SE514469C2 - Förfarande och anordning vid maskinprovning - Google Patents

Description

20 25 30 514 469 2 En nackdel är dock fortfarande att det inte är rnöjligt att på ett enkelt sätt få en god uppfatt- ning om maskinens egenskaper under belastning.

Uppfinningens ändamål Syftet med uppfinningen är att möjliggöra en förbättrad maskinprovning. Ytterligare ett syfte är att åstadkomma detta med enkla medel.

Redogörelse för uppfinningen Syftet med uppfinningen uppnås dels genom ett förfarande med de i patentkrav 1 angivna särdragen, och dels med hjälp av en anordning med de i patentkrav 11 angivna särdragen.

Genom att applicera en förutbestämd kraft mellan den första och den andra delen under in- bördes förflyttning mellan delarna och samtidigt mäta den erhållna deforrnationen blir det möjligt att utföra maskinprovning under mycket mer produktionsliknande förhållanden än vad som tidigare varit möjligt. Genom att vidare variera det sätt på vilket förflyttningen sker, både ifråga om rörelsemönster och rörelseriktning, och dessutom variera storleken på den applicerade kraften blir det möjligt att ytterligare förfina analysen.

Ytterligare särdrag och fördelar hos uppfinningen framgår av nedanstående beskrivning och patentkrav.

Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas närmare med hänvisning till på bifogade ritning visade utföringsexempel.

Figurbeskrivning På ritningen visar: fig. l en schematisk vy av en verktygsmaskin med en anordning enligt uppfinningen, fig. 2 en vy uppifrån av en anordning enligt uppfinningen, fig. 3 en sidvy, delvis i snitt, av anordningen i ñg.2, fig. 4 och 5 utböjning i olika riktningar mellan maskindelar vid olika belastningar, och fig. 6 ett belastningsdiagram. 10 15 20 25 30 514 469 3 Beskrivning av utföiingsexemgçl _ I fig. 1 visas en verktygsmaskin 1, som är avsedd för bearbetning av arbetsstycken med hjälp av ett i maskinen monterat verktyg. I denna maskin är en första del 2 i form av en spindel och en andra del 3 i form av ett arbetsbord på konventionellt sätt inbördes rörligai olika riktningar för bearbetning av ett arbetsstycke (ej visat) som är avsett att fixeras på ar- betsbordet och bearbetas av ett i spindeln anbringat verktyg. Den första delen 2 uppbärs av ett spindelhuvud 4, som i sin tur uppbärs av ett stativ 5, vilket även uppbär den andra delen 3. För provning av hur maskinen 1 beter sig vid inbördes förflyttning av den första delen 2 och den andra delen 3 finns mellan den första delen 2 och den andra delen 3 inspänt en en- ligt uppfinningen utförd provanordning 6, vilken beskrivs närmare nedan.

Enligt fig. 2 och 3 ingår i provanordningen 6 en konventionell mätarm 7 av typen ”ball bar”, vars ena ände via en led 8 är förenad med ett fäste 9 avsett att fixeras i den andra de- len 2 på maskinen 1, och vars andra ände via en led 10 är förenad med ett fäste 11 avsett att fixeras relativt den andra delen 3. En teleskopisk del 12 förenar de båda ledema 8 och 10 och är invändigt försedd med mätutrustning (ej visad) för registrering av avståndsföränd- ring mellan lederna 8 och 10. Mätarmen 7 och dess mätutrustning kan via en ledning 13 kopplas till lärnplig extem utrustning för regist-rering och analys av mätresultat.

Iprovanordningen 6 ingår vidare en kraftenhet 14, som liksom mätarmen 7 är avsedd att fixeras mellan den första delen 2 och den andra delen 3. För detta ändamål finns dels ett fäste 15 för fixeiing på den första delen 2 och dels ett fäste 16 för fixering på den andra delen 3. Via ett lager 17 uppbär fästet 16 en svängbart lagrad arm 18, som vid sin fria ände är sainrnankopplad med ett ok 19 i vilket kolvstänger 20, 21 till två i ett cylinderhus 22 an- ordnade arbetscylindrar är fastade. Cylinderhuset 22 förses med arbetsmedium via en led- ning 23 och är fixerat på hållaren 15, vilken är avsedd att via ett lager 24 kunna svängas kring den första delen 2.

Med hjälp av kraftenheten 14 är det möjligt att applicera en kraft i endera riktningen, isär- förande eller ihopdragande, mellan de båda fästena 15 och 16, och därigenom även mellan den första delen 2 och den andra delen 3 då provanordningen 6 monteras för användning 10 15 20 25 30 514 469 4 ' enligt fig. _ 1. Med hjälp av mätarmen 7 blir det möjligt att samtidigt konstatera storleken av därvid uppkommen förskjutning mellan delama 2 och 3.

Resultat av en provserie visas schematiskt i fig. 4, där maskinen 1 programmerats att låta den andra delen 3 utföra en cirkelrörelse kring den första delen 2 under samtidig applice- ring av kraft mellan delarna 2 och 3. Ett koordinatsystem med X- och Y-axlar har här pla- cerats med centrum 24 i den första delen 2, varvid kurvor a-f visar storleken av erhållen utböjning i olika positioner vid olika storlek på kraften. Vid de med en pil försedda kurvor- na b,d och f har rörelsen, sett uppifrån i flg. 1, utförts i riktning medurs och vid de övriga kurvorna a,c och e har rörelsen utförts i riktning moturs. Den applicerade kraften var vid kurvorna a och b 330 N, vid kurvoma c och d 66ON samt vid kurvoma e och f 825 N.

Matningshastigheten vari samtliga fall 1000 min/min. Såsom framgår ökar utböjningens storlek med storleken av den pålagda kraften, men olika i olika rörelseriktningar.

Pig. 5 visar schematiskt resultatet av en provserie där förhållandena ändrats något relativt provserien i fig. 4. Matningshastigheten har i detta fall höjts till 5000 rnm/rnin. Den för kurvoma a-d applicerade kraften var densamma som i ñg. 4, men för kurvoma e och f har kraften höjts till 990 N. Även här ökar utböjningens storlek med storleken av den pålagda kraften, men olika i olika rörelseriktningar, samt på ett annat sätt än i fig. 4.

Diagrammen i fig. 4 och 5 kan sägas utgöra ”fingeravtryck” för maskinen i olika situationer och ger bl.a. information om hur styvheten varierar i olika riktningar vid olika storlek på belastningen. Vidare erhålls en bild av med vilken precision maskinen kan utföra en viss typ av rörelse under givna förutsättningar.

En annan typ av provresultat visas i fig. 6, där förändringen i rakhet S, mätt i rnikrometer, visas såsom funktion av storleken på applicerad kraft F, angiven i N (Newton). Såsom framgår är förändringen linj Det är uppenbart att ytterligare typer av prov kan ge ytterligare typer av information om maskinen. Det är Lex. möjligt att i ett bestämt inbördes läge mellan den första delen 2 och den andra delen 3 utföra mätning både vid kraftökning och vid kraftminskning för att där- igenom få en uppfattning om hysteres i mätsystemet. Härigenom kan kunskap fås om hur 10 15 20 25 30 514 469 5 inre friktion och elasticitet i mätsystemet skall kompenseras för att direkt ge goda mätre- sultat.

De använda lagren 17 och 24 bör av precisionsskäl ha god noggrannhet, dvs. ha ringa glapp, och samtidigt ha låg friktion. Glidlager eller rullningslager exempelvis nållager kan härvid vara lämpliga men även magnetiska eller hydrostatiska lager är attraktiva om än dyra.

Ovan har beskrivits rörelse i ett väsentligen horisontellt plan, men det är naturligtvis ing- enting som hindrar att rörelser i plan med annan orientering, t.ex. vertikal, analyseras. Med ett förbättrat utförande på de konventionellt utförda ledema 8 och 10, i syfte att kunna upptaga tillräckligt stora krafter, kan det vara möjligt att integrera kraftenheten 14 med den teleskopiska delen 12. Det är vidare möjligt att därvid göra ledema 8 och 10 tredimensio- nellt rörliga för att kunna utföra provning i godtyckliga riktningar. Ett integrerat utförande medger enklare montering och demontering.

Signalöverföringen från mätarmen 7 har här visats ske via en ledning 13, men andra ut- föranden är naturligtvis tänkbara. Det är t.ex. tänkbart att använda någon typ av trådlös överföring för att undvika problem med ledningar vid roterande rörelser.

Vid den i fig. 1 visade verktygsmaskinen 1 är den första delen 2 fast medan den andra de- len 3 är rörlig i ett plan vinkelrätt mot ritningens plan. Ingenting hindrar naturligtvis att i stället den andra delen 3 hålls fast medan den första delen 2 kan vara rörlig. En kombina- tion av sådana rörelser är också möjlig, alltefter aktuella behov och önskemål.

Den ovan beskrivna kraftenheten 14 kan inom uppfinningens ram utformas även på ett an- tal andra sätt. Det är sålunda t.ex. möjligt att i stället utföra armen 18 som cylinderhus. Vi- dare är det möjligt att i stället för två cylindrar använda en enda cylinder, etc.

De båda tästena 15 och 16 har, såsom framgått, till uppgift att möjliggöra belastning av den första delen 2 och den andra delen 3 med hjälp av kraftenheten 14 och behöver därför inom uppñnningens ram vara anpassade på ett lämpligt sätt till den aktuella typen av ma- skin. 10* 15 514 469 6 Diagram av den typ som visas i fig. 4-6 kan yttnyttjas för att beräkna ett stort antal olika parametrar som karaktäriserar maskinens beteende under inverkan av belastning. Precision i cirkelrörelse kan utläsas, men även precision i raka rörelser och olika typer av samman- -satta rörelser kan beräknas. Storleken på kraftberoendet ger ett bra mått på maskinens kva- litet, då ett litet kraftberoende visar på god kvalitet och god precision, medan ett stort kraft- beroende visar på mindre god kvalitet och sämre precision.

Dessutom kan de från uppfinningen erhållna mätvärdena vid testning av en viss verktygsmaskin utnyttjas för att lägga in korrektioner för utböjning för olika belast- ningsfall i styrprogrammet för maskinen ifråga. Maskinens noggrannhet skulle där- med kunna förbättras väsentligt. De ekonomiska vinsterna skulle kunna bli betydan- de om relativt billiga maskiner därmed skulle kunna användas istället för dyrare högprecisionsmaskiner. Vidare kan nänmda erhållna mätvärden utnyttjas vid digital simulering av själva bearbetningsprocessen för att ge en mer realistisk bild av den- SaITHIla.

Claims (14)

10 15 20 25 30 514 469 7 Patentkrav:

1. Förfarande vid provning av en verktygsmaskin, vid vilken en första del (2), avsedd att uppbära ett bearbetningsverktyg, och en andra del (3), avsedd att uppbära ett arbetsstycke, är inbördes rörliga i inställbara rörelsemönster, varvid en mätarm (7) anbringas mellan den första och den andra delen, vilka därefter förflyttas inbördes i en förutbestämd avsedd rö- relsebana, varvid den erhållna verkliga rörelsebanan registreras med hjälp av mätarmen, varefter en järnförelse mellan avsedd och verklig rörelsebana utförs och utnyttjas som en indikation på maskinens tillstånd, kännetecknat av att en förutbestämd kraft appliceras mellan den första delen (2) och den andra delen (3) väsentligen i mätarmens (7) längdrikt- ning i olika inbördes lägen mellan den första och den andra delen.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att den förutbestämda kraften appliceras kontinuerligt under inbördes förflyttning mellan delarna (2,3).

3. Förfarande enligt krav l eller 2, kännetecknat av att delarna (2,3) förflyttas i en avsedd inbördes cirkelbana.

4. Förfarande enligt krav 3, kännetecknat av att cirkelrörelse utförs i motsatta riktningar.

5. Förfarande enligt något av kraven 1-4, kännetecknat av att cirkelrörelse utförs med oli- ka radier.

6. Förfarande enligt något av kraven 1-5, kännetecknat av att likadana rörelsemönster ut- förs med olika stor maskinmatning.

7. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att rörelsen utförs med en för maskinen normal matning.

8. Förfarande enligt något av kraven 1-7, kännetecknat av att rörelsen utförs i ett plan.

9. Förfarande enligt något av kraven 1-7, kännetecknat av att rörelsen utförs i tre dimen- sioner. 10 15 20 514 4e9 8

10. Förfarande enligt något av kraven 1-9, kännetecknat av att storleken på den förutbe- stämda kraften ändras, varefter rörelsen upprepas.

11. Anordning för användning vid provning aven verktygsmaskin vid vilken en första del (2) och en andra del (3) är inbördes rörliga, försedd med en mätarm (7) som vid sina ändar har fästdon (9,11) för ledad fixering på den första delen (2) och den andra delen (3), re- spektive, i syfte att möjliggöra uppmätning av lägesförändring mellan den första delen och den andra delen, kännetecknad av att en kraftenhet (14) är anordnad parallellt med mät- armen (7) och är anordnad att åstadkomma en förutbestämd kraft väsentligen parallell med mätarmen på den första delen (2) och den andra delen (3).

12. Anordning enligt krav 11, kännetecknad av att i kraftenheten (14) ingår åtminstone en arbetscylinder.

13. Anordning enligt krav 11 eller 12, kännetecknad av att kraftenheten (14) är försedd dels med ett fäste (15) för fixering på den första delen (2) och dels ett fäste (16) för fixering på den andra delen (3), och att dessa fästen är försedda med var sitt lager (24,l7) som till- låter vridning av kraftenheten.

14. Anordning enligt krav 13, kännetecknad av att det för fixeríng på den andra delen (3) avsedda fästet (16) är försett med organ för fixering av den ena änden på mätarmen (7).