Adaptives Gegenspindelmodul steigert Rekonfigurierbarkeit

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AGTOS Gesellschaft für technische Oberflächensysteme mbH GmbH

Institut für Werkzeugmaschinen Universität Stuttgart

Exzentrischer Außenring der Verstelleinheit ist geteilt

Die Außenkontur des exzentrischen und aus montagetechnischen Gründen geteilten Außenrings einer Verstelleinheit rotiert dabei um den Mittelpunkt der Bohrung im Außengehäuse. Die Innenkontur desselben Ringes ist jedoch um die Exzentrizität ea verschoben und nimmt den zweiten exzentrischen Ring (Innenring) auf. Die Innenkontur des Innenrings ist gegenüber dessen Außenkontur wiederum um die Exzentrizität ei verschoben und umschließt gleichzeitig die Spindeleinheit. Somit kann die Achslage der innen liegenden Spindelachse durch die rotatorische Ausrichtung der beiden Exzenterringe im Bereich der Summe der Exzentrizitäten ea und ei eingestellt werden.

Das Spindelmodul ist einfach aufgebaut

Weil an den zwei vorhandenen Doppelexzenter-Einheiten jedoch unabhängig voneinander unterschiedliche Ausrichtungsparameter eingestellt werden können, ist außer der Feinjustierung der Spindellage ebenso die Ausrichtung der Winkellage der innen liegenden Spindel in den beschriebenen geometrischen Grenzen möglich. Das ausgearbeitete Spindelmodul mit den integrierten Exzenter-Verstelleinheiten zeichnet sich vor allem durch einen einfachen Aufbau, ein präzises Lagekorrekturverhalten und gleichzeitig eine hohe Steifigkeit durch die üppigen Abstützungsflächen auf Spindel- und Gehäuseseite aus. Das Prinzip zur Einstellung der Spindellage mittels Doppelexzentern entstand im Rahmen des Transferprojekts und wurde zur Patentanmeldung eingereicht.

Bereits während der Konstruktion und Entwicklung des innovativen Gegenspindelmoduls ist man am IfW der Frage nachgegangen, wie Handhabung und Anwendbarkeit des neuen Moduls für den Einsatz in der Industrie so einfach und sicher wie möglich gestaltet werden können. Dazu wurden zusätzlich zum Gegenspindelmodul ein geeignetes Messverfahren sowie ein Messdatenauswertungsprogramm entwickelt. Ziel des Messverfahrens ist in erster Linie, Aussagen über die aktuelle Pose (Position und Orientierung) der Gegenspindel in Relation zur Hauptspindel zu gewinnen. Daraus ermittelt anschließend das Auswertungsprogramm die Kompensationsparameter der jeweiligen Exzentereinheit, die zur Lage- und Orientierungskorrektur der Gegenspindel führen.

Genauigkeit der Messflächen beeinflusst Genauigkeit des gesamten Verfahrens

Bei dem Verfahren wird an der Haupt- oder Gegenspindel ein thermisch stabiler und biegesteifer Messdorn fixiert, der am abgelegenen Ende einen Abstandssensor mit radialer Ausrichtung führt. Dieser taucht während des Messvorgangs in die gegenüberliegende Spindel ein (Bild 4) und nimmt während eines 360°-Messbogens die Abstandswerte zur Spindelinnenkontur an ausgesuchten Messorten auf. Um das Verfahren so empfindlich wie möglich für die auftretenden Positions- und Ausrichtungsabweichungen zu gestalten und damit die höchstmögliche Genauigkeit zu erreichen, werden die Messorte über die gesamte zur Verfügung stehende Spindelwellenlänge verteilt.

Die Genauigkeit der Messflächen, über die der Abstandssensor zur Abtastung geführt wird, hat einen bedeutenden Einfluss auf die Genauigkeit des gesamten Verfahrens, sodass diese im letzten Fertigungsschritt einem Schleifvorgang unterzogen werden. Dabei werden die Rundlaufgenauigkeit beziehungsweise die maximal zulässige Abweichung von der idealen Zylinderform an jeder Messstelle sowie die Einhaltung der relativen Lage der beiden Messflächen zueinander sichergestellt.

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