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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren für
eine Einstechsystem-Doppelscheibenflächenschleifmaschine
mit vertikalem Vorschub für
ein Werkstück,
wie beispielsweise eine Bremsscheibe, wobei eine obere und eine
untere Schleifscheibe einander vertikal gegenüberliegend angeordnet sind, diese
durch Drehantriebsmotoren gedreht und durch Vertikalantriebsmotoren
vertikal bewegt werden und die obere und untere Schleiffläche eines
Werkstücks gleichzeitig
einem Flachschleifvorgang unterzogen werden.
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Üblicherweise
werden bei einem Verfahren für
eine Einstechsystem-Doppelflachschleifmaschine verschiedene Meßgeräte, wie
beispielsweise eine Feinmeßvorrichtung
usw., zum Messen einer praktischen Schleiftiefe an jedem Werkstück und zum
Einstellen einer Schleiftoleranz verwendet, so daß der Schleifvorgang
so ausgeführt
werden kann, daß entsprechend
einer Streuung einer Werkstücksabmessung
beim Vorschleifen und einer Streuung der Werkstückseinstellhöhe beim
Schleifen stets eine konstante Schleiftoleranz geschliffen wird.
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Bei dem oben erwähnten Verfahren zum Messen
einer praktischen Schleiftiefe unter Verwendung des während des
Verfahrens zu verwendenden Meßgerätes ist
es erforderlich, Meßteile,
wie beispielsweise ein Sensor usw., einzubringen, so daß Wartung
und Einstellung kompliziert werden und die Meßarbeit aufwendig wird.
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Wenn ein Werkstück wie beispielsweise ein vergleichsweise
dünnes
Plattenteil von geringer Steifigkeit, wie beispielsweise eine Bremsscheibe,
dem Doppel flächenschleifen
unterzogen würde,
träte außerdem zwischen
der oberen und der unteren Schleifscheibe eine Schleifstartzeitverzögerung ein, und
die Möglichkeiten
zur Korrektur der Parallelität und
des Auslaufs relativ zu einer Werkstücksreferenzfläche verschlechterten
sich aufgrund der Streuung der Genauigkeit zum Zeitpunkt des Vorschleifens.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
die Aufgabe zugrunde, ein Schleifverfahren für eine Doppelscheibenflächenschleifmaschine
mit vertikalem Vorschub zu schaffen, wobei eine Schleifarbeit unter
Belassung einer konstanten Schleiftoleranz ausgeführt werden
kann und eine gute Schleifgenauigkeit erreicht wird, ohne ein neues
Meßteil,
wie beispielsweise einen Sensor, zu verwenden, selbst wenn das Werkstück ein Plattenteil
mit geringer Steifigkeit ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe werden
bei einem Schleifverfahren für
eine Doppelscheibenflächenschleifmaschine
mit vertikalem Vorschub eine obere und eine untere Schleifscheibe,
die einander vertikal gegenüberliegen,
von Schleifscheibendrehantriebsmotoren drehend angetrieben bzw.
von Schleifscheibenvertikalantriebsmotoren vertikal angetrieben,
und die beiden Schleifscheiben werden aus Wartepositionen, die vertikal
von der oberen bzw. unteren Schleiffläche eines Werkstücks beabstandet sind,
in Schleifendpositionen überführt, um
an der oberen und unteren Schleiffläche des Werkstücks gleichzeitig
einen Flachschleifvorgang auszuführen. Das
Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Vertikalbewegungshub
der Schleifscheibe die folgenden Merkmale umfaßt: einen Leerlauf-Vorschubhub,
in dem die Scheibe sich mit einer bestimmten Leerlauf-Vorschubgeschwindigkeit
aus der Warteposition in eine Detektionsstartposition bewegt, bevor
sie mit der Schleiffläche
in Kontakt kommt; einen Detektionshub, in dem die Scheibe sich mit
einer Detektionsgeschwindigkeit, welche geringer als die Leerlauf-Vorschubgeschwindigkeit
ist, nach dem Kontaktieren der Schleiffläche aus der Detektionsstartposition
in eine Detektionsendposition bewegt, wonach die Scheibe eine Schleifstartposition
erkennt; und einen Schleifhub, in dem sich die Scheibe mit einer Schleifgeschwindigkeit
aus der Schleifstartposition in eine Schleifendposition bewegt;
und die Schleifstartposition entsprechend einem Zeitpunkt, zu dem
ein während
des Detektionshubs erkannter Strom des Schleifscheibendrehantriebsmotors
um einen bestimmten Betrag von einem Wert im Nullast-Zustand auf
einen bestimmten Wert zunimmt, auf eine Position eingestellt wird.
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Gemäß der obigen Konstruktion kann
die Schleifstartposition leicht erkannt und die Schleifgenauigkeit
bei jedem Werkstück
verbessert werden, selbst wenn vor dem Schleifen des Werkstücks eine Genauigkeitsstreuung
besteht.
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Da die Schleifstartposition durch
Erkennen einer Veränderung
des Stromwerts des Schleifscheibendrehantriebsmotors erkannt wird,
ist die Installation eines Meßinstruments,
wie beispielsweise eines Sensors usw., nicht erforderlich, die aufwändige Wartung
und Einstellung kann entfallen und der Mechanismus wird nicht verkompliziert
im Vergleich mit dem herkömmlichen
Fall, bei dem die Schleiftiefe praktisch durch Verwendung von Meßinstrumenten
während
des Verfahrens gemessen wird.
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Wenn die obere und untere Schleifscheibe nach
der Erkennung der oberen bzw. unteren Schleifstartposition durch
die Stromänderung
der jeweiligen Schleifscheibendrehantriebsmotoren durch einmaliges
Rückführen der
oberen und unteren Schleifscheibe in von den Schleifflächen beabstandete
Positionen gleichzeitig in den Schleifhub geschaltet werden, können außerdem Biegungen
der Schleifbereiche in vertikaler Richtung während des Schleifvorgangs zur
Verbesserung der Schleifgenauigkeit minimiert werden und der Verbrauch
des oberen und unteren Schleifrads kann angeglichen werden, um eine Langzeitbeständigkeit
der Schleifgenauigkeit zu erreichen, wenn der Schleifbereich des
Werkstücks
ein Scheibenteil von geringer Steifigkeit ist.
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Außerdem läßt sich die Schleifgenauigkeit
in Anpassung an die Stärke
des Schleifbereichs verbessern, wenn der Schleifhub in mehrere Hubanteile mit
unterschiedlichen Schleifgeschwindigkeiten unterteilt ist.
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Im folgenden wird ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Seitenansicht einer Doppelscheibenflächenschleifmaschine mit vertikalem
Vorschub, mit der das erfindungsgemäße Schleifverfahren ausgeführt wird,
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2 eine
Ansicht der Vertikalantriebs- und Drehantriebsmechanismen der Schleifscheiben,
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3 eine
vergrößerte Vertikalschnittansicht einer
Spannvorrichtung und eines Werkstücks,
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4 ein
Wirkungserläuterungsdiagramm, welches
einen Bewegungshub einer Schleifscheibe darstellt,
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5 eine
Ansicht einer Veränderung
des Stromwerts eines Schleifscheibendrehantriebsmotors über die
Zeit, und
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6 ein
Diagramm der Vorschublängen der
Schleifscheibe bei den jeweiligen Hüben.
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1 ist
die Seitenansicht der Doppelscheibenflächenschleifmaschine mit vertikalem
Vorschub zur Durchführung
des Schleifverfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung. Eine obere und eine untere Schleifscheibe 2 und 3,
die einander gegenüberliegen,
sind in einem Gehäuse 1 untergebracht,
und die obere Schleifscheibe 2 und die untere Schleifscheibe 3 sind
an einer Welle
4 für
die obere Schleifscheibe und einer Welle 5 für die untere
Schleifscheibe 5 befestigt, die auf derselben senkrechten
Mittelachse 03 angeordnet sind. Die beiden Schleifscheibenwellen 4 und 5 sind
von einem oberen und einem unteren Gleitzylinder 33,33 drehbar
und vertikal bewegbar gehalten.
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Ein Werkstückszufuhr Indextisch 6 ist
an einem oberen Ende einervertikalen Tischantriebswelle 7 befestigt,
und diese Tischantriebswelle 7 ist über ein Lager in einem zylindrischen
Lagergehäuse 8 um eine
Tischdrehmittelachse 01 drehbar gelagert und über einen
nicht gezeigten Getriebemechanismus mit einem Antriebsmotor verbunden
und gekoppelt.
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Auf dem Indextisch 6 sind
zwei Spannvorrichtungen 10 und eine Andrückvorrichtung 12 zum Einklemmen
des Werkstücks
W von oben installiert.
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Die beiden Spannvorrichtungen 10 sind
relativ zueinander mit einer Phasendifferenz von 180° um die Tischmittelachse 01 angeordnet
und in einem zylindrischen Spannvorrichtungslagergehäuse 15 um eine
um das Zentrum 02 frei drehbare Achse gelagert. Durch eine
halbe Drehung des Indextisches 6 wird ein Positionswechselzwischen
einer schleifscheibenseitigen Schleifposition A2 zum Schleifen von
Werkstücken
und einer gegenüberliegenden
Löseposition
zum Ein- und Ausspannen von Werkstücken möglich.
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Die Andrückvorrichtung 12 besteht
aus zwei Zylindern 22 mit nach unten ausfahrbaren Klemmstäben 21 und
an den unteren Enden der Klemmstäbe 21 angebrachten
Klemmeinheiten 23. Die Zylinder 22 sind jeweils
auf derselben Mittelachse wie das Zentrum 02 der drehbaren
Achse der Spannvorrichtung 10 zentriert und an einem Träger befestigt,
der an einer Oberseite des Indextisches 6 befestigt ist,
so daß diese
Zylinder durch die Drehbewegung des Indextisches 6 zusammen
mit den Spannvorrichtungen 10 um die Tischdrehmittelachse 01 gedreht
werden.
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In der Nähe der Löseposition A1 ist ein Meßinstrument 13 zum
Messen einer Abmessung des Werkstücks W vor dem Schleifen (Vorschleifzustand) installiert.
Das Meßinstrument 13 ist
ein bekanntes elektrisches Mikromeßgerät vom Differentialwandlertyp,
das mit einer oberen und einer unteren hebelartigen Meßsonde 17 versehen
ist. Die Meßsonden 17 sind
jeweils so gelagert, daß sie
sich vertikal öffnen und
schließen
können,
und werden von einer Feder in den Schließzustand gedrückt. Eine
vertikale Abweichung der Meßsonde 17 wird
unter Verwendung eines in einen Meßinstrumentenkörper 16 eingebauten
Differentialwandlers in einen elektrischen Wert, wie beispielsweise
einen Stromwert, umgewandelt. Der elektrische Wert wird in eine
Steuereinrichtung 62 (2)
eingegeben und auf einem Anzeigeteil einer Bedienungskonsole durch
einen Verstärker
mittels einer Digital- oder Zeigeranzeige angezeigt. Der Meßinstrumentenkörper 16 ist
durch einen Längsschieber 18 in
Längsrichtung
bewegbar gelagert und wird von einem Längshydraulikzylinder 19 vor-
und rückwärts bewegt.
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3 ist
die vergrößerte Vertikalschnittansicht
der Spannvorrichtung 10 und des Werkstücks W in der Schleifposition
A2. Das Werkstück
W weist beispielsweise eine Scheibenbremse für ein Fahrzeug auf und besteht
aus einer Nabe 26 und einer an einem oberen Endflansch
der Nabe 26 befestigten Ringscheibe 27. Sowohl
die obere als auch die untere Stirnfläche der Scheibe 27 werden
dem Flachschleifvorgang unterzogen.
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In dem Spannvorrichtungslagergehäuse 15 ist über ein
Lager 29 eine frei drehende Welle 30 drehbar gelagert,
die Spannvorrichtung 10 ist an einer oberen Stirnfläche der
frei drehbaren Welle 30 auf derselben Mittelachse wie das
Zentrum 02 der frei drehbaren Mittelachse befestigt, und
das untere Ende der automatisch drehenden Welle 30 ist über einen
nicht gezeigten Getriebemechanismus mit einem Antriebsmotor verbunden
und gekoppelt.
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Die Spannvorrichtung 10 ist
ringförmig
ausgebildet, und auf der Spannvorrichtung ist koaxial ein ringförmiges Positionierstück 28 befestigt.
Eine ringförmige
Werkstücksreferenzfläche 32,
mit der eine Unterseite des Flansches des Werkstücks W in Kontakt ist, ist nach
oben vorspringend ausgebildet, und eine Innenumfangsfläche 31 des
Positionierstücks 28 ist
auf eine der Nabe 26 des Werkstücks W angepaßte Größe eingestellt.
Die Spannvorrichtung 10 ist mit einem nach oben ragenden
Anschlagstift 37 zum Begrenzen einer Drehbewegung des Werkstücks W relativ
zu der Spannvorrichtung 10 versehen, und der Stift ist
in der Lage, an einem Paßbolzen 41 des Werkstücks W in
seiner Umfangsrichtung anzugreifen.
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Die Klemmeinheit 23 ist
mit einer Stahlkugel 46, die einen Umfangsrand eines mittigen
Lochs des Werkstücks
W von oben kontaktiert, einem Kugelhaltezylinder 47, der
mit der Stahlkugel 46 zusammenpaßt und diese nach unten herausragend
trägt,
einer Kugelkappe 48 mit einer konischen vertieften Aufnahmefläche 48a,
die die Oberseite der Stahlkugel 46 kontaktiert, einem
Lagerhalter 51, der über
das Lager 50 von dem unteren Teil des Klemmstabes 21 um
das Zentrum 02 der frei drehenden Mittelachse drehbar gelagert
ist, und einer unteren Abdeckung 52 ausgestattet, die an
einer Unterseite des Lagerhalters 51 befestigt ist. Die
Stahlkugel 46, der Kugelhaltezylinder 47, die
Kugelkappe 48 und der Lagerhalter 51 sind sämtlich auf
derselben Mittelachse wie das Zentrum 02 der frei drehenden
Mittelachse der Spannvorrichtung 10 angeordnet.
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Eine Innenumfangsfläche einer
unteren Hälfte
des Kugelhaltezylinders 47 ist an seinem unteren Teil sich
zu einem geringen Durchmesser verjüngend ausgebildet, und die
Stahlkugel 46 ist von der verjüngten Form nach unten herausragend
gehalten. Die Kugelkappe 48 paßt von oben in den Kugelzylinder 47 und
ist zusammen mit dem Kugelhaltezylinder 47 nach unten abstehend
mit der unteren Abdeckung 52 verbunden.
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2 ist
eine schematische Seitenansicht, die ein Ausführungsbeispiel des Schleifscheibenvertikalantriebsmechanismus,
des Schleifscheibendrehantriebsmechanismus und des Steuermechanismus für dieselben
zeigt.
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Die Welle 4 für die obere
Schleifscheibe ist über
ein Lager in dem Vertikalgleitzylinder 33 drehbar gelagert
und vertikal einstöckig
mit dem Vertikalgleitzylinder 33 bewegbar. Der Vertikalgleitzylinder 33 ist an
einer Fahrmutter 35 eines Kugelumlaufspindelmechanismus 34 befestigt,
die Fahrmutter 35 ist über Kugeln
vertikal bewegbar mit einer senkrechten Vorschubspindel 36 verschraubt,
und die Vorschubspindel 36 ist über einen Schneckengetriebemechanismus 38 mit
einem Vertikalantriebswechselstromservomotor 39 für die obere
Schleifscheibe verbunden und gekoppelt. Wenn nämlich der Schleifscheibenvertikalantriebswechselstromservomotor 39 dreht,
werden die Welle 4 für
die obere Schleifscheibe und die obere Schleifscheibe 2 zusammen
mit dem Vertikalgleitzylinder 33 über den Schneckengetriebemechanismus 38 und
den Kugelumlaufspindelmechanismus 34 auf und ab bewegt.
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Mit dem Vertikalantriebswechselstromservomotor 39 für die obere
Schleifscheibe ist ein Drehcodierer 43 verbunden, und eine Vertikalposition
und eine Vertikalbewegungsstrecke (nach oben oder unten) der oberen
Schleifscheibe 2 kann durch Erkennen eines Drehwinkels
des Vertikalantriebswechselstromservomotors 39 für die obere
Schleifscheibe mittels des Rotationsgebers 43 erkannt werden.
Der Rotationsgeber 43 hat beispielsweise die Möglichkeit des
Erkennens einer Vertikalbewegungsstrecke von 0,5 μm pro Impuls.
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Auf dem oberen Teil der Welle 4 für die obere Schleifscheibe 4 ist
eine Keilwellennute 4a ausgebildet, die mit einem Kettenrad 44 mit
einer vertikal frei gleitend verschiebbaren inneren umlaufenden
Keilwellennute zusammenpaßt;
und das Kettenrad 44 ist über einen Riemenübertragungsmechanismus 45 mit einem
Drehantriebsmotor 49 für
die obere Schleifscheibe verbunden und gekoppelt. Mit anderen Worten,
wenn der Drehantriebsmotor 49 für die obere Schleifscheibe
dreht, werden die Welle 4 für die obere Schleifscheibe
und die obere Schleifscheibe 2 über den Riemenübertragungsmechanismus 45,
das Kettenrad 44 und den Keilwellennutpaßteil gedreht, wobei
Vertikalbewegungen der Welle 4 für die obere Schleifscheibe
und der oberen Schleifscheibe 2 möglich sind. Ein oberer Stromdetektor 61 zum
Erkennen des Wertes eines in dem Drehantriebsmotor 49 der oberen
Schleifscheibe fließenden
Stroms ist an dem Drehantriebsmotor 49 für die obere
Schleifscheibe installiert, um die Schleifstartposition der oberen Schleifscheibe 2 relativ
zu dem Werkstück
W zu erkennen.
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Ein Schleifscheibenvertikalantriebsmechanismus
und ein Schleifscheibendrehantriebsmechanismus für die untere Schleifscheibenwelle 5 weisen im
Grunde dieselbe Konstruktion auf wie der Schleifscheibenvertikalantriebsmechanismus
und der Schleifscheibendrehantriebsmechanismus für die Welle 4 für die obere
Schleifscheibe, die Mechanismen sind lediglich in vertikaler Richtung
symmetrisch angeordnet. Bauteile mit derselben Funktion sind mit
denselben Bezugszeichen versehen.
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Zur unabhängigen Steuerung von Vorgängen, wie
beispielsweise dem EIN- und
AUS-Schalten, dem Schalten der Drehrichtung auf Normal und Rückwärts, und
den Drehgeschwindigkeiten der Schleifscheibendrehantriebsmotoren 49,49 und
der Schleifscheibenvertikalantriebswechselstromservomotoren 39,39 sind
die Motoren 39,39 und 49,49 mit der
einen Computer beinhaltenden Steuereinrichtung 62 verbunden
und der obere und untere Stromdetektor 61,61 und
der obere und untere Rotationsgeber 43,43 usw.
sind mit einem Eingabeteil der Steuereinrichtung 62 verbunden.
Die von den Stromdetektoren 61,61 erkannten Stromwerte
der Drehantriebsmotoren 49,49 für die obere
und untere Schleifscheibe und die von den Rotationsgebern 43,43 erkannten Drehwinkeldetektionssignale
der Wechselstromservomotoren 39,39 werden in die
Steuereinrichtung eingegeben.
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In der Steuereinrichtung 62 werden
die Vertikalpositionen und Bewegungsstrecken der oberen und unteren
Schleifscheibe 2,3 anhand der Drehwinkel und Anzahl
der Umdrehungen der Wechselstromservomotoren 39,39 berechnet,
die von den Rotationsgebern 43,43 erkannt werden.
Wenn die von den Stromdetektoren 61,61 eingegebenen
Stromwerte um einen vorbestimmten Wert (z.B. 0,1 Ampere) relativ
zu einem Nullast-Drehwert (z.B. 20 bis 30 Ampere) zunehmen, urteilt
die Steuereinrichtung, daß die
Schleifscheiben 2,3 die Schleifstartposition erreichen,
und wird daraufeingestellt, den Rotationsgebern 43,43 den
Befehl zur Messung der Bewegungsstrecken von den Schleifstartpositionen
als Schleiftiefen (festgelegte Schleiftoleranzen) zu messen.
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Steuerung der Vertikalbewegungslänge und
Vertikalgeschwindigkeit der Schleifscheibe:
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4 zeigt
die Bewegungshübe
der oberen und unteren Schleifscheibe 2,3, und
der gesamte Bewegungshub von einer Warteposition P1 in eine Schleifendposition
Pe wird durch Umschalten der Vertikalgeschwindigkeit bzw. der Bewegungsrichtung in
kleine Hübe
#1 bis #9 aufgeteilt.
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Im folgenden werden die die obere
Schleifscheibe 2 betreffenden Hübe #1 bis #9 beschrieben. Der
erste Hub #1 ist ein Leerlauf-Hub, der von der Warteposition P1,
die ungefähr
1 mm von einer oberen Schleiffläche
K des Werkstücks
W beabstandet ist, bis zu der Detektionsstartposition P2 geht, die
um 50 μm
von der Schleiffläche
K beabstandet ist. Die Geschwindigkeit der abwärts gerichteten Bewegung ist
eine Hochgeschwindigkeit von etwa 2000 μm/s.
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Der zweite Hub #2 ist ein Detektionshub,
der von der Detektionsstartposition P2 bis zu einer Detektionsendposition
P3 nach dem Kontakt mit der Schleiffläche K geht. Die Detektionsendposition
P3 befindet sich an einer um ungefähr 5 bis 10 μm tieferliegenden
Position als die Schleifstartposition Ps, die durch den Kontakt
mit der Schleiffläche
K bei einer höheren
Last als dem festgelegten Wert erkannt wird. Die Geschwindigkeit
der abwärts
gerichteten Bewegung in diesem zweiten Hub #2 beträgt ungefähr 50 μm/s.
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Die Schleifstartposition Ps ist eine
Position, in der der von dem oberen Stromdetektor 61 von 2 erkannte Stromwert gegenüber dem
Nullast-Stromwert (20 bis 30 Ampere) um 1,0 Ampere zunimmt.
Diese Schleifstartposition Ps wird eine Referenzposition einer Oberseitenschleiftiefe
(Schleifbetrag) Du des Werkstücks
W.
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Der dritte Hub #3 ist ein erster
Rückhub,
der von der Detektionsendposition P3 aus um 50 μm zu einer oberen Rückkehrposition
P4 ansteigt. Die Geschwindigkeit der aufwärts gerichteten Bewegung in dem
dritten Hub #3 beträgt
20 μm/s.
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Der vierte Hub #4 ist ein zweiter
Leerlauf-Vorschubhub, der von der Rückkehrposition P4 zu einer
Position P5 in der Nähe
der Schleifstartposition Ps abwärtsgeht.
Die Geschwindigkeit der abwärts
gerichteten Bewegung beträgt
100 μm/s.
Da die Schleiffläche
jedoch bereits von der Leerlauf-Vorschubendposition P5 aus in dem
Detektionshub #2 auf die etwas tiefer als die Schleifstartposition
Ps gelegene Detektionsendposition P3 geschliffen worden ist, kontaktiert
die obere Schleifscheibe 2 in der unteren Leerlauf-Vorschubendposition
P5 des vierten Hubs #4 nicht die obere Schleiffläche K des Werkstücks.
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Der fünfte Hub #5 ist ein Auslauf-Entfernungshub,
der von der Leerlauf-Zufuhrendposition P5 über den
Kontakt mit der Schleiffläche
K bis zu einer um etwa 35 μm
tiefer als die Fläche
K gelegenen Auslauf-Entfernungsendposition P6 geht. Die Geschwindigkeit
der abwärts
gerichteten Bewegung beträgt
10 μm/s.
In dem fünften
Hub #5 wird die Schleiffläche
K des Werkstücks
W innerhalb eines vertikalen Auslaufbereichs geschliffen.
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Der sechste Hub #6 entspricht einem
praktischen Schleifhub und ist ein Schleifhub mittlerer Geschwindigkeit,
der von der Auslauf-Entfernungsendposition P6 bis zu einer Schleifmittelposition
P7 geht, die um ungefähr
50 μm tiefer
liegt als die Position P6. Die Geschwindigkeit der abwärts gerichteten
Bewegung beträgt
20 μm/s.
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Der siebte Hub #7 ist ein Rückhub, der
aus der Schleifmittelposition P7 um 40 μm in eine obere zweite Rückkehrposition
P8 ansteigt. Die Geschwindigkeit der aufwärts gerichteten Bewegung im
siebten Hub #7 beträgt
100 μm/s.
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Der achte Hub #8 ist ein abwärtsgehender Leerlauf-Vorschubhub,
der von der zweiten Rückkehrposition
P8 bis zu einer oberen Fertigschleifstartposition P9 geht, die ein
wenig höher
(beispielsweise 5 μm)
als die Schleifmittelposition P7 gelegen ist. Die Geschwindigkeit
der abwärts
gerichteten Bewegung beträgt
100 μm/s.
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Der neunte Hub #9 entspricht einem
Fertigschleifhub und ist ein Langsam-Schleifhub, der von der Fertigschleifstartposition
P9 bis zu der Schleifendposition Pe geht. Die Geschwindigkeit der
abwärts
gerichteten Bewegung beträgt
etwa 5 μm/s.
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Ein Hub nach dem neunten Hub #9 ist
ein Ausfeuer-Hub, in dem die Schleifscheibe die Schleifarbeit mittels
eines Zeitgebers über
eine bestimmte Zeit ausführt,
wobei sie in der Schleifendposition Pe gestoppt wird. Nach Beendigung
des Ausfeuer-Hubes bewegt sich die obere Schleifscheibe 2 nach oben
in die Warteposition P1.
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Die untere Schleifscheibe 3 ist
ebenfalls mit neun Hüben
#1 bis #9 und dem Ausfeuer-Hub in derselben Weise versehen wie die
obere Schleifscheibe 2. Abhängig von dem Vorschleifzustand
deckt sich die Detektionszeitsteuerung der Schleifstartposition in
dem Detektionshub #2 jedoch nicht immer mit derjenigen der oberen
Schleifscheibe 2. Wenn vom dritten Hub (Rückhub) #3
zum vierten Hub (Leerlauf-Vorschubhub) #4 geschaltet wird, werden
daher die obere und die untere Schleifscheibe 2,3 einmal
synchronisiert und so gesteuert, daß die obere und die untere Schleifscheibe 2,3 gleichzeitig
von dem vierten Hub (Leerlauf-Vorschubhub) #4 zu dem fünften Hub (Schleifhub
mittlerer Geschwindigkeit) #5 geschaltet werden.
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Auch wenn die Scheiben in den neunten
Hub (Schleifhub geringer Geschwindigkeit) #9 geschaltet werden,
werden die obere und die untere Schleifscheibe 2,3 einmal
synchronisiert und so gesteuert, daß die obere und die untere
Schleifscheibe 2,3 gleichzeitig in den neunten
Hub #9 geschaltet werden; wenn der sechste Hub (Schleifhub mittlerer
Geschwindigkeit) #6 in den siebten Hub (Rückhub) #7 und den achten Hub
(Leerlauf-Vorschubhub) #8 geschaltet wird.
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Bei den Hüben der oberen und unteren Schleifscheibe 2,3 können die
Bewegungsgeschwindigkeiten (Schleifgeschwindigkeiten) in den Hüben #5,
#6 und #9, die die praktischen Schleifvorgänge ausführen, für beide Scheiben auf dieselbe
Geschwindigkeit eingestellt werden. Wird jedoch ein Schleifbereich
mit geringer Starrheit, wie beispielsweise eine Bremsscheibe, mittels
einer Doppelscheibenflächenschleifmaschine
mit vertikalem Vorschub geschliffen, neigt der Schleifbereich dazu,
wie ein Teller nach oben verformt zu werden. Daher wird die Geschwindigkeit
der nach unten gerichteten Bewegung der oberen Schleifscheibe 2 so
gesteuert, daß sie,
abhängig
von der Stärke
oder Form des Schleifbereichs, 60% bis 70% der Geschwindigkeit der
nach oben gerichteten Bewegung der unteren Schleifscheibe 3 beträgt. Dadurch
wird definitiv verhindert, daß sich
der Schleifbereich des Werkstücks
W während
des Schleifvorgangs wie ein Teller nach oben verformt.
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Einstellen der Warteposition
der oberen und unteren Schleifscheibe:
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Die Wartepositionen P1 für die obere
und untere Schleifscheibe 2,3 werden an den jeweiligen Werkstücken auf
der Basis von Werkstückabmessungen
unter Vorschleifbedingungen, die von dem Abmessungsmeßinstrument 13 gemessen
werden, in der Detektionsposition A1 von 1 bestimmt und eingestellt.
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Entsprechend einer Fertigschleifabmessung des
Werkstücks
wird das Abmessungsmeßinstrument 13 unter
Verwendung einer Prüflehre
einer Nulljustierung unterzogen. In der Detektionsposition A1 werden
die obere und untere Schleiffläche
des ungeschliffenen Werkstücks
W, das mittels der Spannvorrichtung 10 positioniert und
eingeklemmt ist, von der oberen und unteren Meßsonde 17 gemessen.
Auf diese Weise wird die Warteposition P1 auf der Basis des Meßwerts so
eingestellt, daß die
Schleifstartposition (Detektionsposition) Ps in dem zweiten Hub (Detektionshub)
#2 von 4 grob mit der
oberen Schleiffläche
des ungeschliffenen Werkstücks
W zusammenfällt.
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Erkennung der Schleifstartposition:
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5 ist
die schematische Ansicht der Stromveränderung des Schleifscheibendrehantriebsmotors 49 in
den Hüben
#2 bis #9. Die Ordinate A bezeichnet den Stromwert (Ampere) und
die Abszisse T bezeichnet die Zeit. Wenn die Schleifscheibe 2 in
der Nähe
des Endes des zweiten Hubs (Detektionshub) #2 beginnt, die Schleiffläche zu kontaktieren,
steigt der Stromwert abrupt vom Nullast-Wert (20 bis 30 Ampere)
ausgehend an. Innerhalb dieses Anstiegsbereichs wird ein Zeitpunkt
Ts erkannt, zu dem der Strom von dem Nullast-Stromwert ausgehend um ein Ampere ansteigt,
und die dem Zeitpunkt Ts entsprechende Position der Schleifscheibe
wird in die Steuereinrichtung 62 als Schleifstartposition
Ps von 4 eingeschrieben.
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Übrigens
nimmt der Stromwert im dritten Hub (erster Rückhub) #3 von 5 einmal ab, und der Stromwert nimmt über den
vierten Hub #4, den fünften Hub
#5 und den sechsten Hub #6 um etwa 70 bis 80 Ampere zu. Im siebten
Hub (zweiter Rückhub)
#7 und im achten Hub (Leerlauf-Vorschubhub) #8 nimmt er ein wenig
ab und nimmt im neunten Hub (Schleifhub geringer Geschwindigkeit)
#9 wieder zu. Dann nimmt er im Ausfeuer-Hub bis auf den Nullast-Stromwert
ab.
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6 ist
ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Schleifscheibenbewegungslänge oder -strecke
und der Zeit in den jeweiligen Hüben
#2 bis #9 zeigt. Es zeigt deutlich die Veränderung der Bewegungslänge in den
Rückhüben #3 und
#7 und den Leerlauf-Vorschubhüben
#4 und #8.
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Kurzdarstellung des Schleifverfahrens:
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Einzelheiten der Schleifarbeiten
an den jeweiligen Positionen sind beschrieben worden, also wird
nachfolgend ein Abriß der
gesamten Schleifarbeit beschrieben.
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- (1) In 1 wird
in der Löseposition
A1 die Klemmeinheit 23 nach oben bewegt, das Werkstück W auf
der Spannvorrichtung 10 plaziert und der Klemmstab 21 nach
unten bewegt. Dadurch wird die Klemmeinheit 23 auf einen
mittigen Bereich der Oberseite des Werkstücks W gedrückt.
- (2) In 3 paßt bei eingespanntem
Werkstück die
Nabe 26 des Werkstücks
W in die Innenumfangsfläche 31 des
Positionierstücks 28,
die Flanschunterseite der Nabe 26 kontaktiert die ringförmige Referenzaufnahmefläche 32 des
Positionierstücks 28 und
der Anschlagstift 37 greift an dem Paßbolzen 41 des Werkstücks W in
Umfangsrichtung an. Wenn die Klemmeinheit 23 in diesem
Zustand nach unten bewegt wird, kontaktiert die Stahlkugel 23 zwangsläufig den
oberen Endrand der Innenumfangsfläche (mittiges Loch) der Nabe 26,
das Werkstück
W wird in einer bestimmten Position positioniert und fixiert und
seine Drehbewegung relativ zu der Spannvorrichtung 10 wird
gestoppt.
- (3) Nach Abschluß des
Andrückvorgangs
in der Löseposition
A1 von 1 wird das Abmessungsmeßinstrument 13 vorwärts bewegt,
die obere und untere Meßsonde 17 werden
zur Messung der vertikalen Positionen der oberen und der unteren
Schleiffläche
der Ringscheibe 27 des ungeschliffenen Werkstücks W betätigt, und
die Ergebnisse werden in die Steuereinrichtung 62 eingegeben.
Auf der Basis der obigen Meßwerte werden
Wartepositionen, die nicht unwirtschaftlich von den Schleifflächen entfernt
sind, als die Wartepositionen P1 für die obere und untere Schleifscheibe 2,3 von 4 bestimmt.
- (4) Wie in 2 dargestellt,
wechselt die Position der Spannvorrichtung 10 durch eine
halbe Drehung des Indextisches 6 in die Schleifposition
A2.
- (5) Nach dem Verschieben des Werkstücks W in die Schleifposition
A2 wird die Spannvorrichtung 10 automatisch gedreht, um
eine Drehung des Werkstücks
W um das Zentrum 02 der frei drehenden Mittelachse zu bewirken.
Die obere Schleifscheibe 2 wird nach unten bewegt und die untere
Schleifscheibe 3 wird gleichzeitig mit derselben Geschwindigkeit
nach oben bewegt. Dadurch werden die obere und untere bestimmte Schleiftiefe
Du und Dd durch die neun Hübe
#1 und #9 und den Ausfeuer-Hub
S.O. geschliffen, wie in 4 gezeigt.
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Die obere und die untere Schleifscheibe 2,3 werden
nämlich
mit einer hohen Bewegungsgeschwindigkeit von 2000 μm/s aus der
Warteposition P1 in die Detektionsstartposition P2 bewegt und dann durch
Verringerung der Geschwindigkeit auf 50 μm/s in der Position P2 in die
Detektionsendposition P3 bewegt. In diesem zweiten Hub (Detektionshub)
#2 wird eine Position erkannt, in der der Stromwert um 1 Ampere
zunimmt, und als Schleifstartposition Ps eingestellt, und die Scheiben
kehren einmal mit einer Geschwindigkeit von 200 μm/s aus der Detektionsendposition
P3 in die erste Rückkehrposition
P4 zurück.
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Zu einer Zeit, zu der sowohl die
obere als auch die untere Schleifscheibe 2,3 in
die erste Rückkehrposition
P4 zurückkehren,
setzt der vierte Hub #4 ein, um die obere und untere Schleifscheibe 2,3 gleichzeitig
im Leerlaufvorschub mit einer Geschwindigkeit von 100 μm/s in die
Leerlauf-Vorschubendposition P5 (ungefähre Schleifstartposition Ps)
zu bewegen. In der Leerlauf-Vorschubendposition P5 (Schleifstartposition
Ps) verändert
sich die Geschwindigkeit zu 10 μm/s
und der Hub wird zu dem fünften
Hub #5, d.h. dem Auslauf-Entfernungshub, umgeschaltet.
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In der Auslauf-Entfernungsendposition
P6 verändert
sich die Geschwindigkeit zu 20 μm/s,
der Hub wird zu dem sechsten Hub #6, d.h. dem Schleifhub mittlerer
Geschwindigkeit, geschaltet. Wenn die Scheiben die Schleifmittelposition
P7 erreichen, kehren die Scheiben einmal mit einer Geschwindigkeit von
100 μm/s
in die zweite Rückkehrposition
P8 zurück.
Die beiden Schleifscheiben 2,3 werden wieder synchronisiert
und mit einer Geschwindigkeit von 100 μm/s im Leerlauf-Vorschub in
die Fertigschleifstartposition P9 bewegt. In der Fertigschleifstartposition P9
wird die Geschwindigkeit zu der Fertigstellgeschwindigkeit von 5 μm/s verändert, und
der Hub wird zu dem neunten Hub (Fertigschleifhub) #9 geschaltet.
Dadurch wird der Fertigschleifvorgang bis zu der Schleifendposition
Pe fortgesetzt.
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Die Schleifscheiben werden für drei Sekunden
in der Schleifendposition Pe ausfeuern gelassen und kehren dann
in die Warteposition P1 zurück.
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Bei der oben erwähnten Schleifarbeit werden die
Flächen
des an der Spannvorrichtung 10 angebrachten ungeschliffenen
Werkstücks
W für die Schleifstartposition
(Kontaktierposition) Ps, die in Abhängigkeit von der Streuung der
Genauigkeit beim Vorschleifen variiert, an jedem Werkstück erkannt,
indem die Veränderungen
der Stromwerte des oberen und unteren Schleifdrehantriebsmotors 49 gemessen werden.
Dann wird die erforderliche Schleiftoleranz geschliffen, so daß eine stetige
Schleifgenauigkeit erlangt werden kann.
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Wie oben beschrieben, wird an jedem
Werkstück
die Schleifstartposition Ps erkannt, und der dritte Hub (Rückhub) #3
und der vierte Hub (Leerlauf-Vorschubhub)
#4 werden vor dem fünften
Hub (Auslauf-Entfernungshub) #5 ausgeführt, wodurch die obere und
die untere Schleifscheibe 2,3 zum Starten der
Schleifarbeit synchronisiert sind. Daher werden für den Fall
des Schleifens beider Flächen
eines dünnen
Werkstücks
von geringer Starrheit, wie beispielsweise einer Bremsscheibe, die
obere und die untere Schleifscheibe 2,3 gleichzeitig
mit der oberen und unteren Schleiffläche des Werkstücks W in Kontakt
gebracht, um den Start des gleichzeitigen Schleifvorgangs zu ermöglichen,
so daß die
Parallelität
und die Auslaufverhinderungsgenauigkeit des Schleifbereichs verbessert
werden können.
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ANDERE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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- (1) Der Zunahmebetrag des Stromwerts,
der den Einstellreferenzwert der Schleifstartposition bildet, ist
bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel
auf 1,0 Ampere eingestellt, es ist jedoch möglich, den Betrag in Abhängigkeit
von der Härte
des Werkstücks,
der Drehgeschwindigkeit oder der Vorschubgeschwindigkeit der Schleifscheibe auf
für die
jeweiligen Fälle
geeignete verschiedene Werte einzustellen.