DE2443383B2

DE2443383B2 - Regeleinrichtung für die Schleifschlitten-Zustellgeschwindigkeit an Rundschleifmaschinen

Info

Publication number: DE2443383B2
Application number: DE2443383A
Authority: DE
Inventors: Sadao Ichikawa Chiba Moritomo
Original assignee: Seiko Seiki KK
Current assignee: Seiko Seiki KK
Priority date: 1973-10-01
Filing date: 1974-09-11
Publication date: 1981-03-26
Also published as: DD118012A1; DE2443383A1; US3964210A; GB1426709A; DE2443383C3; SE409183B; JPS5060883A; SE7412271L

Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für die Schleifschlitten-Z' «^!!geschwindigkeit an Rundschleifmaschinen zum Einstechschleifen, mit einem den Werkstückdurchmesser abtastenden Meßgerät zur Feststellung von Werkstückaurchme<:ser-Istwerten, das mit einem Komparator in Verbindung steht, wobei im Komparator zum Nachsteuern des Zustellantriebs für den Schleifschlitten Signale aus den Werkstückmessungen mit in einer Voreinstellvorrichtung vorgegebenen Sollwerten verglichen werden.

Regeleinrichtungen der eingangs genannten Art sind bereits aus der CH-PS 3 37 090 oder DE-AS Π 89 452 bekannt. Bei diesen Regeleinrichtungen wird die Zustellung des Schleifschlittens allein in Abhängigkeit von vorgegebenen Werkstückdurchmesserwerten gesteuert. Nach der DE-AS 12 89 452 wird die Geschwindigkeit der Zustellung abhängig davon ausgeführt, wie schnell sich der Werkstückdurchmesser ändert, um insbesondere am Ende des Schleifvorganges auftretende Restspannungen zur Verbesserung der Güte des Schliffbildes auszugleichen. Bei den bekannten Regeleinrichtungen wird im Laufe jedes Schleifvorganges eine Annäherung des Ist-Wertes des Werkstückdurchmessers an den Sollwert erzielt, während eine bestimmte Vorgabe eines Werkstückdurchmesser-Überschußwertes unter Berücksichtigung der jeweiligen lU-Werte nicht ausgeführt werden kann.

In der DE-OS 14 77 902 ist eine Einrichtung zur Messung des Zustellweges des Schleifschlittens beschrieben, bei der ein Wegmeßsystem neben dem den Werkstückdurchmesser messenden Meßgerät in den Regelkreis eingeschaltet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regeleinrichtung für die Schleifschlitten-Zustellgc schwindigkcit zu schaffen, mit welcher abhängig von der Zustellung des Schlcifschlittcns vorbestimmte Wcrksliickdurchmcsser-Überschußwerte cinregelbar sind.

Diese Aufgabe wird crfindungsgcmäM dadurch gelöst, daß zur Erzeugung von Werkstück-durchmesser Über

schußwerten entsprechenden Pifferenzsjgnalen das die Werkstückdurchmesser abtastende Meßgerät und ein mit dem Schleifschlitten gekoppeltes Wegmeßsystem mit einer Zählschaltung verbunden ist, daß die in der Zählschaltung ermittelten Differenzsignale dem Komparator zuführbar sind und daß durch die Voreinsiellvorrichiung als Sollwerte unterschiedliche Werkstückdurchmesser-Überschußwerte bei aufeinanderfolgenden Zusiellstrecken des Schleifschlittens in den Komparator einleitbar sind.

Bei der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung wird der Werkstückdurchmesser-Überschußwert als Sollwert einem Komparator zugeführt, wobei diese Werkstückdurchmesser-Überschußwerte für aufeinandtrfolgende Zustellstrecken verschieden groß gewählt sind. Damit wird erreicht, daß bei aufeinanderfolgenden Schleifintervallen am Werkstück verschiedene Werkstückdurchmesser-Überschußwerte eingestellt werden können und die Regelung unter Einhaltung der vorbestimmten Werkstückdurchmesser-Überschußwerte ausgeführt wird. Die Änderung der Schlcifschlittcn-Zustellgeschwindigkeit wird damit nicht nur abhängig von dem Istwert des Werkstückdurchniessers bewirkt, sondern auch abhängig von den den Werkstückdurchmesser-Überschußwerten entsprechenden Differenzsignalen der Zählschaltung.

Mit der erfindungbgemäßen Regeleinrichtung läßt sich somit das Schliffbild erheblich verbessern und die Zustellgeschwindigkeit während des Schleifvorgangs beeinflussen. Die Maßgenauigkeit und Oberflächenbeschaffcnheit der Werkstücke wird dadurch verbessert, daß die Größe der Restspannungen infolge der elastischen Auslenkung der Werkstückhalterung bzw. der Schleifscheibenwelle durch Reduzierung der Zu-Stellgeschwindigkeit kurz vor dem Fertigschleifen des Werkstücks verringert wird. Die Maßgenauigkeit und Oberflächenbeschaffenheit eines auf diese Weise hergestellten Werkstückes ist im Vergleich zu Rundschleifmaschinen mit bekannten Regeleinrichtungen wesentlich verbessert; außerdem kann eine Vielzahl von Schleifvorgängen bei aufeinanderfolgenden Werkstükken ausgeführt werden.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. I eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung der Zustellung als Funktion der Zeit, bei einer bekannten Regeleinrichtung,

Fig.2 eine Darsteflung zur Erläuterung der Zustcllung abhängig von der Zeit bei einer erfindungsgemäßen Regeleinrichtung, und

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Regeleinrichtung.

Bei den bekannten Regeleinrichtungen für die Schleifschlitten-Zustellgeschwindigkcit wird die Zustcllgeschwindigkcit für ein zu bearbeitendes Werkstück festgelegt. Die Zustellung /*des Schlcifschlittens hängt von der Reduzierung des Werkstückdurchmessers ab, wie dies in Fig. 1 durch die Kurven I und 2gezeigt ist. Diese Kurven ergeben sich aufgrund einer Auslenkung des Werkstückes, da sowohl die das Werkstück iragcnde Zentriereinrichtung als auch die Schlcifschcibcnwclle durchgebogen werden und es somit zu einer Abweichung aus der theoretischen Lage kommt. Wenn somit der .Schleifschlitten eine Bewegung entlang der Kurve I in Cig. I ausführt, folgt die Abnahme des Werkstückdurchmessers aus den dargelegten Gründen nicht der Kurve I. weshalb mit G bezeichnete

Überschußwerte verbleiben, ei. h- die an cjcni Werkstück verbleibende Werkstoffmenge über dem Sollwert liegt. Diese Obersehußwerte werden allmählich abgeschliffen, wenn aufgrund der Zustellung des Schleifschlitlens ein Schleifvorgang ausgeführt wird, der als sogenanntes ί »Ausfeuern« bezeichnet wird, so daß die Überschußwerte durch die auftretende Rückstellkraft der Schleifscheibenwelle selbst abgeschliffen werden. Entsprechend der Kurw 2 in Fig. I wird die Endlage des Schleifschlittens erreicht und das Werkstück auf eine vorbestimmte Größe abgeschliffen. Wenn bei einem derartigen Schleifvorgang an der Schleifscheibenoberfläche ein Verschleiß auftritt, führt dies zu einer schlechteren Schleifgüte bzw. zu einem schlechteren Schliffbild. Die Kurve 2 in Fig. !,die die Abnahme des ΐί Werkstückdurchmessers darstellt, wird in diesem Fall durch die Kurven 2' oder 2" repräsentiert, so daß der Istwert des Werkstückdurchmessers wesentlich mehr vom Sollwert abweicht und damit ein größerer Zeitraum für das sogenannte »Ausfeuern« notwendig wird. Außerdem wird jedoch die Wirkung der Schleifscheibe sowie die Maßgenauigkeit des W.rkstükkes nachteilig beeinflußt.

Die vorstehend angegebenen Nachteile werden durch die erfindungsgemäße Regeleinrichtung vermieden, bei welcher die jeweilige Differenz zwischen der Zustellung des Schleifschlittens und dem Werkstückdurchmesser-Überschußwert während des Schleifvorganges berücksichtigt wird.

Im folgenden wird auf F i g. 2 und 3 Bezug genommen. Jo

Nach Fig.3 ist an einem Schleifspindelstock 1 eine Schleifscheibe 2 befestigt, die mittels eines Motors mit hoher Drehzahl angelrieben wird. Der Durchmesser (Istwert) eines Werkstücks 3 wird durch eine Meßeinrichtung, z. B. durch Meßfühler 6. erfaßt und in eine J^ Einheil 4 eingegeben, beispielsweise einen Differentialübertrager, die zusammen mit den Meßfühlern ein Meßgerät bilden. Dadurch wird der Werkstückdurchmesser des geschliffenen Werkstücks als Analogsignal erhalten. Mittels eines Wegmeßsystems 5 wird die Zustellung eines Schleifschlittens festgestellt, an dem die Schleifscheibe 2 angebracht ist.

Die Ausgangssignale des Wegmeßsystems 5 und der eine Zwischengröße, d. h. einen Istwert bestimmenden Einheit 4 werden an eine Zählschaltung 7 angelegt, *"> welche dadurch die Abnahme des Werkstückdurchmessers bestimmt. Über einen Verstärker 8 wird ein Differcnzsignal aus den zwei Signalen einem Komparator 9 zugeführt. Diesem Komparator 9 werden außerdem die den Werkstjckdurchmesser darstellen- v> den Signale von der die Istwerte abgebenden Einheit 4 und die Sollwerte von einer Voreinstellvorrichtung 10 zugeführt. Durch diese Vorcinstcllvorrichtung 10 wird somit grundsätzlich der Ausgangswert der Einheit 4 bestimmt, welcher dem Istwert der Größe des M Werkstücks entspricht. Der Komparator 9 unterscheidet, ob das ermittelte Differenzsignal aus dem Ausgangssignal der Einheit 4 und dem Verstärker 8 dem Ausgangssignal der Voreinstellvorrichtung 10 entspricht oder nicht. Das Ausgangssignal des Kompara- w> tors wird an eine Steuerschaltung Il zum Steuern eines /'ustellmotors 13 angelegt, um das Ausgangssignal des Komparator«· auf Null /11 ändern, wobei das Ausgangssit'nal der Steuerschaltung Il über eine Anlriebsschal-¹ iintr 12 dem Motor 13 zugeführt wird, welcher dann '" entsprechend dem Ausgang der Antricbsschaltung 12 angetrieben wird und einet. Schleifschlittcn 14 antreibt, wodurch dieser d;inn mil einer vorbestimmten Geschwindigkeit gesteuert wird. Zwischen dem Motor 13 und dem Schleifschlitten 14 ist eine Antriebsspindel 15 vorgesehen.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise der Regeleinrichtung gemäß der Erfindung anhand von Fig.2 beschrieben. Die Sollwerte Po bis Pn werden vor dem Schleifvorgang mittels der Voreinstellvorrichtung 10 jeweils für die einzelnen Werkstücke gleichzeitig mit Werkstückdurchmcsser-Überschußwerten Go bis Cn für die zu schleifenden Werkstücke festgelegt bzw. eingestellt. Die Überschußwerte Co bis Gn sind in F i g. 2 als Differenzwert zwischen der Kurve 1 * und der Kurve 2* dargestellt. Die Kurve 1* zeigt die Zustellung des Schleifschlittens, während die Kurve 2* den Außendurchmesser des Werkstücks zeigt, welcher von dem Meßgerät gemessen wird.

Diese eingestellten Soll- bzw. Überschußwerte fbzw. G werden dem Komparator 9 zugeführt. Nach der Voreinstellung wird der Schleifschlitten 14 in der Weise angetrieben, daß seine Zustel!geschw^:"digkeii vorher auf die maximale Geschwindigkeit eingestellt wird, während die Zustellung von Po bis Pi erfolgt. Entsprechend dem Fortgang des Schleifprozesses wird dem Komparator 9 der jeweilige Überschußwert Ci zugeführt, der die Differenz zwischen der mittels des Wegmeßsystems 5 erfaßten Zustellstrecke und der Werkstoffabnahme des geschliffenen Werkstücks ist, die von der die Istwerte liefernden Einheit 4 festgestellt wird.

Ein geforderter Überschußwert Co wird in der Voreinstellvorrichtung 10 eingestellt, und der Schleifschlitten 14 wird kontinuierlich mit einer Zusiellgeschwindigkeit Vo verschoben, bis der mittels der Voreinstellvorrichtung 10 eingestellte Überschußwert Go gleich dem Überschußwert G des tatsächlich geschliffenen Werkstücks wird. In diesem Fall wird mittels des Korr.parators 9 entschieden, ob die vorerwähnten Werte Go und G übereinstimmen. Wenn die beiden Werte gleich sind, wird zum Steuern des Motors 13 der Steuerschaltung U ein Ausgangssignal von d m Komparator 9 zugeführt, wodurch der Motor angetrieben wird und der Schleifschlitten 14 eine Bewegung ausführt.

Bei Betrieb des Schleifschlittcns 14 wird dessen Zustellgeschwindigkeit durch die Größe Vi ersetzt, nachdem der vorher eingestellte Überschußwert Go gleich dem Überschußwert G geworden ist. Der Schleifprozeß wird dann fortgesetzt, um den so erhaltenen Überschußwert Go für die Sollwerte PX bis Pl aufrechtzuerhalten- das Ausgangssignal der den Istwert liefernden Einheit 4 wird der Zählschaltung 7 zugeführt, welche den Abnahmegrad des geschliffenen Werkstücks zählt. Zusätzlich wird ein die Zustellung des Schleifschlittens darstellendes Ausgangssignal von dem Wegmeßsystem 5 der Zählschaltung 7 zugeführt.

Die Zählschaltung 7 bestimmt den Differenzwert zwischen den Istwerten der Einheit 4 und dem Signal des Wegmeßsystems, das dann über den Verstärker 8 dem Komparator 9 solange zugeführt wird, bis die Differenzsignp.le dem verbleibenden Überschußwert O'f> entsprechen.

Während der Zustellung vom Sollwert "Ί zu dem Sollwert l'2 wird das Ausgangssignul des Komparalors 9 über die Steuerschaltung 11 der Antnebsschaltung 12 zugeführt, wodurch d.cse gesteuert und der Schleifschliltcn 14 angetrieben wird, bis der vorher eingestellte Übcrschiißwcrt Go gleich dem erwähnten Differenzsigna I wird.

Der Schleifschlilten wild so gesteuert, daß seine Zustellgeschwiniligkeit aiii dem Wert V I bleibt, um so ilen vorher eingestellten Überschuß« en (!< < zu erhallen. Wenn beispielsweise beim Sollwert l'2 ^Wv Werkstück-AuHendurchmesser mit ids der I mlteit 4 gemessen wird, wir/1 deren At'sgang dem Komparator 4 zugeführt. Dieser dem Komparator 9 zugelnlinc Ausgang wird dann mn dem Atisgangssignal der Vorcinslcllvorrichtung IO verglichen, wobei die Steuerschaltung M für den Motor 13 solange betrieben wird, bis die zwei Signale gleich werden, und dementspre ehend die ilen Motor I ! steuernde Aninebsseh.iltiing 12 angesteuert wird, damit der Motor Π betätigt wird In diesen) lall wird die /ustellgcschwindigkcit des Schleifsehlillens auf den Wert 12 geändert, (ileiehzei tig kann der Komparator 9 gesteuert werden, bis der Überschnüwcrt (12. der vorher mittels der Voreinstell Vorrichtung IO voreiiu'esli'lll wird, j'lrich den /un Ausgangssignalen der l\inheit 4 und des Wegmeßsvstems 5 wird, wobei der Schleifschlitten 14 in gleicher Weise gesteuert wird, so dall dessen Ztislellgcschwindigkeit so gesteuert ist. dall der llberschiillwert auf (i 2 erhalten wird, solange der Sollwert /' 1 gefühlt wird. Auf diese Weise wird dann die Geschwindigkeit des Schleifschliiteris gesteuert, um die UberschuLiwcrte (i 2. Ci] zn erhalten, die den Sollwerten /'2 und /M entsprechen

Nach Ablauf einer vorbestimmten /on. nachdem der Sollwert /'/; festgestellt wurde, ist der Schleifpro/ell beendet.

Der I IherschuUwert an den Werkstücken ergibt sich ,ins einer Summe von Parametern, wie aus dem Sclileifscheibenverscllleil!. der elastischen Verformung der Werkstückhalterung und der Schleifscheiben« eilen.

I )ie entsprechende Differenz /w ischen der Zustellung des Schleifschliltens und dem ÜbersehiiKucrl des Werkstücks wird im voraus getrennt für jede zu schleifende Werkstiickgrolle eingestellt. Die Zustellgesihwinilii'keii des Schleifschlitlens v. ird derart i'c steuert, dall diese Differenz in den eingestellten Schleifintervallen konstant gehalten wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Regeleinrichtung für die Schlejfschliuen-Zustellgeschwii.digkeit an Rundschleifmaschinen zum Einstechschleifen, mit einem den Werksiückdurchmesser abtastenden Meßgerät zur Feststellung von Werkstückdurchmesser-Istwerten, das mit einem Komparator in Verbindung steht, wobei im Komparator zum Nachsteuern des Zustellantriebs für den Schleifschlitten Signale aus den Werksiückmessungen mit in einer Voreinsiellvorrichtung vorgegebenen Sollwerten verglichen werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von Werkstückdurchmesser-Überschußwerten entsprechenden Differenzsignalen das die Werkstückdurchmesser abtastende Meßgerät (4, 6) und ein mit dem Schleifschlitten gekoppeltes Wegmeßsystem (5) mit piner Zählschaltung (7) verbunden ist. daß die in der Zählschaltung (7) ermittelten Differenzsignale dem Komparator (9) zuführbar sind und daß durch die Vorcinstcüvorrjchtsing (JO) als Sollwerte unterschiedliche Werkstückdurchmesser-Überschußwerte bei aufeinanderfolgenden Zustellstrecken des Schleifschlittens in den Komparator (9) einleitbar sind.