DE1115678B

DE1115678B - Device for compensating, for example, thermally induced longitudinal expansions on machines and tools

Info

Publication number: DE1115678B
Application number: DEST15139A
Authority: DE
Inventors: Guenter Schulz; Dr Wolfgang Schreckenberg
Original assignee: WOLFGANG SCHRECKENBERG DR
Current assignee: WOLFGANG SCHRECKENBERG DR
Priority date: 1959-05-15
Filing date: 1959-05-15
Publication date: 1961-10-26

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.In the non-cutting machining of metals, where a high level of accuracy in the final dimensions of the deformed workpieces is required, the achievable accuracy is limited by the expansions that Tools and machines suffer from deformation forces and temperature fluctuations.

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.For example, in certain cold forming processes, e.g. B. when pulling or rolling Tubes or hollow bodies, rods, plugs or mandrels as internal tools, their dimensions are limited by the desired or required dimensions of the workpieces. These tools are stressed by high axial forces during the deformation process, as a result of which they are considerable Can experience longitudinal expansion. These elongations cause dimensional deviations that the Can leave the limit of the permissible tolerances.

Zum Stande der Technik ist hier folgendes auszuführen: The following is to be stated regarding the state of the art:

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.A device for automatically compensating for thermally induced longitudinal expansions is known on oil-hydraulically controlled machine tools by means of a temperature measuring device located in the oil circuit in connection with an adjusting gear. It is determined by the temperature of the outgoing oil temperature sensor adjusts the feed device of the machine and the thermal change in length of the machine compensated.

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.In another device for compensating temperature-related changes in length on the oil-hydraulic controlled machines are the longitudinal expansion, in the machine by means of an expansion strip measured directly and fed the measurement result via an amplifier to an adjustment device which the Compensates for thermal expansion.

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 WerkzeugenFinally, a device on machine tools, e.g. B. grinding, drilling or milling machines, Subject of an older patent, in which to compensate for temperature-related shifts of the tool opposite the table between the carrier of the tool and the one receiving the workpiece Coordinate table two rods of low thermal expansion can be used. The one staff is supported with one end on the tool carrier and the other also with one end on the coordinate table away. The free ends of the rods have zero or measurement marks or pointers to indicate the changes in length of the table and the tool carrier that occur when there are temperature differences. The displayed displacements of the rod ends are compensated by adjusting devices. The tool axis remains in spite of the temperature device to compensate for example thermal elongation on machines and tools

Anmelder:
Günter Schulz,Applicant:
Günter Schulz,

Düsseldorf, Kaiserswerther Str. 51,Düsseldorf, Kaiserswerther Str. 51,

und Dr. Wolfgang Schreckenberg,and Dr. Wolfgang Schreckenberg,

Düsseldorf-Unterrath, Geranienweg 19Düsseldorf-Unterrath, Geranienweg 19

Günter Schulz, Düsseldorf,
und Dr. Wolfgang Schreckenberg,Günter Schulz, Düsseldorf,
and Dr. Wolfgang Schreckenberg,

Düsseldorf-Unterrath,
sind als Erfinder genannt wordenDüsseldorf-Unterrath,
have been named as inventors

änderung immer in derselben Relativlage zum Werkstück. change always in the same position relative to the workpiece.

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.Based on the last-mentioned compensation measure, the invention provides something similar Machines for non-cutting forming technology, e.g. B. in drawing banks or rolling mills ^ before where Pipes can be processed using a mandrel head. According to the invention in the mandrel bar, which is stressed by longitudinal expansions, let a stretch-free measuring stick, one of which The end is firmly connected to the mandrel rod head, which maintains its local position unchanged as the zero position target. The other end of the dipstick is loosely guided and carries a measuring piece with a path marking, which interacts with a stationary electromagnetic displacement transducer. The latter changes everyone Longitudinal displacement of the measuring piece in a proportional voltage, which is applied to the adjusting device of the Domes is brought into action. This is how every longitudinal expansion of the mandrel bar or every shift of the mandrel rod head by readjusting the mandrel rod by means of the adjusting device automatically compensated in the opposite direction.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in den Fig. 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel derselben schematisch dargestellt. Es zeigtTo explain the invention, an embodiment of the same is shown schematically in FIGS. 1 and 2 shown. It shows

Fig. 1 die Gesamtanordnung schematisch,1 shows the overall arrangement schematically,

Fig. 2 Form und Anordnung des Meßstücks.Fig. 2 shape and arrangement of the measuring piece.

: 109 710/206: 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.In Fig. 1 there is a mandrel rod head 1 on a mandrel bar 5, over which pipes are cold rolled or drawn. Two longitudinal grooves in which two measuring rods 2 are located are incorporated into the mandrel rod 5. The measuring rods 2 are firmly connected to the mandrel head 1 at one end. The mandrel bar 5 is held by two hydraulic cylinders 10 each, which act on the jaws 9. At the other end of the measuring rods 2 are the measuring pieces 6, which are rigidly connected to the mandrel rod head 1 via the measuring rods 2. A displacement of the mandrel head 1 results in an equally large displacement of the measuring pieces 6. The displacement is measured by the electromagnetic measuring systems 3 with the displacement transducers 7 and converted in the measuring amplifier 8 into an electrical output voltage which, due to the shape of the measuring piece, is proportional to the displacement. The voltage is applied to an electrohydraulic control unit 4 which, by opening the oil ao flow coming from the hydraulic unit 11, adjusts the pressure cylinder 10 in such a way that the measuring pieces 6 and thus the mandrel head 1 are returned to their zero position.

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.The shape of the measuring pieces 6 has a significant influence on the sensitivity of the measurement and the Control behavior. Experiments have shown that the achievable sensitivity is then best and a proportional deflection over a larger range of displacement is achieved if the measuring piece has the meander shape shown in FIG. The electromagnetic measuring systems can in in this case it should be rather extensive, and of electrical constancy and mechanical accuracy therefore only lower requirements need to be made.

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.In order to be able to thread new pipes during rolling or drawing and thus to ensure continuous operation , measuring rods 2, measuring pieces 6, measuring systems 3, control devices 4, pressure cylinders 10 and clamping jaws 9 are present in duplicate and function alternately.

Claims

PATENT CLAIMS:
1. A device for compensating for longitudinal expansions caused by, for example, thermally induced stresses on machines or tools, with a strain gauge made of a non-stretching, e.g. B. a material with a very low coefficient of thermal expansion, existing dipstick, which is firmly connected at one end to the object to be controlled and at the other end a cooperating with a stationary transducer measuring piece with zero mark, with movements of the rod end detected on the measuring piece on adjustment devices in the sense a maintenance of the location of the object to be controlled can be brought to action, characterized in that in a device equipped with a mandrel of the non-cutting forming technology, z. B. in a pipe drawing bench, one end of the measuring stick (2), which is otherwise freely slidably attached to the mandrel, in the vicinity of the dome head. (1) is firmly connected to this and at the other end carries a measuring piece (6) that interacts with an electromagnetic displacement transducer (7), the displacement transducer (7) converting each longitudinal displacement of the measuring piece (6) into a proportional one with the aid of an amplifier (8) Converts voltage, which via a control unit (4) causes the mandrel adjusting device (9, 10) to respond in the sense that it executes a compensating movement of the dome corresponding to the longitudinal displacement of the measuring piece (6).

2. The use of the device according to claim 1 for the cold rolling of tubes in continuous Operation via the same mandrel rod with mandrel rod head, provided that the dipstick (2), measuring piece (6), measuring system (3), control unit (4), pressure cylinder (10) and pair of clamping jaws (9) present several times, d. H. arranged in different cross-sectional planes of the mandrel bar (5) are.

Considered publications:
German Auslegeschrift No. 1036 095;
German patent specification No. 595 825.

Legacy Patents Considered:
German patents No. 1 077 560, 1058 396.

For this purpose, 1 sheet of drawings