CH651491A5 - Vorrichtung zum positionieren einer schleifscheibe. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zum Positionieren einer Schleifscheibe.

Aus der DE-OS 2 726 843 und aus dem Prospekt S 63-D der Firma Maag, Zürich, veröffentlicht im April 1979, sind Verfahren und Vorrichtungen zum Abrichten einer Schleifscheibe bzw. zur automatischen Kompensation der Scheibenabnützung bekannt. Da bei allen Schleifoperationen Scheibenabnützung entsteht, muss die Scheibe fortlaufend automatisch um den Betrag der Abnützung nachgestellt werden, damit sich der aktive Scheibenrand immer genau in derselben Lage zum Werkstück befindet. Zu diesem Zweck ist der Schleifscheibe ein Nachstellapparat zugeordnet, welcher kleinste Veränderungen der Lage des aktiven Scheibenrandes feststellt und die entsprechende Nachstellung durchführt. Dafür ist im Nachstellapparat ein Taster in Gestalt eines schwenkbaren Hebels, der an einem Ende einen Tastdiamanten trägt, vorgesehen, welcher in kurzen, regelmässigen Zeitabständen den aktiven Scheibenrand abtastet. Ist die Schleifscheibe abgenützt oder wurde sie abgerichtet, so wird durch den Taster ein Stromkreis geschlossen. Ein Elektromagnet betätigt dadurch ein Klinkenrad, das die Schleifspindel so lange zustellt, bis der Scheibenrand wieder genau seine ursprüngliche Lage einnimmt. Der kleinste Zustellschritt beträgt dabei 1 um. Sobald die Scheibe um einen bestimmten Betrag zugestellt ist, wird der Stromkreis und damit die Zustellung unterbrochen. Nachteilig ist dabei, dass der Taster mit der Scheibe in Berührung gebracht wird, wodurch sich der Tastdiamant abnützt und die Scheibe beeinträchtigt. Weiter liefert der Abtastvorgang nur eine qualitative, aber keine quantitative Information über die Lage der Scheibe bezüglich der Maschinenebene. Es kann somit zwar festgestellt werden, dass die Scheibe abgenützt ist oder bezüglich der Maschinenebene nicht die richtige Lage hat, es lässt sich aber nicht feststellen, um welchen Betrag die Scheibe abgenützt ist oder von der Maschinenebene abweicht. Weiter kann bei den bekannten Vorrichtungen die Zustellung über das Klinkenrad immer nur um denselben kleinen Schritt von beispielsweise 1 |im erfolgen, so dass der Zustellvorgang bei starker Scheibenabnützung oder starker Abweichung der Scheibe von der Maschinenebene eine sehr lange Zeit beanspruchen kann. Dieses Problem lässt sich bei den bekannten Vorrichtungen nicht beseitigen, weil bei diesen durch den Abtastvorgang nicht festgestellt werden kann, wie weit der aktive Scheibenrand von seiner Sollage zum Werkstück entfernt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Positionieren einer Schleifscheibe in bezug auf eine Maschinenebene zu schaffen, mittels welcher sich die Schleifscheibe genauer und schneller positionieren lässt.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Vorrichtung nach der Erfindung hat den Vorteil,

dass die Abtastung der Schleifscheibe berührungslos erfolgt und dass der Betrag der Abnützung oder der Lageabweichung der Schleifscheibe festgestellt werden kann. Dadurch ist es möglich, die Schleifscheibe nach dem Abtasten gleich in einem Zustellhub so nachzustellen, dass ihr aktiver Scheibenrand wieder die Sollage zum Werkstück aufweist. Der Zustellvorgang wird auf diese Weise beträchtlich beschleunigt, ohne dass das Tastsystem oder die Schleifscheibe aufgrund des Abtastvorganges einer Abnützung ausgesetzt ist.

Die Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 bietet den Vorteil, dass die Positionierung der Schleifscheibe bezüglich der Maschinenebene an ganz anderer Stelle erfolgen kann, was beispielsweise beim Schruppen von Vorteil ist, wo die Schleifscheibe zur Materialabtragung zugestellt wird.

Die Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3 gewährleistet eine hohe Genauigkeit und eine lange Lebensdauer des Tastsystems, weil dieses keinerlei Teile enthält, die einem Verschleiss unterliegen.

In der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 5 arbeitet das Tastsystem mit einem Fluid, bei dem es sich um Luft oder um eine Flüssigkeit handelt und das direkt zum Kühlen und Reinigen der Schleifscheibe dienen kann.

In der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 6 ist das Tastsystem noch wesentlich einfacher aufgebaut, da sich eine Fluidquelle erübrigt. Das Tastsystem arbeitet in diesem Fall nach Art eines Näherungsschalters.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 in perspektivischer und teilweise aufgeschnittener Darstellung die Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 3 in vergrösserter Darstellung den Düsenblock des Tastsystems der Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 4 eine Ansicht des Düsenblockes in Richtung des Pfeils IV in Fig. 3, wobei die Schleifscheibe teilweise weggebrochen dargestellt ist, und

Fig. 5 ein Erläuterungsdiagramm.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Gesamtdarstellung der Vorrichtung nach der Erfindung in Verbindung mit einer tellerförmigen Schleifscheibe 1, die einen aktiven Scheibenrand 2 (im folgenden auch als Schleifebene bezeichnet) aufweist, mit dem eine Fläche 3 an einem als ein Zahnkamm dargestellten

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Werkstück 4 geschliffen wird. Die Schleifscheibe 1 wird durch einen Antriebsmotor 5 in Drehung versetzt, der gemäss der Darstellung in Fig. 1 so gelagert ist, dass er zusammen mit der Schleifscheibe 1 mit Hilfe eines Schrittmotors 6 in Richtung der Achse seiner Abtriebswelle zur Positionierung der Schleifscheibe 1 hin- und herbewegt werden kann. Der Schrittmotor 5 ist zusammen mit der Schleifscheibe 1 in einer durch den Schrittmotor 6 in einem stationären Teil 7 des Maschinengestells hin- und herbewegbaren Hülse 8 gelagert. Der Schrittmotor 6 kann aus einem elektrischen, hydraulischen, pneumatischen oder anderen geeigneten Antrieb bestehen.

Auf dem Maschinengestell ist ein stationäres Schlittenbett 9 (das, wie weiter unten dargelegt, auch verstellbar sein kann) befestigt, welches einen in zur Schleifscheibenachse paralleler Richtung verfahrbaren Schlitten 10 trägt. Der Schlitten 10 ist durch einen Schlittenantrieb 11 hin- und herbewegbar. Der bewegliche Schlitten 10 trägt ein hochauflösendes Wegmesssystem 17, das in Fig. 1 durch Massstäbe dargestellt ist, die mit dem Schlitten 10 bzw. mit dem Schlittenbett 9 fest verbunden sind und deren gegenseitige Lage durch einen in Fig. 1 nicht dargestellten und in Fig. 2 lediglich durch einen Pfeil angedeuteten Abtastkopf 12 ermittelt wird. Solche hochauflösenden Wegmesssysteme sind Stand der Technik und brauchen deshalb hier nicht näher erläutert zu werden.

Der Schlitten 10 trägt ein Tastsystem 13, welches eines der wesentlichen Teile der hier beschriebenen Positioniervorrichtung bildet. Das Tastsystem 13 weist einen Block 14 auf, der mittels des Schlittens 10 rechtwinkelig zur Schleifebene 2 bewegbar ist und eine Kanalbohrung 15 enthält, die an einem Ende an einer Anschlussstelle 16 mit einem Pumpenaggregat 17 verbunden ist und am anderen Ende in einer auf die Schleifebene 2 gerichteten Schlitzdüse 18 endet. Zwischen der Anschlussstelle 16 und der Schlitzdüse 18 ist eine Drossel 19 angeordnet, welche vereinfacht als ein Bolzen dargestellt ist, der mit einem abgerundeten Ende in die Kanalbohrung 15 hineinragt. Das Pumpenaggregat 26 erzeugt in der Kanalbohrung 15 eine Strömung eines Fluids, bei dem es sich beispielsweise um Luft oder um eine Flüssigkeit handelt. Aufgrund der Drossel 19 stellt sich in der Kanalbohrung 15 vor der Drossel ein Druck p0 und hinter der Drossel ein Druck Pj ein, wobei der Wert des Druckes pj von dem Abstand s zwischen der Schleifebene 2 und der Mündung der Schlitzdüse 18 abhängig ist. Beim Heranführen des Blockes 14 an die Schleifscheibe 1 ergibt sich aufgrund des sich ändernden Staudruckes in der Schlitzdüse 18 eine Änderung des Druk-kes p, und damit der an der Drossel 19 festgestellten Druckdifferenz pi-po), wobei dieser Wert in einem Druckdifferenz-Spannungswandler (20) als Signal erzeugt wird, das das Ausgangssignal des Tastsystems 13,20 ist. Vervollständigt wird die Positioniervorrichtung durch elektronische Schaltungen 21-25, die zwischen den Ausgängen des Tastsystems 13 und des Wegmesssystems 17 und dem Schrittmotor 6 sowie dem Schlittenantrieb 11 angeordnet sind und im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 2 näher beschrieben werden.

Das Tastsystem 13 gibt den Referenzdruck p0 und den von dem Abstand s zwischen dem Block 14 und der Schleifebene 2 abhängigen Druck pj an die beiden Eingänge eines Druckdifferenz-Spannungs-Wandlers 20 ab. Der Wandler 20, bei dem es sich um eine Messdose, um einen Festkörperschaltkreis auf Siliciumbasis od. dgl. handeln kann, wirkt als ein Schwellenwertschalter, der nur dann, wenn eine festgelegte Druckdifferenz p0-pi erreicht wird, ein Ausgangssignal Uisl an einen Eingang einer Spannungskomparator- und Wegableseschaltung 21 abgibt. Durch eine Verarbeitungsschaltung 22 wird an einen weiteren Eingang der Schaltung 21 ständig ein Signal Usol) angelegt, dass einer bestimmten

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Druckdifferenz Ap = p0-p! entspricht, die dann vorliegt, wenn der Abstand s zwischen der Schleifebene 2 und dem Block 14 gleich As ist, wobei As ein wählbarer Wert ist, der in der Praxis beispielsweise 1/10 mm beträgt, und der Wandler 20 durchschaltet und ein Signal Uist = UsoU abgibt. Der Zusammenhang zwischen den Werten Ap und As, die den Arbeitspunkt des Tastsystems und der Positioniervorrichtung festlegen, ist in dem Diagramm in Fig. 5 gezeigt. Der Wert As wird nach einer Anfangseichung des Tast- und des Wegmesssystems 13 bzw. 17 später immer wieder benutzt, um die Lage der Schleifebene 2 bezüglich einer Maschinenebene zu messen, was im folgenden im Zusammenhang mit der Arbeitsweise der Positioniervorrichtung ausführlich erläutert ist.

Die Positioniervorrichtung arbeitet folgendermassen: Zur Anfangseichung oder Nullpunkteinstellung der Vorrichtung wird das Tastsystem 13 mit Hilfe des Schlittens 10 von der Schleifebene 2 wegbewegt und dann wieder dieser genähert. In dem Augenblick, in welchem der Wandler 20 das Signal Uist = Usoll abgibt, ist der gewählte Abstand As zwischen dem Block 14 und der Schleifebene 2 erreicht, und die Spannungskomparator- und Wegableseschaltung 21 gibt das Signal Ap an die Verarbeitungsschaltung ab. Im gleichen Augenblick liest das Wegmesssystem 17 die Skala auf dem Schlitten 10 ab und legt über einen Verstärker 13 ein Signal an noch einen weiteren Eingang der Spannungskomparator-und Wegableseschaltung 21 an, in welcher auf diese Weise der Nullpunkt des Wegmesssystems festgelegt und gespeichert wird. In Fig. 2 ist der Nullpunkt O für die Verfahr-strecke L des Schlittens 10 angegeben. Der Nullpunkt O legt eine bestimmte Lage der Schleifebene 2 zu der Maschinenebene fest, die stets eingehalten werden muss. Nachdem die Anfangseinstellung oder Nullpunkteichung vorgenommen worden ist, wird der Block 14 des Tastsystems 13 mit Hilfe des Schlittens 10 intervallweise von der Schleifebene 2 wegbewegt und wieder zu dieser hinbewegt. Wenn nun angenommen wird, dass sich zwischen zwei Bewegungsintervallen des Schlittens die Schleifscheibe 1 abgenützt und sich somit die Schleifebene 2 in Fig. 2 nach links bewegt hat, wird der Block 14 nach links einen Weg zurücklegen, der um den Betrag der Scheibenabnützung grösser ist, bis der Wandler 20 wieder ein Signal Uist = Usol] abgibt, d.h. bis wieder der Abstand As zwischen dem Block 14 und der Schleifebene 2 erreicht ist. In diesem Augenblick gibt die Schaltung 21 das Signal Ap an die Verarbeitungsschaltung ab und das Wegmesssystem 17 liest den Massstab auf dem Schlitten 10 ab. Daraus resultiert ein Ausgangssignal AL der Schaltung 21, das an die Verarbeitungsschaltung 22 abgegeben wird und ein Mass für die Scheibenabnützung oder allgemein für die Abweichung der Schleifebene 2 von ihrer Sollage bezüglich der Maschinenebene darstellt, was in Fig. 2 durch den Abstand zwischen dem den Abtastkopf darstellenden Pfeil 12 und dem Nullpunkt gezeigt ist. Die Verarbeitungsschaltung 22 stellt anhand der Grösse des Signals AL fest, wie weit die Scheibe abgenützt ist, und gibt ein Stellsignal AL' über einen geeigneten Verstärker 24 an den Schrittmotor 6 ab, der die Schleifscheibe 1 in ihre ursprüngliche Lage zurückstellt. Die Verarbeitungsschaltung 22 steuert über einen geeigneten Verstärker 25 die intervallweise Verstellung des Schlittens 10 über den Schlittenantrieb 11.

Vorstehende Darlegungen zeigen, dass die Feststellung der Druckdifferenz Ap, d.h. des Abstands As zwischen dem Block 14 des Tastsystems 13 und der Schleifebene 2 der Schleifscheibe 1 lediglich dazu dient, mit Hilfe des Wegmesssystems 17 über die Wegableseschaltung 21 die dann vorhandene Strecke AL zu messen, die der Schlitten 10 ab dem Nullpunkt O zurückgelegt hat. Da der Betrag der Strecke AL bekannt ist, kann die Schleifscheibe in einem einzigen

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Zustellhub genau um die erforderliche Zustellstrecke in der entsprechenden Richtung nachgestellt werden. Das Vorzeichen der Nachstellrichtung ergibt sich aus der Relativlage der Strecke AL in Fig. 2 rechts oder links von dem Nullpunkt O, was wiederum genau der Abweichung der Schleifebene 2 der Schleifscheibe 1 von ihrer Sollage bezüglich der Maschinenebene entspricht.

Das Tastsystem 13 wird vorzugsweise mit Luft oder einer Flüssigkeit (z. B. Öl) betrieben, was den Vorteil bietet, dass die Schleifscheibe gleichzeitig gekühlt werden kann. Es ist aber weiter vorgesehen, anstelle des mit einem Fluid arbeitenden Tastsystems 13 ein kapazitiv, induktiv oder elektro-

akustisch arbeitendes Tastsystem (nicht dargestellt) zu verwenden, das dann nach Art eines bekannten Näherungsschalters aufgebaut ist und arbeitet.

Das Schlittenbett 9, das das Bezugssystem des Massstabs bezüglich der Maschinenebene darstellt, ist in vorstehender Beschreibung sowie in den Zeichnungen zwar als stationär dargestellt worden, es kann jedoch, ebenso wie der Schlitten 10, verstellbar ausgebildet sein. Auf diese Weise ist es dann möglich, die oben beschriebene Positionierung an eine ganz andere Stelle zu verlegen, was beispielsweise beim Schruppen von Vorteil ist, wo die Schleifscheibe zur Materialabtragung zugestellt wird.

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4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

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1. Vorrichtung zum Positionieren einer Schleifscheibe in bezug auf eine Maschinenebene, mit einem Taster und einem durch diesen gesteuerten Positionierungsantrieb, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bezugssystem (9) des Massstabes bezüglich der Maschinenebene sowie ein berührungsloses Tastsystem (13,20) vorgesehen ist, das an seinem Ausgang ein von seinem Abstand (s) von einer Schleifebene (2) der Schleifscheibe (1) abhängiges Signal (Uist) liefert, welches bei Übereinstimmung mit einem Sollwertsignal (Usoll) eine Ablesung eines Massstabes in einem Wegmesssystem (17) veranlasst, um mit dem abgelesenen Signal (AL) den Positionierantrieb (6) zu beaufschlagen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bezugssystem (9) des Massstabes bezüglich der Maschinenebene verstellbar ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das berührungslose Tastsystem (13) mit einem Fluid arbeitet.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das berührungslose Tastsystem (13) einen Block (14) aufweist, der mittels eines Schlittens (10) rechtwinkelig zur Schleifebene (2) bewegbar ist und eine Kanalbohrung (15) hat, die an einem Ende über eine Anschlussstelle (16) mit einem Pumpenaggregat (26) verbunden ist, am anderen Ende eine Düse (18) und zwischen ihren beiden Enden eine Drossel (19) hat, an welch letzterer eine Druckdifferenz (p0-pi) auftritt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (18) eine Schlitzdüse ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das berührungslose Tastsystem kapazitiv, induktiv oder elektroakustisch arbeitet.