DE3101399C2 - Spitzenlose Schleifmaschine mit einer Meßeinrichtung für die Arbeitsflächen von Schleif- und Regelscheibe - Google Patents

Abstract

Eine spitzenlose Schleifmaschine besitzt ein Schleifrad (2), ein Einstellrad (4), einen Schild (14) und eine In-Process-Meßvorrichtung. Diese Meßvorrichtung besitzt ein Paar Meßfühler, welche jeweils eine Berührungsfläche (3, 3Δ) Kontakt (3, 3Δ) aufweisen, die jeweils mit je einem der Räder (2, 4) in Berührung gelangen können. Der Schild ist mit einer rechteckigen Öffnung oder Schlitz (15) versehen, die bzw. der solche Abmessungen aufweist, daß sie bzw. er die Kontakte frei aufnehmen kann, so daß eine Behinderung zwischen den Rädern, dem Schild, Werkstücken und den Kontakten verhindert ist. Ein Fühler berührt den Umfang des Schleifrades in einer Lage am Umfang unterhalb des Abstandes der mittleren Höhe des Werkstückes (W), und der andere Fühler berührt den Umfang des Einstellrades in einer Stellung unterhalb derjenigen, an der der erste Fühler den Umfang des Schleifrades berührt.

Description

— daß eine weitere Meßeinrichtung zur Erfassung von Veränderungen der Arbeitsfläche der Regelscheibe (4) vorgesehen ist,

— daß das jeweilige Meßorgan (4) mit einer, die Arbeitsflächen der Schleifscheibe (2) und der Regelscheibe (4) berührenden Abtastfläche (3, 3') versehen ist,

— daß die Meßeinrichtung einen der Meßwertbildung für die Veränderung des Ortes der Arbeitsflächen dienenden Detektor (23) aufweist und

— daß b'Mde Meßorgane durch die öffnung (15) der Werkstückauflage (14) hindurchgeführt sind.

Die Erfindung bezieht sich auf eine spitzenlose Schleifmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Eine spitzcnlose Schleifmaschine besteht im wesentlichen aus einer Schleifscheibe, einer Regelscheibe urxd einer Werkstückauflage und wird im allgemeinen zum Schleifen einfacher zylindrischer Werkstücke wie z. B. Kolbenzapfen, zylindrische Rollen und dergleichen im Durchlaufbetrieb eingesetzt. Die Werkstücke werden in der Schleifmaschine während des Schleifprozesses kontinuierlich durch die Vorschubkomponente der Regelscheibe befördert.

Falls aufgrund von Verschleiß der Schleifscheibe und/ oder von thermischen Formänderungendes Maschinenrahmens die Endgröße der Werkstücke von einem vorbestimmten Wert abweicht, kann durch Verstellung eines Werkstücktisches der Schleifmaschine die Größe der Werkstücke dem angepaßt werden. Da die Endgröße der Werkstücke sich im Zeitablauf verändert, ist es somit notwendig, deren Größe nach Ablauf bestimmter Zeitintervalle zu messen und aufgrund des Ergebnisses der Messung Nachstellungen an der Schleifmaschine vorzunehmen. Da diese Meß- und Nachstellarbeiten zeitaufwendig und kompliziert sind, besteht ein starker Wunsch, die Zuführung und Ausgabe der Werkstücke ebenso wie das Richten der Schleifscheibe und die Konirolle der Veränderungen der Größe der Werkslücke iiulomalisch durchzuführen.

Die I·' i g. I und 2 /eigen ein Ausftihrimgsbeispiel einer bekannten spil/enlosen Schleifmaschine mil einer Schleifscheibe .·/, einer Regelscheibe b und einer Werkstückauflage c, bei welcher der Außendurchmesser der Werkstücke automatisch durch Meßvorrichtungen d. e festgestellt wird, nachdem der Schleifvorgang abgeschlossen ist Aufgrund des gewonnenen Meßergebnisses, wird die Lage eines Werkstücktisches nachgesteilL Eine solche konventionelle Schleifmaschine besitzt jedoch eine Anzahl von technischen Nachteilen, welche sich beispielsweise in Schwierigkeiten bei der Messung bzw. Steuerung der Größe der bearbeiteten Werkstükke nach dem Richten der Schleifscheibe äußern, so daß derartige Schleifmaschinen nur in geringem Umfang eingesetzt worden sind.

Es ist bekannt, die endgültige Größe des in einer spitzenlosen Schleifmaschine im Durchlaufbetrieb zu bear-

ij beitenden Werkstückes durch die Entfernung zwischen der Schleifscheibe und der Regelscheibe zu bestimmen. Bei Anwendung des sogenannten ausfeuernden Schleifens wird etwa ein Drittel oder die Hälfte der Breite der Schleifscheibe, gemessen von der Zuführkante dersclben benutzt um etwa 80% des Materials zu entfernen, wobei zwei Drittel bis eine Hälfte der Breite der Schleifscheibe dazu verwendet werden, um etwa 20% des Materials abzuschleifen. Die gewünschte endgültige Größe der Werkstücke wird durch die Entfernung zwischen der Schleifscheibe und der Regelscheibe auf der Ausgangsseite dieser Scheiben bestimmt. Aus diesem Grunde ist es notwendig, die endgültige Größe der Werkstükke, die durch Veränderungen der Entfernung zwischen der Schleifscheibe und der Regelscheibe beeinträchtigt wird, zu kontrollieren.

Aus der US-PS 26 47 347 ist eine spitzenlose Schleifmaschine bekannt, die mit einer besonderen Meßeinrichtung zur Erfassung von Veränderungen der Arbeitsfläche der Schleifscheibe ausgerüstet ist. Die Meßcinrichtung besteht im wesentlichen aus einer, mit geringem Abstand vor der Arbeitsfläche der Schleifscheibe endenden Düse, aus welcher Druckluft austritt, wobei der Austrittswiderstand der aus der Düse austretenden Druckluft, der durch den Abstanu zwischen der Düse und der Arbeitsfläche bestimmt wird, als Meßgröße /iir Feststellung eines Verschleißes der Schleifscheibe herangezogen wird. Abgesehen davon, daß sich die Messung des Druckabfalls an einer Düse aufgrund deren Beeinflussung durch äußere Einflußfaktoren für Präzisionsmessungen nicht geeignet und demzufolge der mittels dieser bekannten Schleifmaschine erzielbaren Genauigkeit der Bearbeitung Grenzen gesetzt sind, werden Veränderungen der Arbeitsfläche der Regelscheibe überhaupt nicht überwacht, welche jedoch naturgemäß auch einem Verschleiß ausgeset/t ist. Dieser bekannten Schleifmaschine haften somit Mängel an, die insbesondere die erzielbare Genauigkeit der schleifenden Bearbeitung betreffen. Aus der US-PS 30 79 740 ist eine Doppelschleifmaschine beschrieben, bei welcher sich die Stirnseiten zweier Schleifscheiben, die auf zueinander fluchtenden Achsen angeordnet sind mit Abstand gegenüberstehen und wobei eine Meßvorrichtung vorgesehen ist, durch welche Veränderungen der beiden stirnseitigen Arbeitsflächen erfaßt werden können. Die Meßvorrichtung besteht auch hier im wesentlichen aus Düsen, die mit geringem Abstand vor den Arbeitsflächen angeordnet sind, wobei der Druck der aus diesen Düsen austretenden Druckluft gemessen und als Steuergröße für einen eventuellen Verschleiß der Arboilsflä-

μ chen der Schleifscheiben hcniil/i wird. Hinsichtlich der Feststellung des Verschleißes der Arbeitsfläche von Schleifscheiben unterscheidet sich der Gegenstand der US-PS 30 79 740 insoweit überhaupt nicht von demieni-

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gen der US-PS 26 47 347, so daß die dort aufgeführten Nachteile insoweit auch hier gelten.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine spitzenlose Schleifmaschine der eingangs bezeichneten Gattung dahingehend zu verbessern, daß unter Vermeidung der dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile eine genaue Abstandsmessung zwischen der Schleif- und der Regelscheibe und damit eine genaue Steuerung der Endgröße der fccarbeitenden Werkstücke mögJich ist Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Patentanspruchs. Die erfindungsgcmäßen Meßeinrichtungen arbeiten während des Schleifvorganges und ermöglichen eine zuverlässige Feststellung von Veränderungen der Arbeitsflächen der Regelscheibe und der Schleifscheibe. Die Schleifscheibe rotiert bekanntlich mit einer höheren Drehzahl als die Regelscheibe. Auf diese Weise ist die Möglichkeit gegeben, den Schleifprozeß auch im Zeitablauf zuverlässig zu überwachen und bei festgestellten Abweichungen gegenzusteuern. Dadurch, daß beide Meßorgane durch die Öffnung as. Werkstückauflage hindurchgeführt sind, wird deren gegenseitige Behinderung bei Verschiebebewegungen verhindert Die mit den beiden Meßeinrichtungen ausgerüstete Schleifmaschine ermöglicht somit eine präzise Bearbeitung von Werkstücken, wobei sich im Zcitablauf ergebende Veränderungen in dem Absland zwischen der Regelscheibe und der Schleifscheibe sofort erkannt und entsprechende Gegenmaßnahmen getroffen werden können.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, werden im folgenden weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Vorteile näher erläutert und beschrieben werden. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Vorderansicht einer konventionellen spitzenlosen Schleifmaschine;

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Schleifmaschine gemäß Fig.l;

F i g. 3 eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Meßköpfe einer erfindungsgemäß ausgebildeten spit^enlosen Schleifmaschine;

F i g. 4 eine vertikale Teilschnittansicht gemäß der Linie X-Xder F i g. 3 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 5 eine Tcilschnittansicht der Meßköpfe gemäß I⁷1 g. 3, in Längsrichtung geschnitten;

F i g. 6 eine Draufsicht auf die Meßköpfe gemäß F i g. 5, wobei ein Abschnitt geschnitten ist,

Fig. 7 eine vertikale Schnittansicht gemäß der Linie Y- Vdcr F i g. 5.

Die Erfindung wird im folgenden unlcr Bezugnahme auf die F i g. 3 bis 7 beschrieben werden, in welchen eine bevorzugte Ausführungsform der Meßköpfe einer erfindungsgemäßen spitzenlosen Schleifmaschine dargestellt ist.

Mit 1, 1' sind ein Paar Meßköpfe bezeichnet, die in unterschiedlichen Höhen auf der Ausgangsseite einer Schleifscheibe 2 und einer Regelscheibe 4 zur Messung von Veränderungen der Arbeitsflächen der Schleifscheibe 2 bzw. der Regelscheibe 4 angeordnet sind. Der Meßkopf Γ ist der Schleifscheibe 2 zugeordnet und dient demzufolge einer Erfassung von Veränderungen der Arbeitsfläche der Schleifscheibe 2. Die Abtastfläche 3' des Meßorgans des Meßkopfes Γ dient der Erfassung einer Veränderung der Arbeitsfläche der Schleifscheibe 2 unterhalb der Mittellinie dieser Schleifscheibe 2 gegenüber der Mittellinie des oberhalb der Mittellinie der Schleifscheibe 2 befindlichen Werkstückes. Der Meßkopf 1 ist der Regelscheibe 4 zugeordnet. Demzufolge dient die Abtastflächc 3 des Meüorgans des Meßkopfes

I der Erfassung von Veränderungen der Arbeitsfläche der Regelscheibe 4. Veränderungen der Arbeitsfläche der Regelscheibe 4 werden oberhalb der Stellung gemessen, an welcher die Abtastfläche 3' des Meßkopfes 1' mit der Schleifscheibe 2 in Berührung gelangt. Die Meßköpfc 1, 1' sind jeweils auf einem verschiebbaren Schlitten 9,9' angeordnet, wobei die beiden Schlitten 9. 9' auf einem gemeinsamen Block 6 gleitend geführt sind. Der Block 6 steht seinerseits mit einem Grundrahmen 5

ίο in Verbindung. Die Schlitten 9,9' können in ihrer jeweiligen Stellung auf dem Block 6 jeweils mittels eines Klemmstücks 7 und einer Klemmschraube 8 festgestellt werden. Jeder Schlitten 9,9' ist darüber hinaus mit einer dem Vorschub dienenden Gewindespindel 10 versehen, die mit einer, mit einem entsprechenden Innengewinde versehene Bohrung des Schlittens 9,9' im Eingriff steht. Die Stellung der Meßköpfe 1, V die mit dem Schlitten 9, 9' in Verbindung stehen, kann mittels der Gewindespindel 10 genau eingestellt werden.

Der Grundrahmen 5 ist an einem führungsschlitten

II befestigt an dem eine Werkstückauflage 14 angebracht ist

Oberhalb der Meßköpfe 1, Γ befinden sich Förderbänder 13, 13', die um zeichnerisch nicht dargeslellte Riemenscheiben geschlungen sind. Die Förderbänder 13 dienen der Abführung von bearbeiteten Werkstücken W aus der Schleifmaschine und stehen mit ebenfalls nicht gezeigten Antriebsmitteln in Verbindung.

Das obere Ende der auf den Führungsschlitten 11

jo aufgesetzten Werkstückauflage 14 ist mit einer öffnung 15 versehen, deren Abmessungen größer sind als beide Abtastflächen 3,3' zusammengenommen. Die Abtastflächen 3, 3' befinden sich an den vorderen Enden von Übertragungshebeln 16, 16', die sich seitlich der Meßköpfe 1, Γ erstrecken. Es ist somit sichergestellt daß sich die beiden Abtastflächen 3,3' in dem zwischen der Schleifscheibe 2 und der Regelscheibe 4 definierbaren Freiraum gegenseitig nicht beeinflussen oder behindern.

Die Stellungen der Meßköpfe 1, Γ — in Förderrichtung der Schleifmaschine gesehen — sind einstellbar und die Schleifscheibe 2 und die Regelscheibe 4 ebenso wie die beiden Abtastflächen 3,3' können voneinander entfernt werden, um einen Zwischenraum zu schaffen, der ausreichend ist um die Werkstückauflage aufzunehmen, bevor diese auf den Führungsschlitten 11 aufgesetzt wird. Die Werkstückauflage 14 wird derart auf dem Führungsschlitten 11 angebracht, daß sie sich in den erwähnten Zwischenraum hinein erstreckt. Anschließend werden die Meßköpfe 1, Γ gegeneinander verfahren, so daß die Abtastflächen 3, 3', die mit den Meßköpfen 1, Γ in Verbindung stehen, in der Öffnung 15 der Werkstückauflage 14 aufgenommen werden können. Hierbei werden die Schleifscheibe 2 und die Regelscneibe 4 aufeinander zu verfahren, bis ein Abstand zwisehen diesen beiden Scheiben eingestellt ^:st, der der gewünschten Größe des mittels der Schleifmaschine zu bearbeitenden Werkstücke Wentspricht.

Die Abtastflächen 3, 3' werden in Berührung mit der Schleifscheibe 2 b2 .v. der Regelscheibe 4 gehalten, wobei die Positionen der Meßköpfe 1, Γ so abgestimmt sind, daß diese sich in einer mittleren Fläche des Meßbereiches der jeweiligen Meßeinrichtung befinden. Jeder Meßkopf 1, Γ besitzt einen Hebel 18, der an einem Ende in Präzisionskugellagern 17 gelagert ist. Am aufgelager-

b'> ten Ende des Hebels J8 ist eine flexible Membrandichtung 19 vorgesehen, um den Hebel 18 und den zugehörigen Meßkopf abzudichten. An einem Fortsatz des aufgelagerten Endes des Hebels 18 ist mittels einer Gewin-

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destange ein Distanzstück 20 befestigt, durch welches die Lage des jeweiligen Meßkopfes 1, Γ in vertikaler Richtung bestimmt wird. Der Übertragungshebel 16, 16', der eine Länge besitzt, die größer ist als eine nicht dargestellte Führungsplatte ist an dem Distanzstück 20 mittels einer Gewindestange befestigt. Die Abtastflächen 3, 3' bestehen aus verschleißfestem Material und sind mit dem äußeren Ende des Übertragungshebels 16, 16' über einen Gewindebolzen verbunden.

Auf einer Seite des Hebels 18 innerhalb des zugehörigen Meßkopfes 1,1' befindet sich eine Druckfeder 22, um den erforderlichen Druck im Bereich der Abtastfläche 3,3' aufzubringen. Ein elektrischer Detektor 23, der einen Differentialübertrager oder dergleichen aulweist, dient der Bestimmung der Verschiebung und wirkt auf die Seite des Hebels 18, die der Druckfeder 22 gegenüberliegt. Darüber hinaus ist das dem aufgelagerten Ende des Hebels 18 abgekehrte Ende mit einer Dämp-

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urch vys!cn£ die öewcwerden mittels der Gewindespindeln 10 entlang des Blockst so weit verfahren, bis die Meßköpfe 1, Γ in der mittleren Fläche des Meßbereichs der jeweiligen Meßeinrichtung liegen, in welcher die Abtastflächen 3,3' der

Meßköpfc 1, Γ in der Öffnung 15 der Werkstückauflage 14 aufgenommen sind und die Schleifscheibe 2 bzw. die Regelscheibe 4 berühren. In dieser Stellung werden die Schlitten 9, 9' durch Festlegung der Klemmstücke 7 gehalten. Zwischen der Schleifscheibe 2 und der Regclscheibe 4 ist ein Zwischenraum definierbar, der einer gewünschten Endgröße des Werkstücks entspricht. Sobald die Schleifscheibe 2 und die Regelscheibe 4 in Drehung versetzt werden, wird das Werkstück W, das auf dem oberen Ende der Werkstückauflage 14 aufgelagert ist, einer Vorschubkraft durch die Regelscheibe 4 unterworfen und gegen die Schleifscheibe 2 gedrückt. Im folgenden findet ein kontinuierlicher Schleifvorgang statt. Die bearbeiteten Werkstücke IV werden anschließend mitlplc -W FrSriWhänHnr 11 IT auf /li>r Anto:inatt<-ili>

gung des Hebels zwecks Stabilisierung der Anzeige des Meßergcbnisscs gedämpft wird. Für den Hebel 18 ist darüber hinaus eine Rückzugseinrichlung vorgesehen, die so ausgebildet ist. daß durch sie die zugehörige Abtastfläche 3,3' von der Schleifscheibe 2 oder der Regelscheibe 4 entfernt wird.

Die Dämpfungseinrichtung 24 besitzt Dichtringe 27, die an dem Hebel 18 über Dämpfungsstützarme 26 angebracht sind. Über ein Paar einander diametral gegenüberliegender Dichtungshalter 28, die an dem Meßkopf 1, Γ angebracht ^ind und über ihre äußeren Umfangsflä- jo chen an den inneren Flächen der Dichtungsringe 27 anliegen, werden die letzteren in ihrer Stellung gehalten. Die inneren Flächen der Dichtungsringc 27 werden auf diese Weise durch Reibungskräfte verformt, sobald der Hebel 18 in Schwingungen gerät, so daß auf diese Weise J5 die Schwingungen des Hebels 18 gedämpft werden.

Die Rückzugseinrichtung, die mit der Abtastfläche 3, 3' in Verbindung steht, besteht aus einem pneumatischen Mikrozylinder 29, der an dem hinteren Ende des zugehörigen Meßkopfes 1, Γ angeordnet ist. Der Mikrozylinder 29 weist einen Kolben 30 und einen Hebel

31 auf, der an einem Ende an der Kolbenstange des Kolbens angeschlossen ist und einen gekrümmten Abschnitt 31' an seinem anderen Ende aufweist. Der gekrümmte Abschnitt 3Γ kann mit dem benachbarten Fnde des Hebels 18 in Eingriff bzw. in Berührung gebracht werden. Eine Rückführfeder 32 liegt gegen die Seite des Hebels 31 an, die dem Kolben 30 gegenüberliegt.

Bei der oben beschriebenen Konstruktion und Anordnung der einzelnen Tqile der Rückzugseinrichtung verschiebt sich ehr Kolben 30 gegen die Kraft der Feder

32 nach unten, sobald Druckluft dem oberen Ende des Zylinders 29 zugeführt wird. Umgekehrt werden durch die Kraft der Feder 32 die Abtastflächen 3,3' des Meßkopfes 1, Γ von den Arbeitsflächen der Schleifscheibe 2 bzw. der Regelscheibe 4 fortbewegt Wenn die Zufuhr der Druckluft zu dem Zylinder 29 unterbrochen wird, wird demzufolge der Kolben 30 unter der Kraft der Feder 32 in seine Anfangsstellung zurückverfahren, wobei sich dementsprechend der Hebel 31 nach oben bewegt, indem er der Aufwärtsbewegung des Kolbens folgt, um den gekrümmten Abschnitt 3V außer Eingriff mit dem Hebel 18 zu bringen.

Beim Betrieb der erfindungsgemäßen spitzenlosen Schleifmaschine ist das Paar der Meßköpfc 1. Γ auf der μ Ausgangsscilc der Schleifscheibe 2 und der Regelscheibe 4 angeordnet. Die Meßköpfc 1, Γ sind über die Schlitten 9,9' gleitend auf dem Block 6 angeordnet und der Schleifscheibe 2
Maschine befördert.

bzw. der Regelscheibe 4 aus der

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

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   Patentanspruch:

   Spitzenlose Schleifmaschine mit einer drehbar gelagerten Schleifscheibe und einer drehbar gelagerten Regelscheibe, die der Schleifscheibe mit einem, die Endabmessungen eines zu bearbeitenden Werkstückes bestimmenden Abstand gegenübersteht, mit einer Werkstückauflage und einer Meßeinrichtung zur Erfassung von Veränderungen der Arbeitsfläche der Schleifscheibe, wobei die Meßeinrichtung einen Meßkopf, einen Übertragungshebel, der mit einem Ende des Meßkopfes in Verbindung steht sowie ein am freien Ende des Obertragungshebels angeordnetes Meßorgan aufweist und wobei die Werkstückauflage mit einer öffnung versehen ist, durch welche das Meßorgan hindurchgeführt ist, dadurch gekennzeichnet,