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Die
Erfindung betrifft eine Auflageschiene einer Spitzenlos-Schleifmaschine.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Durchführung eines Schleifvorgangs
mittels einer Spitzenlos-Schleifmaschine, welche eine Schleifscheibe,
eine Regelscheibe und eine Auflageschiene umfasst.
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Im
Gegensatz zu einem Schleifvorgang zwischen Spitzen, bei dem ein
zu schleifendes Werkstück
in seiner Drehachse durch an dem Werkstück angreifende Haltespitzen
geführt
ist, wird bei einem Verfahren des Spitzenlos-Schleifens die Position
eines zu bearbeitenden Werkstücks
durch eine Auflageschiene und eine Regelscheibe bestimmt, zu welchen
das zu bearbeitende Werkstück
jeweils einen Linienkontakt aufweist. Durch den Bearbeitungsprozess
selbst erfährt
das Werkstück
von der drehenden Schleifscheibe eine antreibende Kraft, wobei es
von der langsamer laufenden Regelscheibe gebremst wird, an welcher
das zu schleifende Werkstück
mit einem geringen Schlupf abrollt.
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Beim
Spitzenlos-Schleifen ist dabei das Problem bekannt, dass aufgrund
der Art des Fertigungsprozesses Welligkeiten auf der Werkstückoberfläche auftreten
können.
Dies liegt z. B. darin begründet, dass
selbst bei ideal runden Werkstücken
der Anschliff zur Bildung einer Unrundheit führt. Durch eine solche Unrundheit
kann eine geometrische Verlagerung des Werkstücks im Schleifspalt zwischen Schleifscheibe,
Regelscheibe und Auflageschiene kommen, wodurch sich die Schleiftiefe
verändert. Durch
eine solche Schleiftiefenänderung
kann eine Unrundheit verstärkt
werden und zu einer Welligkeit über
die gesamte Werkstückoberfläche führen.
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Es
können
dabei auch durch das dynamische Maschinenverhalten, insbesondere
aufgrund der Nachgiebigkeit der Maschinenteile, weitere Oberflächenfehler
entstehen. Insbesondere ist es auch möglich, dass geometrische und
dynamische Einflüsse
miteinander gekoppelt bei der Bearbeitung von Werkstücken mit
Spitzenlos-Schleifmaschinen auftreten.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, eine Auflageschiene einer Spitzenlos-Schleifmaschine sowie auch
ein Verfahren zur Durchführung
eines Schleifvorgangs mittels einer Spitzenlos-Schleifmaschine bereitzustellen,
mit denen Oberflächenfehler
bei der Bearbeitung von Werkstücken
minimiert werden können.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine erfindungsgemäße Auflageschiene
gelöst,
die einen Grundkörper
und ein Auflageelement umfasst, wobei am Grundkörper wenigstens ein Aktor angeordnet
ist, mittels dem die relative Lage des Auflageelementes zum Grundkörper einstellbar
ist.
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Gegenüber den
bislang im Stand der Technik bekannten Auflageschienen hat eine
solche erfindungsgemäße Auflageschiene
demnach den besonderen Vorteil, dass mit Hilfe des wenigstens einen vorgesehenen
Aktors während
eines Bearbeitungsprozesses Einfluss genommen werden kann auf die Lage
eines zu bearbeitenden Werkstücks
innerhalb einer Spitzenlos-Schleifmaschine.
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Das
Auflageelement einer bislang im Stand der Technik bekannten Auflageschiene
war ortsfest zur Auflageschiene bzw. zu einer Maschine, in welcher
die Auflageschiene montiert ist, so dass wie eingangs zum Stand
der Technik beschrieben das Abtragen einer Oberfläche eines
zu bearbeitenden Werkstücks
zu einer Ortsverlagerung des Werkstücks führt, insbesondere nämlich dann,
wenn der abgetragene Bereich aufgrund der Rotation des Werkstücks in den
Bereich der Auflageschiene bzw. der Regelscheibe kommt und somit
der Linienkontakt zwischen Werkstück und Auflageschiene bzw.
Regelscheibe in diesem zuvor abgetragenen Bereich entsteht. Im Wesentlichen
entsteht eine Verlagerung hier dadurch, dass sich die Position des
bearbeiteten Werkstücks
nach unten hin in Richtung zum Auflageelement bzw. zur Seite in
die Richtung der Regelscheibe ändert.
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Hierdurch ändert sich
gleichzeitig die Schleifkonfiguration im Kontaktbereich zwischen
Werkstück,
Schleifscheibe und Regelscheibe, so dass hierdurch weitere Ungenauigkeiten
beim schleifenden Abtrag der Werkstückoberfläche entstehen.
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Mit
der erfindungsgemäßen Auflageschiene besteht
hingegen die Möglichkeit,
das Auflageelement, also dasjenige Teil der Auflageschiene, welches
den Linienkontakt zu einem zu bearbeitenden Werkstück hat,
relativ zu dem Grundkörper
der Auflageschiene mittels des genannten wenigstens einen Aktors
zu bewegen. Es besteht somit erfindungsgemäß die Möglichkeit, Kompensationsbewegungen durchzuführen und
somit die Position eines Werkstücks
zwischen Schleif- und Regelscheibe mit einer erhöhten Genauigkeit beizubehalten
oder zu bestimmen.
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Dabei
kann die Einstellung der Lage des Auflageelementes relativ zum Grundkörper in
einer ersten erfindungsgemäßen Ausführung der
Auflageschiene bereits mit einem einzigen Aktor erzielt werden,
mittels dem das Auflageelement relativ zum Grundkörper bewegbar
ist, wobei es jedoch in einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Auflageschiene
in einer Weiterbildung vorgesehen sein kann, zwei oder auch mehr
Aktoren einzusetzen.
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Vorteilhafterweise
sind diese Aktoren derart angeordnet, dass sie zueinander beabstandet
sind in der Richtung der Längserstreckung
des Grundkörpers
und des Auflageelementes, somit also auch in der Richtung der Längserstreckung
eines Linienkontaktes zwischen Auflageelement und Werkstück. Es besteht
somit nicht nur die Möglichkeit,
die Höhenlage
eines zu bearbeitenden Werkstückes
im Schleifspalt zu beeinflussen, sondern auch die Neigung der Drehachse
des Werkstücks
innerhalb des Schleifspaltes, so dass sich hierdurch wenigstens
ein weiterer Freiheitsgrad in der Positionierung des Werkstücks innerhalb
des Schleifspaltes zwischen Schleifscheibe und Regelscheibe bei
der Bearbeitung des Werkstücks
ergibt. Unrundheiten, insbesondere solche, die über die Länge des Werkstücks in Drehachsenrichtung
nicht konstant sind, können
durch eine solche Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Auflageschiene
besser ausgeglichen bzw. vermieden oder zumindest reduziert werden.
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Zur
Realisierung einer konstruktiven Ausgestaltung einer solchen erfindungsgemäßen Auflageschiene
kann es vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Aktor, bevorzugt
zwei oder auch mehr Aktoren, in einer Ausnehmung angeordnet ist
bzw. sind, die zwischen einem Grundkörper und einem daran befestigten
Brückenelement
vorgesehen ist.
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Unter
einem Brückenelement
im Sinne der Erfindung wird dabei ein solches Element verstanden,
welches zum einen direkt oder indirekt das Auflageelement trägt und an
welchem zum anderen von unten der wenigstens eine Aktor angreift.
Ein solches Brückenelement
kann demnach einen Grundkörper der
Auflageschiene, zumindest in einem bestimmten Bereich überspannen,
wobei in dem Bereich der Überspannung
zwischen Grundkörper
und Brückenelement
die Ausnehmung angeordnet ist.
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Es
kann hierbei vorgesehen sein, dass die Ausnehmung vollständig im
Grundkörper
vorhanden ist oder vollständig
im Brückenelement
vorhanden ist oder aber auch alternativ, dass sich die Gesamtausnehmung
ergibt durch Teilausnehmungen sowohl im Grundkörper als auch im Brückenelement,
die sich zu der Gesamtausnehmung ergänzen. In einer Ausführung mit
mehreren Aktoren zur Beeinflussung der relativen Lage des Auflageelementes
zum Grundkörper
kann es auch vorgesehen sein, dass für jeden Aktor eine eigene Ausnehmung
vorgesehen ist.
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Bei
der hier beschriebenen Konstruktion mit einem Brückenelement in Verbindung mit
dem Grundkörper
ist es demnach vorgesehen, dass sich das Brückenelement durch den wenigstens
einen von unten an dem Brückenelement
angreifenden Aktor relativ zum Grundkörper zumindest in Teilbereichen
bewegen lässt.
Die Bewegung des Brückenelementes
wird demnach auf das Auflageelement, welches den Linienkontakt zum
Werkstück
herstellt, übertragen,
da es vorgesehen ist, dieses Auflageelement direkt oder indirekt über Zwischenelemente
am Brückenelement
anzuordnen.
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In
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung kann es dabei vorgesehen sein, dass ein Bereich des
Brückenelementes,
an welchem der wenigstens eine Aktor angreift, mit einem Bereich,
der sich am Grundkörper
abstützt,
verbunden ist über
einen ein Festkörpergelenk
ausbildenden Bereich, der in der Materialstärke reduziert ist. Bei einer
solchen Ausführung
ergeben sich beispielsweise zwei Festkörpergelenke zwischen einem
mittleren Bereich, an welchem der wenigstens eine Aktor angreift
und einem rechts- bzw. linksseitigen Bereich, mittels dem das Brückenelement
am Grundkörper
befestigt bzw. abgestützt
ist.
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Grundsätzlich besteht
hier auch die Möglichkeit,
eine Anzahl von mehr als zwei Festkörpergelenken durch Reduzierung
der Materialstärke
des Brückenelementes
zu realisieren. Hier kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass
bei einer Ausbildung mit mehreren Aktoren jeder Aktor an einem Bereich des
Brückenelementes
angreift, der rechts- und linksseitig durch ein solches Festkörpergelenk
mit in der Materialstärke
reduziertem Bereich des Brückenelementes
zu einem benachbarten Bereich des Brückenelementes verbunden ist,
wobei ein benachbarter Bereich entweder ein solcher sein kann, der
sich am Grundkörper
abstützt
oder aber auch ein solcher Bereich, an welchem ein benachbarter
Aktor von unten am Brückenelement
angreift.
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Durch
das Vorsehen von Festkörpergelenken
wird eine erhöhte
Elastizität
des Brückenelementes
erzielt, so dass die Möglichkeit
geschaffen ist, mittels einer Kraft, die von dem wenigstens einen
Aktor ausgeübt
werden kann, das Brückenelement
bzw. zumindest dessen Bereich, an dem ein Aktor angreift, relativ
zum Grundkörper
zu verlagern, wobei aufgrund der Elastizität des Brückenelementes sicher gestellt
ist, dass sich dieser Bereich nach Beendigung des Einwirkens einer
Kraft durch den Aktor in seine Ausgangslage zurückstellt.
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Bevorzugt
wird die Elastizität
des Festkörpergelenks
durch Beeinflussung der Materialstärke im Festkörpergelenksbereich
so gewählt,
dass eine Relativbewegung des am Brückenelement befestigten Auflageelementes
zum Grundkörper
möglich
ist, die bevorzugterweise dem maximalen Hub eines Aktors entspricht.
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Weiterhin
kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass der wenigstens
eine Aktor durch das Brückenelement
mit einer Kraft vorgespannt ist, der Aktor also aus seiner Ursprungslage gegen
diese wirkende Kraft arbeitet und somit ohne eine Ansteuerung durch
diese wirkende Kraft in seine Ursprungslage zurückbewegt wird. Gleichzeitig
kann der Aktor durch das Brückenelement
auch gegen Querkräfte
stabilisiert sein.
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In
einer weiteren Ausführung
kann es auch vorgesehen sein, dass jedem Aktor ein Wegsensor zugeordnet
ist, mittels dem der tatsächliche
Weg des Brückenelementes
bzw. des daran befestigten Aufnahmeelementes im örtlichen Bereich des Aktors messbar
ist. Mittels eines solchen Wegsensors können eventuelle Fehler kompensiert
werden, die sich dadurch ergeben, dass eine Ansteuerung des Aktors zur
Erzielung einer bestimmten Bewegungsweite nicht proportional und
insbesondere nicht in beiden Bewegungsrichtungen gleich vom Aktor
umgesetzt wird. Beispielsweise kann sich eine Hysterese zwischen
Hin- und Rückweg
des Aktors bei seiner Ansteuerung ergeben. Mit Hilfe eines Wegsensors
besteht hier die Möglichkeit,
den tatsächlichen
Weg des Aktors bzw. des Brückenelementes
bzw. des Auflageelementes relativ zum Grundkörper auszumessen und einen
Aktor derart anzusteuern, dass die erzielte Bewegungsweite einer
gewünschten
Bewegungsweite exakt entspricht.
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Beispielsweise
können
Dehnungsmessstreifen zu diesem Zweck eingesetzt werden.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung kann es dafür vorgesehen sein, dass ein
Wegsensor zwischen dem Grundkörper
und dem Brückenelement, insbesondere
demjenigen Bereich des Brückenelementes
angeordnet ist, an welchem der wenigstens eine Aktor angreift. So
kann mit dieser Ausführung mittels
eines jeweiligen Wegsensors derjenige Weg bestimmt werden, den das
Brückenelement
bzw. dessen Bereich, an welchem der Aktor angreift, relativ zum
Grundkörper
zurücklegt
und somit gleichzeitig der Weg, den das Auflageelement am Ort des
Aktors vollzieht.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung, die mit allen vorher
genannten Ausführungen kombinierbar
ist, kann es vorgesehen sein, dass die Auflageschiene wenigstens
einen Sensor umfasst, beispielsweise je einen Sensor pro vorgesehenen Aktor,
mittels dem die auf ein zu bearbeitendes Bauteil wirkende Kraft
und/oder Beschleunigung messbar ist.
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Durch
das Vorsehen wenigstens je eines Sensors pro Aktor besteht dabei
insbesondere auch die Möglichkeit,
die Kräfte
und/oder Beschleunigungen mittels des jeweiligen Sensors an mehreren
Orten entlang der Längserstreckung
des Auflageelementes zu messen, insbesondere jeweils am Ort eines
Aktors, der unterhalb des Auflageelementes angeordnet ist.
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Es
kann dabei vorgesehen sein, dass ein Sensor oberhalb eines Aktors
zwischen Brückenelement
und dem Auflageelement angeordnet ist. Die Anordnung kann in einer
beispielhaften Ausführung in
unmittelbarer axialer Richtung der Wirklinie eines Aktors vorgesehen
sein, in anderen Ausführungen auch
in einem Winkel zu dieser Wirklinie. Je nach Anwendungsfall kann
es vorgesehen sein, einen jeweiligen Sensor unterschiedlich relativ
zur Wirklinie des Aktors zu orientieren.
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Das
Vorsehen wenigstens eines Sensors zur Bestimmung von wirkender Kraft
und/oder Beschleunigung hat hier erfindungsgemäß den besonderen Vorteil, dass
eine solche Auflageschiene mit einer übergeordneten Steuerung/Regelung
zusammenwirken kann, mittels welcher der wenigstens eine Aktor steuerbar
ist bzw. regelbar ist.
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Dabei
bedarf es bei einer Ansteuerung der Aktoren zur Veränderung
der Lage eines zu bearbeitenden Werkstücks im Schleifspalt nicht unbedingt der
eingangs genannten Sensoren, sondern es kann beispielsweise durch
die übergeordnete
Steuerung ein von einem Aktor vorzunehmender Stellweg vorgegeben
werden, insbesondere in Abhängigkeit
externer Informationen, wie sie z. B. aus einer Maschinensteuerung
kommen können.
Es kann sich z. B. um zeitliche Informationen, die Umdrehungsgeschwindigkeit
des Werkstücks
bzw. dessen Winkellage handeln, die aus Informationen der Maschinensteuerung
bestimmt werden können.
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Bevorzugterweise
ist es vorgesehen, Signale des wenigstens einen bevorzugt eingesetzten Sensors,
d. h. Messwerte der gemessenen Kräfte und/oder Beschleunigungen
in einer Regelung zu berücksichtigen
und demnach das Einstellen der relativen Lage eines zu bearbeitenden
Werkstücks
im Schleifspalt durch den wenigstens einen Aktor in Abhängigkeit
hiervon vorzunehmen.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist es dabei vorgesehen, ein Verfahren
zur Durchführung
eines Schleifvorgangs mittels einer Spitzenlos-Schleifmaschine bereitzustellen, welche eine
Schleifscheibe, eine Regelscheibe und eine Auflageschiene der eingangs
beschriebenen Art umfasst, wobei bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren
die Position eines zu bearbeitenden Bauteils bzw. Werkstücks, welches
sich im Schleifspalt befindet und auf dem Auflageelement der erfindungsgemäßen Auflageschiene
abstützt,
entweder eingestellt wird oder aber bevorzugt in Abhängigkeit
der wirkenden Kräfte
und/oder Beschleunigungen, die mittels des wenigstens einen Sensors
gemessen werden, geregelt wird.
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Es
kann so die aktuell bei der Bearbeitung eines Werkstücks gegebene
Situation der wirkenden Kräfte
und/oder Beschleunigungen erfasst werden und unmittelbar in die
Regelung eingehen, um anhand dieser gemessenen Größe eine
neu einzustellende Lage des Werkstücks im Schleifspalt zu bestimmen
und zu erzielen.
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Beispielsweise
kann es hier in einer Weiterbildung vorgesehen sein, dass wenigstens
eine IST-Kraft oder eine IST-Beschleunigung oder beides mit dem
wenigstens einen Sensor gemessen und sodann mit einer SOLL-Kraft
bzw. einer SOLL-Beschleunigung bzw. beiden Sollwerten verglichen wird,
wobei es dann bei einer festgestellten SOLL-IST-Abweichung vorgesehen
ist, eine Verstellung des wenigstens einen Aktors vorzunehmen, um diese
SOLL-IST-Abweichung zu minimieren.
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Dabei
ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass
eine SOLL-Kraft und/oder eine SOLL-Beschleunigung oder direkt eine
SOLL-IST-Abweichung in Abhängigkeit
der aktuellen IST-Kraft und/oder aktuellen IST-Beschleunigung berechnet
wird. Es ist hier also ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens,
nicht auf vorgegebene Sollwerte von Kraft und/oder Beschleunigung
zurückzugreifen,
sondern den für
eine bestimmte Bearbeitungssituation benötigten Sollwert entweder der
Kraft oder Beschleunigung oder von beidem unmittelbar aus dem jeweiligen
Istwert bzw. beiden Istwerten zu berechnen. Hierdurch kann mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren
der konkret vorliegenden Bearbeitungssituation besser Rechnung getragen
werden, als wenn ein Sollwert konstant in einer übergeordneten Steuerung bzw.
Regelung gegeben wäre.
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Hier
kann es in einer Weiterbildung der Erfindung vorteilhafterweise
vorgesehen sein, dass zur Ermittlung einer SOLL-Kraft bzw. SOLL-Beschleunigung
die aktuell gemessene IST-Kraft bzw. IST-Beschleunigung gefiltert
wird. Eine solche Filterung kann einer Mittelung entsprechen in
einer möglichen Ausführung. Der
bei der Filterung, beispielsweise der Mittelung, ermittelte Kraft-
bzw.
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Beschleunigungswert
eilt dabei prinzipbedingt gegenüber
der IST-Kraft bzw. IST-Beschleunigung
nach, so dass es zur Berücksichtigung
von diesem. Effekt vorgesehen sein kann, den benötigten SOLL-Kraft- bzw. SOLL-Beschleunigungswert
zu berechnen aus dem jeweils gefilterten bzw. gemittelten Kraft-
bzw. Beschleunigungswert und einem Korrekturwert.
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Ein
solcher Korrekturwert kann beispielsweise aus der Steigung des IST-Kraftsignals bzw.
des IST-Beschleunigungssignals ermittelt werden.
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Eine
im Rahmen der Regelung nach dem SOLL-IST-Vergleich sich ergebende
Stellgröße zum Zweck
der Aktoreinstellung kann in einer weiteren bevorzugten Ausführung zwischengespeichert
werden, um diese zwischengespeicherte Stellgröße nach einer weiteren vollständigen Umdrehung
des Bauteils bzw. Werkstücks
erneut zum Zweck der Aktoreinstellung aus dem Zwischenspeicher abzurufen.
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Dieser
bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens liegt die Überlegung
zugrunde, dass in einer Linie zu bearbeitende Oberflächenbereiche
eines sich im Schleifspalt befindenden Werkstücks mit einer 360 Grad Periodizität wiederkehrend
gegenüber der
Schleifscheibe positioniert werden, so dass demnach auch mit der
gleichen Periodizität
wiederkehrend die vorherige, für
diese Winkelposition bestimmte Stellgröße zur Festlegung einer Aktoreinstellung verwendet
werden kann.
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Dabei
ist es gegebenenfalls vorgesehen, die aus einem Speicher abgerufene
Stellgröße voreinzustellen
und die aufgrund der konkreten aktuellen Bearbeitungssituation aus
den aktuellen Kraft- und/oder Beschleunigungswerten bestimmte Stellgröße im Anschluss
daran einzustellen. Diese Verfahrensvariante bietet eine deutlich
schnellere Möglichkeit,
die benötigte
Aktoreinstellung zu erzielen, da aufgrund der Periodizität aller
Voraussicht nach die aktuell benötigte
Aktoreinstellung nur geringfügig
von derjenigen voreingestellten Aktoreinstellung abweicht, die bei der
vorherigen Umdrehung des Werkstücks
verwendet wurde.
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In
einer Weiterbildung kann es vorgesehen sein, die aus einem SOLL-IST-Vergleich resultierende
Stellgröße weiterhin
zu modifizieren, so dass sie keine statischen/dauerhaften Abweichungen
von einer definierten Ruhelage aufweist, insbesondere um so sicherzustellen,
dass sich keine neuen Unrundheiten aufgrund statischer Stellgrößen ergeben.
Weiterhin kann es auch vorgesehen sein, die Stellgröße und/oder
ihre Änderungsrate
zu begrenzen, so dass der wenigstens eine Aktor und/oder ansteuernde
Geräte
insbesondere den wenigstens einen Aktor ansteuernde Geräte vor einer Überlastung
geschützt werden.
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Ebenso
besteht die Möglichkeit,
in der Regelung bzw. Steuerung ein übergeordnetes Modul vorzusehen,
welches in Abhängigkeit
von Informationen von den Sensoren und/oder einer Maschinensteuerung
oder zeitlicher Vorgaben automatisch zwischen verschiedenen Betriebszuständen der
Steuerung/Regelung zu schalten.
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Verschiedene
Betriebszustände
können
beispielsweise folgendes berücksichtigen:
Grundzustand
des Schleifvorganges bei konstanten Scheibengeschwindigkeiten und
Vorschubgeschwindigkeiten. Betriebszustand Ausfeuern am Ende eines Schleifvorganges
mit der Vorschubgeschwindigkeit von 0. Übergangszustände zwischen
verschiedenen Scheibengeschwindigkeiten oder Vorschubgeschwindigkeiten.
Anschliffphase am Anfang eines Schleifvorganges, in der die Schleiftiefe
nicht konstant ist sondern sich ihrem Endwert nähert.
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In
einer konstruktiven Weiterbildung der erfindungsgemäßen Auflageschiene
kann es ergänzend
vorgesehen sein, dass das Auflageelement, welches mit einem zu bearbeitenden
Werkstück
den Linienkontakt aufweist, in ein Unterteil und einen Aufsatz unterteilt
ist, die miteinander lösbar
verbunden sind bzw. verbunden werden können.
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So
besteht bei dieser Ausführungsform
die Möglichkeit,
auf das beibehaltene Unterteil verschiedene Aufsätze zu montieren, um so auch
verschiedene Auflagewinkel bereitzustellen, unter denen ein zu bearbeitendes
Werkstück
an dem Auflageelement anliegt. Verschiedene Anwendungssituationen
können
so berücksichtigt
werden.
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Eine
erfindungsgemäße Auflageschiene
mit dieser Weiterbildung weist demnach ein Set auf, welches neben
der Auflageschiene der zuvor beschriebenen Art ein Auflageelement
mit einem Unterteil und mehreren, insbesondere wenigstens zwei verschiedenen
Aufsätzen
aufweist, die wenigstens zwei verschiedene Auflagewinkel ermöglichen.
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Um
weiterhin sicherzustellen, dass durch die Bearbeitung eines Werkstücks mittels
einer erfindungsgemäßen Auflageschiene,
insbesondere unter Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Beschädigung der
Auflageschiene und dort insbesondere der Aktoren und/oder Wegsensoren
und/oder Kraft-/Beschleunigungssensoren
vermieden wird, kann es in einer bevorzugten Weiterbildung vorgesehen
sein, dass eine solche Auflageschiene eine Abdeckung umfasst, mittels
der zumindest die Ausnehmung und der in der Ausnehmung angeordnete
wenigstens eine Aktor überdeckbar
bzw. überdeckt
ist.
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Durch
eine solche Abdeckung wird demnach wirkungsvoll verhindert, dass
Schleifstäube,
die vom Werkstück
abgetragen werden, in den Bereich der Aktoren und/oder Sensoren
kommen können
und diese gegebenenfalls beschädigen.
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Hier
kann es ergänzend
weiterhin auch vorgesehen sein, dass eine solche Abdeckung zumindest
auch bereichsweise das Brückenelement überdeckt.
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Weiterhin
kann eine solche Abdeckung oberseitig Ausnehmungen bzw. Öffnungen
aufweisen, die in Richtung der Wirklinie der Aktoren liegen, insbesondere
um das Auflageelement durch diese wenigstens eine Öffnung mit
dem wenigstens einen unter der Abdeckung liegenden Aktor zu verbinden.
Dabei kann ein eventuell vorgesehener Kraft- und/oder Beschleunigungssensor
oberhalb der Abdeckung angeordnet sein, in einer möglichen
Ausführung
jedoch kann es auch vorgesehen sein, dass sich der Sensor exakt
in einer Öffnung
der Abdeckung oder innerhalb der Abdeckung befindet.
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Das
Grundprinzip einer erfindungsgemäßen Auflageschiene
und der Regelung wird anhand der folgenden Figuren beschrieben.
Es zeigen:
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1:
die schematische Darstellung der Auflageschiene;
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2:
das Prinzip der Regelung
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Die 1 zeigt
hier eine erfindungsgemäße Auflageschiene,
die einen Grundkörper 1 aufweist. Dieser
Grundkörper
kann beispielsweise ortsfest in einer Maschine zur Durchführung eines
Spitzenlos-Schleifvorgangs montiert sein.
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Erkennbar
ist hier, dass der Grundkörper 1 eine
Ausnehmung 4 aufweist, die im vorliegenden Fall zumindest
nach oben offen ist, wobei sie auch zur Seite hin geöffnet sein
kann. Die Ausnehmung 4 im Grundkörper 1 ist bei dieser
konkreten Ausführung mit
einem Brückenelement 5 überspannt,
welches mit seinen seitlichen Bereichen 5b sich jeweils
auf den Grundkörper 1 abstützt und
an diesem befestigt ist.
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Direkt
oberhalb der Ausnehmung 4 weist das Brückenelement 5 einen
Bereich 5a auf, an welchem von unten zwei nebeneinander
angeordnete Aktoren 3 angreifen. Hier ist erkennbar, dass
diese beiden in Längsrichtung
der erfindungsgemäßen Auflageschiene
nebeneinander angeordneten Aktoren 3 in der Ausnehmung 4 und
somit in dem freien Bereich zwischen Grundkörper 1 und Brückenelement 5 positioniert
sind.
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Der
Bereich 5a des Brückenelementes 5,
an welchem die Aktoren angreifen, ist mit denjenigen Bereichen 5a des
Brückenelementes 5,
mit welchem das Brückenelement 5 am
Grundkörper 1 befestigt bzw.
abgestützt
ist, durch einen Bereich 5c verbunden, der in der Materialstärke verjüngt ist.
Ein solcher im Material verjüngter
Bereich 5c stellt demnach ein Festkörpergelenk dar, so dass hier
die Möglichkeit besteht,
den Bereich 5a des Brückenelementes 5 durch
die Aktoren 3 relativ zum Grundkörper 1 zu bewegen.
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Um
die Bewegungsweite exakt bestimmen zu können, ist es hier vorgesehen,
jedem Aktor 3 einen Wegsensor 6 zuzuordnen, wobei
hier die jeweiligen Wegsensoren 6 seitlich beabstandet
zu einem Aktor 3 ebenfalls in der Ausnehmung 4,
d. h. zwischen Grundkörper
und Brückenelement 5 bzw.
dessen Bereich 5a angeordnet sind. Es besteht demnach die
Möglichkeit,
mittels der Wegsensoren 6 exakt denjenigen Weg zu bestimmen,
den das Brückenelement 5 bzw.
dessen Aktor-Angriffsbereich 5a gegenüber dem Grundelement 1 vollzieht.
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Hier
ist es weiterhin vorgesehen, über
dem Brückenelement 5,
insbesondere direkt oberhalb des Bereichs 5a des Brückenelementes 5,
an welchem von unten die Aktoren 3 angreifen, ein Auflageelement 2 vorzusehen,
welches zusammen mit dem Brückenelement 5 bzw.
dessen Bereich 5a durch die Aktoren bewegt werden kann
relativ zum Grundkörper 1.
Ein hier nicht dargestelltes Werkstück, welches sich im Linienkontakt
mit dem Auflageelement 2 befindet, kann demnach mittels
der hier gezeigten erfindungsgemäßen Auflageschiene
im Schleifspalt zwischen einer Schleifscheibe und einer Regelscheibe einer
Spitzenlos-Schleifmaschine
positioniert werden.
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Dabei
ist es hier ergänzend
vorgesehen, dass zwischen Auflageelement 2 und Brückenelement 5 zwei
Sensoren 7 positioniert sind, die bei dieser Ausführung in
Verlängerung
der Wirklinie der Aktoren 3 zwischen Brückenelement 5 und
Auflageelement 2 positioniert sind. Im Wesentlichen nimmt
damit jeder Sensor 7 Messwerte auf im Bereich des jeweils
zugeordneten Aktors. Die Sensoren 7 können dabei geeignet sein, Kräfte oder
Beschleunigungen oder beides zu erfassen.
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Kräfte und/oder
Beschleunigungen, die demnach auf ein Werkstück wirken, übertragen sich durch das Auflageelement 2 somit
auf die Sensoren 7 und können in einer übergeordneten
Regelung erfasst und der Bestimmung einer Stellgröße für die Aktoren 3 zugrunde
gelegt werden, insbesondere wie es eingangs im allgemeinen Teil
der Beschreibung genannt wurde.
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Es
ist hier weiterhin erkennbar, dass das Auflageelement 2 zweigeteilt
ausgebildet ist, nämlich
mit einem Unterteil 2a und einen Aufsatz 2b, die
miteinander lösbar
verbunden sind. Der Aufsatz 2b kann hier austauschbar gestaltet
sein, um nämlich
verschiedene Auflagewinkel des Werkstücks relativ zum Auflageelement 2 zu
ermöglichen.
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Gestrichelt
dargestellt ist hier eine mögliche Abdeckung 8,
die vorgesehen sein kann, um die Aktoren 3 und/oder Wegsensoren 6 und/oder
Kraft-/Beschleunigungssensoren 7 während der
Bearbeitung in einer Spitzenlos-Schleifmaschine
zu schützen.
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Dabei
kann es weiterhin vorgesehen sein, Hohlräume, die sich unterhalb einer
solchen Abdeckung befinden, mit einer Vergussmasse zu füllen, insbesondere
einer flexiblen elastischen Vergussmasse, die geeignet ist, die
durch die Aktoren 3 hervorgerufenen Bewegungen nicht zu
behindern.
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Die 2 zeigt
das Grundprinzip einer erfindungsgemäßen Regelung.
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Erfindungsgemäß wird mittels
einer in einer Spitzenlos-Schleifmaschine 10 eingesetzten
erfindungsgemäßen Auflageschiene
die Auflagekraft 11 des Werkstückes auf dem Auflageelement
mittels der genannten Sensoren bestimmt.
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Zu
Bildung des Istwertes FIst der aktuell wirkenden
Kraft wird der Messwert der Kraft 11 in einem Filter 12 gefiltert.
Erfindungsgemäß wird hier
weiterhin keine konstante SOLL-Kraft zum Vergleich bereitgestellt,
sondern eine SOLL-Kraft FSoll die aus der
gemessenen Kraft 11 bestimmt wird. Dazu wird in einem Soll-Größen- Filter 13 der
gemessene Kraftwert 11 gefiltert und einer Trendkorrektur
unterzogen, bei welcher auf einen zeitlich nacheilenden Mittelwert
die Steigung des gemessenen Signals aufaddiert wird. Der so erhaltene
SOLL-Kraftwert wird mit dem IST-Kraftwert verglichen und daraus
die Abweichung berechnet. Aus der so berechneten SOLL-IST-Abweichung
wird in einem PID-Regler 14 eine vorläufige Stellgröße berechnet
und nach einem Ausgangsfilter 15 eine Stellgröße 16 an
den wenigstens einen Aktor der Auflageschienen zugeführt, um
das Werkstück
im Schleifspalt zu positionieren.
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Die
Stellgröße 16 wird
bei dieser bevorzugten Ausführung
noch einem Totzeit-Regler 17 übergeben,
der nach einer vorgegebenen Zeit, insbesondere der Zeit, die für eine Umdrehung
des Werkstückes
benötigt
wird oder kurz davor diese Stellgröße 16 wiederum dem
Ausgangsfilter 15 übergibt,
um hieraus die aktuelle benötigte
Stellgröße zu bestimmen.
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Erkennbar
ist hier weiterhin eine Modenschaltung 18, mittels der
in Abhängigkeit
von Maschinendaten 19 der Betriebsmodus geschaltet werden kann,
z. B. ob der Totzeitregler 17 verwendet wird oder nicht.
Auch können
aus den Maschinendaten Filterparameter 20 zur Einstellung
der Soll- und Ist-Größenfilter 13 und 12 bereitgestellt
werden.