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Title:
DEVICE AND METHOD FOR CORRECTING RADIAL RUN-OUTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/028080
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for correcting radial run-outs during the fabrication of cylindrical parts (9). The device comprises a rotating spindle (4) which can be driven and a chuck (5, 6) which is fastened to the spindle (4) and accommodates a cylindrical part (9). The invention is characterized in that the chuck (5, 6) can be transversally displaced on the spindle (4) relative to the spindle axis (3) by being actuated with a defined force. In addition, a measuring device (12) is provided in order to determine a radial run-out of the cylindrical part (9) relative to the spindle axis (3). The invention is also characterized in that a final control element (14) can be controlled according to the measurement result of the measuring device (12) in order to generate the defined force which thus displaces the chuck (5, 6) relative to the spindle (4). The device permits the middle axis (13) of a cylindrical part (9) to be centered opposite the spindle axis (3) in a fully automatic manner.

Inventors:
ETTELBRUECK RUEDIGER (DE)
Application Number:
PCT/EP1998/007688
Publication Date:
June 10, 1999
Filing Date:
November 27, 1998
Export Citation:
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Assignee:
KASPAR WALTER MASCHF KG (DE)
ETTELBRUECK RUEDIGER (DE)
International Classes:
B23B5/08; B23Q15/22; B23B25/06; B23Q3/18; B23Q17/22; B23Q23/00; B24B49/00; G05B19/404; (IPC1-7): B23Q3/18
Foreign References:
EP0350799A21990-01-17
EP0324222A21989-07-19
DD146266A11981-02-04
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 15, no. 303 (M - 1142) 2 August 1991 (1991-08-02)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 98, no. 1 30 January 1998 (1998-01-30)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 10, no. 353 (M - 539) 28 November 1986 (1986-11-28)
Attorney, Agent or Firm:
Hoffmann, Jörg Peter (Müller & Hoffmann Innere Wiener Strasse 17 München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Korrigieren von Rundlauffehlern bei der Fertigung von Rundteilen (9), mit einer drehend antreibbaren Spindel (4) und einem an der Spindel befestigten und ein Rundteil (9) aufnehmenden Spannfutter (5), wobei das Spannfutter (5,6) auf der Spindel (4) senkrecht zur Spindelachse (3) durch Beaufschlagung mit einer definierten Kraft verschiebbar ist ; eine Meßeinrichtung (12) zum Bestimmen eines Rundlauffehlers des Rundteils (9) relativ zu der Spindelachse (3) vorgesehen ist ; und wobei in Abhängigkeit von dem Meßergebnis der MeBeinrichtung (12) ein Stellglied (14) zur Erzeugung der definierten Kraft und damit Verschiebung des Spannfutters (5,6) relativ zur Spindel (4) ansteuerbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. daß durch das Stellglied (14) ein KraftstoB erzeugbar ist, der senkrecht zur Spindelach se (3) auf das Spannfutter (5,6) wirkt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (14) einen hydraulisch oder elektrisch betatigbaren StoJiel auf weist.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (12) eine Wegmeßeinrichtung zum Messen der Exzentrizität eines Bereichs des Rundteils (9) ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß das Spannfutter (5,6) eine innenkonusförmige Aufnah me (7) trägt, durch die Rundteile (9) unterschiedlicher Durchmesser auf spannbar sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Vorrichtung fur ein Rundteil (9) ausgebildet zist, wel ches ein Druckzylinder ist, an dessen Achsenden (10) jeweils eine Lagerstelle (11) vorgesehen ist, und dal3 die Me5einrichtung (12) zum Bestimmen des Rundlauffehlers der Lagerstellen ausgebildet ist.
7. Drehoder Schleifvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 6 einander gegenüberste hend angeordnet sind, so daß das Rundteil (9) zwischen den Vorrichtungen einspannbar ist.
8. Verfahren zum Korrigieren von Rundlauffehlern bei der Fertigung von Rundteilen (9), mit den Schritten : a) Bereitstellen einer Vorrichtung nach einem der Anspruche 1 bis 6 ; b) Einspannen des Rundteils (9) in das Spannfutter (5,6) ; c) Langsames Drehen des Spannfutters (5,6) mit dem Rundteil (9) und Messen des Rundlauffehlers des Rundteils (9) relativ zu der Spinde lachse (3) während einer Umdrehung oder mehreren Umdrehungen des Rundteils (9) ; d) Ermitteln des Bereichs des Rundteils mit der größten Exzentrizität gegenüber der Spindelachse (3) ; e) Weiterdrehen des Rundteils (9), bis sich der Bereich gr66ter Exzentri zität gegenüber dem Stellglied (14) befindet ; fl Betätigen des Stellglieds (14) ; g) Wiederholen der Schritte c) bis fl, bis in Schritt c) ein Rundlauffehler gemessen wird, der unterhalb einer vorbestimmten Toleranzgrenze liegt.
Description:
Vorrichtung und Verfahren zum Korrigieren von Rundlauffehlern Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Korrigieren von Rundlauffehlern bei der Fertigung von Rundteilen gemali dem Oberbegriff von Patenta- spruch 1 sowie ein entsprechendes Verfahren.

Bei derartigen Rundteilen handelt es sich beispielsweise um Tiefdruckzylin- der, an die zur Erzielung einer hohen Druckqualität höchste Anforderungen hinsichtlich der Oberflächengüte und Formgenauigkeit zu stellen sind.

Vorzugsweise wird die Formgenauigkeit durch Bearbeitung mit Diamant- werkzeugen im Dreh-oder Fräßverfahren hergestellt. Die Oberflächengüte kann durch Schleifen mit speziellen Schleifsteinen erreicht werden.

Bei den genannten Bearbeitungsverfahren besteht das Problem, daß der Druckzylinder an seinen Achsenden nie so präzise eingespannt werden kann, dal3 seine Längsachse mit der Maschinenachse, d. h. Spindelachse, zusammenfällt. Vielmehr besteht immer ein bestimmter Versatz zwischen den beiden Achsen, was bei nachfolgender Bearbeitung des Druckzylinders zu einer Exzentrizität der Zylinderau13enkontur bezüglich der Zylindermitte- lachse führt.

Aus der US 3,177,742 ist eine Vorrichtung zum Korrigieren von Rundlauf- fehlern bei der Fertigung von Rundteilen bekannt. Die Rundteile werden tuber einen aufwendigen Spannmechanismus an einer Spindel gehalten, wo- bei in dem Spannmechanismus mehrere Keile vorgesehen sind, die ein Zen- trierstück an einem Tragelement halten. Rundlauffehler können dadurch ausgeglichen werden, daß einzelne, die Keile durchdringende Schrauben an- gezogen und andere gelockert werden, wodurch kleinste Relativbewegungen zwischen dem Tragelement und dem Zentrierstück quer zu der Mittelachse des Rundteils erreicht werden. Die Verstellung der Keile ist vom Bediener durchzuffihren und sehr zeitaufwendig.

In der DE 1 962 877 wird eine andere Vorrichtung zum Korrigieren von Rundlauffehlern beschrieben, bei der das Rundteil direkt gegenüber dem Spannfutter verschiebbar ist, indem das Rundteil während seiner Umdre- hung gegen ein in seinen Bewegungsweg eingefahrenes Stellglied bewegt wird. Dabei schleift das Rundteil an der Stirnfläche des Stellglieds entlang,

wodurch seine Oberfläche beschädigt werden kann.

Eine andere Vorrichtung zum Zentrieren von Rundteilen ist aus der DE 1 003 008 bekannt, bei der ein Rundteil auf einem höhenverstellbaren Auflageprisma aufliegt. Das Auflageprisma ist tuber einen Schneckentrieb höhenbeweglich, wodurch sich die Mittelachse des Rundteils mit der Mittel- achse einer Drehbank in Übereinstimmung bringen läßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfah- ren anzugeben, mit dem Rundlauffehler, die sich durch einen Versatz der Maschinenachse relativ zu der Rundteilachse ergeben, in einfacher Weise derart korrigierbar sind, daß der Rundlauffehler unter einer vorbestimmba- ren Toleranzgrenze liegt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemal3 Anspruch 8 gelost.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Korrigieren von Rundlauffehlern bei der Fertigung von Rundteilen weist eine drehend antreibbare Spindel und ein an der Spindel befestigtes und ein Rundteil aufnehmendes Spann- futter auf, wobei das Spannfutter auf der Spindel senkrecht zur Spindelach- se durch Beaufschlagung mit einer definierten Kraft verschiebbar ist ; eine Meßeinrichtung zum Bestimmen eines Rundlauffehlers des Rundteils relativ zu der Spindelachse vorgesehen ist ; und wobei in Abhängigkeit von dem Me- ßergebnis der Me-Beinrichtung ein Stellglied zur Erzeugung der definierten Kraft und damit Verschiebung des Spannfutters relativ zur Spindel ansteu- erbar ist.

Dabei ist es besonders zweckmd-6ig, wenn die Meßeinrichtung eine Weg- meßeinrichtung zum Messen der Exzentrizität eines Bereichs des Rundteils ist. Dieser Bereich kann z. B. ein oder beide Achsenden des Rundteils sein, an dem das Rundteil spalter gelagert werden soll.

Die Me-Beinrichtung dient zum Bestimmen der Lage und des Ausmaßes des Rundlauffehlers. Die Lage kann zum Beispiel durch den Winkel festgelegt werden, den der maximale Rundlauffehler bzw. die maximale Exzentrizität bezuglich einer Ausgangsstellung einnimmt. Dazu wird das zu bearbeitende

Rundteil zunächst im Spannfutter eingespannt und einmalig oder mehrmals mit niedriger Geschwindigkeit gedreht. In Abhängigkeit von dem Meßergeb- nis wird ein Stellglied angesteuert, das die definierte Kraft auf das Spann- futter ausubt und somit das Spannfutter relativ zur Spindel verschiebt. Die Kraft sollte vorzugsweise als KraftstoB erzeugt werden, um eine hämmernde Bewegung auf das Spannfutter wirken lassen zu können. Das Stellglied soll- te das Spannfutter genau an der Stelle beaufschlagen, das den gr6-Bten Rundlauffehler aufweist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Stellglied einen hydrau- lisch oder elektrisch betatigbaren Stoliel auf. Dadurch läßt es sich zum ei- nen sehr schnell ansteuern und ist zum anderen in der Lage, die erforderli- che Kraft zur Verfügung zu stellen.

Eine besonders vorteilhafte Ausfuhrungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Spannfutter eine innenkonusförmige Aufnahme trägt, durch die Rundteile unterschiedlicher Durchmesser aufspannbar sind.

Dies hat den Vorteil, daß auch fur unterschiedliche Rundteile immer das gleiche Spannfutter verwendet werden kann, ohne daß das Spannfutter selbst verandert werden mu-6. Dadurch sind erhebliche Zeitvorteile bei der Serienfertigung möglich.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung fur ein Rundteil ausgebildet ist, wel- ches ein Druckzylinder ist, an dessen Achsenden jeweils eine Lagerstelle vorgesehen ist, und daß die Meßeinrichtung zum Bestimmen des Rundlauf- fehlers der Lagerstellen ausgebildet ist. Indem nämlich die späteren Lager- stellen gegenüber der Spindelachse konzentrisch ausgerichtet werden, wird auch zwangslaufig die zu bearbeitende Au-Benkontur konzentrisch zu den Lagerstellen bearbeitet, so daß sich der Rundlauffehler des Druckzylinders nach Einbau in eine Druckmaschine minimieren läßt.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Korrigieren von Rundlauffehlern bei der Fertigung von Rundteilen weist die Schritte auf : a) Bereitstellen einer oben beschriebenen, erfindungsgemalien Vorrich- tung ; b) Einspannen des Rundteils in das Spannfutter ;

c) Langsames Drehen des Spannfutters mit dem Rundteil und Messen des Rundlauffehlers des Rundteils relativ zu der Spindelachse wäh- rend einer Umdrehung oder mehreren Umdrehungen des Rundteils ; d) Ermitteln des Bereichs des Rundteils mit der größten Exzentrizität ge- genfiber der Spindelachse ; e) Weiterdrehen des Rundteils, bis sich der Bereich größter Exzentrizität gegenüber dem Stellglied befindet ; fl Betätigen des Stellglieds ; g) Wiederholen der Schritte c) bis fl, bis in Schritt c) ein Rundlauffehler gemessen wird, der unterhalb einer vorbestimmten Toleranzgrenze liegt.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, mehrmals die tat- sächlichen Rundlauffehler-beispielsweise der Lagerstellen des Rundteils- zu bestimmen und jeweils durch Betätigen des Stellglieds zu korrigieren. Erst wenn der gemessene Rundlauffehler, d. h. die tatsächliche Exzentrizität einen vorbestimmten Toleranzwert nicht mehr überschreitet, ist der Korrek- turvorgang beendet und es kann mit der eigentlichen Bearbeitung begonnen werden.

Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Beispiels unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrich- tung, hier im Einsatz bei einer Drehbank.

Die erfindungsgemd-Be Vorrichtung 1 weist einen nicht näher dargestellten Antrieb 2 auf, der eine schematisch durch ihre Achse 3 angedeutete Spindel antreibt.

Auf einem Spindelende 4 ist ein Spannfutter 5 befestigt, das ein auf der zu der Spindelachse 3 senkrecht stehenden Stirnfläche des Spindelendes 4 planverschiebliches Aufnahmeteil 6 sowie eine an dem Aufnahmeteil 6 befe- stigte Konusaufnahme 7 aufweist.

Das Aufnahmeteil 6 ist mittels Schrauben 8 auf der Stirnseite des Spindelen- des 4 befestigt. Die Schrauben 8 sind mit einem definierten Anzugsmoment angeschraubt, um in der Berührfläche zwischen Spindelende 4 und Aufnah- meteil 6 eine definierte Haftreibung quer zur Spindelachse 3 zu erzeugen.

Durch Aufbringen einer definierten Kraft quer zur Spindelachse 3 auf das Aufnahmeteil 6, die gr6_Ber ist als die Haftreibung, ld_Bt sich das Aufnahme- teil 6 relativ zum Spindelende 4 verschieben.

Um die Haftreibung präzise einstellen zu können, ist es empfehlenswert, spezielle Dehnschrauben zu verwenden oder mittels mit den Schrauben 8 zusammenwirkenden Federn eine Kennlinie zu erzeugen, mit der die Einstel- lung der die Reibkraft erzeugenden Axialkraft einfach möglich ist.

Alternativ zu der Verbindung mit den Schrauben 8 kann das Aufnahmeteil 6 auf dem Spindelende 4 auch magnetisch gehalten werden.

Gegenüber von der Vorrichtung 1 ist eine praktisch baugleiche Vorrichtung lb aufgebaut. Zwischen den erfindungsgemäßen Vorrichtungen 1 und lb ist ein ein Rundteil darstellender Druckzylinder 9 eingespannt. Der Druckzylin- der 9 wird an den stirnseitigen Umlaufkanten durch die Konusaufnahme 7 gehalten. Die Konusaufnahme 7 ist geeignet, verschiedene Druckzylinder 9 mit Achsenden 10 unterschiedlicher Durchmesser in kürzester Zeit einzu- spannen. Dadurch läßt sich erhebliche Arbeitszeit zur Umstellung der Vor- richtung sparen. Auf die Achsenden 10 des Druckzylinders 9 sind jeweils Laufringe 11 aufgeschoben, die meist als Innenringe von Rollenlagern ausge- bildet sind.

Gegenüber von den Laufringen 11 sind jeweils Me-Beinrichtungen 12 ange- ordnet, die bei Drehung des Druckzylinders 9 einen durch Exzentrizität und Winkellage der Exzentrizität bestimmten Rundlauffehler feststellen, der sich durch einen Versatz der Spindelachse 3 und einer Zylinderachse 13 ergibt. Bereits mit einer Umdrehung des Druckzylinders 9 kann die Meßeinrichtung 12 ein Protokoll erstellen, in welcher Winkelstellung die Außenkontur des Laufrings 11 welche Exzentrizität gegenüber der Spindelachse 3 einnimmt.

Durch eine nicht dargestellte Steuerung wird in Abhängigkeit von dem Me-Bergebnis der Druckzylinder 9 durch den Antrieb 2 so gedreht, daß die

Stelle mit der größten Exzentrizität des Laufrings 11 gegenüber einem Stell- glied 14 steht. In der Figur bedeutet das, daß die Stelle der gr6-Bten Exzentri- zität nach unten ausgerichtet sein mués.

Danach gerät der Antrieb in Stillstand und das Stellglied 14 übt eine defi- nierte Kraft auf das Aufnahmeteil 6 aus, die so groß sein muß, daß sie die Haftreibung zwischen dem Aufnahmeteil 6 und dem Spindelende 4 überwin- det. Dadurch wird das Aufnahmeteil 6 relativ zum Spindelende 4 verschoben und die Exzentrizität des Laufrings 11 vermindert.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn das Stellglied 14 wie ein Hammer wirkt und pulsende Kraftst6-Be auf das Aufnahmeteil 6 ausübt.

Nach Betätigung des Stellglieds 14 wird der Druckzylinder 9 durch den An- trieb 2 gedreht und erneut eine Messung durchgeführt. Sollte sich die dann gemessene Exzentrizität weiterhin außerhalb einer zulässigen Toleranz befin- den, wird erneut das Stellglied 14 angesteuert, um den Rundlauffehler zu beheben. Erst nachdem die Messung ergibt, daß der Rundlauffehler unter- halb der vorgegebenen Toleranz liegt, ist das Verfahren beendet, und es kann mit der eigentlichen Bearbeitung des Druckzylinders 9 begonnen werden.

Das Stellglied 14 weist einen St6-Bel auf, der vorzugsweise hydraulisch oder elektrisch bzw. elektromagnetisch betätigbar ist und somit schnell und mit der erforderlichen großen Kraft agieren kann.

Bei der Meßeinrichtung 12 handelt es sich um eine Wegmeßeinrichtung, die entweder mittels eines auf dem Laufring 11 schleifenden Fuhlers oder berüh- rungslos den Abstand zwischen der Meßeinrichtung 12 und der Au-Benfldche des Laufrings 11 ermittelt.

Die nicht dargestellte Steuerung koordiniert die Meß-und Einstellvorgänge derart, daß die Rundlauffehler ohne Zutun des Bedieners automatisch korri- giert werden können. Dadurch lassen sich erheblich Arbeitszeit und damit Fertigungskosten sparen.

Statt der Konusaufnahme 7 kann der Druckzylinder 9 selbstverständlich auch durch ein übliches Backenfutter eingespannt werden. Au-Ber dem

Druckzylinder 9 können auch andere Rundteile zentriert werden, bei denen eine exakte KonzenErizitdt zwischen der Außenkontur und der Mittelachse erforderlich ist.

Die Messung und Ausrichtung der beiden Laufringe 11 auf einem Druckzy- linder kann nacheinander, abwechselnd oder zeitgleich erfolgen. Es ist selbstverständlich, daß die Messung auch direkt am Druckzylinder, ohne aufgesetzte Laufringe erfolgen kann.