DE1910690A1 - Schleifmaschine - Google Patents
SchleifmaschineInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
- B24B49/16—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the load
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)
Description
DOSS ELDO R F 10 · HOMBERGER S TRASS E 5 1910690 25 2 1969
- E 1 -
Die hier vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer Schleifmaschine. Sie befaßt sich insbesondere aber
mit einer Vorrichtung, mittels der durch ein Schleifverfahren eine Drehfläche hervorgerufen wird.
Beim Betrieb einer Schleifmaschine lassen sich viele Vorteile dadurch erreichen, daß die zwischen der Schleifscheibe
und dem Werkstück wirkende Kraft gesteuert und geregelt wird. Beim Innenschleifen (bei dem die Schleifscheibe
auf einer auskragenden Schleifspindel sitzt), ist die Schleifspindel bei Belastung einer radialen
Ablenkung und einer Winkelablenkung unterworfen. Eine Winkelablenkung, falls sie nicht kompensiert wird, führt
zur Konizität, eine radiale Ablenkung hingegen zu Abweichungen in den Abmessungen der Bohrung. Das Vorhandensein
von derartigen elastischen Einflüssen - dies gilt besonders für die mit "Zustellgeschwindigkeit arbeitenden
Schleifmaschinen - kompliziert die Arbeitsweise und die Einrichtung der Schleifmaschine. Das aber bedeutet, daß
sogar dann, wenn die Maschine bei einer vorgegebenen Kraft perfekt arbeitet, diese Ablenkungen die Betriebsverhältnisse bestimmen, so daß eine genaue Regulierung
der Fertigabmessungen und der Konizität unmöglich wird. Weil sich die Vorteile des Schleifens mit geregelter
Kraft am besten durch Umschaltung von einer Kraft zur anderen erreichen lassen, ist zu erkennen, daß die Abweichungen,
radiale und Winkelabweichungen, die genaue Regulierung der Konizität und der Abmessungen beeinträchtigen.
Diese und andere Nachteile der bisherigen 909840/1051
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DUSS ElDO R F 10 · HOMBERGER STRASSE 5 . 1910690 25,2.1969
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Ausführungen werden im Rahmender hier vorliegenden Erfindung in einer neuartigen Weise vermieden.
Die hier vorliegende Erfindung zielt deshalb in der Hauptsache darauf ab, eine Schleifmaschine zu schaffen,
welche derart ausgelegt und konstruiert ist, daß Veränderungen in der für das Schleifen erforderlichen Kraft
keine Abweichungen in den Materialfertigabmessungen oder in der Konizität hervorrufen.
Die hier vorliegende Erfindung zielt weiterhin darauf ab, eine Schleifmaschine zur Herbeiführung einer Schleiffläche
zu schaffen, deren Bedienung in einem großen Ausmaße vereinfacht worden ist.
Ein anderes Ziel der hier vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Schleifmaschine, für die ein ungelernter
Arbeiter nichts über die Spindelablenkungen zu wissen braucht und auch Neueinstellungen hinsichtlich
der Abmessung und der Konizität nach Umschaltung der Schleifkraft nicht vorzunehmen braucht.
Ein wiederum anderes Ziel der hier vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Schleifmaschine, bei welcher die
zum Schleifen erforderliche Kraft dann geändert werden kann, wenn sich die Schleifscheibe auf eine kleinere Abmessung
abnutzt, so daß durch diese Maßnahme der richtige spanabhebende Vorgang und die richtige Oberflächenbeschaffenheit
sowohl bei neuen Schleifscheiben als auch bei gebrauchten Schleifscheiben mit kleinerem Durchmesser
beibehalten wird.
Ein weiteres Ziel der hier vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Schleifmaschine, bei welcher die für
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das Schleifen erforderliche Kraft zum Ausgleichen des Stumpfwerdens der Schleifscheibe bsw. zum Ausgleichen
der Schleiffähigkeitsschwankungen im Werkstück ohne Gefährdung der anderen für das fertige Werkstück erforderlichen
Faktoren verändert werden kann.
Ein wiederum anderes Ziel der hier vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Innenschleifmaschine, bei
welcher eine Reihe von unterschiedlichen Schleifkräften
Verwendung findet und bei welcher die radiale Ablenkung und die Winkelablenkung während der Umschaltung der
Kräfte kompensiert wird.
Werden solche und andere Ziele berücksichtigt, dann dürfte es Fachleuten klar sein, daß die hier vorliegende
Erfindung aus einer Kombination der in der Spezifikation beschriebenen Teile besteht, für welche in den
Patentansprüchen Patentschutz verlangt wird.
Die hier vorliegende Erfindung befaßt sich im wesentlichen mit einer Schleifmaschine, welche besteht aus; einer
Grundplatte, aus einem auf diese Grundplatte montierten und zum Halten des Werkstückes dienenden Werkstückhalter
sowie aus einem Schleifkopf mit einer drehbar gelagerten Spindel, auf der eine Schleifscheibe sitzt, aus einem
Dynamometer, welches auf dem Schleifkopf oder auf dem Werkstückhalter montiert ist und ein Signal erzeugt,
das der Schleifkraft entspricht sowie aus einer Steuerungsvorrichtung
oder Regelungsvorrichtung, auf welche das Signal dann geschaltet und zur Steuerung und Regelung
der zwischen dem Werkstückhalter und dem Schleifkopf vorhandenen Relativbewegung verwendet wird.
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Die Ziele und Eigenschaften der Hier vorliegenden Erfindung lassen sich am besten verstehen, wenn dazu
die nachstehend gegebene und sich auf eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes beziehende Beschreibung
und die dieser Patentanmeldung beiliegenden Zeichnungen zu Hilfe genommen werden. Im einzelnen ist:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine in den
Rahmen der hier vorliegenden Erfindung fallende Schleifmaschine.
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des zu dieser
Maschine gehörenden Schleifkopfes.
Fig. 3 ein längs der Linie III-III von Fig. 2 gelegter
Horizontalschnitt durch die Maschine.
Fig, 4 eine schematische Datellung der zu dieser Maschine
gehörenden Steuerungsvorrichtung oder Regelungs
vorrichtung.
Fig. 5 eine graphische Darstellung, mittels der die
Kennlinien für die sich mit der Kraft verändernden Spindelablenkungen oder Spxndeldurchbxegungen
für den Fall zweier typischer Schleifspindeln
wiedergegeben wird.
Die in/flen Rahmen der hier vorliegenden Erfindung fallenden
wesentlichen Eigenschaften und Merkmale sind aus Fig. 1 am besten zu erkennen. Die mit der allgemeinen Hinweiszahl
10 gekennzeichnete Schleifmaschine besteht aus einer
Grundplatte oder Bettplatte 11, auf welche der Werkstückhalter 12 montiert ist. Dieser Werkstückhalter 12, welcher
das Werkstück 13 zu halten hat, kann sich in bereits bekannter Weise in Längsrichtung zur Achse des Werkstückes
bewegen. 90984071051 "---62-
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Auf der Grundplatte oder der Bettplatte ist auch ein Querschlitten 14 derart angeordnet, daß er - angetrieben
von einem mit Druckluft beaufschlagten Antriebszylinder oder Zustellzylinder 15 - zur Herbeiführung
einer für das Schleifen erforderlichen vorbestimmten Kraft quer zur Achse des Werkstückes gleitend verfahren
werden kann. Ein Stellungsmelder 16, dies ist ein Instrument der LVDT-Ausführung, erzeugt entsprechend der
Stellung eines beweglichen Kernes ein elektrisches Signal.
Auf den Querschlitten ist ein Schleifkopf 18 derart aufgesetzt, daß er um eine Achse 17 geschwenkt werden kann.
Der Schleifkopf ist mit einer auskragenden Spindel 19 versehen, auf deren äußeren Ende eine Schleifscheibe 21
aufgesetzt ist, die dann in dem Werkstück 13 eine Bohrung herbeizuführen hat.
Der QuerSchlitten If steht über einen Dämpfungszylinder
22, welcher eine falsche Bewegung des Querschlittens verhindern soll, mit der Grundplatte oder der Bettplatte
in Verbindung. Am äußeren Ende des Schleifkopfes 18 und im rechten Winkel dazu ist ein Stellmotor 23 angeordnet,
welcher über eine Schneckenwelle 21 auf den Schleifkopf
einwirkt. In die zum Antriebszylinder 15 führende Hy- |
draulikleitung ist ein elektrohydraulisches Ventil 25 geschaltet,
welches in der Lage ist, den Druck im Antriebezylinder
in Übereinstimmung mit einem auf das Ventil geschalteten Abweichungssignal zu verändern.
Aus Fig. 2 und Fig. 3 ist zu erkennen, in welcher Weise
ein Dynamometer 26 dem. Schleifkopf 18 und der Spindel - zugeordnet ist. Eine vom Schleifkopf auegehende Leitung
27» die der Signalübertragung dient, ist auf einen nichtberührenden
Stellungsmelder geschaltet, beispielsweise auf einen Bentley-Geber 28.. Dieses Gerät steht mit einem
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Schleuderring 29 in Verbindung, welcher die Spindel des Schleifkopfes da umgibt, wo diese aus dem Schleifkopf
herausgeführt ist. Um den Schleuderring und mit diesem verbunden ist wiederum ein aus Bronze bestehender Ftihlring
31 angeordnet. Der Schleuderring 29 ist im Schleifkopf mit der Spindel verbunden. Der Ring 31 besitzt eine
zylindrische Außenfläche 32, und der^Meßfühler des Bentley-Gebers
28 ist nahe dieser Fläche angeordnet. Von diesem Geber wird ein elektrisches Signal erzeugt, welches
dem Abstand des vorerwähnten Meßfühlers von der vorer-™ wähnten Fläche proportional ist. Weil die Spindel 19 im
Schleifkopf in Lagernνläuft, ruft jede„Ablenkung oder
Durchbiegung der Spindel - entweder radiale Ablenkung der Spindel oder eine Hinkelablenkung der Spindel - eine
Veränderung des Abstandes zwischen der Fläche 32 und dem Meßfühler des Bentley-Gebers 28 hervor, was dann
dazu führt, daß sich das elektrische Signal in der Leitung 27 verändert.
Aus Fig. U ist zu erkennen, daß das der tatsächlich vorhandenen
Schleifkraft proportionale Signal mit einem Bezugssignal verglichen wird, und daß das Abweichungssignal
dann auf das elektrohydraul is ehe Ventil 25 geschaltet
wird. Von diesem Ventil wird dann wiederum der Antriebszylinder für den Ouerschlitten derart mit Druck
beaufschlagt, daß sich der richtige Schleifdruck oder die richtige Schleifkraft an der Schleifscheibe ergibt.
Fig. *l· zeigt dieses System als Blockschaltbild. Die
Eingangsspannung wird auch auf den Stellmotor 23 geschaltet, welcher dann den Schleifkopf derart schwenkt,
daß die Winkelablenkung der Schleifscheibe rückgängig
gemacht wird. Um die Werkstück-Fertigabmessungen von <ier Schleif kraft unabängig zu machen, wird das von dem Bent ley-Geber
28 (dem Dynamometer) ausgehende Rückkopplungssignal
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von dem Signal des LVDT-Gebers 16, das vom Querschlitten
IU beeinflußt wird, abgezogen und einem Meßrelais 33 zugeführt.
Dieses Meßrelais zieht bei einer gegebenen Spannung an, so daß dann, wenn größere Kräfte Verwendung
finden, der Querschlitten weiterbewegt werden muß, um den gleichen Bohrungsdurchmesser"herbeiführen zu können.
Die Verstärkungsanteile K und K werden derart eingestellt, daß sie den Ablenkungseigenschaften oder den
Durchbiegungseigenschaften des Sehleifkopfes entsprechen. Bei Verwendung des vorerwähnten Systems werden sowohl |
die Bohrungsabmessung als auch die Konizität von der
Schleifkraft unabhängig; das aber heißt, daß die programmierten
Änderungen der Schleifkraft die Bohrungsabmessüngen oder Geradlinigkeit der Bohrung nicht beeinflussen.
Fig. 5 ist deswegen interessant, weil sie für einen kleinen Schleifkopf samt Welle und auch für einen großen
Schleifkopf samt Welle ein allgemeines Bild der radialen Ablenkung und der Winkelablenkung bietet. So kann beispielsweise
herausgelesen werden, daß eine Kraftänderung von 10 lbs. zu einer Veränderung in der Ablenkung führt,
die etwas mehr als 0,0001" beträgt; das aber bedeutet: die Abweichung im Durchmesser beträgt 0.0002" und führt I
zu 0.0002"/Zoll-Konizität. Damit sind aber die durch die relativ geringe Kraftänderung eingeschleppten Ungenauigkeiten
sehr ausgeprägt. Weiterhin ist erkennbar, daß bei Verwendung der hier beschriebenen Vorrichtung über
Spindelablenkungen weiter keine Klagen mehr geführt zu werden brauchen. Es ist dann möglich, die Schleifkraft
während des SchleifVorganges von einem Wert zum anderen
zu verändern, ohne daß dabei die Abmessung und die Konizität beeinflußt werden. Dies kann dann dazu führen, daß
dem Steuerungssystem oder Regelungssystem ein program-
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mierter Kraftverlauf als Eingang aufgeschaltet wird. Die
Kraft kann sich, wie dies mit Fig. 4 wiedergegeben ist, längs einiger Kurven aufbauen und dann längs einer anderen
Kurve wieder weggehen. Geht der Kraftaufbau zu schnell vor sich, dann kann es zu einem Bruch der Schleifscheibe
während des Anrundens kommen. Geht der Kraftaufbau hingegen zu langsam vor sich, dann wird die für
den Arbeitsablauf erforderliche Zeit größer. Deshalb ist es wünschenswert, diesen Kraftablauf oder diese
Kraftänderungen während des Schleifvorganges vollkommen unter Kontrolle zu haben. In entsprechender Weise sollte
die Kraft während des Weggehens längs einer Kurve weggehen und nicht im Ausfunken bei einer durch die
Steifigkeit der Spindel bestimmten Geschwindigkeit, was übermäßig Zeit in Anspruch nehmen kann. Zur Zeit wird
der SchleifVorgang durch ein Ausfunken beendet, welches
zum Schleifen nur die zusammengesetzten Kräfte aus der .Spindelablenkung oder der Spindeldurchbiegung verwendet.
Es wäre somit möglich, die kompletten Informationen über den besten Kraftablauf in IBM-Lochkarten zu stanzen und
diese Karten dann zur Steuerung und Regelung des Kraftablaufes
als Eingang auf die Schleifmaschine und deren Steuerung einzugeben.
Weiterhin ist dann zu erkennen, daß die hier vorliegende
Vorrichtung Änderungen in der Schleifkraft zuläßt, ohne daß dabei Änderungen in der Werkstück-Fertigabmessung
oder in der Geradlinigkeit des Werkstückes herbeigeführt
werden. Damit ist es aber auch möglich, Innenschleif-*
maschinen herzustellen, deren Bedienung sehr vereinfacht
ist. Ein ungelernter Arbeiter braucht sich nicht-mit den
Spindelablenkungen oder Spindeldurchbiegüngen zu befassen
und braucht die Maschine nach Änderung der Schleifkraft
auch nicht im Hinblick auf die Abmessungen und die
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Konizität neu einzustellen. Darüber hinaus kann die Schleifkraft dann verändert werden» wenn aus Verschleißgründen
der Durchmesser der Schleifscheibe kleiner wirdι so daß der richtige spanabhebende Schneidvorgang
und die richtige Oberflächenbeschaffenheit sowohl für neue Schleifscheiben mit dem ursprünglichen Durchmesser
als auch für abgenutzte Schleifscheiben mit kleineren
Durchmessern beibehalten werden kann. Die Schleifkraft kann zudem auch verändert werden, um das Stumpfwerden
der Schleifscheibe zu kompensieren, desgleichen aber auch um Schwankungen in der Werkstück-Schleifbarkeit ä
zu kompensieren. Es können beispielsweise in einem Bearbeitungssatz
einige Werkstücke sich leichter schleifen lassen als andere.
Es sollte klar sein, daß ohne vom Geist der hier vorliegenden
Erfindung abzuweichen, einige kleinere Änderungen an der Form und der Konstruktion der hier beschriebenen
Erfindung durchgeführt oder vorgenommen werden können. Die hier vorliegende Erfindung sollte
deshalb nicht auf die in dieser Patentanmeldung beschriebene Ausführungsform beschränkt sein, sondern
vielmehr alles das einschließen, was in den Patentansprüchen verlangt wird. '
-Al-
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Claims (1)
- PATENTINGENIEURE F. W. H E M M E R I C H ■ G E R D MO LLE R · D. G R O S S E 21 52tDOSSElDO RF 10 · HOMBERGER STRAS&E 5 1910690 25 2^ 1!9 6£bh .hi HU-;J|O - A 1 -THE HEALD MACHINE CO,, Worcester, Mass. / USAPatentansprücheEine Schleifmaschine, bestehend aus einer Grundplatte oder Bettplatte, aus einer auf diese Grundplatte oder Bettplatte montierten Werkstückhalterung zum Halten des Werkstückes sowie aus einem ebenfalls auf diese Grundplatte oder Bettplatte montierten Schleifkopf, welcher mit einer rotierenden Spindel versehen ist, auf der die Schleifscheibe aufsitzt. Die Schleifmaschine d ad urch gekennzeichnet, daß ein Dynamometer montiert ist und ein der Schleifkraft entsprechendes Signal erzeugt; schließlich Steuerungsvorrichtung oder Regelungsvorrichtung vorgesehen ist, welche das Signal empfängt und zur Regelung und Steuerung der relativen Bewegung zwischen Werkstückhalterung und Schleifkopf verwendet.- A 2 -909840/1051PATENTINGENIEURE F. W. HEMMERICH · GERD MDHE R-D. G ROS SE 21DOSSELDO R F TO · HOMBERGER S TRASSE 5 1910690 25.2.1969bh.bi - A 2 -2) Eine Schleifmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Dynamometer zusammensetzt aus einem auf die Spindel aufgesetzten Ring und einem auf den Schleifkopf aufgesetzten elektrischen Element, das als Näherungsschalter arbeitet; schließlich ein Fühlelement in der Nähe des Ringes und seiner zylindrischen Fläche angeordnet ist.3) Eine Schleifmaschine gemäß Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,daß ein vom Dynamometer ausgehendes elektrisches Signal mit einem für die verlangte Kraft stehenden Bezugssignal verglichen wird; daß schließlich das aus diesem Vergleich abgeleitete Abweichungssignal . auf ein elektrohydraulisches Ventil geschaltet wird, welches zur Herbeiführung der gewünschten Schleifkraft die Zufuhr der Hydraulikflüssigkeit zum hydraulischen Antriebszylinder steuert und regelt.H) Eine Schleifmaschine gemäß Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet, daß das der gewünschten Kraft entsprechende Eingangssignal auch einem Stellmotor aufgesehaltet wird, der die Winkeleinstellung des Schleifkopfes im Hinblick auf die Achse des Werkstückes herbeizuführen hat.5) Eine Schleifmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisches Meßelement ein der relativen Position zwischen Werkstückhalterung und Schleifkopf entsprechendes Signal erzeugt und dieses in90984071 ÖS T - A 3 -PATENTINGENIEURE F. W. H E M M E R I C H . GERD MO LlER · D. GROSSE 21 524^DDSSEIDORFIO-HOMBERGERSTRASSES 191069025.2.1969 bh.bi- A 3 -die Steuerungsvorrichtung oder Regelungsvorrichtung zur Steuerung oder Regelung der relativen Bewegung zwischen Werkstückhalterung und Schleifkopf weiterleitet.- Ende -909840/1051
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