DE3520713A1

DE3520713A1 - Steuervorrichtung fuer den bearbeitungsdruck an laepp-, hon- und poliermaschinen

Info

Publication number: DE3520713A1
Application number: DE19853520713
Authority: DE
Inventors: Gerhard 2082 Uetersen Wittstock
Original assignee: WOLTERS PETER FA
Current assignee: Peter Wolters AG
Priority date: 1985-06-10
Filing date: 1985-06-10
Publication date: 1986-12-11
Also published as: EP0205054A2; DE3520713C2; EP0205054B1; US4742651A; DE3686205D1; EP0205054A3

Description

32 889-19 PATENTANWÄLTE

DH.-ING. H. NKGEN.DANK. (-1K3Y . .""

HAUCK, SCHMITZ, GRAALPS,: WEHNERT,

HAMBURG MÜNCHEN dC'SSBLDOHK *5 ζ Ο Π 7 1

PATKNTANWAl.TF. ■ NEUKH WAI.t. 41 · 2(H)O HAMHUIKi iffl

F i rma

Peter Wolters

Str

237Ο Rendsburg

Di|>l.-l>hyn. W. SCHMITZ - IMpl.-Ing. E. GRAALFS Neuer Wall 41 . 2OOO Hiimburg 3β Telefon + Telecopier (O4O) 3β 67 BB Telex Ο2117Θ» Input d

?. H. HAUCK - DIpL-InR. W. WEHNEHT Moznrtetrntte 23 · 8OOO München 2 Telefon + Telecopier (O8O) 53 O2 3H Telex OB 216 BS3 pamu d

Or.-Intf. W. DÖRING K-Wilhelm-Hing 41 · 4(K)O DUHHcldori 11 Telefon <O2 11) B7 BO 27 ZUSTELLUNGSANSCHHIFT / HLEASE REPLY TO:

HAMBURG,

6.Juni 1985

Steuervorrichtung für den Bearbeitungadruck an Läpp-« Hon- und Poliermaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für den Bearbeitungsdruck an Läpp-, Hon- und Schleifmaschinen, bei der das Werkzeug motorisch über eine Spindel angetrieben ist, die ihrerseits drehbar und im wesentlichen axial fest in einem in Achsrichtung der Spindel bewegbaren Lagerbauteil gelagert ist, bei der ferner eine doppelt wirkende Betätigungsvorrichtung über federnde Mittel am Lagerbauteil angreift, und bei der schließlich ein den Bearbeitungsdruck messender Kraftsensor Ist-Drucksignale auf eine Programmsteuerung gibt, die in Abhängigkeit von der Zeit die Ist-Drucksignale mit unterschiedlichen Soll-Drucksignalen vergleicht und aus dem Vergleich der Drucksignale Stellsignale für die Betätigungsvorrichtung erzeugt.

European Patent Attorneys Zugelassene Vertreter beim Europaischen Patentamt Deutsche Bank AG Hamburg, Nr. Ο5/28 4Θ7 (BLZ 2OO7OO0O) · Postscheck Hamburg 2842-208 Dresdner Bank AG Hamburg, Nr. Θ33 60 3B (BLZ 2OO 800 0O)

Eine Steuereinrichtung dieser Art ist bekannt (I)E-PS 2 950 881 ) Die Spindel ist in einer achsparallelen Hülse drehbar gelagert, die ihrerseits im Lagerbauteil für die Spindel gelagert ist. Die Hülse ist in mindestens einem Bereich elastisch verformbar und trägt einen Dehnungsmeßstreifen, dessen Signale in einer Vergleichsvorrichtung mit Sollsignalen verglichen werden. Die Istsignale geben den jeweils herrschenden Bearbeitungsdruck wieder. Das Lagerbauteil für die Spindel ist als doppelt wirkender hydraulischer Kolben ausgebildet, der in einem gestellfesten Zylinder verschiebbar gelagert ist.

Die bekannte Vorrichtung ist mit einigen Nachteilen behaftet.

Der Kraftsensor ist zwar in der Lage, dem Bearbeitungsdruck genau proportionale Signale zu liefern, er ist jedoch in der Herstellung aufwendig. Ferner ist der Kraftsensor nicht ohne weiteres zugänglich und erfordert daher eine aufwendige Montage und bei fälligen Reparaturarbeiten eine aufwendige Demontage. Nachteilig ist ferner, daß die Zustellung des Werkzeugs über einen hydraulischen Antrieb erfolgt. Ein hydraulischer Antrieb ist ebenfalls verhältnismäßig aufwendig. Ferner stellt ein hydraulischer Antrieb ein starres System dar, das in seiner Wirkung eine relativ steife Charakteristik hat.

Um unerwünschte Beeinträchtigungen der Oberfläche des Werkstücks zu vermeiden, wird bei Maschinen zur Oberflächen-Feinbearbeitung angestrebt, den Bearbeitungsdruck nicht schlagartig

■ ί-

aufzubauen, sondern allmählich, unter Vermeidung eines zu harten Aufsetzens; erst nach einer gewissen Zeit soll das Werkzeug etwa die Läppscheibe, mit Nenndruck auf dem Werkstück aufliegen. Andererseits soll der Aufbau des Bearbeitungsdrucks so rasch wie möglich vor sich gehen, um die Produktionszeit zu reduzieren. Es ist jedoch verhältnismäßig schwierig, vor allem, wenn nicht lineare bzw. nicht stetige Belastungskurven gefahren werden sollen, weiche Übergänge zu erhalten, die eine Beschädigung der Werkstückoberflächen ausschließen. Aufgrund von Reibungswiderständen im Hydraulikantrieb und einer charakteristischen Hysterese bereitet es Probleme, bei jedem neuen Arbeitsvorgang einen genau reproduzierbaren Druckaufbau zu erhalten. Nur dieser sichert eine völlig gleichmäßige Flächenbearbeitung der einzelnen Werkstücke.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung für den Bearbeitungsdruck an Läpp-, Hon- und Poliermaschinen zu schaffen, bei der sich mit einfachen Mitteln ein genau reproduzierbarer stoßfreier und weicher Aufbau des Bearbeitungsdrucks erreichen läßt, auch wenn der geforderte Bearbeitungsdruck einen nicht linearen Verlauf hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens das dem Eigengewicht des Werkzeugs entgegenwirkende federnde Mittel von einer pneumatischen Verstellvorrichtung gebildet ist, die über ein Steuerventil an eine Druckgasquelle angeschlossen ist und daß mit der Verstellvorrich-

tung eine verstellbare Drosselanordnung verbunden ist zur gesteuerten Entlüftung der pneumatischen Verstellvorrichtung in Abhängigkeit von Stellsignalen der Programmsteuerung.

Die Feder, die eine Luftfeder sein kann, wird nach Möglichkeit so ausgelegt, daß bei vollständig entlüfteter pneumatischer Verstellvorrichtung der maximale Arbeitsdruck aufgebracht wird. Hierbei ist das Gewicht des Werkzeugs, zum Beispiel der Läppscheibe, zu berücksichtigen. Eine Läppscheibe wiegt im neuen Zustand meist mehr als für die Aufbringung des maximalen Bearbeitungsdruckes notwendig ist. Für einen solchen Fall darf daher die pneumatische Verstellvorrichtung nicht vollständig auf Atmosphärendruck entlüftet werden.

In der Außerbetriebsstellung herrscht in der pneumatischen Verstellvorrichtung maximaler Druck, so daß sich das Werkzeug in größtmöglicher Entfernung vom Werkstück befindet. Mit Hilfe der steuerbaren Drosselanordnung läßt sich der Druck in der pneumatischen Verstellvorrichtung auf gezielte Werte verringern. Da pneumatische Verstellvorrichtungen nahezu reibungsfrei arbeiten, entstehen beim Zustellen des Werkzeugs keinerlei Stöße, vielmehr kann das Werkzeug sanft und mit weichen Übergängen in gewünschter Geschwindigkeit in die Arbeitsstellung gebracht werden. Infolge der vernachlässigbaren Reibungseigenschaften entfällt fast jede Hysterese, so daß auch bei jedem wiederholten Arbeitsvorgang der Druckaufbau mit den gleichen Werten erfolgt. Die

- S-

erfindungsgemäße Steuervorrichtung ermöglicht eine Oberflächenbearbeitung mit wiederholbarer Qualität.

Vie bereits erwähnt, ist bei den genannten Werkzeugmaschinen ein allmählicher Aufbau des Druckes bis zum gewünschten Bearbeitungsdruck gefordert. Dieser Aufbau ist daher eine Funktion der Zeit. In der Programmsteuerung kann vorgegeben werden, innerhalb welcher Zeitabstände welcher gewünschte Druck erreicht sein muß. Der Kraftsensor liefert ständig den Ist-Bearbeitungsdruck, der in der Programmsteuerung mit dem jeweiligen Solldruck verglichen wird. Die Be- und Entlüftung der pneumatischen Verstellvorrichtung läßt sich über die Gasdruckquelle bzw. die Drosselanordnung erreichen.

Die Programmsteuerung kann ein Zeitglied enthalten, um festzustellen, ob in bestimmten Zeitintervallen der gewünschte Bearbeitungsdruck erreicht ist. Alternativ kann die Zeit, die zum Aufbau bestimmter Bearbeitungsdrücke notwendig ist, über die Drosselanordnung eingestellt werden. In diesem Fall wird in der Programmsteuerung nur festgestellt, wann der Istdruck einen vorgegebenen Soll-Druckwert erreicht. Die hierfür benötigte Zeit wird durch Wahl entsprechender Drosselquerschnitte eingestellt, welche die Zustellgeschwindigkeit bestimmen. Ist anschließend ein geänderter Verlauf des Druckanstiegs erwünscht, gibt die Programmsteuerung nunmehr eine andere Konstellation für die Drosselanordnung vor,d.h. es wird bis zu einem weiteren gewünschten Druckwert eine andere Bearbeitungsdruckkurve gefahren. Mit jeweils geänderten Werkten für die unter Betriebs-

druck liegenden Sollwerte und Zustellgeschwindigkeiten läßt sich die angestrebte Kurve für den Bearbeitungsdruck verwirklichen.

Es ist zwar denkbar, durch Veränderung einer einzigen Drossel, die über ein Steuerventil mit der pneumatischen Verstellvorrichtung verbunden ist, einen gewünschten Verlauf des Drucks in der pneumatischen Verstellvorrichtung zu erzielen und damit den angestrebten Aufbau des Bearbeitungsdruckes. Es ist vom apparativen Aufwand her jedoch einfacher, wenn nach einer Ausgestaltung der Erfindung an die pneumatische Verstellvorrichtung mindestens zwei, vorzugsweise verstellbare Drosseln über eigene Steuerventile angeschlossen sind. Die eine Drossel dient beispielsweise dazu, ein Absenken des Werkzeugs mit relativ großer Geschwindigkeit zu gewährleisten. Die zweite Drossel kann eingesetzt werden, um ab einem bestimmten Punkt eine geringere Zustellgeschwindigkeit zu fahren, so daß das Werkzeug, zum Beispiel eine Läppscheibe, sanft auf das Werkzeug aufsetzt. Diese Drossel kann dann auch für einen sanften Aufbau des Bearbeitungsdruckes in der ersten Phase sorgen. Es können jedoch weitere Drosseln vorgesehen werden,um dem Verlauf des Druckaufbaus die gewünschte Richtung zu geben.Wird der gewünschte dem Betriebsdruck entsprechende Enddruck vom Kraftsensor festgestellt, wird die Entlüftung der pneumatischen Verstellvorrichtung beendet; sodann bleibt der Bearbeitungsdruck über die gewünschte Zeit konstant.

Es wurde bereits erwähnt, daß eine einzige pneumatische Verstellvorrichtung bezüglich des Druckaufbaus genau reproduzierbare Ergebnisse liefert. Besonders vorteilhaft ist es, wenn beide Federmittel von jeweils mindestens einer pneumatischen Verstellvorrichtung gebildet sind und die zweite pneumatische Verstellvorrichtung über ein Steuerventil mit einer vorzugsweise verstellbaren Drossel verbunden ist. Auf diese Weise wirken zwei fein einstellbare Federn am Lagerbauteil gegeneinander; sie sind im wesentlichen frei von Reibungen, so daß wiederkehrende Werte für den Bearbeitungsdruck erhalten werden. Als pneumatische Verstellvorrichtungen können pneumatische Verstellzylinder, Balgzylinder und ähnliche pneumatische Verstellorgane dienen.

Die Zwischenschaltung eines Hebels gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung hat den Vorteil, daß ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis gewählt werden kann. Damit läßt sich im übrigen auch ein verhältnismäßig geringer effektiver Verstellweg kompensieren. Es versteht sich, daß die Anbringung der pneumatischen Verstellvorrichtung am Hebel derart ist, daß nur vernachlässigbare Reibung auftritt. Die Anbringung des anderen Hebelarms am Lagerbauteil muß selbstverständlich berücksichtigen, daß sich der Anlenkpunkt bei der Vertikalbewegung des Lagerbauteils verschiebt. So kann beispielsweise im Hebel ein Langloch vorgesehen werden, in den ein Zapfen des Lagerbauteils eingreift.

3B20713

Vorzugsweise ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der Kraftsensor zwischen der pneumatischen Verstellvorrichtung und dem Hebel angeordnet. Die Kraft zwischen der oberen penumatischen Verstellvorrichtung und dem Hebelarm ist jederzeit ein Maß für den Bearbeitüngsdruck, solange dieser unterhalb des Gewichts des Werkzeugs liegt. Wird hingegen das Werkzeug zusätzlich. angedruckt,- muß bei der ' : Bestimmung des Bearbeitungsdruckes das Gewicht des Werkzeugs hinzugezählt werden, sofern der Druck in der oberen pneuitiastischeii Verstellvorrichtung Null ist. ;;

Aus produktionstechnischen Gründen ist ein schneller Durchlauf erwünscht, so daß außer der reinen Bearbeitungszeit möglichst kurze Zeiten für die Zustellung und das Entfernen

OFUGINAL INSPECTED

des Werkzeugs erwünscht sind. Das Werkzeug wird daher nach Möglichkeit rasch bis zu einem bestimmten Punkt kurz vor Anlage am Werkstück zugestellt. Da sich das Werkzeug indessen abnutzt, führt eine rein zeitabhängige Steuerung der Geschwindigkeit nicht zum gewünschten Ziel.Wird die Zustellung mit zunächst hoher Geschwindigkeit bei stark abgenutztem Werkzeug durchgeführt, ist der Abstand zum Werkstück,ab dem eine langsamere Zustellung erfolgt,naturgemäß weitaus größer als bei nicht abgenutztem Werkzeug,wenn in beiden Fällen gleiche Zeitintervalle gewählt werden.Daher sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß von dem Lagerbauteil bzw. dem Werkzeug ein gestellfester Abfangschalter betätigbar ist, der ein Signal auf die Programmsteuerung gibt zwecks Verringerung der Absenkgeschwindigkeit, wenn das Werkzeug sich dem Werkstück auf ein vorgegebenes Maß genähert hat. Nach Möglichkeit soll der Abfangschalter die Abnutzung des Werkzeugs automatisch berücksichtigen. In diesem Zusammenhang sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß mit dem Werkzeug oder dem Lagerbauteil eine Betätigungsstange verbunden ist, auf der verschiebbar ein Halteglied gelagert ist, das seinerseits mit einem an die Programmsteuerung angeschlossenen Feststellmechanismus wahlweise an der Betätigungsstange festklemmbar ist und das Halteglied ein verstellbares an die Programmsteuerung angeschlossenes Betätigungsglied für den Abfangschalter aufweist, das Halteglied mit einem gestell-

.../1O

festen Anschlag derart zusammenwirkt, daß bei Annäherung des Halteglieds am Anschlag der Abfangschalter nur betätigt wird, wenn das Betätigungsglied in der ausgefahrenen Position ist.Zur Justierung des Abfangschalters wird das Werkzeug zunächst, ohne in Drehrichtung angetrieben zu sein, auf das Werkstück abgesenkt. Das Betätigungsglied am Halteglied befindet sich in der zurückgezogenen Position. Das frei auf der Betätigungsstange verschiebbare Halteglied liegt dabei auf dem gestellfesten Anschlag.Vor dem erneuten Zustellen des Werkzeugs wird das Halteglied festgeklemmt. Beim Zustellen ist das Betätigungsglied ausgefahren und betätigt den Schalter, kurz bevor der Anschlag erreicht ist. Der

vorzugsweise verstellbare Anschlag ist so gewählt, daß die Betätigung des Abfangschalters durch das ausgefahrene Betätigungsglied erfolgt, wenn das Werkzeug einen Mindestabstand zum Werkstück hat, der vorzugsweise sehr gering ist. Bei der Betätigung des Abfangschalters wird von der Programmsteuerung dafür gesorgt, daß die Zustellung des Werkzeugs nunmehr mit weitaus geringerer Geschwindigkeit vonstatten geht. Ferner wird ein Signal für das Einfahren des Betätigungsglieds und das Lösen des Feststellmechanismus gegeben, so daß sich das Halteglied auf den Anschlag absenken kann. Wird das Werkzeug nach dem Bearbeitungsvorgang angehoben, wird der Feststellmechanismus erneut betätigt

.../11

und in die angehobene Position gefahren. Bei den weiteren Bearbeitungen wiederholen sich die beschriebenen Schritte.

Die Verwendung des Abfangschalters ist nicht nur bei einer Hebel-Lagerung der Spindel von Vorteil. Der Abfangschalter kann auch für herkömmliche Werkzeughalterungen eingesetzt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht im vertikalen Schnitt durch eine Zweischeibenläppmaschine mit einer Steuervorrichtung nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Zweischeibenläppmaschine nach Fig. 1 im horizontalen Schnitt.

Fig. 3 zeigt ein typisches Belastungsdiagramm bei einer Läppmaschine nach den Figuren 1 und 2.

Fig. 4 zeigt im Schnitt einen Abfangschalter für die erfindungsgemäße Steuervorrichtung.

Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf das Halteglied des Abfangschalters nach Fig. 4.

Fign. 6a bis 6c zeigen verschiedene Stellungen eines Abfangschalters in Verbindung mit der jeweiligen Stellung der oberen Läppscheibe.

Fig. 7 zeigt äußerst schematisch das Steuerschema der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung.

.../12

Bevor auf die in den Zeichnungen dargestellten Einzelheiten näher eingegangen wird, sei vorangestellt, daß jedes der beschriebenen Merkmale für sich oder in Verbindung mit Merkmalen der Ansprüche von erfindungswesentlicher Bedeutung ist.

Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Zweischeibenläppmaschine, die auf einem Fundament 1 ruht, untergliedert sich in Oberteil 2 mit Haube 3 und Unterteil h mit Schaltschrank Das Unterteil '4 weist ein Gestell 6 auf, in dem die untere Läppscheibe 7 niit ihrem nicht dargestellten Antrieb gelagert ist. Auf dem Gestell 6 sitzt der Schaltschrank 5 und ein Säulenständer 8 für das Oberteil 2. Das Oberteil 2 ist am Säulenständer 8 in Lagern 9.1 und 9.2 schwenkbar gelagert. Im Oberteil 2 ist ein doppelarmiger Hebel 10 angeordnet, der mittels Schwenklager 11.1 und 11.2 in den Seitenwänden 2.1 und 2,2 des Oberteils 2 schwenkbar gelagert ist (siehe Fig. 2). Am Ende des linken längeren Arms des Hebels 10 sind Langlöcher 10.1 geformt, in die Rollenzapfen 12.1, 12.2 einer Pinole 12 aufgenommen sind. Die Pinole 12 lagert eine Arbeitsspindel 13, und zwar mit Hilfe eines oberen und eines unteren Kugellagers, welche im einzelnen nicht dargestellt sind.

Die Pinole 12 ist ihrerseits in Gleitlagern 6.2, 6.3 des Oberteils 2 zentriert und axial geführt. Sie steht nach unten über das Oberteil hinaus. Ein Schutzbalg 14 der nach unten durch die die Pinole 12 umgebende Scheibe iUa geschlossen ist, dient zum Schutz des unteren Lagers 6.3 und der Pinolen-

.../13

oberfläche. Am oberen Ende trägt die Pinole 12 einen Antrieb, bestehend aus einem Getriebe 15 und einem Motor 16. Am unteren Ende der Spindel 13 ist in bekannter Weise eine obere Läppscheibe gelenkig angehängt. Zwischen den Scheiben 7 und 27 werden Werkstücke 28 in bekannter Weise bearbeitet.

Am anderen Ende des Oberteils 2 sind gegenüberliegend Konsolen 6.4 und 6.5 gebildet, an denen sich jeweils ein pneumatisches Verstellorgan (z.B. Verstellzylinder oder ein Balg aus geeignetem polymerem oder metallischem Material) abstützt. Das obere Verstellorgan ist mit 17 und das untere mit 18 bezeichnet. Am anderen Ende der pneumatischen Verstellorgane 17, 18 sind Montageplatten 20, 21 angebracht, die mit Drehlagerzapfen 22, 23 über Schrauben 24 verbunden sind.Mindestens ein Drehlager, beispielsweise das zum Drehlagerzapfen 23 gehörende, ist als Kraftsensor ausgebildet.

Eine Druckluftquelle 40 ist über einen Druckregler 41 mit Manometer 30, ein Steuerventil 24.1 und eine Drossel 26.1 an das obere pneumatische Verstellorgan 17 angeschlossen. Die Druckluftquelle 40 ist außerdem über ein Steuerventil 24.6 und eine Drossel 26.6 an das untere Verstellorgan 18 angeschlossen. Mit dem oberen Verstellorgan 17 sind außerdem Steuerventile 24.2, 24.3 und 24.4 parallel verbunden, an die ihrerseits an Drosseln 26.2, 26.3 und 26.4 angeschlossen sind. Die Drosselquerschnitte sind verstellbar. An das untere Verstellorgan 18 ist außerdem ein Steuerventil 24.5 angeschlossen, das mit einer Drossel 26.5 verbunden ist.

.../14

Die Drosseln 26.2 bis 26.5 liegen an Atmosphäre.

Im Oberteil 2 ist schließlich ein Abfangschalter kj angeordnet, der von einer Betätigungsstange kk betätigt wird, die mit der Scheibe ika verbunden ist. Der Aufbau des Abfangschalters kj geht aus den Figuren k bis 6 hervor.

Die mit der Scheibe ^ka. verbundene Betätigungsstange kk erstreckt sich durch die untere Wand des Oberteils 2 und durch eine Stützhülse k6, die in der Bohrung des Oberteils angeordnet ist. Eine Verbreiterung k7 am oberen Ende der Stützhülse k6 trägt einen elektrischen Schalter k& und auf der gegenüberliegenden Seite einen verstellbaren Anschlag ^9. Oberhalb der Stützhülse k6 ist ein Halteklotz 50 gleitend auf die Betätigungsstange kk aufgeschoben. In dem Halteklotz sitzt, wie durch 5I angedeutet, ein Verstellzylinder, dessen Kolbenstange 52 mit einem Klemmkeil 53a zusammenwirkt, der in einer im Querschnitt rechteckförmigen achsparallelen Längsnut 54 in der Betätigungsstange kk sitzt. Wird der Verstellzylinder 51 betätigt, wird der Halteklotz 50 an der Betätigungsstange kk festgeklemmt.

Am Halteklotz 50 sitzt ferner ein Schaltzylinder 52a, dessen Kolbenstange einen Schaltnocken 53 trägt.In Fign. k, 6a und 6b ist der Schaltnocken in der zurückgefahrenen Stellung gezeigt, während er in Fig. 6c· in der ausgefahrenen Position dargestellt ist. Liegt der Halteklotz

.../15

50 am Anschlag 49 an und ist der Schaltnocken 53 zurückgezogen, wird der Schalter 48 nicht betätigt. Die Verstellzylinder 51 und 52a sind mit einer geeigneten Hydraulik- oder Pneumatikquelle verbunden, wie bei 55 bzw. 56 angedeutet.

Die gezeigte Läppmaschine wird von einer Programmsteuerung gesteuert (siehe Fig. 7). In der Programmsteuerung sind die einzelnen Bearbeitungsschritte gespeichert, insbesondere die Geschwindigkeit beim Zustellen der oberen Läppscheibe 27, ihr Bearbeitungsdruck in Abhängigkeit von der Zeit, die Bearbeitungszeit, die eventuelle Nachbearbeitungszeit sowie das automatische Zurückstellen der Läppscheibe zur Entnahme der Werkstücke und der Beladung mit neuen Werkstücken.

Zu diesem Zweck erhält die Programmsteuerung die Signale vom Abfangschalter 43 und vom Kraftsensor 23.

In Fig. 3 ist ein Kraftzeitdiagramm dargestellt, das den Bearbeitungsdruck, wie er von der Läppscheibe 27 auf die Werkstücke 28 ausgeübt wird, über der Zeit wiedergibt. In der Zeit bis ti erfolgt das Aufsetzen der Läppscheibe 27 und das allmähliche Aufbringen des Bearbeitungsdruckes während drei linearer Phasen. In der Zeit ti bis t2 erfolgt der eigentliche BearbeitungsVorgang mit dem gewünschten Betriebsdruck. Zum Zeitpunkt t2 wird der Betriebs-

druck mehr oder weniger abrupt auf einen vorgegebenen Prozentsatz reduziert. Entsprechend erfolgt die Bearbeitung in der Zeit t2 bis t3 mit reduziertem Bearbeitungsdruck. Zum Zeitpunkt t3 wird der Bearbeitungsdruck aufgehoben.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Steuervorrichtung ist wie folgt.

Nachdem in bekannter Weise die Maschine mit den Werkstücken 28 beladen und das Oberteil 2 in die Arbeitslage zurückgeschwenkt ist, beginnt die Zustellung der Läppscheibe 27, die sich in der obersten Position befindet,wie in Fig.1 bei 25 angedeutet und in Fig.6b mittelbar gezeigt. In der obersten Position der Läppscheibe ist das obere Verstellorgan 17 über das geöffnete Steuerventil 24.1 an die Druckquelle 40 angeschlossen. Das Steuerventil 2k.5 ist ebenfalls geöffnet, so daß das untere Verstellorgan 18 entlüftet ist.Die übrigen Ventile sind geschlossen. Wird in die Programmsteuerung (siehe Fig. 7) der Schaltbefehl EIN gegeben, schließt das Steuerventil 24.1 und das Steuerventil 24.2 wird von der Programmsteuerung geöffnet. Über die im Querschnitt relativ groß bemessene Drossel 26.2 wird das obere Verstellorgan 17 rasch entlüftet,so daß die obere Läppscheibe aufgrund ihres Eigengewichts sich relativ rasch absenken kann. Zur Beschleunigung des Absenkvorgangs können auch die Ventile 24,3 und 24.4 geöffnet sein, damit deren parallel

.../17

liegende Drosseln 26.3 und 26.4 für eine noch schnellere Entlüftung sorgen. Der Absenkvorgang und der Aufbau des Drucks erfolgen normalerweise über die Progranunsteuerung vollständig automatisch. Zur Justierung des Abfangschalters hj wird jedoch die Läppscheibe 27 durch Handsteuerung weich auf die Werkstücke 28 aufgesetzt, bis die Läppscheibe 27 mit einem leichten Druck aufliegt, der über den Kraftsensor angezeigt wird. Bei diesem Vorgang ist durch entsprechende Betätigung des Verstellzylinders 5"· der Halteklotz 50 verschiebbar an der Betätigungsstange 44 gelagert, und der Verstellzylinder 52a hält den Schalternocken 53 in zurückgezogener Position. Der Halteklotz $0 ruht daher auf dem verstellbaren Anschlag 49. Anschließend wird der Halteklotz 50 an der Betätigungsstange 44 festgeklemmt und die Läppscheibe wieder über den Abfangpunkt hochgefahren. Auf die Betätigung der einzelnen Steuerventile beim Hochfahren wird weiter unten eingegangen.

In der oben beschriebenen Weise wird nunmehr die Läppscheibe 27 erneut zugestellt, wobei der Halteklotz 50 fest an der Betätigungsstange 44 sitzt und der Schaltnocken 53 ausgefahren ist. Der Hub des Schaltnockens 53 sowie die Lage des Kontaktes des Schalters 48 ist derart, daß eine Betätigung des Schalters 48 erfolgt, kurz bevor der Halteklotz auf den Anschlag 49 stößt. Diese Position ist in Fig. 6c dargestellt. Bis zu diesem Punkt erfolgt das Absenken der Läppscheibe 27 mit relativ großer Geschwindig-

.../18

keit in der oben beschriebenen Art und Weise. Das Schaltersignal wird in der Programmsteuerung dazu verwendet, das Steuerventil 2^.2 zu schließen und das Steuerventil 2k.J zu öffnen. Der wirksame Querschnitt der Drossel 26.3 ist erheblich geringer als der der Drossel 26.2, so daß nunmehr die Entlüftung des oberen Verstellorgans 17 entsprechend langsamer vor sich geht und damit auch die Absenkgeschwindigkeit der Läppscheibe 27 sehr gering ist. Die Läppscheibe 27 setzt daher sehr sanft auf die Werkstücke 28 auf. Das Signal des Schalters ^8 wird auch dazu verwendet, den Halteklotz 50 vom Klemmeingriff mit der Betätigungsstange kh zu lösen und den Schaltnocken 53 wieder in die zurückgezogene Position zu fahren(siehe Fig. 6a).Damit kommt der Halte klotz 50 wieder auf den Anschlag ^9 zu liegen.Man erkennt, daß aufgrund des beschriebenen Aufbaus des Abfangschalters ^3 der Abstand der Läppscheibe 27 vom Werkstück 28,ab dem das Absenken der Scheibe 27 mit geringerer Geschwindigkeit erfolgt, unabhängig davon ist, um welchen Betrag die Läppscheibe abgenutzt ist. Die Größe des Abstandes kann durch den verstellbaren Anschlag kS eingestellt werden.

Die zunehmende Entlüftung des oberen Verstellorgans 17 über die Drossel 26.3 führt zu einem Anstieg des Bearbeitungsdruckes entlang des ersten Abschnitts der Anstiegskurve gemäß Fig. 3. Die Steigung dieses Abschnitts wird durch den Öffnungsquerschnitt der Drossel 26.3 bestimmt, der verändert

.../19

'"" 35207T3

werden kann. Wird der Druck FO1 erreicht, was über den Kraftsensor der Programmsteuerung übermittelt wird, sorgt diese für ein Schließe*! des Ventils 24.3 und ein Öffnen des Ventils 24.4. Deren zugehörige Drossel 26.4 weist einen größeren Querschnitt als die Drossel 26.3 auf, so daß der Anstieg des Bearbeitungsdruckes entlang eines steileren Kurvenabschnitts erfolgt. Meldet der Kraftsensor den Druck F02 der Programmsteuerung, wird das Ventil 24.6 geöffnet, so daß das untere Verstellorgan 18 belüftet wird.Dadurch erfolgt ein

steiler Druckanstieg. Ist der Druck F1 erreicht, schließt die Programmsteuerung sämtliche Steuerventile und sorgt für die Aufrechterhaltung des Druckes F1 über den Zeitraum ti bis t2. Der Antriebsmotor 16 für die Spindel 13 wird erst eingeschaltet, wenn der Kraftsensor der Programmsteuerung einen Mindestdruck meldet. Dadurch ist sichergestellt, daß die Läppscheibe 27 satt auf den Werkstücken 28 aufliegt,bevor sie in Drehung versetzt wird.Dieser Mindestdruck kann zum Beispiel 25O N betragen. Erst wenn dieser Druck erreicht worden ist, wird der Motor 16 eingeschaltet und die Läppscheibe 27 beginnt zu rotieren.

Falls die Läppscheibe 27 stets das gleiche Gewicht haben würde, ist der zwischen den Verstellorganen 17,18 herrschende Differenzdruck proportional dem Bearbeitungsdruck. Das Gewicht der Läppscheibe 27 ändert sich jedoch im Laufe der Zeit erheblich. Für die Programmsteuerung; muß daher eine entsprechende Korrektur vorgenommen werden. Zu diesem

.../20

Zweck vird das Gewicht der Läppscheibe bei jedem Bearbeitungsvorgang neu gemessen. Dies geschieht kurz bevor die Läppscheibe 27 auf die Werkstücke 28 aufsetzt. Der im oberen Verstellorgan 17 herrschende Druck ist proportional der am anderen Hebelarm angreifenden Kraft. Da sämtliche Teile, die vom Hebel 10 zu tragen sind, im Gewicht gleich bleiben außer der Läppscheibe, stellt die jeweils zu einem bestimmten Punkt gemessene Kraft am Verstellorgan 17 ein Maß für das Gewicht der Läppscheibe 27 dar. Mit diesem Gewichtssignal können die entsprechenden Werte in der Programmsteuerung stets korrigiert und auf den neuesten Stand gebracht werden. Das Austarieren der Läppscheibe 27 erfolgt automatisch, so daß ein Eingriff des Bedienungspersonals nicht erforderlich ist.

Vielfach wird gefordert, daß nach einer Bearbeitung mit dem gewünschten Betriebsdruck eine Nachbearbeitung mit reduziertem Druck erfolgen soll. Zu diesem Zweck werden die Ventile 2*1.1 und 2k.5 geöffnet.Das bedeutetem Verstellorgan 17 wird über die Drossel 26.1 ein Druck aufgebaut,während das untere Verstellorgan 18 über die Drossel 26.5 entlüftet wird. Dieser Vorgang geht verhältnismäßig rasch vor sich. Ist der reduzierte Beabeitungsdruck P2 erreicht, schließen die Ventile wieder. Die Nachbearbeitung erfolgt während der Zeit t2 bis t3.Anschließend werden die Ventile 24.1 und 2^.5 erneut geöffnet und die Läppscheibe 27 fährt in ihre oberste Position (siehe auch Fig. 6b).Das Oberteil 2 kann nunmehr geschwenkt werden und das Herausnehmen und das Hineingeben der

.../21

Werkstücke zulassen. Der neue Fertigungsvorgang läuft dann wie beschrieben ab.

Die beschriebene Vorrichtung wurde nur beispielshalber für eine Zweischeibenläppmaschiiie näher erläutert. Es versteht sich, daß zum Beispiel auch eine Einscheibenläppmaschine entsprechend gesteuert werden kann. Ferner ist die Steuervorrichtung auch anwendbar auf Hon- und Poliermaschinen. Schließlich ist der vorteilhafte Aufbau des Abfangschalters hj nicht auf die Betätigung der Pinole durch die Verstellorgane 17, 18 beschränkt, sondern kann auch für andere Zustellvorrichtungen verwendet werden, bei denen eine Kompensation des Verschleißes erfolgen soll.

Claims

35207 Ϊ3 A_n_s_]D

1. Steuereinrichtung für den Bearbeitungsdruck an Läpp-, Hon- und Schleifmaschinen, bei der das Werkzeug motorisch über eine Spindel angetrieben ist, die ihrerseits drehbar und im wesentlichen axial fest in einem in Achsrichtung der Spindel bewegbaren Lagerbauteil gelagert ist, bei der ferner eine doppelt wirkende Betätigungsvorrichtung über federnde Mittel am Lagerbauteil angreift, und bei der schließlich ein den Bearbeitungsdruck messender Kraftsensor Ist-Drucksignale auf eine Programmsteuerung gibt, die in Abhängigkeit von der Zeit die Ist-Drucksignale mit unterschiedlichen Soll-Drucksignalen vergleicht und aus dem Vergleich der Drucksignale Stellsignale für die Betätigungsvorrichtung erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens das dem Eigengewicht des Werkzeugs (27) entgegenwirkende federnde Mittel von einer pneumatischen Verstellvorrichtung (17) gebildet ist, die über ein Steuerventil (24.1) an eine Druckgasquelle (40) angeschlossen ist und daß mit der pneumatischen Verstellvorrichtung (17) eine verstellbare Drosselanordnung (24.2, 26.2; 24.3, 26.3; 24.4, 26.4) verbunden ist zur gesteuerten Entlüftung der Verstellvorrichtung (17) in Abhängigkeit von dem Stellsignal der Programmsteuerung.

.../23

"-Λ 35207Ϊ3

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Verstellvorrichtung (17) mindestens zwei vorzugsweise verstellbare Drosseln (26.2, 26.3) über eigene Steuerventile (24.2, 24.3) angeschlossen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Federmittel von jeweils mindestens einer pneumatischen Verstellvorrichtung (17, 18) gebildet sind und die zweite pneumatische Verstellvorrichtung (18) über ein Steuerventil (24.6) an eine Gasdruckquelle (40) angeschlossen und über ein weiteres Steuerventil (24.5) mit einer verstellbaren Drossel (26.5) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerbauteil (12) an einem Arm eines doppelarmigen Hebels (10) aufgehängt ist und die pneumatische Verstellvorrichtung am anderen Hebelarm angreift.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftsensor zwischen der Verstellvorrichtung (17) und dem Hebel (10) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Lagerbauteil (12) bzw. dem Werkzeug (27) ein gestellfester Abfangschalter (43) betätigbar ist, der ein Signal auf die Programmsteuerung gibt zwecks Verzögerung der Absenkgeschwindig-

.../24

keit, wenn das Werkzeug (27) sich dem Werkstück (28) auf ein vorgegebenes Maß genähert hat.

7. Vorrichtung, insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Lagerbauteil (12) eine Betätigungsstange (hh) verbunden ist, auf der axial verschiebbar ein Halteglied (50) gelagert ist, das seinerseits mit einem an die Programmsteuerung angeschlossenen Feststellmechanismus (51) wahlweise an der Betätigungsstange (^h) festklemmbar ist und das Halteglied (50) ein verstellbares an die Programmsteuerung angeschlossenes Betätigungsglied (52a) für einen Schalter (^8) aufweist, das Halteglied (50) mit einem gestellfesten Anschlag ('49) derart zusammenwirkt, daß bei Anlage des Halteglieds (50) am Anschlag (^9) der Schalter (h8) nur betätigt wird, wenn das Betätigungsglied (52a) in der ausgefahrenen Position ist.