DE4314147A1 - Werkzeugmaschine, insbesondere Drehmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine, insbeson­ dere Drehmaschine, mit einem motorischen Verschiebeantrieb für einen in einer Bettführung verschiebbar gelagerten Reitstock, in dessen Gehäuse eine Aufnahme für eine Zentrierspitze vorgesehen ist, und mit einem in Abhängigkeit von der Druckbelastung der Zen­ trierspitze ansprechenden Signalgeber zum Steuern des Verschiebe­ antriebes.

Zur motorischen Anstellung des Reitstockes an das zu bearbeitende Werkstück ist es bekannt, entsprechend der Handverstellung einer­ seits dem Reitstock und anderseits der Pinole mit der Aufnahme für die Zentrierspitze einen Verschiebeantrieb zuzuordnen, um zu­ erst den Reitstock zu positionieren und dann nach einem Festklem­ men des Reitstockes auf dem Maschinenbett die Pinole mit der Zen­ trierspitze an das Werkstück unter einer vorgegebenen Kraft anzu­ stellen. Zur Verringerung des mit dem Vorsehen von zwei Verschie­ beantrieben verbundenen Konstruktions- und Steueraufwandes wurde bereits vorgeschlagen (DE-OS 26 40 797), die Pinole gegen die Kraft einer Anstellfeder axial verschiebbar im Reitstockgehäuse anzuordnen und den Reitstock mit einem selbsthemmenden Verschie­ beantrieb zu verbinden, der in Abhängigkeit vom Einlederweg der Anstellfeder über einen verstellbaren Endschalter abgeschaltet wird. Nach dem Aufsetzen der Zentrierspitze auf dem zu lagernden Werkstück wird der Reitstock über seinen Verschiebeantrieb weiter gegen das Werkstück vorgeschoben, wobei die Pinole gegen die Kraft der Anstellfeder in das Reitstockgehäuse eingeschoben wird, bis die Pinole über den Endschalter den Verschiebeantrieb ab­ schaltet, der aufgrund seiner Selbsthemmung ein Rückstellen des Reitstockes verhindert. Die Kraft, mit der die Zentrierspitze in der Aufnahme der Pinole gegen das Werkstück gedrückt wird, wird somit über die beim Verschieben des Reitstockes gespannte Anstell­ feder bestimmt. Obwohl der Einfederweg und damit die Anstellkraft über eine Verstellung des Endschalters eingestellt werden kann, bleibt die Genauigkeit der Krafteinstellung gering, weil mit sich ändernden Reibungsverhältnissen gerechnet werden muß und sich auch die Federkennlinie, beispielsweise durch eine Materialermü­ dung, ändern kann. In diesem Zusammenhang ist außerdem zu berück­ sichtigen, daß zwar Wärmedehnungen des Werkstückes über die An­ stellfeder ausgeglichen werden können, daß durch diesen Ausgleich aber die Anstellkraft beeinflußt wird. Dazu kommt noch, daß die axiale Verschiebeführung der Pinole im Reitstockgehäuse ein Füh­ rungsspiel bedingt, das sich nachteilig auf die Stabilität und die Genauigkeit der Werkstücklagerung auswirkt.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu vermeiden und eine Werkzeugmaschine, insbesondere Drehmaschine, der eingangs geschilderten Art mit einfachen konstruktiven Mit­ teln so zu verbessern, daß eine vorgegebene Anstellkraft der Zen­ trierspitze an das Werkstück unabhängig von äußeren Störeinflüs­ sen sichergestellt werden kann, und zwar bei einer genauen und stabilen Werkstücklagerung.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß entweder die Aufnahme für die Zentrierspitze in axialer Richtung an einem im Reitstockgehäuse angeordneten Kraftaufnehmer oder der Reit­ stock an einem in die Antriebsverbindung zwischen dem Reitstock und dem Motor des Verschiebeantriebes eingeschalteten Kraftauf­ nehmer für axiale Druckkräfte abgestützt ist und daß der Kraft­ aufnehmer als Signalgeber an den Istwerteingang einer Regelein­ richtung zur Steuerung des Verschiebeantriebes in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen einem vorgegebenen Sollwert und dem über den Signalgeber erfaßten Istwert der axialen Druckbelastung der Aufnahme für die Zentrierspitze angeschlossen ist.

Die Abstützung der Aufnahme für die Zentrierspitze am Reitstock­ gehäuse über einen Kraftaufnehmer für die axiale Druckbelastung der Zentrierspitze vermeidet die mit der Verschiebeführung einer Pinole verbundenen Nachteile hinsichtlich des Führungsspieles und des Konstruktionsaufwandes und bringt den Vorteil mit sich, die Anstellkraft der in die Aufnahme eingesetzten Zentrierspitze an das Werkstück unmittelbar erfassen zu können, und zwar über einen zwischen dem Reitstockgehäuse und der Aufnahme mittel- oder unmit­ telbar angeordneten Kraftaufnehmer. Mit Hilfe des Meßwertes für die axiale Druckbelastung der Aufnahme kann der Verschiebeantrieb für den Reitstock über eine Regeleinrichtung so gesteuert werden, daß alle die Anstellkraft der Zentrierspitze an das Werkstück be­ einflussenden Störgrößen ausgeregelt werden, was zu einer genauen Einhaltung der vorgegebenen Anstellkraft führt. Zu diesem Zweck ist der über den Kraftaufnehmer erfaßte Istwert der Anstellkraft mit dem vorgegebenen Sollwert zu vergleichen und der Verstellan­ trieb beim Auftreten einer Soll-Istwertdifferenz im Sinne eines Soll-Istwertabgleiches zu beaufschlagen. Der Reitstock mit der im Reitstockgehäuse über den Kraftaufnehmer abgestützten Aufnahme für die Zentrierspitze wird demnach zum Einspannen des Werkstük­ kes gegen das Werkstück vorgeschoben, bis nach dem Aufsetzen der Zentrierspitze auf das Werkstück die axiale Belastung der Auf­ nahme dem vorgegebenen Sollwert entspricht. In dieser Verschie­ belage wird der Reitstock über den Verschiebeantrieb gehalten, solange keine Soll-Istwertdifferenz auftritt. Erhöht sich bei­ spielsweise die axiale Belastung der Aufnahme aufgrund einer be­ arbeitungsbedingten Werkstückerwärmung, so wird zufolge der damit verbundenen Soll-Istwertdifferenz der Reitstock über seinen Ver­ schiebeantrieb zurückgestellt, bis diese Differenz ausgeglichen ist. Damit wird nicht nur eine feinfühlige Regelung der Anstell­ kraft der Zentrierspitze an das Werkstück möglich, sondern auch eine einfache, die jeweiligen Bearbeitungsverhältnisse berück­ sichtigende Sollwertvorgabe, die ohne weiteres aus dem Steuerungs­ programm der Werkzeugmaschine für ein bestimmtes Werkstück abge­ leitet werden kann.

Es braucht wohl nicht besonders hervorgehoben zu werden, daß die Anstellkraft der Zentrierspitze an das Werkstück nicht nur über einen Kraftaufnehmer zwischen der Aufnahme für die Zentrierspitze und dem Reitstock, sondern auch durch einen Kraftaufnehmer erfaßt werden kann, der in der Antriebsverbindung zwischen dem Reitstock und dem Motor des Verschiebeantriebes so angeordnet ist, daß die axiale Belastung des Reitstockes gemessen werden kann. In diesem Fall ist die Aufnahme für die Zentrierspitze selbstverständlich unnachgiebig im Reitstockgehäuse zu halten.

Der Kraftmeßaufnehmer für die axiale Druckbelastung der Aufnahme für die Zentrierspitze kann unterschiedlich aufgebaut sein, weil es lediglich darauf ankommt, die axiale Druckbelastung der Auf­ nahme mit einer ausreichenden Genauigkeit zu erfassen. So könnten beispielsweise Kraftaufnehmer auf der Basis von Druckmeßdosen oder Piezoelemente eingesetzt werden. Besonders einfache Konstruk­ tionsverhältnisse ergeben sich allerdings, wenn der Kraftaufneh­ mer für die axiale Belastung der Aufnahme aus einer mit Dehnmeß­ streifen versehenen Meßhülse besteht, die axial zwischen der Auf­ nahme und dem Reitstockgehäuse eingespannt wird, um die Belastung der Aufnahme über die entsprechend angeordneten Dehnmeßstreifen bestimmen zu können. Zur Justierung dieses Kraftaufnehmers kann die Zentrierspitze in der Aufnahme mit einer vorgegebenen Meß­ kraft belastet werden.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dar­ gestellt. Es zeigen

Fig. 1 einen Reitstock mit einem über eine Regeleinrichtung steu­ erbaren Verschiebeantrieb einer erfindungsgemäßen Drehma­ schine in einem schematischen Blockschaltbild und

Fig. 2 die über einen Kraftaufnehmer für die axiale Belastung der Zentrierspitze am Reitstockgehäuse abgestützte Aufnahme für die Zentrierspitze der erfindungsgemäßen Drehmaschine in einem vereinfachten Axialschnitt.

Auf dem Bett 1 einer nicht näher dargestellten Drehmaschine ist gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Reitstock 2 ver­ schiebbar gelagert, der mittels eines einen elektrischen Antriebs­ motor 3 und einen Kugelgewindetrieb 4 umfassenden Verschiebean­ triebes 5 entlang einer Bettführung 6 verfahren werden kann. Der Reitstock 2 weist ein Gehäuse 7 auf, in dem eine Aufnahme 8 für eine Zentrierspitze 9 über Wälzlager 10 drehbar gelagert ist. Die Aufnahme 8 mit ihren Lagern 10 bildet dabei eine Baueinheit, die in eine Aufnahmebohrung 11 des Reitstockgehäuses 7 eingesetzt wird und sich stirnseitig an einem Kraftaufnehmer 12 für die axi­ ale Beanspruchung der Aufnahme 8 abstützt. Zur Sicherung der axi­ alen Lage der Aufnahme 8 gegenüber dem Reitstockgehäuse 7 ist ein am Gehäuse 7 angeflanschter Deckel 13 vorgesehen. An Stelle einer drehbar gelagerten Aufnahme 8 für die Zentrierspitze kann auch eine drehfest mit dem Reitstockgehäuse 7 verbundene Aufnahme 8 eingesetzt werden, wenn die Zentrierspitze als Rollspitze ausge­ bildet ist.

Der Kraftaufnehmer 12, der zwischen der Aufnahme 8 und dem Reit­ stockgehäuse 7 eingespannt ist, besteht aus einer zur Aufnahme 8 koaxialen Meßhülse 14, an deren Außenmantel Dehnmeßstreifen 15 angeordnet sind, deren Anschlußleitungen 16 mit dem Istwertein­ gang 17 einer Regeleinrichtung 18 verbunden werden, um über diese Regeleinrichtung 18 den Antriebsmotor 3 in Abhängigkeit von der Druckbelastung der Aufnahme 8 steuern zu können. Zu diesem Zweck wird der Regeleinrichtung 18 über eine Sollwerteingabe 19 ein Sollwert für die axiale Druckbelastung der Aufnahme und damit für die Anstellkraft der Zentrierspitze an das Werkstück 20 vor­ gegeben und der Reitstock 2 über den Verschiebeantrieb 5 an das Werkstück 20 angestellt, wobei die Zentrierspitze 9 auf das Werk­ stück auf setzt. Der Verschiebeantrieb 5 bleibt jedoch noch einge­ schaltet, solange der über den Kraftaufnehmer 12 erfaßte Istwert der Anstellkraft kleiner als der vorgegebene Sollwert ist. Ist die erforderliche Anstellkraft erreicht, so wird über die Regelein­ richtung 18 der Antriebsmotor 3 abgeschaltet. Ändert sich die An­ stellkraft zufolge äußerer Einflüsse, beispielsweise aufgrund von Wärmedehnungen, so wird der Verschiebeantrieb 5 durch die Regel­ einrichtung 18 im Sinne eines Ausgleichs der aufgetretenen Soll-Istwertdifferenz angesteuert, wodurch eine vorgegebene Anstell­ kraft in engen Grenzen konstant gehalten werden kann.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So könnte beispielsweise eine Kraftmeßdose oder ein anderer Kraftaufnehmer als Signalgeber für die axiale Druckbelastung der Aufnahme eingesetzt werden. Au­ ßerdem ist es durchaus möglich, die axiale Belastung der Zen­ trierspitze über einen Kraftaufnehmer zu bestimmen, der in der Antriebsverbindung zwischen dem Reitstock 2 und dem Antriebsmo­ tor 3 vorgesehen ist, weil die axiale Belastung der Zentrier­ spitze über den Reitstock auf den Verschiebeantrieb übertragen wird.

Die Erfindung kann nicht nur im Zusammenhang mit Drehmaschinen vorteilhaft angewendet werden, sondern bei allen Werkzeugmaschi­ nen, bei denen das Werkstück zur Bearbeitung über einen Reitstock gelagert werden soll.

Claims (2)

1. Werkzeugmaschine, insbesondere Drehmaschine, mit einem mo­ torischen Verschiebeantrieb für einen in einer Bettführung ver­ schiebbar gelagerten Reitstock, in dessen Gehäuse eine Aufnahme für eine Zentrierspitze vorgesehen ist, und mit einem in Abhängig­ keit von der Druckbelastung der Zentrierspitze ansprechenden Sig­ nalgeber zum Steuern des Verschiebeantriebes, dadurch gekennzeich­ net, daß entweder die Aufnahme (8) für die Zentrierspitze (9) in axialer Richtung an einem im Reitstockgehäuse (7) angeordneten Kraftaufnehmer (12) oder der Reitstock (2) an einem in die An­ triebsverbindung zwischen dem Reitstock (2) und dem Motor (3) des Verschiebeantriebes (5) eingeschalteten Kraftaufnehmer (12) für axiale Druckkräfte abgestützt ist und daß der Kraftaufnehmer (12) als Signalgeber an den Istwerteingang einer Regeleinrichtung (18) zur Steuerung des Verschiebeantriebes (5) in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen einem vorgegebenen Sollwert und dem über den Signalgeber erfaßten Istwert der axialen Druckbelastung der Aufnahme (8) für die Zentrierspitze (9) angeschlossen ist.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftaufnehmer (12) für die axiale Druckbelastung der Aufnahme (8) aus einer von der Aufnahme (8) axial belasteten, mit Dehnmeßstreifen (15) versehenen Meßhülse (14) besteht.