DE2919829C2

DE2919829C2 - Maschine zum Polieren von Werkstücken

Info

Publication number: DE2919829C2
Application number: DE19792919829
Authority: DE
Inventors: Tsuneo Yokohama Kawai; Koichi Noto
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-05-17
Filing date: 1979-05-16
Publication date: 1984-02-16
Also published as: DE2919829A1

Description

— daß der das Polierwerkzeug (5) tragende Schlitten (26) mit einem zweiten Motor (62) gekoppelt ist, der dem Werkzeug (5) über einen Kurbelirieb (63) eine zweite, zu der ersten Schwingbewegung senkrechte, in der Horizontalebene liegende Schwingbewegung erteilt,

— daß das Polierwerkzeug (5) als drehsymmetrischer Körper ausgebildet ist und am freien Ende einer vertikal verlaufenden, drehangetriebenen Spindel (28) sitzt,

— daß das Lagergehäuse (30/ der Spindel (28) in dem Schlitten (26) über ein Kugelgelenk (34) geführt ist, das mittels einer Feder (31) lagestabilisiert ist,

— daß an dem Polierwerkzeug (5) entgegengesetzte Ende des Lagergehäuses (30) eine sich in Richtung der Spinriet (28) erstreckende Stange (33) zweidimensional beweglich angelenkt ist, deren entgegengesetztes Ent; an dem Schlitten (26) beweglich geführt ist,

— daß ein Sensor (38) vorhanden ist, der die Bewegungen der Stange (33) gegenüber dem Schlitten (26) in ein analoges elektrisches Signal umsetzt, mittels dessen die Bewegung des Polierkopfes (10) in Z-Richtung steuerbar ist, und

— daß Grenzschalter (73 bis 76) vorgesehen sind, die die Wendepunkte der Schwingbewegungen des Schlittens (26) in X- und Y-Richtung erfassen.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Werkstücktisch (9) ein das Werkstück (6) aufnehmender Schwenktisch (77) befestigt ist. dessen Motor (80) von dem Sensor (38) gesteuert ist.

Die Erfindung betrifft eine von einem Informationsträger gesteuerte Maschine zum Polieren von Werkstücken mit beliebig geformter Oberfläche, mit einem Maschinenbett, einem auf diesem geführten Werkstücktisch, einem am Maschinenbett befestigten Ständer, der einen ihm gegenüber vertikal beweglich geführten Polierkopf trägt, und mit einem im Polierkopf gelagerten, motorgetriebenen Polierwerkzeug, das von einem im Polierkopf geführten Schlitten getragen eine eindimensionale horizontale Schwingbewegung ausführt.

Eine derartige Poliermaschine zeigt die GB-PS 03 274. Bei dieser Maschine kann jedoch das Werkzeug nur eine geradlinige, also eindimensionale Schwingbewegung ausführen, wodurch auf der Werkstückoberfläche Polierspuren sichtbar bleiben. Außerdem kann die Schwingrichtung des Polierwerkzeugs sich nicht, selbsttätig ändern, man muß vielmehr den Polierkopf von Hand verschwenken. Eine vollautomatische Bearbeitung ist somit nicht möglich.

Die Erfindung hat es sich demgegenüber zur Aufgabe gemacht, die Maschine zum Polieren von Werkstücken ίο der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß Werkstücke mit beliebig geformten Oberflächen vollautomatisch bearbeitet werden können, wobei gleichzeitig auch eine höhere Qualität der polierten Oberflächen erzielbar ist

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Hauptanspruch angeführten Merkmale. Im Unteranspruch ist eine zweckmäßige weitere Ausbildung gekennzeichnet

Durch die erfindungsgemäße Poliermaschine ist es möglich, die freie gewölbte Oberfläche großer Preßformen mit einem Gewicht zwischen mehreren hundert und mehreren tausend Kilogramm mit einem ausreichend starken Kontaktdruck von 1 bis 2 kg/cm² zu polieren und die Bewegungsbahn des Polierwerkzeugs dazu in kurzer Zeit einfach durch Zeichnen einer Linie einzustellen, wobei lediglich darauf zu achten ist, daß in der gezeichneten Linfekein Schnittpunkt auftritt

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Poliermaschine dargestellt Es zeigt F i g. 1 eine perspektivische Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Poliermaschine.

F i g. 2 die Draufsicht auf die Maschine nach F i g. 1,

F i g. 3 die Vorderansicht der Maschine nach F i g. 1,

Fig.4 das Blockschaltbild der Steuerung für die Bewegungen der Maschine in X- und Y-Richtung,
F i g. 5 einen Längsschnitt durch die Poliereinheit der Maschine,

F i g. 6 einen Längsschnitt durch den die Poliereinheit aufnehmenden Polierkopf der Maschine,

F i g. 7 einen gegenüber der Darstellung in F i g. 6 um 90° gedrehten Längsschnitt durch der* Polierkcpf,

Fig.8 das Blockschaltbild der Einrichtung zum selbsttätigen Steuern des Polierkopfes in der Z-Richtung.

F i g. 9 eine perspektivische Ansicht einer Einrichtung zum Schwenken des zu polierenden Werkstücks um eine in der X-Richtung verlaufende Achse,

F i g. 10 einen Querschnitt durch die Schwenkeinrichtung nach F i g. 9 und

Fig. 11 das Blockschaltbild der Steuerung der Schwenkeinrichtung nach F i g. 9.

Es wird nun zuerst auf die F i g. 1 bis 7 Bezug genommen. Eine Poliermaschine 2 wird von einem Bedienungspult 1 gesteuert. Ein optischer Zeichnungsleser 3 wird von einer Steuereinheit 4 gesteuert.
Der optische Zeichnungsleser 3 umfaßt einen Tisch 11 für eine Zeichnung 24, die aus spiralförmigen oder anderen Steuerlinien 25 entsprechend dem Profil der zu polierenden Fläche besteht. Von diesem Informationsträger gelangen die Steuerimpulse in die Poliermaschine

Von den so erhaltenen elektrischen Impulsen wird ein Werkstücktisch 9 der Poliermaschine 2 von Gleichstrommotoren 7 und 8 getrieben. Die Steuereinheit 4 enthält eine in Fig.4 dargestellte Schaltung zum b5 Umsetzen der vom Lesekopf 12 des Zeichnungslesers 3 abgegebenen Impulse in Gleichspannungen, die der Impulsanzahl proportional sind. Die Schaltung nach Fig.4 umfaßt dazu einen Impulsformer 9O.v. einen

Richtungs-Diskriminator 9Oy, Zähler 91x, 91y zur Extraktion von Abweichungen, Digital-Analog-Umsetzer 92x, 92y, Addier-Subrahier-Glieder 93x, 93y; Gleichstrom-Servoglieder 94x, 94y und Frequenz-Span^ nungs-Umformer95xund95y. ■

Das arn Ende eines vom Ständer 64 der Maschine 2 getragenen Polierkopfes 10 befestigte Polierwerkzeug 5 wird längs einer Bahn mit einer vorbestimmten Poliergeschwindigkeit bewegt, wobei diese Bahn der Steuerlinie 25 der Zeichnung 24 entspricht bei einer ι» Übertragungsgenauigkeit von ± 0,1 bis ± 03 mm.

Da die Steuereinheit 4 eine Schaltung zur Auswahl der aufgenommenen Impulse hat, kann bei der Steuerung der Bewegungen der Poliermaschine 2 auch ein vorbestimmtes Verkleinerungsmaß eingehalten werden.

Der Polierkopf 10 weist einen Schlitten 26 mit folgenden Teilen auf: Ein Gestell 27; ein Lagergehäuse 30 mit einem Werkzeugantriebsmotor 29, dessen Antriebswelle mit einer Spindel 28 verbunden ist, an dei 2<i das Polierwerkzeug 5 befestigt ist, wobei das Lagergehäuse 30 drehbar gehaltert ist und in einem Kugelgelenk 34 am unteren Ende des Gestells 27 sitzt; eine zwischen dem unteren Teil des Gestells 27 und dem Lagergehäuse 30 angeordnete Feder 31, die das Gewicht des ->5 Lagergehäuses 30 und auch des Motors 29 aufnimmt; eine Stange 33, die in einem Lager 32 am oberen Teil des Gestells 27 vertikal freiverschiebbar gelagert ist; eine Stahlkugel 37, die in einer V-förmigen Nut 35, die am oberen Ende des Lagergehäuses 30 ausgebildet ist, und Ji· einer V-förmigen Nut 36 liegt, die am unteren Ende der Stange 33 ausgebildet ist, wobei die Stahlkugel 37 die Neigung des Lagergehäuses 30 in eine Vsrtikalbewegung (Bewegung in Z-Richtung) der Stange 33 umsetzt; einen Sensor 38, der durch einen Magnetfühler od. dgl. gebildet und so angeordnet ist, daß er der Stange 33 gegenüberliegt und deren Bewegung erfaßt; eine auf das Oberende der Stange 33 geschraubte Stellmutter 39 und eine zwischen dem oberen Abschnitt der Stellmutter 39 und einem einstückig am Gestell 27 ausgebildeten ■»< > Haltearm 40 angeordnete Druckfeder 41.

Der Schlitten 26 ist von Abdeckplatten 42, 43 und Stützplatten 44, 45 umschlossen. Am oberen und unteren Rand der Stützplatten 44, 45 sind über die Breite verlaufende Führungsplatten 46,47 befestigt, die ·»"> als Führung in X-Richtung dienen. Zwei weitere Führungsplatten 48, 49, die als Führung in Y-Richtung dienen, sind an der Außenseite der Führungsplatten 46, 47 befestigt. Kugelfüh/ungen 50, 51 und 52, 53 sind zwischen den X-Richtungs-Führungsplatten 46, 47 und den Y-Riohtungs-Führungsplatten 48, 49 außerhalb der letzteren angeordnet.

Zum Schlitten 26 gehörige Deckplatten 54,55 sind auf der Y-Richtungs-Führungsplatte 48 und unter der Y-Richtungs-Führungsplatte 49 mittels Kugelführungen 56, 57 bzw. 58,59 vorgesehen. Ein erster Motor 60 ist über einen Kurbelbetrieb 61 mit der Deckplatte 54 verbunden und ein zweiter Motor ö2 über einen Kurbeltrieb 63 mit der Führungsplatte 48.

Die Stützplatte 45 ist an einem Vertikalsehlitten §5 bo befestigt, der an dem Ständer 64 auf- und abbewegbar ist. Der Vertikalschlitten 65 ist mit einem am Ständer 64 befestigten Hydraulikzylinder 66 verbunden. Ein Servoventil 67 bewirkt einen Vertikalhub des Zylinders 66, der von einer ölpumpe 68 versorgt wird. Eine Öldruck- ^b5 Steuereinheit 69 umfaßt einen Verstärker 72, der ein vom Sensor 38 erzeugtes Signal verstärkt, und einen Stellmotor 71. der das Servoventil 67 steuert (F i g. 8).

Der Hydraulikzylinder 66 positioniert den Schlitten 26 nach Maßgabe des Ausgangssignals des die seitlichen Bewegungen des Polierwerkzeugs 5 über die Stange 33 erfassende Sensors 38 in Vertikalrichtung so, daß das Polierwerkzeug 5 mit der zu polierenden gewölbten Fläche ständig in Kontakt bleibt

Wie bereits erwähnt, weist der Polierkopf 10 zwei Motoren 60, 62 für die Hin- und Herbewegungen des Schlittens 26 auf. Vom Motor 60 wird der Schlitten 26 längs den Deckplatten 54, 55 und den Führungspiatten 48,49 vor- und zurückbewegt und vom Motor 62 längs den Führungsplatten 46, 47, 48, 49. Daher führt der Schlitten 26 eine gleichmäßige Hin- und Herbewegung mit vorbestimmten Amplituden sowohl in X- als auch in Y-Richtung aus, und zwar auch dann, wenn das Polierwerkzeug 5 mit einer radialen Last beaufschlagt wird. Da das Gewicht des Schlittens 26 einschließlich der Motoren und anderer Teile höchstens 30 kg beträgt, können dir. Motoren eine geringe Kapazität von 50 W oder weniger haben, und der Str v.nverbrauch wird entsprechend vermindert. Ferner ist es rr.ög'.ich, durch Änderung der Exzentrizität der Kurbelbetriebe 61 und 63 die Amplitude der Hin- und Herbewegungen des Schlittens 26 in beiden Richtungen zu ändern.

Zum Erfassen der Wendepunkte in der bin- und hergehenden Bewegung des Schlittens 26 in Y-Richtung, die entsprechend der in Fig. 11 dargestellten Schaltung bei der Steuerung des Polierkopfes 10 in der Z-Richtung berücksichtigt werden, weist die Deckplatte 54 Anschläge 73, 74 auf, die mit dem am Polierkopf 10 befestigten Grenzschaltern 75, 76 zusammenwirken.

Die Poliermaschine 2 kann ferner mit einer Einrichtung zum Schwenken des zu polierenden Werkstücks 6 in Form eines Schwenktisches 77 ausgerüstet sein, auf dem das Werkstück 6 befestigt ist. Der Schwenktisch 77 umfaßt eine Welle 78, ein mit der Welle 78 verbundenes Schneckenrad-Untersetz mgsgetriebe 79 und einen Motor 80. der über das Untersetzungsgetriebe 79 mit der Welle 78 verbunden ist. Somit wird der Schwenktisch 77 von dem Motor 80 umsteuerbar angetrieben. Die Welle 78 ist in einer Halterung 81 gelagert. Die Steuerung des Motors 80 wird noch erläutert.

Die so aufgebaute automatische Poliermaschine 2 arbeitet wie folgt: Zum Polieren einer gewölbten Oberfläche 82a des Werkstücks 6 wird der Werkstücktisch 9 in Pfeilrichtung (vgl. F i g. 10) bewegt. Wenn nun das umlaufende elastische Polierwerkzeug 5 die Bodenfläche 826 der gewölbten Fläche 82a oder deren Umgebung poliert, ist der Pegel des Signals am Ausgang des Sensors 38 relativ niedrig. Wenn das Werkzeug 5 dagt^tm beginnt, einen der Seitenabschnitte 82c, 82c/ der gewölbten Fläche 82a zu polieren, liefert der Sensor 38 ein höheres Ausgangssignal. Wenn dabei der Pegel des Ausgangssignals dann einen vorbestimmten Wer: übersteigt wird das Werkstück 6 mittels des Schwenktisches 77 gedieht, wobei der Ausgangssignalpegel dementsprechend wieder in den zulässigen Bereich abfällt.

Die Schaltung zum Steuern des Motors 8-0 umfaßt gemäß F i g. 11 einen Pegelvergleicher 84, der das Ausgangssignal 83 des Sensors 38 mit einer Bezugsspannung vergleicht. Wenn der Pegel des Ausgangssignals 83 des Sensors 38 den Bezugsspannungspegel übersteigt, wird die Neigungsrichtung des Schwenktisches 77 von einem Neigungs-Prüfglied 87 nach Maßgabe der Ausgangssignale 85, 86 der Grenzschalter 75, 76

geprüft. Dann wird nach Maßgabe des Ausgangssignals des Neigungs- Prüfglieds 87 von einem Stellglied 88 der Motor 80 so verstellt, daß er die Welle 78. so weit in die erwünschte Richtung treibt bis das Ausgangssignal des Sensors 38 unter den Pegel der Bezugsspannung gefallen ist. Ist dies erreicht, wird der Motor 80 angehalten und in diesem Zustand die gewölbte Fläche 82a des Werkstücks 6 poliert.

Nach F i g. 9 ist auf einer Seitenfläche des Werkstück

tisches 9 ein Anschlag 96 angeordnet. Ein Grenzschalter 97 ist am X-Richtungs-Tisch befestigt und wirkt mit dem Anschlag 96 zusammen. Ferner sind an der Halterung 81 Grenzschalter 99, 100 angeordnet, die mit einem Anschlag 98 zusammenwirken, der am Schwenktisch 77 befestigt ist, und den Rotationswinkel des Schwenktisches 77 nach links und nach rechts begrenzen. Die Drehrichtung des Werkstücks 6 wird durch Drücken einer Rückstelltaste am Bedienungspult 1 bestimmt.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Von einem Informationsträger gesteuerte Maschine zum Polieren von Werkstücken mit beliebig geformter Oberfläche, mit einem Maschinenbett, einem auf diesem geführten Werkstücktisch, einem am Maschinenbett befestigten Ständer, der einen ihm gegenüber vertikal beweglich geführten Polierkopf trägt, und mit einem im Polierkopf gelagerten, motorgetriebenen Polierwerkzeug, das von einem im Polierkopf geführten Schlitten getragen eine eindimensionale horizontale Schwingbewegung ausführt, dadurch gekennzeichnet,