DE3107494A1

DE3107494A1 - Verfahren und vorichtung zum messen eines schleifwerkzeugdurchmessers

Info

Publication number: DE3107494A1
Application number: DE19813107494
Authority: DE
Inventors: Paul 48430 Fenton Mich. Fitzpatrick; Richard J. 49460 West Olive Mich. Gavasso
Original assignee: Ex-Cell-O Corp
Current assignee: Ex-Cell-O Corp
Priority date: 1980-03-03
Filing date: 1981-02-27
Publication date: 1982-01-14
Also published as: CA1156046A; GB2070988A; JPS56155806A; US4291504A; GB2070988B

Description

HOEGER. STELLRECHT: & PARTNER

PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14 c · D 7000 STUTTGART 1

A 44 551 b Anmelder: Ex-Cell-0 Corporation k - 176 2855 Coolidge

26. Februar 1981 Troy, Michigan 48o84

USA

Verfahren und Vorrichtung zum Messen eines Schleifwerkzeugdurchmessers

Die ^Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen des Durchmessers eines Schleifwerkzeugs oder dergleichen während der Maschinenbearbeitung einer Werkstückbohrung auf einen vorgegebenen Durchmesser derselben durch Messung des Bohrungsdurchmessers mittels einer Messanordnung und zum Steuern der Arbeitszyklen des Werkzeugs sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens .

Beim Schleifen, insbesondere beim Honen, von Bohrungen auf einen bestimmten Durchmesser werden bisweilen Lehrdorne benutzt, um festzustellen, ob die bearbeitete Bohrung ein Untermaß hat. Derartige, nach Art eines Lehrdorns arbeitende Messanordnungen sind in Verbindung mit Honmaschinen beispielsweise in den US-PSen 2 741 o71, 2 787 865, 2 787 866, 2 87o 577 und 3 286 4o9 beschrieben. Gemäß all diesen Patentschriften wird beim Betrieb einer- Honmaschine die messdornartige Messanordnung bei jedem Honzyklus, d.h. bei jeder von einer Drehbewegung überlagerten Hin- und Herbewegung des Schleifbzw. Honwerkzeugs in eine solche Lage bewegt, daß sie

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die Tendenz hat, in die Werkstückbohrung einzutauchen. Solange der Honvorgang noch nicht abgeschlossen ist, kann die Messanordnung dabei nicht in die Bohrung eintauchen, so daß die Honmaschine weiterarbeitet. Sobald die Messanordnung bzw. ein Lehrdornteil derselben dann in die gehonte Bohrung eintauchen kann, wird dies von Detektoreinrichtungen der Maschine erfasst, woraufhin die Detektoreinrichtungen ein Signal erzeugen, dass die Bohrung bis auf das gewünschte Maß bearbeitet ist, woraufhin die Maschine das Werkzeug aus der Bohrung zurückzieht und abschaltet. Sämtliche Messanordnungen gemäß den genannten Patenten werden dabei unter einer Vorspannung gehalten, durch die der Messdornteil gegen die zu bearbeitende Bohrung vorgespannt wird. Außerdem werden jeweils Schalter verwendet, um festzustellen, wann der Messdornteil in die Bohrung eintaucht, wobei überdies der Bohrungsdurchmesser bei jeder Hin- und Herbewegung des Honverkaeugs überprüft wird.

Es ist auch bekannt, konische Lehrdorne zu verwenden, so· daß der Lehrdorn nach jedem Honzyklus etwas tiefer in die gehonte Bohrung eindringt. Wenn die Bohrung dann den richtigen Durchmesser hat, dann dringt der Lehrdorn entsprechend tief in die Bohrung ein, was mit einer geeigneten Schaltvorrichtung festgestellt wird, woraufhin der Honvorgang unterbrochen wird. Der Hauptunterschied gegenüber zylindrischen Lehrdornen mit einer Schrägfläche am vorderen Ende besteht darin, daß diese bei Erreichen des vorgegebenen Durchmessers der Bohrung im allgemeinen voll in die Bohrung eintauchen und damit den Honvorgang beenden.

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Weiterhin ist es bekannt, bei Honmaschinen der betrachteten Art, bei denen das Honwerkzeug in der zu honenden Bohrung mehrfach hin- und hergeführt wird, die Messanordnung zunächst außer Kontakt mit der Bohrung zu halten und sie erst gegen Ende eines Bearbeitungszyklus freizugeben. In den meisten Fällen ist nämlich die Honzeit annähernd bekannt, so daß ein Zeitgebermechanismus verwendet werden kann, der den Lehrdorn für die ersten 80% der Bearbeitungszeit außer Kontakt mit der Bohrung hält und ihn dann während der letzten 20% der Bearbeitungszeit für ein Eintauchen in die Bohrung freigibt. Auf diese Weise wird der Vorteil erzielt, daß die Lebensdauererwartunc der Doms stark erhöht wird.

In jüngerer Zeit sind nun, wie dies beispielsweise in der US-PS 4 173 852 beschrieben ist, auch Honwerkzeuge entwickelt worden, bei denen das Honelement eine zylindrische Buchse darstellt, die auf der Außenseite mit Schleifpartikeln beschichtet ist. Diese Buchse ist dabei gewöhnlich mit einer wendeiförmigen Nut versehen bzw. geschlitzt, so daß der Durchmesser durch das Zusammenwirken einer Kegelfläche auf ihrer Innenseite mit einer Kegelfläche am Werkzeugschaft eingestellt werden kann. Derartige Honwerkzeuge werden im allgemeinen dort verwendet, wo es für eine Endbearbeitung lediglich erforderlich ist, das Werkzeug ein einziges Mal in die Bohrung vorzuschieben und wieder aus dieser !-zurückzuziehen, wobei die Maschinenbearbeitung bereits abgeschlossen ist. Bei dieser Art von Maschinenbearbeitung wird bisher ein Lehrdorn

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unmittelbar hinter dem Hon- bzw. Schleifwerkzeug angeordnet, so daß der Bohrungsdurchmesser jedesmal geprüft werden kann, wenn das Werkzeug im Zuge einer Hin- und Herbewegung durch ein Werkstück hindurchgeführt wird. Wenn der Lehrdorn dabei in die zu honende öffnung eintaucht, dann ist dies ein Zeichen dafür, daß der Werkzeugdurchmesser innerhalb der Toleranzen liegt. Andererseits tritt bei einer derartigen Messanordnung am Lehrdorn ein erheblicher Verschleiß auf, da er in ähnlicher Weise wie bei den anderen vorbekannten Honmaschinen bei jedem Honzyklus in Kontakt mit der Werkstückbohrung gelangt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik und der vorstehend aufgezeigten Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren bzw. eine verbesserte Vorrichtung zum Messen des Durchmessers eines Schleifwerkzeugs oder dergleichen anzugeben, um die Abnutzung einer beim Messvorgang benutzten lehrdornartigen Messvorrichtung auf ein Minimum zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß dem Hauntanspruch gelöst bzw., was die Vorrichtungen anbelangt, durch die Vorrichtungen gemäß den Ansprüchen 4 und 5.

Der entscheidende Vorteil von Verfahren und Vorrichtung gemäß der Erfindung besteht dabei darin, daß die Messvorrichtung außer Kontakt mit den Werkstücken bleibt, bis eine vorgegebene Anzahl von Werkstücken fertiggestellt ist. Anschließend wird die Messanordnung dann

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freigegeben, so daß sie beim nächsten Bearbeitungszyklus in die bearbeitete Bohrung eintauchen könnte; wenn die Messanordnung dann trotz Freigabe nicht in die Bohrung eintaucht, dann wird die Maschinenbearbeitung unterbrochen, woraufhin der Werkzeugdurchmesser nachgestellt werden kann, um anschließend die Maschine erneut in Betrieb zu nehmen.

Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die mit einem Lehrdornteil versehene Messvorrichtung dabei nach Freigabe durch die Betätigungseinrichtungen unter dem Einfluß der Schwerkraft in die zu prüfende Bohrung absinken. Wenn die Messvorrichtung dabei weit genug absinkt, kann sie in Ausgestaltung der Erfindung Schalteinrichtungen betätigen.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung sind der Messanordnung Vorspanneinrichtungen zugeordnet. Außerdem ist ein Distanzelement zwischen dem Schleifwerkzeug und der Messanordnung vorgesehen. Das Distanzelement hält nun die Messanordnung im Abstand von der Bohrung, bis der Hub der Spindel erhöht wird, was in vorgegebenen zeitlichen Abständen geschieht, woraufhin der Lehrdornteil der Messanordnung nunmehr - vorausgesetzt, daß die Bohrung weit genug ist - in die Bohrung eintauchen kann. Auch in diesem Fall sind wieder Schalteinrichtungen vorgesehen, die feststellen, ob der freigegebene Lehrdorn tatsächlich in die öffnung eintaucht oder nicht, um bei zu geringem Öffnungsdurchmesser eine Betriebsunterbrechung bewirken.

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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird also der Durchmesser der Bohrung während der Bearbeitung gemessen, wobei die Messanordnung an dem Schleifwerkzeug oder dergleichen montiert ist. Die Messanordnung besitzt dabei einen Lehrdornteil mit vorgegebenem Durchmesser, der normalerweise'außer Kontakt mit dem Werkstück gehalten wird. In vorgegebenen Zeitabständen bzw. nach einer vorgegebenen Anzahl von Arbeitszyklen wird die Messanordnung dann freigegeben, woraufhin die Tatsache, daß die Messanordnung trotzdem nicht in die Bohrunq eintaucht, anzeigt, daß der Werkzeugdurchmesser bis zu einem unteren Grenzwert bzw. unter die untere Toleranzgrenze abgesunken ist. Andererseits zeigt das Eintauchen der Messanordnung in die Bohrung an, daß diese die richtige Größe hat, so daß die Maschine weiterarbeiten kann. Wenn der Werkzeugdurchmesser jedoch zu gering geworden ist, dann wird die Maschine abgeschaltet und der Werkzeugdurchmesser wird entsprechend erhöht.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand von Unteransprüchen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, teilweise im Schnitt, für einen Betriebszustand, bei dem die Messanordnung in vorgegebenem Abstand von dem Werkzeug gesichert ist;

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Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung, jedoch für einen Betriebszustand, bei dem die freigegebene Messanordnung wegen eines Untermaßes der zu prüfenden Bohrung nicht in diese eintauchen kann;

Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung, jedoch für einen Betriebszustand, bei dem die freigegebene Messanordnung in die zu messende Bohrung eintaucht;

Fig. 4 eine Seitenansicht einer abgewandelten Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, teilweise im Schnitt, für einen · Betriebszustand, bei dem die Messanordnung durch entsprechende Einstellung des Spindelhubes nicht in Kontakt mit der zu messenden Bohrung gelangen kann;

Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende Darstellung, jedoch für einen Betriebszustand, bei der die Messanordnung trotz vergrößertem Spindelhub wegen eines Untermaßes der Bohrung nicht in diese eintauchen kann- und

Fig. 6 eine der Fig. 5 entsprechende Darstellung, bei der die Messanordnung bei vergrößertem Spindelhub in die zu messende Bohrung eintaucht .

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Im einzelnen zeigen Fig. 1 bis 3 der Zeichnung eine Anordnung mit einer Spindel Io, die auf geeignete Weise mit einem Maschinenrahmen 14 verbunden ist. Mit der Spindel Io ist ein Schleif- bzw. Polierwerkzeug, welches nachstehend der Einfachheit halber durchgehend als Honwerkzeug 16 bezeichnet wird, mittels einer Spannmutter .12 verbunden. Das Honwerkzeug 16 besitzt einen Schaft 18 mit einem Außengewinde 2o und einem konischen Endbereich 26 an seinem freien, von der Spannmutter 12 abgewandten Ende. Eine Buchse 24 sitzt gleitverschieblich auf dem Schaft 18 und stützt sich mit ihrem einen Ende an zwei Muttern 22 ab, die als Stellmutter mit zugehöriger Kontermutter dienen. Die Buchse 24 steht an ihrer Stirnseite - in Fig. 1 bis 3 am unteren Ende - in Kontakt mit einem Honelement 28. Das Honelement 28 ist mit dem konischen Endbereich 26 mittels eines Keils 3o drehfest verbunden. In das freie Ende des Schafts 18 ist eine Stiftschraube 32 eingeschraubt, auf die eine Stellmutter 34 aufgeschraubt ist, an der das Honelement 28 anliegt. Das Honelement 28, welches wie eine Hülse ausgebildet ist, besitzt einen (wendeiförmigen), durchgehenden Schlitz 36, so daß sein Außendurchmesser im Bereich einer Honfläche 29 durch ein mehr oder weniger starkes Anziehen der Stellmutter 34 verändert werden kann. Die Muttern 22 dienen der axialen Positionierung des Honelements und in Verbindung mit der Stellmutter 34 der Einstellung des richtigen Außendurchmessers des aufspreizbaren Honelements 28.

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Bei der betrachteten Anordnung ist ferner eine Messanordnung 5o vorgesehen, welche einen Messdornteil 52 mit dem gewünschten Durchmesser sowie eine Schrägfläche 56 an dem von der Spindel 10 abgewandten Ende und einen Flansch 53 am anderen Ende aufweist. Die Messanordnung 5o ist bezüglich der Buchse 24 gleitverschieblich und wird normalerweise durch den Anker 68 eines Elektromagneten 66 in ihrer Ruhestellung gehalten, wobei der Anker 68 an einer Anschlagfläche 54 des Flansches 53 anliegt. Weiterhin ist am Maschinenrahmen 14 mittels eines Schraubbolzens 62 ein Bügel 6o befestigt, mit dessen anderem Ende ein Verbinduigsstück 64 auf geeignete Weise verbunden ist. Mit dem Verbindungsstück 64 sind der Elektromagnet 66 und ein Schalter 7o verbunden. An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, daß der Elektromagnet 66 mit seinem Anker 68 durch eine andere Betätigungseinrichtung mit einem hin- und herbeweglichen Element ersetzt werden könnte. Beispielsweise könnte für den genannten Zweck ein pneumatisches oder hydraulisches Betätigungselement mit Vorteil eingesetzt werden.

Ein Werkstück 4o ist an einem Aufspanntisch 42 mittels einer Spannklammer 44 gehaltert. In Fig. 1 ist das Honwerkzeug 16 in seiner untersten Stellung gezeichnet, in der es eine Bohrung 38 des Werkstücks 4o bereits passiert hat. Dabei gestattet eine Durchlaßöffnung 48 des Aufspanntisches 42 das Hindurchführen des Honwerkzeugs 16 sowie die Zuführung von Kühlmittel. Auch die Spannklammer 44 'ist mit einer Durchlaßöffnung

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46 versehen, durch die das Honwerkzeug 16 und die Messanordnung 5o hindurchtreten können. Solange der Elektromagnet 66 nicht erregt wird, liegt sein Anker 68 an der Anschlagfläche 54 der Messanordnung bzw. des Messelementes 5o an und hält dieses in seiner Ruhestellung, bis eine Messung durchgeführt werden soll.

In der in Fig.3 gezeigten Betriebsstellung ist der Elektromagnet 66 erregt und sein Anker 68 zurückgezogen, so daß das Messelement 5o nach unten fallen kann. Weiterhin befindet sich das Honwerkzeug 16 wieder in seiner tiefsten Stellung, so daß das Messelement 5o bis in die Bohrung 38 gelangen kann, wobei der Messdornteil 52 so weit in die Bohrung 38 eintaucht, daß die Anschlagfläche 54 des Flansches 5 3 einen Betätigungsarm 72 eines Schalters 7o betätigen kann. Bei der Aufwärtsbewegung des Honwerkzeuges 16 legt sich dann dessen Schulter 25 an eine Stirnfläche 57 des Messelementes 5o an, so daß der Messdornteil 52 wieder aus der Bohrung 38 herausbewegt wird. Beim Herausbewegen des Messelements 5o aus der Bohrung 38 und beim vollständigen Zurückziehen des Honwerkzeugs 16 kehrt der zuvor betätigte Schalter 7o in seine Ausgangsstellung zurück, so daß der Erregerstrom für den Elektromagneten 66 abgeschaltet und dessen Anker 68 wieder in den Laufweg des Flansches 53 gebracht wird, wodurch das Messelement 5o dann wieder in seiner Ruhestellung gesichert wird. Das durch die Betätigung des Schalters 7o erzeugte Signal zeigt an, daß die

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Bohrung 38 den richtigen Durchmesser hat und daß folglich auch das Honwerkzeug 16 den richtigen Durchmesser hat, so daß die Maschinenbearbeitung fortgesetzt werden kann. Der Schalter 7o könnte beispielsweise einen Arbeitskontakt und einen Ruhekontakt aufweisen, so daß er sowohl im betätigten als auch im nichtbetätigten Zustand ein entsprechendes Signal liefert.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Betriebszustand ist der Elektromagnet 66 wieder erregt, so daß das Messelement 5o sich mit dem Honwerkzeug 16 nach unten bewegen kann. Gemäß Fig. 2 kann jedoch der Messdornteil 52 nicht in die Bohrung 38 eintreten, so daß die Anschlagflache 54 den Betätigungsarm 72 des Schalters 7o nicht betätigen kann. Das Signal über den Ruhekontakt des Schalters 7o bleibt also erhalten. Beim nächsten Arbeitshub der Maschine legt sich die Schulter 25 dann wieder an die Stirnfläche 57 an, so daß das Messelement 5o wieder aus der Bohrung 38 des Werkstücks 4o herausgehoben wird. Sobald das Honwerkzeug 16 dann seine oberste Stellung erreicht, wird die Erregung für den Elektromagneten 66 wieder abgeschaltet, so daß der Anker 68 wieder in seine in Fig. 1 gezeigte äußere Endstellung gelangt, woraufhin das Messelement beim nächsten Arbeitszyklus wieder in seiner Ruhestellung und außer Kontakt mit der Bohrung 38 des Werkstücks gehalten wird. Zu diesem Zeitpunkt wird nun die Maschine angehalten, um den Durchmesser des Honelements 28 nachzustellen. Gegebenenfalls besteht auch die Möglichkeit, die Maschine so zu programmieren, daß nach einem

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Ausbleiben der Betätigung des Schalters 7o durch das zuvor freigegebene Messelement 5o Zunächst noch einige weitere Teile bearbeitet werden, um zu überprüfen, ob das Ausbleiben des Schaltsignals auf einem Fehler beruhte oder ob sich das Honwerkzeug bis auf ein Untermaß abgenützt hat.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß die Anordnung gemäß Fig. 1 bis 3 auch so betrieben werden könnte, daß eine Prüfung auf ein Untermaß der Bohrung 38 bzw. des Honwerkzeugs bei jedem Bearbeitungszyklus erfolgt. Dies wäre aber nicht im Sinne der Erfindung. Effindungsgemäß wird nämlich angestrebt, daß das Messelement 5o nicht in die Bohrung 38 jedes gefertigten Werkstücks eintaucht. Vielmehr soll so vorgegangen werden, daß nach einiger Erfahrung hinsichtlich der Abnutzung des jeweiligen Werkzeugs bei den gerade zu bearbeitenden Werkstücken die Freigabe des Messwerkzeugs 5o jeweils nur nach einer gewissen Anzahl von Arbeitszyklen, d.h. nach der Bearbeitung einer gewissen Anzahl von Werkstücken, erfolgt. Dabei wird davon ausgegangen, daß die Messung an einer Maschine durchgeführt wird, bei der das Honwerkzeug jeweils nur einmal durch die Bohrung des zu bearbeitenden Werks tücks hindurchgeführt wird. Wenn dann das Messelement bei einem Messzyklus nicht in die Bohrung des Werkstücks eintauchen kann, dann zeigt dies, daß die Eohrung Untermaß hat und daß das Werkzeug nachgestellt werden sollte.

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Nachstehend soll nunmehr anhand von Fig. 4 bis 6 eine weitere Ausführungsform einer Anordnung gemäß der Erfindung erläutert werden. Bei dieser Ausführungsform ist zwischen der Spannmutter 12 und der Oberseite 58 des Flansches 53 eine Kegelfeder 88 angeordnet. Weiterhin ist im Unterschied zu dem zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel zwischen dem Honelement 28 und dem Messelement 5o eine Distanzhülse 8o vorgesehen, die fest auf der Buchse 24 sitzt, aber auch einstückig mit dieser ausgebildet sein könnte. Das Messelemente 5o wird durch die Kegelfeder 88 federnd in Richtung auf das Honelement 28 vorgespannt. Weiterhin fehlen bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 bis 6 gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel das Verbindungsstück 64 und der Elektromagnet 66. Stattdessen ist der Schalter 7o mit seinem Betätigungsarm 72 mittels einer Schraube 82 direkt am unteren Ende des Bügels 6o befestigt.

Bei der betrachteten Ausführungsform kann die Spindel Io in Abhängigkeit von einem Steuersignal weiter ausgefahren bzw. tiefer abgesenkt werden als bei einem normalen Bearbeitungszyklus. Man erkennt, daß die Spindel mit dem Werkzeug 16 dementsprechend in Fig. 5 und 6 tiefer abgesenkt ist als in Fig. 4. Gemäß Fig. kann das Messelement 5o mit seinem Messdornteil 52 bis auf eine vorgegebene Tiefe in die Bohrung 38 des Werkstücks 4o eintauchen. Dabei hält die Kegelfeder die Stirnfläche 57 des Messelements 5ο in Kontakt mit dem oberen Ende der Distanzhülse 8o, so daß die

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Anschlagfläche 54 des Flansches 53 den Betätigungsarm 72 des Schalters 7 ο betätigt. Das dadurch erzeugte Schaltsignal kann nun ausgewertet werden und zeiot an, daß die Bohrung 38 den richtigen Durchmesser hat, so daß anschließend wieder mit der normalen Hublänge der Spindel Io gearbeitet werden kann. Das weitere Ausfahren der Spindel Io erfolgt dann erst wieder nach einigen Betriebszyklen, wobei die Anzahl der zwischen den Mess- bzw. Prüfvorgängen ablaufenden Arbeitszyklen wieder in Abhängigkeit von der Art des Werkzeugs und des Werkstückmaterials bestimmt wird.

Auch unter den Betriebsbedingungen gemäß Fig. 5 führt die Spindel Io wieder einen langen Hub aus; man erkennt jedoch, daß das Messelement 5o bereits mit einer Schrägfläche 56 am oberen Ende der Bohrung 38 hängen bleibt. Die Tatsache·*,, daß der Messdornteil 52 nicht in die Bohrung 38 eintauchen kann, führt dazu, daß die Keaelfeder 88 zusammengedrückt wird und daß der Betätigungsarm 72 des Schalters 7o nicht betätigt wird. Auch in diesemFall wird das Messelement 5o beim Rückkehrhub der Spindel Io wieder in seine in Fig. 4 gezeigte Ausgangsstellung zurückgeführt. Außerdem wird die Spindel Io anschließend wieder mit dem normalen Hub betätigt. Das Ausbleiben eines Schaltsignals zeigt jedoch an, daß das Honelement 28 ein Untermaß hat und daß die Maschine zum Nachstellen des Durchmessers des Honelements 28 angehalten werden sollte, wie dies weiter oben bereits erläutert wurde.

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Ausgehend von den beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen stehen dem Fachmann verschiedene Möglichkeiten für Änderungen und/oder Ergänzungen zu Gebote, ohne daß er dabei den Grundgedanken der Erfindung verlassen müsste. Beispielsweise kann anstelle des mit einem Anker versehenen Elektromagneten gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ein hydraulisches oder pneumatisches Betätigungselement vorgesehen sein, um das Messelement 5o normalerweise im Abstand von der Bohrung 38 zu halten. Weiterhin könnte der Schalter 7o, der als Mikroschalter bzw. als Schalter mit Kontaktfeder dargestellt ist, durch einen einfachen induktiven Näherungsschalter ersetzt werden, der das Vorbeilaufen des Flansches 53 registriert oder durch einen magnetisch betätigbaren Reed-Schalter, wobei dann am Flansch 53 ein entsprechendes Magnetelement vorgesehen sein müsste. Diese Schalter würden dann in der gleichen Weise genutzt wie der Schalter 7o bei den beiden Ausführungsbeispielen, d.h. in der Weise, daß die Maschine beim Ausbleiben eines Schaltvorganges bzw. eines Schaltsignals stillgesetzt würde.

Man erkennt ferner, daß die Messanordnung^wie beim Stande der Technik, eine konische Messdornfläche aufweisen könnte oder in Ausgestaltung der Erfindung unterhalb des Honelements 28 angeordnet werden könnte. In diesem Fall könnte der Messvorgang durchgeführt werden, indem man die Spindel tiefer in die Maschine zurückzieht als dies bei den normalen Arbeitszyklen der Fall ist.

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Bei den vorstehend betrachteten Ausführungsbeispielen wurde davon ausgegangen, daß die gesamte Bearbeitung der Bohrung 38 im Verlauf einer einzigen Hin- und Herbewegung des Werkzeugs erfolgt, wobei zu beachten ist, daß bei einem einzigen Arbeitshub die Materialabnahme normalerweise gering ist und maximal wenige Aim beträgt, wobei der Materialabtrag in gewissem Umfang von der Körnung des Schleif- bzw. Honmaterials an der Werkzeugoberfläche abhängig ist.

Wenn mehr Material abzutragen ist, als dies bei einem einzigen Arbeitshub möglich ist, wird häufig mit mehreren Werkzeugen und mehreren Spindeln gearbeitet. Dabei werden die einzelnen Werkzeuge so eingestellt, daß sie einen zunehmend größeren Durchmesser haben, wobei der Unterschied im Durchmesser zwischen aufeinanderfolgenden Werkzeugen entsprechend dem möglichen Materialabtrag gewählt wird. Es ist aber auch möglich, die Werkzeuge bei einer Werkzeugmaschine mit Magazin und Wechseleinrichtungen nacheinander in die gleiche Spindel einzusetzen. Die Erfindung ist somit in gleicher Weise für alle mögliche Werkzeugmaschinen geeignet, wie z.B. für Revolverdrehbänke, Mehrspindelautomaten usw.

In allen Fällen ist es vorteilhaft, den Durchmesser der Bohrungen in den Werkstücken zu überwachen und so sicherzustellen, daß jedes Werkzeug den richtigen Bohrungsdurchmesser erzeugt und daß Werkstücke erhalten werden, bei denen die geforderten Toleranzen eingehalten werden, wodurch gleichzeitig gewährleistet

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wird, daß später einzusetzende Werkzeuge dagegen geschützt werden, daß ihre Fähigkeit zur Materialabtragung überschritten wird.

Insgesamt wird aus der vorstehenden Beschreibung deutlich, daß erfindungsgemäß zur Überprüfung des Werkzeugdurchmessers bei Schleifwerkzeugen und dergleichen in vorgegebenen Abständen betätigbare Messeinrichtungen eingesetzt werden. Wenn das Messelement der Messeinrichtungen dann nicht bzw. nicht weit genug in die Werkstückbohrung eintaucht, wird ein Schaltsignal erzeugt (bzw. nicht erzeugt), welches anzeigt, daß das Werkzeug so weit abgenutzt ist, daß die Untergrenze des Toleranzbereichs für die zu bearbeitende Bohrung erreicht ist und daß somit die Maschine anqehalten und das Werkzeug nachgestellt bzw. ausgewechselt · werden sollte. Wenn das Messelement dagegen in die Werkstückbohrung eintaucht, dann zeigt, dies, daß der Werkzeugdurchmesser noch im Toleranzbereich liegt. Dabei brauchen die gleichzeitig mit der Bearbeitung durchgeführten Messungen nicht während jedes Arbeitszyklus durchgeführt werden, da die Werkzeuge, insbesondere wenn die Bearbeitung der Werkstückbohrung jeweils in einem einzigen Arbeitszyklus durchgeführt wird, nur einer äußerst geringen Abnutzung unterliegen. Das Messetement wird somit beispielsweise nur bei jedem fünfzigsten oder fünfundsiebzigsten Werkstück in Kontakt mit der Werkstückbohrung gebracht, wobei die Abstände zwischen den Messungen im Einzelfall je nach Art des Werkzeugs und des Werkstückmaterxals bestimmt werden. Auf diese

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Weise wird der Verschleiß der Messeinrichtungen bzw. des Messeleraents auf ein Minimum reduziert. Dabei besteht auch die Möglichkeit, die durch das in die Bohrung eintauchende Messelement betätigten Schalteinrichtungen derart mit logischen Schaltungen zu verbinden, daß nach der Feststellung eines Untermaßes anschließend bei jedem Bearbeitungszyklus eine Messung durchgeführt wird, bis nach einer Folge von Messungen, bei denen ein Untermaß ermittelt wurde, endgültig ein Signal erzeugt wird, welches anzeigt, daß das Werkzeug zu weit abgenützt ist. (Die Maschine kann natürlich auch gleich beim ersten Untermaß-Sianal angehalten werden). Weiterhin besteht die Möglichkeit, in Abhängigkeit von ein oder mehreren Untermaß-Signalen optische und/oder akustische Signaleinrichtungen zu betätigen, um das Bedienungspersonal auf die Notveiuigkeit eines Eingreifens aufmerksam zu machen, was gerade bei automatischen Maschinen mit hoher Produktionsgeschwindigkeit wichtig ist.

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Patentansorüche

Verfahren zum Messen des Durchmessers eines Schleifwerkzeugs oder dergleichen während der Maschinenbearbeitung einer Werkstückbohrung auf einen vorgegebenen Durchmesser derselben durch Messung des Bohrungsdurchmessers mittels einer Messanordnung und zum Steuern der Arbeitszyklen des Werkzeugs, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Man hält die Messanordnung(5o)in einer Ruhestellung außer Eingriff mit der Werkstückbohrung (38) ;

b) man betätigt die Messanordnung(5o)selektiv derart, daß sie in die Werkstückbohrung 38 eintauchen und wieder in ihre Ruhestellung zurückkehren kann und

c) man stellt mittels Schalteinrichtungen(7o, 72)fest, ob die Messanordnung(5o)bis auf eine vorgegebene Tiefe in die Werkstückbohrung (38)eindringt.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Schalteinrichtungen(7o, 72)zur Steuerung der Maschinenbearbeitung verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die selektive Betätigung der Messanordnung (5o)jeweils nach der Maschinenbearbeitung einer vorgegebenen Anzahl von Werkstücken(4o)durchführt.

4. Vorrichtung zum Messen des Durchmessers eines Schleifwerkzeugs oder dergleichen in einer Werkzeugmaschine während der Maschinenbearbeitung einer Werkstückbohrung durch Messung des "Bohrungsdurchmessers mittels einer Messanordnung und zum Steuern der Arbeitszyklen des Werkzeugs, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) die Messanordnung(5o)ist gleitverschieblich auf der Welle(18)des Schleifwerkzeugs(16) oder dergleichen angeordnet;

b) es sind Betätigungseinrichtungen(66, 68)vorgesehen, durch deren Betätigung die Mes.sanordnung(5o)in vorgegebenen zeitlichen Abständen selektiv zu einem Eintauchen in die Werkstückbohrung (38) freigebbar ist;

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c) es sind Trenneinrichtungen(25, 57)vorgesehen, durch die die Messanordnung(5o) außer Eingriff mit der Werksttickbohrung(38)bringbar ist und

d) es sind Steuereinrichtungen(7o, 72)vorgesehen, durch die die mit dem Schleifwerkzeug oder dergleichen ausgerüstete Maschine stillsetzbar ist, wenn die Messanordnung(5o)nach ihrer Freigabe nicht in die Werkstückbohrung(38)eintaucht.

5, Vorrichtung zum Messen des Durchmessers eines Schleifwerkzeugs oder dergleichen in einer Werkzeugmaschine während der Maschinenbearbeitung einer Werkstückbohrung durch Messung des Bohrungsdurchmessers mittels einer Messanordnung und zum Steuern der Arbeitszyklen des Werkzeugs, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) es ist eine Spindelanordnung(lo)vorgesehen;

b) es ist ein Schleifwerkzeug(16)oder dergleichen vorgesehen, welches einen Schaft(18) aufweist, der fest mit der Spindelanordnung(Io)verbunden ist;

c) es ist ein Schleifelement(28)oder dergleichen vorgesehen, welches einstellbar auf dem Schaft

(18)gehaltert ist;

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d) die Messvorrichtungi 5o) ist gleitverschieblich auf einer Buchse(24) montiert, die ihrerseits einstellbar auf dem Schaft(18)gehaltert ist;

e) es ist ein Distanzelement(80)zum Aufrechterhalten eines Abstands zwischen der Messanordnung(5o)und dem Schleifelement(28)oder dergleichen vorgesehen;

f) es sind Vorspanneinrichtungen(88)zur Erzeugung einer Vorspannung zum Pestlegen der Messanordnung (5o) zwischen dem Distanzelement(80)und der Spindelanordnung(lo)vorgesehen;

g) es sind Betätigungseinrichtungen vorgesehen, durch die die Messanordnung(5o) selektiv in Eingriff mit der Werks tu ckbohrunex( 38) bringbar ist;

h) es sind Trenneinrichtungen (25, 57) vorgesehen, durch die die Messanordnung(5o) außer Eingriff mit der Werkstückbohrung(38) bringbar ist und

i) es sind Steuereinrichtungen(7o, 72)zum selektiven Stillsetzen der mit dem Schleifwerkzeug (16)oder dergleichen ausgerüsteten Maschine vorgesehen.

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26. Februar 1981

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Messanordnung(5o)ringförmig ausgebildet und auf dem Schleifwerkzeug 16 oder dergleichen derart angeordnet ist, daß sieeinen Teil (18)desselben umgibt, daß Betätigungseinrichtungen vorgesehen sind, durch die die Messanordnung(5o) in einer Ruhestellung festlegbar ist,und daß die Trenneinrichtungen als Auswerfereinrichtungen (25. 5 7)aus gebildet s ind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen zum selektiven Stillsetzen der Maschine als Schalteinrichtungen (7o, 72)ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schälteinrichtungen als Mikroschalter (7o,72)ausgebildet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtungen als Näherungsschalter ausgebildet sind.

130062/OS91