DE2326369A1

DE2326369A1 - Vorrichtung zum einstellen einer maschine, insbesondere einer werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE2326369A1
Application number: DE2326369A
Authority: DE
Inventors: Peter Malcolm Colton
Original assignee: Wadkin Ltd
Current assignee: Wadkin Ltd
Priority date: 1972-05-26
Filing date: 1973-05-23
Publication date: 1973-12-06
Also published as: GB1435890A; IT1008022B; JPS5047275A; US3899724A

Description

PATENT Α.Μλ/VÄLTL

HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANN DIPL-PHYS. DIPL.-ING. 8 MÖNCHEN 25 · UI PO WS KYSTR. IO

Wadkin Limited · p-w.-lo

22 ο Mai 1973

Vorrichtung zum Einstellen einer Maschine, insbesondere einer Werkzeugmaschine

Viele Werkzeugmaschinen, z.B. Holzbearbeitungsmaschinen zur Profilgebung, haben Schneidköpfe, die in zwei "oder drei zueinander senkrechten Richtungen zueinander verstellt werden können» Beim Umschalten von einem Arbeitsprogramm zu einem anderen müssen alle Schneidköpfe neu eingestellt werden, wobei es sich meistens um Schneidköpfe handelt, die auf Schlitten mittels einer Spindel verstellbar sind. Bekanntlich bedeutet die Einstellung einer Werkzeugmaschine auf ein neues Programm stets einen erheblichen Stillstand der Maschine*

Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Einstellen von Werkzeugmaschinen und dglo* gekennzeichnet durchs einen transportierbaren Einstellkopf für einen oder mehrere Stelltriebe der Werkzeugmaschineι Mittel zum Anschließen eines Einstellkopfes nacheinander an mehrere Anschlußstellen an der Maschineι einem Rechner zum Antreiben bzwο Betätigen des Sinstellkopfes aus einer vorherbestimmten Einstellung eines Maschinenelementes in eine neue Einstellung! und Mittel zum Identifizieren des= jenigen Stelltriebes, an x^elchen der Stellkopf gerade angeschlossen ist. Je nach Große des Rechners kann man eine solche Einrichtung zum Einstellen von einer großen

Anzahl von Maschinenelementen verwenden. Es ist mithin möglich, mit einer einzigen solchen Stellvorrichtung die Werkzeugmaschinen einer ganzen Fabrik einzustellen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders zweckmäßig beim Einstellen"von spanabhebenden Werkzeugmaschinen.

Wenn man dem. Rechner die Fähigkeit gibt (durch entsprechende Speicher) alle zuvor vorgenommenen Maschineneinstellungen hinsichtlich des Endergebnisses einer jeden Einstellung zu speichern, dann kann man dann, wenn man die Sollstellungen für alle Einstellungen von Werkzeugmaschinen-Elementen ebenfalls speichert, jede Maschine ohne Handarbeit auf jedes gewünschte gespeicherte Programm einstellen. Zu diesem Zweck verwendet man selbstverständlich Rechner, die auf dem Prinzip des Istwert-Sollwert-Vergleiches arbeiten. Zweckmäßig verwendet' man einen im Markt erhältlichen Kleinrechner für diese Zwecke, denn es werden keine komplexen oder sehr schnellen Arbeitsvorgänge benötigt.

Die mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu verstellenden Elemente von Werkzeugmaschinen können z„B» in der üblichen Weise durch Spindeln betätigt sein; solche Verstellspindeln verwendet man allgemein an schlittenartigen Verstellungen. Selbstverständlich kann man in einer dem Fachmann nach Studium der folgenden Beschreibung geläufigen Weise so vorgehen, -daß man mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung eine neue Sollage eines Maschinenelementes bestimmt, das dann pneumatisch in die neue Stelle gefahren wird und dort verriegelbar ist.

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die

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Zeichnung an Ausführungsbeispielen erläutert. In dieser zeigen:

Fig, 1 eine schematisierte Gesamtansicht der Einstellvorrichtung!

Fig. 2 einen Axialschnitt durch eine einfache Werkzeugmaschine· mit einem in einer Translationsbewegung verstellbaren Maschinenteils;

Fig. 5 eine Endansicht einer Verbindungsplatte an der Werkzeugmaschine nach Fig. 2;

Fig. 4 eine Endansicht der Einrichtung nach Fig. Ij

Fig. 5 einen Axialschnitt durch die Einrichtung nach Fig. Ij

Fig. 6 einen Axialschnitt durch eine andere Ausführungsform der Einstellvorrichtung; und

Fig. 7 in Seitenansicht eine Befestigungsvorrichtung für die Anordnung nach Fig. 6.

Die Anordnung nach Fig. 1 weist eine Stellvorrichtung 1 auf, die mittels eines Kabels 5 mit einem kleinen Rechner 2 verbunden ist. Die tragbare Stellvorrichtung 1 ist mit einem frei drehbaren Kragen 4 versehen* um die Stellvorrichtung an einer Befestigungsplatte einer Werkzeugmaschine nach Art eines Bajonettverschlusses befestigen zu können. Die Figuren 2 und j$ zeigen eine solche Befestigungsplatte 5j sie weist vorstehende Zapfen 6 oder dgl. auf, die mit dem Kragen 4 zusammenwirkend zur Befestigung der

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Vorrichtung 1 an der Werkzeugmaschine dienen.

Die Werkzeugmaschine 7 nach Fig. 2 weist zunächst ein Maschinenbett 8 auf, das eine Führungsspindel 9 drehbar lagert, die ihrerseits ein Maschinenelement lo, z.B. einen Schlitten oder dgl. einstellbar in Richtung des Doppelpfeiles über der Fig. 2 mitnimmt. Ein mit Innengewinde versehener Block 11 des Maschinenelementes Io wird bei Drehung der Spindel entsprechend der Drehrichtung linear verstellt. Ein Keil 12 am Ende der Spindelwelle nimmt eine entsprechende Nut Ij5 (s. Figuren 4 und 5) der Antriebswelle 14 der Einstellvorrichtung mit. Die Einstellvorrichtung weist einen Elektromotor 15 und einen Drehstellungs-Geber 16 aμf. Die Antriebswelle 14 ist in einer Führung mit Schlitz und Keil (s. 17 in Fig. 5) axial beweglich. Wenn die Stellvorrichtung"1 an der Verbindungs-. platte 5 einer Werkzeugmaschine angeschlossen ist, sind der Keil 12 und die dazu gehörige Mitnehmerführung 15 wahrscheinlich noch nicht in Fluchtung. Die Antriebswelle 14 befindet sich dann in ihrer rechten Stellung, in der sie noch nicht in Eingriff steht. Dies ist in Fig. 5 gezeigt. Die Antriebswelle 14 kann von Hand mittels eines geriffelten Drehknopfes 18 verdreht werden, bis die Führung 13 mit dem Keil 12 fluchtet. Dann kann man die Antriebswelle 14 in Richtung zur Werkzeugmaschine in ihre nicht gezeigte Eingriffsstellung verschieben. Man kann eine leichte Feder dazu vorsehen, die Antriebswelle 14 in ihre Betriebsstellung - in- Fig.. 5 also nach links vorzuspannen. Man kann auch eine Kugelrast vorsehen, um die Welle 14 in der Singriffsstellung zu halten, nachdem sie von Hand in diese Position geschoben wurde. Nicht gezeigte elektrisjhe Schalter werden betätigt, wenn sich die Welle 14 in ihrer Betriebsstellung befindet, so das unter Zuhilfenahme dieser Schalter sichergestellt wird,

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daß die Stellvorrichtung 1 vom Rechner 2 nur dann gesteuert bzw. angetrieben werden kann.,, wenn die Welle 14 in Eingriff mit der Spindel ist.

Um die Antriebswelle 14 der Einstellvorrichtung herum sind zehn Stutzen· 19 vorgesehen, die zur Aufnahme in entsprechenden Rücksprüngen 2o in der Verbindungsplatte 5 dienen. Man kann nun zwischen einer und zehn Ausnehmungen 2o gemäß Fig. 3 vorsehen, wobei, diese Stellungen der Ausnehmungen 2o die Achse definieren, um Vielehe herum die Platte 5 befestigt ist. Jeder Bolzen"oder Stutzen 19 ist axial verschieblich und federnd nach außen vorgespannt, so daß dann, wenn das Stellgerät 1 an der Werkzeugmaschine befestigt wird, einige solche Bolzen iri zugeordnete Ausnehmungen 2o einstehen und andere an die P₄lattenoberfläche der Platte 5 anliegen. Die jeweiligen axialen Stellungen der Bolzen 15 erzeugen nun ein elektrisches Signal für den Rechner, der aus diesen Signalen erkennen kann,. an welche Achse oder Welle die Stellvorrichtung angeschlossen ist.

Es ist ein weiterer Bolzen oder Zapfen 19a in der Anschluß einrichtung der Stellvorrichtung an einer solchen Stelle vorgesehen, daß er nie in eine entsprechende Ausnehmung in einer Platte 5 einstehen kann. Wenn also dieser Bolzen oder Zapfen 19a niedergedrückt ist, dann gibt er über entsprechende und nur angedeutete Schalter ein Signal an den Rechner 2₉ das anzeigt* daß die Stelleinrichtung an die Werkzeugmaschine angeschlossen ist-

An der Stelleinrichtung Io ist - s. Fig. 4 - an der Vorderseite noch ein sich von der Einrichtung weg verjüngender Keil 21 vorgesehen, der mit einem entsprechenden Schlitz 22 in der Verbindungsplafcte 5 zusammenwirkt* um

die Winkelstellung der beiden Teile zueinander genau festzulegen.

Eine Anzeigelampe 23 an der Stellvorrichtung 1. wird nur dann angeschaltet, wenn der Zapfen oder Bolzen 19a niedergedrückt ist, was nach dem obigen Kennzeichen, dafür ist, daß die Stellvorrichtung'richtig an der Werkzeugmaschine angeschlagen ist. Die'Antriebswelle 14 befindet sich dabei - Orientierung nach Fig. 5 - in der linken Axialstellung, d.h. in der Betriebsstellung. Wenn nun die Lampe aufleuchtet, kann eine Bedienungsperson einen Druckknopf 24 niederdrücken, um dadurch den Motor 15 anlaufen zu lassen. Der Motor wird dann anschließend vom¹ Rechner solange weiter in Betrieb gehalten", bis eine neue und vorherbestimmte Stellung des Maschinenelementes Io - hier des Schlittens in Fig. 2 - erreicht ist. Das Erreichen der neuen Schlittenstellung wird dadurch signalisiert, daß die Lampe 23 wieder erlischt.

Der kleine Rechner 2 kann in mehrfacher Hinsicht programmiert sein, so z.B. mit Informationen betreffend die optimale oder die maximale Bewegungsgeschwindigkeit des entsprechenden Maschinenelementes, hier des Schlittens lo, so daß man die Werkzeugmaschine nicht durch ggfs. zu hohe Drehmomente beschädigt. Ggfs. kann auch eine Anzeigetafel am Rechner vorgesehen sein, auf der in hier nicht näher interessierender Weise angezeigt wird, wenn eine oder mehrere bestimmte neue Maschineneinstellungen durchgeführt wurden.

Die Figuren 6- und 7 zeigen eine andere Ausführungsform 3o der Stelleinrichtung und der zugeordneten Befestigungsbzw. Anschlagmittel 31«, Die Stelleinrichtung 3o wird dabei genau wie in Fig. 1 mit dem dort angedeuteten kleinen

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Rechner 2 verbunden» Die Spindel der Werkzeugmaschine hat bei diesem Ausführungsbeispiel am Ende quadratischen Querschnitt, was bei 32 angedeutet ist, und wird von einem Äufnahmeblock 33 entsprechender Gestalt in der Stelleinrichtung 30 aufgenommen. Die Aufnahmeeinrichtung 33 ist durch zwei Motorwicklungen 3^- und 35 eines Elektromotors drehbar, die auf eine Ankerwelle 36 der Stelleinrichtung arbeiten» Auch hier ist wieder ein Drehste1lungs- bzw. Umdrehungsgeber 37 vorgesehen, der erfaßt, wieviele vollständige oder welche Teilumdrehungen die Welle 36 macht. Diese letztere Information wird dann einem entsprechenden Speicher im Rechner zugeführt ₉ der dann den Strom in den Motorwicklungen entsprechend steuert.

Die Anschlageinrichtung 3I an der Werkzeugmaschine für die Einstelleinrichtung 32 weist noch eine Welle 38 mit rechteckigem Querschnitt auf, die sich parallel von der Spindelwelle erstreckt, was die Figuren β und 7 deutlich zeigen» Eine Muster-förmige Anordnung von Blindbohrungen 39 in einer Seite der Welle 38 dient zur Identifizierung der Maschinenwelle für den Rechner, wenn die Einstelleinrichtung 30 auf der Welle oder Stange 38 befestigt ist» Entsprechende Grenzschalter oder nicht gezeigte Wandler in der Stelleinrichtung 30 übermitteln dann die erforderliehen Informationen über das nicht gezeigte Kabel an den kleinen Rechner„

Der Rechner 2 fährt zweckmäßig auf einer Hängeschiene oder ist durch ein kleines Fahrgestell leicht beweglich. Er xfird außerdem zweckmäßig durch Fernbedienung mit einem Bedienungspult von Taschengröße betätigt»

Im folgenden wird eine typische Arbeitsfolge des Einsatzes einer Stellvorrichtung nach Fig= β bespielsweise wiedergegeben:

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a. Die ganze Einrichtung wird zunächst einmal zu derjenigen Maschine verbracht., die eingestellt v/erden soll, angeschlossen und dann eingeschaltet.

b. Für die erste Einstellung einer Werkzeugmaschine wird jede einstellbare Stellschraube oder -kurbel hinsichtlich ihrer Ausgangsstellung erfaßt. Normalerweise ist dies nicht nötig, weil der Rechner in seinem Speicher die Stellung eines jeden Stelltriebes der Werkzeugmaschine nach Durchführung der letzten Einstellung gespeichert hat.

c. Nun werden Informationen betreffend die Sollstellung für den nächsten Arbeitsgang der Werkzeugmaschine auf einem Papierband in den Rechner eingegeben.

d. Die tragbare Stelleinrichtung Jo wird an die einzustellende Welle 52 angeschlossen, wobei die ganze Einrichtung natürlich an ihrem Tragelement ^l aufgehängt wird.

e. Nach diesem Anschließen wird aufgrund der Erfassung des Musters der Blindbohrungen 3>9 festgestellt, um welche Stellwelle oder dgl. es sich überhaupt handelt; mit anderen V/orten: die Einstelleinrichtung muß erfassen, welche Werkzeugmaschine und welcher Antrieb an dieser überhaupt eingestellt werden soll. Der Rechner tastet dann seinen Speicher ab, wobei er Daten betreffend den diesbezüglichen Stelltrieb, seine gegenwärtige Position, Bewegungsrichtung, Steigung der Spindel und das zulässige Bewegungsdrehmoment, usw. erfaßt.

f. Nunmehr wird die gegenwärtige- Stellung des zu verstel-

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lenden Elementes an der Werkzeugmaschine mit der neuen Sollstellung verglichen und nach Niederdrücken eines entsprechenden Druckknopfes beginnt der Rechner den Servomotor in dem eigentlichen Einstellgerät derart anzutreiben, daß die zu verstellende Welle in die neue Sollstellung gedreht wird. Dabei wird die Bewegung des Antriebs in der Verstelleinrichtung ständig durch den Drehstellungsdetektor yj und den Rechner erfaßt.

g. Wenn die neue Einstellung erreicht ist, wird diese neue Stellungen den Rechner automatisch eingegeben, so daß man erforderlichenfalls die Stellschraube für folgende Arbeitsgänge verstellen kann, dabei aber für weitere Arbeitsgänge die neue Iststellung*stets zur Verfügung hat, um nicht den oben unter b. genannten erstmaligen Schritt der Erfassung der Istlage durchführen zu müssen.

h. Nunmehr werden unter Verwendung desselben Arbeitsschemas ggfs. vorhandene weitere Stelltriebe der Werkzeugmaschine, wie z.B. andere Schlittenantriebe, eingestellt.

Patentansprüche 309849/0987

Claims

PATENTANWÄLTE

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Patentansprü ehe

ί 1.j Vorrichtung zum Einstellen von Werkzeugmaschinen und dgl., gekennzeichnet durch:

einen transportierbaren Einstellkopf (1) für einen . oder mehrere Stelltriebe der Werkzeugmaschine;

Mittel (4) zum Anschließen eines Einstellkopfes nacheinander an mehrere Anschlußstellen an der Maschine;

einem Rechner zum Antreiben bzw. Betätigen des Einstellkopfes aus einer vorherbestimmten Einstellung eines Maschinenelementes in eine neue Einstellung; und

Mittel zum Identifizieren desjenigen Maschinenteils bzw. Stelltriebes, an welchen der Stellkopf gerade angeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner ein transportierbarer Kleinrechner ist,

J>. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegbare Stellkopf (1.) durch Kabel , mit dem Rechner (2) verbunden ist.

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4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkopf einen Schrittschaltmotor oder einen bei Speisung kontinuierlich durchlaufenden Motor sowie einen Geber zur Erfassung der jeweiligen Stellung der zu verstellenden Welle aufweist.

5· Einrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Stellkopf beim Betrieb abgegebene Drehmoment durch den Rechner einstellbar bzw. steuerbar ist.

6. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkopf Mittel aufweist, mit deren Hilfe er das Maschinenelement, an welches er zu Verstellzwecken angeschlossen ist, erkennt, und daß diese Identifizierung an den

■ Rechner automatisch weitergegeben wird.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Gruppe von Grenzschaltern, die in Zusammenwirkung mit in einem bestimmten Muster angeordneten Blindbohrungen (39) das Maschinenelement bzw. die Werkzeugmaschine erkennen, an welches bzw. welche der Stellkopf angeschlossen ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,-daß zum Erkennen.der Anschlußstelle des Stellkopfes derselbe eine Anzahl von Wandlern aufweist, x^elche das für die. Anschlußstelle charakteristische Muster von Blindbohrungen an der Anschlußstelle erkennt.

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