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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Längenmessvorrichtung
entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1, welche optoelektronische
Mittel verwendet und in einer Werkzeugmaschine angebracht ist, um
die Anfangsposition des zu bearbeitenden Werkstücks als Bezugspunkt für die Positionierung des
Werkzeugeinspannfutters zu messen.
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STAND DER
TECHNIK
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Auf Drehbänken für die serienmäßige Bearbeitung
zylindrischer Werkstücke
wie zum Beispiel Nockenwellen wird das Werkstück an einem Ende in der Aufspannvorrichtung
der Drehbank gehalten und an einem oder mehreren Punkten entlang
der Welle bearbeitet, wobei das freie Ende des Werkstücks als Bezugspunkt
für die
Position der Bearbeitungspunkte dient. Nacheinander eingespannte
Werkstücke
bleiben in Bezug auf das Bearbeitungswerkzeug nicht in der gleichen
linearen Position innerhalb der Aufspannvorrichtung: Selbst wenn
die Aufspannvorrichtung einen inneren Anschlag für die Platzierung des Werkstücks besitzt,
haben nicht alle Werkstücke
die gleiche Länge.
Deshalb muss für
jedes Werkstück die
tatsächliche
Position seines freien Endes als Bezugspunkt für die Steuerung der Bewegung
des Werkzeughaltefutters während
der Bearbeitung neu definiert werden.
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Eine bekannte Vorrichtung für das Messen der
Bezugsposition, dargestellt in 3 der
Zeichnungen, verwendet einen in das Werkzeughaltefutter integrierten
flexiblen Fühlkopf
zum Messen der Bezugsposition beim Kontakt mit dem freien Ende des Werkstücks. Da
dieser Fühlkopf
jedoch flexibel ist, erzeugt er Messdifferenzen je nach der Geschwindigkeit,
mit der sich das Futter bewegt, wenn es das Werkstück greift.
Weiterhin ist eine separat vom Fühlkopf
angeordnete Druckvorrichtung in das Werkzeughaltefutter integriert,
um das Werkstück
in seine Endposition innerhalb der Aufspannvorrichtung zu drücken. Das
Futter muss vollständige,
sukzessive Umdrehungen und Bewegungen ausführen, um zuerst die Druckvorrichtung
und dann den Fühlkopf
zu aktivieren, schließlich
gefolgt von dem gewählten Werkzeug,
und sich vor jeder Umdrehung quer von dem Werkstück zurückziehen, was zusätzliche
Maschinen- und Werkstückszuführzeit verlangt.
Die endgültige
Platzierung des Werkstücks
kann mittels der automatischen Werkstückzuführung erfolgen, wobei die Aktion
des Futters zum Drücken
des Werkstücks
entfällt,
obwohl diese Lösung
eine kompliziertere und damit teurere Zuführvorrichtung verlangt und
zusätzlich
mehr Freiraum an der Drehbank vorhanden sein muss, um den Zugang
von der Aufspannvorrichtung zum Werkstück zu gewährleisten.
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GB-7168271 beschreibt ein Verfahren
zum Ermitteln der Position des in einer NC-Maschine zu bearbeitenden
Werkstücks
unter Verwendung einer optischen Messvorrichtung, die dem Reitstock
zugeordnet ist und dem Steuergerät
ein Signal hinsichtlich der realen Position des Reitstocks zuleitet,
wobei die Messvorrichtung im Bereich des zu bearbeitenden Werkstücks angeordnet
ist. Das Werkstück
wird nicht an einer festen Aufspannvorrichtung der Drehbank, sondern
auf einen beweglichen Tisch platziert, so dass die Messung relativ
zu dem Tisch erfolgt. Der Reitstock drückt das Werkstück fest
und kann schwache Werkstücke
verformen.
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OFFENLEGUNG
DER ERFINDUNG
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Aufgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung zum
Messen einer Bezugsposition des in einer Drehbank oder Schleifmaschine
zu bearbeitenden Werkstücks,
wobei die Vorrichtung in die Maschine selbst integriert ist, wie
in Anspruch 1 definiert.
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Eine erfindungsgemäße Ausführungsform der
Vorrichtung zum Messen einer Position des Werkstücks besteht aus einem optischen
Maßstab, der
von einem Gleitelement unabhängig
vom Werkzeughaltefutter gehalten wird und am dem Werkstückhalter
gegenüber
liegenden Ende in die Drehbank integriert ist. Er ist in der Lage,
die Zeit zu sparen, die die Drehbank benötigt, um das zu bearbeitende
Werkstück
zu positionieren, und eine kontinuierliche genaue Messung auszuführen, da
das Ergebnis einer derartigen Messung nicht durch Änderungen
der Werkstücklänge oder
den Rückwirkungseffekt
des Werkstücks
beeinflusst wird, wenn die Greifer der Aufspannvorrichtung festgezogen
werden.
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Zum Beispiel werden Nockenwellen
für Kraftfahrzeuge
der Drehbank über
eine portalartige Zuführeinrichtung
automatisch zugeführt
und nur an einem Ende in die sich drehende Aufspannvorrichtung der
Drehbank eingespannt: sie werden dann vom freien Ende aus an einem
oder mehreren Punkten entlang der Welle bearbeitet. Die erfindungsgemäße Messvorrichtung
bedeutet, dass das Futter keine Anfangsvorgänge abschließend ausführen muss,
um jedes zugeführte
Werkstück
zu positionieren und die Position zu messen, was zwischen 10% und 20%
der gesamten Drehzeit pro Werkstück
ausmacht, wobei gleichzeitig die automatische Werkstückzuführeinrichtung
vereinfacht und der für
sie erforderliche Platz verringert wird.
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Nockenwellen sind empfindliche Bauteile, die
keinen heftigen Stößen durch
die Druckvorrichtung an ihren Enden ausgesetzt werden dürfen. Die erfindungsgemäße Messvorrichtung
ist mit einer Druckvorrichtungswelle ausgestattet, die einen Fühlkopf sowie
eine Schlagausgleichsfeder aufweist, um den Stoß gegen das Werkstück zu dämpfen und
es damit nicht zu verformen, wobei sichergestellt wird, dass der
Kontaktdruck für
die Messung immer der gleiche ist. Die gleiche dämpfende Schutzwirkung auf die
Messvorrichtung wird erreicht, indem die Halteplatte der Messvorrichtung
mit der Druckvorrichtungswelle gekoppelt wird. Um die genannten
günstigen
Wirkungen zu erzielen, ist die Druckvorrichtungswelle mit einem
kolbengetriebenen Schenkel gekoppelt, der immer den gleichen gesamten
Schlag mit höchster
Geschwindigkeit ausführt.
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BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Vorderansicht der an einer Drehbank angebrachten erfindungsgemäßen Messvorrichtung.
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2 ist
eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach 1.
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3 zeigt
den Stand der Technik in Form einer bekannten Messvorrichtung und
einer Werkstück-Druckvorrichtung,
die beide am Futter der Drehbank angebracht sind.
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BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM
DER ERFINDUNG
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Bezug nehmend auf 1 und 2 weist
eine bevorzugte Ausführungsform
1 der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Messen entlang der Axialrichtung „Z" der Position 2 des Endes des
zu bearbeitenden Werkstücks 3 die
optische Längenmesseinheit mit
dem Skalenkörper 4 und
dem Lesekopf 5, die Halteplatte 9 des Skalenkörpers 4,
die sich in Richtung „Z" bewegt, die koaxial
mit dem zu bearbeitenden Werkstück 3 verlaufende
hydraulische Kolbenstange 10, welche den Schenkel 10' drückt, die
mit dem Schenkel 10' gekoppelte
und mit einem Fühlkopf 11 ausgestattete
Druckvorrichtungswelle 6 und ein quer verlaufendes Verbindungsteil 12 zwischen der
Halteplatte 9 des Skalenkörpers 4 und der Welle 6 auf.
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Der Skalenkörper 4 wird von seiner
Halteplatte 9 in Richtung „Z" bewegt, und der Lesekopf 5 ist
an der Grundplatte 20 der Messvorrichtung 1 befestigt,
wobei die Grundplatte 20 ihrerseits an der Abdeckplatte
der Drehbank angebracht ist. Der Lesekopf 5 übermittelt
ein die Messung der Position 2 repräsentierendes Signal an die
Elektronikeinheit 7 zum Steuern des Werkzeughaltefutters 8.
Ein Beispiel für
die verwendete Messvorrichtung 4, 5 ist das kommerzielle
Modell Heidenhain LS-106 mit einer 140 mm langen Nominalskale.
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Das zu bearbeitende Werkstück, zum
Beispiel eine Kraftfahrzeugnockenwelle, wird in die Werkstück-Aufspannvorrichtung 13 der
Drehbank eingesetzt, ohne die Greifer festzuziehen. Bei ihrer Bewegung 14 erreicht
die Druckvorrichtungswelle 6 das Ende 3a der Nockenwelle 2 und
drückt
es in die Aufspannvorrichtung oder bis zu einem inneren Anschlag
in der Aufspannvorrichtung, woraufhin sich die Greifer schließen. Beim
Kontakt zwischen dem Fühlkopf 11 sowie
der Welle 6 und dem Ende 3a repräsentiert
das schließlich
vom Lesekopf 5 übermittelte
Signal die „Null"-Bezugsposition 2 gemäß „Z" der Werkzeughalterbewegung.
Somit ist das Verschiebemaß „z" des Werkzeughalters
zum Bearbeitungspunkt 3b der Nockenwelle nicht abhängig von dem
Platzieren und Festhalten des zu bearbeitenden Werkstücks, und
der Werkzeughalter 8 braucht nur so weit zu rotieren, wie
es für
die Positionierung des gewählten
Werkzeugs 8' erforderlich
ist.
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Die Halterung 9 der Messvorrichtung
gleitet auf einem Paar von ausgerichteten Kufen 16, die
am Gehäuse 17 des
Schenkels 10' befestigt
sind. Die Druckvorrichtungswelle 6 ist mit dem Schenkel 10'a durch ein
Gehäuse 18 verbunden,
welches zwei Führungsbuchsen
für die
axiale Bewegung des Fühlkopfes 11 einschließt. Der
Schenkel 10' führt jedes
Mal den vollen Schlag aus, gedrückt
von dem Kolben bei hohem Druck, zum Beispiel 40 bar, um die maximale Bewegungsgeschwindigkeit
zu gewährleisten,
doch die Welle 6 wird beim Kontakt mit dem Werkstück 3 mit
Hilfe der Überlaufausgleichsfeder 19 sofort
abgebremst. Der Fühlkopf 11 weist
an seiner Außenfläche unterschiedliche
Konfigurationen auf, kann je nach der Form des zu bearbeitenden
Werkstücks 3 zwecks
Auswechslung entfernt werden und ist mit der Welle 6 verschraubt 21.
Zwei übergeordnete
Mikroschalter 22 (2)
sind angebracht, um mit der Bezugspunkt-Messvorrichtung 1 zusammenzuwirken,
um der Regeleinrichtung der portalartigen Werkstückzuführvorrichtung den Zustand der
Messvorrichtung 1 mitzuteilen, d. h. ob der Kolben aktiviert
ist oder die Welle 6 in ihre Ruheposition zurückgezogen worden
ist, damit die nächste
zu bearbeitende Nockenwelle 3 zugeführt wird.
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Die Messvorrichtung 1 weist
weiterhin eine kastenförmige
Abdeckung um den Lesekopf 5 und die Skale 4 der
Messvorrichtung auf.
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3 zeigt
die Vorrichtung 1' nach
dem Stand der Technik, bei der eine Druckvorrichtung 11' an dem Werkzeughalter 8 angebracht
ist, um das Werkstück 3 in
seine stabile Position zu drücken. Dann
rotiert der Werkzeughalter, um die flexible Zuführvorrichtung 24 in
Kontakt mit dem Ende 3 zu bringen, um die Bezugsposition 2 zu
messen, woraufhin der Werkzeughalter 8 noch einmal rotiert,
um das gewählte
Werkzeug 8' zu
positionieren.