DE2406170A1

DE2406170A1 - Mess- und ueberwachungsverfahren zur ueberpruefung der betriebszustaende in spitzenlosen rundschleifmaschinen und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2406170A1
Application number: DE19742406170
Authority: DE
Inventors: Tomaso Freddi
Original assignee: FINIKE ITALIANA MARPOSS Sas DI MARIO POSSATI and C; Finike Italiana Marposs SpA
Current assignee: Finike Italiana Marposs SpA
Priority date: 1973-02-09
Filing date: 1974-02-08
Publication date: 1974-09-05
Also published as: IT976470B; FR2217121A1; SE404589B; GB1461307A; FR2217121B1; JPS49106671A; CH570852A5; BR7400886D0; US4055027A; DE2406170C2; JPS5730629B2

Description

Meß- und Überwachungsverfahren zur Oberprüfung der Betriebs zustände in spitzenlosen Rundschleifmaschinen
und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft in erster Linie ein Meß- und Überwachungsverfahren zur Prüfung der Betriebszustände in spitzenlosen Rundschleifmaschinen, insbesondere zur Überwachung der Position und/ : oder des Abnutzungsgrades der Auflage für die zu bearbeitenden :

I Werkstücke. Weiterhin sollen die Betriebs zustände insbesondere bei; solchen spitzenlosen Rundschleifmaschinen überwacht werden, die
nach dem Einstechverfahren arbeiten. i

j Es ist bekannt, daß spitzenlose Rundschleifmaschinen mit einem ·

hohen Ausstoß pro Stunde sind. Bei einer bekannten Bauart werden j die zu schleifenden Werkstücke, die die Form von rotationssymmetri:- schen festen Körpern aufweisen, zwischen zwei einander gegenüber- ; stehende Schleifscheiben eingebracht, die sich mit unterschied- ; licher Umlaufgeschwindigkeit in derselben Richtung drehen.

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Das zu bearbeitende Werkstück wird auf einem Messer bzw. einer

Werkstückauflageschiene aus sehr hartem Stahl abgestützt, das das Werkstück in Richtung auf eine der Schleifscheiben drückt, die !allgemein als Vors chub scheibe bezeichnet wird. Hin und wieder wird

diese Scheibe auch als Steuer- oder Regelscheibe bezeichnet. Das Werkstück nimmt im wesentlichen die Drehgeschwindigkeit der Vorschubscheibe an und wird von der anderen Schleifscheibe, die als Arbeitsschleifscheibe bezeichnet werden kann, geschliffen* Es kann sowohl ein Durchgangsverfahren als auch ein Einstechverfahren ausgeführt werden. Beim Durchgangsverfahren, das für zylindrische Werkstücke angewendet wird, wird auf die Werkstücke durch die Vorschubscheibe auch eine axiale translatorische Bewegung aufgebracht und die Werkstücke werden während dieser Translation geschliffen. Die Schleifscheiben werden in festem Abstand voneinander gehalten.

Der Enddurchmesser des Werkstückes hängt von dem Abstand zwischen ;den Schleifscheiben und der Position der Auflageschiene ab.

Das Einstechverfahren ist für nicht-zylindrische Werkstücke geeighet, die z.B. Vorsprünge, Bunde oder andere nicht-geradlinige Kurven aufweisen. In diesem Fall werden die Schleifscheiben entsprechend den Formgebungen der Werkstücke geformt und die schleifenden Flächen nähern sich während des Arbeitsganges allmählich einander, bis das Werkstück die gewünschten Abmaße und die ge-

Wünschte Form erreicht.

JDas Laden und Entladen von Werkstücken kann von Hand oder mit tiilfe geeigneter' Lade- und Entnahme einrichtungen ausgeführt

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werden.

Weiterhin ist die Anwendung von Meßeinrichtungen, insbesondere von elektronischen oder pneumatischen Vergleichern bekannt, die in der age sind, während des Bearbeitungsganges oder kurz nach seinem Abschluß die Werkstückabmaße zu erfassen und die Vorschubgeschwindigkeit oder die Einstellung der Scheibenpositionen aufgrund der Meßsignale steuern können.

[Diese Vergleicher weisen Wandler auf, die in Abhängigkeit von der \ !Versetzung von Armen oder anderen beweglichen Elementen elektrische joder pneumatische Meßsignale erzeugen.

Venn die Betriebszustände und die größten Abmessungen es ermöglichen, werden vorzugsweise Vergleicher mit zwei beweglichen Armen verweniet, denen Fühler zugeordnet sind, welche das Werkstück an dianetral einander gegenüberliegenden Stellen berühren. Den beweglichen Armen sind jeweils Wandler zugeordnet, deren Ausgangssignale aufaddiert werden, um einen Wert für den Werkstückdurchmesser oder auch für die Abweichung von dem vorgegebenen Wert zu erzielen.

ienn die Werkstücke nacheinander in den Schleifkanal ziiischen die chleifscheiben eingebracht und dort bearbeitet werden, ist die age der Achsen der Werkstücke nicht unveränderlich. Eine solche Veränderung tritt in kleinerem Maße infolge der Größenunterschiede ler eingebrachten Werkstücke auf und in einem wesentlich größeren Ausmaße infolge der Abnutzung der Auflageschiene auf.

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En der Tat wird die Auflageschiene bzw. das Auflagemesser in großem Maße belastet und obwohl es sehr hart ist, unterliegt es siner Abnutzung, die bei Anwachsen der Anzahl der bereits bearbeiteten Werkstücke nicht mehr vernachlässigbar ist und sowohl direkt iie Bearbeitungsqualität als auch die Meßgenauigkeit beim Messen der Werkstückabmaße negativ beeinflussen kann.

Um eine gute Bearbeitungsqualität ohne Fehler in den Abmessungen zt

erzielen, müssen die Achsen der Werkstücke in einer genau vorgege-

i ι

benen Lage bezüglich der Achsen der Scheiben verbleiben. Im Gegen- ι satz zu dieser Forderung fuhrt aber die Abnutzung des Auflagemessers! bzw. der Auflageschiene im Mittel zu einem Absenken dieser Achse ' Cim Falle von Horizontal-Rundschleifmaschinen) und darüberhinaus führt die Abnutzung dazu,daß die Position der Werkstückachse instabil wird. Das Werkstück kann während des Schleifens in Schwingungen geraten und es kann auch möglich sein, daß es sich nicht mehr weiterhin synchron mit der Vorschubscheibe dreht. Daraus folgt, daß das bearbeitete Werkstück beachtliche Fehler in seiner Form aufweisen kann , die so groß sein können, daß es nicht mehr verwendet uerden kann. Obwohl es möglich ist, die beiden Fühler an diametral j jegenüberliegenden Stellen auf dem Werkstück zu halten, kann die Achse des Werkstückes darüberhinaus in einer solchen Weise bewegt werden, daß die beweglichen Arme nicht mehr mit Abständen arbeiten, die symmetrisch zu der Ruhelage sind. Aus diesem Grunde ist es iiöglich, daß einer oder beide Wandler aus ihrem linearen Ansprechbereich herausbewegt werden und somit das von ihnen abgeleitete Meßsignal die für die Messung notwendige Präzision verliert. In

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solchen Fällen kommen die Wandler üblicherweise aus ihrem elektrischen Anpassungsbereich heraus.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Meß- und Überwachungsverfahren der oben genannten Art anzugeben, mit dessen Hilfe die Position und/oder die Abnutzung der Auflage für Werkstücke in spitzenlosen Rundschleifmaschinen automatisch erfaßt werden kann, ohne daß der ßearbeitungsgang unterbrochen werden muß

!Weiterhin soll eine Vorrichtung angegeben werden, die neben der j . Erfassung der Abnutzung der Auflage bzw. der Auflageelemente für j ι die Werkstücke auch die Abmaße der Werkstücke während des Bear- ·

ι ι

I ' beitungsganges genau mißt.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß in Abhängigkeit von der Position der Werkstückoberfläche in der Nähe der Auflage Signale erzeugt werden und diese Signale mit Bezugssignalen verglichen werden, die von den Werkstückabmaßen und der Optimalposition der Auflage abhängig sind, wobei das Vergleichsergebnis der tatsächlichen Lage und/oder der Abnutzung der Auflage entspricht.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß eine an sich bekannte Meßeinrichtung für die Messung linearer Dimensionen vorgesehen ist, die wenigstens ein

zu

mit der Oberfläche des) bearbeitenden Werkstückes zusammenarbeitendes bewegliches Element in der Nähe der Werkstückauflage aufweist, diesem Element eine Positionswandeleinrichtung zugeordnet

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, ist und die Positionswandeleinrichtung über Schwellenkreise mit Alarm- und Steuerkreisen verbunden ist, die auf die Abnutzung und/ die Position der Auflage ansprechen.

Weiterhin ist vorgesehen, daß die Meßeinrichtung ein Vergleicher der Bauart ist, bei der zwei bewegliche Arme vor jeweils zugeordneten Wandlern vorgesehen sind. Üblicherweise werden diese Vergleicher zur Messung der Werkstückabmaße während des ßearbeitungsganges herangezogen. Das Aus gangssignal eines dieser Wandler wird einerseits dem Aus gangs signal des anderen Wandlers hinzuaddiert, i um die Abmessungen des Werkstückes zu messen, andererseits aber wird es auf einen Schwellenkreis gegeben, der durchschaltet, wenn das Signal einen vorgegebenen Wert übersteigt.

• Erfindungsgemäß ist in weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung vor· gesehen, daß dem Schwellenwert-Schaltkreis eine Einrichtung nach-

j geschaltet wird, die zur Kompensation der Abnutzung der Werkstück· ! auflage diese automatisch nachstellen kann.

;Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Figuren in zwei Ausführungsformen genauer beschrieben werden. Von den Figuren zeigt:

j Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung bei

einer horizontal angeordneten spitzenlosen Rundschleif-

; maschine zur Durchführung des Einstechverfahrens, bei der die Werkstücke während des Schleifganges ausgemessen werden

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Fig. 2 eine Teilansicht längs der Linie II-II in der Fig. 1, Fig. 3 ein ßlockdiagramm der elektrischen Schaltkreise, wie sie in der in den Fign. 1 und 2 gezeigten Vorrichtung verwendet werden und

Fig. 4 eine perspektivische Teildarstellung einer weiteren Ausführ ungs form der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die bei spitzenlosen Rundschleifmaschinen verwendet werden kann, die nach dem Durchgangsverfahren arbeiten.

In den Fign. 1 und 2 werden die zu schleifenden Werkstücke Io in j den Schleifkanal zwischen einer Schleifscheibe 11 und einer Vor-

j -

schubscheibe 12 eingebracht. Die Werkstücke 1o werden von einer !Werkstückauflageschiene 13 abgestützt, die ihrerseits von einem Träger 14 getragen wird. Der Träger 14 ist an dem Maschinenrahmen 15 befestigt.

Ein elektronischer Vergleicher 16 ist mit zwei beweglichen Armen 17 und 18 ausgerüstet, denen jeweils ein Fühler 19 bzw. 2o zugeorc net ist. Der elektronische Vergleicher kann das Werkstück während des Schleifganges ausmessen und den Maschinenzyklus steuern. Der Vergleicher 16 ist auf einem Schlitten 21 montiert.

Wie aus der Fig. 3 ersichtlich ist, gehört zu den Schaltkreisen des Vergleichers 16 ein Speisekreis 25,der mit einem Oszillator 26 verbunden ist. Der Oszillator versorgt zwei Wandlerkreise 27 und 28, die mit induktiven Wandlern 29 und 3o versehen sind, mit einer stabilisierten Wechselspannung- Die Impedanz der Wandler

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und 3o hängt von der jeweiligen Position der beweglichen Arme 17
bzw. 18 ab(vgl. Fig. 2).

Die Wandlerkreise 27 und 28 sind ausgangsseitig mit Detektorkreisert 32 bzw. 33 verbunden, die die Eingangswechselspannungen gleichrichten und gleichgerichtete Ausgangsspannungen abgeben, die über normalerweise geschlossene Schalter 34 und 35 auf einen Addierkreis
;36 gegeben werden. Das Aus gangs signal des Addierkreises 36, das
von der Entfernung zwischen den beiden Fühlern 19 und 2o abhängt,

^l _£ ³⁸

kann auf einer Anzeigeeinrichtung dargestellt werden und wird ^: auf einen Steuerkreis 39 gegeben, der die verschiedenen Phasen des
Maschinenzyklus¹ aufgrund der im zugeführten Signalpegel steuern
kann. Die bisher beschriebenen Komponenten des in der Fig. 3 gezeigten Blockdiagramms sind allgemein bekannt und ihre Arbeitsweise ist im wesentlichen verständlich.

Die Überwachung der Position und/oder der Abnutzung der Werkstück- ι

j Auflageschiene 13 erfolgt in der Weise, daß das Ausgangssignal des i

Detektorkreises 33, d.h. das der Position des Fühlers 2o entsprechende Signal, herangezogen wird. Der Fühler 2o berührt die j Oberfläche des Werkstückes 1o in der Nähe der Werkstück-Auflage- i schiene 13, wie es deutlich aus den Fign. 1 und 2 ablesbar ist. '

Gemäß dem Blockdiagramm in Fig. 3 ist der Ausgang des Detektorkrei-

ses 33 mit der einen Eingangsklemme 41 eines elektronischen ■ j Schwellenschalters 42 verbunden, dem ein Alarm- und Steuerkreis 43

nachgeschaltet ist. Die andere Eingangsklsmme 44 des elektronischen

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j 44

,Schwellenwertschalters 42 ist die Bezugssignalklemme, auf die eine Bezugsspannung gegeben wird, die in Abhängigkeit von den Abmaßen der Werkstücke 1o und der Optimalposition der Auflageschiene 13 ausgewäUt wird. Die Optimalposition der Auflageschiene 13 wird !durch die Optimalposition der Werkstücke 1o während des ßearbeitungsganges bestimmt.

j Wenn die an der Eingangsklemme 41 anstehende Spannung größer ist j als die an der Eingangsklemme 44 anstehende Spannung₁schaltet der

'elektronische Schalter 42 und setzt dadurch den Alarm- und Steuer-

!kreis 43 in Betrieb. Dies passiert immer dann, wenn die Abnutzung

der Auflageschiene 13 zu hohe Werte erreicht oder in jedem Fall !dann, wenn die Position der Werkstücke Io ein zufriedenstellendes

Arbeitsergebnis oder eine hinreichend genaue Messung der Werkstück- :maße nicht zuläßt.

I Der Alarm- und Steuerkreis 43 zeigt nicht nur das Auftreten von ■'unerwünschten Betriebs zuständen an (z.B. durch das Aufleuchten

'von Lampen), sondern führt auch zur Betätigung eines Motors 46, ider die Position der Werkstücke-Auflageschiene 13 nachstellt, injdem diese mit Bezug auf den Träger 14 angehoben wird.

ι
Die Position der Werkstück-Auflageschiene 13 kann entweder durch Nachstellungen korrigiert werden, die eine vorgegebene Amplitude oder eine zum Fehlersignal proportionale Amplitude aufweisen. Für diesen Zweck ist es ausreichend, wenn zur Realisierung der Blöcke ■42,43 und 46 des Blockdiagramms geeignete elektronische Baugruppen'

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- 1ο verwendet werden. Die Blöcke 4 2,43 und 46 sind nicht direkt

Gegenstand der vorliegenden Erfindung und werden nicht ins Einzel*

j ne gehend beschrieben, da sie hinreichend bekannt sind. I

Die Verschiebung der Werkstückauflageschiene kann mit Hilfe von j

Präzisionssysteraen erfolgen. Hierfür eignen sich Spindel-, Zahn- !

stangen- oder andere Anordnungen, die hier nicht dargestellt j

sind. Es ist bekannt, daß in spitzenlosen Rundschleifmaschinen di4

I Werkstücke unerwünschte Versetzungen erfahren können, wenn sie ; auf die Werkstück-Auflageschiene aufgelegt werden. Dies passiert
in erster Linie dann, wenn die Auflage selbst bereits eine nicht
zu vernachlässigende Abnutzung aufweist oder wenn sie sich in
einer falschen Position befindet. Versetzungen der Achse des Werkstückes können auch infolge der Abnutzung der Schleifscheibe auftreten; normalenveise ist aber diese Abnutzung sehr gering. Eine
geeignete Auswahl des Vergleichers 16 hindert aber solche uner- J wünschten Versetzungen an einer negativen Beeinflussung der Arbeit« Präzision der beschriebenen Vorrichtung. Zur Erreichung dieses
Zieles sind Vergleicher der Bauart, wie sie in der ital. Patentschrift 696 152 beschrieben ist, besonders geeignet; bei diesen
Vergleichern sind die beweglichen Arme hydraulischen Dämpfeinrichtungen zugeordnet.

Mit der beschriebenen Vorrichtung werden zwei wichtige Vorteile
erreicht: Die Arbeitsqualität wird entscheident verbessert, da
die Auflageschiene 13 in der geeignetsten Position gehalten wird;
Weiterhin wird das Risiko vermieden, daß die beiden Wandler 29

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I und 3o des Vergleichers 16 aus ihrem Kopplungsbereich herauskommen.

j Auch kann die Abnutzung gemessen werden, die die Werkstück-Auflageschiene erleidet, und es ist auch eine exakte Erfassung des ' ' Betriebsbereichs des Wandlers 3o möglich. ;

j Zur Erreichung dieses Zweckes genügt es, wenn der Schalter 34 ge-

Öffnet wird. Die Anzeigeeinrichtung 38 zeigt dann nur das Ausgangssignal des Detektorkiäses 33 an; aus dieser Anzeige kann die oben erwähnte Information abgeleitet werden.

Bei der in der Fig. 4 gezeigten Ausführungsform, die sich auf eine spitzenlose Rundschleifmaschine für ein Durchgangsverfahren be

jzieht, wird das Werkstück 5o in üblicher Weise zwischen einer Schleifscheibe 51 und eine Vorschubscheibe 52 eingebracht und von !einer Werkstückauflageschiene 53 abgestützt, die ihrerseits einen j

Träger 54 zugeordnet ist. Die Vors chubs eheibe 52 besteht hier aus J

zwei Teilen 55 und 56, zwischen denen ein Kopf 57 eines Vergleichers j mit einem beweglichen Arm und dem zugeordneten Fühler (nicht ge-

i . I

¹ zeigt) angeordnet ist. Der Kopf 57 wird von einer Stange 61 ge- I

I tragen, die um eine Gelenkverbindung 62 derart verschwendbar ist, daß der Kopf 57 in Meßposition bringbar oder von dem Werkstück 5o entfernbar ist. Während der Messung jedoch kann die Stange 61 ver

I riegelt werden. Die elektrischen Schaltkreise und die Betriebs- j !weise der in der Fig. 4 gezeigten Vorrichtung entsprechei^denen, j

ι die im Zusammenhang mit der Fig. 3 beschrieben worden sind» Na-

i. ■

I türlich wird im vorliegenden Fall nur die Abnutzung der Werkstück j Auflageschiene 53 und nicht zugleich der Durchmesser des Werk-

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Stückes 5o erfaßt.

Bs ist klar, daß die Grundidee der vorliegenden Erfindung auch mit Vorteil bei solchen Schleifmaschinen verwendet werden kann, in denen das Wakstück durch eine magnetische Spindel in Drehung versetzt wird und anstelle einer Werkstück-Auflageschiene Werkstück-Auflageschuhe (üblicherweise zwei Schuhe) verwendet werden. Auch diese Maschinen können als spitzenlose Rundschleifmaschinen betrachtet werden. In diesem Falle kann die Position des Werkstückes und die Abnutzung der Schuhe erfaßt werden, indem ein oder mehr Fühler herangezogen werden, die das Werkstück in der Nähe des Schuhs oder der Schuhe berühren können. Insbesondere ist es möglich, daß Meßköpfe verwendet werden, die in der Nähe der Schuhe oder in Bohrungen der Schuhe plazierbare axial verschiebliche Fühler besitzen.

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Claims

Finike Italiana Marposs -/---.!.UV:-^1-^ Soc. In Accomandita Seinplice 8W1'1 di Mario Possati & Co. Via Saliceto, 13 4oo1o Bentivoglio (Bologna) 21. Januar 1974. Italien Anwaltsakte M-2941 Patentansprüche

1.) Meß- und Oberwachungsverfahren zur Prüfung der Betriebszustände in spitzenlosen Rundschleifmaschinen, insbesondere zur Überwachung der Position und/oder des Abnutzungsgrades der Auflage für die zu bearbeitenden Werkstücke, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der Position der Werkstückoberfläche in der Nähe der Auflage Signale erzeugt werden und diese Signal mit Bezugssignalen verglichen werden, die von den Werkstückabmaßen und der Optimalposition der Auflage abhängig sind, wobei das Vergleichsergebnis der tatsächlichen Lage und/oder der Abnutzung der Auflage entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergleichergebnis zur Steuerung einer automatischen Nachstellung der Position der Auflage verwendet wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1

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oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine an sich bekannte Meßeinrichtung (16,57) für die Messung linearer Dimensionen vorgesehen ist, die wenigstens ein mit der Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstückes (1o,5o) zusammenarbeitendes bewegliches Element (19,2o) in der Mähe der Werkstückauflage (13,53) aufweist, diesem Element eine Positionswandeleinrichtung (29,3o,42) zugeordnet ist und diese Positionswandeleinrichtung über Schwellenkreise (42) mit Alarm- und Steuerkreisen (43) verbunden ist, die auf Abnutzung und/oder die Position der Auflage ansprechen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellenkreise (42) eine Bezugsklemme (44) für die Einstellung des Betriebspunktes der Alarm- und Steuerkreise (4 3) aufweisen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Alarm- und Steuerkreisen (4 3) ein Antrieb (46) für die Nachstellung der Auflage aufweisen, zu der eine Auflageschiene ; (13) gehört.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem bexieglichen Element (1 7 ,1 9; 1 8 , 2o) ein Dämpfer zugeordnet ist. _:

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei der die Meßeinrichtung bewegliche Elemente aufweist, die jeweils einem Wandlerkreis zugeordnet sind, die Ausgangssignale der Wandler-

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kreise auf den Eingang eines Addierkreises geschaltet sind und der Ausgang des Addierkreises zur Anzeige der Abmaße derzu bearbeitenden Werkstücke mit einer Anzeigeeinrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß Schalter (34,35) zum Trennen des einen Aus gangssignal vom zugeordneten Eingang des Addierkreises (36) vorgesehen sind derart, daß die Messung des anderen Signals zur Anzeige der Abnutzung der Auflage (13) und des Betriebsbereichs der Wandlerkreise (27,29;28,3o) herangezogen werden kann.

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