DE2422940A1 - Vorrichtung zur beendigung der zustellbewegung eines rotierenden, von einer werkzeugspindel getragenen werkzeuges, insbesondere einer schleifscheibe - Google Patents
Vorrichtung zur beendigung der zustellbewegung eines rotierenden, von einer werkzeugspindel getragenen werkzeuges, insbesondere einer schleifscheibeInfo
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Description
242294Q
89 Augsburg 22, den ^* 5·
PATENTANWÄLTE Rilkestraße 10
DR. ING. E. LIEBAU Unser Zeichen G-Lb/N
(Bei Rückantwort bitte angeben)
DIPL.ING. G.LIEBAU
Ihr Zeichen
Werkz eugma s chinenfabr ik Adolf Waldrich Coburg
86J0 Coburg/Bay. Hahnweg 116
Vorrichtung zur Beendigung der Zustellbewegung eines rotierenden, von einer
Werkzeugspindel getragenen Werkzeuges, insbesondere einer Schleifscheibe
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beendigung der Zustellbewegung eines rotierenden, von einer Werkzeugspindel
getragenen Werkzeuges, insbesondere einer Schleifscheibe, bei Erreichen eines vorbestimmten geringen Abstandes zwischen
Werkzeugwirkumfang und Werkstückoberfläche.
Bei der Bearbeitung von Werkstücken mit spanabhebenden rotierenden
Werkzeugen muß die Zustellbewegung des Werkzeuges möglichöt bei Erreichen eines vorbestimmten geringen Abstandes
zwischen Werkzeugwirkfläche und Werkstückoberfläche beendet werden, damit dann unter Berücksichtigung dieses vorbestimmten
Abstandes die endgültige Zustellung des Werkzeuges um den gewünschten Betrag vorgenommen werden kann. Ferner ist es auch
erwünscht, daß die zur Zeitersparnis möglichst im Eilgang erfolgende
Zustellbewegung bei Erreichen eines bestimmten Ab-
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Standes von Eilgang auf Schleichgang umgeschaltet und dann die Zustellung bei Erreichen eines bestimmten noch geringeren
Abstandes zwischen Werkzeugwirkumfang und Werkstückoberfläche die Zustellbewegung beendet wird. Eine Vorrichtung zur Beendigung
der Zustellbewegung ist besonders bei Schleifscheiben von Nutzen, da sich diese bekanntlich abnutzen und dann abgerichtet
werden müssen. Nach dem Abrichten weisen sie einen kleineren Durchmesser auf, wobei die Korrektur dieses Durchmesserunterschiedes
bei erneuter Zustellung nach dem Abrichten sehr zeitraubend ist, falls es nicht gelingt, die Zustellung
des Schleifscheibenvorschubes so abzustellen, daß der Wirkumfang
der Schleifscheibe einen vorbestimmten Abstand von der Werkstückoberfläche einnimmt.
Es sind mechanisch wirkende Abstellvorrichtungen bekannt, bei denen der Zustellweg über ein das Werkstück berührendes Tastsystem
erfaßt wird. Dazu gibt es auch eine Vorrichtung bei der das Tastsystem mit der Pinole einer Abrichteinrichtung
verbunden ist, so daß die durch den Abrichtvorgang bedingte
Verminderung des Schleifscheibendurchmessers kompensiert wird (DT-OS 2 135 4-73)· Jedoch ist dieses mechanische System gegen
Verschleiß, nämlich Spiel in bewegten Teilen, und gegen Verschmutzung auch des Werkstückes anfällig. Anstellfehler des
Tasters auf der Werkstückoberfläche können zu Ungenauigkeiten
führen.
Eine andere (aus der DT-PS 1 107 553) bekannte Abstellvorrichtung
bedient sich eines dünnen Fühlerbandes aus Metall, Kunststoff, Wachspapier und dgl., dessen eines Ende über eine
Klemmeinrichtung mit einem auf die Zustellung einwirkenden Schalter verbunden ist. Das Fühüsrband wird auf das zu bearbeitende
Werkstück gelegt. Beim Annähern der Schleifscheibe wird das Fühlerband zwischen Schleifscheibe und Werkstück
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gezogen und dabei über den elektrischen Schalter der Zustellantrieb
abgeschaltet. Die Stärke des Fühlerbandes bestimmt den Abstand zwischen Werkzeugwirkfläche und Werkstückoberfläche.
Die Bedienung dieser tragbaren Vorrichtung ist jedoch umständlich, da sie stets erst zu der Schleifstelle gebracht
werden muß, wobei ein Kabel über das die Vorrichtung mit der Schalttafel oder dem Schaltschrank der Maschine verbunden
sein muß die Handhabung erschwert. Außerdem muß das Fühlerband von Hand zwischen Werkstück und Schleifscheibe
gehalten werden, was gerade beim Profilschleifen zu Schwierigkeiten führen kann. Schließlich ist es erforderlich nach
jeder Zustellung ein neues Stück Fühlerband in die Klemmvorrichtung
einzuklemmen, da dieses Fühlerband bei Berührung der Schleifscheibe abgerissen wird.
Es gibt auch Abstellvorrichtungen, bei denen der Zustellantrieb abgeschaltet wird, sobald die Schleifscheibe das zu
bearbeitende Werkstück berührt hat (DT-OS 2 044 083, 2 045
und Funkenindikator 9176 der Fa. CEJ Forster, Bad Nauheim).
Bei diesen Vorrichtungen ist es jedoch von Nachteil, daß die Schleifscheibe sich schon in Eingriff mit dem Werkstück
befinden muß, um eine die Zustellung beeinflussende Information liefern zu können. Berücksichtigt man den bei Vorschubantrieben
infolge der Massenkräfte vorhandenen Nachlaufweg, so ergeben sich für diese Vorrichtungen beschränkte Einsatzgebiete,
wie etwa das Schruppschleifen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Beendigung der Zustellbewegung eines rotierenden, von
einer Werkzeugspindel getragenen Werkzeuges, insbesondere einer Schleifscheibe zu schaffen, die bei einfachem Aufbau
ohne mechanische Hilfssysteme oder sonstige Zusatzgeräte und ohne Berührung des Werkstückes eine exakte Abstellung
der Zustellbewegung bei Erreichen eines vorbestimmten ge-
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ringen Abstandes zwischen Werkzeugwirkfläche und Werkstückoberfläche
mit größtmöglicher Genauigkeit und Betriebssicherheit ermöglicht.
Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß das rotierende Werkzeug mehrere, ihm gegenüber isolierte Leiter aufweist,
deren freie Enden am Wirkumfang des Werkzeuges münden, daß mittels eines mit der Werkzeugspindel umlaufenden Spannungswandlers
mit Impulscharakteristik zwischen den Leiterenden und der Werkstückoberfläche eine Hochspannung anlegbar
ist und daß in dem Primärstromkreis des Spannungswandlers ein auf den Stromkreis der Werkzeugzustellung einwirkender,
auf den durch eine Funkenentladung im Hochspannungskreis abgestimmter Schwellwertschalter angeordnet ist, wobei die vom
Spannungswandler erzeugte Hochspannung so gewählt ist, daß bei Erreichen des vorbestimmten Abstandes eine Funkenentladung
zwischen den Leiterenden und der Werkstückoberfläche erfolgt und durch die dabei im PrimärStromkreis auftretende Spannungsänderung über den Schwellwertschalter die Werkzeugzustellung
abgestellt wird.
Die neue Vorrichtung ist äußerst einfach in ihrem Aufbau, betriebssicher und arbeitet mit größtmöglicher Genauigkeit.
Unter der Voraussetzung annähernd gleichbleibender Umweltbedingungen, wie Temperatur, Luftdruck und Luftfeuchtigkeit
ist bei gleichbleibender Form der Elektroden - hier der Schleifscheibe bzw. der Leiterenden und des Werkstückes bei
einer gegebenen Spannung die Funkenstrecke stets gleich groß. Die Funkenentladung findet also bei gleichbleibender
Spannung immer bei einem bestimmten Abstand der Schleifscheibe zum Werkstück statt. Durch Wahl einer geeigneten Spannung kann
man also den Abstand bestimmen, bei dem die Funkenentladung und damit auch die Abstellung der Zustellung stattfindet.
Die Abstellung der Zustellbewegung erfolgt ohne daß das Werkzeug das Werkstück zur unpssenden Zeit berührt.
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In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist es auch möglich, bei Annäherung des Werkzeuges auf einen bestimmten
ersten Abstand den Eilgang abzuschalten, gleichzeitig auf Schleichgang umzuschalten und dann bei Erreichen
eines vorbestimmten geringen Abstandes auch den Schleichgang
abzuschalten. Um dies zu erreichen weist der Spannungswandler sekundärseitig mehrere Ausgänge mit unterschiedlichen Spannungswerten
auf. Beim Anlegen einer größeren Hochspannung nähert sich die Schleifscheibe bis auf einen bestimmten Abstand,
bei dem eine erste Funkenentladung stattfindet und dadurch mittels des Schwellwertschalters gleichzeitig der
Eilgang abgeschaltet, der Spannungswandler sowie der Schwellwertschalter
auf eine niedrigere Spannungsstufe geschaltet und der Schleichgang eingeschaltet wird. Das Werkzeug nähert
sich nun mit geringerer Vorschubgeschwindigkeit dem Werkstück und infolge der niedrigeren Spannung erfolgt nun eine Funkenentladung
bei einem geringeren Abstand des Wirkumfanges der Schleifscheibe zum Werkstück. Mit der Funkenentladung wird
dann über den Schwellwertschalter auch der Schieichgangvorschub
abgeschaltet.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. ■
Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Schaltkreises
Fig. 2 einen Axialschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
verwendbaren Schleifscheibe
Fig. 3 einen Axialschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel
einer Schleifscheibe
Fig. 4- einen Radialschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3
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Bevor auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher eingegangen wird, sei zunächst der Ausdruck
"Hochspannung" näher erläutert. Üblicherweise versteht man unter einer Hochspannung eine Spannung von 1 OOOVolt und
darüber. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung wird Jedoch der Ausdruck Hochspannung für Spannungen über etwa
100 Volt und der Ausdruck Niederspannung für Spannungen unter 100 Volt verwendet. Spannungen unter 100 Volt werden in der
Elektrotechnik manchmal auch mit Kleinspannung bezeichnet.
In der Zeichnung ist mit 1 eine Gleichstrom-Niederspannungsquelle von z. B. 24 Volt bezeichnet, die über einen Widerstand
2 den Primärteil des Spannun^randlers 3 versorgt. Bei
dem Spannungswandler 3 handelt es sich um einen Spannungswandler mit Impulscharakteristik, der im Sekundärteil eine
pulsierende Gleichspannung oder eine Wechselspannung mit geeigneter
Hochspannung erzeugt. Der Spannungswandler 3 ist in der Schleifspindel 4· angeordnet, wobei die Niederspannung in
an sich bekannter Weise über Schleifringe 12 oder dgl. zugeführt wird. Der Einbau des Spannungswandlers 3 in der hohlen
Schleifspindel 4 erfolgt vor allen Dingen aus Sicherheitsgründen. Die im Sekundärteil des Spannungswandlers erzeugte
Hochspannung von z. B. 1 000 - 3 000- Volt braucht deshalb nicht über Schleifringe oder dgl. zugeführt werden. Der Sekundärteil
des Spannungswandlers ist einerseits mit Leitern 5 verbunden,
die in der Schleifscheibe 6 isoliert gegenüber der Schleifscheibe eingebettet sind und deren freie Enden 5a am
Wirkumfang der Schleifscheibe münden und andererseits über
einen weiteren Schleifring 13 mit dem Werkstück W. Da die Leitungen 5 gegenüber der Schleifscheibe 6 isoliert sind, wird
auf diese Weise zwischen den Leitungsenden 5a und dem Werkstück
eine Hochspannung angelegt. Die Schleifscheibe 6 ist gegenüber der Schleifspindel durch die Isolierschicht 7 elektrisch isoliert,
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In dem PrimärStromkreis ist ferner ein Schwellwertschalter
8 angeordnet, der über dem Widerstand 2 den durch die nachstehend beschriebene Funkenentladung bewirkten Spannungsabfall
abgreift und der den Schaltschütz 9 betätigt. Der Schaltschütz 9 ist das Ausgangsglied des Meßkreises und
liegt im Stromkreis des Zustellantriebes. Die Niederspannungsquelle 1, der Widerstand 2, der Schwellwertschalter 8 und der
Schaltschütz 9 sind zweckmäßig im Schleifsupport oder im
stationären Teil der Maschine angeordnet.
Nähert sich die Schleifscheibe 6 dem Werkstück W, so erfolgt bei einem bestimmten Abstand X eine Funkenentladung zwischen
den Leitungsenden 5a und dem Werkstück. Der Abstand X ist
bei einer bestimmten Spannung stets der gleiche. Durch die Funkenentladung im SekundärStromkreis entsteht im Primärstromkreis
ein.· Spannungsabfall, der von dem auf einen bestimmten Spannungsverlauf im PrimärStromkreis ausgelegten
Schwellwertschalter 8 erfaßt wird. Der Schwellwertschalter 8 wirkt nun seinerseits auf das Schaltschütz 9 so ein, daß der
Zustellmotor abgeschaltet wird. Nach einem gewissen Nachlaufweg, der bedingt ist durch die im Vorschubantrieb herrschenden
Massenkräfte, kommt die sich weiterhin drehende Schleifscheibe in einem vorbestimmten Abstand gegenüber dem Werkstück
W zum Stehen. Da jedoch bei einer bestimmten Maschine und bei einer bestimmten Zustellgeschwindigkeit der Nachlaufweg
stets der gleiche ist, kann man diesen Nachlaufweg durch Wahl der geeigneten Hochspannung kompensieren. Ebenso kann
durch Wahl einer größeren oder kleineren Hochspannung der Abstand zwischen Wirkumfang der Schleifscheibe und Werkstück
bei dem die Schleifscheibe zum Stehen kommt vorbestimmt werden.
Durch Verwendung eines Spannungswandlers, der sekundärseitig
mehrere Ausgänge mit unterschiedlichen Spannungswerten auf-
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weist, kann man den Schaltkreis dahingehend erweitern, daß ein bestimmter Zustellweg der Schleifscheibe im Eilgang
des Vorschubantriebes zurückgelegt wird, dann auf Schleichgang umgeschaltet wird und schließlich bei Erreichen eines
vorbestimmten Abstandes der Vorschubantrieb ganz stillgesetzt wird. Der Ablauf ist dann der, daß beim Eilgang an
die Leitungsenden 5a und das Werkstück eine Spannung von
beispielsweise 1 000 Volt angelegt wird, so daß tei einem
größeren Abstand zwischen Schleifscheibe und Werkstück
eine Funkenentladung stattfindet. Diese Funkenentladung wird vom Schwellwertschalter erfaßt, der dann über ein
Schaltschütz den Eilgang abschaltet und den Schleichgang
einschaltet. Gleichzeitig wird der Spannungwandler auf
eine niedrigere Spannungsstufe von beispielsweise 100 Volt
geschaltet und auch der Schwellwertschalter auf eine andere Stufe oder auf einen anderen, der verringerten Spannung angepaßten
Schwellwertschalter. Die Schleifscheibe bewegt sich dann mit geringerer Zustellgeschwindigkeit auf das Werkstück
zu und bei einem vorbestimmten geringeren Abstand erfolgt dann eine zweite Funkenentladung, die dann in der vorbeschriebenen
Weise entweder den Schleichgang ganz abschaltet oder auf eine noch geringere Geschwindigkeit und eine noch
geringere Spannung des SpannungsWandlers umschaltet. Im Idealfall
könnte auf diese Weise das Abschalten des Schleichganges so erfolgen, daß der Vorschubantrieb zum Stillstand
kommt, wenn die Wirkfläche der Schleifscheibe gerade das Werkstück berührt.
Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung sind die im rotierenden Werkzeug angeordneten, gegenüber ihm isolierten
Leiter, deren freie Enden am Wirkumfang des Werkzeuges
münden. Diese Leiter können in Form eines sich annähernd senkrecht zur Schleifscheibenachse erstreckenden
Maschengitters in der Schleifscheibe angeordnet sein. Vorteilhaft ist gemäß Fig. 2 das Maschengitter 5 etwas gegenüber
der Schleifscheibenachse geneigt. Das Maschengitter
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führt damit bei Drehung der Schleifscheibe eine taumelnde
Bewegung aus und überstreicht bei seinem geringsten Abstand gegenüber der Werkstückoberfläche eine Linie, die annähernd
der Breite der Schleifscheibe 6 entspricht. Infolgedessen
hat die Breite des zu bearbeitenden Werkstückes keinen Einfluß auf die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Das Maschengitter 5 kann über eine Steckverbindung 10 mit der zum Spannungswandler 3 führenden Leitung 11 verbunden
sein. Die innerhalb der Schleifscheibe angeordneten elektrischen Leiter sollen gegen den Schleifscheibenwerkstoff isoliert
sein, um definierte Spannungszustände zu bekommen. Eine
Schleifscheibe ist, da meist mit Kühlflüssigkeiten gearbeitet wird, infolge der Porosität befeuchtet und insofern
ein undefinierbarer Leiter, selbst wenn bei Zustellungen kurzzeitig ohne Kühlmittel gearbeitet wird.
In Pig. 3 und 4 ist eine weitere Ausführungsform einer
Schleifscheibe 61 mit radial verlaufenden isolierten Leitern
51 gezeigt, die ebenfalls am Schleifscheibenumfang münden.
Hier können mehrere Leiter 5 über die Schleifscheibenbreite angeordnet sein, um eine Unabhängigkeit von der Werkstückbreite
zu schaffen.
Es sind noch andere, dem jeweiligen Schleifscheibenprofil angepaßte Leiterführungen denkbar. In jedem Fall müssen die
Leiter und das Isolationsmaterial so beschaffen sein, daß
■r
sie sich gleichmäßig während des Schleifvorganges mit der Schleifscheibe abnutzen und das auf dem Werkstück erzielte
Schliffbild nicht beeinträchtigen.
Der Hochspannungsteil könnte gegebenenfalls auch mit Wechselspannung
versorgt werden. Das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip könnte auch für Fräswerkzeuge angewendet werden.
- 10 -
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Claims (1)
- - -IO -Patente η sprue Il e( 1. !Vorrichtung zur Beendigung der Zustellbewegung eines rotierenden, von einer Werkzeugspindel getragenen Werkzeuges, insbesondere einer Schleifscheibe, bei Erreichen eines vorbestimmten geringen Abstandes zwischen Werkzeugwirkumfang und Werkstückoberfläche, dadurch gekennzeichnet , daß das rotierende Werkzeug (6, 61) mehrere ihm gegenüber isolierte Leiter (5» 51) aufweist, deren freie Enden (5a) am Wirkumfang des Werkzeuges münden, daß mittels eines mit der Werkzeugspindel (4) umlaufenden Spannungswandlers (3) mit Impulscharakteristik zwischen den Leitungsenden (5a) und der Werkstückoberfläche eine Hochspannung anlegbar ist und daß in dem PrimärStromkreis des Spannungswandlers ein auf den Stromkreis der Werkzeugzustellung einwirkender, auf den durch eine Funkenentladung im Hochspannungskreis abgestimmter Schwellwertschalter (8) angeordnet ist, wobei die vom Spannungswandler erzeugte Hochspannung so gewählt ist, daß bei Erreichen des vorbestimmten Abstandes eine Funkenentladung zwischen den Leiterenden und der Werkstückoberfläche erfolgt und durch die dabei im Primärstromkreis auftretende Spannungsänderung über den Schwellwertschalter die Werkzeugzustellung abgestellt wird.2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß im HochspannungsStromkreis eine gleichstromimpulsförmige Gleichspannung herrscht.509849/0406- ΛΛ -3· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Primärstromkreis mit Niederspannung bis ca. 4-2 Volt betrieben wird.4·. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur der Spannungswandler (3) mit seinem Primär- und Sekundärteil mit der Werkzeugspindel (4·) umläuft, während der übrige (Teil des Primärstromkreises stationär bzw. im Schleifsupport angeordnet ist.$. Vorrichtung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeich net, daß der Spannungswandler (3) in der hohl ausgebildeten Werkzeugspindel (4·) angeordnet ist.6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungswandler (3) sekundärseitig mehrere Ausgänge mit unterschiedlichen Spannungswerten aufweist und entsprechend abgestimmte Schwellwertschalter vorgesehen sind.7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterenden (5, 51) über die Wirkbreite des Werkzeuges (6) verteilt sind.8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Leiter in Form eines sich annähernd senkrecht zur Schleifscheibenachse erstreckenden Maschengitters (5) in der Schleifscheibe (6) angeordnet sind.-12-509849/QA069. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Maschengitter (5) etwas gegenüber der Schleifscheibenachse geneigt ist.10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 7» dadurch gekennzeichnet , daß sich die Leiter (51) radial in der Schleifscheibe (61) erstrecken.11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 "bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Leiter an eine Kontaktstelle im Zentrum der Schleifscheibe angeschlossen sind.609849/0406Leerseite
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