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Steuereinrichtung an einer Schleif-
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und/oder Poliermaschine Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung
an einer Schleif-und/oder Poliermaschine mit mindestens einer beweglich angeordneten,
an einem Spindelstock befestigten Bearbeitungsscheibe und mit einer Abtasteinrichtung
zur Erzeugung von Signalen und Steuerung der Bewegung der Bearbeitungsscheibe.
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Es sind gut durchgebildete Schleif- und Poliermaschinen auf dem Markt
erhältlich, die man für die Bearbeitung verschiedenster Materialoberflächen verwenden
kann. Zum Beispiel können Maschinen zum Schleifen oder Polieren von Natursteinen
eingesetzt w=; den, und die Erfindung wird nachfolgend anhand dieses bevorzugten
Ausführungsbeispieles beschrieben, wobei die Erfindung selbstverständlich hierauf
nicht beschränkt ist.
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In den meisten Fällen hat man es mit sehr unterschiedlichen Werkstückgrößen
und -dicken zu tun. Insbesondere bei den Natursteinen findet man unregelmäßige Oberflächengrenzen
und auch unterschiedliche Werkstückdicken an, die bei der Vollautomatisierung
derartiger
Maschinen Schwierigkeiten bereiten.
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Zum Beispiel besteht in der verarbeitenden Industrie häufig das Problem,
mehrere in Größe und Dicke unterschiedliche Werkstücke hintereinander zu schleifen
oder zu polieren, die auf einem Werkstücktisch zuvor befestigt werden.
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Zur Automatisierung der Maschinen hat man daher Nockenleisten, Anschläge,
Endschalter usw. vorgesehen, die entsprechend der auf den Werkstücktisch aufgelegten
Werkstücke in zeitaufwendiger Weise eingerichtet werden. Abtasteinrichtungen sorgen
dann beim Anfahren auf Nocken oder Endschalter zum Einschalten der Hubantriebe oder
Vorschubantriebe, so daß diese Maschinen vollautomatisch arbeiten.
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In nachteiliger Weise sind diese Einstellarbeiten der Nockenleisten
mit der entsprechenden Anzahl Anschläge und dergleichen kompliziert und arbeitsintensiv.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, derartige Maschinen
mit einer Steuereinrichtung zu versehen, welche es erlaubt, daß die Maschine unabhängig
von deiWerkstückgröße, deren Dicke, deren Oberfläche, der Schleifkörperabnutzung
und der Anzahl der hintereinander gelegten Werkstücke die Arbeitsabläufe selbsttätig
durchläuft, ohne daß nennenswerte Rüstarbeiten zuvor erforderlich sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abtasteinrichtung
einen die Bearbeitungsscheibe oder die Bearbeitungsscheiben umgreifenden und mit
Fühlern versehenen Leitring aufweist. Dieser stellt ein wesentliches Merkmal der
Erfindung dar und gibt die Voraussetzungen für eine Leiteinrichtung, mit deren Hilfe
die Schleif- oder Poliermaschine die Werkstücke nach Dicke und Umriß abtastet, so
daß die oben erwähnten Schleif- oder Polierarbeiten vollautomatisch durchgeführt
werden können.
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Erfindungsgemäß ist es vorteilhaft, wenn der Leitring am Spindelstock
innerhalb einer bestimmten Wegstrecke gleitbar über eine Aufhängung befestigt ist.
Der Leitring kann somit gemeinsam mit dem Spindelstock, an welchem die Antriebswelle
für die Bearbeitungsscheibe befestigt ist, in jede beliebige Raumrichtung bewegt
werden. Innerhalb einer bestimmten Wegstrecke ist zusätzlich eine Relativbewegung
zwischen Spindelstock und Leitring möglich, um das Einschalten in besonders vorteilhafter
Weise zu steuern, so daß nämlich zuerst der Leitring mit der Abtasteinrichtung auf
die Werkstückoberfläche aufsetzen, die Einschaltung der Drehbewegung der Bearbeitungsscheibe
veranlassen und dann erst das Herunterfahren der letzteren gegenüber dem schon aufgesetzten
Leitring vorsehen kann.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind an der eine Leitführungsplatte
durcllgreifenden Aufhängung Anschläge für die Kopplung zwischen Spindelstock und
Leitring sowie ein Endanschlag befestigt. Die Führungsplatte dient der Bewegungssteuerung
des Leitringes in der horizontalen Ebene, während der Leitring selbst über die Aufhängung
in der oben beschriebenen Weise vertikal antreibbar ist, so daß die gewünschte Bewegungsmöglichkeit
des Leitringes in allen drei bzw. sechs Raumrichtungen gewährleistet ist. Das Abheben
nach Beendigung eines Bearbeitungsvorganges in vertikaler Richtung nach oben erfolgt
mit Hilfe der erstgenannten Anschläge in der Weise, daß die am Spindelstock gegen
eine vertikale Auf- und Abbewegung befestigte, gegenüber dessen Drehung in der Leitringführungsplatte
aber nicht festgelegte Führungsplatte beim Hochziehen über die genannten Anschläge
auch den Leitring mit anhebt. Der zuletzt genannte Endanschlag wirkt mit einem am
Spindelstock befestigten Endschalter zusammen, so daß auch die Abwärtsbewegung des
Spindelstockes gegenüber dem Leitring nicht endlos ist, sondern auf die bestimmte
Wegstrecke beschränkt bleibt.
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Es ist erfindungsgemäß ferner zweckmäßig, wenn über das freie Ende
der Fühler hinausragend verschleißfeste Vorsprünge am Leitring befestigt sind. Dadurch
kann man eine mechanische Berührung zwischen den Fühlen und der Werkstückoberfläche
vermeiden, was meist wünscht ist. Als Fühler oder Sensoren können die verschiedensten
Ausführungsformen eingesetzt werden.
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Zum Beispiel Endschalter, Druckmeldeschalter oder auch Düsen.
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Besonders zweckmäßig ist die Verwendung von Düsen, deren untere freie
Enden im Abstand von der Werkstückoberfläche verbleiben müssen. Diese tasten dann
in vorteilhafter Weise mit einem Druckmittel, z.B. Luft, die Werkstückoberfläche
berührungslos ab und erzeugen elektrische Signale, die an ein im Handel erhältliches
Steuersystem gegeben werden und die Steuerung der Bewegung der Bearbeitungsscheibe
vorsehen. Mit dem vorerwähnten verschleißfesten Vorsprung bzw. einer Vielzahl derartiger
:'uslrünge wird die berührungslose Abtastung in einfacher Weise gewährleistet.
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Die Erfindung ist zweckmäßig weiter dadurch ausgestaltet, daß mindestens
zwei Fühler für jede Vorschubrichtung des Spindelstockes etwa kreisringförmig am
Leitring befestigt sind.
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Vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Fühler-Paare diametral gegenüberliegend
auf dem Leitring angebracht sind. Zerlegt man die Bewegung der Bearbeitungsscheibe
in der horizontalen Ebene in eine x- und eine y-Koordinate, so sind sowohl für die
x- als auch für die y-Richtung zwei Vorschubrichtungen (hin und her) vorgesehen.
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Zweckmäßig ist es erfindunggemäß ferner, wenn zwischen der Vorderkante
der Bearbeitungsscheibe und dem freien Ende der Fühler ein fester Abstand vorgegeben
ist. Mit Hilfe dieses Höhenunterschiedes kann über die Weg/Zeitstrecke beim Vertikalhub
sogar die Werkzeugabnützung in einfacher Weise ausgeglichen
und
angezeigt werden. Damit ist auch das Nachführen des Spindelstockes bzw. der Bearbeitungsscheibe
an die Werkstückoberfläche z.B. dadurch ermöglicht, daß beim Aufsetzen des Leitringes
auf de Werkstückoberfläche zuerst der Vorschub eingeschaltet wird und mit einer
einstellbaren Verzögerung über die Weg/Zeitstrecke die Bearbeitungsscheibe folgt.
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In vorteilhafter Weise beginnt mit dem Aufsetzen der Abtasteinrichtung
bzw. des Leitringes über die Vorsprünge der selbsttätige Arbeitsablauf der Maschine.
Die verschleißfesten Vorsprünge können sehr einfach erneuert oder nachgestellt werden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die verschleißfesten Vorsprünge
als in sich geschlossener Ring ausgebildet sind. Dann wird nämlich gleichzeitig
noch eine weitere vorteilhafte Funktion erfüllt, nämlich das Sammeln des durch das
Schleifen oder Polieren gebildeten Schlammes. Dieses aus Abrieb, Abraum und Wasser
gebildete Schlammgemisch soll nämlich möglichst konzentriert zusammengehalten werden,
damit es bei der laufenden Bearbeitung unter der Bearbeitungsscheibe zur Verfügung
bleibt und nicht durch die Zentrifugalkräfte weggeschleudert wird.
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Durch die ringförmige Ausführung der verschleißfesten Vorsprünge wird
sozusagen ein in sich geschlossener Raum gebildet, in welchem dieses Schimmgemisch
zusammengehalten wird, wodurch die Schleifleistung oder Polsrleistung der Maschine
nicht unerheblich verbessert werden kann.
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Mit hilfe der Steuereinrichtung gemäß der Erfindung werden mittels
der Abtasteinrichtung unterschiedliche Dicken, Breiten, Längen und sogar auch die
Werkzeugabnutzung erfaßt, so daß durch die von den Fühlern abgegebenen elektrischen
Signale nach entsprechender Umformung Vorschubrichtung und Schleifdruck des Werkzeuges
steuerbar sind. Diese Steuereinrichtung gemäß der Erfindung eignet sich ganz besonders
bei der Verarbeitung uichmäßiger oder stark unregelmäßiger Werkstücke, weil die
erfindungsgemäß vorgesehenen Doppelfühler-Paare die Kanten der Werkstückoberfläche
genau abtasten und die erforderliche Rundsteuerung besorgen, ohne daß durch Nockensteuerungen
oder Endschalter, wie beim Stand der Technikßdie dieHöhen- und Vorschubverstellungen
im voraus gesetzt werden müssen. Da das neue System nicht an Endschalternocken gebunden
ist, werden insbesondere unsymmetrische Werkstücke, die auch Fehlecken haben können,
selbsttätig von der Maschine abgefahren.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung ergeben sidh aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen.
Es zeigen: Fig. 1 eine schematische und teilweise abgebrochene Querschnitts- bzw.
Seitenansicht der im Betrieb befindlichen Steuereinrichtung mit Teilen einer Schleifmaschine
und
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Ausführungsform reich Fig. 1.
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Das Werkstück 1 liegt fest auf einem Werkstücktisch, über welchem
die beweglich angeordnete, als Schleifscheibe bei dieser Ausführungsform ausgebildete
Bearbeitungsscheibe 2 in allen Raumrichtungen bewegbar angeordnet ist.
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An dem Spindelstock 3, der gemäß dem eingezeichneten Doppelpfeil unter
anderem auch vertikal auf- und abbewegbar angeordnet ist, ist der Endschalter 9
befestigt, dessen bewegliches Schaltglied links herausstehend schematisch gezeigt
ist.
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In vertikaler Richtung bewegt sich gemeinsam mit der Bearbeitungsscheibe
2 und dem Spindelstock 3 eine Leitringführungsplatte 4, durch welche sich die drehende
Spindel drehbeweg lich hindurch erstreckt.
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Gemäß Fig. 2 erinnt man die rechteckige Ausgestaltung der Leitringführungsplatte
4, durch welche sich außen im Bereich des darunterliegend angeordneten Leitringes
10 Aufhängungen 6 erstrecken, die über eine bestimmte Wegstrecke gegenüber dem Spindelstock
gleitbar an letzterem befestigt sind. Damit kann der Leitring 10 grundsätzlich gemeinsam
mit dem Spindelstock 3 in vertikaler Richtung nach oben und nach unten bewegt werden;
dennoch ist eine Relativbewegung derart möglich, daß der Leitring 10 beispielsweise
zuerst auf die Werkstückoberfläche aufgesetzt wird, und erst danach die Bearbeitungs
scheibe
2 - nachdem sie z.B. in Drehbewegung gesetzt worden ist - abgesenkt wird. Damit
man das nachteilige Einschleifen an einer Stelle vermeidet, wird die Bearbeitungsscheibe
2, wie nachfolgend noch beschrieben wird, erst dann mit der Werkstückoberfläche
in Berührung gebracht, nachdem auch der horizontale Vorschub durch das nicht dargestellte
Steuersystem eingeschaltet ist.
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Diese Einschaltung des Auf- und Abhubes oder Vamchubrichzungen in
horizontaler Ebene erfolgt über nicht gezeigte Antriebsmotoren und Getriebe, die
von einer ebenfalls nicht gezeigten Steueranlage ein- und ausgeschaltet werden,
welche ihrerseits Signale erhält. Diese Signale werden durch schematisch angedeutete
elektrische Leitungen 7 von den Fühlern 5 übertragen, die in der gezeigten Weise
ringförmig am Leitring befestigt sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
handelt es sich bei den Fühlern 5 um Düsen, die berührungslos im Abstand über der
Werkstückoberfläche gehalten werden. Diese Halterung erfolgt durch einen Ring 8
aus verschleißfestem Material, der außen am Leitring 10 befestigt ist.
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An der Aufhängung 6 in vorbestimmten Höhenabständen vom Leitring 10
sirilAnschläge 12 befestigt, und an z.B. nur einer zusätzlichen Stelle ist in einem
weiteren Abstand darüber ein Endanschlag 11 an der Aufhängung 6 angebracht. Dieser
wirkt mit dem Endschalter 9 zusammen.
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Im Betrieb arbeitet die Steuereinrichtung an der Schleifmaschine gemäß
der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 wie folgt: Beim Herunterfahren des Schleifspindelstockes
3 setzt zuerst der verschleißfeste Ring 8 und damit der Leitring 10 auf dem Werkstück
1 derart auf, daß das untere freie Ende der als Düsen ausgebildeten Fühler ohne
Berührung schwimmt. Nach weiterem llerunterfahren setzt erst die Bearbeitungsscheibe
2 auf, wobei sich währenddessen in Relativbewegung die Leitringführungsplatte 4
zum Spindelstock 3 über die Leitringaufhängung 6 verschieben kann. Gemäß Fig.
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2 erkennt man, daß sich je zwei Doppelpaare Fühler 5 so gegenüberliegen,
daß für jede Bewegung in der horizontalen Ebene in x-Richtung und y-Richtung zwei
Paare gegenüber liegen, d.h. vier Paare vorgesehen sind. Der Verschleißring 8 sorgt
stets für einen geringen Abstand zwischen Werkstückoberfläche 1 und Fühlerende 5.
Die Fühler 5 erfassen die Werkstückkante unabhängig von links oder rechts bzw.
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vorn oder hinten in der Weise, daß sie bei Überfahren der Kanten ein
entsprechendes Richtungssignal über die Leitungen 7 abgeben. Mit der Abnützung des
Schleifwerkzeuges, d.h.
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der Bearbeitungsscheibe 2, senkt sich der Spindelstock 3 so weit ab,
bis
der Endschalter 9 mit dem Endanschlag 11 in Eingriff gelangt und die Maschine abschaltet.
Diese Maßnahme ist bei dem selbsttätigen Ablauf der Maschine sehr zweckmäßig. Bis
dieser Zustand erreicht ist, regelt die Steuereinrichtung in Abhängigkeit vom Abnutzungsgrad
der Bearbeitungsscheibe 2 automatisch nach, zumal der Abstand innerhalb des Ansprechsbereichs
von Fühlern 5 bzw. Leitring 10 und der Oberfläche des Werkstücks 1 stets konstant
ist.
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Beim lIochfahr>n des Spindelstockes 3 nimmt die Leitringführungsplatte
4 nach Erreichen der Anschläge 12 die gesamte Aufhängung 6 und den Leitring 10 mit
in die Höhe.
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Durch die Steuereinrichtung ist die Schleifmaschine in der Lage, die
Werkstücke genau nach Dicke und Umriß abzutasten und auch die Schleifkörperabnutzung
zu erfassen. Ohne die herkömmlichen Endschalter und mechanischen Nockensteuerungen
kann also zu Beginn des Bearbeitungsbetriebes beim Auftreffen des Leitringes 10
auf die Oberfläche des Werkstückes 1 über die Leitungen 7 ein Signal die Höhenverstellung
der Schleifspindel 3 gegeben werden. Dieses Signal setzt glechzeitig die nicht dargestellte
Vorschubeinrichtung in Bewegung, so daß in vorteilhafter Weise auch die bestehende
Höhendifferenz zwischen Leit- ring 10 und Bearbeitungsscheibe 2 zur Nachführung
des Spindelstockes 3 an die Werkstückoberfläche ausgenutzt werden kann und somit
die Bearbeitungsscheibe
2 erst auf die Oberfläche des Werk stückes
1 auftrifft, wenn sich die Vorschübe in Bewegung gesetzt haben, so daß es nicht
zu dem oben erwähnten nachteiligen Einschleifen kommt. Erreicht dann der Schleifsupport
eine Seite des Werkstücks 10, so wird von dem entsprechenden Fühlerpaar 5 die Richtungsänderung
ausgelöst.
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