DE1502375A1 - Schleifmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Maschinen zum Schleifen der gekrümmten Oberfläche von runden Stäben oder Stangen und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, zum Schleifen von Walzen, wie sie beispielsweise bei der Stahlherstellung, Papierherstellung und in anderen Industrien verwendet werden. Da diese Walzen die Neigung haben, sich im Betrieb zu verbiegen, ist es üblich, dieser Verbiegung dadurch entgegen zu wirken, dass man diese Walzen tonnenförmig ausbildet, d.h. dass diese Walzen in der Mitte einen etwas größeren Durchmesser haben als an den Enden.

Es ist bekannt, dass die Durchmesseränderung von einem Ende der Walze zum anderen Ende der Walze einer von verschiedenen Kurven folgt, wie beispielsweise einer parabolischen Kurve, einer sinusförmigen Kurve, einem kreisförmigen Bogen oder einer abgerundeten Kurve und das übliche Verfahren der Herstellung von derartigen Kurvenformen umfasst die Montage der Walze in einem starren Gehäuse, das Drehen der Walze und das Schleifen der Walze, was dadurch erfolgt, dass diese Walze in Berührung mit dem Umfang einer zylindrischen Schleifscheibe gebracht wird, die sich um eine Achse dreht, die im wesentlichen parallel zur Achse der Walze verläuft. Die Schleifscheibe wird axial längs der Walze bewegt und gleichzeitig wird die Schleifscheibe radial relativ zur Walze bewegt, um die gewünschte Form zu erzeugen.

Üblicherweise werden die radialen Bewegungen durch mechanische Einrichtungen erzeugt, die aus einer Anzahl von Hebeln bestehen, denen oft eine Nockenform zugeordnet ist, wobei dieser Nocken in geeigneter Weise angeordnet und ausgebildet ist, um die Schleifscheibe radial um einen bestimmten Abstand in Abhängigkeit von ihrer axialen Lage zu bewegen. Es ist ebenfalls bekannt, neben der Schleifscheibe eine automatische Messvorrichtung anzuordnen, die derart ausgebildet ist, dass diese jede Durchmesseränderung der Walze abtastet und den abgetasteten Durchmesser mit dem erforderlichen Durchmesser vergleicht, dessen

Größe durch geeignete Einrichtungen von einer Urschablone zugeführt werden kann, die die Form eines Nockens hat. Die Messeinrichtung erzeugt ein Fehlersignal, welches irgend einem Unterschied zwischen diesen beiden Durchmessern entspricht und vergleicht dieses mit einem ähnlichen Signal von einer weiteren Vorrichtung, die derart angeordnet und ausgerüstet ist, dass diese die Leistung des Motors misst, der die Schleifscheibe antreibt. Irgend ein Unterschied zwischen diesen beiden Signalen setzt Einrichtungen in Betrieb, um eine Bewegung der Schleifscheibe zur Walze hin oder von dieser fort durchzuführen, um dadurch die Leistung zu erhöhen oder zu verringern, die von der Schleifscheibe aufgenommen wird. Dadurch entsteht die Neigung, die Leistungsabgabe des Schleifscheibenmotors auf einem Wert zu halten, der grob dem Wert des Fehlersignales der Messvorrichtung proportional ist.

Das automatische Messen in Verbindung mit der automatischen Umfangsgestaltung an zylindrischen Schleifmaschinen ist an sich bekannt und wird auf verschiedene Weise durchgeführt. Alle diese Verfahren haben jedoch die gleiche Eigenschaft gemeinsam, dass eine relativ hohe Schleifrate erzielt wird, wenn die Messeinrichtung anzeigt, dass der Durchmesser des Teiles der Walze, der geschliffen wird, wesentlich größer ist als der er- erforderliche Durchmesser und dass eine relativ geringe Schleifrate erzeugt wird, wenn die Messeinrichtung anzeigt, dass sich das Werkstück dem gewünschten Durchmesser nähert.

Es ist ein Ziel der Erfindung, eine Schleifmaschine zu schaffen, die einen wesentlich einfacheren Aufbau aufweist als die bisher bekannten Schleifmaschinen. Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Schleifmaschine zu schaffen, bei welcher das Signal von der Messvorrichtung Veränderungen in der Rate der Entfernung vom Metall direkter als bisher bewirken kann, wodurch die Kosten und die Kompliziertheit als auch die Unzuverlässigkeit gewisser zwischengeschalteter Einrichtungen ausgeschaltet werden, die üblicherweise bei bekannten Schleifmaschinen verwendet werden. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen vereinfachten Aufbau einer Schleifmaschine zu schaffen, bei welcher ein Übergang von einer Krümmungsform auf eine andere Krümmungsform in einfacher Weise durch ein verhältnismäßig billiges Eingangsglied einer numerischen Steuervorrichtung durchgeführt werden kann.

Gemäß der Erfindung weist eine Schleifmaschine Vorrichtungen auf, um ein Werkstück zu tragen und zu drehen, eine Schleifscheibe, die derart ausgebildet und angeordnet ist, dass diese axial und radial relativ zum

Werkstück bewegt werden kann, und Einrichtungen, um eine vorbestimmte Kraft auf die Schleifscheibe in einer im wesentlichen radialen Richtung relativ zum Werkstück aufzubringen und die Schleifmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass Messeinrichtungen vorgesehen sind, die einen Signalausgang aufweisen, der auf den Unterschied zwischen dem tatsächlichen Durchmesser des Werkstückes und einen Solldurchmesser bezogen ist, wobei dieser Signalausgang derart ist, dass dieser die Kraft bestimmen kann, die auf die Schleifscheibe aufgebracht wird und zwar derart, dass in irgend einer axialen Stellung der Schleifscheibe relativ zum Werkstück der Signalausgang eine diskrete und vorbestimmte Kraft erzeugt und zwar unabhängig von der Art der verwendeten Schleifscheibe und unabhängig vom Werkstückmaterial und unabhängig von der Drehgeschwindigkeit der Schleifscheibe, sodass eine höhere Kraft auf die Schleifscheibe ausgeübt wird, wenn der Teil des Werkstückes, der von der Schleifscheibe bearbeitet wird, wesentlich größer ist als der Solldurchmesser und eine geringere Kraft, wenn die Messeinrichtungen anzeigen, dass das Werkstück sich dem Solldurchmesser nähert.

Vorzugsweise sind Einrichtungen zum Verändern des Solldurchmessers vorgesehen, wobei diese Einrichtungen eine

Abtasteinrichtung für ein numerisches Steuerband aufweisen können, wobei ein in geeigneter Weise programmiertes Band oder ein in geeigneter Weise programmierter Streifen vorgesehen sein kann, der durch die Streifen- oder Bandabtasteinrichtung mit einer Geschwindigkeit durchgeführt wird, die proportional zur Rate der Axialbewegung der Schleifscheibe ist.

Die Messeinrichtung kann eine an sich bekannte Messeinrichtung sein. In vorteilhafter Weise wird jedoch eine pneumatische Messeinrichtung mit einem Signalausgang in Form eines manometrischen Luftdruckes verwendet, der sich invers mit einer Funktion des Zwischenraumes zwischen der Messvorrichtung und dem Werkstück verändert.

Unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Schleifmaschine, die gemäß der Erfindung aufgebaut ist,

Fig. 2 eine Schnittansicht der Schleifmaschine, genommen längs der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittansicht, welche den Betrieb einer hydraulischen Dämpfung darstellt, die in der Maschine eingebaut ist und

Fig. 4 eine Schnittansicht der Maschine, genommen längs der Linie 4-4 der Fig. 2.

Die Schleifmaschine weist einen Reitstock 1, einen Einspannkopf 2, einen Schleifscheibenkopf 3 und einen Schlitten 4 auf, wobei diese Teile an einer Basis 5 montiert sind.

Ein Werkstück 6 ist zwischen dem Reitstock 1 und dem Einspannkopf 2 angeordnet und wird mit einer geeigneten Drehzahl dadurch gedreht, dass eine Platte 8 über einen Antriebszapfen 9 angetrieben wird, wobei dieser Zapfen 9 von einem Motor 11 über ein Untersetzungsgetriebe 10 angetrieben wird.

Der Schleifscheibenkopf 3 trägt eine Schleifscheibe 12, die von einem weiteren Motor 13 angetrieben wird, wobei diese Schleifscheibe in einer Richtung senkrecht zur Werkzeugachse auf ihrer Basis 14 mittels einer Spindel 15 über ein mit Markierungen versehenes Handrad 16 bewegt werden kann.

Die Basis- oder Grundplatte 14 wird an ihrem, dem Werkstück 6 benachbarten Ende durch Zapfen 17 getragen und am gegenüberliegenden Ende durch eine Stange 18.

Der Schlitten 4 kann längs der Basis 5 parallel zur

Achse des Werkstückes 6 mittels eines Ritzels 19 bewegt werden, wobei dieses Ritzel von einem nicht dargestellten Motor angetrieben wird, der am Schlitten 4 montiert ist und wobei dieses Ritzel mit einer Zahnstange 20 kämmt, die an der Basis 5 befestigt ist.

Ein Tasterrahmen 21 trägt einen Messkopf 22 und eine einstellbare Sonde 23. Die Sonde wird in einem dauernden leichten Kontakt mit dem oberen Teil des Werkstückes 6 gehalten. Der Rahmen 21 ist am Schlitten 4 mittels eines Zapfens 24 und eines Gelenkes 25 befestigt.

Der Abstand zwischen dem Messkopf 22 und der Sonde 23 wird von einer Band- oder Streifenabtastvorrichtung 26 in der folgenden Weise gesteuert.

Ein Band oder ein Streifen 27 wird durch die Abtastvorrichtung 26 hindurchgeführt und zwar durch ein Signal vom Schalter 28. Die Vorschubrate ist proportional zur Rate, mit dem der Schalterhebel 29 schwingt, wenn dieser durch den Schlitten 4 längs einer Platte 30 geführt wird. Aussparungen, Zähne oder Nuten 31 in der Platte 30 werden von einer Rolle 51 abgetastet, die dem Schalterhebel 29 eine Schwingbewegung erteilt. Jeder Schwingungszyklus des Hebels 29 bewirkt, dass das Band oder der Streifen 27 um ein Zeichen oder um eine Information vorwärts bewegt wird.

Durch diese Einrichtung steht die Stellung des Bandes oder Streifens 27 in der Abtasteinrichtung 26 immer jeweils in direkter Beziehung zur Stellung des Schlittens 4 auf der Basis 5 und damit zur axialen Stellung des Abtasters 21 am Werkstück 6.

Jede Aussparung 31 in der Platte 30 repräsentiert auf diese Weise eine diskrete Station bei der Axialbewegung des Schlittens 4 und jeder Station entspricht ein diskretes Zeichen oder eine diskrete Information auf dem Band oder Streifen 27.

Die Zeichen oder Informationen auf dem Streifen 27 können Null-Zeichen sein und kein Signal erzeugen oder sie können Wirkungszeichen oder Wirkungsinformationen sein, die ein Signal entweder längs der Leitung 34 oder längs der Leitung 35 abgeben.

Ein Signal in der Leitung 34 betätigt eine Fortschaltvorrichtung 32, welche über eine Schnecke 36 und ein Schneckenrad 37 wirksam ist, um eine Verminderung im Abstand zwischen der Sonde 23 und dem Messkopf 22 herbeizuführen, wobei das Schneckenrad 37 als eine

Mutter an einem Spindelabschnitt 38 der Sonde 23 wirkt, die gegen eine Drehung durch einen Keil 50 gehalten wird. Umgekehrt betätigt ein Signal auf der Leitung 35 einen weiteren Fortschaltmechanismus 33, wodurch eine Vergrößerung des Abstandes zwischen der Sonde 23 und dem Messkopf 22 erzeugt wird.

Aufeinanderfolgende Zeichen oder Informationen auf dem Band 27 sind in einer derartigen Folge programmiert, dass der Abstand zwischen der Sonde 23 und dem Messkopf 22 in Übereinstimmung mit dem erforderlichen Durchmesser des Werkstückes 6 am Berührungspunkt zwischen der Schleifscheibe 12 und dem Werkstück 6 verändert wird und zwar entsprechend einer jeden diskreten Station der axialen Stellung.

Eine Veränderung des Abstandes zwischen der Sonde 23 und dem Messkopf 22 führt zu einer gleichen Veränderung des Spaltes 41 zwischen dem Messkopf 22 und dem Werkstück 6.

Luft wird über einen Regler 39 und eine Strömungssteuervorrichtung 40 durch die Leitung 42 dem Messkopf 22 und einem Zylinder 43 zugeführt.

Eine Verminderung des Spaltes 41 schränkt die Luftströ- mung durch den Messkopf 22 ein und dies führt zu einer Erhöhung des Druckes in der Leitung 42 und im Zylinder 43.

Der Druck im Zylinder 43 wirkt auf zylindrische Balgen 44 ein, die geschlossen sind und die an einem Ende mit der Stange 18 verbunden sind. Der Innenraum der Balgen ist über eine Bohrung 45 zur Atmosphäre entlüftet.

Die Druckzunahme, die durch jede Verminderung des Spaltes 41 bewirkt wird, hat zur Folge, dass die Balgen 44 zusammengedrückt werden, wodurch der Vertikaldruck in der Stange 18 erhöht wird.

Dadurch werden die Basis 14 und der Schleifscheibenkopf 3 um die Zapfen 17 gedreht und dies führt zu einem erhöhten Druck zwischen der Schleifscheibe 12 und dem Werkstück.

Bei einem gewissen Wert des Spaltes 41 ist der Druck in der Leitung 42 und im Zylinder 43 derart, dass die Kraft, die durch die Stange 18 durch den Zusammenpressdruck der Balgen 44 ausgeübt wird, ausreicht, um die Basis 4 um die Zapfen 17 in Gleichgewicht zu halten.

Eine Verminderung des Spaltes 41 erhöht deshalb den Druck in dem Zylinder 43 und erhöht den Druck zwischen der Schleifscheibe 12 und dem Werkstück 6 und dadurch wird der Durchmesser des Werkstückes 6 vermindert, bis der Gleichgewichtszustand zwischen dem Spalt 41 und der Basis 4 wieder hergestellt ist.

Die Kraft, die durch den Luftdruck eingestellt wird, ist eine Kraft, die die Neigung hat, die Schleifscheibe 12 relativ zum Werkstück 6 radial zu bewegen. Diese Kraft verändert sich invers mit dem Spalt 41 und durch das Schleifen wird ein Werkstück 6 mit einer Form hergestellt, die dem programmierten Streifen 26 entspricht und zwar dadurch, dass ein im wesentlichen gleichförmiger Spalt 41 in allen Stellungen längs der Axialerstreckung des Werkstückes aufrecht erhalten wird.

Um jegliche Neigung der Schleifscheibe 12 zur Erzeugung eines nichtkreisförmigen Werkstückes 6 durch schnelle radiale Bewegungen der Basis 14 um die Zapfen 17 zu verhindern, ist eine Dämpfungsvorrichtung 46 vorgesehen, welche die Bewegung der Basis 14 relativ zum Schlitten 4 dämpft. Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform weist die Dämpfung 46 zwei fest ausgebildete, geschlossene Räume 47 auf, die am Schlitten 4 befestigt sind und diese Räume oder

Kammern sind durch ein Kapillarrohr 48 miteinander verbunden und mit einer geeigneten Flüssigkeit gefüllt, wobei eine relative radiale Bewegung der Basis 14 einen Doppelkolben 49 bewegt und die Flüssigkeit von einer geschlossenen Kammer 47 durch dieses Kapillarrohr 48 zur anderen geschlossenen Kammer drückt.

Claims (13)

1. Schleifmaschine mit einer Einrichtung zum Tragen und Drehen eines Werkstückes, einer Schleifscheibe, die axial und radial relativ zum Werkstück bewegbar ist und mit Einrichtungen, um auf die Schleifscheibe in einer im wesentlichen radialen Richtung relativ zum Werkstück eine vorbestimmte Kraft aufzubringen, dadurch gekennzeichnet, dass Messeinrichtungen vorgesehen sind, die einen Signalausgang haben, der in Beziehung zur Differenz zwischen dem tatsächlichen Durchmesser des Werkstückes und einem Solldurchmesser steht, dass der Signalausgang derart ist, dass die Kraft, die auf die Schleifscheibe aufgebracht wird, in der Weise bestimmt wird, dass an irgend einer axialen Stellung der Schleifscheibe relativ zum Werkstück der Signalausgang eine diskrete und vorbestimmte Kraft unabhängig von der Art der verwendeten Schleifscheibe, unabhängig vom Werkstückmaterial und unabhängig von der Drehzahl der Schleifscheibe erzeugt, wobei eine höhere Kraft auf die Schleifscheibe aufgebracht wird, wenn der Abschnitt des Werkstückes, der von der Schleifscheibe bearbeitet wird, wesentlich größer ist als der Solldurchmesser und wobei eine kleinere Kraft aufgebracht wird, wenn die Messvorrichtung anzeigt, dass sich das Werkstück dem Solldurchmesser nähert.

2. Schleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtungen vorgesehen sind, um den Solldurchmesser zu variieren, dass diese Einrichtungen eine Abtastvorrichtung für einen numerischen Steuerstreifen aufweisen, wobei ein programmiertes Band oder ein programmierter Streifen vorgesehen ist, der durch die Abtastvorrichtung mit einer Geschwindigkeit hindurchgeführt wird, die proportional zur Rate der Axialbewegung der Schleifscheibe ist.

3. Schleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtungen eine pneumatische Einrichtung aufweisen, die einen Signalausgang in der Form eines manometrischen Luftdruckes hat, der sich invers mit einer Funktion des Spaltes zwischen der Messvorrichtung und dem Werkstück verändert.

4. Schleifmaschine nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung einen Tastrahmen aufweist, der einen Messkopf und eine einstellbare Sonde hat, dass die Sonde in kontinuierlichem Kontakt mit einer Seite des Werkstückes gehalten wird, dass Pressluft durch den Messkopf auf der anderen

Seite des Werkstückes derart hindurchgeleitet wird, dass eine Änderung des Spaltes zwischen dem Messkopf und dem Werkstück eine Änderung des Luftdruckes im Ausgang der Messvorrichtung bewirkt.

5. Schleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifscheibe an einer Grundplatte montiert ist, welche an einem Schlitten montiert ist, der eine Axialbewegung relativ zum Werkstück durchführen kann, dass die Grundplatte am Schlitten an ihren Enden, die dem Werkstück benachbart sind, durch Drehzapfen gehalten wird, und am anderen Ende durch eine bewegliche Stange.

6. Schleifmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Stange an einem Ende eines beweglichen Balgens befestigt ist, wobei der Innenraum dieses Balgens zur Atmosphäre entlüftet ist.

7. Schleifmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenseite des Balgens Druckluft zugeführt wird, um den Balgen zusammenzudrücken oder auszudehnen und um die Grundplatte zu bewegen.

8. Schleifmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft von der Messeinrichtung zugeführt wird.

9. Schleifmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der Grundplatte relativ zum Schlitten durch eine Dämpfungsvorrichtung gedämpft wird.

10. Schleifmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfvorrichtung zwei geschlossene Kammern aufweist, die am Schlitten befestigt sind und einen Doppelkolben, der an der Grundplatte befestigt ist, dass die geschlossenen Kammern durch ein Kapillarrohr miteinander verbunden sind und mit einer Flüssigkeit gefüllt sind, sodass die Bewegung der Grundplatte relativ zum Schlitten eine Förderung von Flüssigkeit von einer geschlossenen Kammer zur anderen durch das Kapillarrohr hindurch bewirkt.

11. Schleifmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Streifen oder das Band mittels Signalen von einem Schalterhebel vorwärts bewegt wird, der am Schlitten montiert ist, wobei der Hebel verschwenkt wird, wenn sich dieser längs einer ausgesparten Platte bewegt.

12. Schleifmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schwingungszyklus des Schalterhebels bewirkt, dass das Band oder der Streifen um eine Information oder um ein Zeichen vorwärts bewegt wird.

13. Schleifmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass jede Information oder jedes Zeichen auf dem Streifen oder auf dem Band einen Schaltmechanismus betätigt, um den Abstand zwischen der Sonde und dem Messkopf in der Messvorrichtung zu verändern.