DE3211489A1

DE3211489A1 - Verfahren und vorrichtung zur korrektur von sollform-abweichungen platisch verformbarer gegenstaende

Info

Publication number: DE3211489A1
Application number: DE19823211489
Authority: DE
Inventors: Guy 64043 Ärla Engmann
Original assignee: Mensor 63102 Eskilstuna AB; MENSOR AB
Current assignee: Uvaform Bromma Se AB
Priority date: 1981-04-01
Filing date: 1982-03-29
Publication date: 1982-11-04
Also published as: ES8303135A1; US4531391A; SE8102089L; SE426558B; GB2097554A; ES510965A0; FR2502993A1; JPS57177831A; GB2097554B; JPH025489B2; FR2502993B1

Description

VON KREISLER SCHÖNWALD EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNER

PATENTANWÄLTE Mensor Aktiebolag Dr.-Ing. von Kreislert 1973

^{Box 43} Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln

S-6 31 02 Eskxlstuna Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden

Schweden Dr. J. F. Fues, Köln

Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Selting, Köln Dr. H.-K. Werner, Köln

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

D-5000 KÖLN 1

26. März 1982 Sg-DB-fζ

Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur von Sollform-Abweichungen plastisch verformbarer Gegenstände

Die Erfindung betrifft ein adaptives Verfahren zur Korrektur von Sollform-Abweichungen plastisch verformbarer Gegenstände, bei dem man die Istform der Gegenstände abtastet, die Abweichung von der SoIlform ermittelt und eine der Abweichung entsprechende Korrekturlänge bestimmt sowie anschließend den Gegenstand in einem Richtvorgang einer der Korrekturlänge entsprechenden Formkorrektur unterwirft. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur . Durchführung des Verfahrens.

Vor spanabhebender Bearbeitung oder als Zwischenbehandlung werden die meisten Gegenstände, zum Beispiel aus Stahl, einer Wärmebehandlung ausgesetzt. Trotz verfeinerter Wärmebehandlungverfahren entstehen infolge zurückbleibender Deformationen Formfehler, zum Beispiel Durchbiegungen bei Wellen oder Abweichungen von der Kreisform bei Ringen, die korrigiert werden müssen, bevor der Gegenstand fertig bearbeitet wird.

Telefon; (0221) 131041 · Telex: 8882307 dopa d · Telegramm: Dompatent Köln

Das üblichste Verfahren in diesem Zusammenhang besteht darin, daß die Arbeitstoleranz des Gegenstandes erhöht wird und Formfehler durch spanabhebende Verfahren, zum Beispiel Schleifvorgänge,behoben werden. Ein anderes gebräuchliches Verfahren zur Korrektur dieser Art ist die Korrektur oder das Richten von Hand, wobei zunächst der Formfehler gemessen und dann das Produkt durch Biegung oder Schlageinwirkung gerichtet wird. Als drittes Vefahren wird das Produkt oder der Gegenstand in einer Richtpresse korrigiert bzw. gerichtet. Dieses Verfahren ist vor allem für Produkte geeignet, die aufgrund ihrer Form, Abmessung oder Festigkeit nicht von Hand gerichtet oder korrigiert werden können.

Das vorstehend erwähnte Verfahren zum Richten oder Korrigieren durch spanabhebende Bearbeitung hat den Nachteil, daß es sehr teuer ist, weil erhöhte Arbeitstoleranzen längere Bearbeitungszeiten in den verwendeten Maschinenerforderlich machen. Es ist besonders kostspielig, Formfehler durch Schleifen zu beheben. Entweder kann das Verfahren nicht eingesetzt werden oder es bedingt in jedem Falle einen zusätzlichen teuren Vorgang, der im Falle der Wärmebehandlung nach der Endbearbeitung durchgeführt wird. Ein anderes Problem bei diesem Korrekturverfahren besteht darin, daß das Einspannen vor der Bearbeitung eine plastische Korrektur des Formfehlers während des Vorganges selbst zur Folge haben kann/ohne daß der Innenwiderstand sich ändert, was zu einer Beibehaltung des Formfehlers nach dem spanabhebenden Vorgang führt.

Bei dem von Hand durchgeführten Richtvorgany iüt nachteilig, daß er sehr ungenau ist und deshalb nicht
verwendet werden kann, wenn enge Toleranzen gefordert werden. Auch kann dieses Verfahren nicht für Produkte mit großen Abmessungen oder hoher Festigkeit eingesetzt werden. Ein anderer Nachteil dieses Vorgehens ist, daß sich infolge der Korrektur von Formfehlern durch Schlageinwirkung neue Widerstände in dem
Material aufbauen können, die häufig zur Folge haben, daß der Formfehler nach einer gewissen Zeit erneut auftritt. Das Verfahren erfordert außerdem große
Erfahrung und hohe fachmännische Feinfühligkeit der das Richten oder die Korrektur durchführenden
Personen. Da jedoch dieses Verfahren durch

ergonomische und umweltbedingte Probleme beeinträchtigt wird, hat die Industrie große Schwierigkeit/ Personal zu gewinnen, das das manuelle Korrekturrichten lernen will.

Richtpressen werden nur für größere Gegenstände aus hartem Material eingesetzt. Dieses Korrekturverfahren ist jedoch infolge seiner Ungenauigkeit und seiner Nachteile hinsichtlich der Arbeitsbedingungen immer weniger akzeptabel. Die Sicherheitsbestimmungen und die Schwierigkeiten der Korrektur in Richtpressen
sind derart, daß das Verfahren sehr zeitaufwendig
und deshalb teuer geworden ist.

Bei den beiden letztgenannten Verfahren wird die
Korrektur von Formfehlern daher durch Verformung
des Körpers oder Gegenstandes in einem solchen Ausmaß und in der Richtung durchgeführt, daß die gewünschte Idealform wiedergewonnen wird. Durch Hand-

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korrektur und Korrektur in einer Richtpresse wird der Körper mit einer Kraft und über eine gewisse Länge verformt, die zu der Größe des Formfehlers in Bezug stehen. Beim Handrichten können jedoch weder die Kraft noch die Länge kontrolliert werden und das Ergebnis ist völlig abhängig von der Erfahrung und der Fertigkeit des. Arbeiters. Bei Richtpressen läßt sich die Kraft verhältnismäßig gut steuern, während die Länge des Korrekturvorganges,die eine Funktion der Größe des Formfehlers ist, sich nur von Hand und ohne größere Genauigkeit einstellen läßt. Wie bei der Handkorrektur ist die Wahl der Bemessung der Länge von der Fertigkeit der die Presse bedienenden Person abhängig .

Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines neuen Verfahrens und einer neuen Vorrichtung zur Korrektur von Formabweichungen plastisch verformbarer Gegenstände, wobei das Verfahren und die Vorrichtung die Nachteile der beschriebenen bekannten Verfahren vermeiden und eine schnelle automatische Korrektur der Formabweichungen mit hoher Genauigkeit 'möglich machen sollen.

Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, die während einer Fabrikationsserie allmähliche Änderungen von Eigenschaften des Gegenstandes automatisch berücksichtigen, dessen Form korrigiert werden soll. Solche Änderungen können zum Beispiel Härteänderungen des Materials als Ergebnis von Änderungen beim Härtungsprozeß sein oder es kann sich um Wanddicken-

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änderungen des Gegenstandes infolge des Verschleisses der spanabhebenden Werkzeuge handeln.

Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Verfahren der eingangs erwähnten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Größe der Korrekturlänge durch ein vorgegebenes Verhältnis zwischen Korrekturlänge und Abweichung bestimmt und daß die Form des Gegenstandes nach dem Richtvorgang erneut abgetastet und die möglicherweise zurückgebliebene Abweichung von der Sollform ermittelt wird, woraufhin das Verhältnis zwischen Korrekturlänge und Abweichung als Funktion der Restabweichung geändert wird. Ferner dient zur Lösung der Aufgaben eine Vorrichtung zur Korrektur von Sollform-Abweichungen plastisch verformbarer Gegenstände mit wenigstens einem Meßumformer zum Abtasten der Istform eines Gegenstandes und Abgabe eines entsprechenden Ausgangssignales an eine Einheit zur Ermittlung der Sollform-Abweichung, wobei die ein Ausgangssignal abgebebende Einheit eine der Abweichung entsprechende Korrekturlänge bestimmt und das Ausgangssignai eine Richtvorrichtung zur Durchführung einer durch die Korrekturlänge bestimmten Korrektur der Form des Gegenstandes steuert, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Einheit zur Ermittlung der Abweichung eine Datenverarbeitungseinheit enthält, die Informationen über die Sollform des Gegenstandes speichert; daß das Verhältnis zwischen Formabweichung und Korrekturlänge in einem an die Datenverarbeitungseinheit angeschlossenen Speicher gespeichert wird; daß die Datenverarbeitungseinheit die abgetastete Form in Abhängigkeit von dem vom Meßumformer aufgenommenen Signal mit der Sollform des Gegenstandes ver-

gleicht, um die Formabweichung zu ermitteln und aus dem Verhältnis die Größe der für die abgetastete Formabweichung erforderlichen Korrekturlänge zu bestimmen und daß die Datenverarbeitungseinheit hydraulisch oder mechanisch angetriebene Richtorgane der Richtvorrichtung steuert, um eine durch die Korrekturlänge bestimmte Korrekturbearbeitung an dem Gegenstand durchzuführen, wobei der Meßumformer nach diesem Richtvorgang möglicherweise zurückgebliebene Formabweichungen des Gegenstandes abtastet und der Datenverarbeitungseinheit ein der Restformabweichung entsprechendes zweites Ausgangssignal zuführt, das die Datenverarbeitungseinheit so steuert, daß das in dem Speicher eingespeicherte Verhältnis als Funktion der Restabweichung geändert wird.

Die Erfindung beruht auf dem Prinzip, daß der Gegenstand, dessen Form korrigiert werden soll, über eine genau bestimmte,der Größe des Formfehlers angepaßte Korrekturlänge einer Rieht- oder Korrekturbewegung ausgesetzt wird. Die Korrekturbewegung wird'von einer konstanten Kraft erzeugt, die zur Verformung des Gegenstandes groß genug ist. Die Korrekturlänge soll so lang sein, daß in dem Gegenstände dessen gewünschte verbleibende Formänderung erzielt wird, die Spannung erreicht wird. Hierzu wird auf Figur 1 verwiesen, die ein typisches Verhältnis zwischen Korrekturlänge und Spannung bei einem plastisch verformbaren Material zeigt. Bei einer Gesamtkorrekturiänge (der Weg des Richtorgans) A in der Fig. werden eine elastische Verformung (Rückstellvermögen) C und eine plastische Verformung, d.h. eine permanente Änderung der Form B erzielt.

Es wird daher gemäß der Erfindung zunächst eine genaue Bestimmung der Größe des Formfehlers oder der Abweichung durchgeführt. Die Rieht- oder Korrekturlänge wird für verschiedene Formfehler errechnet und gespeichert, so daß die dem tatsächlichen Formfehler entsprechende Korrekturlänge bestimmt werden kann. Sodann wird der Gegenstand in einem Richtvorgang einer der Korrekturlänge entsprechenden Formkorrektur unterworfen, bei dem Richtorgane sich über ein der Korrekturlänge entsprechendes Stück bewegen und dabei an den Gegenstand angreifen, dessen Form korrigiert werden soll.

Nach dem Richtvorgang wird die Form des Gegenstandes erneut gemessen und möglicherweise zurückgebliebene Formfehler werden festgestellt, woraufhin das erwähnte Verhältnis zwischen Korrekturlänge und Größe der Formabweichung in Abhängigkeit von dem gemessenen Restformfehler verändert wird, um das Richten der Form des nächsten Gegenstandes zu verbessern. Bei dieser Veränderung des Verhältnisses Korrekturlänge-Formabweichung, wird berücksichtigt, ob ein sogenanntes Über- oder Unterrichten stattgefunden hat, d.h. ob die Formkorrektur zu groß oder zu klein gewesen ist. Auf diese Weise schafft die Erfindung ein adaptives Verfahren und eine adaptive Vorrichtung zur Formkorrektur .

Ein erfindungsgemäßer Korrekturvorgang dauert schätzungsweise von 15 bis 35 Sekunden, während die Durchschnxttszeit zur Handkorrektur oder Korrektur in einer Richtpresse niemals geringer als 2 Minuten ist (gemäß Information von Volvo Komponenter AB, Köping, Schweden). Ferner läßt sich mit der Erfindung

die Korrektur völlig unabhängig von der Bedienungsperson durchführen. Auch läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung sehr viel preiswerter herstellen als die bisher benutzten Richtpressen.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Korrekturveränderung des Verhältnisses zwischen Korrekturlänge und Formabweichung durch Multiplikation der Korrekturlänge mit einem Faktor durchgeführt, der der Differenz der Formabweichung vor und nach dem Richtvorgang umgekehrt proportional ist.

Nach einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung bildet man während einer Anzahl, vorzugsweise zwischen zehn und fünfzig/ vorangegangener Richtvorgänge kontinuierlich einen Durchschnittswert der Korrekturlänge, der bei dem betreffenden Richtvorgang benutzt wird.

Wenn die Eigenschaften des Gegenstandes sich allmählich ändern, wird auf diese Weise eine kontinuierliche adaptive Meßkontrolle erreicht. Außerdem wird auf diese Weise vermieden, daß einzelne fehlerhafte Exemplare der Gegenstände mit sehr großen Formabweichungen den Richtvorgang der folgenden Gegenstände beeinträchtigen können.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Form des Gegenstandes nach dem ersten Richtvorgang erneut abgetastet und nötigenfalls wird der Korrekturvorgang wiederholt.

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Der Wert der Korrekturlänge für anschließende Richtvorgänge wird dann aus verschiedenen Verhältnissen zwischen Korrekturlänge und Formabweichung erhalten. Nach der letzten Formkorrektur wird die Form des Gegenstandes vorzugsweise abgetastet, um festzustellen, ob der Gegenstand angenommen werden kann oder zurückgewiesen werden muß.

Ein solches Mehrschrittverfahren kann auch zur genauen Bestimmung des Verhältnisses zwischen Korrekturlänge und Formabweichung vorteilhaft eingesetzt werden.

Vorteilhafterweise besteht die Einheit der Vorrichtung, in der die Abweichung ermittelt und eine entsprechende Korrekturlänge bestimmt wird, aus einer Datenverarbeitungseinheit mit einem Speicher zur Speicherung des Verhältnisses zwischen Korrekturlänge und Formabweichung.

Die Vorrichtung zeichnet sich ferner dadurch aus, daß ein Meßumformer dazu verwendet wird, nach dem Richtvorgang möglicherweise zurückgebliebene Formabweichungen des Gegenstandes abzutasten und ein entsprechendes zweites Ausgangssignal abzugeben, um das Verhältnis zwischen Korrekturlänge und Formabweichung als Funktion der Restformabweichung zu verändern.

Die Vorrichtung enthält Richtorgane, die zur formkorrigierenden Bearbeitung des Gegenstandes mit konstanter Kraft über ein der Korrekturlänge entsprechendes Wegstück bewegt werden.

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Die Vorrichtung zur Bearbeitung rotationssymmetrischer Gegenstände ist mit Mitteln versehen, die den Gegenstand drehen,während seine Form von dem Meßumformer abgetastet wird/ und die erwähnte Einheit ermittelt die größte Abweichung von der Sollform. Weitere Mittel drehen den Gegenstand in Bezug auf die Richtorgane in eine solche Stellung, daß diese Organe so an den Gegenstand angreifen, daß vor allem die größte Formabweichung korrigiert wird.

Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 das Verhältnis zwischen Korrekturlänge-und

Spannung beim Zugversuch in einem plastisch verformbaren Material. Hierauf wurde vorstehend

eingegangen.

Fig. 2 Die Grundform der Korrekturkurven der Erfindung r zum Beispiel das Verhältnis zwischen Formabweichung und erforderlicher Korrekturlänge,

Fig. 3 ein Umrißschema einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung der Funktion der Vorrichtung nach Fig. 3,

Fig. 5 ein Beispiel der Abtastung der Form einer Welle,

Fig. 6 ein Beispiel des Richtens der Welle,

Fig. 7 ein Beispiel gegen einen zu richtenden Ring angesetzter Blocks, und

Fig.8 ein Beispiel der vorteilhaften Anordnung von Meß- und Richtstationen in Bezug auf

einander bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Formkorrektur von Ringen.

Fig. 3 zeigt ein Umrißschema einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. In dieser Fig. ist ein Gegenstand 2 angedeutet, dessen Form von. einem vorzugsweise induktiven Meßumformer 4 abgetastet wird. Der Meßumformer 4 liefert ein Analogsignal, das Abweichungen von der Nominalgröße des Gegenstandes 2 wiedergibt. Dieses Ausgangssignal von dem Meßumformer 4 wird einer elektronischen Meßeinheit 6 zugeführt. Der Gegenstand 2 besteht aus einem rotationssymmetrischen Körper, der während des Abtastens gedreht wird, so daß der Meßumformer 4 sich um den Gegenstand bewegt und in der Meßeinheit 6 die maximale Abweichung von der Nominalgröße des Gegenstandes 2 aus dem Signal des Meßumformers 4 ermittelt wird. Diese maximale Abweichung wird gespeichert.

So erhält man von der Meßeinheit 6 ein Ausgangssignal , das die maximale Abweichung von der Nominalgröße oder Nominalform des Gegenstandes 2 repräsentiert und das einem Mikrocomputer 8 zugeführt wird. Als Mikrocomputer kann jeder handeis-

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übliche Mikrocomputer, zum Bespiel der von Luxor hergestellte ABC 80, verwendet werden.

In einem mit dem Mikrocomputer 8 verbundenen Speicher werden Rieht- oder Korrekturkurven der in Fig. 2 gezeigten Art gespeichert. Der exakte Verlauf dieser Kurven wird vorzugsweise durch Versuche für jeden zu richtenden Gegenstand ermittelt und die erfindungsgemäße Vorrichtung ist für diese Ermittlung gut geeignet, wie nachfolgend im einzelnen erläutert wird. Durch die adaptive Konstruktion der Vorrichtung erfolgt eine kontinuierliche Korrektur der Kurven, wenn die Form von Gegenständen in langen Reihen korrigiert wird, wie ebenfalls nachfolgend detailliert geschildert wird. Die Form der Kurven hängt u.a. sowohl von der Form und Größe des Produktes oder Gegenstandes als auch von der Härte und Zusammensetzung des Materials ab.

Aus der jeweils gespeicherten Formkorrekturkurve errechnet der Mikrocomputer 8 eine der gemessenen Formabweichung entsprechende Korrekturlänge, die einer Positionsservoeinheit 10 zugeführt wird, welche an ein Hydrauliksystem angeschlossen ist, das hydraulisch angetriebene Richtorgane in Übereinstimmung mit der ermittelten Korrekturlänge einstellt. In der Servoeinheit 10 wird die von dem Mikrocomputer 8 erhaltene Korrekturlänge mit der Stellung des Richtblockes 12 verglichen,und zu diesem Zweck weist der Richtblock einen Positionsanzeiger 14 auf, der der Positionsservoeinheit 10 die tatsächliche Stellung des Blockes 12 angibt.

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Die Servoeinheit 10 ist an ein Servoventil 16 angeschlossen, das in einen Hydraulikkreis zwischen eine Hydraulikpumpe 18 und einen Hydraulikzylinder 20 eingesetzt ist, der die Bewegung des Richtblockes 12 steuert.

Die Hydraulikpumpe 18 fördert Hydraulikfluid, vorzugsweise öl, unter hohem Druck, insbesondere 70 bis 120 bar, und sie ist über das Servoventil 16 an den Hydraulikzylinder 20 angeschlossen.' Das Servoventil ist zweckmäßigerweise so ausgebildet, daß der Ventilschieber variabel jede Stellung einnehmen kann, d.h. daß die Größe der Ventilöffnungen kontinuierlich veränderlich sind. Auf diese Weise kann die Geschwindigkeit der Bewegung des Hydraulikzylinders 20 zwischen ull und maximaler Geschwindigkeit verändert werden.

Als Positionsservoeinheit 10 kann ein automatisches Steuersystem verwendet werden, das von der Firma Bofors Elektronik AB unter dem Namen "Position servo typ 1 och komparatormodul H-2-KK" gehandelt wird. Die Servoeinheit kann dann von dem Mikrocomputer digital gesteuert werden,und zusätzlich zu der Information über die Größe der Korrekturlänge können andere Informationen, zum Beispiel die gewünschte Auflösung der Bewegung des Richtblockes,in die Servoeinheit eingegeben werden. Die Servoeinheit 10 weist einen D/A-Umsetzer auf, so daß das Servoventil 16 von einem analogen Ausgangssignal der Servoeinheit 10 gesteuert wird.

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Die Bewegung des Hydraulikzylinders 20 wird mittels eines Hebels 22 auf den Richtblock 12 übertragen. Der Hebel 22 ist um eine Achse 24 drehbar, die bei dem Beispiel so angeordnet ist, daß sich zwischen der Bewegung des Hydraulikzylinders 20 und des Richtblockes 12 ein Übersetzungsverhältnis von 1 : 10 ergibt.

Nach dem Richtvorgang tastet der Meßumformer 4 die Form des Gegenstandes 2 erneut ab und es werden möglicherweise zurückgebliebene Formabweichungen festgestellt. Ein entsprechendes Signal wird von dem Meßumformer 4 über die Meßeinheit 6 zu dem Mikrocomputer 8 geschickt, der in Übereinstimmung mit dieser gemessenen restlichen Formabweichung die Gestalt der in dem Speicher 9 gespeicherten Korrekturkurve abändert, so daß die Korrektur beim nächsten Richtvorgang .verbessert ist. In diesem Zusammenhang wird berücksichtigt, ob ein sogenanntes über- oder Unterrichten erfolgte, d.h. ob die Korrekturlänge zu lang oder zu kurz gewesen ist. Auf diese Weise wird eine adaptive Steuerung des Richtblockes 12 erzielt. Zur Änderung der Korrekturlänge kann man zum Beispiel einfach mit einem Faktor multiplizieren, der dem Unterschied zwischen der Formabweichung vor und nach dem Formkorrekturvorgang reziprok proportional ist. Die Form des Gegenstandes, die Dicke des Materials, der Querschnittsbereich usw. sind für den Wert des Faktors wichtig. Der Faktor kann außerdem mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung in adaptiver Weise ermittelt werden.

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Fig. 4 zeigt an einem Flußdiagramm, wie die Vorrichtung nach Fig. 3 arbeitet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann vorteilhafterweise auch so abgewandelt werden, daß die Korrekturlänge während einer feststehenden Anzahl von Richtvorgängen ,vorzugsweise zwischen 10 und 50, kontinuierlich gespeichert wird, wobei die Korrekturlänge für aufeinanderfolgende Richtvorgänge als Durchschnittswert der gespeicherten Korrekturlängen ermittelt wird. Auf diese Weise wird vermieden, daß einzelne fehlerhafte Gegenstände die Korrektur des nachfolgenden Gegenstandes stören.

Bei der unter Bezug auf Fig. 3 beschriebenen Ausführungsform kann der gesamte Regulierungsbereich insbesondere zum Beispiel - 1,25 mm mit einem Genauigkeitsgrad von - 0,01 mm betragen. Die Maximalgeschwindigkeit der Bewegung des Richtblockes bis zu seiner Anlage gegen den Gegenstand kann 1 mm/sec. ausmachen und die Geschwindigkeit während des formkorrigierenden Andrückens kann zum Beispiel 0,5 mm/sec. sein.

An den Mikrocomputer 8 ist auch ein Schrittmotor 26 angeschlossen, der den Gegenstand 2 dreht, während seine Form abgetastet wird. Nach Feststellung der maximalen Formabweichung steuert der Mikrocomputer 8 den Schrittmotor 26 derart, daß der Gegenstand 2 in diejenige Stellung gedreht wird, in der der Meßumformer 4 die maximale Formabweichung anzeigt.

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Der Gegenstand 2 wird dann unter Beibehaltung seiner Orientierung an die Richtmaschine übergeben, so daß der Richtblock 12 an der für die Erzielung der gewünschten Formkorrektur richtigen Stelle an den Gegenstand angreift.

Fig.5 zeigt deutlicher das Abtasten der Gestalt eines rotationssymmetrischen Gegenstandes in Form einer Welle 28. Die Welle 28 ist auf Halterungen 30,32 drehbar gelagert und wird während des Abtastens ihrer Gestalt von dem Schrittmotor 26 über ein Antriebsrad 34 gedreht, das an einen Teil 36 der Welle 28 angreift. Der Schrittmotor 26 und der Meßumformer 4 sind auf einem Teil 38,zum Beispiel einem Rollschlitten befestigt, der in Bezug auf die Welle senkrecht verstellbar ist. Nach Durchführung des Meßschrittes selbst, d.h. nach Bestimmung der maximalen Abweichung und Drehung der Welle 28 in eine Stellung, in der der Meßumformer 4 die maximale Forraabweichung anzeigt, werden der bewegliche Teil 38 mit dem Schrittmotor 26 und der Meßumformer 4 von der Welle entfernt. Anstatt der erwähnten Halterungen 30,32 (V-Träger) können alternativ pneumatisch angetriebene Paßstifte 40,42 vorgesehen sein, die die Enden der Welle 28 zwischen sich einspannen, so daß die Welle gedreht werden kann.

Nach Durchführung des erwähnten MeßSchrittes wird die Welle 28 aus der Meßstellung 44 in die Richtstellung 46 gebracht (Fig. 6). Dies wird von hydraulisch einstellbaren V-Trägern 48,50 durchge-0 führt. Die Formkorrektur oder das Richten der Welle

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28 geschieht mit einem Richtorgan 52, das von dem Hydraulikzylinder 20 bewegt wird. Das Richtorgan 52 wird dann mit einer konstanten ausreichend großen Kraft über eine den errechneten Korrekturlängen entsprechende Strecke gegen die Welle 28 gepreßt. Die Träger 48,50 können in Längsrichtung der Welle 28 beweglich sein und diese Bewegung wird von dem Mikrocomputer 8 gesteuert, so daß die Träger optimale Stellungen für die betreffende Formkorrektur ein-0 nehmen.

Fig. 7 zeigt eine Alternativausführung der Richtvorrichtung, insbesondere zur Korrektur von Kreisformabweichungen bei Ringen, Zylindern u.dgl. Diese Richtvorrichtung enthält zusätzlich zu dem von dem servogesteuerten Hydraulikzylinder 20 betätigten Richtblock 12 einen diesem gegenüberliegenden ebenfalls hydraulisch angetriebenen Anlageblock 56. Der zu richtende ovale Ring oder Zylinder 54 wird nach seiner von dem Schrittmotor 26 in der beschriebenen Weise durchgeführten Drehung so zwischen den Blocks 12 und 56 angeordnet, daß seine Enden sich unmittelbar vor den Blocks befinden. Das Richten erfolgt wie vorstehend beschrieben durch Bewegung des servogesteuerten Richtblockes 12 über eine der Korrekturlänge entsprechende Strecke.

Fig. 8 zeigt wie der Meßschritt und der Formkorrekturschritt bei dem Ring oder Zylinder 54 in der Praxis an zwei verschiedenen Stellen oder Stationen durchgeführt werden. Der Ring oder Zylinder 54 ruht auf einem von dem Schrittmotor 26 angetriebenen Drehtisch

58. Der Drehtisch 58 ist in senkrechter Richtung in

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Fig. 8 zwischen einer oberen Meßstellung 60 und einer unteren Richtstellung 62 beweglich. Wenn der Ring oder Zylinder 54 sich in der oberen Meßstellung 60 befindet, wird seine Form wie beschrieben äbgetastet oder gemessen. Der Meßumformer weist einen Meßkopf 66 auf, der in einer rotierenden Zentriervorrichtung 64 angeordnet ist. Bei dem in der Zeichnung veranschaulichten Beispiel wird die Innenform des Ringes oder Zylinders 54 sodann von zwei Meßpunkten 63 und 65 abgetastet. Alternativ kann selbstverständlich der Meßkopf zur Ermittlung der Außenform des Ringes oder Zylinders 54 gestaltet sein.

Nach Beendigung des Meßvorganges und Ermittlung der maximalen Formabweichung wird der Ring oder Zylinder 54 in die Richtposition 62 bewegt und in eine solche Stellung gedreht, daß die Richtblocks 68,70 an den Bereichen größter Kreisformabweichung angreifen. Für das formkorrigierende Richten des Ringes oder Zylinders 54 wird wenigstens einer der Richtblocks 68,70 wie beschrieben über eine Strecke bewegt, die der für die betreffende Formabweichung errechneten Korrekturlänge entspricht.

Das erfindungsgemäße adaptive Richtverfahren kann auch zur Bestimmung der exakten Beziehung zwischen der Korrekturlänge und der Formabweichung verwendet werden. Eine Anzahl von Gegenständen mit unterschiedlichen Formabweichungen wird dann ausgewählt und die Formkorrektur beginnt bei einer groben

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Schätzung des Verhältnisses Korrekturlänge-Formabweichung. Bei dem adaptiven Verfahren wird dieses grob geschätzte Verhältnis progressiv zu dem exakten Verhältnis zwischen Korrekturlänge und Formab-5weichung für verschiedene Formabweichungen geführt.

Die Erfindung kann vorzugsweise mehrere wiederholte Formkorrekturschritte enthalten. Nach einer ersten Formkorrektur, mit der aus der Kurve a in Fig. 2 ermittelten Korrekturlänge kann der Gegenstand zur Wiederholung der Abtastung seiner Form zu der Meßstation zurückgebracht werden. Wenn die gewünschte Form noch nicht erreicht wurde, kann das gesamte Formkorrekturverfahren wiederholt werden, wobei die Korrekturlänge dann aus der Kurve b in Fig. 2 hergeleitet wird. Die Kurve b liegt über der Kurve a, weil während des ersten Richtvorganges eine gewisse Kaltverformung des Gegenstandes stattfindet. Grundsätzlich kann dieses Formkorrekturverfahren beliebig häufig wiederholt werden, bis die gewünschte Korrektur erzielt wurde. In der Praxis setzen jedoch wirtschaftliche Erwägungen der Anzahl der wiederholten Formkorrekturvorgänge eine obere Grenze. Nach der letzten Formkorrektur wird die Form des Gegenstandes abgetastet, um zu entscheiden, ob der Gegenstand annehmbar ist oder zurückgewiesen werden muß. In gleicher Weise wie beschrieben, können die Korrekturkurven a, b, c ebenfalls nach der Mehrschrittmethode adaptiv korrigiert werden, wenn dies notwendig ist.

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'Die beschriebenen Beispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung dienen der Korrektur von Formfehlern in annehmbare Formtoleranzen, zum Beispiel im Bereich von 0,01 bis 0,05 mm für Produkte mit Außenabmessungen des Durchmessers von zum Beispiel etwa 200 mm und der Länge von zum Beispiel etwa 700 mm.

Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Abwandlungen der beschriebenen Beispiele möglich. So können natürlich mehrere axial voneinander getrennten Meßumformer zur Abtastung der Form, zum Beispiel einer Welle benutzt werden und es können mehr als zwei Richtorgane eingesetzt werden. Anstatt der hydraulisch angetriebenen Richtorgane kann man rein mechanisch,zum Beispiel mittels Schraubspindeln angetriebene Richtorgane verwenden.

Die Erfindung kann auch für andere Anwendungen als die in Verbindung mit den Beschreibungen der Beispiele erläuterten Anwendungsgebiete dienlich sein. So kann sie zur Formkorrektur von Körpern eingesetzt werden, die nicht rotationssymmetrisch sind. Auch kann sie dazu benutzt werden, eine Bahn in eine gewünschte exakt definierte Form, zum Bespiel eine ebene Form innerhalb gegebener Toleranzen zu bringen. Die Erfindung kann im übrigen dazu dienen, zum Beispiel Ringe in eine gewünschte Ovalform innerhalb sorgfältig vorgegebener Toleranzen zu bringen usw.

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Claims

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Ansprüche

lAdaptives Verfahren zur Korrektur von Sollform-Abweichungen plastisch verformbarer Gegenstände, bei dem man die Istform des Gegenstandes (2;28;54) abtastet, die Abweichung von der Sollform ermittelt und eine der Abweichung entsprechende Korrekturlänge bestimmt, sowie anschließend den Gegenstand in einem Richtvorgang einer der Korrekturlänge entsprechenden Formkorrektur unterwirft, dadurch gekennzeichnet, daß man die Größe der Korrekturlänge durch ein gegebenes Verhältnis zwischen Korrekturlänge und Abweichung bestimmt und daß die Form des Gegenstandes (2;28;54) nach dem Richtvorgang erneut abgetastet und die möglicherweise zurückgebliebene Abweichung von der Sollform ermittelt wird, woraufhin das Verhältnis zwischen Korrekturlänge und Abweichung als Funktion der Restabweichung geändert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen der Formabweichung vor und nach dem Richtvorgang ermittelt wird und daß das Verhältnis dann durch Multiplikation der Korrekturlänge mit einem der Differenz umgekehrt proportionalen Faktor verändert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder. 2, dadurch gekennzeichnet, daß man aus einer Anzahl, vorzugsweise zwischen zehn und fünfzig gerade vorangegangener Richtvorgänge einen Durchschnittswert der Korrekturlängen bildet und ihn als Korrekfcurlänye für den

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betreffenden Richtvorgang benutzt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Bearbeitung eines rotationssymmetrischen Gegenstandes/dadurch gekennzeichnet, daß die größte Formabweichung ermittelt wird und daß der Gegenstand (28;54) Kräften derart ausgesetzt wird, daß der Bereich oder die Bereiche größter Formabweichung auf einem der Korrekturlänge entsprechenden Streckenstück gegen die Sollform bearbeitet wird oder werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4 zur Bearbeitung eines Gegenstandes (58) mit kreisförmiger Sollform und ovaler Formabweichung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kräfte aus zwei entgegengesetzt gerichteten Druckkräften bestehen, die entlang den Längsachsen der Ovalform auf den Gegenstand (54) einwirken.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kräfte konstant sind.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Korrekturlänge ermittelt wird, die einer nach der ersten Formkorrektur möglicherweise zurückgebliebenen Formabweichung entspricht und daß der Gegenstand in einem zweiten Richtvorgang eine der zweiten Korrekturlänge entsprechende Formkorrektur erfährt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem letzten Korrekturvorgang die Form des Gegenstandes (2;28;54) zur Annahme oder Zurückweisung des Gegenstandes abgetastet und mit der Sollform verglichen wird.
9. Vorrichtung zur Korrektur von Sollform-Abweichungen plastisch verformbarer Gegenstände mit wenigsten einem Meßumformer (4; 63,65) zum Abtasten der Istform eines Gegenstandes (2;28; 54) und Abgabe eines entsprechenden Ausgangssignals an eine Einheit (8) zur Ermittlung der Sollformabweichung, wobei die ein Ausgangssignal abgebende Einheit eine der Abweichung entsprechende Korrekturlänge bestimmt und das Ausgangssignal eine Richtvorrichtung (12,16,18,20, 22,24;52;56;68,70) zur Durchführung einer durch die Korrekturlänge bestimmten Korrektur der Form des Gegenstandes steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit zur Ermittlung der Abweichung eine Datenverarbeitungseinheit (8) enthält, die Informationen über die Sollform des Gegenstandes (2;28;54) speichert; daß das Verhältnis zwischen Formabweichung und Korrekturlänge in einem an die Datenverarbeitungseinheit angeschlossenen Speicher (9) gespeichert wird; daß die Datenverarbeitungseinheit (8) die abgetastete Form in Abhängigkeit von dem vom Meßumformer (4;63,65) aufgenommenen Signal mit der Sollform des Gegenstandes vergleicht, um die Formabweichung zu ermitteln und aus dem Verhältnis die Größe der für die abgetastete Formabweichung erforderlichen

Korrekturlänge zu bestimmen und daß die Datenverarbeitungseinheit hydraulisch oder mechanisch angetriebene Richtorgane (12;52;68,70) der Richtvorrichtung steuert, um eine durch die Korrekturlänge bestimmte Korrekturbearbeitung an dem Gegenstand durchzuführen, wobei der Meßumformer (4;63,65) nach diesem Richtvorgang möglicherweise zurückgebliebene Formabweichungen des Gegenstandes (2;28; 54) abtastet und der Datenverarbeitungseinheit ein der Restformabweichung entsprechendes zweites Ausgangssignal zuführt, das die Datenverarbeitungseinheit so steuert, daß das in dem Speicher (9) eingespeicherte Verhältnis als Funktion der Restabweichung geändert wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Datenverarbeitungseinheit (8) gesteuerte Positionsservoeinheit (10) die Bewegung der Richtorgane (12,56;52;68,70) der Richtvorrichtung steuert.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10 zur Bearbeitung eines rotationssymmetrischen Gegenstands (28), dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (26,34) vorgesehen sind, die den Gegenstand (28) drehen, während seine Form von einem Meßumformer (4) abgetastet wird und daß die Datenverarbeitungseinheit (8) zur Ermittlung der Größenabweichung von der Sollform ausgebildet ist.
12.Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Mittel vorgesehen sind, die den Gegenstand (28;54) in Bezug auf die Richtorgane (12,56;52;68,70) in eine solche Stellung drehen, daß diese Organe so an den Gegenstand angreifen, daß vor allem die größte Formabweichung korrigiert wird.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtorgane zwei hydraulisch angetriebene Richtblocks (1 2,56;68,70) aufweisen, die gegeneinander arbeiten und daß der Gegenstand (54) sich zwischen diesen Richtblocks befindet.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtorgane einen hydraulisch angetriebenen Richtschuh (52) aufweisen, der zwischen zwei Trägern (48,50) angeordnet ist, die dem Rohr gegenüberliegen und in Längsrichtung des Gegenstandes (28) voneinander getrennt sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (48,50) in Längsrichtung des Gegenstandes (28) verschiebbar sind und daß die Träger von der Datenverarbeitungseinheit gesteuert längs des Gegenstandes (28) in für die betreffende Formkorrektur optimale Stellungen verschoben werden.