ende am Koordinatentisch ab. Die freien Enden der Stäbe tragen Null- bzw. Meßmarken oder sind mit Zeigern zur Anzeige der bei Temperaturdifferenzen eintretenden Längenänderung des Tisches und des Werkzeugträgers verbunden. Die angezeigten Verschiebungen der Stabenden werden durch Verstelleinrichtungen kompensiert. Die Werkzeugachse bleibt so trotz Temperatur-Vorrichtung zum Ausgleichen von beispielsweise thermisch bedingten Längsdehnungen an Maschinen und Werkzeugen

Anmelder:
Günter Schulz,

Düsseldorf, Kaiserswerther Str. 51,

und Dr. Wolfgang Schreckenberg,

Düsseldorf-Unterrath, Geranienweg 19

Günter Schulz, Düsseldorf,
und Dr. Wolfgang Schreckenberg,

Düsseldorf-Unterrath,
sind als Erfinder genannt worden

änderung immer in derselben Relativlage zum Werkstück.

Ausgehend von der zuletzt genannten Kompensationsmaßnahme, sieht die Erfindung Ähnliches bei Maschinen der spanlosen Umformungstechnik, z. B. bei Ziehbänken oder Walzwerken^ vor, bei denen Rohre über einen Dornstangenkopf bearbeitet werden. Und zwar ist nach der Erfindung in die Dornstange, die durch Längsdehnungen beansprucht ist, ein dehnungsfreier Meßstab eingelassen, dessen eines Ende mit dem Dornstangenkopf fest verbunden ist, der seine örtliche Lage als Nullage unverändert beibehalten soll. Das andere Ende des Meßstabes ist lose geführt und trägt ein Meßstück mit Wegmarkierung, das mit einem ortsfesten elektromagnetischen Wegaufnehmer zusammenwirkt. Letzterer wandelt jede Längsverschiebung des Meßstückes in eine proportionale Spannung um, die auf die Verstelleinrichtung des Domes zur Einwirkung gebracht wird. So wird jede Längsdehnung der Dornstange bzw. jede Verschiebung des Dornstangenkopfes durch mittels der Verstelleinrichtung bewirktes Nachstellen der Dornstange in entgegengesetzter Richtung selbsttätig kompensiert.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in den Fig. 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel derselben schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 die Gesamtanordnung schematisch,

Fig. 2 Form und Anordnung des Meßstücks.

: 109 710/206

In der Fig. 1 befindet sich an einer Dornstange 5 , ein Dornstangenkopf 1, über den Rohre kalt gewalzt oder gezogen werden. In die Dornstange 5 sind zwei Längsnuten eingearbeitet, in denen zwei Meßstäbe 2 liegen. Mit dem einen Ende sind die Meßstäbe 2 fest mit dem Dornstangenkopf 1 verbunden. Die Dornstange 5 wird mit je zwei hydraulischen Zylindern 10, die auf die Backen 9 wirken, gehalten. Am anderen Ende der Meßstäbe 2 befinden sich die Meßstücke 6, die über die Meßstäbe 2 starr mit dem Dornstangenkopf 1 verbunden sind. Eine Verschiebung des Dornstangenkopfes 1 hat eine gleich große Verschiebung der Meßstücke 6 zur Folge. Die Verschiebung wird von den elektromagnetischen Meßsystemen 3 mit den Wegaufnehmern 7 gemessen und im Meßverstärker 8 in eine elektrische Ausgangsspannung verwandelt, die infolge der Form des Meßstückes proportional zur Verschiebung ist. Die Spannung wird auf ein elektrohydraulisch.es Steuergerät 4 gegeben, das durch Öffnen des von der Hydraulikeinheit 11 kommenden Öl- ao stromes den Druckzylinder 10 derart verstellt, daß die Meßstücke 6 und damit der Dornstangenkopf 1 in ihre Nullage zurückgebracht werden.

Die Form der Meßstücke 6 hat einen wesentlichen Einfluß auf die Empfindlichkeit der Messung und des Regelverhaltens. Durch Versuche wurde festgestellt, daß die erreichbare Empfindlichkeit dann am besten ist und ein proportionaler Ausschlag über einen größeren Bereich der Verschiebung erreicht wird, wenn das Meßstück die in Fig. 2 gezeigte Mäanderform hat. Die elektromagnetischen Meßsysteme können in diesem Fall ziemlich ausgedehnt sein, und an die elektrische Konstanz sowie an mechanische Genauigkeit brauchen daher nur geringere Anforderungen gestellt zu werden.

Um während des Walzens bzw. Ziehens neue Rohre auffädeln zu können und damit einen kontinuierlichen Betrieb zu gewährleisten, sind Meßstäbe 2, Meßstücke 6, Meßsysteme 3, Steuergeräte 4, Druckzylinder 10 und Spannbacken 9 zweifach vorhanden und treten abwechselnd in Funktion.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE:
   1. Vorrichtung zum Ausgleichen von durch beispielsweise thermisch bedingten Beanspruchungen an Maschinen oder Werkzeugen hervorgerufenen Längsdehnungen, mit einer Dehnungsmeßeinrichtung aus einem dehnungsfreien, z. B. einem Werkstoff mit sehr geringer Wärmeausdehnungszahl, bestehenden Meßstab, der an einem Ende mit dem zu kontrollierenden Gegenstand fest verbunden ist und am anderen Ende ein mit einem ortsfesten Wegaufnehmer zusammenwirkendes Meßstück mit Nullmarkierung trägt, wobei am Meßstück festgestellte Bewegungen des Stabendes auf Verstelleinrichtungen im Sinne einer Aufrechterhaltung der Ortslage des zu kontrollierenden Gegenstandes zur Einwirkung bringbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer mit einem Dorn ausgestatteten Einrichtung der spanlosen Umformungstechnik, z. B. bei einer Rohrziehbank, das eine Ende des im übrigen frei verschieblich am Dorn befestigten Meßstabes (2) in der Nähe des Domkopfes. (1) fest mit diesem verbunden ist und am anderen Ende ein mit einem elektromagnetischen Wegaufnehmer (7) zusammenwirkendes Meßstück (6) trägt, wobei der Wegaufnehmer (7) jede Längsverschiebung des Meßstücks (6) mit Hilfe eines Verstärkers (8) in eine proportionale Spannung umwandelt, die über ein Steuergerät (4) ein Ansprechen der Dornverstelleinrichtung (9,10) in dem Sinne bewirkt, daß diese eine der Längsverschiebung des Meßstücks (6) entsprechende Kompensationsbewegung des Doms ausführt.
2. 2. Die Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 1 zum Kaltwalzen von Rohren im kontinuierlichen Betrieb über dieselbe Dornstange mit Dornstangenkopf, mit der Maßgabe, daß Meßstab (2), Meßstück (6), Meßsystem (3), Steuergerät (4), Druckzylinder (10) und Spannbackenpaar (9) mehrfach vorhanden, d. h. in verschiedenen Querschnittsebenen der Dornstange (5) angeordnet sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Auslegeschrift Nr. 1036 095;
   deutsche Patentschrift Nr. 595 825.

   In Betracht gezogene ältere Patente:
   Deutsche Patente Nr. 1 077 560, 1058 396.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 109 710/206 10.61