DE3013378C2

DE3013378C2 - Einrichtung zur adaptiven Regelung von Bearbeitungsprozessen an Schleifmaschinen, insbesondere an Rundschleifmaschinen

Info

Publication number: DE3013378C2
Application number: DE19803013378
Authority: DE
Inventors: Willi Dipl.-Ing. 8721 Schwebheim Kirchner; Günter 8720 Schweinfurt Lampert
Original assignee: FAG Kugelfischer Georg Schaefer KGaA
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1980-04-05
Filing date: 1980-04-05
Publication date: 1984-12-20
Also published as: DE3013378A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Hinrichtung /ur adaptiven Regelung von Bearbcitungsprozessen an Schleifmaschinen, insbesondere an Rundschleifmaschine^ entsprechend der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen An.

Bei üblichen Schleifmaschinen sind sogenannte Meßsteuerungen bekannt, die das Werkstück dimensionsabhängig messen und bei Erreichen eines vorgegebenen Grenzwertes ein Ausgungssignal an die Schleifmaschine geben, durch das der Schleifprozcß beendet wird, d. h. es liegt ein offener Regelkreis ohne Rückmeldung vor. Solche Meßsteucrungcn ermöglichen die Bearbeitung von einer Vielzahl von Masscntciicn innerhalb eines vorgegebenen Tolcran/.bcrcichcs. Aus der US-PS 28 2b ist es weiterhin bekannt, zusätzlich zur Meßeinrichtung in der Maschine eine weitere Meßeinrichtung außerhalb der Maschine vorzusehen und über eine Auswerteeinrichtung die Meßwerte beider Meßeinrichtungen zur Beeinflussung des Bearbeilungsvorgangs heranzuziehen.

Nachteilig ist es jedoch, daß durch diese Meßsteucrungcn Veränderungen der Umgebung oder sorstiger Faktoren die den Bearbeitungsprozeß beeinflussen nicht berücksichtigen werden. So bleiben z. B.Temperaturänderungen des Raums oder des Kühlmittels, die im Lauf einer Fertigungsschicht auftreten, unberücksichtigt. Auch berücksichtigen diese Meßsteuerungen nicht, wenn Eingangsmaterial mit unterschiedlicher Temperatur und Schleifzugabe angeliefert wird. Eine adaptive Regelung, die es ermöglicht, daß eine Maschine sich selbsttätig auf geänderte Umgebungsbedingungen einstellt, ist damit nicht möglich. Dies hat zur Folge, daß der Toleranzbereich erheblich weiter gefaßt werden muß und das Bedienungspersonal zur Vermeidung von Ausschuß sich meist an der Grenze des Toleranzberciches bewegt, der noch ein Nacharbeiten der Werkstücke ermöglicht. Die Folge davon ist, daß zusätzliche Nacharbeit entsprechend oft auftritt. Entsprechend hohe Fertigungskosten sind die Folge.

Es ist deshalb Aufeabc der Erfindung, eine Einrichtung zur adaptiven Regelung von Bearbeitungsprozessen an Schleifmaschinen aufzuzeigen, die es ermöglicht, daß die Maschine sich selbsttätig an geänderte Unigebungsbcdingungcn anpaßt, und so bei Serienfertigung jo in großen Mengen die Nacharbeit vermeidet und eine engere Toleranzgrenze erzielt wird.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 zu entnehmen.

Ausgestaltungen der Erfindung sind den Untcran-Sprüchen zu entnehmen.

Durch die crfindungsgcmäße Einrichtung ist es nun möglich, automatisch Änderungen ii>' Bearbeitungspro-7.eß bzw. an der Maschine zu erfassen und entsprechend in den Bearbeitungsprozeß einzugreifen.
Dadurch, daß die Einlegceinrichtung in vorgegebenen Abständen ein Sollteil (Meisterwerkstück) mit dem jeweils gerade bearbeiteten Teil vergleicht, wird sichergestellt, daß unabhängig von äußeren Temperatureinflüssen und sonstigen Störgrößen die bearbeiteten Teile mit dem Sollteil verglichen werden und entsprechend korrigierend in den Bearbeitungsprozeß eingegriffen werden kann.

Die erfindungsgemäße Einrichtung soll anhand der nachfolgenden schematischen Figuren näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. I eine Einrichtung zur adaptiven Regelung eines Bearbeiiungsprozesscs an einer Rundschleifmaschine zum Schleifen von Außcndurchmcssern.

F i g. 2 eine Meß- und Regeleinrichtung, bei der Mittel zur Abtastung der Vorschubeinheit der Bearbeitungsmaschine vorgesehen sind.

Fig. 3 eine in das Vorschubsystem integrierte Mcß- und Regeleinrichtung.

F i g. 4 das Schema einer dynamisch niesscndon MuB-M) einrichtung.

In F i g. I ist eine Schleifmaschine 1 gezeigt, die ein Werkstück 2 am Außcndurchnicsser bearbeitet. Das Werkstück 2 wird während des Bcarbcitcns gemessen, und die auf tier Schleifmaschine I angeordnete MeI.)-h5 und Regeleinrichtung 3 gibt über einen Mcßkopf 4 und einen McUwcrtverstiirkcr 4' werkstückabhängige Signale an die Schleifmaschine 1 weiter. Die bearbeiteten Werkstücke 2 werden anschließend über eine /.uführ-

rinne 5 einer zweiten Meßeinrichtung 6 zugeführt und hinsichtlich ihrer Temperatur und Dimension gemessen.

Die Meßeinrichtung 6 besteht aus einem Meßkopf 7, einem zugeordneten Meßwertverstärker 7'. einem Temperaturfühler 8. einer Einlegeeinrichtung 9 mit Maßverkörperung 10 (MeisterwerLstüek) und Schaltweichen II.

Die vom Meßkopf 7 und dem Temperaturfühler 8 ermittelten Wi-Me werden einem Rechner 12 zugeleitet, der die ist- mit den Sollwerten vergleicht, evtl. notwendige Korreklurwerte ermittelt und diese als Signale sowohl zur Regelung des Bearbeitungsprozesses an den Meßwertverstärker 4'der Meß- und Regeleinrichtung 3 gibt, als auch die Schaltweichen 11 steuert, welche die Werkstücke klassieren.

Die E-inrichtung arbeitet wie folgt:

Bei Beginn des Bearbeitungsprozesses wird zunächst die Maßverkörperung 10 automatisch in den Meßkopf 7 eingelegt und hinsichtlich Temperatur und Dimension, hier Außendurchmesser, gemessen. Beide Meßwerte werden dem Rechner \2 zugeführt und gespeichert. Diese Meßwerte stellen die Sollwerte dar. Nirii wird der erste gefertigte Ring über die Zuführrinne 5 der Einlcgeeinrichtung 9, in diesem Fall ein Schaltteller, und dann dem Meßkopf 7 zugeführt und hinsichtlich Temperatur und Dimension gemessen. Diese Ist-Meßwerte werden ebenfalls dem Rechner 12 zugeführt. Der Ist-Temperaturwert wird mit dem gespeicherten Soll-Temperaturwert verglichen. Bei Temperaturunterschied wird eine Korrektur des Ist-Durchmessers vorgenommen. Der tcniperaturkorrigierte Durchmesserwert wird als Signal den Schaltweichen 11 zugeführt und im Rechner als d 1 gespeichert.

Die gleichen Operationen werden mit den folgenden bearbeiteten Ringen durchgeführt. Nach einer bestimmten Anzahl von Ringen, beispielsweise /i= 10, wird im Rechner das arithmetische Mittel der Durchmesser

d\ +

+ d\0

10

gebildet. Weicht dieser Wert J um einen bestimmten Betrag, beispielsweise 1 μιη vom Sollwert ab, wird dieser Differenzwert als Signal an den Meßwertverstärker 4' geleitet. Im vorliegenden Fall wird dadurch im Meßwertverstärker 4' der Schaltpunki zur Beendigung de.·: Schleifvorgangs um diesen Betrag verstellt. Als Sollwert wird im allgemeinen derjenige Durchmesser angestrebt, der der Toleran/.milte entspricht. Damit ist ein Meß- und Regelzyklus beendet. Nun wird wieder die Maßverkörperung 10 in den Meßkopf 7 eingelegt, und der Vorgang beginnt von neuem.

Der Meß und Regelzyklus kann variiert und den Erfordernissen angepaßt werden. Beim Anlaufen der Maschine aus dem kalten Zustand ist es zweckmäßig, c!en Regelvorgang bereits nach dem ersten oder zweiten Ring durchzuführen, bei warmgelaufener Maschine und konstanten Umwellbedingungen ist der Regclvorgang ■/.. B. erst nach 10 und mehr Ringen erforderlich. Diese Anpassung kann im Rechner vorprogrammiert werden. Durch diese adaptive Regelung werden jegliche Driflfirscheinungen der Bearbeiliings- und <.\cr Meßeinrichtung kompensiert. Derartige Drift-Erscheinungen werden hervorgerufen durch Änderungen der Umgchuiigstempcriitur, des Md.schineii/iistaml.s, d. h. Temperaturänderungen der Antricbsmotoreii, des Kühlmittels, des Schlctfochcihen/iislands usw., des Zustandes der zu bearbeitenden Werkstücke, z. ii. unterschiedliche Temoeraturen und Schleifzugabe. Die gleichen Gesichtspunkte gelten auch für die Meßeinrichtung.

Nach F i g. 2 ist die Meß- und Regeleinrichtung 3 so ausgelegt, daß der Meßkopf 4 den Vorschub der ßearbeitungsmaschine I abtastet und die Werte an den Rechner 12 weitergibt, der in der bereits beschriebenen Weise ein Signal zum Beenden des Bearbeiiurigsvorgangs an die Vorschubeinheit 13 der Bearbeitungsmaschine 1 gibt, wenn der Sollwert erreicht ist.

ίο Nach Fig. 3 ist die Meß- und Regeleinrichtung 3 in das Vorschubsystem 14 integriert, das z. B. aus einer Kugelumlaufspindel 15 und einem Schrittmotor 16 besteht, der in geeigneter Weise von einer nicht dargestellten Elcktronikcinhcil angesteuert wird. Auch hier erfolgt der Rcgelvcrgang in ähnlicher Weise. Die vom Rechner 12 ermittelten Korrekturwerte in μπι werden in der Elektronikeinhcit in Impulse für den Schrittmotor 16 umgesetzt.

Oft ist Ci= erforderlich, an den ringförmigen Werkstükken wegen der auftretenden Form'-.i'.ler, z. B. Unrundhcii der bearbeiteten Fiüche. nicht nur enen Durchmesser, sondern viele Durchmesser zu messen. Verwirklichen läßt sich dies durch Drehen des Rings im Meßkopf 7 oder aber durch eine Meßeinrichtung nach F i g. 4.

Bei dieser Meßeinrichtung liegt der Ring 2 in der Einlegcvorrichtung9. Der Meßkopf 17 besteht aus einer Präzisionsrundhcitsspindcl 18 (Refcrenzspindel) und einem Taster 19. Der Taster 19 rotiert um das hinreichend zentrierte Werkstück 2. In konstanten, wählbaren Winkelschritten werden die entsprechenden Meßwerte von dem elektronischen Taster 19 erfaßt und einer nicht dargestellten Meßelektronik zugeführt. In ihr werden aus diametral gegenüberliegenden Meßwerten Durchmesserwertc für den Ring gebildet. Daraus wird der mittlere Durchmesser de* Rings gebildet; dieser wird in der beschriebenen Weise weiterverarbeitet. Außerdem kann aus den Durchmesscrwerten nach bekannten Methoden die llnrundhcil ermittelt werden. Bei Überschreiten einijs zulässigen Wertes wird der Ring von der Meßmaschine als Ausschuß erkannt und aussortiert. Wird bei η aufeinanderfolgenden Ringen eine unzulässige Unrundhcii festgestellt, wird ein Steuersignal ausgelöst, durch das die Bearbeitungsmaschine i -tiügesetzl werden kann. Die Ausführung nach F > g. 4 eignet sich besonders für Messungen an Ringen mit geringer Gestaltslcifigkcii.

I lierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur adaptiven Regelung von Bcarbeitungsprozessen an Schleifmaschinen, insbesondere an Rundschleifmaschinen, wobei auf der Schleifmaschine (1) eine Meß- und Regeleinrichtung (3) angeordnet ist, die während des Bearbcilungsvorgangs werkstückabhängige Signale gibt und eine zweite Meßeinrichtung vorgesehen ist, die über eine Auswerteinrichtung die Meßwerte beider Meßeinrichtungen zur Beeinflussung des Bearbcilungsvorgangs heranzieht, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Meßeinrichtung (6) mit einem Temperaturfühler (8) versehen ist und eine Einlcgccinrichtung (9) aufweist, in der die fertigbearbeitelen Werkstücke (2) und in zeitlichen Abständen eine Maßverkörperung (i<5) (Meisterwerkstück) hinsichtlich ihrer Temperatur und Dimension gemessen und klassiert werden, und daß die von der zweiten Meßeinrichtung (6) ermittelten Werte von einem Rechner (12) aufgenommen werden, der die Ist- mit den Sollwerten vergleicht und Signale zur Regelung des Bcarbeitungsprozesses an die Meß- und Regeleinrichtung (3) und an die zweite Meßeinrichtung (6) für die Klassierung der Werkstücke (2) gibt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- und Regeleinrichtung (3) mit Mitteln zur Abtastung des Werkstücks (2) während des Bearbeitungsvorgangs verschen ist.

3. Einrichtung nach Knsprucii 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- und Regeleinrichtung (3) mit Mitteln zur Abtastung der Vorsi.>iubcinheil (13) der Bearbeitungsmaschine (1) versehen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- und Regeleinrichtung (3) in das Vorschubsystem (14,15,16) integrier! ist.

5. Einrichtung nach Anspruch !.dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (12) nach Erhalt einer bestimmten Anzahl von Meßwerten deren Mittelwert berechnet, mit dem vorgegebenen Sollwert vergleicht und die Differenz als Signal an die MeB- und Regeleinrichtung (3) gibt.

6. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Meßeinrichtung (6) die Werkstücke (2) dynamisch mißt, während der Messung eine endliche Anzahl von Meßwerten erfaßt, und daß diese Meßwerte auf eine Referenzspindel (18) bezogen werden.