Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, einen Rotationskörper, insbesondere
eine Schleifscheibe, zu schaffen, bei dem Abweichungen zwischen
geometrischer Achse und Drehachse, auch während einer Rotation, korrigiert
werden können, ohne
Schleifbelag zu entfernen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist
es, eine Vorrichtung zu schaffen, mittels derer Abweichungen der
geometrischen Achse von der Drehachse des Rotationskörpers gemessen
werden können
und entsprechend der Messwerte die Abweichungen zwischen geometrischer
Achse und Drehachse behoben werden können.
Die
Erfindung löst
diese Aufgaben durch einen Rotationskörper und eine Zentriervorrichtung nach
den unabhängigen
Ansprüchen.
Die
Erfindung schafft einen Rotationskörper mit einem Umlaufteil,
einer Nabe und mindestens einem Verbindungselement, über das
das Umlaufteil und die Nabe miteinander verbunden sind, wobei das Verbindungselement
Verformungsmittel zum Verformen des Verbindungselements aufweist,
wobei durch ein Verformen des Verbindungselements die Lage der Nabe
relativ zum Umlaufteil veränderbar
ist zum Verbessern des Rundlaufs des Umlaufteils.
Erfindungsgemäß ist die
Lage der Nabe relativ zum Umlaufteil veränderbar. Dies heißt, dass
die Lage der durch die Umfangsfläche
definierten geometrischen Achse des Umlaufteils relativ zur Drehachse,
die durch die Nabe definiert ist, veränderbar ist. Abwei chungen zwischen
diesen beiden Achsen lassen sich durch ein Verformen der Verbindungselemente
korrigieren, wenn nicht vollkommen beheben.
Ist
der Rotationskörper über seine
Nabe beispielsweise in einer Maschine eingespannt, so können insbesondere
die Unrundfehler, die durch das Einspannen erzeugt werden, mit dem
erfindungsgemäßen Rotationskörper korrigiert
werden. Die Verbindungselemente werden entsprechend verformt, um
die Drehachse und geometrische Achse möglichst in Übereinstimmung zu bringen.
Ist
der erfindungsgemäße Rotationskörper eine
Schleifscheibe, bei der sich auf der Außenfläche des Umlaufteils ein Schleifbelag
befindet, so bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung gegenüber bisherigen
Methoden einen Unrundlauf zu korrigieren, wie beispielsweise oben
beschriebenes Touch-Dressing, erhebliche Vorteile. Zum einen wird
der Schleifbelag geschont. Dies ist insbesondere für Schleifscheiben mit
einem einschichtigen Schleifbelag von wesentlicher Bedeutung. Des
Weiteren ist es möglich,
die erfindungsgemäße Schleifscheibe
in eine Maschine einzuspannen, den Unrundlauf zu korrigieren, die Einspannung
zu lösen,
die Schleifscheibe erneut in dieselbe oder eine andere Schleifmaschine
einzuspannen, und die Unrundfehler wieder zu korrigieren. Bei Schleifscheiben,
deren Unrundfehler durch ein Abtragen des Schleifbelags korrigiert
wird, ist dies nur begrenzt möglich.
Des
Weiteren ist es für
die erfindungsgemäße Schleifscheibe
unerheblich, wie viele Verbindungsstellen bzw. Einspannstellen vorhanden
sind. Auf Ungenauigkeiten der Verbindungsstellen beruhende Unrundfehler
können
durch die erfindungsgemäße Schleifscheibe
kor rigiert werden. Ein direktes Aufspannen der Schleifscheibe auf
die Schleifmaschine zur Vermeidung von Unrundfehlern, wie es insbesondere üblicherweise
für Schleifscheiben
mit einem einschichtigen Schleifbelag vorgesehen ist, ist nicht
mehr notwendig.
Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung werden in abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
das Umlaufteil zumindest bereichsweise die Form eines Rings oder
eines Zylinders aufweist, und das Umlaufteil derart orientiert ist, dass
die Symmetrieachse des ringförmigen
Bereichs oder zylinderförmigen
Bereichs des Umlaufteils koaxial zur Achse der Nabe ist.
Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
das Verbindungselement in einer Ebene, die senkrecht zur Achse der
Nabe steht, angeordnet ist.
Eine
Umfangsschleifscheibe wäre
beispielsweise ein Rotationskörper,
dessen Umlaufteil die Form eines Rings oder eines Zylinders aufweist.
Im
Einsatz wird eine Umfangsschleifscheibe durch Kräfte belastet, die nahezu senkrecht
auf die ringförmigen
oder zylinderförmigen
Flächen
einwirken. Insbesondere werden diese Kräfte erzeugt durch Anpressen
eines Werkstücks
an die Schleifscheibe.
Solche
Kräfte
verformen den Rotationskörper.
Der Rotationskörper
muss deswegen so aufgebaut sein, dass er in vertretbaren Maßen diesen
Kräften
standhalten kann.
Erfindungsgemäß bevorzugt
ist es deswegen, die Verbindungselemente senkrecht zur Achse der
Nabe anzuordnen. Im hier beschriebenen Fall eines ringförmigen oder
zylinderförmigen
Umlaufteils sind demnach die Verbindungselemente ebenfalls senkrecht
zur Außenfläche des
Umlaufteils orientiert. Kräfte,
welche senkrecht auf das Umlaufteil wirken, wie beispielsweise durch
Anpressen eines Werkstücks,
werden aufgrund der Stellung der Verbindungselemente direkt auf
die Nabe bzw. auf eine Antriebswelle, auf der die Nabe gelagert
ist, übertragen.
Neben
Kräften,
welche senkrecht auf der Fläche
des Umfangteils stehen, beispielsweise durch Anpressen eines Werkstücks, treten
auch Torsionskräfte
auf. Solche Torsionskräfte
entstehen insbesondere durch Reibung zwischen dem Umlaufteil und
einem mit dem Umlaufteil in Kontakt tretenden Werkstück.
Um
solche Torsionskräfte
zu kompensieren, kann es vorteilhaft sein, die Verbindungselemente nicht
von der Nabe ausgehen radial nach außen verlaufend anzuordnen,
sondern leicht versetzt. Die Verbindungselemente befinden sich demnach
in einer Ebene senkrecht zur Nabe, sind aber nicht mehr senkrecht
auf der Umfangsfläche
des Umlaufteils orientiert, sondern leicht verkippt. Durch die Verkippung der
Verschiebungselemente können
Tangential- bzw. Torsionskräfte
effektiver auf die Nabe übertragen werden.
Je nach Belastung kann ein kleiner oder ein sehr großer Kippwinkel
sinnvoll sein. Damit verbunden ist natürlich, dass die Schleifscheibe
eine Vorzugsdrehrichtung erhält.
Eine
Verkippung der Verschiebungselemente lässt sich ohne Probleme in einem
Bereich von 0° bis
60° realisieren.
Bevorzugt wird allerdings ein Bereich von 10° bis 30°. Bei einer Verkippung der Verschiebungselemente
in diesem Bereich ist die Torsionsversteifung für die meisten Anwendungen ausreichend.
Prinzipiell
ist es natürlich
möglich,
die Verbindungselemente in beliebigen Winkeln zur Achse der Nabe
und zur Umfangsfläche
des Umlaufteils anzuordnen. Die beschriebene Anordnung stellt lediglich eine
bevorzugte Ausführungsform
dar, welche eine den Anwendungsbedingungen angepasste vorteilhafte
Steifheit aufweist.
Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei Verbindungselemente
vorgesehen sind.
Die
Anzahl der Verbindungselemente entscheidet, in wie weit sich Nabe
und Umlaufteil relativ zueinander bewegen lassen. Diesbezüglich muss natürlich berücksichtigt
werden, in wie viele Richtungen sich das Verbindungselement verformen
lässt.
Von
der Erfindung bevorzugt sind Verbindungselemente, die sich im Wesentlichen
entlang einer Achse verformen lassen. Grundsätzlich sind aber auch Verbindungselemente
einsetzbar, welche sich entlang mehrerer Achsen verformen lassen.
Mittels
eines von der Erfindung bevorzugten Verbindungselements wäre es somit
möglich,
die Position des Umlaufteils relativ zur Nabe entlang einer Linie
zu verändern.
Zwei Verbindungselemente lassen, falls sie nicht parallel zueinander
orientiert sind, eine Positionsveränderung in einer Ebene zu.
Drei Verbindungs elemente lassen, soweit die Verformungsachsen nicht
parallel sind, also linear unabhängig
sind, eine Positionsveränderung
in allen drei Dimensionen zu.
Je
nach Fertigungsungenauigkeiten ist es nicht immer vorteilhaft, insbesondere
wegen des Fertigungsaufwands und eventuellen Problemen bezüglich der
Steifheit des Rotationskörpers,
eine Veränderung
der Lage der Nabe zum Umlaufteil in allen drei Dimensionen zuzulassen.
Insbesondere für
den Fall, dass das Umlaufteil ringförmig ist, hat sich als ausreichend
herausgestellt, die Nabe in der von dem Ring definierten Ebene zu
verschieben. Für
diese Positionierung wären
prinzipiell nur zwei von der Erfindung bevorzugte Verbindungselemente
notwendig, die nicht parallel zueinander angeordnet sind. Um dem System
eine gewisse Stabilität
zu gewährleisten
werden aber bevorzugt mindestens drei Verbindungselemente verwendet.
Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
die Verbindungselemente umlaufend der Nabe in einem konstanten Winkelabstand
angeordnet sind.
Die
Anordnung der Verbindungselemente umlaufend der Nabe in einem konstanten
Abstand hat den Zweck, die Stabilität des Rotationskörpers zu erhöhen.
Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
Verbindungselemente um mindestens zwei senkrecht zur Achse der Nabe
stehenden Ebenen angeordnet sind.
Durch
diese Anordnung der Verbindungselemente ist es möglich, den Winkel zwischen
der geometrischen Achse der Umfangsfläche des Umlaufteils und der
Drehachse der Nabe zu verändern,
d.h., das Umlaufteil gegen die Nabe zu verkippen. Befinden sich
in der jeweiligen Ebene mindestens zwei Verbindungselemente, welche
nicht parallel angeordnet sind, so lässt sich das Umlaufteil relativ
zur Nabe in allen drei Dimensionen bewegen. Drehachse der Nabe und
geometrische Achse des Umlaufteils können damit vollkommen in Deckung
gebracht werden.
Eine
gewisse Stabilität
des Rotationskörpers wird
dadurch erreicht, dass sich in der jeweiligen Ebene vorzugsweise
mindestens drei Verbindungselemente befinden, welche in der jeweiligen
Ebene in einem konstanten Winkelabstand angeordnet sind.
Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
das Umlaufteil zumindest bereichsweise die Form einer Scheibe aufweist
und das Umlaufteil derart orientiert ist, dass die Flächennormale
des scheibenförmigen
Bereichs des Umlaufteils parallel zur Achse der Nabe ist.
Ein
derartiger Rotationskörper
wäre beispielsweise
eine Seitenschleifscheibe.
Bei
einer Seitenschleifscheibe entsteht Unrundlauf dadurch, dass die
Flächennormale
der Fläche
des Umlaufteils nicht parallel zur Drehachse ist. Rundlauf wird
dadurch hergestellt, dass diese beiden Achsen in Parallelstellung überführt werden.
Erfindungsgemäß ist eine
Korrektur des Unrundfehlers durch ein Verformen der Verbindungselemente
korrigierbar.
Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
die Verbindungselemente senkrecht zu dem scheibenförmigen Bereich
des Umlaufteils angeord net sind.
Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
die Nabe einen im Umfang erweiterten Bereich aufweist, mit dem die
Verbindungselemente verbunden sind.
Im
Falle einer Seitenschleifscheibe sind die Abmaße des Umlaufteils, welches
den Schleifbereich festlegt, in der Regel wesentlich größer als
der Umfang der eigentlichen Nabe. Um eine genügend stabile Befestigung von
Umlaufteil und Nabe zu ermöglichen,
ist deswegen erfindungsgemäß der Umfang der
Nabe zumindest bereichsweise vergrößert. Solche eine Vergrößerung kann
beispielsweise ein Fuß sein,
in dem die Nabe an ihrem Ende ausläuft.
Vorteilhaft
ist es, die Verbindungselemente relativ zur Nabe weit außen anzuordnen.
Durch diese Anordnung sind die Verbindungselemente weniger anfällig gegen
mögliche
auf das Umlaufteil wirkende Torsionskräfte.
Sind
die Verbindungselemente senkrecht angeordnet, so können Kräfte, welche
senkrecht auf den scheibenförmigen
Bereich des Umlaufteils wirken, direkt auf die Nabe bzw. den erweiterten
Bereich der Nabe weitergeleitet werden.
Des
Weiteren kann es vorteilhaft sein, die Verbindungselemente nicht
exakt senkrecht zum scheibenförmigen
Bereich des Umlaufteils anzuordnen, sondern tangential zur Rotations-
bzw. Kreisbewegung zu verkippen. Je nach Größe der tangentialen Verkippung
kann auf das Umlaufteil wirkenden Torsionskräften entgegengewirkt werden.
Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
das Verbindungselement zwei Verschiebungselemente aufweist, die
durch die Verformungsmittel gegeneinander verschiebbar sind und
durch deren Verschieben das Verbindungselement verformt wird.
Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
die Verschiebungselemente entlang einer gemeinsamen Achse gegeneinander verschiebbar
sind.
Vorzugsweise
sind die Verschiebungselemente zwei Zylinder, welche formschlüssig ineinander
gesteckt sind. Durch die Verformungsmittel sind die beiden Zylinderelemente
gegeneinander verschiebbar. Die Verschiebung erfolgt entlang der
gemeinsamen geometrischen Achse.
Aufgrund
der Zylinderform ist eine hohe Stabilität bezüglich Belastungen in Richtung
Zylinderachse, aber auch in Richtungen, die leicht von der Zylinderachse
abweichen, gegeben.
Alternativ
können
natürlich
auch andere geometrische Formen, beispielsweise Quader, in entsprechender
Weise verwendet werden.
Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
das Verbindungselement durch die Verformungsmittel dehnbar ist.
Wird
die Verformung des Verbindungselements durch ein Verschieben von
Verschiebungselementen erreicht, so ist damit nachteilig ein gewisses Spiel
zwischen den einzelnen Verschiebungselementen verbunden. Insbesondere
wenn sehr kleine Verschiebungen, beispielsweise im Mikrometerbereich,
notwendig sind, kann solch ein Spiel störend wirken.
Erfindungsgemäß ist das
Verbindungselement durch die Verformungsmittel dehnbar. Ein nachteiliges
Spiel zwischen einzelnen Komponenten entfällt auf diese Weise.
Bevorzugt
ist das Verbindungselement als Zylinder aufgebaut, welcher durch
die Verformungsmittel entweder gestreckt oder gestaucht werden kann.
Andere geometrische Formen sind prinzipiell ebenfalls möglich.
Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
die Verformungsmittel ein oder mehrere Piezoelemente aufweisen.
Die
Ausdehnung von Piezoelementen ist entlang bestimmter Achsen mittels
elektrischer Spannung veränderbar.
Entsprechend dieser Achsen sind die Piezoelemente in den Verschiebungselementen
angeordnet, eingeschlossen die Integration von Elementen, mit denen
eine Spannung angelegt werden kann. Vorzugsweise werden Piezostapel
eingesetzt, um die notwendige Längenänderung
bewirken zu können.
Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
die Verformungsmittel eine Gewindespindel aufweisen.
Erfindungsgemäß bevorzugt
ist ein Motor im Verbindungselement untergebracht, mit dem die Gewindespindel
angetrieben werden kann.
Vorteil
dieser Verformungsmittel ist, dass diese, einen elektrischen Kontakt
vorausgesetzt, auch während der
Rotation des Rotationskörpers verformbar
sind. D.h., dass die Verbindungselemente auch während der Rotation verformbar
sind, und dass somit auch während
der Rotation die Lage von Nabe und geometrischer Achse des Umlaufteils
korrigierbar ist.
Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
der Zwischenraum zwischen Umlaufteil und Nabe zumindest bereichsweise mit
einem Versteifungsmaterial ausgefüllt ist.
Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
das Versteifungsmaterial Kunststoff, insbesondere ein Elastomer
oder Schaum, ist.
Da
das Versteifungsmaterial nicht selbst aktiv an der Veränderung
der Lage von Nabe und Umlaufteil beteiligt ist, muss es eine gewisse
Elastizität aufweisen,
um solch eine Bewegung zu ermöglichen. Andererseits
soll das Versteifungsmaterial den Rotationskörper stabilisieren.
Insbesondere
ist die Anwendung von Metallschaum vorteilhaft. Metallschaum gewährleistet
eine gewisse Elastizität,
trägt aber
trotzdem zur Versteifung und insbesondere zur Dämpfung des Rotationskörpers bei.
Auch ist Metallschaum hitzeunempfindlich. Durch den Schäumprozess
kann die Porosität des
Metallschaums gewählt
und somit auch die physikalischen Eigenschaften des Metallschaums
in einem gewissen Bereich variiert werden.
Alternativ
können
auch Streben aus Kunststoff oder Metall zur Versteifung des Rotationskörpers eingesetzt
werden. Material und Abmessungen müssen allerdings so gewählt sein,
dass die Funktion der Ver schiebungselemente nicht beeinträchtigt wird.
Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
das Umlaufteil eine Referenzfläche
aufweist, an der Unrundfehler des Umlaufteils messbar sind.
Durch
diese Referenzfläche
wird insbesondere die Möglichkeit
eröffnet,
zu jedem Zeitpunkt Unrundfehler feststellen zu können. Mittels einer Messvorrichtung
kann die Orientierung der Referenzfläche bestimmt und daraufhin
der Unrundfehler korrigiert werden.
Prinzipiell
ist es auch möglich,
auf eine Referenzfläche
zu verzichten, und direkt den Unrundfehler der Umfangsfläche des
Umlaufteils zu bestimmen. Problematisch ist es allerdings, wenn
die Messmethode eine bestimmte Oberflächenbeschaffenheit benötigt. Befindet
sich beispielsweise auf dem Umlaufteil ein grobkörniger Schleifbelag, so ist
es schwierig, an dieser Fläche
eine optische Reflexionsmessung zur Messung des Unrundfehlers durchzuführen.
Eine
Referenzfläche
dagegen kann insbesondere auf die jeweilige Messmethode abgestimmt werden.
Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist, dass das Umlaufteil
auf seiner Außenfläche zumindest
bereichsweise einen Schleifbelag aufweist.
Bevorzugt
ist der Schleifbelag (17) ein CVD-Diamant-Schleifbelag.
Die
Abkürzung
CVD steht für „Chemical
Vapor Deposition".
Typisch für
diesen Schleifbelag ist, dass er durch eine Gasphasenabscheidung
erzeugt wird und dass er polykristallin ist.
Insbesondere
kann durch ein CVD-Diamant-Schleifbelag sichergestellt werden, dass
eine glatte und ausgezeichnete Oberfläche eines zu bearbeitenden
Werkstücks
entsteht. Ein typischer CVD-Schleifbelag hat beispielsweise eine
Rauhigkeit Rz = 10 μm
bei einer Schichtdicke von 20 bis 30 μm. Es wurden sogar schon CVD-Schleifbeläge mit einer Rauhigkeit
von Rz = 0,3 μm
bei einer Schichtdicke von 2 μm
reproduzierbar hergestellt.
Ein
Verfahren zur Herstellung solch eines Schleifbelags wird insbesondere
in der
DE 197 13 330 offenbart.
Des
Weiteren schafft die Erfindung eine Zentriervorrichtung mit einem
erfindungsgemäßen Rotationskörper, einer
Steuereinheit zum Steuern der Verformungsmittel, und einer Messeinheit
zum Messen des Unrundlaufs des Umlaufteils.
Mittels
der Messeinheit wird der Unrundlauf des Umlaufteils gemessen. Die
Messdaten werden an die Steuereinheit übermittelt. Die Steuereinheit stellt
entsprechend den Messdaten die Verformungsmittel des Rotationskörpers nach.
Dieses Verfahren kann fortgesetzt werden, bis der gewünschte Rundlauf
erreicht ist.
Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
die Messeinheit eine Lichtquelle, die auf die Außenfläche des Umlaufteils gerichtet
ist, und einen Lichtsensor, mittels dem die Reflexion von Licht
an der Außenfläche des
Umlaufteils messbar ist, aufweist.
Mittels
der Messung der Reflexion kann der Unrundlauf des Umlaufteils bestimmt
werden. Insbesondere eignet sich die Messmethode zum Messen des
Unrundlaufs bei rotierendem Rotationskörper.
Ist
die Außenfläche des
Umlaufteils dergestalt, dass eine Reflexion des Lichts nicht sinnvoll messbar
ist, so kann vorteilhafterweise ein Rotationskörper, dessen Umlaufteil eine
Referenzfläche aufweist,
verwendet werden. Der Unrundlauf kann dann entsprechend an der Referenzfläche gemessen werden.
Als
Lichtquellen eignen sich insbesondere punktförmige Lichtquellen, wie beispielsweise
Laser.
Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
die Messeinheit eine Lichtschranke mit einer Lichtquelle und einem
Lichtsensor aufweist, wobei die Lichtschranke parallel zur Achse der
Nabe orientiert ist.
Mittels
dieser Vorrichtung lässt
sich der Unrundfehler des Rotationskörpers folgendermaßen korrigieren:
Die Lichtschranke wird von außen
an den Rotationskörper
heranbewegt. Unterbricht das Umlaufteil des Rotationskörpers die
Lichtschranke, so wird der Rotationskörper nachjustiert, d.h., der
Umlaufteil so justiert, dass die Lichtschranke freigegeben wird.
Danach wird die Lichtschranke nachgerückt.
Ist
es nicht mehr möglich,
das Umlaufteil so zu justieren, dass die Lichtschranke freigegeben
werden kann, so ist die Korrektur abgeschlossen.
Als
Lichtquellen eignen sich insbesondere punktförmige Lichtquellen, beispielsweise
Laser.
Die
Erfindung wird im Folgenden anhand mehrerer Ausführungsbeispiele einschließlich Zeichnungen
verdeutlicht. Dabei zeigt
1 eine
erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Umfangsschleifscheibe
mit ringförmigem
Umlaufteil in zwei Querschnittsansichten, wobei Drehachse und geometrische
Achse verschieden sind,
2 die
Umfangsschleifscheibe in der ersten Ausführungsform, wobei Drehachse
und geometrische Achse übereinstimmen,
3 eine
zweite Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Umfangsschleifscheibe,
4 eine
erfindungsgemäße Umfangsschleifscheibe
in einer dritten Ausführungsform
in einer Querschnittsansicht, wobei Drehachse und geometrische Achse
verschieden sind,
5 einen
Querschnitt von der Umfangsschleifscheibe in der dritten Ausführungsform,
wobei Drehachse und geometrische Achse übereinstimmen,
6 eine
erfindungsgemäße Schleifscheibe
in einer vierten Ausführungsform
in einer Querschnittsansicht,
7 eine
erfindungsgemäße Seitenschleifscheibe
in zwei Querschnittsansichten, wobei die Drehachse und die geometrische
Achse nicht übereinstimmen,
8 die
erfindungsgemäße Seitenschleifscheibe,
wobei Drehachse und geometrische Achse übereinstimmen,
9 ein
erstes Verbindungselement in einer Querschnittsansicht,
10 ein
zweites Verbindungselement in einer Querschnittsansicht,
11 ein
drittes Verbindungselement in einer Querschnittsansicht, und
12 ein
viertes Verbindungselement in einer Querschnittsansicht, und
13 eine
erfindungsgemäße Zentriervorrichtung
in einer schematischen Zeichnung
1 zeigt
eine erfindungsgemäße Umfangsschleifscheibe 1a in
einer ersten Ausführungsform
in zwei Querschnittsansichten.
Die
Umfangsschleifscheibe 1a enthält eine Nabe 3, welche
sich im Zentrum der Umfangsschleifscheibe 1a befindet,
und ein ringförmiges
Umlaufteil 2a, und vier Verbindungselemente 4,
welche Nabe 3 und ringförmiges
Umlaufteil 2a miteinander verbinden.
Alle
Verbindungselemente 4 weisen Verformungsmittel 13 (siehe
hierzu 9 bis 11) zum Verformen der Verbindungselemente 4 auf.
Durch ein Verformen der Verbindungselemente 4 ist die Lage der
Nabe 3 relativ zum Umlaufteil 2a veränderbar.
Die
geometrische Achse 6 des ringförmigen Umlaufteils 2a ist
im Wesentlichen koaxial zur Drehachse 5 der Nabe 3.
Allerdings gibt es zwischen der Drehachse 5 und der geometrischen
Achse 6 eine kleine Abweichung. Diese Abweichung ist verantwortlich
für einen
Unrundfehler der Umfangsschleifscheibe 1a.
Die
Verbindungselemente 4 sind in einer Ebene, die senkrecht
zur Achse der Nabe steht, angeordnet. Des Weiteren sind die Verbindungselemente 4 umlaufend
der Nabe 3 in einem konstanten Winkelabstand von 90° angeordnet.
Die
Umfangsschleifscheibe 1a hat einen Außendurchmesser von 150 mm.
Die Höhe
des ringförmigen
Bereichs 2a ist 10 mm, die Dicke des Rings 5 mm. Die Verbindungselemente 4 sind
im Wesentlichen zylinderförmig
mit einem Außendurchmesser von
10 mm. Der Außendurchmesser
der Nabe 3 beträgt
30 mm.
Das
ringförmige
Umlaufteil 2a besteht aus Keramik. Auf der Außenfläche des
ringförmigen
Umlaufteils 2a ist ein Schleifbelag (in der Zeichnung nicht
zu sehen) aufgebracht. Der Schleifbelag ist ein CVD-Diamant-Schleifbelag
mit einer Dicke von 20 μm
und einer Rauhigkeit von Rz = 6 μm.
In
diesem Ausführungsbeispiel
ist das ringförmige
Umlaufteil 2a aus Keramik, weil eine Beschichtung mit einem
CVD-Schleifbelag üblicherweise
unter sehr hohen Temperaturen stattfindet. Alternativ kann beispielsweise
auch ein Hartmetall aus Wolframcarbid gesintert mit Kobalt als Träger für derartige
Schleifbeläge
eingesetzt werden.
Je
nach Art der Beschichtung bzw. des Schleifbelags eignen sich auch
andere Materialien für
das Umlaufteil 2a. Grundsätzlich in Frage kommen Metalle
wie Stahl oder Aluminium.
Die
Verbindungselemente 4 werden in Zusammenhang mit der 10 näher beschrieben.
Es sei an dieser Stelle auf den entsprechenden Textabschnitt verwiesen.
Die
Nabe 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus Stahl gefertigt.
Alternativ können
auch andere Metalle eingesetzt werden.
Der
Umlaufteil 2a um Nabe 3 ist mit einem Versteifungsmaterial 7 ausgefüllt. In
diesem Ausführungsbeispiel
ist das Versteifungsmaterial 7 ein Elastomer. Alternativ
sind auch andere Materialien mit einem geringen Maß an Elastizität verwendbar,
beispielsweise geschäumter
Kunststoff. Insbesondere bietet sich auch die Verwendung von Metallschaum an,
beispielsweise Aluminium-Metallschaum.
1 stellt
eine Umfangsschleifscheibe dar, bei der Drehachse 5 der
Nabe 3 und geometrische Achse 6 des Umlaufteils 2a nicht übereinstimmen. Bei
den heutigen fertigungstechnischen Möglichkeiten bewegen sich diese
Abweichungen bei einer Schleifscheibe mit beschriebenen Ausmaßen in einem
Bereich von einigen Mikrometern. Zu Demonstrationszwecken sind diese
Abweichungen in 1 allerdings erheblich erhöht dargestellt.
Solche
Abweichungen mögen
zwar gering erscheinen, können
aber je nach Anforderungen an die Qualität des mit der Schleifscheibe
zu bearbeitenden Werkstücks
entscheidend sein. Aufgrund der Abweichungen der Achsen läuft die
Schleifscheibe unrund. Der Unrundlauf überträgt sich auf das Werkstück. Die
Qualität
des Werkstücks
ist somit abhängig
von dem Rundlauf der Schleifscheibe.
Durch
ein Verformen der Verbindungselemente 4 der Umfangsschleifscheibe 1a lassen
sich Drehachse 5 und geometrische Achse 6 in Übereinstimmung
bringen. Der Unrundlauf, der auf Abweichungen zwischen Drehachse 5 und
geometrische Achse 6 beruht, wird dadurch eliminiert.
2 zeigt
die erfindungsgemäße Umfangsschleifscheibe 1a,
bei der durch ein Verformen der Verbindungselemente 4,
Drehachse 5 und geometrische Achse 6 in Deckung
gebracht sind.
3 zeigt
eine erfindungsgemäße Umfangsschleifscheibe
in einer zweiten Ausführungsform
in einer Querschnittsansicht.
Bis
auf die Nabe 3 und die Anordnung der Verbindungselemente 4 ist
diese erfindungsgemäße Umfangsschleifscheibe 1b identisch
zur Umfangsschleifscheibe 1a ausgebildet.
In
der Umfangsschleifscheibe 1a sind die Verbindungselemente 4 relativ
zur Achse der Nabe 3 radial verlaufend orientiert. Des
Weiteren liegen die Verbindungselemente 4 in einer gemeinsamen
Ebene. In der Umfangsschleifscheibe 2a hingegeben liegen
zwar die Verbindungselemente 4 ebenfalls in einer gemeinsamen
Ebene, sind aber nicht radial zur Achse der Nabe 3 verlaufend
angeordnet. Die Verbindungselemente 4 sind um einen Winkel α verkippt angeordnet.
Die Verbindungselemente 4 sind somit nicht senkrecht zur
Außenfläche des
ringförmigen Umlaufteils 2a orientiert, sondern
um einen Winkel α innerhalb
einer gemeinsamen Ebene verkippt.
Durch
die Verkippung können
insbesondere auf die Schleifschleife 2a ausgeübte Torsionskräfte besser
kompensiert werden. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel α 10°.
4 zeigt
eine erfindungsgemäße Umfangsschleifscheibe
in einer dritten Ausführungsform in
einer Querschnittsansicht.
Im
Gegensatz zu den in den 1 bis 3 gezeigten
Ausführungsformen
einer erfindungsgemäßen Umfangsschleifscheibe
sind in dieser Ausführungsform
der Umfangsschleifscheibe 1c die Verbindungselemente 4 in
zwei senkrecht zur Achse der Nabe 3 stehenden Ebenen angeordnet.
In der jeweiligen Ebene befinden sich in Analogie zu den ersten beiden
Ausführungsformen 1a und 1b vier
Verbindungselemente.
Die
Umfangsschleifscheibe 1c enthält ein zylinderförmiges Umlaufteil 2b.
Am unteren Ende sowie am oberen Ende des zylinderförmigen Umlaufteils 2b ist
das zylinderförmige
Umlaufteil 2b mittels der Verbindungselemente 4 mit
der Nabe 3 verbunden.
Geometrische
Achse des zylinderförmigen Umlaufteils 2b und
Drehachse der Nabe 3 sind im Wesentlichen koaxial. Abweichungen
zwischen diesen beiden Achsen bestimmen den Unrundfehler der Schleifscheibe 1c.
Die
Höhe des
zylinderförmigen
Umlaufteils ist 100 mm. Die restlichen Abmaße und Materialangaben stimmen,
soweit nicht abweichend davon beschrieben, mit den Ausführungsformen 1a und 1b überein.
Insbesondere sind die Verbindungselemente 4 in der jeweiligen
Ebene in einem konstanten Winkelabstand angeordnet.
In
den Ausführungsformen 1a und 1b ist
es aufgrund der Anordnung der Verbindungselemente nur möglich, die
Nabe 3 gegenüber
dem Umlaufteil 2a innerhalb einer Ebene zu verschieben.
Die Umfangsschleifscheibe 1c dagegen ermöglicht aufgrund der
Anordnung der Verbindungselemente 4 eine Veränderung
der Lage der Nabe 3 relativ zum zylinderförmigen Umlaufteil 2b in
allen drei Raumrichtungen.
Aufgrund
fertigungstechnischer Ungenauigkeiten und Ungenauigkeiten, die durch
ein Einspannen der Schleifscheibe in einer Maschine entstehen, sind
in der Regel Abweichungen zwischen der Drehachse 5 und
der geometrischen Achse 6 vorhanden, die zu einem Unrundlauf
der Schleifscheibe führen. In 4 sind
diese Abweichungen durch die Lage der Drehachse 5 und der
geometrischen Achse 6 verdeutlicht, die um einen Winkel β gegeneinander
verkippt sind. Zu Demonstrationszwecken sind diese Abweichungen
sehr deutlich dargestellt, in Wirklichkeit betragen die Abweichungen
nur Bruchteile von dem dargestellten Winkel β.
Durch
Verformen der Verbindungselemente 4, dargestellt durch
Pfeile, lassen sich die Achse 5 und geometrische Achse 6 in
Deckung bringen.
Die
Situation nach dem Verformen der Verbindungselemente 4,
in der Drehachse 5 und geometrische Achse 6 in
Deckung sind, zeigt 5.
6 zeigt
eine erfindungsgemäße Schleifscheibe
in einer vierten Ausführungsform
in einer Querschnittsansicht.
Die
Schleifscheibe 1d entspricht im Wesentlichen der Schleifscheibe 1c der
dritten Ausführungsform.
Nur die Form des Umlaufteils 2c unterscheidet sich von
der Form des Umlaufteils 2b der Ausführungsform 1c.
Das
Umlaufteil 2c hat die Form eines Zylinders, welcher an
einer Seite offen und an einer Seite geschlossen ist.
Über die
offene Seite des Umlaufteils 2c ist die Schleifscheibe 1b an
ihrer Nabe 3 einspannbar.
Ist
die geschlossene Öffnung
des zylinderförmigen
Umlaufteils 2c auf ihrer Außenfläche mit einem Schleifbelag
versehen, so lässt
sich die Schleifscheibe 1d auch als Seitenschleifscheibe
verwenden. Mittels Verformen der Verbindungselemente 4 ist
es möglich,
das Umlaufteil 2c relativ zur Drehachse 5 so zu
orientieren, dass auch ein Unrundfehler solch einer Seitenschleifscheibe
kompensiert wird. Die Ausführungsform 1d kombiniert
somit Seitenschleifscheibe und Umfangsschleifscheibe und ermöglicht es,
Unrundfehler für
den Fall auszugleichen, in dem die Schleifscheibe 1d als
Umfangsschleifscheibe eingesetzt wird, als auch für den Fall
auszugleichen, in dem die Schleifscheibe 1d als Seitenschleifscheibe
verwendet wird.
7 zeigt
eine erfindungsgemäße Schleifscheibe
in einer fünften
Ausführungsform
in zwei Querschnittsansichten.
In
dieser Ausführungsform
ist die Schleifscheibe als Seitenschleifscheibe 1e ausgebildet.
Die Schleifscheibe 1e enthält eine Nabe 3, ein
Umlaufteil 2, und vier Verbindungselemente 4,
welche Nabe 3 und Umlauf teil 2d miteinander verbinden.
Das
Umlaufteil 2d ist scheibenförmig. Das Umlaufteil 2d ist
derart orientiert, dass die Flächennormale 10 nahezu
parallel zur Achse der Nabe 3 ist.
Die
Nabe 3 erweitert sich im Umfang in ihrem Endbereich. Die
Nabe 3 weist somit an ihrem Ende einen Fuß 11 auf.
Der
Fuß 11 besitzt
denselben Außendurchmesser
wie das scheibenförmige
Umlaufteil 2d. Die Verbindungselemente 4 sind
senkrecht auf dem scheibenförmigen
Umlaufteil 2d und somit auch senkrecht auf dem Fuß 11 angeordnet.
Die Verbindungselemente 4 befinden sich am Außenrand
des Fußes 11 bzw.
des scheibenförmigen
Umlaufteils 2d. Sie sind zueinander in einem konstanten
Abstand angeordnet. Der in 7 dargestellte
Schnitt A-A zeigt diese Anordnung.
Das
scheibenförmige
Umlaufteil 2d hat einen Außendurchmesser von 150 mm.
Die Dicke der Scheibe 2d beträgt 10 mm. Der Fuß 11 hat
dementsprechend ebenfalls einen Außendurchmesser von 150 mm.
Die Dicke des Fußes 11 ist
im Außenbereich
15 mm, und erhöht
sich bei kleiner werdendem Durchmesser bis zum Erreichen des Außendurchmessers
der Nabe 3 auf 20 mm. Die Nabe 3 hat einen Außendurchmesser
von 30 mm. Die Verschiebungselemente 4 sind zylinderförmig und
haben einen Durchmesser von 10 mm. Ihre Länge ist 15 mm. Der spezielle
Aufbau der Verbindungselemente 4 wird an späterer Stelle
beschrieben.
Material
sämtlicher
Komponenten ist Stahl.
Aufgrund
Fertigungsungenauigkeiten und Ungenauigkei ten, die durch ein Einspannen
der Schleifscheibe 1e entstehen können, liegen Drehachse 5 und
geometrische Achse 10 des scheibenförmigen Umlaufteils 2d nicht übereinander,
d.h., die Schleifscheibe hat einen Unrundfehler. In der 7 ist
diese Abweichung zwischen den beiden Achsen durch einen Winkel β gekennzeichnet.
Durch
ein Verformen der Verbindungselemente 4, durch Pfeile dargestellt,
lässt sich
das scheibenförmige
Umlaufteil 2d in seiner geometrischen Achse parallel zur
Drehachse 5 orientieren. Der Unrundfehler wird dadurch
behoben.
Die
Situation, in der Drehachse 5 und geometrische Achse 10 des
scheibenförmigen
Umlaufteils 2d parallel stehen, zeigt 8.
In
diesem Ausführungsbeispiel
sind die Verbindungselemente 4 senkrecht stehend auf dem scheibenförmigen Umlaufteil 2d angeordnet.
Es ist ebenfalls möglich,
die Verbindungselemente 4 in einer gegenüber dem
Umlaufteil 2d verkippten Stellung anzuordnen. Insbesondere
um Torsionskräften entgegenzuwirken
kann eine solche Verkippung sinnvoll sein. Vorteilhafterweise sind
die Verbindungselemente 4 tangential zu der Drehrichtung
um einen Winkel von einigen Grad verkippt angeordnet.
9 zeigt
ein Verbindungselement in einer ersten Ausführungsform in einer Querschnittsansicht.
Das
Verbindungselement 4a enthält zwei Verschiebungselemente 12a und 12b.
Diese Verschiebungselemente 12a und 12b sind entlang
einer gemeinsamen Achse 14 gegeneinander verschiebbar.
Des
Weiteren enthält
das Verbindungselement 4 Verformungsmittel 13a.
In dieser Ausführungsform
sind die Verformungsmittel 13a als Piezoelemente in Stapelform
ausgebildet.
Die
Verschiebungselemente 12a und 12b sind zylinderförmig. Das
Verschiebungselement 12a besitzt eine radialsymmetrisch
zur Achse 14 ausgebildete Öffnung, in die das Verschiebungselement 12b formschlüssig gelagert
ist. Beide Verschiebungselemente sind aus Stahl.
Zwischen
Boden der Aussparung des Verschiebungselements 12a und
des einen Endes des Verschiebungselements 12b ist der Piezostapel
angeordnet.
Der
Piezostapel 13a ist so ausgebildet, dass er sich unter
Spannung entlang der Achse 14 ausdehnt. Die einzelnen Elemente,
die notwendig sind, um eine Spannung anzulegen, sind allerdings
nicht näher
dargestellt.
Legt
man nun eine Spannung an den Piezostapel 13a an, so dehnt
sich dieser und verschiebt das Verschiebungselement 12a gegen
das Verschiebungselement 12b. Das Verbindungselement 4a wird somit
entlang der Achse 14 verformt.
Der
Piezostapel hat eine Höhe
von 20 mm. Als Piezoelemente werden PZT (Blei-Zirkonat-Titanat)-Piezoelemente
verwendet. Unter einer Spannung von 200 V verformt sich der Piezostapel
somit um etwa 20 μm.
Allerdings muss beachtet werden, aufgrund einer Gegenspannung im
Falle eines Einsatzes des Verbindungselements 4a in einer
erfindungsgemäßen Schleifscheibe
die Verformung des Piezostapels etwas erniedrigt wird.
Vorteilhafterweise
ist in einem Aufbau des Verschiebungselementes 4a der Piezostapel 13a mechanisch
vorgespannt. Diese Vorspannung kann allerdings auch durch eine bestimmte
Anordnung der Verschiebungselemente 4a, beispielsweise
durch eine Anordnung, in der sich jeweils zwei Verschiebungselemente 4a direkt
gegenüberliegen,
wie in 1 und 2 gezeigt, erreicht werden.
10 zeigt
ein Verbindungselement in einer zweiten Ausführungsform in einer Querschnittsansicht.
Das
Verbindungselement 4b enthält wie das Verbindungselement 4a zwei
Verschiebungselemente 12a und 12b. Unterschied
zum Verbindungselement 4a ist, dass als Verformungsmittel 13 anstatt
eines Piezostapels 13a eine Gewindespindel angetrieben
durch ein Schneckengetriebe verwendet wird.
Das
Gewindespindel 13b ist im Verschiebungselement 12a angeordnet
und durch einen Motor 15, der ebenfalls im Verschiebungselement 12a sich
befindet, antreibbar. Das Verschiebungselement 12b enthält eine
Bohrung mit einem Innengewinde, in die die Gewindespindel 13b eingreift.
Durch
ein Drehen der Gewindespindel schiebt sich die Gewindespindel 13b in
die Aussparung des Verschiebungselements 12b. Da die Gewindespindel 13b mit
dem Verschiebungselement 12a verbunden ist, verschiebt
sich somit bei Betreiben der Gewindespindel 13b das Verschiebungselement 12a gegen
das Verschiebungselement 12b.
11 zeigt
ein Verbindungselement in einer dritten Ausführungsform in einer Querschnittsansicht.
Das
Verbindungselement 4c weist einen zylinderförmigen Körper 25 auf.
Dieser Körper 25 besitzt
in seinem Inneren eine zylinderförmige
Aussparung. In dieser Aussparung ist ein Piezostapel 13a, wie
im Rahmen der Ausführungsform 4a beschrieben,
angeordnet. Ober- und Unterseite des Piezostapels 13a befinden
sich in direktem Kontakt mit dem Grundkörper 25. Der Piezostapel 13a ist
des Weiteren so angeordnet, dass unter Spannung eine Ausdehnung
des Stapels entlang der geometrischen Achse des zylinderförmigen Grundkörpers 25 erfolgt.
Legt
man eine Spannung an den Piezostapel 13a an, so werden
Kräfte
auf den Grundkörper 25 in Richtung
der geometrischen Achse 14 ausgeübt. Diese Kräfte führen zu
eine Dehnung des Grundkörpers 25 und
somit des Verbindungselements 4c.
Die
Stärke
der Dehnung hängt
zum einen von der Spannung ab, die man an den Piezostapel 13a anlegt,
von der Art der Piezoelemente, von der Größe des Stapels, aber auch von
der Wandstärke des
Grundkörpers 25,
in den der Piezostapel 13a eingebettet ist. Ist die Wandstärke zu hoch,
so ist die Verformung womöglich
unzureichend. Bei zu geringer Wandstärke kann die Stabilität des Verbindungselements 4c zu
gering sein.
Erfindungsgemäß bevorzugt
ist ein Grundkörper 25 aus
Stahl mit einer zylindrischen Form mit einer Wandstärke von
0,3 mm im Dehnungsbereich des Piezostapels 13a.
12 zeigt
ein Verbindungselement in einer vierten Ausführungsform in einer Querschnittsansicht.
Das
Verbindungselement 4d weist einen um eine Achse 14 rotationssymmetrischen
Grundkörper 26 auf.
Der Grundkörper 26 unterteilt
sich in einen äußeren, tonnenförmigen Bereich 27 und
einen zylinderförmigen
Bereich 28. Die Wandstärke
des tonnenförmigen
Bereichs ist begrenzt, so dass im Inneren des Grundkörpers 26 zwischen
tonnenförmigen
Bereich 27 und zylinderförmigen Bereich 28 ein
Hohlraum 29 vorhanden ist.
Der
zylinderförmige
Bereich ist ungefähr
in der Mitte unterbrochen. An dieser Stelle ist ein Piezostapel 13a wie
oben schon beschrieben eingesetzt. Der Piezostapel ist in Richtung
der Achse 14 orientiert. Die Achse 14 ist somit
auch die Achse, entlang der sich das Verbindungselement 4d verformt.
Durch
eine Dehnung des Piezostapels ändert
sich im Wesentlichen der Verlauf der Krümmung, d.h., die „Ausbeulung" des tonnenförmigen Bereichs 27.
Der Verlauf der Krümmung
bestimmt neben der Wandstärke
und den Materialeigenschaften die Kraft, die notwendig ist, um das
Verbindungselement um einen gewissen Betrag zu verformen. Bei einer
sehr starken „Ausbeulung" wäre bei gleicher
Wandstärke erheblich
weniger Kraft notwendig, um eine gewisse Verformung des Verschiebungselementes 4d zu
erreichen, als wenn die Ausbeulung gering wäre.
In
diesem Ausführungsbeispiels
besteht der Grundkörper 26 aus
Stahl. Der Durchmesser des zylinderförmigen Bereichs 28 ist
etwa 10mm. Die Wandstärke
des tonnenförmigen
Bereichs ist 0,4 mm. Der Außendurchmesser
des tonnenförmigen Bereichs
beträgt
an den Enden jeweils 10mm. In der Mitte beträgt der Außen durchmesser 15mm.
Die
hier beschriebenen Ausführungsformen von
Verbindungselementen geben hauptsächlich Funktionsprinzipien
wieder. Die Umsetzung dieser Prinzipien lässt sich auch auf andere Art
und Weise verwirklichen.
13 zeigt
eine erfindungsgemäße Zentriervorrichtung.
Die
erfindungsgemäße Zentriervorrichtung enthält eine
Schleifscheibe ähnlich
der Umfangsschleifscheibe 1a der ersten Ausführungsform
und dargestellt in den 1 und 2. Die Schleifscheibe 1 weist
demnach ein ringförmiges
Umlaufteil 2 und eine Nabe 3 auf, welche durch
Verbindungselemente 4 miteinander verbunden sind.
Die
Außenfläche des
Umlaufteils 2 ist mit einem einschichtigen Schleifbelag 17 beschichtet.
Im
Gegensatz zu der Ausführungsform 1a befindet
sich auf der Außenfläche des
Umlaufteils 2 eine Referenzfläche 16, an der Unrundfehler
des Umlaufteils 2 messbar sind. Die Referenzfläche 16 ist in
diesem Fall ein ringförmiger
Bereich auf der Außenfläche des
Umlaufteils 2, welcher spiegelnd glatt ist, und welcher
durch den Schleifbelag 17 nicht bedeckt ist.
Des
Weiteren enthält
die Zentriervorrichtung eine Steuereinheit 18 zum Steuern
der Verformungsmittel 13, und eine Messeinheit 19 zum
Messen des Unrundlaufs des Umlaufteils 2.
Die
Zentriervorrichtung enthält
eine erste Messeinheit 19a und eine zweite Messeinheit 19b.
Die
erste Messeinheit 19a weist eine punktförmige Lichtquelle 20 auf.
Die Lichtquelle 20 besteht aus einem Laser. Der Laserstrahl
ist auf die Referenzfläche
des Umlaufteils 2 der Schleifscheibe 1 gerichtet.
Des Weiteren enthält
die Messeinheit 19a einen Lichtsensor 21. Der
Lichtsensor 21 ist so angeordnet, dass er die Reflexion
des Laserstrahls an der Referenzfläche des Umlaufteils 2 misst.
Die
zweite Messeinheit 19b weist eine Lichtschranke auf, die
durch eine punktförmige
Lichtquelle 20 und einem Lichtsensor gebildet wird. Die
Lichtquelle 20 ist wiederum ein Laser.
Mittels
der Messeinheiten 19a und 19b lässt sich
der Unrundlauf des Umlaufteils 2 insbesondere während der
Rotation der Schleifscheibe 1 messen. Vorteilhafterweise
werden die Messdaten von der Steuereinheit 18 ausgewertet
und zum Nachjustieren der Verbindungselemente 4 der Schleifscheibe 1 verwendet.
Dies ist beispielsweise mit dem in 12 gezeigten
Aufbau möglich.
Die
Schleifscheibe 1 ist auf einer zu einer Schleifmaschine
gehörenden
Antriebswelle 23 eingespannt. Die Schleifscheibe 1 sitzt
mit ihrer Nabe 3 auf der Antriebswelle 23 und
ist durch einen Flansch 22 an der Antriebswelle 23 befestigt. Über eine
Rotation der Antriebswelle 23 kann die Schleifscheibe 1 in Rotation
versetzt werden.
Der
Laser der Messeinheit 19a ist auf die Referenzfläche 16 des
Umlaufteils 2 gerichtet. Der Lichtsensor 21 detektiert
das reflektierte Laserlicht. Mittels des Lichtsensors 21 lässt sich
der Strahlverlauf und die Intensität des reflektierten Laserlichts feststellen.
Insbesondere treten bei einem rotierenden Schleifkörper im
Falle eine Unrundlaufs periodische Schwankungen in den vom Lichtsensor 21 aufgenommenen
Messdaten auf.
Die
Steuereinheit 18 wertet diese Messdaten aus und justiert
die Verbindungselemente 4 der Schleifscheibe 1 nach.
Bei
den Verbindungselementen 4 handelt es sich um Verbindungselemente,
die mittels einer Gewindespindel verformbar sind. Solch ein Verbindungselement
ist das in 10 gezeigte Verbindungselement 4b.
Der
Antrieb der Gewindespindel und somit die Verformung des Verbindungselements 4 wird durch
einen im Verbindungselement 4 untergebrachten Motor und
einem Schneckengetriebe vollzogen. Es handelt sich hierbei um einen
Elektromotor. Den Strom erhält
der Motor über
die Steuereinheit 18. Der benötigte Strom wird dabei von
der Steuereinheit 18 über
einen Bürstenkontakt 24 auf
die Antriebswelle 23 überführt. Mittels
elektrischer Kontakte wird der Strom von der Antriebswelle 23 auf
die Nabe 3 und schließlich
auf den Motor des Verbindungselements 4 überführt.
Um
mittels der Messeinheit 19b den Unrundlauf der Schleifscheibe 1 zu
messen, orientiert man die Lichtschranke parallel zur Drehachse 5 der
Nabe 3. Die Lichtschranke wird nun von außen an die
Außenfläche des
Umlaufteils 2 herangeführt.
Wird die Lichtschranke unterbrochen, so justiert die Steuereinheit 18 die
Verbindungselemente 4 nach, bis die Lichtschranke wieder
freigegeben ist. Danach wird die Lichtschranke weiter in Richtung
des Umlaufteils 2 verfahren unter fortwährendem Beibehalten der Parallelität zur Drehachse 5.
Kann durch ein Verformen der Verbindungselemente 4 die
Lichtschranke nicht freigegeben werden, so ist die Schleifscheibe 1 ausgerichtet.
Die
hier beschriebenen Ausführungsbeispiele
beziehen sich sämtlich
auf Schleifscheiben. Prinzipiell lässt sich aber die Erfindung
auf beliebige Rotationskörper
anwenden.