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Vorrichtung zum Positionieren eines Spannfutters
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für eine Fräs- oder Drehmaschine Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Positionieren eines Spannfutters, um ein Werkstück oder ein Werkzeug in einer
Fräs- oder Drehmaschine in einer vorgegebenen Winkelstellung befestigen zu können.
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Eine Fräs- oder Drehmaschine ist gewöhnlich mit einer Spannvorrichtung
ausgerüstet, der die Spannfutterwelle, die an die Spannvorrichtung angeformt ist,
unabhängig in zwei orthogonalen Ebenen im Winkel einstellbar ist, um die Stellung
des Werkzeugs bzw. Werkstücks verändern zu können. Bislang wurden bei solchen Anordnungen
jedoch die Winkelstellungen bezüglich der jeweiligen Drehebenen visuell auf Skalen
abgezeigt, die an der drehbaren Komponente vorgesehen waren, was nicht nur eine
längere Zeit erforderlich machte, sondern auch beim Lesen der Skalenteilung Ungenauigkeiten
verursachte.
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Angesichts solcher Nachteile ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Vorrichtung zum Positionieren eines
Spannfutters anzugeben,
mit dem ein schnelles und genaues Ablesen der Winkelstellung des Spannfutters möglich
ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Vorrichtung
zum Positionieren eines Spannfutters zur Verwendung in einer Fräs- oder Drehmaschine,
bei der die Spannfutterwelle an das Spannfutter, welches das Werkstück bzw. Werkzeug
hält, angeformt ist, unabhängig in zwei bezüglich der Mittellinie der Spannfutterwelle
senkrecht bzw. parallel angeordneten Ebenen im Winkel einstellbar ist, wobei diese
Vorrichtung gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß ein erster und ein
zweiter Decoder vorgesehen sind, welche jeweils die Größe des Winkels, um die das
Spannfutter bezüglich der jeweiligen dieser beiden orthogonalen Ebenen im Winkel
versetzt ist, feststellen und die entsprechenden digitalen Signale ausgeben, und
daß ein Betriebsteil vorgesehen ist, der die Größe der Winkelstellung auf der Basis
dieser digitalen Signale berechnet, und daß ein Ausgabeteil vorgesehen ist, der
eine digitale Anzeige der Winkelstellungen nach Maßgabe der Ausgangssignale des
Betriebsteils liefert.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
und der Figuren näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer vollständigen Vorrichtung
gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 zeigt einen Vertikalschnitt
durch die Spannfutterhaltereinrichtung der Vorrichtung nach Fig. 1; Fig. 3 zeigt
eine Draufsicht mit einem Teilschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig. 4
zeigt einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 2; und
Fig.
5 zeigt ein Blockschaltbild für die elektronische Schaltungsanordnung.
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In der Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 ganz allgemein eine
Spannfutterhaltevorrichtung, bei der ein erster Kodierer 42 und ein zweiter Kodierer
52, die weiter unten näher beschrieben werden, vorgesehen sind.
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Mit 12 ist eine Ausgabeeinheit bezeichnet, die einen Betriebsteil
68 und eine Ausgabeteil 70 aufweist, die noch beschrieben werden.
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Entsprechend den Figuren 2 bis 4 ist die Spannfutterhalteeinrichtung
10 so angeordnet bzw. ausgebildet, daß die Spannfutterwelle 16, die an das das Werkstück
greifende Spannfutter 14 angeformt ist, unabhängig voneinander sowohl in einer Ebene
senkrecht zur Mittellinie der Spannfutterwelle wie auch in einer anderen, zu dieser
Mittellinie parallelen Ebene im Winkel angeordnet werden kann Im einzelnen ist die
Spannfutterwelle 16 in einem Drehgehäuse 22 mit Hilfe von Kugellagern 18 1 20 (Fig.
2) zur Drehung um die eigene Achse in einer zu dieser Achse senkrechten Ebene gelagert.
Ein Schneckenrad ist auf die Spannfutterwelle 16 mit einem flachen Teil 24 aufgekeilt.
Mit dem Schneckenrad kämmt eine Schnecke 28 (Fig. 4), die in dem Drehgehäuse 22
gelagert ist. Die Spannfutterwelle 16 kann auf diese Weise in einer Ebene senkrecht
zu der Achse der Spannfutterwelle gedreht werden, indem die Schnecke 28 mit Hilfe
der Handkurbel 30 gedreht wird, die auf die Stummelwelle der Schnecke aufgepaßt
ist und an ihr befestigt ist. Gegenüberliegend zu der äußeren Peripherie des Nabenteils
des Schneckenrades 26 ist ein Klemmschuh 32 angeordnet, der bezüglich der Peripherie
des Nabenteiles vor und zurückbewegt werden kann, indem ein Klemmknopf 34 gedreht
wird, der durch eine Seitenwand des Gehäuses 22 geschraubt ist. Ein Festziehen des
Klemmknopfes
34 bewirkt, daß der Klemmschuh 32 gegen die Peripherie des Nabenteiles des Schneckenrades
gepreßt wird, wodurch die Spannfutterwelle in einer gewünschten Winkelstellung in
einer zur Mittellinie (Achse) der Spannfutterwelle senkrechten Ebene festgestellt
wird.
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Das Drehgehäuse 22 hat die Form eines Hauptsegmentes eines Zylinders,
wobei das Spannfutter sich durch die flache Sehnenfläche des Gehäuses erstreckt.
Die gekrümmte periphere Außenfläche 35 des Drehgehäuses 22 ist entlang seiner- einander
gegenüberliegenden Endkanten mit Schwalbenschwanznuten 36, 36 versehen, mit deren
Hilfe das Drehgehäuse auf einer Basis 38 für eine Drehbewegung in einer zur Achse
der Spannfutterwelle 16 parallelen Ebene verkeilt ist, wie dies Fig. 4 zeigt.
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In Fig. 2 bezeichnen die Bezugszeichen 40, 40 Sechskantsockel bzw.
Schrauben, die das Drehgehäuse 22 in einer gewünschten Winkelstellung halten.
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Unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 3 enthält der Encoder 42 ein
Gehäuse 44, das an dem Drehgehäuse 22 befestigt ist, die in dem Gehäuse mit dem
Ende der Spannfutterwelle 16 verbunden ist. Die Scheibe besitzt eine Anzahl von
radial verlaufenden Schlitzen. Ein Licht emittierendes Element 48 und ein Lichtempfangselement
50 sind quer zu den Schlitzen der Scheibe auf einander gegenüberliegenden Seiten
der Scheibe innerhalb des Gehäuses 44 so angeordnet, daß das Empfangselement 50
ein Digitalsignal ausgibt, das dem Betrag der Winkelverschiebung der Scheibe 46
und damit der Spannfutterwelle 16 in der eingestellten Position entspricht.
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Entsprechend den Figuren 3 und 4 enthält der zweite Encoder 52 ein
Gehäuse 54, das auf einer aufrecht stehenden Platte 56 montiert ist, die wiederum
an der Basis 38 befestigt ist., sowie eine Scheibe 58, die innerhalb des Gehäuses
angeordnet und mit dem Ende der
Drehwelle 60 verbunden ist, die
sich von der Seitenwand des Gehäuses 22 aus erstreckt. Die Scheibe 58 weist ebenso
wie die Scheibe 46 radiale Schlitze auf, und es sind ein Emitterelement 62 und ein
Empfangselement 64 quer zu den Schlitzen auf einander gegenüberliegenden Seiten
der Scheibe so angeordnet, daß das Empfangselement ein Digitalsignal nach Maßgabe
des Betrages der Winkelverschiebung der Scheibe und damit nach der Verschiebung
des Gehäuses 22 relativ zu der Basis 38 ausgibt.
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Die Empfangselemente 50 und 64, die dem ersten und dem zweiten Encoder
42 bzw. 52 zugeordnet sind, sind so ausgestaltet, daß sie Digitalsignale ausgeben,
die gegeneinander in der Phase um 450 verschoben sind. Die Ausgabeeinheit 12 enthält
zwei Sätze von Betriebsteilen 68 und Ausgabeteilen 70. Die Betriebsteile 68 der
jeweiligen Sätze enthalten einen Drehrichtungsdiskriminator 72 zur Unterscheidung
von Vorwärts-/Rückwärts-Drehungen der zugeordneten Scheiben 46, 58 auf der Basis
einer Phasendifferenz zwischen den beiden Digitalsignalen, die von den Encodern
42 bzw. 52 ausgegeben werden, und sie enthalten einen Zähler 74, um die Digitalsignale
zu addieren oder zu subtrahieren. Der Zähler 74 addiert somit die Digitalsignale
bei einer Vorwärtsdrehung der Scheiben 46, 58, und er subtrahiert die Digitalsignale
bei einer Rückwärtsdrehung der Scheiben in Abhängigkeit des Diskriminatorsignals
des Vorwärts-/Rückwärts-Drehungsdiskriminatorteils 72. Jeder Ausgabeteil 70 enthält
einen Decoder 76 zum Decodieren des Digitalsignals, das dem integrierten Wert des
zugeordneten Zählers 74 entspricht, sowie eine Ausgabe 78 zum Anzeigen des numerischen
Wertes. In der Fig. 1 bezeichnen 78A und 78B Ausgaben, die den Encodern 42 bzw.
52 zugeordnet sind.
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Mit 80A und 80B sind Versorgungsschalter für die elektro-
nischen
Schaltungen bezeichnet, die den Encodern 42 bzw. 52 zugeordnet sind. Rücksetzknöpfe
82A und 82B dienen dazu, die integrierten Werte in den Zählern, die den Encodern
42 bzw. 52 zugeordnet sind, auf Null rückzusetzen.
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Im Betrieb werden die Klemmbolzen 40, 40 zunächst gelöst, um zu ermöglichen,
daß das Spannfutter 14 zusammen mit dem Drehgehäuse 22 in einer Ebene parallel zu
der Achse der Spannfutterwelle 16 gedreht werden kann. Der Zähler 74 wurde zuvor
auf Null rückgesetzt durch Herabdrücken des Rücksetzknopfes 82B. Wenn für die Einstellung
das Drehgehäuse 22 gedreht wird, wird die Winkelverstellung in der Ausgabe 78B visuell
angezeigt. In entsprechender Weise wird nach Lösen des Klemmknopfes 34 die Handkurbel
30 gedreht, um das Spannfutter 14 in einer zur Achse der Spannfutterwelle 16 senkrechten
Achse zu drehen, wobei, nachdem der Zähler 74 zuvor durch Herabdrücken des Rücksetzknopfes
82A rückgesetzt wurde, die Winkelverstellung der Spannfutterwelle in der Ausgabe
78A digital angezeigt wird. Die Klemmbolzen 40, 40 und der Klemmknopf 34 werden
angezogen, um das Spannfutter in seiner Stellung zu fixieren. Wie beschrieben, werden
entsprechend der Erfindung Winkelverstellungen der Spannfutterwelle in zwei wechselseitig
zueinander senkrechten Ebenen, die eine parallel und die andere senkrecht zu der
Achse der Welle, in Digitalsignale mit Hilfe des ersten und des zweiten Encoders
umgewandelt, und auf der Basis dieser Digitalsignale wird in dem Betriebsteil die
Winkelverstellung berechnet. Nach Maßgabe des Ausgangs des Betriebsteils werden
die Winkelverstellungen digital in dem Ausgabeteil für ein leichtes visuelles Lesen
angezeigt, so daß ein genaues und leichtes Positionieren des Spannfutters sichergestellt
wird.