DE2940918C2 - Anordnung zur Steuerung der Zustellung und des Rücklaufs der Schleifscheibe einer Planschleifmaschine - Google Patents

Description

V/i
'■■■Μ

Dadurch wird der Antrieb des Meßtasters verringert, da er nur während kurzer Zeiten der Einwirkung der Schleifscheibe ausgesetzt ist Außerdem wird die Meßgenauigkeit der Anordnung noch erhöht, da der elektrische Speicher der Meßschaltung durch einen mechanisehen Speicher ergänzt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 eine .,ehematische Ansicht und ein Blockschaltbild der Anordnung und

F i g. 2 eine schematische Schnittansicbt des Meßkopfes.

F i g. 1 zeigt eine Schleifscheibe 1, die vertikal angeordnet und um ihre Achse drehbar ist Die Schleifscheibe 1 ist mittels eines auf eine Spindel 3 wirkenden Motors 2 w vertikaler Richtung verschiebbar. Der Motor 2 ist beispielsweise ein Schrittmotor.

Die Schleifscheibe 1 bearbeitet bzw. schleift die oberen ebenen Oberflächen von Werkstücken 4, die auf einem in horizontaler Richtung verschiebbaren Tisch 5 angeordnet sind. Am Tisch 5 ist lösbar oder fest ein Meßkopf 6 befestigt, beispielsweise durch Schrauben, Kleben, magnetisch usw. Der Meßkopf 6 kann auf dem Tisch 5 oder, wenn die Werkstücke 4 zu klein sind, an einer Seitenwand des Tisches angeklammert sein.

Der Meßkopf 6 ist mit dem gleichen Bezugsgegenstand (dem Tisch 5) wir die Werkstücke 4 fest verbunden, deren Höhe gemessen werden soll, und nicht an einer vom Tisch 5 unabhängigen Halterung angebracht Auf diese Weise werden Fehler vermieden, die durch gegenseitige Verschiebungen von zwei Bezugspunkten eintreten könnten.

Der Meßkopf 6 mißt die Werkstücke 4 nicht direkt, sondern den Abstand zwischen der Arbeitsfläche der umlautenden Schleifscheibe 1 und dem Tisch 5. Dieser Abstand ist ebenso groß wie die Höhe der Teile, die einem Schleifgang unterzogen werden. Dies gilt besonders für das Polieren und Feinschleifen, wenn der Vertikaldruck der Schleifscheibe 1 auf die Werkstücke 4 wesentlich geringer ist als beim Vorschleifen und demzufolge die elastischen Deformationen, die die Halterung der Schleifscheibe 1 (beim vorliegenden Aesführungsbeispiel die Spindel 3) erleidet, stark vermindert sind und die Messung durch die Entspanung etwa Vorhändener Spannungen nicht verfälscht sind. Für einen gegebenen Werkstücktyp ist diese Fehlerquelle systematisch und man kann bei Bedarf in der Meßeinrichtung Maßnahmen treffen, um trotzdem extreme Bearbeitur.gsgenauigkeiten zu erzielen.

Der Meßkopf 6 liefert ein elektrisches Signal, das von der augenblicklichen Stellung seines Meßtasters 601 abhängig ist. Das Signal wird durch einen Verstärker 7 der angeschlossenen Meßschaltung verstärkt. Eine Speichereinrichtung 8 speichert den Wert des elektrischen Signals, der der vom Meßtaster 601 beim jeweils letzten Durchgang der Schleifscheibe 1 erreichten Stellung entspricht

Eine Anzeigeeinrichtung 9 zeigt die Werte in der Speichereinrichtung 8 und damit die Höhe der Werkstücke 4 am Ende eines Durchganges der Schleifscheibe lan.

An d'e Anzeigeeinrichtung 9 ist eine Steuereinrichtung füf die Schleifscheibe 1 angeschlossen. Sie enthält zwei Schalteinrichtungen 10 und 11, die die Anzahl der Schritte bestimmen, mit denen eine Schrittsteuereinrichtung 12 den Schrittmotor 2 steuert. Der Durchlauf eines ersten Schwellenraaßen verringert mittels der Schalteinrichtung 10 die Anzahl der bei jedem Durchgang dem Motor 2 übertragenen Schritte.

Beim Durchlauf einer zweiten Schwelle wird mit Hilfe der Schalteinrichtung 11 der Vorschub der Schleifscheibe 1 während einer bestimmten Anzahl γόη Durchgängen auf Null gesetzt

Ein zusätzlicher, nicht gezeigter Zweig steuert die Anzahl der Schritte, die beim Rücklauf der Schleifscheibe 1 bis zum Ende des Schleifens notwendig sind. Die Elemente 9 bis 12 sind Bestandteile der Steuereinheiten, wie sie beispielsweise in der CH-PS 5 84 589 beschrieben sind.

F i g. 2 zeigt den schematischen Schnitt eines Meßkopfes 6. Der Meßkopf 6 enthält den Meßtaster 601, dessen Kontaktfläche 602 aus hartem Materia! besteht Die Härte ist wenigstens gleich 1000°Vickers, da diese Oberfläche mit der umlaufenden Schleifscheibe 1 direkt in Kontakt kommt und verhindert werden muß, daß sie abgeschliffen wird. Als hartes Material werden gesinterte Hartmetalle verwendet, beispielsweise Wolframkarbid oder Keramik. Ein Schleifen der K rntaktfläche kann auch dadurch stark abgeschwächt werde, daß ihr eine entsprechende Form gegeben wird. Der Meßtaster 601 enthält vorzugsweise abgerundete Ränder, damit der von der Schleifscheibe 1 ausgeübte Druck progressiv wird, und einen ebenen mittleren Bereich, der einer Zone entspricht deren Verschiebung praktisch gleich Null ist

Der Körper des Meßkopfes 6 besteht aus einem Gehäuse 603, das hermetisch verschließbar ist, um das Innere vor dem Werkstattstaub zu schützen. Das Gehäuse 603 kann eine beliebige Form haben. Eine Abdichtung zwischen Meßtaster 601 und Gehäuse 603 kann beispielsweise mittels einer weichen Membran 604 aus Kunststoff, Kautschuk und dergleichen erzieh werden. Im Innern des Gehäuses 603 sind eine Aufhängung 609 für den Taster, eine Schwingungsdämpfungseinrichtung

600 für den Taster und ein elektromechanischer Wandler 605 vorgesehen.

Die Aufhängung 609 soll es dem Meßtaster 601 gestatten, mit einer gewissen Kraft an der Schleifscheibe 1 anzuliegen, um die Meßgenauigkeit zu erhöhen. Diese Kraft sollte jedoch verhältnismäßig schwach sein, um ein Schleifen der Kontaktfläche 602 zu vermeiden. Die auf die Kontaktfläche ausgeübte Kraft liegt typisch in der Größenordnung von 1 N. Eine einfache Ausführungsart der Aufhängung besteht, wie gezeigt, in einer Schrauben-Druckfeder.

Die Dämpfungseinrichtung zur Dämpfung der Schwingungen des Meßtasters 601 kann auf verschiedene Weise ausgeführt werden, beispielsweise als hydraulischer Dämpfer, der am Gehäuse 603 und am Meßtaster 601 befestigt ist. Ferner kann die Dämpfungseinricht'.vig als mit trockener Reibung arbeitende Bremseinrichtung ausgeführt werden, wobei die Reibungskraft geringer als tie Meßkraft ist. Der Meßtaster 601 ist so in zwei Freiheitsgraden verschiebbar. Die Trokken-Reibbremseinrichtung kann beispielsweise aus zwei Federplatten ausgeführt werden, die im wesentlichen parallel zur Verschiebungsrichtung des Meßtasters 601 angeordnet sind und auf zwei Bereiche einandergegenüberliegender Oberflächen des Meikasters

601 Normalkräfte ausüben. Diese Federp^atten können an ihren äußeren Enden mit Reibungsbacken versehen sein.

Die DämpfungseinrichtUiig für den Meßtaster 601 kann auch aus einer Einrichtung bestehen, die durch trockene Reibung bremst, wobei in diesem Fall die Rei-

bungskraft die Meßkraft übersteigt. Diese Vorrichtung könnte der vorstehend beschriebenen ähneln, jedoch mit stärkeren Federplatten versehen sein. Der Vorteil dieses Systems besteht darin, daß der Meßtaster die jeweils zuletzt erreichte minimale Stellung beibehält. Jeder Durchgang der Schleifscheibe führt nur eine schrittweise Verschiebung des Meßtasters herbei. Auf diese Weise wird die Gefahr praktisch ausgeschlossen, daß der Meßtaster zu stark beschleunigt und die untere Stellung überschritten wird, so daß er in Schwingungen gerät. Auch wird die Zeit stark vermindert, während der der Meßtaster der Einwirkung der Schleifscheibe ausgesetzt ist. Der Hauptnachteil dieser Einrichtung besteht darin, daß ihr verhältnismäßig hoher Reibungswiderstand der Verschiebung einen größeren Widerstand entgegengesetzt, wodurch ein gewisser Abrieb der Kontaktfläche hervorgerufen werden könnte.

Die in F i g. 2 gezeigte Dämpfungseinrichtung 600 für den Meßtaster vermeidet diesen Nachieil. Sie ermögtasters 601, da sie zwischen der Wand des Zylinders 611 und dem kegelstumpfförmigen Abschnitt 613 des Kolbens 612 festgeklemmt sind. Weil die Kugeln 614 durch das Federelement 616 und das konische Element 615 dauernd gegen die kegelstumpfförmige Oberfläche 613 gedrückt werden, ist die Blockierung augenblicklich.

Zur Lösung des Meßtasters 601 reicht es aus, die Kugeln 614 zu lösen, indem sie von unten zurückgeschoben werden, beispielsweise mittels eines zylindrischen EIemems 617.

Der öffnungswinkel des kegelstumpfförmigen Abschnitts 613 sollte sorgfältig gewählt werden. Es ist abhängig von den statischen und dynamischen Reibungskoeffizienten der für den Kolben, die Kugeln und die Zylinderwand gewählten Materialien. Er muß so festgelegt werden, daß die Kugeln 614 den Meßtaster 6<M des Meßkopfes 6 wirksam halten, gleichzeitig jedoch der Taster von außen so betätigt werden kann, daß er zur Anfangsstellung gehoben werden kann, ohne daß sich

licht eine praktisch reibungslose Verschiebung des 20 die Kugeln an der Zylinderwand festfressen oder diese

Meßtasters nach unten und hält dann den Meßtaster in beschädigen. Die Vorrichtung sollte außerdem gegen

der erreichten unteren Stellung. Der Meßtaster wird eine unpassende Wirkung auf den Meßtaster geschützt

nur schrittweise verschoben und nicht bei jedem Durch- sein. In vereinfachter Weise läßt sich sagen, daß der

gang der Schleifscheibe aus seiner anfänglichen Ruhe- kegelstumpfförmige Abschnitt 613 die axial nach oben

stellung in eine Minimalstellung bewegt. So wird der 25 auf den Kolben 612 gerichtete Kraft in eine normale und

Meßlaster nur während verkürzter Zeiten der Einwir- eine in Längsrichtung auf die Wand des Zylinders 611

kung der Schleifscheibe ausgesetzt. Die Speicherein- quer zu dtn Kugeln 614 gerichtete longitudinal Kom-

richtiing der elektrischen Meßschaltung wird somit ponente umwandelt. Je spitzer der Öffnungswinkel des

durch einen mechanischen Speicher ergänzt. Der elek- Konus 613 ist, um so stärker wird die normale Kompo-

trische Speicher 8 wird beibehalten, um gegebenenfalls 30 nete. Wenn das Verhältnis der normalen zur longitudi-

Fehler des mechanischen Speichers zu kompensieren. nalen Komponente größer ist als der statische Rei-

Darüber hinaus ist bei der Ausführungsform der F i g. 2 eine Einrichtung vorgesehen, die es gestattet, den Meßtaster am Ende eines Zyklus in seine Anfangsstellung bungskoeffizient, greifen die Kugeln und beschädigen den Zylinder. Wenn bei einem größeren öffnungswinkel das Verhältnis der normalen zur longitudinalen Kompo-

zurückzubringen. Gemäß F i g. 2 wird eine annähernd 35 nente kleiner wird als der dynamische Reibungskoeffi-

lineare Bewegung des Meßkopfes 601 durch zwei parallele flexible Platten 606 erreicht, deren eines Ende durch einen Biock 607 am Gehäuse 503 und deren anderes Ende durch einen Block 608 am Meßtaster 601 befestigt ist, wobei sich der Hub über einige Millimeter erstreckt.

Eine starr mit dem Meßtaster 601 verbundene Verlängerung 610 ist direkt mit dem elektromechanischen Wandler 605 verbunden, der die Stellung des Meßtasters 601 augenblicklich erfaßt. Er kann beispielsweise aus einem induktiven oder kapazitiven Wandler bestehen.

Die Dämpfungseinrichtung für den Meßtaster besteht aus einem vertikalen Zylinder 611, in dem ein am Meßtaster 601 befestigter Kolben 612 verschiebbar ist Der Kolben 612 besteht im wesentlichen aus drei Teilen, von denen zwei zylindrisch sind und unterschiedliche Durchmesser aufweisen, während der dritte, die ersten beiden Teile verbindende Teil einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 613 aufweist Der kleinere Durchmesser des oberen Teils des Kolbens 612 erlaubt die Aufnahme von Kugeln 614 im Zylinder 611. die sich teilweise an den kegelstumpfförmigen Abschnitt 613 anlegen. Sie werden im übrigen mitteis eines konischen Elements 615, auf das ein Federelement 616 einwirkt, gegen der. Abschnitt 613 gedruckt Das Funktionsprinzip ist folgendes: Wenn die Schleifscheibe 1 die Kontaktfläche berührt, verschiebt sich der Meßtaster 601 nach unten, wobei er infolge der Feder 609 der Bewegung einen Widerstand entgegensetzt Sobald die Schleifscheibe 1 nicht mehr auf den Meßtaster 601 einwirkt wird er durch die Feder 609 wieder nach oben gedruckt Im gleichen Moment blockieren die Kugeln 614 im Zylinder 611 die nach oben gerichtete Bewegung des Meßzient (der letztere ist meist kleiner als der erstere), so wird der Meßtaster nicht mehr blockiert. Der öffnungswinkel muß daher zwischen diesen beiden Grenzen gewählt werden.

F i g. 2 zeigt ferner die gewählte Art der Befestigung des Kolbens 612 am Meßtaster 601 mittels einer Feder 618, die die Verbindung dauernd unter Spannung hält Diese Ausführungsform ist bei Meßgeräten mit hoher Genauigkeit häufig.

In der vorstehenden Beschreibung wurden zur Vereinfachung der Beschreibung des Meßkopfes Begriffe wie oben, unten, vertikal usw. verwendet Selbstverständlich ist der Meßkopf in jeder Lage funktionsfähig, beispielsweise aufrecht Überkopf, liegend usw.

In der Meßschaltung kann die Speichereinrichtung 8 dem Verstärker 7 vorgeschaltet werden. Die elektrische Meßschaltung kann in zweierlei Weise funktionieren, nämlich mit Absolutwerten der gemessenen Größen oder mit den Abständen gegenüber einem vorbestimmten NuUwert Der Meßkopf kann von der beschriebenen Ausführungsform völlig abweichen; beispielsweise kann der Taster statt einer linearen Bewegung eine Winkelbewegung ausführen.

60 Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 2 klemmt werden. Patentansprüche: 7. Anordnung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die am Ende des Schleif-

1. Anordnung zur Steuerung der Zustellung und gangs eine automatische Rückkehr des Meßtasters des Rücklaufs der Schleifscheibe (1) einer Plan- 5 (601) in die Anfangsstellung durch Lösung der Kuschleifmaschine, geln ermöglicht, indem ein zylindrisches Element

(617) zu deren Zurückschieben vorgesehen ist

— mit einem auf einem Tisch (5) zur Aufnahme der 8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn-Werkstücke (4) befestigten Meßkopf (6), zeichnet, daß die Kontaktfläche (602) des Meßta-

— — mit einem von der Arbeitsfläche der io sters (601) abgerundete Ränder und einen ebenen

Schleifscheibe (1) betätigbaren Meßtaster mittleren Teil aufweist

(601) und

— — einem elektromechanischen Wandler (605),

der ein von der Stellung des Meßtasters

(601) abhängiges elektrisches Signal liefert, 15

— mit einer elektrischen Meßschaltung (7, 8) zur Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung Messung des Signals des Wandlers (605) und der Zustellung und des Rücklaufs der Schleifscheibe ei-

— mit einer Steuereinrichtung (10, 11, 12) zur ner Planschleifmaschine nach dem Oberbegriff des Pa-Steuerung der Schleifscheibe (1), tentanspruchs 1. Eine solche Anordnung ist aus einem

20 Prospekt »Suif-A-Size-System» der Fa. AirTronics, El-

dadurch ^i kennzeichnet, daß gin, Illinois, USA bekannt ·

Bei der bekannten Anordnung wird beim Erreichen

— der Meßkopf (6) eine Dämpfungseinrichtung eines gegebenen Sollmaßes des Abstandes der Arbeits-(600) zur Dämpfung der Schwingungen des fläche der Schleifscheibe von der Oberfläche des Werk-Meßtasters (601) aufweist und daß 25 stücktisches der Schleifvorgang abgebrochen.

— die Meßschaltung (7, 8) eine Speichereinrich- Die bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß sie tung (8) enthält, die ein elektrisches Signal spei- nicht zur Steuerung 4er Schleifscheibenzustellung mit

— chert, das einer durch die Schleifscheibe be- einer automatischen Änderung des Zustellbetrages in

wirkten unteren Stellung des Meßtasters (601) den verschiedenen Bearbeitungsphasen (Schruppen,

entspricht 30 Schlichten, Feinschlichten usw.) herangezogen werden

kann, da nicht sichergestellt ist, daß sich der Meßtaster

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- nicht wieder aus seiner durch die Schleifscheibenberühzeichnet, daß die Dämpfungsvorrichtung (600) für rung gegebenen untersten Lage nach oben bewegt, den Meßtaster (601) ein hydraulischer Dämpfer ist während die Schleifscheibe die Werkstücke schleift wo-

3. Anordnung nach Anspruch '. dadurch gekenn- 35 durch ein Zurückschalten der Schleifmaschine zu einem zeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (600) für größeren Zustellbetrag ausgelöst wird. Außerdem ist den Meßtaster (601) eine durch trockene Reibung die erreichbare Genauigkeit bei der bekannten Vorrichwirkende Bremseinrichtung ist, deren Reibungskraft tung nicht größer als ±2,5 μηι.

geringer als die Meßkraft ist Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 40 Anordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (600) für genannten Art zu schaffen, die mit hoher Genauigkeit den Meßtaster (601) eine durch trockene Reibung und Zuverlässigkeit eine automatische Steuerung der wirkende Bremseinrichtung ist, deren Reibungskraft Zustellung der Schleifscheibe einer Planschleifmaschine größer als die Meßkraft ist und die eine Blockierung einschließlich einer Änderung des Zustellbetrages bei des Meßtasters (601) in der untersten erreichten 45 gegebenen Sollwerten der Werkstückmaße ermöglicht Stellung bewirkt. Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merk-

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- malen des Patentanspruchs 1 gelöst

zeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (600) für Die erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil,

den Meßtaster (601) ein dessen Rückbewegung blök- daß der das Werkstixkmaß bestimmende Abstand der

kierender Mechanismus ist 50 aktiven Fläche der Schleifscheibe vom Werkstücktisch

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekenn- durch die Dämpfungseinrichtung, die beispielsweise zeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (600) für durch Unebenheiten der Schleifscheibe hervorgerufene den Meßtaster (601) aus einer Zylinder-Kolben-An- Schwingungen des Meßtasters verhindert, mit hoher Ordnung (611, 612) besteht, deren Kolben (611) am Genauigkeit gemessen werden kann und der gemessene Meßtaster befestigt ist, daß der Kolben einen kegel- 55 Wert dieses Abstandes in der elektrischen Speicherung stumpfförmigen Abschnitt (613) enthält, der zwei zy- zuverlässig festgehalten wird, wodurch bei gegebenen lindrische Teile mit unterschiedlichem Durchmesser Werkstückmaßen eine Umschaltung auf verschiedene voneinander trennt, daß zwischen dem zylindrischen Zustellbeträge entsprechend verschiedenen Schleifpha-Teil mit dem geringeren Durchmesser und der Wand sen erfolgen kann, ohne daß bei einer Aufwärtsbewedes Zylinders Kugeln (614) angeordnet und mittels 60 gung des Meßtasters fälschlicherweise eine Rückkehr eines Federelements (616) gegen die kegelstumpf- zu größeren Zustellbeträgen ausgelöst wird.

förmige Oberfläche gehalten sind, derart, daß eine Die Patentansprüche 2 bis 8 beschreiben vorteilhafte

Verschiebung des Kolbens in Richtung der Öffnung Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anord-

der kegelstumpfförmigen Oberfläche möglich ist nung.

und in Richtung zur Spitze der kegelstumpfförmigen 65 Die Ausführung der Dämpfungseinrichtung nach dem

Oberfläche durch die Reibung der Kugeln verhin- Patentanspruch 6 ermöglicht eine praktisch reibungslo-

dert wird, die zwischen der kegelstumpfförmigen se Verschiebung des Meßtasters nach unten und hält

Oberfläche und der Wand des Zylinders einge- dann den Meßtaster in der erreichten unteren Stellung.