DE69014883T2

DE69014883T2 - Lünette mit Fernmessung.

Info

Publication number: DE69014883T2
Application number: DE69014883T
Authority: DE
Inventors: Richard J Lessway
Original assignee: Arobotech Systems Inc
Current assignee: Arobotech Systems Inc
Priority date: 1990-09-19
Filing date: 1990-12-20
Publication date: 1995-04-27
Anticipated expiration: 2010-12-21
Also published as: US5058468A; DE69014883D1; JPH0523938A; EP0476184B1; ATE115024T1; EP0476184A1; JPH0725001B2; ES2064596T3

Description

1. Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Lünetten, die zum drehbaren Abstützen zylindrischer Werkstücke verwendet werden. Insbesondere betrifft diese Erfindung eine Dreipunkt- Ausrichtlünette mit einer eingebauten Wegmeßeinrichtung zum Fernmessen des von einem Werkstück abgetragenen Materialmaßes und mit einer wirksameren Ergreifung zur Sicherstellung der Präzision der Fern-Wegmeßeinrichtung. Eine Lünette gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der US-A-4,650,237 bekannt.

2. Beschreibung des Stands der Technik:

Lünetten werden gemeinhin in der Werkzeugmaschinenindustrie eingesetzt, um zylindrische Werkstücke während spanabhebender oder schleifender Bearbeitungsvorgänge abzustützen, wenn der Bearbeitungsvorgang bei sich drehendem Werkstück durchgeführt wird. Der Einsatz einer Lünette unter solchen Bedingungen hat hauptsächlich zwei Vorteile. Der erste ist die Vermeidung einer Durchbiegung am Bearbeitungspunkt, wenn mit langgestreckten Werkstücken gearbeitet wird. Der zweite ist die stabilisierende Wirkung der Lünette auf das Werkstück zur Verbesserung der Präzision des Bearbeitungsvorgangs. Aufgrund der genauen Bearbeitungsvorgänge, für die eine Lünette typischerweise eingesetzt wird, ist ein Mittel zum Messen des Werkstückdurchmessers oder, alternativ zum Messen des vom Werkstück abgetragenen Materialmaßes, in Verbindung mit der Lünette notwendig.
Lünetten haben im allgemeinen zumindest zwei Berührpunkte zum Abstützen des Werkstücks und irgendeine Art von Einstellung zum gleichmäßigen Ergreifen des Werkstücks um seinen Umfang. Eine Lünette, wie sie im US-Patent No. 4,399,639 an LESSWAY offenbart ist, die für das Ergreifen des Werkstücks durch sein wahres Zentrum konstruiert ist, ist daher aufgrund ihrer Fähigkeit, das Werkstücks genau abzustützen und aufgrund ihrer leichten Bedienbarkeit besonders erwünscht.
Eine Verbesserung der obenstehend angegebenen Zentrierwirkung ist im US-Patent No. 4,650,237 an LESSWAY beschrieben, in dem eine automatische Dreipunktzentrierung und -halterung verwirklicht ist. Die Halterung wird dort durch ein mittleres Werkstückkontaktteil und ein Paar von Greifarmen vorgenommen, die je ein seitliches Werkstückkontaktteil haben. Die Greifarme sind funktionsmäßig an einem Betätigungskörper angebracht, der verschieblich in einem Gehäuse befestigt ist. Das mittlere Werkstückkontaktteil ist an einem Ende des Betätigungskörpers benachbart zu und zwischen den Greifarmen angeordnet. Die Greifwirkung der Greifarme wird mittels pentagonaler Nocken erreicht, die in einem Paar von Nockenbahnen in der Gehäusewand untergebracht sind.
Wird der Betätigungskörper im Gehäuse in Richtung auf das Werkstück verschoben, bewegen sich die Greifarme zunächst parallel zum Betätigungskörper und aufeinander zu. Befinden sich die Greifarme neben dem Werkstück, so bewegen sie sich unter Zusammenwirkung mit den Nockenbahnen in einer Weise seitlich auf das Werkstück zu, die funktionsmäßig zu einem zentrierenden und haltenden Eingriff mit dem Werkstück führt.
Wie oben erwähnt, benötigen Lünetten typischerweise ein Mittel zum Messen des Werkstücks, um festzustellen, wann der Bearbeitungsvorgang nach Erreichen eines gewünschten Maßes am Werkstück abgebrochen werden soll. Aus Gründen der Präzision ist es bevorzugt, das Meßinstrument am Werkstück neben der Lünette anzuordnen, um den Vorteil der Stabilität des Werkstücks in der Umgebung der Lünette auszunutzen. Diese Forderung ist wegen des begrenzten, in der Nachbarschaft der Lünetten vorhandenen Raums bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lünetten von Nachteil, insbesondere wenn mit kleineren Werkstücken, wie beispielsweise mit einer Nockenwelle oder einer Kurbelwelle gearbeitet wird. Darüber hinaus machen die Späne und der Schleifabrieb und die erhöhte Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung des Meßinstruments, welches benachbart dem Werkstück angeordnet ist, diese Anordnung nicht erstrebenswert.
Wie aus dem Obenstehenden entnommen werden kann, wäre es wünschenswert, in die Lünette eine Einrichtung zum Vermessen des Werkstücks während seiner spanenden Bearbeitung zu integrieren. Es wäre ferner wünschenswert, wenn die Meßeinrichtung mit derselben Präzision arbeiten könnte, als würde sie das Werkstück direkt messen, ohne tatsächlich in direktem Kontakt mit dem Werkstück zu sein.
Die inneren Bestandteile heutiger Lünettenkonstruktionen folgen dem Werkstück nicht präzise genug, um eine zum Messen des Werkstücks ausreichende Oberfläche bereitzustellen. So ist beispielsweise das oben erwähnte US-Patent No. 4,650,237 an LESSWAY durch die pentagonalen Nockenglieder beschränkt, die inhärent einen höheren Reibungsverlust aufweisen als er für die benötigte Präzision tolerierbar ist.
Was daher benötigt wird, ist eine Lünette mit einer integrierten Einrichtung zum Messen des Werkstücks während eines Präzisionsbearbeitungsvorgangs, bei dem die Meßeinrichtung ohne einen signifikanten Präzisionsverlust entfernt von dem Werkstück angeordnet ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Lünette zum Zentrieren und Greifen eines Werkstücks bereitgestellt. Die Lünette hat ein Gehäuse mit einer Längsachse und einer Querachse. Das Gehäuse hat an einem Ende seiner Längsachse ein dem Werkstück benachbartes Arbeitsende. Das Gehäuse hat weiterhin eine Nokken- bzw. Steuerfläche, die parallel zur Ebene der Längs- und der Querachse ist.
In dem Gehäuse ist ein Betätigungs- oder Arbeitskörper angeordnet. Der Arbeitskörper ist entlang der Steuerfläche des Gehäuses in Längsrichtung verschiebbar. An einem Ende des Arbeitskörpers benachbart dem Arbeitsende des Gehäuses befindet sich ein mittleres Werkstückkontaktteil, das eines der drei Werkstückkontaktteile der vorliegenden Erfindung darstellt. Eine Meßeinrichtung ist so angeordnet und befestigt, das sie in der Lage ist, die Längsverschiebung des Arbeitskörpers bezüglich des Gehäuses zu messen.
Ein Paar von Greifarmen ist funktionsmäßig mit dem Arbeitskörper im Gehäuse verbunden. Jeder der Greifarme hat ein Gleitende und ein Greifende, wobei sich das Greifende in Längsrichtung vom Arbeitsende des Gehäuses erstreckt. Ferner ist ein seitliches Werkstückkontaktteit an jedem Greifende angeordnet, um die zweiten und dritten Werkstückkontaktteile der Dreipunkt- Werkstückkontaktanordnung der vorliegenden Erfindung bereitzustellen. Jeder Greifarm hat weiterhin benachbart zu seinem Gleitende einen Gleitabschnitt, der im Arbeitskörper verschiebbar ist. Jeder Greifarm hat desweiteren eine Rolle, die an jedem Greifarm auf seinem Gleitabschnitt drehbar angebracht ist, sowie ein Paar benachbarter Führungsstifte.
In der Steuerfläche des Gehäuses ist ein Paar Nocken ausgebildet, in denen je eine der Rollen sowie ihr benachbartes Paar von Führungssstiften, das auf den Greifarmen befestigt ist, funktionsmäßig angeordnet ist. Jeder Nocken weist einen Längsabschnitt und einen sich im wesentlichen quer erstreckenden Abschnitt auf. Die Führungsstifte befinden sich während eines Auszugs oder Vorschubhubs des Arbeitskörper in gleitendem Eingriff mit dem Längsabschnitt und sie sind auch während eines Einzugshubs des Arbeitskörpers mit dem Längsabschnitt in Eingriff. Die Rollen sind in Eingriff mit den Querabschnitten der Nocken und sorgen für eine Steuerwirkung mit geringer Reibung zwischen dem Paar von Greifarmen und ihrem entsprechendem Nokkenpaar während aufeinanderfolgender Schleifvorgänge und ähnlichem.
Der Arbeitskörper wird im Gehäuse entlang der Steuerfläche in Längsrichtung verschoben, vorzugsweise durch eine elektrische oder fluidbetätigte Kraftquelle. Ein Zyklus des Arbeitskörpers besteht aus einem Ausfahrhub und einem Einzugshub. Die Führungsstifte stehen mit dem Längsabschnitt ihres Nockens in gleitendem Eingriff, während die Rollen ihn durchlaufen, um das mittlere Werkstückkontaktteil in Längsrichtung auszufahren. Ist der Längsabschnitt durchlaufen, tritt jede Rolle während des Schlußabschnitts des Ausfahrhubs mit dem engeren Querabschnitt ihres Nockens in Eingriff. Der Querabschnitt sorgt für einen weiteren Längsauszug des mittleren Werkstückkontaktteils und zugleich für eine Konvergenz der beiden seitlichen Werkstückkontaktteilarme. Die gleichzeitigen Bewegungen des mittleren und der seitlichen Werkstückkontaktteile in Richtung auf ein Werkstück sorgen für einen ausrichtenden Dreipunkt-Eingriff mit einem Werkstück. Während des Einzugshubs folgt jeder Satz von Führungsstiften und Rollen seinen zugehörigen Nockenabschnitten in umgekehrter Weise, um die Greifarme und den Arbeitskörper in ihre Ausgangsstellungen zurückzuführen.
Ein wünschenswertes Resultat der Rollen/Führungsstift/Nockenanordnung ist die Fähigkeit des Arbeitskörpers, zusammen mit den Greifarmen dem Umfang eines kreisförmigen Werkstücks genau zu folgen. Die Rollen sorgen für einen glatten, mit geringer Reibung behafteten Bewegungsablauf zwischen den Greifarmen und den Querabschnitten der Nocken, was dem Arbeitskörper erlaubt, der Verschiebung der Greifarme als Folge einer Änderung des Durchmessers eines Werkstücks während einer schleifenden oder spanabhebenden Bearbeitung des Werkstücks genau zu folgen. Der Betrieb und die Effizienz der Lünette wird somit durch die Verminderung ihrer internen Reibung verbessert.
Ein bedeutender Vorteil der vorliegenden Erfindung ist weiter, daß die Meßeinrichtung direkt von dem Arbeitskörper genau ablesen kann. Die Längsverschiebung des Arbeitskörpers entspricht exakt der Längsverschiebung des mittleren Werkstückkontaktteils, das seinerseits das Werkstück an dessen Umfang direkt berührt. Als Folge davon kann die Meßeinrichtung benachbart zum Arbeitskörper und entfernt von dem Werkstück angeordnet werden und dennoch die für die meisten spanabhebenden und schleifenden Bearbeitungen erforderliche Präzision beibehalten. Die entfernte Anordnung der Meßeinrichtung vermindert auch eine Verschmutzung und Beschädigung der Meßeinrichtung und ermöglicht auch eine größere, stabilere Lünette zur besseren Abstützung eines Werkstücks.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Hub des Arbeitskörpers computergesteuert geregelt werden kann, um mit der Meßeinrichtung zusammenzuwirken, wenn eine elektronische Meßeinrichtung verwendet wird. Zusammen mit der Fähigkeit des automatischen Zentrierens gemäß der vorliegenden Erfindung sind automatische Herstellungsverfahren mit angemessener Präzision erreichbar.
Dementsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Lünette mit einer integrierten Meßeinrichtung zum Messen des Fortschritts einer spanabhebenden oder schleifenden Bearbeitung eines zylindrischen Werkstücks bereitzustellen.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, daß solch eine Lünette ihre integrierte Meßeinrichtung entfernt von dem Werkstück angeordnet hat, um das Werkstück in der Nachbarschaft der Lünette von einer zu starken Anhäufung zu befreien.
Ein noch weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, daß solch eine Lünette derart konstruiert ist, daß eine interne Reibung zwischen den Greifarmen und den Nocken, die für die Greifwirkung der Greifarme sorgen, minimiert ist.
Weitere Ziele und Vorteile dieser Erfindung werden nach einem Lesen der folgenden, detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen besser ersichtlich sein.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Vorderansicht einer Lünette mit einer integrierten Meßeinrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung, wobei die Lünette sich in einer teilweise ausgezogenen Stellung befindet.
Fig. 2 ist eine Vorderansicht, teilweise aufgebrochen, teilweise im Teilquerschnitt, der Lünette aus Fig. 1, wobei die Lünette sich in einer ausgefahrenen und greifenden Stellung befindet.
Fig. 3 ist ein Querschnitt entlang der Linie 3-3 aus Fig. 1, gesehen in der Richtung der Pfeile.
Fig. 4 ist eine Vorderansicht des Arbeitskörpers gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.
Fig. 5 ist eine rechte Stirnansicht des Arbeitskörpers entlang der Linie 5-5 in Fig. 4, gesehen in der Richtung der Pfeile.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Fig. 1 zeigt die allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnete automatische Lünette der vorliegenden Erfindung, wie sie sich in einer teilweise ausgefahrenen Stellung darstellt. Aus Gründen der deutlicheren Darstellung der vorliegenden Erfindung zeigt Fig. 2 die automatische Lünette 10 in einer ausgefahrenen, mit einem Werkstück in Eingriff stehenden Stellung und sie zeigt einige der inneren Strukturen der Lünette 10 besser. Die Lünette 10 hat ein Gehäuse, allgemein durch die Bezugsziffer 12 bezeichnet, mit einer Längsachse und einer Querachse, mit einem durch ein Abstreifglied 15 (wiper member) gebildeten Arbeitsende 14 an einem Ende und einem durch eine hintere stirnwand 17 gebildeten entfernten Ende 16 am anderen Ende der Längsachse. Wie aus dem Querschnitt in Fig. 3 ersehen werden kann, hat das Gehäuse 12 auch eine erste Seitenwand 18 und eine gegenüberliegende zweite Seitenwand 20, die beide zur Ebene der Längs- und Querachsen parallel sind. Die erste und die zweite Seitenwand 18 und 20 begrenzen zusammen einen Hohlraum 22 in dem Gehäuse 12. Eine obere Wand 24 und eine Bodenwand 26 komplettieren zusammen mit der ersten und zweiten Seitenwand 18 und 20 eine zusammenhängende, vierseitige Umschließung für das Gehäuse 12.
In der entsprechenden ersten und zweiten Innenfläche 28 und 30 der ersten bzw. der zweiten Seitenwand 18 bzw. 20 sind eine erste Nockenkontur 32 und eine gegenüberliegend angeordnete Nokkenkontur 34 ausgebildet. Unter erneuter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 hat jede Nockenkontur 32 und 34 je einen Längsabschnitt 36 und 38 und je einen Querabschnitt 40 und 42, der sich von der Längsachse erstreckt. In der bevorzugten Ausführungsform sind die erste und die zweite Nockenkontur 32 und 34 zur Aufnahme von Schmiermittel und zur Verhinderung einer Verschmutzung in, jedoch nicht durch, die einander zugewandten Inschmutzung in, jedoch nicht durch, die einander zugewandten Innenflächen 28 und 30 der gegenüberliegenden Seitenwände 18 bzw. 20 gearbeitet. Aus produktionstechnischen Gründen ist es darüber hinaus wünschenswert, die erste und die zweite Seitenwand 18 und 20 identisch zu gestalten, derart, daß die erste und zweite Nockenkontur 32 und 34, im am Gehäuse 12 angebrachten Zustand, Umkehrbilder voneinander auf gegenüberliegenden Seiten der Längsachse sind.
In dem Gehäuse 12 angeordnet ist ein allgemein mit der Bezugsziffer 44 bezeichneter Arbeitskörper, der in Längsrichtung zwischen und gegen die einander zugewandten Innenflächen 28 und 30 der ersten und der zweiten Seitenwand 18 bzw. 20 verschiebbar ist. Der Arbeitskörper 44 ist aus einer zurückgezogenen Stellung benachbart der rückwärtigen Stirnwand 17 durch eine Öffnung 19 in dem Abstreifglied 15 in eine vorgeschobene oder ausgezogene Stellung verschiebbar. Der Arbeitskörper 44 hat ein Berührende 46 benachbart dem Arbeitsende 14 des Gehäuses 12 sowie ein Meßende 48 benachbart dem entfernten Ende 16 des Gehäuses 12. Zentral auf dem Berührende 46 des Arbeitskörpers 44 angeordnet befindet sich ein mittleres Werkstückkontaktteil 50.
Wie besser aus den Fig. 4 und 5 zu ersehen, die eine Vorderansicht bzw. eine Endansicht des Arbeitskörpers 44 darstellen, befindet sich auf einer ersten Oberfläche 52 des Arbeitskörpers 44 benachbart zu und der ersten Nockenkontur 32 des Gehäuses 12 zugewandt (Fig. 3) eine erste Nut 54, und eine entsprechende zweite Nut 56 ist auf einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche 58 des Arbeitskörpers 44 benachbart zu und der zweiten Nokkenkontur 34 zugewandt angeordnet. Beide Nocken 54 und 56 erstrecken sich bezüglich der Längsachse schräg über die entsprechende Oberfläche 52 bzw. 58 und bezüglich einander in einer sich kreuzenden Weise. Ferner erstreckt sich jede der Nuten 54 und 56 bis zu einem gegenüberliegenden Rand des Arbeitskörpers 44 benachbart entweder der oberen Wand 24 oder der Bodenwand 26 des Gehäuses 12. Jede der Nuten 54 und 56 erstreckt sich dann schräg in Richtung auf das Berührende 46 des Arbeitskörpers 44 in der zuvor erwähnten, sich kreuzenden Weise symmetrisch auf gegenüberliegenden Seiten des mittleren Werkstückkontaktteils 50 hervorstehend.
Unter erneuter Bezugnahme auf die Figuren 1, 2 und 3 befindet sich in jeder der Nuten 54 und 56 verschiebbar angebracht ein erster Greifarm und ein zweiter Greifarm, die allgemein mit den Bezugsziffern 60 bzw. 62 bezeichnet sind, welche zusammen die Aufgabe des Ergreifens eines zylindrischen Werkstücks 88 (Figuren 1 und 2) auf beiden Seiten des mittleren Werkstückkontaktteils 50 übernehmen. Jeder der Greifarme 60 und 62 hat je ein Gleitende 64 und 66 sowie ein gegenüberliegend angeordnetes Greifende 68 und 70. Gleitabschnitte 72 und 73 sind benachbart den Gleitenden 64 und 66 jedes Greifarms 60 bzw. 62 angeordnet und sind in gleitendem Eingriff mit ihrer zugehörigen Nut 54 und 56. Beide Greifenden 68 und 70 erstrecken sich auf gegenüberliegenden Seiten des mittleren Werkstückkontaktteils 50 von ihren zugehörigen Nuten 54 und 56 über das Arbeitsende 14 des Gehäuses 12 hinaus. An jedem Greifende 68 und 70 ist ein seitliches Werkstückkontaktteil 74 bzw. 76 angeordnet, welche zusammen einen Dreipunkt-Kontakt mit dem Umfang des Werkstück 88 bilden.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, daß ein sehr hartes Material mit einer geringen Reibung am besten für einen Einsatz als das mittlere und die seitlichen Werkstückkontaktteile 50, 74 und 76 geeignet ist. Die reibungsarme Eigenschaft des genannten Materials verbessert die Empfindlichkeit der Lünette 10 bezüglich des Zustands des Werkstücks 88, während die Härte des genannten Materials zu einem haltbareren und zuverlässigeren Werkstückkontaktteil führt. Ein besonders gut geeignetes Material für die Werkstückkontaktteile oder Verschleißklötze 50, 74 und 76 ist für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ein kommerziell erhältliches, polykristallines Diamantmaterial.
Erste und zweite Rolleneinrichtungen 78 und 80, wie z.B. Kurvenrollen, sind am zugehörigen ersten und zweiten Greifarm 60 und 62 an den zugehörigen ersten und zweiten Gleitabschnitten 72 und 73 mittels geeigneter Haltezapfen 81 drehbar angebracht. Die ersten und zweiten Rolleneinrichtungen 78 und 80 sind je in Eingriff mit ihren zugehörigen Querabschnitten der Nockenkonturen 32 und 34 und sorgen so für ein reibungsarmes Kämmen zwischen je dem ersten bzw. dem zweiten Greifarm 60 bzw. 62 und dem Querabschnitt der ersten bzw. zweiten Nockenkonturen 32 bzw. 34.
Die Fig. 1 und 2 zeigen ein erstes und zweites Paar feststehender Führungsstifte 90, 91 und 92, 93, die mit den ersten und zweiten Rolleneinrichtungen 78 und 80 zusammenwirken. Die feststehenden Führungsstifte 90 und 92 stehen in gleitendem Eingriff mit den äußeren Seiten der Längsabschnitte 36 und 38 der Nockenkonturen. Die feststehenden Führungsstifte 91 und 93 stehen nur mit den Innenseiten der Längsabschnitte 36 und 38 der Nockenkonturen in gleitendem Eingriff. Die abrollende Wirkung der Rolleneinrichtungen 78 und 80 ist, hervorgerufen durch eine Forderung nach maximaler Empfindlichkeit des Arbeitskörpers 44, am entscheidendsten während des Rollens auf den Querabschnitten 40 und 42 beim Ausfahrhub, wenn die seitlichen Werkstückkontaktteile 74 und 76 mit dem mittleren Werkstückkontaktteil 50 zum Werkstück 88 hin konvergieren, und zusätzlich dann, wenn die seitlichen Werkstückkontaktteile 74 und 76 und das mittlere Werkstückkontaktteil 50 dem Werkstück 88 nach unten folgen, während sein Durchmesser im Verlaufe einer spanabhebenden oder schleifenden Bearbeitung verringert wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist gefunden worden, daß die Greifarme 60 und 62 das Werkstück 88 im Verlaufe eines Rückzugshubs besser freigeben, wenn sie durch die Längsabschnitte der Nockenkonturen 32 und 34 mittels der Führungsstifte 90, 91 und 92, 93 geführt werden. Deshalb wirken die Rolleneinrichtungen 78 und 80 mit den Nockenkonturen 32 und 34 zusammen, wenn sie die obere Seite der querverlaufenden Nockenkonturabschnitte 40 und 42 überqueren. Der Rest der Ausfahr- und der Einzugshübe wird durch die feststehenden Führungsstifte 90, 91 und 92, 93 geführt, die in den Längsabschnitten 36 und 38 der Nockenkonturen 32 bzw. 34 gleiten.
Am Gehäuse 12 angebracht, benachbart zum entfernten Ende 16 und verbunden mit dem Meßende 48 des Arbeitskörpers 44 ist eine allgemein durch die Bezugsziffer 82 bezeichnete elektronische Meßeinrichtung zum Messen der Längsverschiebung des Arbeitskörpers 44 bezüglich des Gehäuses 12. Unterschiedliche Arten von Präzisions-Verschiebungsübertragern sind in der Lage, zufriedenstellend als elektronische Meßeinrichtung 82 zu arbeiten, insbesondere jene, die gemeinhin als ein variabler Lineardifferentialübertrager (LVDT) bezeichnet werden. Ein Beispiel eines kommerziell erhältlichen LVDT's ist das Modell 300 HR, hergestellt von Schaevitz Engineering in Pennsauken, New Jersey, USA.
Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt der dargestellte variable Lineardifferentialübertrager 82 eine Spule 96, die funktionsmäßig in einem Stützblock 97 befestigt ist. Der Stützblock 97 ist an der Außenseite der entfernten Stirnwand 17 des Gehäuses durch jedes geeignete Mittel, beispielsweise durch Schrauben 98, befestigt. In der axialen zylindrischen, durch die Spule 96 gebildeten Öffnung 100 ist eine Zentralstange 99 verschiebbar angebracht. Die Zentralstange 99 ist schraubbar am inneren Ende einer Einstellstange 101 befestigt. Die Einstellstange 101 hat einen an ihrem äußeren Ende befestigten gerändelten Knopf 102 zum Drehen der Stange 101, um die Position der Zentralstange 99 in der axialen Öffnung 100 einzustellen. Die Einstellstange 101 ist durch eine langgestreckte Welle 103 und einen Haltebügel 104 mit dem Meßende 48 des Arbeitskörpers 44 verbunden. Ein Ende des Haltebügels 104 ist schraubbar an der Einstellstange 101 befestigt und in einer eingestellten Position auf der Stange 101 mittels einer Arretiermutter 105 gesichert. Das andere Ende des Haltebügels 104 ist an dem rückwärtigen Ende der Welle 103 durch eine geeignete Schraube 106 befestigt. Das vordere Ende der Welle 103 ist T-förmig, mit einem Paar von Flanschen 120, die in einem rechteckigen Schlitz 121 sitzen, der im Meßende 48 des Arbeitskörpers 44 ausgebildet ist. Die Flansche 120 sind am Arbeitskörper 44 durch eine Vielzahl geeigneter Schrauben 107 befestigt.
Die Spule 96 ist durch geeignete Leitungen 108 elektrisch mit einer digitalen Übertragerauslesevorrichtung 109 verbunden, die ihrerseits durch geeignete Leitungen 110 mit einem programmierbaren Maschinenregler 111 verbunden ist. Die Bezugsziffer 112 bezeichnet eine Tasche oder eine Ausnehmung in der entfernten Endplatte 16 des Gehäuses, in die die Zentralstange 99 sich im Falle einer übermäßigen Verschiebung der Zentralstange 99 erstrecken kann.
Zum Zwecke des Verschiebens des Arbeitskörpers 44 in dem Gehäuse in Längsrichtung ist eine Hubeinrichtung 84 vorhanden, die an der entfernten Stirnwand 17 des Gehäuses 12 befestigt und mechanisch mit dem Arbeitskörper 44 verbunden ist. Wo eine Automation erwünscht ist, ist es bevorzugt, daß solch eine Hubeinrichtung 84 entweder durch elektrische oder Fluidkraft betätigt wird. Beispielsweise ist Druckluft unter den meisten Fabrikationsbedingungen ohne weiteres verfügbar und geeignet für die vorliegende Erfindung. Es ist jedoch herausgefunden worden, daß eine hydraulische Betätigung der Hubeinrichtung 84 allgemein bevorzugt ist.
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die Hubeinrichtung oder Antriebseinrichtung zum Bewegen des Arbeitskörpers 44 durch die Auszugs- und Einzugsbewegungen als ein hydraulischer Zylinder 114 dargestellt, der funktionsmäßig an einer geeigneten Halterung 115 angebracht ist, die durch jedes geeignete Mittel, beispielsweise durch Schrauben 116, an der entfernten Stirnwand 17 des Gehäuses befestigt ist. Der Hydraulikzylinder 114 umfaßt den üblichen Kolben 117, mit dem eine Kolbenstange 118 verbunden ist. Das äußere Ende der Kolbenstange 118 ist funktionsmäßig am Meßende 48 des Arbeitskörpers 44 durch jedes geeignete Mittel, beispielsweise durch einen Scharnierstift 119, befestigt.
Im Betrieb bewegt sich der Arbeitskörper 44 durch einen Ausfahrhub, beginnend mit seinem Meßende 48 in einer Ausgangs- und zurückgezogenen Stellung, die durch die mit 48a bezeichnete gestrichelte Linie in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist. Jede der ersten und zweiten Rollen 78 und 80 bewegt sich durch ihren zugehörigen Nockenkontur-Längsabschnitt 36 und 38 der Nockenkonturen 32 und 34 in nicht in Eingriff stehender Weise, jedoch mit den Führungsstiften 90, 91 und 92, 93 in gleitendem Eingriff mit den Nockenkontur-Längsabschnitten 36 und 38, um einen Längsauszug sowohl des mittleren Werkstückkontaktteils 50 als auch der ersten und zweiten Greifarme 60 und 62 in Richtung auf das Werkstück 88 herbeizuführen. Während die ersten und zweiten Rollen 78 und 80 in den Nockenkontur-Längsabschnitten 36 und 38 der Nockenkonturen 32 und 34 außer Funktion sind, bleiben die zugehörigen ersten und zweiten Greifarm-Gleitabschnitte 72 und 73 im wesentlichen bezüglich des Arbeitskörpers 44 stationär.
Sobald sich die ersten und zweiten Rollen 78 und 80 durch ihre zugehörigen Nockenkontur-Längsabschnitte 36 und 38 bewegt haben, rollen die ersten und zweiten Rollen 78 und 80 für den Rest der Ausfahrhubs auf der oberen Endfläche ihrer zugehörigen ersten und zweiten Nockenkontur-Querabschnitte 40 und 42 und die ersten und zweiten Gleitabschnitte 72 und 73 der Greifarme gleiten in ihren zugehörigen Nuten 54 und 56 in einer im wesentlichen seitlichen, nach außen weisenden Richtung weg von der Längsachse und voneinander. Das Auseinanderlaufen der Greifarm-Gleitenden 64 und 66 korrespondiert mit einem Zusammenlaufen der Greifenden 68 und 70. Gleichzeitig wird der Arbeitskörper 44 weiter in Längsrichtung auf das Werkstück 88 zu verschoben und sorgt für einen weiteren Längsauszug des mittleren Werkstückkontaktteils 50.
Die kombinierte Bewegung des Auszugs des mittleren Werkstückkontaktteils 50 mit dem Zusammenlaufen der seitlichen Werkstückkontaktteile 74 und 76 führt zu einem dreipunkt-zentrierenden Eingriff mit dem Werkstück 88. Die ersten und zweiten Rollen 78 und 80 folgen während des Einzugshubs des Arbeitskörpers 44 zusammen mit ihren zugehörigen feststehenden Sätzen von Stiften 90, 91 bzw. 92, 93 ihren zugehörigen ersten und zweiten Nockenkonturen 32 und 34 in umgekehrter Reihenfolge.
In einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung laufen das mittlere Werkstückkontaktteil 50 und jedes der ersten und zweiten seitlichen Werkstückkontaktteile 74 und 76 je mit einer gleichen Geschwindigkeit während ihrer Bewegungen durch die Querabschnitte 40 und 42 ihrer zugehörigen Nockenkonturen 32 bzw. 34 auf einen Konvergierungspunkt 86 zu. Konstruktiv kann der Konvergierungspunkt 86 ohne weiteres so bestimmt werden, daß er mit der Mittellängsachse des Werkstücks 88 zusammenfällt, um einen dreipunkt-zentrierenden Eingriff mit dem Werkstück 88 zu erzielen.
Es können nun die Vorteile gewürdigt werden, die sowohl aus der entfernten Anordnung der elektronischen Meßeinrichtung 82 und aus der effizienten abrollenden Wirkung zwischen den ersten und zweiten Rollen 78 und 80 und ihren zugehörigen Querabschnitten der Nockenkonturen 32 und 34 herrühren. Als ein erwünschtes Resultat der mit der Rollen/Führungsstift/Nocken-Anordnung einhergehenden reduzierten Reibung sind die Greifarme 60 und 62 dazu in der Lage, dem Werkstück 88 während einer spanabhebenden Bearbeitung oder einer Schleifbearbeitung durch ein Schleifrad 124, wie es in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, genau zu folgen. Die Rollen 78 und 80 sorgen für einen glatten, reibungsarmen Betrieb zwischen den Greifarmen 60 und 62 und den Querabschnitten der Nockenkonturen 32 und 34, was es dem Arbeitskörper 44 erlaubt, der Verschiebung des mittleren Werkstückkontaktteils 50 mit erhöhter Empfindlichkeit dicht zu folgen, während der Durchmesser des Werkstücks 88 durch eine spanabhebende oder schleifende Bearbeitung verringert wird. Der Betrieb und die Effizienz der Lünette 10 ist folglich durch die Verminderung ihrer inneren Reibung verbessert.
Als ein zusätzlicher Vorteil der verbesserten Wirksamkeit gemäß der vorliegenden Erfindung kann die elektronische Meßeinrichtung 82 direkt vom Arbeitskörper 44 ablesen, statt direkt von dem Werkstück 88 messen zu müssen. Die Längsverschiebung des Arbeitskörpers 44 entspricht mit Präzision der Längsverschiebung des Werkstückkontaktteils 50, das seinerseits direkt das Werkstück 88 auf seinem Umfang berührt. Die elektronische Meßeinrichtung 82 kann daher zusammen mit dem Arbeitskörper 44 und zugleich entfernt von dem Werkstück 88 angeordnet werden und kann dennoch die für die meisten Bearbeitungsvorgänge erforderliche Präzision beibehalten.
Bei dem Einsatz der elektronischen Meßeinrichtung 82 wird ein Werkstück mit fertig bearbeitetem Durchmesser in der Maschine aufgespannt, die das Werkstück 88 drehbar hält. Die Hubeinrichtung 84 wird dann in Betrieb gesetzt, um die Werkstückkontaktteile 50, 74 und 76 in einen Dreipunkt-Kontakt mit dem Durchmesser des fertig bearbeiteten Werkstücks zu bringen. Die Arretiermutter 105 auf der Einstellwelle 101 wird daraufhin gelöst und die Welle 101 wird mittels des gerändelten Knopfes 102 verstellt, um die Zentralstange 99 in der Spule 96 in eine Stellung zu bewegen, so daß die korrekte Größeninformation durch die Leitungen 108 an den digitalen Übertragerausleser gegeben wird, der seinerseits den programmierbaren Maschinenregler 111 mit Informationen versorgt. Nachdem die vorbeschriebenen Schritte ausgeführt worden sind, um die elektronische Meßeinrichtung 82 einzustellen, muß der Bediener lediglich damit fortfahren, Werkstücke 88 aufzuspannen und abzunehmen und der programmierbare Maschinenregler 111 stoppt die schleifende oder eine andere spanabhebende Bearbeitung, wenn die richtige Größe erreicht ist. Der Maschinenbediener überprüft die Größe periodisch, er braucht jedoch nicht die Größe jedes Werkstücks zu überprüfen.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Hubbewegung des Arbeitskörpers 44 computergesteuert werden kann, um mit dem Ausgang der elektronischen Meßeinrichtung 82 zusammenzuwirken, beispielsweise wenn ein LVDT eingesetzt wird. Mittels des Zusammenwirkens zwischen der elektronischen Meßeinrichtung 82 und der Hubeinrichtung 84 können der Ausfahrhub und der Einzugshub genau gesteuert und zum Messen des Werkstücks 88 überwacht werden. Zusammen mit der automatischen Zentrierungsfähigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung können dann automatische Herstellungsprozesse mit geeigneter Präzision erzielt werden.
Obwohl die Erfindung bezüglich einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben worden ist, ist ersichtlich, daß andere Ausführungsformen von einem Fachmann ergriffen werden können. Ein Beispiel besteht darin, die elektronische Meßeinrichtung 82 an einer anderen Position als dem entfernten Ende 16 des Gehäuses 12 anzuordnen und sie dennoch mit dem Arbeitskörper 44, jedoch entfernt von dem Werkstück 88, zusammenwirken zu lassen. Der Bereich der Erfindung ist daher nur durch die folgenden Ansprüche begrenzt.

Claims

1. Automatische Ausrichtlünettenvorrichtung (10), mit:

(a) einem Gehäuse (12) mit einer Längsachse und einer Querachse, wobei das Gehäuse (12) ein Arbeitsende (14) an einem Ende der Längsachse aufweist, und wobei das Gehäuse (12) eine Steuerflächeneinrichtung (28, 30) parallel zur Ebene der Längsachse und der Querachse aufweist;

(b) einem innerhalb des Gehäuses (12) angeordneten Arbeitskörper (44), wobei der Arbeitskörper (44) entlang der Steuerflächeneinrichtung (32, 34) des Gehäuses (12) in Längsrichtung verschiebbar ist, und wobei der Arbeitskörper (44) ein mittleres Werkstückkontaktteil (50) aufweist, das benachbart dem Arbeitsende (14) des Gehäuses (12) angeordnet ist;

(c) einem Paar funktionsmäßig mit dem Arbeitskörper (44) verknüpfter Greifarme (60, 62), wobei jeder des Paares von Greifarmen (60, 62) ein Gleitende (64, 66) und ein Greifende (68, 70) aufweist, wobei die Greifenden (68, 70) sich in Längsrichtung von dem Arbeitsende (14) des Gehäuses (12) erstrecken, wobei jeder des Paares von Greifarmen (60, 62) einen Gleitabschnitt (72, 73) benachbart dem Gleitende (64, 66) aufweist, wobei jeder der Gleitabschnitte (72, 73) mit dem Arbeitskörper (44) verschiebbar ist, und wobei jeder des Paares von Greifarmen (60, 62) ein seitliches Werkstückkontaktteil (74, 76) aufweist, das am Greifende (68, 70) angeordnet ist;

(d) einem Paar Nuten (54, 56), die auf gegenüberliegenden Flächen (52, 58) des Arbeitskörpers (44) angeordnet sind, wobei das Paar von Nuten sich schräg zur Längsachse in sich kreuzender Weise über die gegenüberliegenden Flächen erstreckt, und wobei die Gleitabschnitte (72, 73) der Greifarme (60, 62) verschiebbar in je einer des Paars von Nuten angebracht sind; gekennzeichnet durch

(e) Rollen (78, 80), die drehbar am Gleitabschnitt (72, 73) von jedem des Paars von Greifarmen befestigt sind;

(f) einen Satz Führungsstifte (90, 92) (92, 93), der am Gleitabschnitt (72, 73) von jedem des Paars von Greifarmen (60, 62) befestigt ist;

(g) ein Paar Nocken (32, 34), das in der Steuerflächeneinrichtung (28, 30) des Gehäuses (12) ausgebildet ist, wobei jeder des Paars von Nocken (32, 34) auf gegenüberliegenden Seiten des Arbeitskörpers (44) angeordnet ist und einen sich in Längsrichtung erstreckenden Abschnitt (36, 38) und einen schmaleren sich in Querrichtung erstreckenden Abschnitt (40, 42) aufweist;

(h) wobei jeder des Paars von Nockenquerabschnitten (40, 42) mit je einer der Rollen (78, 80) kämmt, um zwischen dem Paar von Greifarmen (60, 62) und dem Paar von Nockenquerabschnitten (40, 42) einen Eingriff mit geringer Reibung bereitzustellen;

(i) wobei jeder der Nockenlängsabschnitte (36, 38) mit je einem der Führungsstiftsätze (90, 91) (92, 93) kämmt;

(j) eine Hubeinrichtung (84) zum verschiebbaren Bewegen des Arbeitskörpers (44) in Längsrichtung entlang der Steuerflächeneinrichtung (28, 30), wobei die Hubeinrichtung (84) einen Auszugs- und einen Einzugshub hat, wobei jeder der Sätze von Führungsstiften (90, 91) (92, 93) während des Auszugshubs verschiebbar in Eingriff mit dem Längsabschnitt (36, 38) ist, um in Längsrichtung einen Auszug des mittleren Werkstückkontaktteils (50) und der Greifarme (60, 62) in Richtung auf ein Werkstück (88) zu ermöglichen, wobei jede der Rollen (78, 80) während des Auszugshubs nacheinander mit ihrem entsprechenden Querabschnitt (40, 42) rollend in Eingriff ist, um einen weiteren Längsauszug des mittleren Werkstückkontaktteils (50) zu gestatten und gleichzeitig für eine Konvergenz der Greifenden (68, 70) der Greifarme (60, 62) zu sorgen, um das Werkstück (88) mit den seitlichen Werkstückkontaktteilen (74, 76) in Eingriff zu bringen, wobei das mittlere Werkstückkontaktteil (50) und die seitlichen Werkstückkontaktteile (74, 76) für einen dreipunktausrichtenden Eingriff mit dem Werkstück (88) sorgen, und wobei jede der Rollen (78, 80) und der Sätze von Fuhrungsstiften (90, 91) (92, 93) während des Einzugshubs je einem der Quer- (40, 42) und Längsabschnitte (36, 38) des Mockenpaars (32, 34) in einer aufeinanderfolgenden, umgekehrten Weise folgen.

2. Automatische Ausrichtlünettenvorrichtung (10) nach Anspruch 1, ferner aufweisend:

(a) eine funktionsmäßig mit dem Arbeitskörper (44) verknüpfte elektronische Meßeinrichtung (82), wobei die elektronische Meßeinrichtung (82) während eines Bearbeitungsvorgangs am Werkstück (88) ständig den Durchmesser eines Werkstücks (88) durch Messen der Längsverschiebung des Arbeitskörpers (44) bezüglich des Gehäuses (12) mißt.

3. Automatische Ausrichtlünettenvorrichtung (10) nach Anspruch 2, bei der:

(a) die Hubeinrichtung (84) mit der elektronischen Meßeinrichtung (82) zusammenwirkt, um den Auszugshub und den Einzugshub zum Messen eines Werkstücks (88) zu steuern.

4. Automatische Ausrichtlünettenvorrichtung (10) nach Anspruch 2, bei der:

(a) die elektronische Meßeinrichtung (82) aufweist einen Linearverschiebungsgeschwindigkeitsübertrager (96, 99), der funktionsmäßig mit dem Arbeitskörper (44) verbunden ist;

(b) eine digitale Übertragerauslesevorrichtung (109), die elektrisch mit dem Linearverschiebungsgeschwindigkeitsübertrager (96, 99) verbunden ist; und,

(c) einen programmierbaren Maschinenregler (111) , der elektrisch mit der digitalen Übertragerauslesevorrichtung (109) verbunden ist.

5. Automatische Ausrichtlünettenvorrichtung (10) nach Anspruch 1, bei der:

(a) die Hubeinrichtung (84) elektrisch betätigt oder fluidbetätigt ist.

6. Automatische Ausrichtlünettenvorrichtung (10) nach Anspruch 1, bei der:

(a) der weitere Längsauszug des mittleren Werkstückkontaktteils (50) und die Konvergenz der Greifenden (68, 70) während des Auszugshubs gleichermaßen in Richtung auf einen Konvergenzpunkt (86) erfolgen; und,

(b) der Konvergenzpunkt (86) mit einer Mittellängsachse des Werkstücks (88) zusammenfällt, um den dreipunkt-ausrichtenden Eingriff zwischen den seitlichen Werkstückkontaktteilen (74, 76) und dem mittleren Werkstückkontaktteil (50) mit dem Werkstück (88) zu erreichen.

7. Automatische Ausrichtlünettenvorrichtung (10) nach Anspruch 6, bei der die Nuten (54, 56) auf gegenüberliegenden Seiten des mittleren Werkstückkontaktteils (50) am Arbeitskörper (44) symmetrisch hervorstehen.

8. Automatische Ausrichtlünettenvorrichtung (10) nach Anspruch 7, bei der:

(a) der Gleitabschnitt (72, 73) von jedem des Paars von Greifarmen (60, 62) im wesentlichen bezüglich des Arbeitskörpers (44) stationär bleibt, während ein Satz Führungsstifte (90, 91) (92, 93) mit dem Längsabschnitt (36, 38) eines entsprechenden des Paars von Nocken (32, 34) kämmt, und bei der der Gleitabschnitt (72, 73) innerhalb der entsprechenden des Paars von Nuten (54, 56) in einer im wesentlichen seitlichen Richtung außerhalb der Längsachse gleitet, während die entsprechende der Rollen (78, 80) mit dem Querabschnitt (40, 42) der entsprechenden des Paars von Nocken (32, 34) kämmt.