DE3428426A1

DE3428426A1 - Einrichtung fuer eine schleifscheibe mit abgerundeten kanten

Info

Publication number: DE3428426A1
Application number: DE19843428426
Authority: DE
Inventors: Yukio Kariya Aichi Oda; Toshio Tsujiuchi; Kunihiko Unno
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1983-08-02
Filing date: 1984-08-01
Publication date: 1985-02-21
Also published as: JPS6033006A; JPH0258060B2; US4551950A; DE3428426C2

Description

1A-4704
TH-1O63-G

TOYODA KOKI KABUSHIKI KAISHA Kariya, Aichi, Japan

Einrichtung für eine Schleifscheibe mit abgerundeten

Kanten

Die Erfindung betrifft eine Abrichteinrichtung zur präzisen Abrichtung einer Schleifscheibe mit abgerundeten Kanten.

In jüngster Zeit werden sog. CBN-Schleifscheiben verwendet, welche ein hartes Material, z.B. kubisches Bornitrid, als abradierendes Material verwenden. Da CBN-Schleif scheiben äußerst kostenaufwendig sind, ist es erforderlich, beim Abrichten das durch das Abrichtwerkzeug weggeschnittene Material auf einem Minimum zu hai-

ten, welches unbedingt erforderlich ist, um die gewellten Unregelmäßigkeiten der Schleifscheibe zu entfernen, so daß die Schleifscheibe während einer möglichst langen Zeit benutzt werden kann. Wenn das Abrichtwerkzeug in einem zu geringen Maße in die Schleifscheibe einschneidet, so werden die gewellten Unregelmäßigkeiten nicht vollständig entfernt und die Sehleifgenauigkeit ist unzureichend. Es ist daher bei Abrichteinrichtungen für solche Schleifscheiben erforderlich, daß das Ausmaß des Einschneidens des Abrichtwerkzeugs mit einer Genauigkeit von etwa + einige wenige/um eingestellt wird. Bei dem eigentlichen Abrichtprozeß dehnt sich jedoch die Schleifscheibe thermisch aus, und zwar aufgrund von Änderungen der Umgebungstemperatur und der Lagertemperatur. Daher variiert die Position der zylindrischen Schleiffläche. Die dem Angriff des Abrichtwerkzeugs unterworfene Schleif scheibe wird dabei in einem geringen Maße abgenutzt, welches sich von Mal zu Mal ändert. Um somit die obige Genauigkeit des Angriffs des Abrichtwerkzeugs auf die Schleifscheibe zu gewährleisten, ist es erforderlich, daß das Abrichtwerkzeug bis zu einer fixierten Tiefe, gemessen von einer Grenzfläche, nämlich der Schleiffläche der Schleifscheibe vor dem Abrichten, eingreift. Zu diesem Zweck muß die Position der abzurichtenden Schleifscheibe präzise gemessen werden. Ein Verfahren für diese Messung besteht in der Erfassung der Position der Schleiffläche mit einem Kontaktsensor, welcher es ermöglicht, daß das Abrichtwerkzeug zu der gewünschten Tiefe, gemessen von der Schleiffläche, eingreift.

Schleifscheiben mit einer einzigen Schleiffläche werden herkömmlicherweise folgendermaßen abgerichtet. Das Abrichtwerkzeug wird mit einem Kontaktglied versehen, welches normal zur Schleifscheibe bewegbar ist. Nachdem ei-

ne Spitze am Ende des Kontaktgliedes mit der Schleiffläche des Abrichtwerkzeugs fluchtet, wird ein Abrichtkopf, welcher das Kontaktglied trägt, zur Schleifscheibe vorgeschoben. Wenn ein Kontakt zwischen dem Kontaktglied und der Schleifscheibe festgestellt wird, d.h. die Schleifflächen des Abrichtwerkzeugs und der Schleifscheibe in Fluchtung gebracht sind, so wird der Abrichtkopf um ein gewünschtes Intervall zugestellt. Danach wird der Abrichtkopf axial zur Schleifscheibe bewegt, wobei letzterer abgerichtet wird.

Dieses Verfahren hat sich in der Praxis als unbefriedigend erwiesen, wenn man Schleifscheiben verwendet, welche zylindrische Schleifflächen und abgerundete Kanten aufweisen. Genauer gesprochen, falls das Kontaktglied an der zylindrischen Schleiffläche angreift, zu der es normal steht und deren Position erfaßt, so kann das Meßsignal leicht einen Fehler beinhalten, falls die abgerundeten Kanten der Schleiffläche aufgrund einer thermischen Ausdehnung der Schleifscheibe axial versetzt sind.Dies hat zur Folge, daß die Schleiffläche der Schleifscheibe nicht präzise abgerichtet wird, und zwar kontinuierlich entlang einer gewünschten, gekrümmten Linie, ohne daß die axiale Versetzung der abgerundeten Kanten kompensiert wird.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abrichtvorrichtung zu schaffen, welche dazu befähigt ist, abgerundete Kanten einer Schleifscheibe gleichmäßig mit hoher Genauigkeit abzurichten, und zwar unabhängig von radialen und axialen Versetzungen der Schleifscheibe.

Erfindungsgemäß wird eine Abrichteinrichtung geschaffen, welche ein Abrichtwerkzeug umfaßt. Dieses befindet sich auf einer Werkzeughalterung, welche radial und axial ssur

Schleifscheibe bewegbar ist. Die Schleifscheibe weist eine abgerundete Kante auf und ist durch eine Antriebseinheit bewegbar, welche mit der Werkzeughalterung gekoppelt ist zur Bewegung entlang eines vorbestimmten Pfads zum Zwecke des Abrichtens der abgerundeten Kanten der Schleifscheibe. Mindestens ein Kontaktglied zur Kontaktierung der Außenperipherie und der Endflächen der Schleifscheibe ist auf der Werkzeughalterung befestigt. Ein Sensor ist ebenfalls auf der Werkzeughalterung befestigt zur Erfassung eines Kontakts zwischen dem Kontaktglied und der Schleifscheibe. Ein Vorschubsteuersystem steuert die Vorschubantriebseinheit zur Bewegung des Abrichtwerkzeugs entlang eines vorbestimmten Pfads. Das Vorschubsteuersystem steuert die Vorschubantriebseinheit, so daß das kontaktglied radial und axial zur Schleifscheibe bewegt wird, bis der Sensor betätigt wird, und zwar unmittelbar nach einem Abrichtprozeß und unmittelbar vor dem nächsten Abrichtprozeß. Ein Schleifscheiben-Positionsdetektor erfaßt die radiale Position und die axiale Position der Schleifscheibe, wenn der Sensor betätigt wird, und zwar unmittelbar nach dem einen Abrichtprozeß und unmittelbar vor dem nächsten Abrichtprozeß. Eine Korrektureinheit korrigiert den vorbestimmten Pfad, auf dem das Abrichtwerkzeug im nächsten Abrichtprozeß bewegt wird, und zwar aufgrund der Positionen der Schleifscheibe, welche durch den Schleifscheiben-Positionsdetektor erfaßt wurden, und zwar unmittelbar nach dem einen Abrichtprozeß und unmittelbar vor dem nächsten Abrichtprozeß.

Die Versetzungen der Schleifscheibe und deren Abnutzung in der Zwischenzeit nach dem einen Abrichtprozeß und vor dem nächsten Abrichtprozeß werden ermittelt. Der nächste Abrichtprozeß wird derart durchgeführt, daß diese Versetzungen und Abnutzungen kompensiert werden. Auf diese

Weise kann somit die Außenperipheriefläche der Schleifscheibe mitsamt den abgerundeten Kanten mit höchster Genauigkeit abgerichtet werden, und zwar mit einer gleichförmigen Abrichttiefe oder einem gleichförmigen Abrichtbetrag.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht einer Abrichteinrichtung gemäß vorliegender Erfindung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer numerischen Steuereinrichtung für die erfindungsgemäße Abrichteinrichtung;

Fig. 3 ein Fließdiagramm eines durch den zentralen Prozessor des numerischen Steuersystem bewirkten Prozesses; und

Fig. 4 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Bewegung eines Abrichtwerkzeugs.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abrichteinrichtung. Diese umfaßt einen Schleifkopf 210 mit einer drehbar gelagerten Schleifwelle 201, für die drehbare Lagerung einer abzurichtenden Schleifscheibe Die Schleifwelle 201 weist am anderen Ende eine nicht dargestellte Riemenscheibe auf, auf die die Drehantriebskraft eines nichtgezeigten Antriebsmotors für die Drehbewegung der Schleifscheibe 20 übertragen wird.

Eine Antriebseinrichtung für das Abrichtwerkzeug ist ebenfalls auf dem Schleifkopf 210 befestigt. Diese Antriebseinrichtung umfaßt eine Halterung 405, welche auf dem Schleifkopf 210 angeordnet ist und Führungsflächen 410 zur Bewegung eines Querschlittens 409 axial zur Schleifwelle 20 aufweist. Der Querschlitten 409 kann

axial zur Schleifwelle 20 bewegt werden, und zwar vermittels eines in Querrichtung wirkenden Servomotors 407 und einer Vorschubspindel 422, welche mit der Antriebswelle des Servomotors 407 verbunden ist. Der Querschlitten 409 trägt einen Abrichtkopf 401 zur Bewegung eines Abrichtwerkzeugs oder einer Abrichtscheibe 2 in einer Richtung normal zur Schleifscheibe 20. Der Abrichtkopf 401 umfaßt eine Vorschubspindel 421, welche sich durch eine zentrale Bohrung erstreckt und mit der Ausgangswelle eines Servomotors 402 verbunden ist, welche am Querschlitten 409 befestigt ist, und zwar zur Steuerung des Ausmaßes der Abrichtbearbeitung durch das Abrichtwerkzeug 2. Die Vorschubspindel 421 steht in Gewindeverbindung mit einer nichtgezeigten Mutter, welche ihrerseits am Abrichtkopf 401 befestigt ist. Auf diese Weise kann der Abrichtkopf 401 ansprechend auf Drehung des Servomotors 402 bewegt werden. Ein Halterungsblock 411 ist auf dem Abrichtkopf 401 befestigt und dient der drehbaren Lagerung des Abrichtwerkzeugs 2. Ein Antriebsmotor 412 für den Drehantrieb des Abrichtwerkzeugs 2 ist auf dem Halterungsblock 411 befestigt.

Im folgenden soll das Kontaktglied sowie eine Antriebseinheit für das Kontaktglied erläutert werden. Die Abrichteinrichtung umfaßt ein Paar Kontaktglieder, und zwar ein erstes Kontaktglied 6a und ein zweites Kontaktglied 6b, welche relativ zueinander fixiert sind und gemeinsam durch eine Kontaktglied-Antriebseinheit bewegbar sind, und zwar in Richtungen, welche normal zur Schleifscheibe 20 und axial zur Schleifscheibe 20 verlaufen. Die Antriebseinheit für das Abrichtwerkzeug wirkt gleichzeitig als Antriebseinheit für die Kontaktglieder. Das erste Kontaktglied 6a und das zweite Kontaktglied 6b werden durch eine Kontaktgliedhalterung 6c gehalten, und zwar auf dem Abrichtkopf 401, so daß das erste und zweite

Kontaktglied 6a, 6b sich im rechten Winkel zueinander erstrecken. Das erste Kontaktglied 6a dient zur Erfassung einer zylindrischen Fläche der Schleifscheibe 20. Das zweite Kontaktglied 6b dient zur Erfassung einer Stirnschleiffläche der Schleifscheibe 20. Die Kontaktgliedhalterung 6c trägt ferner einen Kontaktsensor 10. Das erste Kontaktglied 6a und das zweite Kontaktglied 6b werden durch den Servomotor 402 entlang der Y-Achse, d.h. normal zur Schleifscheibe 20, bewegt und durch einen Servomotor 407 entlang der X-Achse, d.h. axial zur Schleifscheibe 20.

Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm eines numerischen Steuersystems für die erfindungsgemäße Abrichteinrichtung. Das numerische Steuersystem wird durch einen Computer gesteuert. Der Computer umfaßt einen zentralen Prozessor (CPU) 30, Interface-Einrichtungen 33, 34 und einen Speicher 35. Der Zentralprozessor 30 ist über das Interface 33 mit einer Dateneingabeeinrichtung 31 verbunden und mit einer Berührungssensorschaltung 32 zur Erfassung eines Kontakts oder einer Berührung zwischen den Kontaktgliedern und den Schleifflächen. Die Antriebseinheiten 36, 37 zum Antrieb der Servomotoren 407 bzw. 402 sind über das Interface 34 mit dem Zentralprozessor 30 verbunden.

Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm der aufeinanderfolgenden Stufen der Arbeitsweise des Computers. Fig. 4 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung des Prinzips der Erfassung der Versetzungen der Schleifflächen der Schleifscheibe mit Hilfe der Kontaktglieder und der Korrektur des Bewegungspfades des Werkzeugs 2. Die Stufen 100 bis 116 dienen zur Erfassung der Positionen der Schleifflächen 20a, 20b der Schleifscheibe 20 in bezug auf die Ausgangspositionen der Kontaktglieder. Gemeinsam bilden sid einen Kontaktglied-Bewegungsdetektor.

In Fig. 4 wird das erste Kontaktglied 6a entlang der Y-Achse, d.h. normal zur Schleifscheibe 20, bewegt, bis es an der Schleiffläche 20a angreift. Dieser Kontakt wird durch den Berührungssensor 10 erfaßt. Sobald das Kontaktglied 6a die Schleiffläche 20a berührt, wird der in Y-Achseinrichtung wirkende Servomotor 402 abgeschaltet und das Vorschubintervall des Kontaktgliedes 6a wird als YR in Stufe 104 abgespeichert. Der Wert YR bezeichnet die Position der Schleiffläche 20a in bezug auf die Ausgangsposition des Kontaktgliedes 6a. Nachdem das Kontaktglied 6a um eine bestimmte Strecke in Stufe 108 zurückbewegt wurde, wird das zweite Kontaktglied 6b in Richtung der . X-Achse vorwärtsbewegt, bis es an der Schleiffläche 10b in Stufe 110 angreift,und das Vorschubintervall des Kontaktgliedes 6b wird in Stufe 114 als XR abgespeichert. Auf diese Weise werden die Positionen der Schleifflächen vor deren Abrichtung als Vorschubintervalle der Kontaktglieder erfaßt. Sodann werden Änderungen der Vorschubintervalle der Kontaktglieder in Stufe 118 erfaßt. Genauer gesprochen, wurden zuvor die Vorschubintervalle der Kontaktglieder, welche unmittelbar nach dem Abrichten der Schleifflächen in einem vorhergehenden Abrichtprozeß gemessen wurden,als XO und YO abgespeichert. Die Positionsdifferenzen der Schleifflächen werden berechnet und als Δχ bzw. ΔΥ abgespeichert. Die Strich-Punkt-Punkt-Linien 21a, 21b in Fig. 4 bezeichnen die Positionen der Schleifflächen der Schleifscheibe 2 unmittelbar nach dem vorhergehenden Abrichtzyklus, betrachtet in einem fixierten Koordinatensystem des Schleifscheibenkopfes 210. Der Wert ΔΧ, welcher in der Stufe 118 errechnet wird, bezeichnet die Versetzung der Schleiffläche 20b in Richtung der X-Achse, während der Wert ΔΥ, welcher in Stufe 118 berechnet wird, die Versetzung der Schleiffläche 20a in Richtung der Y-Achse bezeichnet.

In Stufe 120 werden die Koordinaten eines derzeitigen Abricht-Startpunktes Q2 (X, Y) des Abrichtwerkzeugs 2 korrigiert, und zwar um die Versetzungen ΔΧ, Δγ + c, bestimmt in Stufe 118 in bezug auf den vorhergehenden Abricht-Startpunkt Q1 (LX, LY). Da die Schleifflächen der Schleifscheibe 20 um die Beträge ΔΧ und ΔΥ gegenüber den Positionen der Schleifflächen unmittelbar nach dem vorhergehenden Abrichtzyklus versetzt sind, wird nun der Abricht-Startpunkt ebenfalls in bezug auf den vorhergehenden Abricht-Startpunkt versetzt. Der Wert C bezeichnet das Ausmaß oder die Tiefe, um die Jede Schleiffläche durch das Abrichtwerkzeug weggeschnitten werden muß. Das Abrichtwerkzeug 2 wird aus der ursprünglichen Position in die korrigierte Abricht-Startposition Q2 bewegt, und zwar im Eilvorschub, und sodann aus der Abricht-Startposition Q2 zu einem Punkt P1 mit Schleif- oder Abrichtgeschwindigkeit und nun vom Punkt P1 entlang des Abrichtpfads A2, wie dargestellt, zum Punkt P2, welcher um ΔΧ in Richtung der X-Achse vom Endpunkt P'2 des vorhergehenden Abrichtpfades versetzt ist. In Stufe 124 wird die Antriebseinheit des Abrichtwerkzeugs numerisch gesteuert, so daß das Abrichtwerkzeug diesem Abrichtpfad folgt. Nachdem das Abrichtwerkzeug am Endpunkt P2 angekommen ist, wird es in die Ausgangsposition zurückbewegt, und zwar in Stufe 128. Danach wird der Schleifscheibenkopf 210 um den Betrag ΔΥ + C in der normal zur Schleifscheibe 20 verlaufenden Richtung bewegt. Durch diese Bewegung des Schleifscheibenkopfes 210 wird der relative Abstand zwischen den Schleifflächen und einem Werkstück wieder auf den Wert gebracht, welcher unmittelbar nach dem vorhergehenden Abrichtprozeß vorlag.

Die Stufen 132 bis 144 dienen der Bewegung der Kontaktglieder in Richtung der X-Achse und der Y-Achse in bezug

auf die abgerichteten Schleifflächen. Sie messen und speichern die Positionen der Schleifflächen in bezug auf die Ausgangs-Referenzpositionen der Kontaktglieder. Die Stufen 132, 134 sind gleich den Stufen 100 bis 102. Das in Stufe 136 ermittelte Vorschubintervall für die Schleiffläche 20a wird als YO abgespeichert, und zwar als Positionsdatum der Schleiffläche unmittelbar nach dem vorhergehenden Abrichtzyklus. Diese Positionsdaten werden in Stufe 118 für den nächsten Abrichtzyklus verwendet. Nachdem das Kontaktglied in Stufe 138 um ein bestimmtes Intervall in Richtung der Y-Achse zurückgekehrt ist, wird ein Vorschubintervall für die andere Schleiffläche 20b in ähnlicher Weise in Stufe 140 gemessen und in XO in Stufe 142 gespeichert. Sodann werden die Koordinaten des derzeitigen Abricht-Startpunktes Q2 (X, Y) als LX, LY in Stufe 143 gespeichert und als Referenzdaten für einen nächsten Abricht-Startpunkt verwendet. Die Kontaktglieder werden in Stufe 144 in ihre Ausgangspositionen zurückbewegt. Auf diese Weise können die Schleifflächen der Schleifscheibe präzise abgerichtet werden, während axiale und radiale Versetzungen der Schleifscheibenflächen kompensiert werden.

Mit vorliegender Erfindung können Versetzungen der Schleifflächen der Schleifscheibe bestimmt werden, wobei die entsprechenden Positionen unmittelbar vor einem vorhergehenden Abrichtzyklus als Referenzdaten verwendet werden. Der Abrichtpfad wird unter Verwendung der ermittelten Versetzungen korrigiert, so daß die zylindrischen Schleifflächen und die Stirnschleifflächen sowie die abgerundete Kante gleichförmig abgerichtet werden können, d.h. mit einer konstanten Tiefe oder um einen konstanten Abrichtbetrag, obgleich die Schleifscheibe hinsichtlich ihrer Schleifflächen sowohl einer radialen als auch ei-

ner axialen Versetzung unterliegt. Somit kann eine Schleifscheibe mit abgerundeten Kanten präzise abgerichtet werden, und zwar jeweils um das minimal erforderliche Ausmaß, auch wenn die Schleifflächen der Schleifscheibe in radialer und axialer Richtung versetzt sind. Die Schleifscheibe hat somit eine lange Gebrauchsdauer und kann zum Schleifen von Werkstücken mit hoher Präzision verwendet werden.

Claims

Patentansprüche

Λ/ Abrichteinrichtung zum Abrichten einer Schleifscheibe mit abgerundeten Kanten, gekennzeichnet durch

(a) ein Abrichtwerkzeug;

(b) eine Werkzeughalterung für die Befestigung des Abrichtwerkzeugs und für die Bewegung desselben radial und axial zur Schleifscheibe?

(c) Vorschubantriebseinrichtungen zur Bewegung der Werkzeughalterung radial und axial zur Schleifscheibe;

(d) eine erste Vorschubsteuereinrichtung zur Steuerung der Vorschubantriebseinrichtung im Sinne der Bewegung des Abrichtwerkzeuges entlang eines vorbestimmten Pfads;

(e) Kontakteinrichtungen an der Werkzeughalterung zur Kontaktierung der Schleifscheibe in radialer und axialer Richtung;

(f) Kontakt-Detektoreinrichtungen zur Erfassung eines Kontakts zwischen der Kontakteinrichtung und der Schleifscheibe;

(g) eine zweite Vorschubsteuereinrichtung zur Steuerung der Vorschubantriebseinrichtung im Sinne einer Bewegung der Kontakteinrichtungen zur Annäherung an die äußere Peripheriefläche und an die Stirnflächen der Schleifscheibe,bis die Kontakt-Detektoreinrichtung betätigt wird, und zwar unmittelbar nach einem Abrichtprozeß und unmittelbar vor einem nächsten Abrichtprozeß;

(h) Einrichtungen zur Erfassung der Position der Schleifscheibe für die Bestimmung der radialen und axialen Positionen der Schleifscheibe, wenn die Kontakterfassungseinrichtung betätigt wird, und zwar unmittelbar nach dem einen Abrichtprozeß und unmittelbar vor dem nächsten Abrichtporzeß; und

(i) eine Korrektureinrichtung zur Korrektur des Pfades, welcher durch die erste Vorschubsteuereinrichtung bestimmt wird, und zwar aufgrund der radialen und axialen Positionen der Schleifscheibe, welche durch die Schleifscheibenpositions-Erfassungseinrichtung ermittelt wurden.
2. Abrichteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifscheibenpositions-Erfassungseinrichtung eine Subtraktionseinrichtung umfaßt zur Bestimmung der Differenz zwischen den radialen und axialen Positionen der Schleifscheibe unmittelbar nach dem einen Abrichtprozeß und der radialen und axialen Positionen der Schleifscheibe unmittelbar vor dem nächsten Abrichtprozeß, wobei diese Korrektureinrichtung eine Vorrichtung umfaßt zur Korrektur einer Startposition des Pfades, welcher durch die erste Vorschubsteuereinrichtung bestimmt wird, und zwar aufgrund der Differenzen, welche durch die Schleifscheibenpositions-Detektoreinrichtung bestimmt werden.
3. Abrichteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakteinrichtung ein erstes Kontaktglied umfaßt, welches an der Werkzeughalterung befestigt ist und sich radial zur Schleifscheibe erstreckt, sowie ein zweites Kontaktglied, welches sich axial zur Schleifscheibe erstreckt und gemeinsam mit dem ersten Kontaktglied bewegbar ist.