DE2322860A1 - Vorrichtung zur kompensation von werkzeugverschleiss und/oder zur werkzeugeinstellung - Google Patents

Description

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6nsir. 6

Wickman Machine Tool Sales Limited, 7. Mai 1973

Banner Lane, Tile Hill Ks/Hu

Coventry/England GB 7330

Vorrichtung zur Kompensation von Werkzeugverschleiß und/oder zur Werkzeugeinstellung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kompensation von Werkzeugverschleiß und/oder zur Werkzeugeinstellung. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Vorrichtung zur Kompensation von Werkzeugverschleiß und/oder zur Werkzeugeinstellung; eine derartige Vorrichtung eignet sich vor allem zur Verwendung bei Werkzeugmaschinen wie automatischen Drehbänken.

In der GB-PS 1 198 912 ist bereits eine Regeleinrichtung zur «/erkzeugeinstellung vorgeschlagen, die eine Justiereinrichtung bzw. Meßeinrichtung zur Lageeinstellung eines G-leitbakkens in Abhängigkeit von der Messung einer die Spindelposition messenden Einrichtung aufweist.

Die bisher vorgeschlagenen Vorrichtungen vermWögen zwar einen Werkzeugverschleiß zu kompensieren, jedoch berücksichtigen diese Vorrichtungen nicht Ungenauigkeiten der Maschine selbst,

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die das Ergebnis von fehlenden richtigen Einstellungen der die Werkstücke tragenden Teile in der Werkzeugmaschine nachstellen.

Eine derartige Vorrichtung läßt sich vor allem bei Maschinen mit einer Vielzahl von Spindeln anwenden, bei der die Spindeln auf einer Trommel angeordnet sind, die zwischen einer der Spindelzahl entsprechenden Zahl an Positionen angehalten wird, sodaß die von den Spindeln getragenen werkstücke nacheinander bearbeitet werden können., Es ist offensichtlich, daß bei einer derartigen Werkzeugmaschine das Anhalten der Trommel eine Spindel bezüglich eines speziellen Gleitbackens nicht unbedingt in die gleiche Stellung wie die vorhergehende Spindel gebracht wird, wobei der Gleitbacken ein Werkzeug zur Bearbeitung der · Werkstücke trägt. Ungenauigkeiten bei aufeinanderfolgenden Werkstücken können auch durch Abnutzungen der Lager oder anderen Halteeinrichtungen für die werkzeugtragenden Teile der Werkzeugmaschine auftreten.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Kompensation von Werkzeugverschleiß für eine Werkzeugmaschine zu schaffen, die auch effektive Maßnahmen hinsichtlich der Ungenauigkeiten in der Werkzeugmaschine selbst schafft, um eine sukzessive Herstellung von dimensionsmäßig exakten Werkstücken zu ermöglichen«, Ferner soll diese Vorrichtung derart ausgelegt sein, daß Werkzeugverschleiße sich nicht

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auf die Serienproduktion von dimensionsmäßig exakten Werkstücken ausxdrkt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein elektrischer Schrittmotor vorgesehen ist, der Mittel zur Be~ · fest igung axv£ einem Gleitbacken der Werkzeugmaschine aufweist, der Schrittmotor betrieblich mit einer Einrichtung zur Lageverstellung des Gleitbackens verbunden, eine elektrische Rege!einrichtung zur Betätigung des Motors in Abhängigkeit vom Werkzeugverschleiß oder anderen Fehlern vorgesehen ist und daß d.ie Regeleinrichtung derart vorprogrammiert ist, daß sie Fehler der die Werkstücke tragenden Teile der Werkzeugmaschine berücksichtigt und der Schrittmotor zur Kompensation dieser Fehler vorgesehen ist.

Durch die Verwendung eines elektrischen Sehrittmotors wird vorteilhafterweise eine äußerst einfache Vorrichtung für Werkzeugmaschinen geschaffen, die nicht nur Ungenauigkeiten der Werkzeugmaschine selbst, sondern auch Werkzeugverschleiße kompensiert.

Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Drehbank mit einem Vielspindelfutter, an der die erfindungsgemäße Vorrichtung anwendbar ist,

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Fig. 2 auf Draufsicht einer Einrichtung zur Lagesteuerung eines Gleitbackens gemäß der Erfindung,

Fig. 3 eine Stirnseitenansicht der Einrichtung gemäß Fig. 2,

Fig. 4 eine vergrößerte Teilansicht der Einrichtung gemäß Fig. 2,

Fig. 5 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 5-5 der Einrichtung in Fig. 4,

J¹Ig. 6 ein Querschnitt entlang der Linie 6-6 in Fig. 7 eines weiteren Teils der Einrichtung,

Fig. 7 einen Querschnitt entlang der Linie 7-7 in Fig. 6.

Bei der nachstehend "beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist eine Einrichtung zur Kompensation bzw. zur Aufnahme von Werkzeugverschleißen vorgesehen, die sich zur Verwendung bei einer Drehbank mit einem Vielspindelfuitter eignet. Die Erfindung kann jedoch auch bei anderen- Werkzeugmaschinen angewandt werden, bei denen eine Kompensation des Werkzeugverschleißes erwünscht ist.

Die in Fig. 1 dargestellte Drehbank mit einem Vielspindelfutter weist eine Grundplatte 10 auf, auf der ein Gehäuse 11 angeordnet ist. Das Gehäuse 11 besitzt eine drehbar gelagerte Trommel 12, in welcher eine Vielzahl von drehbare: Werkstücke aufnehmende SpindelUbzw. Achsen 13 vorgesehen sind. Die Werkzeugmaschine weist außerdem eine nicht dargestellte Einrichtung

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auf, durch weiche die Trommel 12 zwischen einer der Spindelzahl entsprechenden Zahl von Stellungen angehalten wird. Unmittelbar neben der Trommel 12 sind am Gehäuse 11 Gleitbacken 14 angeordnet, die bezüglich der Spindelachsen transversal d.h. in schräger Anordnung zu den Spindelachsen einstellbar sind und Werkstücke tragen. Gegenüber der Trommel 12 befindet sich ein weiteres Gehäuse 15 auf der Grundplatte 10, an dem ein Werkzeugblock 16 angebracht ist, welcher in Richtung der Trommelachse verschiebbar ist und weitere Werkzeuge tragen kann.

Die Arbeitsweise der Maschine wird durch eine nicht dargestellte Einrichtung gesteuert, die mechanisch betätigt wird. Die Spindeln13 der Trommel 12 werden gedreht, die Trommel angehalten, die Gleitbacken 14- vorgeschoben und wieder bezüglich der Spindeln zurückbewegt, um aufeinanderfolgende maschinelle Arbeitsgänge gegenüber den Werkstücken auszuführen, welche von den Spindeln getragen werden. Der Arbeitsvorgang wird entsprechend, einem vorbestimmten Zyklus ausgeführt.

Die !ig. 2 und 3 zeigen einen der Gleitbacken 14, der mittels einer Schwalbenschwanzführung auf einem Gleitstück befestigt ist, welches seinerseits wiederum an der Maschine angeordnet ist.

Die Einrichtung zur Kompensation des Werkzeugverschleißes, die bei dieser Werkzeugmaschine verwendet wird, weist einen elek-

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trischen Schrittmotor 19 auf, der über einen Arm 21 mit dem Gleitbacken 14 verbunden ist. Der Schrittmotor 19 wird durch eine elektrische Regeleinrichtung 30 gesteuert, die den Motor stufenweise betätigt, um die Lageeinstellung des Gleitbackens 14- in Bezug auf die werkstück-Spindeln der Trommel zu bewirken.

-Die auf einem Verschieben beruhende und durch den Schrittmotor 19. bewirkte Einstellung wird beim Empfang eines Signals durch die Regeleinrichtung 30 begonnen, wobei dieses Signal der Größe des Werkstücks entspricht, das durch die werkzeugmaschine hergestellt werden soll. Eine nicht dargestellte Meßeinrichtung ist ferner vorgesehen, um jene Dimensionen des //erkstücks festzustellen, die durch das Werkzeug erzeugt werden, welches von einem spezi3llen Gleitbacken getragen wird; diese Meßeinrichtung wird entweder automatisch oder manuell bedient. Die Größe dieses Signals entspricht den Dimensionen bzw. der Größe des Werkstücks, das überwacht bezw. überprüft wird, sobald die Dimension dieses Werkstücks außerhalb der vorbestimmten Toleranzgranze liegt oder sich einer solchen TeIeranzgienze nähert, wird der Schrittmotor 19 in Betrieb gesetzt, um den Gleitbacken in Bewegung zu versetzen und damit eine derartige Dimensionsänderung zu kompensieren, die ihrerseits in einem 'Werkzeugverschleiß resultiert; eine derartige Motorbetätigung erfolgt, sobald der Gleitbacken sich in seiner zurückgezogenen Lage befindet, d.h. wenn keine Einwirkung zwischen

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Werkzeug und Werkstück vorliegt. Zur manuellen Bewegung des Schrittmotors 19 ist ein Knopf 22 vorgesehen, der mit dessen Achse verbunden ist und der für Einstellungszwecke "benutzt werden kann.

Mit der Achse des Schrittmotors- 19 sind zwei mit Zähnen versehene Übersetzungsräder 23, 24 verbunden, die mit entsprechend gezahnten Übertragungsriemen in Eingriff stehen. Der Treibriemen 25 betätigt ein gezahntes Übersetzungsrad 27, das mit einer Einrichtung zur Einstellung des Gleitbackens 14 relativ zu dessen Gleitstück 18 verbunden ist. Der gezahnte Treibriemen 26 steht mit einem gezahnten Übersetzungsrad 28 in Verbindung, der seinerseits mit einr einstellbaren Anschlageinrichtung zur Begrenzung des Hubs bzw. der Gleitbewegung des Gleitbackens an seiner inneren Stellung verbunden ist, wobei' diese innere Stellung einer gegenüber dem Werkstück maximalen Vorstellung entspricht. Diese Begrenzungseinrichtung weist eine Anschlagschraube 29 auf.

Die Treibriemen 25, 26 werden jeweils durch entsprechende, verstellbare Spannrollen 31, 32 gespannt.

In den Fig. 2, 4- und 5 ist eine Einrichtung zur Lageeinstellung des Gleitbackens 14 gegenüber dessen Gleitstück bzw. Gleitbasis 18 dargestellt.

Eine normale Bewegung des Gleitbackens 14- wird durch eine Nbcken-

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scheibe oder eine andere, ebenfalls in den Zeichnungen nicht dargestellte Einrichtung "bewirkt, die gemäß Fig. 2 in der Werkzeugmaschine am Gleitbacken als Gelenk "bzw. Verbindungsstück 20 endet. Dieses Verbindungsstück 20 steht jedoch mit dem Gleifbacken 14 durch ein ausgespartes zylindrisches Glied 33 in Verbindung, das in einer Bohrung 3^ im Gleitbacken 14 vorgesehen ist. Das zylindrische Glied 33 besitzt eine Verlängerung mit einem schraubenförmigen Abschnitt 35 sowie einen weiteren Abschnitt 36. Der weitere Abschnitt 36 besitzt zwei äußere V-förmige Einkerbungen 37, 38, die gemäß Fig. 4 sich axial erstrecken und einander diametral gegenüberliegen. Der mit einem Schraubengewinde versehene Abschnitt 35 steht mit einer komplementären Gewindebohrung einer Platte 39 in Eingriff, die gemäß Fig. 3 mittels Schraubenbolzen 41 am Ende des Gleitbackens 14 angeschraubt ist.

Eine Laufbuchse 44 umgibt einen zylindrischen Zapfen 42 an der Platte 39 und ist diesem Zapfen 42 gegenüber durch ein Nadellager 43 gelagert} an der Laufbuchse ist das gezahnte 'Übersetzungsrad 27 befestigt. Am Ende der Laufbuchse 44 befindet sich eine Steckbuchse mit geschlossenem Ende, die eine Bohrung aufweist, in der der mit einer Ausnehmung versehene Abschnitt 36 der Verlängerung des zylindrischen Glieds 33 eingesetzt ist. Zur Verbindung der Steckbuchse 45 mit der Laufbuchse 44 sind Stifte 46 vorgesehen, die von der Steckbuchse 45 gehalten werden. Zwei diametral gegenüberliegende Kugeln 47, 48, die von

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mit

der Steckbuchse 45 getragen werden, steher/denentsprechenden Ausnehmungen bzw. Einkerbungen des Abschnitts 36 durch entsprechende elastische bzw. federnde Mittel in Eingriff.

Sobald der Schrittmotor 19 betrieben wird, dreht sich das gezahnte Übersetzungsrad 27 durch den Treibriemen 25, welcher seinerseits die Laufbuchse 44, die Steckbuchse 45 und die beiden Kugeln 47, 48 dreht. Auf diese "v/eise wird die Verlängerung des zylindrischen Glieds 33 ebenfalls gedreht, so daß sich dieses zylindrische Glied selbst relativ zum Gleitbacken 14 dreht. Auf diese Weise wird die Lage des Verbindungsglieds 20 verstellt, wodurch der Gleitbacken 14 betätigt wird.

In den Fig. 6 und 7 is^ ei*¹- verstellbarer Anschlagmechanismus mit einer Anschlagschraube 29 dargestellt. Die Anschlagschraube 29 steht mit dem übersetzungsrad 28 über eine Schraubenverbindung bzw. über eine Gewindeschraube in Verbindung und kann in einer gewählten eingestellten Lage durch eine Sperrmutter 52 gesperrt werden. Das Übersetzungsrad 28 ist mit einem Zapfen 53 versehen, der ein Schraubengewinde aufweist und mit einer Steckbuchse mit einer komplementären Gewindebohrung in Eingriff steht; die Steckbuchse 54 ist mittels eines Dfkpfungsbolzens 55 an einem Block 56 befestigt. Der Block 56 ist gemäß 3?ig. 6 durch Bolzen bzw. Schraubbolzen 57 am Qleitbacken 14 angebracht. Die Steckbuchse 54 ist gespalten und klemmt den mit einem Schraubengewinde versehenen Ansatz 55 fest, um die Drehung bzw.

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Drehbewegung hierin durch zwei Klemmschrauben 58 leergangfrei zu machen. Der Bolzen 29 reicht durch eineAnsatzbohrung bzw. Ansatzöffnung 59 in den Rock 56; das äußere Ende des Bolzens 29 vermag mit einer Fläche 61 des Gleitstücks 18 in Eingriff zu gelangen. Der verstellbare Anschlag beseitigt auch einen Leegang in der Einrichtung zur Betätigung des Gleitbackens.

Die elektrische Regeleinrichtung für den Schrittmotor wird mit Informationen bezüglich der speziellen Werkzeugmaschine programmiert, auf der sie befestigt ist. Die Spindeln 13 der Trommel 12 werden lagemäßig überprüft bzw. überwacht; die Ergebnisse dieser Überwachungen bilden einen Teil des Programms der Regeleinrichtung. Wenn infolgedessen Ausrichtungs- oder Einstellungsfehler zwischen den Spindeln auf der Trommel besteht, wird der Schrittmotor zur Kompensation sowohl für. diese Spindeln als auch für Werkzeugverschleiß betätigt.

Andere Ungenauigkeiten der Maschine, die die Produktion von aufeinanderfolgenden Werkstücken mit genauen Abmessungen beeinträchtigen, sind ebenfalls in der Regeleinrichtung programmiert, so daß der Schrittmotor auch derartige Ungenaugkeiten kompensiert, wenn sie sich auf die Genauigkeit der herzustellenden Werkstücke auswirken.

Auf diese Weise werden auch bei vollständig neuen, genauen Werkzeugsätzen durch diese Anordnung eine Einstellung des Gleit-

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"backens bewirkt, falls die Ungenauigkeit der Maschine in der Erzeugung von ungenauen Werkstücken resultieren sollte.

Ein oder mehrere weitere Gleifbacken an der Maschine "besitzen eine der vorgeschriebenen Einrichtung ähnliche Einrichtung zur Kompensation von Werkzeugvers chi eiße>n mit einem Schrittmotor. Voneinander unabhängige elektrische Regeleinrichtungen können zur Steuerung des Motors verwendet werden; außerdem kann auch/ eine einzige Regeleinrichtung zur Betätigung von mehr als einem Schrittmotor verwendet werden, obgleich die l?ogramme zur Kompensation von Ungenauigkeiten an der Werkzeugmaschine für jeden Motor unterschiedlich sind.

Der Antrieb zwischen dem Schrittmotor und der Einstelleinrichtung für die Lageregelung kann anstelle durch Treibriemen über Zahnräder erfolgen. Der verstellbare Anschlag kann durch eine Federeinrichtung ersetzt werden, die nicht durch den Schrittmotor gesteuert wird.

Die Kompensiereinrichtung kann während dem Einstellvorgang der Maschine verwendet werden, wodurch eine manuelle Einstellung mittels üblicher Mikrometerschrauben, die die Gleitbacken mit dem entsprechenden Gleitstück bzw.- Gleitbasis verbinden, überflüssig werden.

Die Einrichtung zur Kompensation von Werkzeugverschleiß oder

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dergleichen mit dem Schrittmotor und der damit verbundenen elektrischen Regeleinrichtung kann an den vorhandenen Werkzeugmaschinen befestigt oder wahlweise in einer Werkzeugmaschine als Teil ihrer Origxnalausrüstung erstellt werden.

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Claims (7)

1. ZELLENTiNuLU⁷XEN . . ■ _GB 7330

   8ÜGG lochen 22 _7β ffei

   Sfe/Hu

   Patentansprüche.

   / 1. ITorrichtung zur Kompensation von Werkzeugver sohle iß bzw. zur VJerkzeugeinstellung. insbesondere zur Verwendung bei einer Werkzeugmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrischer Schrittmotor (19) vorgesehen ist, der Mittel zur Befestigung auf einem Gleitbacken (14) der V/erkzeugmaschine aufweist, der Schrittmotor (19) betrieblich mit einer Einrichtung zur Lageverstellung des Gleitbackens (14) verbunden, eine elektrische Regeleinrichtung zur Betätigung des Motors in Abhängigkeit vom Werkzeugverschleiß oder anderen Fehlern vorgesehen ist und daß die Regeleinrichtung derart vorprogrammiert ist, daß sie Fehler der die Werkstücke tragenden Teile der Werkzeugmaschine berücksichtigt und der Schrittmotor (19) zur Kompensation dieser Fehler vorgesehen ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Lageverstellung des Gleitbackens (14) eine Schraubeinrichtung (29) zur Verbindung, des Gleitbackens mit einem Gleitstück (18) sowie Antriebseinrichtungen aufweist, und daß zwischen dem Schrittmotor (19) und der Schrauben©inrichtung (29)' eine Verbindung zwischen der Einrichtung zur

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   Lageveränderung des (Jleitbackens und dem Schrittmotor vorgesehen ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2,· dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (23 bis 28) ein Treibriemen ist, der mit dem Schrittmotor (19) und einer drehbaren Laufbuchse (44-) der Schraubeinrichtung (29) in Eingriff steht.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 35 dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubeinrichtung (29) eine Einrichtung zur Bewegung einer Schraube linear mit der Laufbuchse (44-) der Schraubeinrichtung (29) aufweist, wobei die Drehung zwischen der Schraube und der Laufbuchse (44-) verhindert ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Bewegung der Schraube linear mit der Laufbuchse (44) mindestens eine Kugel (4-7, 4-8) ist, die von der Laufund

   buchse (44) gehalten wird in eine sich in Längsrichtung ausdehnende äußere Einkerbung der genannten Schraube (38) eingreift.
6. 6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein verstellbarer Anschlag zur Begrenzung der Bewegung des Gleitbackens (14) vorgesehen ist, der mit einer Einrichtung sur Betätigung durch den Schrittmotor (19) und air Verstellung versehen ist.

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7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der • verstellbare Anschlag mit dem Schrittmotor (19) durch einen Treibriemen verbunden ist.

   3. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadtirch gekennzeichnet, daß sie auf dem Gleitbacken (14-) einer automatischen Drehbank mit einem VielspindeIfutter befestigt ist und daß die elektrische Regeleinrichtung im Takt mit dem Arbeitsvorgang der Drehbank betätigt wird.

   9· Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, durch die Ungenauigkeiten der Werkzeugmaschine durch Verstillen des Schrittmotors (19) zur Verstellung der Gleitbacken-Lage kompensiert sind und daß letztere Einrichtung an der Werkzeugmaschine angebracht ist.

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