-
Verfahren und Einrichtung zum Schleifen, insbesondere zum Feinschleifen
von Werkstücken aus Stein, Kunststein ouer dergleichen.
-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung
zum Schleifen, insbesondere zum Feinschleifen von Werkstücken aus Stein, Kunststein
oder dgl Material, bei dem zur Bearbeitung des Werkstückes Werkzeug und Werkstück
miteinander in -'ingriff gebracht werden und durch Relativbewegung beider die Bearbeitung
durchgeführt wird.
-
Beim Schleifen und insbesondere beim Feinschleifen von Werkstücken
aus Stein, Kunststein oder dgl. Material mit herkömmlichen Maschien tritt das Problem
auf, daß durch das Aufsetzen der Bearbeitungsscheibe unter Druck auf das Werkstück
sogenannte "ninschleifer:8 entstehen, weil der voll Anfangsdruck beim Aufsetzen
des Werkzeuges auf das Werkstück ansteht. Um derartige ninschleifer bzw. ein solches
Einschleifen zu vermeiden, wurde schon vorgeschlagen, mehrere Schleifscheiben hintereinander
anzuordntrn und jede dicser Scheiben nur eine Teilbearbeitung ausführen
zu
lassen. Der Aufwand im Falle von Maschinen mit mehreren Scheiben ist jedoch unwirtschaftlich.
Man geht deshalb bei bekannten Maschinen mit nur einer Bearbeitungsscheibe so vor,
daß der Einschleifeffekt in Kauf genommen wird und daß dieser Einfluß dann durch
Handbearbeitung wieder aufgehoben wird. Diese Methode stellt jedoch wegen des zusätzlich
erforderlichen Bearbeitungsvorganges von Hand einen erheblichen Nachteil dar.
-
Ziel der Erfindung ist ein Verfahren und eine binrichtung, bei denen
ein solches Einschleifen beim Aufsetzen des Werkzeuges auf das Werkstück, insbesondere
bei gelenkig gelagerten Bearbeitungsscheiben, mit Sicherheit und selbsttätig vermieden
wird.
-
Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Arbeitsvorgang in
der Weise eingeleitet wird, daß das Werkstück, ein.einen Schaltvorgang auslösendes
Glied, z.B. einen mechanischen, elektrischen oder dgl. Taster betätigt, der die
Bearbeitungsscheibe ohne Anpreßdruck bzw. mit einem geringen Anpreßdruck in Eingriff
mit dem Werkstück bringt, daß als Folge davon in voreinstellbarer Zeit ein vorbestimmbarer
Druck aufgebaut wird, der auf das mit dem Werkstück in Eingriff stehende Werkzeug
aufgegeben wird, daß dieser Druck während der Bearbeitungsphase unvermindert beibehalten,
während des Ausschleifens gesperrt und bei Beendigung der Bearbeitungsphase abgebaut
wird, und daß das Werkzeug schließlich vom Wcrkstück abgehoben wird. Dieses Abheben
des Wcrkzeuges vom Werktück wird zweckmäßigerweise durch Zcitschaltersteuerung durchgeführt,
damit die Strecke, um die Werkzeug und Werkstück voneinander getrennt werden,für
jeden Bearbeitungsvorgang gleich bleibt und für verschiedenartige Arbeitsvorgänge
einstellbar ist.
-
Ein derartiges Bearbeitungsverfahren läuft voll automatisch ab und
benötigt keinerlei Eingriffe von Hand, so daß eine größtmögliche Arbeitsgeschwindigkeit
mit optimaler Qualität infolge des gesteuerten Aufsetzens des Werkzeuges auf das
Werkstück und infolge des Sperrens des Werkzeuges während des Ausschleifens erzielt
wird.
-
Bei einer Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens sind in der
Bewegungsbahn des Werkstückes zwei hintereinander liegende, einen Schaltvorgang
auslösende Glieder, z.B. mechanische, elektrische oder dgl. Taster vorgesehen, deren
eines den Beginn eines Bearbeitungsspieles und deren zweites das Sperren des Zylinders
sowie beide zusammen das Ende des Bearbeitungsspieles festlegt; beide Schaltglieder
sind mit einer die Hubbewegung des Werkzeuges steuernden Vorrichtung verwunden,
und es ist eine den Aufbau eines vorbestimmten Arbeitsdruckes automatisch beeinflussende
Vorrichtung vorgesehen.
-
Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist
die das Werkzeug steuernde Vorrichtung ein doppelt wirkender, magnetbetätigter Steuerschieber,
der mit den Schaltgliedern über Kontaktanordnungen und Leitungen verbunden ist,
wobei die Steuerung des Werkzeuges hydraulisch vorgenommenz wird. Die Erfindung
ist jedoch nicht auf eine hydraulische Steuerung beschränkt; vielmehr kann das Arbeitsmedium
auch Luft oder Gas sein, die Steuerwirkung kann aber auch rein mechanisch durchgeführt
werden. Da jedoch in Steinbearbeitungsmaschinen, deren bevorzugtes Anwendungsgebiet
vorliegende Erfindung ist, im #Normalfalle anderweitige Arbeitsvorgänge auf hydraulischem
Wege durchgeführt werden, stellt die hydraulische Steuerung in vorliegendem Falle
die einfachste und sinnvollste Lösung dar.
-
Bei einer derartigen hydraulischen Steuerung ist ein Druckspeicher
mit einer einstellbaren Drossel vorgesehen, mit welcher die
Zeitdauer
bis zum allmählichen Aufbau des gewünschten Druckes eingestellt werden kann. Der
gesteuerte Druck wird einem Hydraulikzylinder aufgegeben, mit dessen Kolben das
Werkzeug fest verbunden ist und dieses in Eingriff mit dem Werkstück bringt.
-
Nach Beendigung des Arbeitsspieles tritt ein Zeitschalter in Tätigkeit,
der in den Stromkreis zwischen dem in Bewegungsrichtung des Werkstückes hinteren
Schaltglied und dem diesen zugeordneten Magneten des Steuerschiebers eingeschaltet
ist.
-
Dieser Zeitschalter legt die Zeitspanne fest, die das Werkzeug nach
Beendigung des Arbeitsspieles hochgefahren wird, ehe es wieder auf ein nachfolgendes
Werkstück abgesenkt wird. Während bei bekannten Maschinen dieser Art ein Hochfahren
des Werkzeuges bis in die Endlage vorgenommen wird, dh. ein verhältnismäßig großer
Weg zurückgelegt wird was eine relativ große Zeitspanne beansprucht, wird im Falle
vorliegender Erfindung dieser Rückhub durch entsprechende Einstellung des Zeitschalters
relativ gering gewählt, und zwar so, daß stets ein gleichbleibender Abstand zwischen
Unterkante des Werkzeuges und Oberkante des Werkstückes gewährleistet ist, unabhängig
davon, wie weit das Werkzeug bei den aufeinanderfolgenden Arbeitsspielen abgenutzt
worden ist. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß für den Rückhub und für das Absenken
ein Minimum an Zeitaufwand notwendig ist, wodurch das vorbestimmte Aufsetzen des
Werkzeuges auf das Werkstück auch bei unterschiedlichen Re#ativgeschwindigkeiten
zwischen Werkzeug und Werkstück annähernd an der gleichen Stelle erfolgt und trotzdem
die Hubgeschwindigkeit für ein weiches Aufsetzen des Werkzeuges gering gehalten
werden kann.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, die den
Schaltvorgang auslösenden Glieder in Vorschubrichtung verstellbar anzuordnen, wenn
extreme Vorschubgeschwindigkei ten berücksichtigt werden müssen.
-
Des weiteren wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die Vorschubgeschwindigkeit
während des Bearbeitungsbeginnes zu beeinflussen, da die Eingriffdauer des Werkzeuges
mit dem Werkstück zu Beginn des Arbeitsspieles geringer ist, nachdem das Werkzeug
mit dem Werkstück erst in Eingriff kommt, wenn das Werkstück mindestens zur Hälfte
unter das Werkzeug eingefahren ist. Eine derartige Steuerung kann beispielsweise
dadurch erzielt werden, daß der Druckspeicher als Druckwächter in Verbindung mit
einem Zeitschaltwerk ausgebildet wird, daß spezielle Schaltglieder von dem Werkstück
betätigt werden oder dergleichen.
-
Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand
von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Anordnung zum Feinschleifen
von Werkstücken aus Stein oder dgl. mit erfindungsgemäßer Werkzeugsteuerung in einer
Arbeitsstellung unmittelbar vor Beginn des Arbeitsvorganges, mit entspanntem Druckspeicher,
Fig. 2 die Anordnung nach Fig. 1 im Stadium des Arbeitsbeginnes, und nach Zeit und
Gräe vorbestimmbarem Druckaufbau, Fig. 3 die Anordnung nach Fig, 1 während der Beendigung
des Arbeitsvorganges, mit gesperrtem Kolben, Fig. 4 die Anordnung nach Fig. 1 nach
Beendigung des Arbeitsvorganges bei beginnendem Rückhub des Werkzeuges und gleichzeitiger
Entspannung des Druckspeichers, und Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Werkzeugsteuerung.
-
Bei der Anordnung nach Fig. 1 wird ein Werkstück 1, z.B. eine Treppenstufe
aus Stein oder Kunststein, unter einem Bearbeitungswerkzeug 3, z.B. einer Schleifscheibe
einer Steinfeinschleifmaschine
vorbeibewegt. In der Bewegungsbahn
des Werkstückes sind Taster 4,5, die mechanische, optische, elektrische oder dgl.
Taster sein können, vorgesehen, welche beim Auflaufen des Werkstückes 1 niedergedrückt
werden. Die Taster 4, 5 sind mit Armen 6, 7 verbunden, welche an ihrem entgegengesetzten
Ende bewegliche Kontakte 8, 10 aufweisen, die mit Festkontakten 9, 11 zusammenwirken.
Das Kontaktpaar 8, 9 ist geschlossen, wenn das Kontaktpaar 10, 11 offen ist und
umgekehrt, oder aber es sind beide Kontaktpaare geöffnet (Fig.3). Die Festkontakte
sind an einen doppelt wirkenden magnetbetätigten Steuerschieber 14 angeschlossen,
wobei der Festkontakt 9 und der Magnet 15 über die Leitung 12 und der Festkontakt
11 mit dem Magnet 16 über die Leitung 13 verbunden ist; in die Leitung 13 ist ferner
ein Zeitschaltwerk 17 eingeschaltet. Die Magnete 15 und 16 beaufschlagen entsprechend
ihrer Erregung den Steuerschieber 14, der einen Druckmittelstromzulauf 18 von der
Pumpe und einen Druckmittelstromrücklauf 19 besitzt. Die Druckmittel-Leitungen 21
und 22 führen zum Steuerzylinder 20 für das Werkzeug 3, und zwar die Leitung 21
zur oberen Kammer des Zylinders und die Leitung 22 zur unteren Kammer des Zylinders,
wobei beide Kammern durch den Steuerkolben 23 voneinander getrennt sind, mit dem
das Werkzeug antriebsmäßig verbunden ist. Mit 24 ist eine Anzeigevorrichtung für
das Druckmittel bezeichnet, z.B. ein Manometer, 25 stellt einen Druckspeicher dar
und 26 eine einstellbare Druckmittel drossel zur Einstellung der Zuflußmenge zum
Druckspeicher.
-
Anhand der Darstellung nach den Figuren 1 bis 4 wird nachstehend die
Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Steuerung erläutert: Das Werkstück 11 wird auf
der Unterlage 2 oder zusammen mit diesem unter das Werkzeug 3 transportiert. Sobald
die Vorderkante des Werkstückes mit dem Taster 4 in Berührung gekommen ist - die
Anordnung ist so gewählt, daß das auflaufende Werkstück
unterhalb
des Werkzeuges steht -, wird die Kontaktanordnung 8#, 9 geschlossen und dabei die
Kontaktanordnung 10, ll geöffnet, der Magnet 15 wird über die Leitung 12 erregt
und gibt den Druckmittel strom von der Pumpe in die obere Kammer des Arbeitszylinders
20 frei (Fig.2). Zum Zeitpunkt des Arbeitsbeginnes hat das Werkstück eine solche
Stellung relativ zum Werkzeug eingenommen, daß die auflaufende Werkstückkante mit
mindestens der Hälfte der Arbeitsfläche des Werkzeuges in Eingriff steht. Damit
wird bei gelenkig gelagerten Werkzeugen ein mögliches Kippen der Bearbeitungsscheibe
mit Sicherheit verhindert. Der Druck des Druckmittel stromes baut sich bei Arbeitsbeginn
allmählich von Null bzw. einem- Minimum bis zu einem vorbestimmbaren maximalen Wert
auf, und zwar zeitlich abhängig von der Wirkung der Drossel 26, so daß im Augenblick
des ersten Eingriffes von Werkzeug und Werkstück das Werkzeug lose oder mit sehr
geringem Druck auf dem Werkstück aufliegt, während bei fortschreitendem Arbeitsablauf
der Druck bei gleichbleibender Kolbenstellung aufgebaut wird und die Höhenlage des
Werkzeuges erhalten bleibt.
-
Der maximale Druck auf den Steuerkolben 23 bleibt beim weiteren Arbeitsvorgang
erhalten, wenn die auflaufende Kante des Werkstückes l den Taster 5 betätigt. Bei
einer, Weiterbewegung des Werkstückes gibt die ablaufende Kante den Taster 4 frei,
beide Kontaktanordnungen 8,9 und 10, 11 sind geöffnet, der Steuerschieber 14 kehrt
in seine Ruhestellung zurück, da die beiden Magnete 15, 16 stromlos werden, sämtliche
Anschlüsse sind gesperrt, und das Werkzeug ist in seiner eingenommenen Stellung
arretiert, so daß ein Verkanten der gelenkig gelagerten Bearbeitungsscheibe bzw.
ein Ansteigen des spezifischen Druckes infolge der nicht mehr mit ganzer Fläche
auf dem Werkstück aufliegenden Bearbeitungsscheibe während des Ausschleifens mit
allen Nachteilen für das Werkstück verhindert wird.
-
In Fig. 4 ist die Phase des Arbeitsablaufes dargestellt, in der das
Werkstück 1 den Taster 5 freigegeben hat, das Werkzeug 3 aber noch nicht in die
Ausgangsstellung zurückgeführt worden ist. Sobald der Taster 5 freigegeben worden
ist, wird die Kontaktanordnung 10, ll geschlossen, während die Kontaktanordnung
8, 9 geöffnet bleibt. Der Druck des Strömungsmittels wird wieder auf den ursprünglichen
Wert Null oder einen minimalen Wert abgebaut. Dabei wird der Magnet 15, in dessen
Stromkreis der Zeitschalter 17 liegt, erregt und der Steuerschieber 14 wird so beaufschlagt,
daß Strmungsmittel von der Pumpe über die Leitung 18 und die Leitung 22 in die untere
Kammer des Arbeitszylinders 20 eingespeist und über die Leitung 21 und den Rücklauf
19 abgeführt wird. Der Zeitschalter 17 legt dabei die Zeitdauer des Anhebens des
Werkzeuges (Rückhub) fest.
-
Dieses Anheben erfolgt bei einem bestimmten Einstellwert des Zeitschalters
17 um die Strecke C (Abstand zwischen Werkzeug-Unterkante und Werkstück-Oberkante)
und bleibt für nachfolgende Werkstücke ein-und derselben Type gleich. Damit wird
die Abnutzung des Werkzeuges 3 automatisch berücksichtigt, und es wird vermieden,
daß das Werkzeug nach jedem einzelnen Bearbeitungsvorgang in die Endlage hochgefahren
bzw. nachjustiert werden muß.
-
Im Falle des Ausführungsbeispieles nach den Figuren 1 bis 4 ist von
einer Steinbearbeitungsmaschine ausgegangen, bei der die Schleifscheibe von oben
her auf ein durchlaufendes Werkstück aufgesetzt wird. Bei der Ausführungsform nach
Fig. 5 wird im Gegensatz hierzu die Schleifscheibe von unten her gegen das Werkstück
angesetzt und auf das Werkstück wird von oben her ein Gegendruck ausgeübt.
-
Nach der Ausführungsform nach Fig. 5 liegt das Werkstück 1, dessen
Unterseite geschliffen werden soll, auf einer Rollenbahn 27, 28, 29, 30 auf. Die
Bearbeitungsscheibe 31 ist mit eine m
in einem Arbeitszylinder
32 angeordneten Kolben 33 befestigt und durch entsprechende Steuerung mit dem Kolben
auf-und ab bewegbar. Entsprechend ist auf der entgegengesetzten Seite$ ein Arbeitszylinder
34 mit Kolben 35 vorgesehen; letzterer ist antriebsmäßig mit einer Druckrollen-Anordnung
36,- 37 verbunden, die während des Schleifvorganges synchron mit der Bearbeitungsscheibe
bewegt wird und in Anlage mit dem Werkstück kommt, damit dieses aufgrund des durch
die Bearbeitungsscheibe beim Arbeiten ausgeübten Druckes nicht nach oben ausweichen
kann. Die eine Kammer des Arbeitszylinders 32 ist an eine Leitung 38, die entsprechende
Kammer des Arbeitszylinders 34 an eine Leitung 39 angeschlossen. Beide Leitungen
38 und 39 sind miteinander verbunden und weisen Drosseln 40, 41 auf, die die Strömungsgeschwindigkeit
des Arbeitsmediums, beispielsweise ein hydraulisches Strömungsmittel, oder aber
auch Druckluft, steuern und die Vorschubgeschwindigkeit der beiden Kolben beeinflussen
Die Drossel 41 sind zweckmäßigerweise einstellbar ausgeführt.
-
Die beiden anderen Kammern des Zylinders 32 und des Zylinders 34 sind
über Leitungwn 42 und 43 miteinander in entsprechender Weise verbunden. Die Leitungen
38 und 39 sind über die Leitung 44, die Leitungen 42 und 43 über die Leitung 45
mit dem magnetbetätigten Steuerschieber 46 verbunden. Die beiden Magnete 47 und
48 stehen mit den Schaltgliedern, z.B. Tastern 4 und 5 in zur Darstellung nach den
Figuren 1 bis 4 analoger Weise in Verbindung. Die Taster 4, 5 sind im Falle der
Ausführungsform nach Fig. 5 gestrichelt dargestellt, weil sie nicht,# wie in den
Figuren 1 bis 4 unterhalb des Werkstückes (in der Zeichenebene) angeordnet sind,#
sondern aus der Zeichenebene versetzt sind, also z.B. seitlich vom Werkstück angeordnet
sind. Dies ist erforderlich, weil ein Aufbau analog den nach den Figuren 1 bis 4
wegen der Anordnung der Bearbaitungsscheibe 31 unterhalb des Werkstückes nicht möglich
ist.
-
Ansonsten können jedoch die Taster, deren Arme, Kontaktanordnungen,
Leitungen, usw. in gleicher Weise wie in den Figuren 1 bis 4 ausgebildet sein. Die
Leitungsverbindungerl 49 und 50
entsprechen den Leitungsverbindungen
18 und 19 nach den Figuren 1 bis 4, die Drossel 51 der Drossel 26, das Manometer
52 und der Druckspeicher 53 den Elementen 24 und 25 nach den Figuren 1 bis 4.
-
Sowohl bei der Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 4 als auch bei
der Ausführungsform nach Fig. 5 kann die Steuerung auch auf mechanischem Wege mit
einer Federanordnung als Druckspeicher ausgeführt werden. Eine solche mechanische
Steuerung hat jedoch den Nachteil, daß sie weniger genau arbeitet und relativ aufwendig
werden kann.
-
Bei der Ausführungsform nach Fig.5 ist der Abstand zwischen der Unterkante
der Andruckrollen 36, 37 und der Oberkante des Werkstückes 1 mit C angegeben, der
Abstand zwischen der Unterkante des Werkstückes 1 und der Oberkante der Bearbeitungsscheibe
31 mit C'. Zweckmäßigerweise wird der Abstand C gleich dem Abstand C# gewählt, wobei
jeweils in den Leitungen 38 und 39 sowie 42 und 43 der gleiche Druckanstieg erfolgt.
Für die Arbeitsweise der Erfindung ist es jedoch nicht erforderlich, daß C ist gleich
C' ist.