DD297594A5 - METHOD FOR DETECTING THE CONDITION OF GRINDING POINTERFLAKES - Google Patents

METHOD FOR DETECTING THE CONDITION OF GRINDING POINTERFLAKES Download PDF

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DD297594A5
DD297594A5 DD34377690A DD34377690A DD297594A5 DD 297594 A5 DD297594 A5 DD 297594A5 DD 34377690 A DD34377690 A DD 34377690A DD 34377690 A DD34377690 A DD 34377690A DD 297594 A5 DD297594 A5 DD 297594A5
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DD
German Democratic Republic
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grinding
dressing
signal
state
abrasive
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DD34377690A
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German (de)
Inventor
Wolfgang Warziniak
Wolfgang Buerger
Volker Herold
Fried Berkenkamp
Original Assignee
Friedrich-Schiller-Universitaet,De
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  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren unter Nutzung eines opto-elektronischen Sensors zur Erfassung des Zustandes von Schleifkoerper-Wirkflaechen durch in-process- bzw. post-process-Messung. Durch einen Sensor wird ein mit dem Zustand der Schleifkoerper-Wirkflaeche korrelierendes Signal erzeugt, das direkt zur Anzeige gebracht oder zur Auswertung einem Rechner zugefuehrt wird, wodurch eine Beeinflussung des Verfahrensablaufes beim Schleifen (Erkennung des Standzeitendes des Schleifkoerpers) und Abrichten (Bestimmung des minimal erforderlichen Abrichtbetrages) gegeben ist (Objektivierung bzw. Optimierung der Verfahrensgestaltung).{prozesznahes Messen; in-process-Messung; post-process-Messung; Oberflaechensensor; Schleifkoerper; Schleifkoerper-Wirkflaeche; Schleifen; Standzeitendeerkennung; Abrichten von Schleifkoerpern; Abrichtbetrag; automatisierte Fertigung}The invention relates to a method using an opto-electronic sensor for detecting the state of Schleifkoerper-Wirkflaechen by in-process or post-process measurement. By a sensor correlated with the state of Schleifkoerper Wirkflaeche signal is generated, which is directly displayed or supplied to a computer for evaluation, thereby influencing the process flow during grinding (detection of life end of the abrasive body) and dressing (determining the minimum required Dressing amount) is given (objectification or optimization of the process design). {Prozznahes measuring; in-process measurement; post-process measurement; Oberflaechensensor; Schleifkoerper; Schleifkoerper-Wirkflaeche; Grind; Life end detection; Dressing abrasive bodies; Dressing amount; automated manufacturing}

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Die Erfindung betrifft ein Verfahren unter Nutzung eines optoelektronischen Sensors zur Erfassung des Zustandes vonThe invention relates to a method using an optoelectronic sensor for detecting the state of Schleifkörperwirkflächen durch in-process- bzw. post-process-Messung. Sie dient zur kontinuierlichen oder intermittierendenAbrasive surfaces by in-process or post-process measurement. It serves for continuous or intermittent Kontrolle des Zustandes von Schleifkörper-Wirkflächen vorzugsweise auf Schleifmaschinen in der metallverarbeitendenControl of the state of abrasive abrasive surfaces preferably on grinding machines in the metalworking Industrie und ermöglicht eine Beeinflussung des Verfahrensablaufes beim Schleifen (Erkennung des Standzeitendes desIndustry and allows influencing the process sequence during grinding (detection of the end of life of the Schleifkörpers) und beim Abrichten (Bestimmung des minimalen Abrichtbetrages).Abrasive body) and during dressing (determination of the minimum dressing amount). Der Zustand der Schleifkörper-Wirkfläche (Mikrogeometrie bzw. Schleifkörpertopographie und Makrogeometrie) ist eineThe state of the abrasive body surface (microgeometry or abrasive body topography and macrogeometry) is one

wesentliche Eingangsgröße bei der Schleifbearbeitung und bestimmt in entscheidendem Maße die Produktivität und die erreichbare Werkstückgenauigkeit.significant input in grinding and determines the productivity and the achievable workpiece accuracy significantly.

Insbesondere aufgrund der mechanischen und thermischen Beanspruchung unterliegen Schleifkörper wie andere WerkzeugeIn particular, due to the mechanical and thermal stress, grinding wheels are subject to other tools Verschleißerscheinungen, die sich in Maß- und Formänderungen (Makrogeometrie) sowie Veränderungen derWear and tear, resulting in dimensional and shape changes (macrogeometry) and changes in the Schleifkörpertopographie (Mikrogeometrie) äußern und schließlich zum Standzeitende führen.Examining the surface of the abrasive body (microgeometry) and finally leading to the end of life. Die Schleifkörpertopographie steht im engen Zusammenhang mit dem Schleifverhalten des Schleifkörpers (Schleifkräfte,The abrasive body topography is closely related to the grinding behavior of the grinding wheel (grinding forces, Werkstückrauheit, Schleiftemperaturen).Workpiece roughness, grinding temperatures). Veränderungen der Schleif körpertopographie können sich durch Ausbruch oder Abstumpfung von Schleif körnern sowieChanges in the abrasive body topography may be due to eruption or dulling of abrasive grains as well Metalleinlagerungen in den Poren bzw. Ablagerungen auf den Schleifkörnern ergeben.Metal deposits in the pores or deposits on the abrasive grains result. Die Beseitigung der Verschloißerscheinungen erfolgt durch das Abrichten des Schleif körpers. Für die praktische Anwendung derThe elimination of Verschloißerscheinungen done by dressing the abrasive body. For the practical application of Schleifverfahren ist es wünschenswert, während des Schleifens den realen Zeitpunkt des Standzeitendes und beimGrinding process, it is desirable during grinding the real time of end of life and at

nachfolgenden Abrichten den Zeitpunkt zur Beendigung des Abrichtvorganges (erforderlicher Gesamtabrichtbetrag) festzustellen.subsequent dressing the time to complete the dressing process (required total dressing amount).

Verbreitet ist in der Praxis die Vorgabe einer festen Standzeit über eine bestimmte Anzahl von Werkstücken, eine bestimmteIn practice, the specification of a fixed service life over a certain number of workpieces, a specific one, is widespread Schleifzeit oder ein bestimmtes Spanvolumen. Diese vorgegebene Standzeit basiert auf Erfahrungswerten unterGrinding time or a certain chip volume. This predetermined service life is based on experience under Berücksichtigung von Sicherheitsfaktoren und entspricht selten den wahren (z.T. schwankenden) Werten. Gleiches gilt für dieConsideration of safety factors and rarely corresponds to the true (sometimes fluctuating) values. The same applies to the

(Gesamt-)Abrichtbeträge.(Total) dressing amounts.

Abweichungen von den realen Werten der Standzeit und des erforderlichen Gesamtabrichtbetrages sin aus technischenDeviations from the actual values of the service life and the required total dressing amount are technical Gründen und/oder ökonomischen Gründen (Ausschuß, Nacharbeit, erhöhter Schieifkörperverlust, Wertminderung desFor reasons and / or economic reasons (rejects, rework, increased loss of shoe body, depreciation of the Abrichtwerkzeuges, erhöhte Zbitaufwendungen) nicht vertretbar.Dressing tool, increased Zbitaufwendungen) not justifiable. Zur Beurteilung des Zustandes der Schleifkörperwirkfläche bzw. zur Erkennung des Standzeitendes des Schleifkörpers sindTo assess the condition of the abrasive body surface or to detect the life end of the abrasive body are

verschiedene Lösungen bekanm.various solutions bekanm.

In der Literatur wurde eine Reihe von mechanischen Abtast- bzw. Abbildverfahren beschrieben, mit denen statistischeThe literature has described a number of mechanical scanning or imaging methods using statistical techniques Kenngrößen der Schleifkörperwirkfläche (Schneidenzahl, Wirkrauhtiefe) ermittelt werden. Eine Anwendung unterCharacteristics of the abrasive body effective area (number of edges, effective roughness depth) can be determined. An application under Produktionsbedingungen ist aufgrund der Empfindlichkeit der Geräte gegenüber Umwelteinflüssen sowie unvertretbar hoherProduction conditions are unacceptably high due to the sensitivity of the equipment to environmental conditions Zeitaufwendungen nicht möglich bzw. stark eingeschränkt.Time expenses not possible or severely limited. Weitere Lösungen basieren auf der Messung von Komponenten der Spanungskraft oder damit im Zusammenhang stehenderOther solutions are based on the measurement of components of the stress force or related thereto Größen bzw. auf der Auswertung von Schwingungen.Sizes or on the evaluation of vibrations. Nach der DE-OS 3529427 wird aus dem Signal des maschineninternen Wegmeßsystems (nominaler Vorschubweg) und demAccording to DE-OS 3529427 is from the signal of the machine-internal position measuring system (nominal feed path) and the Signal der Meßsteuereinrichtung (realer Vorschubweg) ein Ist-Differenzwert gebildet (Systemdeformation). Das Signal zumSignal of the measuring control device (real feed path) an actual difference value formed (system deformation). The signal to Abrichten wird gegeben, wenn der Ist-Differenzwert wenigstens gleich einem vorgegebenen Soll-Differenzwert ist.Truing is given when the actual difference value is at least equal to a predetermined desired difference value. Der Patentschrift DE-PS 1023362 liegt eine Lösung zugrunde, die den Grad der Abstumpfung des Schleifkörpers anhand einerThe patent DE-PS 1023362 is based on a solution that determines the degree of dulling of the grinding body by means of a Strommessung bzw. anhand der Maßänderung des Werkstückes in einer vorgegebenen Zeitspanne (entspricht der realenCurrent measurement or on the basis of the dimensional change of the workpiece in a given period of time (corresponds to the real Vorschubpeschwindigkeit) feststellt.Feed rate). Der Verschleiß des Schleif körpers ist i. a. auch mit einer mehr oder weniger ausgeprägten Entwicklung der bei der BearbeitungThe wear of the abrasive body is i. a. also with a more or less pronounced development of the processing

auftretenden Schwingungen verbunden.associated vibrations.

In der Erfindungsbeschreibung SU 1148771 wird der Minimalwert der Amplitude von Schwingungen in einem bestimmtenIn the invention description SU 1148771, the minimum value of the amplitude of vibrations in a certain Frequenzbereich innerhalb der Standzeit des Schleifkörpers erfaßt. Das Ansteigen der Amplitude auf den 2,3... 2,5fachen WertFrequency range detected within the life of the grinding wheel. The increase in amplitude to 2.3 ... 2.5 times

des Minimums wird als Kennzeichen des Standzeitendes angesehen.of the minimum is regarded as the indicator of the end of service life.

Die in der DD-PS 263489 beschriebenen Lösung basiert auf der Erfassung der Schwingungsamplituden in zwei FrequenzbändernThe solution described in DD-PS 263489 is based on the detection of the vibration amplitudes in two frequency bands

(8...300Hz, 300... 1200Hz).(8 ... 300Hz, 300 ... 1200Hz).

Wenn die Amplitude des Signals im oberen Frequenzbereich diejenige im unteren Frequenzbereich erreicht hat, ist diesemIf the amplitude of the signal in the upper frequency range has reached that in the lower frequency range, this is Patent zufolge das Standzeitende erreicht.According to the patent, the end of life has been reached. Das Zusetzen der Poren des Schleifkörpers ist zwar kein Verschleiß im üblichen Sinne, aber auch diese Erscheinung kann unterThe clogging of the pores of the abrasive body is not a wear in the usual sense, but even this phenomenon can under

bestimmten Bedingungen das Standzeitende des Schleifkörpers bestimmen.certain conditions determine the end of life of the grinding wheel.

Darauf bezieht sich die Erfindungsbeschreibung SU 1152771. Mit einem induktiven Aufnehmer wird die Zusetzung derThis is the description of the invention SU 1152771. With an inductive pickup is the addition of the Schleifkörperwirkfläche mit Metallpartikeln erfaßt.Abrasive surface with metal particles detected. Bekannt sind auch verschiedene optoelektronische Verfahren, entweder allgemein zur Beurteilung rauher Oberflächen, oderAlso known are various optoelectronic methods, either generally for the evaluation of rough surfaces, or

aber auch speziell für Schleifkörperwirkflächen vorgesehen.but also specifically designed for abrasive active surfaces.

Bei einigen Lösungsvarianten wird die rauhe Oberfläche mit relativ ausgedehnten Lichtbündeln angestrahlt. Diesen VerfahrenIn some solution variants, the rough surface is irradiated with relatively extended light bundles. This procedure

liegt die Überlegung zugrunde, daß eine ausgesprochen rauhe Oberfläche das Verhältnis von direkt und diffus reflektiertem Licht anders beeinflußt als eine weniger rauhe Oberfläche.It is based on the idea that a very rough surface influences the ratio of directly and diffusely reflected light differently than a less rough surface.

Die reflektierten Lichtanteile werden entweder mit einem oder zwei Empfängern in ausgewählten festen Reflexionswinkeln oderThe reflected light components are either with one or two receivers in selected fixed reflection angles or

über dem gesamten Winkelbereich erfaßt.detected over the entire angle range.

Im letzten Fall kommen dazu entweder schwenkbare Einzelempfänger oder eine Vielzahl von Empfängern, die über demIn the latter case, this can be either single swivel receivers or a large number of receivers above the

interessierenden Winkelbereich verteilt angeordnet sind, zur Anwendung.are arranged distributed angular area of interest, for use.

Ein Nachteil ist dabei der hohe Aufwand zur Auswertung der Signale. Falls der optoelektronische Sensor nur einenA disadvantage is the high cost of evaluating the signals. If the optoelectronic sensor only one Empfängerstrahlengang besitzt, sind aufwendige Maßnahmen erforderlich, um den Strahlen jang bzw. die zu untersuchendeReceiving beam path possesses, consuming measures are required to the jang rays or to be examined Oberfläche sauber bzw. störfroi zu halten.Surface clean or störfroi to keep. Bei der Anwendung zweier getrennter Strahlungsempfänger mit getrennter Signalaufbereitung ergibt sich zwar demgegenüberIn contrast, the application of two separate radiation receiver with separate signal processing results in contrast

eine geringere Störanfälligkeit, der Aufwand ist jedoch auch höher und die Empfindlichkeit begrenzt, weil Unterschiede in den beiden Kanälen oft zu gering sind, und die Empfänger meist ein unterschiedliches Verhalten haben.a lower susceptibility to interference, but the effort is also higher and the sensitivity limited because differences in the two channels are often too low, and the receiver usually have a different behavior.

Diese Nachteile werden mit den in den Patentschriften DD 219854 und DD 252880 beschriebenen ähnlichen SchaltungsvariantenThese disadvantages are with the similar circuit variants described in the patents DD 219854 and DD 252880

überwunden. Dabei ist der optische Weg Teil eines Ringschlusses. Der Ringschluß gewährleistet eine hoheovercome. The optical path is part of a ring closure. The ring closure ensures a high

Allgemeinempfindlichkeit. Allerdings ist der dabei vorgesahene relativ große Lichtfleck kaum geeignet, partielle VeränderungenGeneral sensitivity. However, the provided relatively large light spot is hardly suitable, partial changes

in ihrer Art und Lage auf der Schleifkörperwirkfläche eindeutig zu erfassen.in their nature and location on the Schleifkörperwirkfläche clearly detect.

Es sind weiterhin Verfahren bekannt, bei denen mit sehr feinen Strahlenbündeln versucht wird, die interessierende Fläche zuMethods are also known in which attempts are made with very fine bundles of rays to the area of interest

analysieren.analyze.

Ein in der Literatur beschriebenes Verfahren arbeitet nach dem Triangulationsverfahren (Schleifscheiben-Geometrie undA method described in the literature works according to the triangulation method (grinding wheel geometry and

-Topographie in Echtzeit/Gosebruch, H.; In: VDI-Zeitschrift, Düsseldorf 131 [1989] 1, S.68-71).Topography in Real Time / Gosebruch, H .; In: VDI journal, Dusseldorf 131 [1989] 1, p68-71).

Dabei wird von einer Laser-Lichtquelle ein feines Lichtbündel auf die Schleifkörperwirkfläche projiziert und das reflektierte LichtIn this case, a fine light beam is projected onto the abrasive-effective surface by a laser light source and the reflected light

mit einer Optik auf einer Empfänger-Zeile abgebildet.imaged with an optic on a receiver line.

Der Abstand vom Meßobjekt bestimmt den Ort auf der Empfänger-Zeile auf dem sich der Lichtpunkt abbildet, und kann damitThe distance from the measurement object determines the location on the receiver line on which the light spot is imaging, and can thus

berechnet werden.be calculated.

Bemerkenswert an einem derartigen Sensorprinzip ist, daß sowohl die Makro- als auch die Mikrogeometrie des SchleifkörpersWhat is remarkable about such a sensor principle is that both the macro and the micro geometry of the grinding wheel

analysiert werden könnten.could be analyzed.

Der Aufwand zur Auswertung ist allerdings aufgrund der großen Datenmengen und der erforderlichen RechengeschwindigkeitThe effort for the evaluation, however, is due to the large amounts of data and the required computing speed

zu hoch.too high.

Die Erfindung hat das Ziel, ein Verfahren sowie eine Meßgeräteanordnung zu entwickeln, womit eine direkte, objektive undThe invention aims to develop a method and a measuring device arrangement, with which a direct, objective and

weitgehend störungsarme Beurteilung (in-process oder prozeßintermitti6rend) des Zustandes der Mikrogeometrie (Abrichtzustand bzw. Verschleißzustand) von Schleifkörper-Wirkflächen realisiert werden kann, so daß eine indirekte (Beratung des Maschinenbedieners) oder direkte Steuerung des Verfahrensablaufes beim Abrichten und/oder Schleifen ermöglicht wird.largely trouble-free assessment (in-process or process -intermitti6rend) of the state of the micro-geometry (dress state or wear state) of abrasive active surfaces can be realized so that an indirect (advice to the operator) or direct control of the process flow during dressing and / or grinding is possible ,

Sie stellt einen Beitrag zur Objektivierung bzw. Optimierung der Verfahrensgestaltung beim Schleifen nach technischen undIt contributes to the objectification and / or optimization of the process design during grinding after technical and

ökonomischen Gesichtspunkten dar.economic aspects.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Erfassung des Zustandes von Schleifkörperwirkflächen ein Verfahren zuThe invention is based on the object for detecting the state of abrasive active surfaces a method

entwickeln scwie eine Meßgeräteanordnung auf der Basis eines optoelektronischen Sensors zu schaffen.to develop a measuring device arrangement based on an optoelectronic sensor.

Diese Meß&eräteanordnung soll ausgehend von Entwicklungstrends zu hohen Genauigkeitsforderungen, die die breiteThis measurement and erection arrangement should be based on development trends to high accuracy requirements, the broad Anwendung der Schleifverfahren zukünftig auch unter Bedingungen der flexiblen automatisierten Fertigung erfordern,Application of grinding processes in the future, even under conditions of flexible automated production,

konzipiert werden.be conceived.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist es sinnvoll, ein Meßverfahren zu nutzen, daß sowohl die Bewertung des Verschleißfortschritts amTo solve this problem, it makes sense to use a measuring method that both the evaluation of wear progress on Schleifkörper beim Schleifen (Standzeitendeerkennung) als auch die Kontrolle der Verschleißbeseitigung beim AbrichtenAbrasive grinding during grinding (end of life detection) as well as the control of wear removal during dressing

klaubt. Zur Erkennung bzw. Bewertung des Zustandes der Schleifkörper-Wiikfläche wird die im Zusammenhang mitklaubt. For detecting or evaluating the state of the grinding wheel Wiikfläche is in connection with

Verschleißerscheinungen stehende Veränderung der optischen Eigenschaften, insbesondere der Reflexionseigenschaften,Wear phenomena related change in the optical properties, in particular the reflection properties,

genutzt.used.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch Nutzung eines bekannten Prinzips dadurch gelöst, daß eine Strahlungsquelle auf die Schleifkörperwirkfläche gerichtet wird und die Intensitäten der regulär reflektierten sowie eines Anteils der diffus reflektierten Strahlung mit zwei Strahlungsempfängern unter Verwendung des bekannten Meßprinzips des Ringschlusses erfaßt werden (DD 252880).According to the invention, this object is achieved by using a known principle in that a radiation source is directed to the abrasive active surface and the intensities of the regularly reflected and a portion of the diffuse reflected radiation with two radiation receivers using the known measuring principle of the ring closure are detected (DD 252880).

Durch den Ringschluß wird dabei die Strahlungsleistung der Lichtquelle so geregelt, dall der Reguläranteil unter veränderlichen Meßbedingungen konstant bleibt. Dadurch wird der Zustand der Schleifkörperwirkfläche durch die Amplitude des Streuanteils widergespiegelt.By the ring closure while the radiation power of the light source is controlled so dall Reguläranteil remains constant under varying measurement conditions. As a result, the state of the abrasive body effective area is reflected by the amplitude of the scattering proportion.

Gegenüber der o.g. Lösung zeichnet sich die Meßeinrichtung neben der speziellen weiteren Signalverarbeitung dadurch aus, daß der Lichtfleck eine deutlich kleinere Ausdehnung als die Schleifkörperbreite hat und daß der Sensor axial relativ zum Schleifkörper bewegt wird.Opposite the o.g. Solution is the measuring device in addition to the special further signal processing characterized in that the light spot has a significantly smaller extent than the abrasive width and that the sensor is moved axially relative to the grinding wheel.

Aufgrund der kleineren Ausdehnung des Lichtflecks lassen sich auch partielle unzulässige Verschleißzustände der Schleifkörperwirkfläche, wie sie z. B. beim Längsschleifen oder auch beim Einstechschleifen (Werkstück- oder Schleifbreite kleiner als Schleifkörperbreite) durch unterschiedliche Belastung auftreten, sicherer erkennen.Due to the smaller extent of the light spot can also be partial impermissible wear conditions of the abrasive active surface, as z. B. when longitudinal grinding or even during plunge grinding (workpiece or grinding width smaller than the abrasive width) occur by different load, safer recognize.

Da das Signal am Ausgang der Meßeinrichtung von der Spezifikation des verwendeten Schleifkörpers abhängig ist, muß ausführungsgemäß ein Sollwert bzw. Sollverlauf des Signals entsprechend einem bestimmten Zustand (Abricht- bzw. Verschleißzustand) der Schleifkörper-Wirkfläche durch teach-in vorgegeben werden. Das in-process bzw. prozeßintermittierend beim Abrichten oder Schleifen erfaßte Sensorsignal wird, ggf. nach einer Filterung (Tiefpaß), durch einen Vergleicher (Rechner) mit dem Sollwert bzw. Sollverlauf verglichen. In Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleiches wird das Standzeitende beim Schleifen angezeigt bzw. der Abrichtvorgang beendet.Since the signal at the output of the measuring device is dependent on the specification of the abrasive body used, according to the embodiment, a desired value or desired course of the signal corresponding to a specific state (dressing or wear state) of the abrasive-active surface must be specified by teach-in. The in-process or process intermittent during dressing or grinding detected sensor signal is, possibly after filtering (low-pass filter), compared by a comparator (computer) with the desired value or desired course. Depending on the result of the comparison, the end of service life is displayed during grinding or the dressing process is ended.

Denkbar ist auch die Nutzung eines nicht in Eingriff kommenden Breitenelementes der Schleifkörperwirkfläche zur Gewinnung eines Sollwertes des Sensorsignals.It is also conceivable to use a non-engaging width element of the abrasive body effective area to obtain a setpoint value of the sensor signal.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann der Zustand der Schleifkörper-Wirkfläche beim Abrichten und Schleifen mit relativ geringen Aufwendungen erfaßt werden, wodurch eine wesentliche Voraussetzung zur Objektivierung bzw. Optimierung der Bearbeitung auf Schleifmaschinen geschaffer wirdWith the solution according to the invention, the state of the abrasive-active surface during dressing and grinding can be detected with relatively little effort, creating an essential prerequisite for objectification or optimization of processing on grinders geschaffer

Anhand der Fig. 1 und 2 wird die Erfindung näher erläutert. The invention will be explained in more detail with reference to FIGS. 1 and 2.

Geeignete Orte zur optischen Abtastung der Schleifkörperwirkfläche arn Schleifkörper 1 sind maschinenfest um 180" bis ca. 340° in Schnittrichtung zur Bearbeitungszone versetzt. (Fig. 1)Appropriate locations for the optical scanning of the surface of the abrasive body on the abrasive body 1 are offset from the machine by 180 "to approximately 340 ° in the cutting direction to the processing zone (FIG. 1).

Denkbar ist eine Anbringung des Sensors 3 am Reitstock bzw. an der Abrichtvorrichtung 5 auf dem Längsschlitten der Schleifmaschine (Fig. 1 a), wodurch bei der ausschließlichen Nutzung zur in-process-Überwachung des Schleifkörperzustdndes während des Abrichtvorganges bzw. zur prozeßintermittierenden Überwachung beim Schleifen eines Werkstückes 2 zusätzliche Einrichtungen zur axialen Relativbewegung bzw. zur radialen Positionierung u. U. entfallen können.It is conceivable attachment of the sensor 3 on the tailstock or on the dressing device 5 on the longitudinal slide of the grinding machine (Fig. 1 a), whereby in the exclusive use for in-process monitoring of Schleifkörperzustdndes during the dressing process or for process intermittent monitoring during grinding a workpiece 2 additional means for axial relative movement or for radial positioning u. U. can be omitted.

Um bei dieser Anbringungsvariante den Strahlengang und Meßfleck weitestgehend frei von direkten Kühlmitteleinflüssen zu halten, wäre bei der prozeßintermittierenden Überwachung beim Schleifen, z. B. während eines Werkstückwechsels, die Kühlmittelzufuhr durch die Kühlmitteldüse 4.1 (falls nicht überhaupt so vorgesehen) zu unterbrechen. Zur in-process-Überwachung des Abrichtvorganges ist bei der Anbringung des Sensors an der Abrichtvorrichtung 5 eine zusätzliche Kühlmitteldüse 4.2 (unterhalb des Sensors 3 und oberhrlb des Abrichtwerkzeuges 6 entsprechend Fig. 1 a) vorzusehen. Die Zufuhr des Kühlmittels durch die übliche Kühlmitteldüse 4.1 wird dabei während des Abrichtens abgeschaltet. Wird der Sensor mit einer eigenständigen Positioniereinrichtung realisiert, so ist die Anordnung entsprechend Fig. 1 b im Winkelbereich β innerhalb der Schutzhaube 7 praktisch möglich.In order to keep the beam path and measuring spot largely free of direct coolant influences in this mounting variant, would be in the process intermittent monitoring during grinding, z. B. during a workpiece change, the coolant supply through the coolant nozzle 4.1 (if not so provided) to interrupt. For in-process monitoring of the dressing process, an additional coolant nozzle 4.2 (below the sensor 3 and top of the dressing tool 6 according to FIG. 1 a) must be provided when attaching the sensor to the dressing device 5. The supply of the coolant through the usual coolant nozzle 4.1 is switched off during the dressing. If the sensor is realized with an independent positioning device, the arrangement according to FIG. 1 b in the angular range β within the protective hood 7 is practically possible.

Aus Gründen der Zugänglichkeit und geringerer störender Einflüsse (Kühlmittel, Schleifspäne, Funken) ist die Anordnung in Punkt B günstig.For reasons of accessibility and less disturbing influences (coolant, grinding chips, sparks), the arrangement in point B is favorable.

Zur Positionierung des Sensors 3 relativ zum Schleifkörper 1 sind aufgrund der kleinen zu bewegenden Massen und der geringen zu realisierenden Geschwindigkeiten insbesondere Schrittmotorantriebe geeignet (in Fig. 1 nicht dargestellt). Die radiale Positionierung zur Einhaltung eines konstanten Grundabstandes des Sensors von der Schleifkörper-Wirkfläche des Schleifkörpers 1 sollte aufbauend auf die Messung mit einem berührungslosen Abstandssensor erfolgen, wobei praktisch ein pneumatisches Längenmeßsystem (Prinzip Düse-Prallplatte) eine geeignete Lösung darstellt (in Fig. 1 nicht dargestellt). Der Grundabstand Sensor/Schleifkörper-Wirkfläche wird über Konstanthaltung des Druckabfalls am pneumatischen Längenmeßsystem durch Verstellung mit dem Schrittmotorantrieb aufrechterhalten. Denkbar ist auch eine rein pneumatische Lösung, wobei sich der Sensor auf einem Luftkissen gegenüber der Schleifkörperwirkfläche abstützt. Der Strahlengang im Sensorsystem und der momentane Meßfleck sind zur Verringerung von Störeinflüssen mit Druckluft freizublasen. Nachdem ein neuer Schleifkörper auf der Schleifspindel aufgenommen und der Schleifkörper mit quasi-optimalen Bedingungen (quasi-optimal hinsichtlich der Stellgrößen und der Gesamtabricht-Schnittiefe) abgerichtet wurde, wird dieser mit dem Sensor optisch abgetastat und der Signalverlauf abgespeichert.For positioning the sensor 3 relative to the grinding wheel 1, stepping motor drives are particularly suitable (not shown in FIG. 1) due to the small masses to be moved and the low speeds to be realized. The radial positioning to maintain a constant base distance of the sensor from the abrasive-active surface of the grinding wheel 1 should be based on the measurement with a non-contact distance sensor, practically a pneumatic length measuring system (principle nozzle baffle plate) is a suitable solution (not in Fig. 1) shown). The basic distance sensor / abrasive active surface is maintained by keeping constant the pressure drop at the pneumatic length measuring system by adjustment with the stepper motor drive. It is also conceivable a purely pneumatic solution, wherein the sensor is supported on an air cushion against the abrasive body effective area. The beam path in the sensor system and the instantaneous measuring spot are to be blown free with compressed air to reduce interference. After a new grinding wheel has been mounted on the grinding spindle and the grinding wheel has been dressed with quasi-optimal conditions (quasi-optimal with regard to the manipulated variables and the total dresser depth of cut), this is optically scanned with the sensor and the signal course is stored.

Der Signalverlauf wird mit einem breiteren Toleranzband I (entsprechend einem zulässigen Verschleißzustand am Standzeitende) und einem schmaieren Toleranzband Il (entsprechend dem erlaubten Streuoereich des Abrichtzustandes des Schleif körpers) versehen (Fig. 2).The signal curve is provided with a wider tolerance band I (corresponding to a permissible wear state at the end of service life) and a narrow tolerance band II (corresponding to the permitted scattering range of the dressing state of the abrasive body) (FIG. 2).

Zur Überwachung des 7ustandes der Schleifkörper-Wirkflächt» beim Schleifen wird das in-process oder prozeßintermittierend (z.B. während eines Werkstückwechsels) gewonnene aktuelle Sensorsignals mit dem Toleranzband I verglichen. Nach dem Überschreiten dieses Toleranzbandes wird dem Maschinenbediener das Standzeitende angezeigt bzw. über ein Signal an die Maschinensteuerung der Abrichtvorgang ausgelöst.In order to monitor the state of the grinding wheel active area during grinding, the current sensor signal obtained in-process or intermittently (for example during a work piece change) is compared with the tolerance band I. After exceeding this tolerance band the machine operator is displayed the end of life or triggered by a signal to the machine control of the dressing process.

Der Abrichtvorgang wird so lange fortgesetzt, bis das in-process bzw. prozeßintermittierend (z. B. zwischen zwei Abrichtüberlaufen) erfaßte Sensorsignal wieder innerhalb des Toleranzbandes Il liegt und sich damit der Schleifkörper wieder in einem arbeitsfähigem Zustand befindet.The dressing process is continued until the sensor signal detected in-process or process-intervening (for example, between two dressing overruns) is again within the tolerance band II and the grinding body is thus again in a workable state.

Gegebenenfalls sind der Sollverlauf des Sensorsignals und die Toleranzbänder I und Il bei großen Durchmesseränderungen während der Nutzungsdauer des Schleifkörpers neu einzustellen.Optionally, the desired course of the sensor signal and the tolerance bands I and II are to be readjusted for large changes in diameter during the useful life of the grinding wheel.

Claims (3)

1. Verfahren zur Erfassung des Zustandes von Schleifkörperwirkflächen, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle eines optoelektronischen Sensors auf die Schleifkörperwirkfläche gerichtet ist und die reflektierte Strahlung mit ihrem Reguläranteil und einem ausgewählten Streuanteil nach dem Prinzip des geteilten Strahlenganges erfaßt und derart verarbeitet wird, daß ein den konkreten Einsatzbedingungen entsprechender erlernter Signalverlauf mit einem Toleranzband I versehen wird, das einem zulässigen Verschleißzustand der Schleifkörperwirkfläche (innerhalb der Standzeit des Schleifkörpers) entspricht, und dessen Überschreitung bei einer kontinuierlichen oder intermittierenden Messung während des Schleifvorganges angezeigt wird und zur Erkennung des Standzeitendes des Schleifkörpers durch den Maschinenbedianer dient.1. A method for detecting the state of Schleifkörperwirkflächen, characterized in that the radiation source of an optoelectronic sensor is directed to the Schleifkörperwirkfläche and the reflected radiation is detected with their Reguläranteil and a selected Streuanteil on the principle of the split beam path and processed so that a Specific operating conditions corresponding learning waveform is provided with a tolerance band I, which corresponds to a permissible state of wear of the abrasive active surface (within the life of the grinding wheel), and whose exceeding is indicated during a continuous or intermittent measurement during the grinding process and to detect the end of life of the grinding wheel by the Machine Bedian serves. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erlernte Signalverlauf mit einem (schmaleren) Toleranzband Il versehen wird, in dem das Signal des optoelektronischen Sensors entsprechend dem Zustand der Schleifkörperwirkfläche nach einem ordnungsgemäßen Abrichtvorgang liegt und daß nach erfolgter Schleifbearbeitung und erreichtem Standzeitende des Schleifkörper der Wiedereintritt des kontinuierlich oder intermittierend während des Abrichtvorganges gemessenen Signals des optoelektronischen Sensors in dieses Toleranzband Il zur Bestimmung des minimal erforderlichen Abrichtbetrages für den Maschinenbediener angezeigt wird und damit als Kriterium für die Beendigung des Abrichtvorganges genutzt werden kann.2. The method according to claim 1, characterized in that the learned waveform is provided with a (narrower) tolerance band Il, in which the signal of the optoelectronic sensor according to the state of the abrasive body effective surface after a proper dressing and that after grinding and reached end of life of the Grinding the re-entry of continuously or intermittently measured during the dressing process signal of the optoelectronic sensor is displayed in this tolerance band Il for determining the minimum required dressing amount for the machine operator and thus can be used as a criterion for the completion of the dressing process. 3. Verfahren zur Erfassung des Zustandes von Schleifkörporwirkflächen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachung des Signalverlaufes (Austritt des Signals aus dem Toleranzband I bzw. Eintritt des Signals in das Toleranzband II) durch ein der Maschinensteuerung zugeordnetes Gerät (Rechner) automatisch ausgeführt und zur Beeinflussung der Bearbeitung auf der Schleifmaschine genutzt wird (Objektivierung der Verfahrensgestaltung nach technischen und ökonomischen Gesichtspunkten).3. A method for detecting the state of Schleifkörwirkwirkflächen according to claim 1 and 2, characterized in that the monitoring of the signal waveform (exit of the signal from the tolerance band I or entry of the signal in the tolerance band II) by a machine control associated device (computer) automatically executed and used to influence the processing on the grinding machine (Objectification of the process design according to technical and economic aspects).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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