DE4038260C2 - Bearbeitungsgerät für Werkstücke, mit einem auf einem Trägergestell montierten Ausleger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bearbeitungsgerät für Werk­ stücke gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbeson­ dere betrifft sie ein Bearbeitungsgerät für die Bearbeitung von insbesondere Metall bei großen Werkstücken, z. B. auf dem Gebiet der präzisen Bearbeitung von runden Werkstücken wie z. B. Schleppleitungen, Druckbehältern und Stellringen für Mon­ tageflächen, sowie von nicht kreisförmigen Werkstücken wie z. B. Eckflanschen für Turbinengehäuse.

Es ist bekannt, die Kantenbereiche großer runder Werk­ stücke wie z. B. Widerstandsleitungen mit einem am Ende eines drehbar gelagerten Auslegers montierten Maschinenkopf zu bear­ beiten. Durch die Drehung des Auslegers ist es möglich, mit dem Maschinenkopf den runden Flansch oder die am Ende gelegene Stirnfläche der Widerstandsleitung zu bearbeiten. Das Einstel­ len des Maschinenkopfs relativ zu der zu bearbeitenden Ober­ fläche ist bisher durch Führung des freien Endes des Auslegers entlang einer genau unterteilten Spur neben der zu bearbeiten­ den Oberfläche durchgeführt worden. Dieser Aufbau ist ungün­ stig, da das Abtasten der Spur schwierig und insbesondere dann zeitaufwendig ist, wenn die zu bearbeitende Oberfläche einen Durchmesser von mehreren Metern hat. Ähnliches gilt auch dann, wenn zur Bearbeitung eines Werkstücks ein Bearbeitungskopf verwendet wird, der so montiert ist, daß er entlang einem Aus­ leger versetzt werden kann, wobei der Ausleger wiederum senk­ recht zu dem Bearbeitungskopf verschiebbar ist. Es ist wich­ tig, daß die Schienen oder ähnliche Einrichtungen, auf denen der Bearbeitungskopf und der Ausleger bewegt werden, eben sind und genau auf der erforderlichen Höhe liegen. Diese Voraus­ setzungen sind schwer zu erfüllen. Die Toleranzen, die bisher erzielt worden sind, sind für viele Bearbeitungsvorgänge zu groß.

Ein Bearbeitungsgerät gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1 ist aus der US-PS 3 145 622 bekannt, die zur Be­ arbeitung von großen runden Werkstücken dient. Hierbei wird ein zentral drehbar gelagerter Ausleger, der den Bearbei­ tungskopf trägt, an seinem äußeren Ende auf der zu bearbei­ tenden Endfläche des Werkstücks abgestützt. Die Abstützung erfolgt durch eine Rollenanordnung an entsprechenden Seiten des Bearbeitungskopfes, wobei die Höhe der Rollenanordnungen mit hydraulisch betätigten Ventilen eingestellt werden kann, um eine gewünschte Höhe des Bearbeitungskopfes zu erhalten. Die Ventile werden gemeinsam unter Zuhilfenahme eines Ein­ pegelsensors gesteuert, der in der Nähe des Bearbeitungskop­ fes liegt und entlang einer Schablone verschoben wird. Die Schablone ist im Bereich der Innenwand des Werkstückes befe­ stigt und liegt somit parallel zu der zu bearbeitenden End­ fläche des Werkstücks.

Dieses vorbekannte Bearbeitungsgerät hat den Nachteil, daß dann, wenn eine der beiden Rollenanordnungen auf eine Vertiefung oder eine Erhöhung in der Lauffläche trifft, beide Rollenanordnungen gemeinsam angesteuert werden, um eine Kom­ pensation des Höhenversatzes auszugleichen. Dies hat zur Folge, daß in diesen Fällen eine der beiden Rollenanordnungen von der Oberfläche abhebt und daher die gesamte Auslegervor­ richtung einschließlich des Bearbeitungsgerätes nur auf eine der beiden Rollenanordnungen aufliegt. Dies wiederum führt zu einer Torsionsbeanspruchung der gesamten Vorrichtung und da­ mit zu einem geringen vertikalen Versatz des Bearbeitungskop­ fes. Daher eignet sich das vorbekannte Bearbeitungsgerät nicht zur Bearbeitung von Oberflächen mit hoher Präzision.

Ausgehend von dieser vorbekannten Anordnung liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Bearbei­ tungsgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben, das sich durch eine erhöhte Bearbeitungsgenauigkeit auszeich­ net.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzei­ chen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens.

Die wesentlichen Vorteile der erfindungsgemäßen Ausbil­ dung bestehen darin, daß die Verschiebungseinrichtung (38, 40, 164) jeweils mit einem separaten Sensor (56, 58) versehen ist, wobei die Sensoren eine unabhängige Steuerung der Höhen­ einstellung der zugeordneten Verschiebungseinrichtung ermög­ lichen. Dadurch läßt sich eine individuelle Einstellung der Höhe auf jeder Seite des Auslegers unabhängig von der Posi­ tion der anderen Auslegerseite eingestellen. Aufgrund der individuellen Einstellung der beiden Verschiebungseinrich­ tungen ist sichergestellt, daß die Bearbeitungsmaschine (34) bzw. deren Bearbeitungskopf (36) stets präzise bezüglich der Bearbeitungsoberfläche ausgerichtet ist.

Aus der DE-OS 20 10 389 ist weiter eine Werkzeugmaschine bekannt, bei der zwei an dieser Maschine angeordnete Hubein­ richtungen mittels zweier getrennter Sensoren gesteuert wer­ den. Bei der Werkzeugmaschine gemäß der DE-OS 20 10 389 wird das Werkstück auf einem Tisch mittels eines an diesem Tisch angeordneten Schlittens bezüglich des starren Bearbeitungsge­ rätes verschoben. E:s werden bei dieser bekannten Werkzeugma­ schine also nicht Ungleichmäßigkeiten an den beiden Führungs­ stellen des Schlittens auf seiner Lauffläche, sondern Höhen­ veränderungen, die sich durch die Durchbiegung des Werkstück­ tisches ergeben, überwacht und korrigiert.

Bei einer Ausführungsform, die zur Bearbeitung von runden Werkstücken dient, ist der Ausleger um eine Zapfenstange dreh­ bar, die innerhalb des Werkstücks liegt, wobei die Bearbei­ tungsstation, z. B. ein Fräskopf, auf dem von dem Drehzapfen entfernten Teil des Auslegers montiert ist. Zwei winkelmäßig beabstandete Einrichtungen zur Verschiebung sind vorgesehen, die jeweils einer entsprechenden Seite des Auslegers zugeord­ net sind. Die Trägerfläche ist gewöhnlich, jedoch nicht not­ wendigerweise die Fläche, auf der das Werkstück bearbeitet wird.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann die Höhe jeder Seite des Auslegers unabhängig durch entsprechende Ein­ richtungen zur Verschiebung durch die Steuerung mit dem jewei­ ligen Sensor eingestellt werden. Wenn folglich bei Drehung des Auslegers eine Veränderung einer Fläche in der Trägerfläche durch eine der Verschiebungseinrichtungen erfaßt wird, kann der diese Verschiebungseinrichtung steuernde Sensor die Höhe der zugeordneten Seite des Auslegers einstellen, so daß der Ausleger und die Bearbeitungsstation relativ zu dem Werkstück in gewünschter Höhe gehalten werden. Die Einstellung einer der Verschiebungseinrichtungen kann dazu führen, daß der der an­ deren Verschiebungseinrichtung zugeordnete Sensor aus der ge­ wünschten Höhe wegbewegt wird, so daß dann eine Einstellung der anderen Verschiebungseinrichtung notwendig ist. Die Not­ wendigkeit von solchen, aufeinanderfolgenden Einstellungen wird jedoch vermieden, wenn jeder der Sensoren eine Bezugshöhe auf einem Radius zwischen der Drehzapfen-Trägereinrichtung und der entsprechenden Verschiebungseinrichtung überwacht. Bei dieser Art von Dreipunktlagerung des Auslegers kann die Höhe einer der Verschiebungseinrichtungen eingestellt werden, ohne daß es notwendig ist, die andere Verschiebungseinrichtung nachzustellen.

Bei einer anderen Ausführungsform, die für runde Werk­ stücke ebenso geeignet ist, wie für eckige, lange, plattenför­ mige oder andere Oberflächen, wird der Ausleger auf einem Trä­ gergestell abgestützt, das z. B. aus einem Rollenpaar gebildet ist, welches normalerweise an entgegengesetzten Seiten des Werkstücks liegt und die Trägerflächen begrenzt. Die Bearbei­ tungsstation, wie z. B. ein Fräskopf, ist entlang des Ausle­ gers im wesentlichen senkrecht zu der Verschiebungsrichtung des Auslegers entlang seinem Trägergestell bewegbar. Der Aus­ leger kann sich über das Trägergestell hinaus bewegen, so daß der Bearbeitungskopf an einem Werkstück auf einer Seite des Trägergestells wirksam wird. Drei oder mehr einstellbare Ver­ schiebungseinrichtungen unterstützen den Ausleger auf dem Trä­ gergestell und zwar zumindest eine auf jeder der Trägerflä­ chen. Vorzugsweise sind vier einstellbare Verschiebungsein­ richtungen vorgesehen, von denen jeweils zwei an entsprechen­ den Ecken des Auslegers an jeder Trägerfläche liegen. Es kön­ nen jedoch auch durch drei einstellbare Verschiebungseinrich­ tungen die gleichen Vorteile bezüglich völliger Unabhängigkeit der Einstellungen wie bei dem vorher beschriebenen, drehbaren Ausleger erzielt werden.

Mit der Erfindung ist die Bearbeitung von Werkstücken in einer gewünschten Höhe möglich, ohne daß sichergestellt werden muß, daß die Trägerfläche absolut parallel zu der Bezugshöhe ist. Dies wird durch Verwendung einer Mehrzahl von Sensoren erreicht, die jeweils entsprechenden Abschnitten des von einer Verschiebungseinrichtung abgestützten Auslegers zugeordnet sind, wobei alle Verschiebungseinrichtungen unabhängig vonein­ ander betätigt werden können. Die zu bearbeitende Höhe wird durch die Referenz gesteuert, was jedoch bedeutet, daß die Höhe der Bearbeitungsstation relativ zu dem Werkstück vari­ ieren kann oder veränderbar ist, wenn der Ausleger entlang der Trägerfläche(n) verschoben wird. Der Ausdruck "gewünschte Hö­ he" ist unter Berücksichtigung des jeweiligen Zeitpunkts zu verstehen. Weiterhin sollte der Ausdruck "Höhe" nicht so ver­ standen werden, daß der Bearbeitungskopf nur in einer horizon­ talen Ebene betätigt wird. Die "Höhe" ist vielmehr so zu ver­ stehen, daß diese relativ aber nicht notwendigerweise parallel zu einer als Bezug dienenden Ebene liegt.

Die Bezugsgröße, gegenüber der die Verschiebung des Aus­ legers überwacht wird, kann einen genauen Strahl, wie z. B. einen Laserstrahl, in einer Ebene, die jeden der verwendeten Sensoren schneidet, aufweisen. Der Strahl ist vorzugsweise sehr dünn und kann mit sehr engen Toleranzen von den Sensoren erfaßt werden. Die Strahlungsquelle kann bei der Ausführung mit rotierendem Ausleger in der Mitte der Drehzapfenlagerung liegen oder zu einer Seite des Werkstücks verschoben sein. Der Strahl kann über eine Ebene gespreizt werden, vorteilhafter ist es jedoch, mit einem schmalen Strahl kontinuierlich mit hoher Geschwindigkeit über die gewünschte Ebene zu schwenken, um eine kontinuierliche Abtastung der Bezugsebene zu erhalten. Jeder Sensor kann dabei mehrere Dioden aufweisen.

Alternativ dazu kann die Verschiebung des Auslegers me­ chanisch durch eine Mehrzahl von Sensoren überwacht werden, die jeweils einen Bewegungswandler aufweisen, der mit einer entsprechend eingestellten Schablone eingreift. Die Bezugs­ schablone ist insbesondere, jedoch nicht nur bei Verwendung der Ausführungsform mit rotierendem Ausleger, geeignet, wobei diese einen Einstellungspunkt, wie z. B. einen Strahl, aufwei­ sen kann, der drehbar von der Drehzapfenlagerung abstrahlt, jedoch unabhängig von dem Ausleger ist. Eine gewöhnliche Scha­ blone für die Ausführungsform mit drehendem Ausleger weist je­ doch eine ringförmige Bezugsfläche auf, die sich um die Dreh­ zapfenlagerung erstreckt, so daß die Verschiebungswandler mit aufeinanderfolgenden Sektoren der Schablone eingreifen können, wenn sich der Ausleger dreht. Die auf die Schablone von dem Verschiebungswandler aufgebrachte Kraft ist normalerweise sehr gering, so daß eine relativ leichte und leicht einstellbare Schablone verwendet werden kann. Eine solche Schablone kann eine präzise ringförmige Spur von der Art aufweisen, wie sie auf dem Werkstück vorgesehen werden kann. Vorteilhafterweise ist die Schablone jedoch aus einem starren Ring gebildet, der einen beträchtlich kleineren Durchmesser aufweisen kann als das Werkstück, und der unabhängig von dem Werkstück abgestützt wird.

Die starre Schablone kann integral mit der Drehzapfenla­ gerung ausgebildet sein, oder ist vorteilhafterweise z. B. mit drei Trägerbuchsen unabhängig einstellbar. Die Höhe kann mit einem gleichlaufenden Taktarm oder anderen geeigneten Einrichtungen, wie z. B. einem Spirituspegel bestimmt werden.

Die Verschiebungseinrichtungen zum Abstützen des Ausle­ gers können Räder oder Rollen aufweisen, die sich auf der bzw. den Trägerflächen bewegen, wobei jedoch auch andere Einrich­ tungen mit geringer Reibung, wie z. B. Gleitstücke mit Längs­ lagern geeignet sind.

Die auf dem Ausleger angeordnete Bearbeitungsstation kann Metall-Fräseinrichtungen oder andere Bearbeitungswerkzeuge, wie z. B. Schleifmaschinen, Bohrer, Poliermaschinen oder ähn­ liches aufweisen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische teilweise Grundrißdarstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung im Betriebszustand;

Fig. 2 eine schematische Seitendarstellung der Ausfüh­ rungsform von Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische, von hinten gesehene Darstel­ lung der Ausführungsform von Fig. 1;

Fig. 4 die Darstellung eines elektrohydraulischen Kreises für die Ausführungsform der Fig. 1 bis 3;

Fig. 5 eine Aufrißdarstellung einer modifizierten An­ triebseinheit von vorne;

Fig. 6 eine Teildarstellung entlang der Linie VI-VI in Fig. 5;

Fig. 7 die Teildarstellung einer mit einer gespannten Fe­ der angebrachten Antriebseinheit gemäß den Fig. 5 und 6;

Fig. 8 die Grundrißdarstellung einer zweiten Ausführungs­ form der Erfindung;

Fig. 9 die Teil-Aufrißdarstellung entlang der Linie IX-IX in Fig. 8; und

Fig. 10 die Teil-Aufrißdarstellung entlang der Linie X-X in Fig. 8.

Zunächst wird auf die Fig. 1 bis 3 bezug genommen, in denen schematisch ein Bearbeitungsgerät 10 innerhalb eines ringförmigen Werkstücks 12, wie z. B. eines Einstellrings mit 6 in Durchmesser gezeigt ist, der eine obere Ecke oder einen Flansch aufweist, die eine zu bearbeitende Oberfläche 14 bil­ det.

Ein aus Trägern 16 gebildeter Stern erstreckt sich über das Innere des Werkstücks 12 und bildet eine Drehachsenlage­ rung 18 des Bearbeitungsgeräts 10 in der Mitte des runden Werkstücks 12. Die Träger 16 können mit ihren radial äußeren Enden an der inneren Wand des Werkstücks angeschweißt sein, sie sind jedoch gewöhnlich, wie in Fig. 2 für einen Träger ge­ zeigt, durch Schrauben bzw. mit Gewinde versehenen Bolzen, die sich in das Werkstück erstrecken, starr fixiert und zur ge­ nauen Justierung der Drehzapfenlagerung in der Mitte einstell­ bar. Die Drehzapfenlagerung 18 ist eine sich vertikal erstrec­ kende Stange, die eine vertikale Öffnung 17 aufweist, die die Ver­ wendung eines Richtlots erlaubt, um die Stange vertikal zu einer Bezugsgröße auszurichten. Die Drehstange ist fest mit dem Stern verbunden, wobei die vertikale Ausrichtung der Stan­ ge durch entsprechendes Auflagern der Träger auf dem Stern er­ zielt wird. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Dreh­ stange relativ zu dem Kreuz oder anderen festen Trägerelemen­ ten der Drehstange ausgerichtet sein. Das obere Ende der Dreh­ zapfenstange trägt ein festes radiales Lager 19, um einen Taktarm 21 (aus Übersichtlichkeitsgründen nur in Fig. 2 ge­ zeigt) abzustützen, der weiter unten genauer erläutert werden soll. Das Obere der Drehzapfenstange 18 kann weiterhin so ausgestaltet sein, daß es einen kleinen Pegel oder Theodoliten (nicht gezeigt) trägt, um eine Überprüfung der Arbeitsfläche 14 von der Mitte her zu ermöglichen.

Ein Ausleger 20 ist drehbar auf der Drehzapfenstange 18 über ein selbstausrichtendes, konisches Rollenlager 22 befe­ stigt, welches mit einem Ring 24 des Auslegers eingreift. Das Lager 22 ermöglicht eine gewisse Verdrehung des Auslegers 20 relativ zu der Trägerstange 18. Auch andere Arten von selbst­ ausrichtenden Lagern können geeignet sein.

Armpaare 26 und 28 sind fest mit dem Ring 24 über eine allgemein mit 27 bezeichnete Strebe verbunden, so daß sich die Arme von entsprechenden Seiten des Rings 24 parallel zueinan­ der mit einem gewissen Abstand erstrecken. Die Arme 26 und 28 sind weiterhin entlang ihrer Länge mit einer oder mehreren Querstreben 30 (nur eine gezeigt) versehen, um die Drehstei­ figkeit zu verbessern.

An dem entfernten Ende 32 des Auslegers ist eine hydrau­ lische Fräsmaschine 34 angeordnet, deren Kopf 36 nach unten gerichtet ist, um auf die Arbeitsfläche 14 einzuwirken. Die Maschine 34 ist an dem Ausleger 20 über ein Gleitstück befe­ stigt, so daß eine Anpassung der Höhe der Maschine 34 relativ zu dem Ausleger möglich ist. Die auswärts gelegenen Enden der Arme 26, 28 werden durch entsprechende Rolleneinheiten 38 und 40 abgestützt, die auf der Arbeitsfläche 14 aufliegen. Die Rolleneinheiten 38 und 40 sind mit ihren entsprechenden Armen 26 und 28 über entsprechende Stützen 42 und 44 verbunden, die sich von den Armen lateral nach außen erstrecken. Der Ausleger 20 ist folglich an drei Punkten unterstützt: an der Drehzap­ fenstange 18 und den zwei winkelförmig beabstandeten Rollen­ einheiten 38 und 40, die auf gegenüberliegenden Seiten des Auslegers angeordnet sind, so daß eine dreikantige Anordnung entsteht, bei der die Fräsmaschine 34 zentral gegenüber den Rolleneinheiten angeordnet ist.

Die Rolleneinheiten 38 und 40 sind jeweils über entspre­ chende hydraulische Betätigungseinrichtungen 46 und 48 an den Stützen 42 und 44 befestigt, die ein Heben und Senken der Rol­ leneinheiten relativ zu den Trägerarmen 43 und 45 der entspre­ chenden Stützen ermöglichen. Dadurch kann die Höhe der zuge­ ordneten Seite des Auslegers relativ zu der Höhe des Teils der Arbeitsfläche 14, auf der die entsprechende Rolleneinheit läuft, zu jeder Zeit gehoben und gesenkt werden. Jede der hy­ draulischen Betätigungseinrichtungen ist unabhängig von einer anderen betreibbar, so daß mit diesen der Ausleger auf einer gewünschten Höhe gehalten werden kann, trotz der Tatsache, daß die Arbeitsfläche 14, auf der die Rolleneinheiten 38 und 40 laufen, mit Unebenheiten, wie z. B. Klumpen, Schweißnähten und Einsenkungen versehen ist. Ein Steuermechanismus zur Überwa­ chung solcher Unregelmäßigkeiten in der Höhe des Auslegers relativ zu der Arbeitsfläche und zur Einstellung der Betäti­ gungseinrichtungen wird weiter unten beschrieben werden.

Die Rolleneinheiten 38 und 40 weisen jeweils zwei ausge­ richtete Rollenpaare in ihrem Inneren auf, wobei die Paare mit einem Winkel so angeordnet sind, daß die Achse jedes Paars auf dem entsprechenden Radius von der Drehzapfenstange 18 liegt. Bei einer Mehrzahl von Rollen in jeder Rolleneinheit wird die Beeinflussung der Arbeitsfläche 14 minimiert. Vorzugsweise sind Einrichtungen zur Einstellung der Höhe der Rolleneinhei­ ten relativ zu dem Ausleger vorgesehen, die unabhängig von der Lage der Betätigungseinrichtung erfolgt, um eine anfängliche grobe Einstellung einer geeigneten Höhe des Auslegers zu er­ möglichen. Diese zusätzliche Einstellmöglichkeit kann durch eine Anzahl von Löchern in verschiedenen Höhen in den Rollen­ einheiten sowie einen Stift zur Verbindung jeder Rolleneinheit mit ihrer Betätigungseinheit über eines der Löcher erreicht werden. Der Lochabstand kann geringfügig kleiner sein als der Hub der Betätigungseinrichtung. Ein Hub von 25 mm für die hydraulischen Betätigungseinrichtungen 46 und 48 hat sich für die gewünschte Genauigkeit des Systems als geeignet erwiesen. Alternativ dazu oder zusätzlich zu den Löchern können die Stützen 42 und 44 mit den entsprechenden Armen 26 und 28 über verlängerte Öffnungen verschraubt sein, so daß eine vertikale Einstellung der Stützen relativ zu den Armen möglich ist.

Eine mit Federn befestigte, elektrisch betriebene An­ triebsrolle 50 ist an einem Trägerarm 47 angebracht, der sich fest von dem Arm 26 des Auslegers erstreckt und auf der Ar­ beitsfläche 14 läuft, um den Ausleger um die Drehzapfenstange 18 zu bewegen. Diese Antriebseinheit ist aus Gründen der Über­ sichtlichkeit in den Fig. 1 und 2 nicht dargestellt. Die Rolle 50 wird mittels einer Kette 49 bewegt, die von einem um­ kehrbaren DC (Gleichspannungs-)motor 51 angetrieben wird, wo­ bei die Federbefestigung zu einem sicheren Kontakt der Rolle 50 mit der Oberfläche 14 beiträgt.

Wie in Fig. 2 zur Verdeutlichung gezeigt ist, trägt der Ausleger 20 Gehäuse 51 für verschiedene hydraulische und ande­ re Steuereinrichtungen, mit denen die Fräsmaschine und andere Systeme des Geräts 10 betrieben werden. Die Gehäuse 51 sind zwischen den Armen 26 und 28 angebracht, um den Gesamtaufbau des Geräts klein zu halten. Diese Gehäuse sind in den Fig. 1 und 3 zwecks Klarheit weggelassen worden.

Eine Schablone 52, die in Form eines starren, zylindri­ schen Rings ausgebildet ist, erstreckt sich koaxial um die Drehzapfenstange 18. Die Schablone weist eine präzise obere Grundfläche 54 mit einer Toleranz von 0,01 mm auf. Sie wird auf drei mit gleichem Winkel beabstandeten und mit Buchsen versehenen Schrauben gehalten, von denen nur zwei schematisch dargestellt und mit der Ziffer 53 bezeichnet sind. Die Schrau­ ben sind in der Lage gezeigt, in der sie die Schablone 52 von dem Trägerkreuz 16 abstützen. Es ist jedoch genauso gut mög­ lich, die Schablone von der Maschinengrundfläche aus abzu­ stützen. Die Schablone definiert die Bezugshöhe, relativ zu der das Gerät 10 die Bearbeitung durchführt, so daß es von großer Wichtigkeit ist, daß die obere Fläche sich in der ge­ wünschten Orientierung befindet, das heißt im Normalfall senkrecht zu der Achse der Drehzapfenstange 18. Der Taktarm 21, der dazu dient, dieses zu unterstützen, ist drehbar um die Dreh­ zapfenstange 18 angebracht, und weist ein Eichmaß 23 mit einem Sensorelement 25 auf, welches in Kontakt mit der Fläche 54 steht, um Abweichungen von der gewünschten Fläche zu bestim­ men. Die mit Buchsen versehenen Schrauben 53 können zur Kor­ rektur von Abweichungen entsprechend eingestellt werden. Die Höhe des Taktarms selbst kann unter Verwendung eines Spiritus­ pegels überprüft werden, der auch zur Feststellung der Höhe der Schablone verwendbar ist, und zwar in Abhängigkeit von den Anforderungen an den Taktarm 21. Die Schablone kann natürlich auch zu der gegenüber der Achse der Drehzapfenstange senkrech­ ten Richtung geneigt sein und/oder eine nicht ebene Bezugsflä­ che definieren, wenn dies für die Bearbeitung der Oberfläche 14 erforderlich ist. Wenn die Schablone nicht selbsttragend ist, sollte eine größere Anzahl von Buchsenschrauben verwendet werden, die die Schablone halten, und die entsprechend dem Taktarm eingestellt werden können, um eine gewünschte Bezugs­ höhe zu definieren.

Im Betrieb wird die korrekt orientierte Schablone durch ein Wandlerpaar 56 und 58 für Verschiebungen erfaßt, das an entsprechenden Armen 26, 28 befestigt ist, wobei die Wandler­ elemente nach unten gerichtet sind und in Kontakt mit der Flä­ che 54 stehen. Jeder der Wandler 56 und 58 ist auf dem von der Drehzapfenstange 18 durch die entsprechende Rolleneinheit ver­ laufenden Radius, wie in Fig. 1 durch die gestrichelten Linien 57 und 59 gezeigt, angeordnet. Die Wandler können innerhalb entsprechender Spaltblöcke (nicht gezeigt) in Durchgängen vor­ gesehen sein, die geringfügig tiefer sind als das Sensorele­ ment des Wandlers, so daß vor dem Anschlagen eines Wandlers das Sensorelement bündig mit dem Spaltblock liegt, der dann äußere Belastungen aufnehmen kann. Jeder Wandler wird mit einer Schraube bzw. Bolzen in dem entsprechenden Spaltblock befestigt. Die Spaltblöcke können zur einfachen Justierung so­ wie zum Schutz gegen Beschädigungen z. B. beim Herabfallen des Auslegers 20 magnetisch befestigt werden.

Die Wandler dienen jeweils zur Überwachung von Verände­ rungen zwischen der Schablonenfläche 54 und der Höhe der ent­ sprechenden Seite des Auslegers, d. h. des Arms 26 oder 28. Wenn eine Veränderung festgestellt wird, die z. B. auftritt, wenn eine Rolleneinheit auf eine Erhebung auf der Arbeitsflä­ che 14 auffährt, wird der entsprechende Wandler 56 oder 58 entsprechend aus- oder eingefahren. Eine elektrohydraulische Schaltung, wie in Fig. 4 gezeigt, steuert die entsprechenden hydraulischen Betätigungseinrichtungen 46 bis 48 an, um die zugeordnete Rolleneinheit 38 oder 40 relativ zu ihrem Arm zu heben oder zu senken. Die elektrohydraulischen Schaltungen jedes Wandlers und die zugeordneten Betätigungseinrichtungen arbeiten unabhängig voneinander. Da sich jeder Wandler 56 und 58 auf einem von dem Drehzapfen durch die entsprechende Rol­ leneinheit erstreckenden Radius befindet, beeinflußt die Ju­ stierung der Höhe einer Rolleneinheit nicht die Spur des ande­ ren Wandlers auf der Schablone. Bei der oben beschriebenen Dreipunktlagerung des Auslegers führt eine Höhenjustierung einer Rolleneinheit zu einer Verdrehung des Auslegers um eine Achse, die durch den durch die andere Rolleneinheit laufenden Radius definiert ist. Folglich sind die Justierungen der Rol­ leneinheiten völlig unabhängig voneinander, was einen sehr stabilen Transport der Fräsmaschine zur Folge hat. Diese Sta­ bilität wird weiterhin durch das selbstausrichtende Lager 22 auf der Drehzapfenstange 18 unterstützt.

Die Verwendung elektrohydraulischer Schaltungen hat sich zur Erzielung einer unerwartet guten Steuerung der Bearbei­ tungsvorgänge als geeignet erwiesen, wobei aufeinanderfolgende Bewegungen des Fräskopfes 36 mit einer Toleranz von 0,01 mm gesteuert werden können, was die Verwendung einer Schablone 52 mit einem vergleichsweise kleinen Radius von z. B. 1 m er­ laubt.

Mit der in Fig. 4 gezeigten elektrohydraulischen Schal­ tung 120 wird kontinuierlich die Position jedes Wandlers 56 und 58 überwacht. Es ist anzustreben, daß die maximale Höhen­ einstellung jeder Rolleneinheit 38 und 40 bei einer relativ geringen Höhe gehalten wird, z. B. bei 25 mm, um ein Sperren der Schaltung zu verhindern und die Stabilität zu vergrößern. Bei der Verwendung des Gerätes ist es folglich grundsätzlich ratsam, größere Unebenheiten in der Arbeitsfläche 14 mit einem ersten Durchlauf einzuebnen, auf den dann sukzessiv tiefere Durchläufe über die Arbeitsfläche erfolgen, und zwar in dem Maße, in dem diese sich an eine ebene Fläche annähert. Statt dessen kann auch ein Füllmaterial, wie z. B. ein Kitt zur Einebnung größerer Löcher oder Dellen verwendet werden, wo­ durch ebenfalls eine zu große Veränderung der Höhe aufeinan­ derfolgender Bogenabschnitte der Arbeitsfläche vermieden wird.

Die elektrohydraulische Schaltung 120 des Geräts 10 weist ähnliche Schaltungen 122 und 124 für jedes aus einer hydrau­ lischen Betätigungseinrichtung und einem Verschiebungswandler 46, 56 bzw. 48, 58 gebildete Paar auf. Jede der Schaltungen 122 und 124 enthält einen Erreger bzw. Demodulator 126, der mit dem entsprechenden Wandler verbunden ist und über einen Verbinder 128 ein Signal zu einem Servo-Verstärker 130 über­ trägt, durch den ein Regelventil 132 betätigt wird. Dieses Ventil steuert die Zuführung von Hydraulikflüssigkeit 134 mittels einer Pumpe (nicht gezeigt), zu bzw. von den entspre­ chenden Seiten eines doppelt wirkenden Kolbens 136 in der zu­ geordneten Betätigungseinrichtung.

Wie bereits erläutert, sind die Schaltungen 122 und 124 so ausgelegt, daß sie unabhängig voneinander arbeiten. In der Schaltung 120 ist jedoch ein Potentiometer 137 vorgesehen, mit dein die Nullstellung (Normalstellung) jedes Verschiebungswand­ lers 56 bzw. 58 relativ zu dein anderen verändert werden kann. Durch Verstellung des Potentiometers in einer Richtung kann folglich die Nullstellung eines Wandlers ausgefahren und die Nullstellung des anderen Wandlers eingefahren werden. Diese Verstellung bewirkt eine Verkippung des Auslegers 20 sowie der Bearbeitungsstation 36 und ermöglicht eine Feinjustierung. Es ist also z. B. möglich, den Fräskopf so einzustellen, daß eine Doppelschraffur auf der Arbeitsfläche 14 entsteht.

Die Steuerschaltung 120 enthält eine eingebaute Startse­ quenz, mit der jeder Arm 26 und 28 des Auslegers 20 auf eine Schraubenhülse (screw jack, nicht gezeigt) in eine gewünschte Position gesetzt wird. Die Verschiebungswandler 56 und 58 wer­ den dann durch eine hydraulische Steuerpumpe auf die Schablone 52 gesetzt und mit einem Schalter 138 in eine erhöhte Position gelegt. Die Schraubbuchsen werden dann so eingestellt, daß sich die Arme 26 und 28 absenken können. Die Bewegung wird auf entsprechenden Voltinetern 140 angezeigt, welche als Fehlermaß dienen und den genauen Abstandsfehler anzeigen, mit dem der zugeordnete Verschiebungswandler von seiner Nullpunktstellung abweicht. Der Schalter 138 (raise/auto-switch) wird dann in die automatische Stellung umgelegt. Das Gerät 10 justiert sich daraufhin automatisch selbst, indem die Betätigungseinrichtun­ gen 46 und 48 und die Rolleneinheiten 38 und 40 in der Weise bewegt werden, daß der Ausleger 20 sich hebt, bis die Wandler 56 und 58 so liegen, daß der auf den Voltinetern 140 angezeigte Fehler Null ist. Die Gewindehülsen können dann wie gewünscht nach oben gedreht werden.

Die elektrohydraulische Schaltung 120 kann von Störungen in der Spannungsversorgung unabhängig gemacht werden, indem ein kleiner hydraulischer Speicher und genügend elektrische Energie vorgesehen werden, um die Maschine auf ihrer Höhe zu halten, bis der Fräskopf 38 anhält. Die Leistung für die Steu­ erschaltung kann über einen Hilfsschalter an einer den Fräs­ kopf antreibenden Pumpe zugeführt werden.

Das Bearbeitungsgerät 10 ist zwar mit Bezug auf eine ebe­ ne Schablonenfläche 54 beschrieben worden, die grundsätzlich senkrecht zu der Drehachse des Auslegers 20 liegt, welche durch die Trägerstange 18 definiert ist. Die Bezugsfläche braucht jedoch nicht eine solche ebene oder unebene Fläche für das Werkstück zu definieren, d. h. es kann auch eine gewellte oder geneigte Fläche durch Festlegen einer geeigneten Schab­ lone oder anderer Bezugsgrößen bearbeitet werden. Eine geeig­ nete, alternative ebene Bezugsgröße kann ein Laserstrahl die­ nen, wie im folgenden mit Bezug auf die in den Fig. 8 bis 10 gezeigte Ausführungsform beschrieben werden wird. Durch die Verwendung eines Laserstrahls kann die Schablone 52 durch ge­ eignete elektro-optische Sensoren ersetzt werden. Als Alterna­ tive dazu kann auch ein sich von der Trägerstange 18 wegdre­ hender, jedoch von dem Ausleger 20 unabhängiger Arm als Be­ zugsgröße dienen. Weiterhin ist es möglich, eine jeder Betäti­ gungseinrichtung zugeordnete elektronische Pegelmessung als Bezugswert zu verwenden.

Zur Einstellung der Rolleneinheiten ist eine elektrohy­ draulische Schaltung 120 beschrieben worden; die Steuerung bzw. Justierung der Rolleneinheiten kann jedoch auch mit be­ liebigen anderen elektrischen Einrichtungen, wie z. B. DC-Schrittmotoren, erfolgen.

Ferner kann der Maschinenkopf 38 des Bearbeitungsgeräts 10 auch nach oben gerichtet sein, um die Unterseite eines kreisförmigen Werkstücks zu bearbeiten. Der Maschinenkopf kann auch so angeordnet sein, daß er die innere Wand eines runden Werkstücks bearbeitet. Das Gerät kann so aufgebaut sein, daß es sich um eine nicht vertikale Achse dreht, z. B. um eine horizontale oder geneigt gestellte Achse, wobei die Beschrei­ bung des Geräts 10 entsprechend ausgezulegen ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Geräts 10 kann dieses als Basis einer tragbaren oder fest auf einem Boden montierten Maschine verwendet werden, bei der die Rollenein­ heiten auf einer Schiene anstatt auf der Arbeitsfläche laufen. Die Trägerstange 18 und die Schablone 52 wären dann in der Mitte der Spur angeordnet. Wenn gewünscht, könnte die Maschine dann die Spur auf die wirkliche Höhe nachschneiden. Dieses sollte jedoch nicht notwendig sein. Große und schwere Objekte könnten dann zur Bearbeitung auf Ständern über der Maschine angeordnet werden. Die Ständer würden dabei außerhalb des Schwenkbereichs der Maschine angeordnet werden und könnten einstellbar sein. Weitere Befestigungen an der Maschine könn­ ten dann Ausführung verschiedener Maschinenfunktionen, wie z. B. Fräsen, Bohren und Zapfendrehen ermöglichen. Weiterhin wäre es möglich, eine Stütze an dem Ausleger zu montieren, um die Bearbeitungsstation so zu tragen, daß erhöhte Flächen des Werkstücks bearbeitet werden können. Winkel könnten durch Ver­ wendung eines an der Trägerstange 18 montierten Theodoliten gesetzt werden.

In den Fig. 5 und 6 ist eine Antriebseinheit 60 ge­ zeigt, die die Rolleneinheit 50 gemäß Fig. 3 ersetzt. Die An­ triebseinheit 60 wird ebenfalls indirekt über Einrichtungen wie z. B. einen umkehrbaren DC (Gleichspannungs-)Motor 51 mit einer Kette 49 (siehe Fig. 3) angetrieben, die mit einer auf der Antriebswelle 64 der Antriebseinheit angebrachten Zahn­ trommel 62 eingreift. Die Antriebswelle 64 ist so angeordnet, daß sie in und relativ zu einem Gehäuserahmen 66 der Antriebs­ einheit mittels Einrichtungen aus gegenüberliegenden, selbst­ abgleichenden Lagern 68 rotiert. Eine Antriebs-Riemenscheibe 70 ist innerhalb des Gehäuserahmens 66 auf der Antriebswelle 64 und zur Rotation mit dieser montiert. Der Gehäuserahmen 66 weist ein Paar beabstandeter Platten 66a und 66b auf, durch die die Antriebswelle 66 geführt ist, sowie ein quer verlau­ fendes Teil 69 und eine obere Platte 69, die die beabstandeten Platten verbinden.

Eine Serie von drei Riemenspannrollen 72 ist ebenfalls zur Rotation in und relativ zu dein Gehäuserahmen 66 über den beabstandeten Achsen parallel zu der Antriebswelle 64 vorge­ sehen. Die Riemenspannrollen 72 erstrecken sich unter den Stand bzw. das Niveau des Gehäuserahmens 66. Ein flexibler An­ triebsriemen 74 ist um die Riemenspannrollen 72 und die Rie­ menscheibe 70 gelegt. Der untere Lauf 76 des Riemens 74, der zwischen den Riemenspannrollen 72 verläuft, ist flach und bil­ det eine Antriebsfläche zum Eingriff mit der Arbeitsfläche 14 (siehe Fig. 3). Bei einem Vergleich der Fig. 5 und 6 ist zu erkennen, daß der Antriebsriemen 74 im Verhältnis zu der Länge des unteren Laufs 76 relativ schmal ist, was die Gefahr eines Verrutschens verringert.

Der Riemen 74 wird positiv durch die beschriebene Anord­ nung, z. B. durch den DC-Motor 51 angetrieben. Unter gewissen Bedingungen kann durch den Vorgang des Fräsens, durch die An­ wendung anderer Werkzeuge 36 oder durch die Gestalt der Ar­ beitsfläche 14 der Ausleger 20 und damit auch die Antriebsein­ heit 60 mit einer gegen den Antrieb rückwärts gerichteten Kraft beaufschlagt werden, was zu einer unerwünschten Umkeh­ rung des Antriebsriemens und der Riemenscheibe 70 gegen die Motordrehrichtung führt. Um diesem entgegenzuwirken, ist in der Antriebseinheit 60 ein nicht reversibler Mechanismus vor­ gesehen.

Dieser nicht reversible Mechanismus weist ein Getriebe 78 auf, welches an dem gegenüber der Zahntrommel 62 entgegenge­ setzten Ende der Antriebswelle 64 angebracht ist, und mit die­ ser dreht, sowie weiterhin ein Paar sperrender Arme 80 und 82 (in Fig. 6 zur Übersichtlichkeit weggelassen), die um ent­ sprechende, auf einer Trägerplatte 88 angebrachten Achsen 84 und 86 drehbar gelagert sind, wobei die Trägerplatte 88 rela­ tiv zu dem Gehäuserahmen 66 fest angebracht ist. Jeder sper­ rende Arm 80, 82 weist einen Steg 90 auf, der mit dem Getriebe 78 eingreift. Die sperrenden Arme 80 und 82 sind gegenüber der Trägerplatte 88 drehbar befestigt, so daß sie von Hand mit dein Getriebe 78 in Eingriff gebracht bzw. wieder gelöst werden können. Jeder sperrende Arm kann ausbalanciert oder z. B. mit einer Feder vorgespannt sein, die über den mittleren Bereich wirkt, so daß ein Eingriff mit dem Getriebe 78 bzw. eine gelö­ ste Stellung gehalten werden kann.

Wenn der sperrende Arm so gedreht ist, daß er mit dem Ge­ triebe 78 eingreift, ist eine Drehung des Getriebs und damit auch der Antriebswelle 64, der Riemenscheibe 70, der Riemen­ spannrollen 72 und des Antriebsriemens 74 in Richtung entge­ gengesetzt zum Uhrzeigersinn (siehe Fig. 5) möglich. Wenn der Ausleger 20 und damit auch der Antriebsriemen 74 eine Bewegung in umgekehrter Richtung beginnt, ohne daß der Antriebsmotor 51 in seiner Drehrichtung umgekehrt wird, greift der sperrende Arm 80 automatisch mit dem Getriebe 78 ein, um diese Umkehrung zu sperren. Wenn eine Verschiebung des Riemens 74 (in Fig. 5) in Richtung entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn gewünscht ist, wird der sperrende Arm 82 ohne Eingriff mit dem Getriebe 78 gehalten. In ähnlicher Weise wird bei einer gewünschten Bewe­ gung des Antriebsriemens durch den Antriebsmotor 51 im Uhrzei­ gersinn der sperrende Arm 82 in Eingriff mit dem Getriebe 78 gebracht und der sperrende Arm 80 in die nicht eingegriffene Stellung gelegt, so daß unerwünschte Antriebskräfte in Rich­ tung entgegen dem Uhrzeigersinn abgeblockt werden.

Die Antriebseinheit 60 ist auf dem Ausleger 20 mit einer unter Federkraft stehender Abstützung 92, wie in Fig. 7 ge­ zeigt, befestigt. Die Abstützung 92 weist eine L-förmige Stütze 94, einen nach oben gerichteten Steg 96, der an dem Ausleger 20 befestigt wird, sowie einen unteren Steg 98 auf, der ein röhrenförmiges Gehäuse 100 trägt. Der untere Steg 98 der Stütze 94 trägt eine Buchse 102, in der sich gleitend ein Trägerstab 104 befindet, der koaxial zu dem Gehäuse 100 liegt. Der hervortretende Teil des Trägerstabs 104 liegt in einer entsprechenden, durch eine Befestigung 108 getragenen Buchse 106. Die Befestigung 108 befindet sich auf einer oberen Platte 69 des Gehäuserahmens 66 der Antriebseinheit 60. Der Träger­ stab 104 ist von dem Gehäuse nach außen durch eine Schrau­ benfeder 110 vorgespannt, um den unteren Lauf 76 des Riemens 74 in Eingriff mit der Arbeitsfläche 14 zu halten. Ein Ende der Feder 110 liegt an einem Anschlag 112 an dein Stab 104, während das andere Ende an einem durch einen Bolzen 116 abge­ stützten Joch 114 anliegt, wobei der Bolzen 116 über eine Schraubverbindung mit einer Kappe 118 des röhrenförmigen Ge­ häuses 100 befestigt ist. Durch Einjustierung der Schraube 116 kann die Koinpression der Feder 110 vergrößert oder verkleinert werden.

In den Fig. 8 bis 10 ist ein Gerät 150 gezeigt, mit dem jedes Werkstück (nicht gezeigt) innerhalb eines Rahmens 152 bearbeitet werden kann, der durch parallel beabstandete Seitenbalken 154 und parallele Endbalken 156 abgegrenzt wird und sich zwischen den benachbarten Enden der Seitenbalken 154 erstreckt. Die Endbalken 156 lokalisieren aktiv die Seitenbal­ ken. Sie können jedoch auch weggelassen werden, wenn die Sei­ tenbalken in geeigneter Weise durch andere Einrichtungen abge­ sichert werden.

Die Seitenbalken 154 weisen verstärkte I-Balken auf, wo­ bei eine entsprechende Schiene 158 an einem oberen Flansch 160 jedes I-Balkens vorgesehen ist. Die Schienen 158, die fest mit den Seitenbalken 154 verbunden sind, erstrecken sich parallel zueinander und tragen einen darauf verschiebbaren Ausleger 162. Der Ausleger 162 wird auf den Schienen 158 durch vier li­ neare Lager 164 an entsprechenden Ecken des Auslegers ver­ schiebbar getragen, wobei die Lager 164 die Schienen 158 dicht umschließen, um zu verhindern, daß der Ausleger Bewegungen in zu den Schienen lateraler Richtung ausführen kann (siehe Fig. 10). Die Längslager 164 können auch durch andere Verschie­ bungseinheiten mit geringer Reibung, wie z. B. Rollen- oder Räderanordnungen ersetzt werden, es ist jedoch anzunehmen, daß die genannten Lager eine optimale Positionierung des Auslegers ermöglichen.

Jedes an einer Schiene 158 vorgesehene lineare Lagerpaar 164 ist an entsprechenden Enden eines der zwei longitudinal schwimmenden Balkens 166 des Auslegers befestigt, wobei zwei Balken 166 durch in Längsrichtung beabstandete I-Balken 168 überbrückt sind, die parallele Arme des Auslegers 162 bilden. Diese erstrecken sich senkrecht zu den Schienen 158 und zu den schwimmenden Balken 166, an denen sie angeschweißt sind.

Jeder Arm 168 des Auslegers weist einen Gehäuseträger 170 auf, der durch Schweißen oder Verschrauben mit der unteren Fläche verbunden ist, die fest zwischen den Seitenbalken 154 des Maschinenrahmens 152 aufgehängt ist. Die Gehäuseträger 170 erstrecken sich parallel zueinander und sind jeweils mit einer vorderen Fläche verschraubt, welche eine lateral verlaufende lineare Schiene 172 darstellt. Die linearen Schienen 172 tra­ gen mittels gegenüberliegender linearer Lager 176, die mit den Schienen 172 eingreifen, einen Maschinenschlitten 174. Der Ma­ schinenschlitten 174 trägt eine Bearbeitungsstation 178, an der ein Kopf 180, wie z. B. ein Fräskopf, aufgehängt ist. Al­ ternativ dazu kann sich der Kopf 180 auch von der Station 178 nach oben erstrecken, um ein dort angebrachtes Werkstück zu bearbeiten.

Der Maschinenkopf 180 kann Werkstücke bearbeiten, die innerhalb des Rahmens 152 angeordnet sind, wie z. B. die End­ flächen von Teilen eines Turbinengehäuses, welches auf einer Grundfläche befestigt ist. Der Maschinenkopf kann so verscho­ ben werden, daß er jeden Bereich innerhalb des Rahmens er­ reicht, indem der Ausleger 162 entlang der Schienen 158 und/oder der Maschinenschlitten 174 entlang der sich senkrecht erstreckenden linearen Schienen 172 verschoben wird. Die Ver­ schiebung des Auslegers entlang der Schienen 158 kann durch gegenüberliegende Motoren (nicht gezeigt) bewirkt werden, die an den schwimmenden Balken befestigt sind und die mit Feder­ kraft vorgespannte Ritzel (nicht gezeigt) antreiben, die wie­ derum mit entsprechenden, sich parallel zu den Schienen 158 erstreckenden Stegen 182 eingreifen. Die Antriebseinheit kann im wesentlichen so ausgelegt sein, wie mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben worden ist, mit der Ausnahme, daß die Reifen oder Rollen 50 durch ein Ritzel ersetzt sind und daß mindestens zwei von diesen vorgesehen sind und zwar eines für jeden Steg 182. Eine ähnliche Anordnung kann für den Maschinenschlitten 174 vorgesehen werden, wobei der Schlitten 174 auch durch eine aus einem elektrischen Motor und einer Kette gebildete An­ triebseinheit (nicht gezeigt) in Verbindung mit jeder latera­ len Schiene 172 verschoben werden kann.

Damit der Maschinenkopf 180 genau arbeiten kann, ist es wichtig, daß sowohl der Ausleger 162 als auch der Maschinen­ schlitten 174 genau in ihrer Höhe gehalten werden (oder in einer gewünschten Ebene), wenn sie entlang ihrer entsprechen­ den Schienen verschoben werden. Es ist relativ leicht zu er­ reichen, daß der Maschinenschlitten 174 seine Höhe hält, wenn er entlang der linearen Schienen 172 geführt wird, da die Schienen 172 mit der vertikalen Fläche des entsprechenden Gehäuseträgers 170 verschraubt sind, und eine Justierung der Schienen durch Lösen der Sicherheitsschrauben (wie gezeigt) Verschiebung der Schienen, bis sie die entsprechende Höhe erreichen, z. B. mittels eines Spirituspegels, sowie Wiederan­ ziehen der Schrauben erreicht werden kann. Die längsseitig verlaufenden Schienen 158 sind demgegenüber jedoch an der oberen Fläche des Flanschs 160 der Seitenbalken 154 montiert, so daß die entsprechende Justierung auf gleiche Höhe wesent­ lich schwieriger ist, insbesondere da der Rahmen 152 eine beträchtliche Höhe aufweisen kann. Zur Lösung dieses Problems ist jedes der mit den Schienen 158 eingreifende lineare Lager 164 unabhängig vertikal verschiebbar und durch eine entspre­ chende, an dem zugeordneten Ende des schwimmenden Balkens 166 montierte hydraulische Betätigungseinrichtung 184 getragen. Die hydraulischen Betätigungseinrichtungen und die elektro­ hydraulischen Steuerschaltungen jeder Betätigungseinrichtung sind im wesentlichen die gleichen, wie sie mit Bezug auf Fig. 4 (bei dieser Ausführungsform sind vier Schaltungen vorgese­ hen) beschrieben worden sind. Mit Ausnahme der Sensoren 186 zur Bestimmung der gewünschten Höhe bzw. Ebene soll deshalb darauf nicht mehr eingegangen werden. Die Sensoren 186 können mit Hilfe von Stahldrähten oder anderen mechanischen Einrich­ tungen, wie z. B. oberen Schablonen die Position erfassen oder, wie in Fig. 8 gezeigt, so ausgelegt sein, daß sie auf einen ebenen Laserstrahl ansprechen, der von einer in der Nähe einer Ecke des Rahmens 152 angeordneten Laserlichtquelle 188 ausgeht. Geeignete Laserlichtquellen, die einen Strahl mit ge­ ringem Durchmesser in der gewünschten Ebene erzeugen, sind allgemein erhältlich. Der Laserstrahl überstreicht kontinuier­ lich den abzutastenden Bereich über dem Rahmen 152, so daß eine kontinuierliche Abtastung der Bezugshöhe möglich ist. Die Sensoren erfassen den Strahl, so daß eine sehr hohe Genauig­ keit bei der Messung der momentanen Höhe erreicht wird. Jeder Sensor 186 weist eine Anordnung von Dioden auf, deren Bereiche sich überlappen, so daß der Sensor den Laserstrahl "sehen" kann und ein entsprechendes elektrisches Signal erzeugt. Die Anordnung der Dioden erfolgt in einer Reihe sowie relativ zu der Bezugsebene leicht geneigt, wobei eine mittlere Diode so angeordnet ist, daß sie ein Nullwertsignal erzeugt. Mit zuneh­ mendem Abstand von der mittleren Diode, und zwar sowohl nach oben als auch nach unten, wird von den Dioden ein sich vergrößerndes Signal erzeugt, das die steigende Abweichung von dem Normwert anzeigt. Die Dioden am äußeren Ende können so ge­ schaltet sein, daß sie den Meßbereich der Sensoren verbrei­ tern.

Durch das Antwortsignal jeder Diodenanordnung wird die elektrohydraulische Schaltung der Sensoren bzw. Betätigungs­ einrichtungen so aktiviert, daß die zugeordneten linearen La­ ger 164 ausgefahren oder eingezogen werden, wodurch die ent­ sprechende Ecke des Auslegers 162 gehoben oder gesenkt wird und folglich Unebenheiten in der Höhe der Schienen 158 ausge­ glichen werden können.

Viele der mit Bezug auf das Gerät 10 beschriebenen Eigen­ schaften und Optionen treffen ebenso auf das Gerät 150 zu, wo­ bei geeignete Modifikationen für den Fachmann offenbar sind, so daß die Beschreibung des Geräts 150 entsprechend gilt.

Claims (25)

1. Bearbeitungsgerät für Werkstücke (12), mit
einem auf einem Trägergestell (16, 18) montierten Ausle­ ger (20; 162),
einer an dem Ausleger (20; 162) angebrachten Bearbei­ tungsstation (34; 178),
mehreren beabstandeten Verschiebungseinrichtungen (38, 40; 164) die jeweils einem Abschnitt (26, 28; 168) des Ausle­ gers (20; 162) zugeordnet sind, um den Ausleger relativ zu dem Trägergestell (16) durch Eingriff mit wenigstens einer Trä­ gerfläche (14; 158) zu bewegen,
einer Antriebseinrichtung (50; 182) zum Verschieben des Auslegers (20) entlang der Trägerfläche (14; 158),
einer Sensoreinrichtung zum Überwachen der Bewegung des Auslegers (20; 162) relativ zu einer Bezugsgröße (54),
wobei die Verschiebungseinrichtungen (38, 40; 164) ein­ stellbar sind, um eine Bewegung des Auslegers (20; 162) in Richtung auf die Trägerfläche (14) oder von dieser weg zu er­ möglichen, um in Abhängigkeit von Signalen der Sensorein­ richtung die Bearbeitungsstation (34; 178) auf einer gewünschten Höhe zu halten,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung meh­ rere Sensoren (56, 58; 186) aufweist, die jeweils einer der Verschiebungseinrichtungen (38, 40; 164) zugeordnet sind und die die Bewegung des zugehörigen Abschnitts (26, 28; 168) des Auslegers (20; 162) überwachen, wobei jede Verschiebungsein­ richtung (38, 40; 164) durch den zugeordneten Sensor einzeln steuerbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Trägergestell (16, 18) eine Drehachse aufweist, um die der Ausleger (20) drehbar ist,
die Bearbeitungsstation (34) auf dem Ausleger (20) ent­ fernt von der Drehachse angebracht ist, und
zwei winkelförmig beabstandete Verschiebungseinrichtun­ gen (38, 40) vorgesehen sind, die jeweils entsprechenden Sei­ ten (26, 28) des Auslegers zugeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (56, 58) auf entsprechenden Radien angeordnet sind, die sich zwischen der Drehachse und den zugeordneten Verschiebungseinrichtungen (38, 40) erstrecken.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bearbeitungsstation (34) mit gleichem, winkelmä­ ßigem Abstand zwischen den zwei Verschiebungseinrichtungen (38, 40) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausleger (20) an der Drehachse mit­ tels eines selbstausrichtenden Lagers (22) gehalten wird.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebungseinrichtungen (38, 40) Räder oder Rollen aufweisen, deren Drehachsen sich radial zur Drehachse des Auslegers (20) erstrecken.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die jeder Seite des Auslegers (20) zuge­ ordnete Verschiebungseinrichtung zwei winkelmäßig beabstan­ dete Paare von zwei Rollen aufweisen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, gekenn­ zeichnet durch eine Einrichtung (80, 82, 78) zum Verhindern einer nicht gewünschten Umkehrung der Verschiebungsrichtung des Auslegers (20) entlang der Trägerfläche (14).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die die Bewegungsumkehr verhindernde Einrichtung eine sper­ rende Anordnung aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (50) einen ange­ triebenen Riemen (74) mit einem Lauf (76) aufweist, der die Trägerfläche berührt, wobei die Länge des Laufs (76) größer ist als seine Breite.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsgröße eine ringförmige Scha­ blone (52) aufweist, die sich in Form eines starren Rings um die Drehachse erstreckt, und daß die Sensoren (56, 58) Ver­ schiebungswandler aufweisen, die mit einer Bezugsfläche (54) des Rings in Wechselwirkung treten.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schablone (52) fest von der Drehachse des Trägerge­ stells (16, 18) getragen wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schablone (52) durch eine unabhängige Buchsenanord­ nung (53) getragen wird.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der Schablone (52) wesentlich kleiner ist als der Abstand der Bearbeitungsstation (34) von der Drehachse.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abtastarm (21) drehbar an der Dreh­ achse gelagert ist, um eine Höhenausrichtung der Bezugsfläche der Schablone (52) zu ermöglichen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Ausleger (162) zum Verschieben entlang zweier beab­ standeter Trägerflächen (158) gelagert ist,
die Bearbeitungsstation (178) entlang des Auslegers (162) im wesentlichen senkrecht zu der Verschiebungsrichtung des Auslegers bewegbar ist, und
mindestens drei einstellbare Verschiebungseinrichtungen (164) den Ausleger (162) auf den Trägerflächen abstützen, wo­ bei jede Trägerfläche in Eingriff mit mindestens einer der Verschiebungseinrichtungen steht.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß vier einstellbare Verschiebungseinrichtungen an den Ecken des Auslegers (162) vorgesehen sind, wobei jeweils zwei Ver­ schiebungseinrichtungen mit einer der Trägerflächen in Ein­ griff stehen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß
die Bearbeitungsstation (178) zum Verschieben entlang einander gegenüberliegender vertikaler Flächen (172) des Aus­ legers (162) gelagert ist, und
die Höhe der Bearbeitungsstation relativ zu dem Ausleger selektiv und manuell einstellbar ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsstation (178) zum Ver­ schieben entlang des Auslegers (162) in linearen Lagern (176) abgestützt ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die einstellbaren Verschiebungseinrich­ tungen (164) lineare Lager aufweisen.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsgröße durch mechanische Ein­ richtungen zur Höheneinstellung definiert ist, und daß die Sensoren (186) Verschiebungswandler aufweisen.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 oder 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sensor (56, 58; 186) einen elektronischen Pegel aufweist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 oder 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsgröße einen präzisen, in einer Ebene ausgesandten Energiestrahl aufweist und die Sensoren (56, 58; 186) ihre Bewegung relativ zu der Ebene des Strahls erfassen.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl von einer Laserlichtquelle (188) ausgesandt wird.

25. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die elektrischen Schaltungen zum Steuern des Justierens der Verschiebungseinrichtungen (38, 40; 164) entsprechend der durch die Sensoren (56, 58; 186) überwachten Bewegung Potentiometer (137) zum selektiven Ju­ stieren einer der Verschiebungseinrichtungen relativ zu einer anderen Verschiebungseinrichtung aufweisen, um die Bearbei­ tungsstation (34; 178) zu neigen.