DE3586343T2

DE3586343T2 - Orthogonales abrichten von schleifscheiben.

Info

Publication number: DE3586343T2
Application number: DE8585305300T
Authority: DE
Inventors: Edward C Bourgoine; Richard H Gile
Original assignee: Ex-Cell-O Corp
Current assignee: Ex-Cell-O Corp
Priority date: 1984-08-29
Filing date: 1985-07-25
Publication date: 1993-01-07
Anticipated expiration: 2005-07-26
Also published as: ES8705280A1; AU4539585A; EP0177131A3; US4603677A; JPS6161765A; EP0177131A2; BR8504132A; ES546400A0; DE3586343D1; EP0177131B1; US4624236A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Aufbringen einer nichtzylindrischen Kontur auf eine Schleifscheibe und ein Abrichtungssteuerungssystem.
Bisher ist es üblich, eine Schleifscheibe dadurch abzurichten, daß über die Scheibe ein Abrichtwerkzeug geführt wird, das ein Einpunktdiamant oder eine Diamantscheibe sein kann, deren Außenfläche die äußere Hälfte eines Toroids ist. Wenn die Schleifscheibe auf dem Richtung der gewünschten Scheibenkontur vorbei an der ruhenden Diamantabrichtvorrichtung bewegt wird, bestehen Grenzen für die Steigung, die die Kontur aufweisen kann, wenn der Abrichtekontakt auf den Arbeitspunkt oder den Radius der Abrichtevorrichtung beschränkt sein soll. Bei Kontursteigungen, die größer als diese Grenze sind, weist der Abrichtekontakt zwischen dem Diamant und der Scheibe nicht die Form auf, die die Scheibenbewegung hervorbringen sollte. Man trifft auf dieses Problem, wenn die Schleifscheibe keine zylindrische Form aufweist.
Es wird ein Abrichteverfahren und eine Abrichtvorrichtung benötigt, wo der Kontakt des Arbeitspunkts oder des Radius des Abrichtwerkzeugs mit der Schleifscheibe, die sich in einem Weg der Scheibenkontur darüber bewegt, aufrechterhalten wird und so die gewünschte Kontur an der Schleifscheibe abrichtet, insbesondere wenn die Kontur nichtzylindrisch ist.
Das US-Patent 4,419,612 (erteilt am 6. Dez. 1983 für Reda et al.) offenbart eine Schleifmaschine mit einem elektromechanischen Steuerungsgerät zur Steuerung aller Bewegungen einer oder mehrerer Gleitbahnen an einer Schleifmaschine mit einem einzigen Arbeitskopf, das einen Eingabekontroll-Computer mit Interface zu einer Servoantriebseinheit aufweist, die wiederum eine Elektroantriebsmotoreinheit für die Verschiebung steuert.
Das US-Patent 4,023,310 (erteilt am 17. Mai 1977 an Lovely and Hobbs) zeigt eine Schleifmaschine mit einer schwenkbar auf einem Schieber angebrachten Abrichteanordnung, um mit der Schleifscheibe in Abrichtekontakt gebracht zu werden. Es wird ein Einpunktdiamant gezeigt, der in einer rotierenden Halterung angebracht ist; der Einpunktdiamant rotiert jedoch, um eine gewünschte Form, z.B. eine konvexe oder konkave Kontur, auf der Schleifscheibe auszubilden, und nicht um die orthogonale Ausrichtung zwischen dem Diamantabrichter und dem durch Bewegung einer zusammengesetzten Verschiebeanordnung durchgeführten Scheibenkonturweg aufrechtzuerhalten.
Eine weitere Schleifmaschine, die es ermöglicht, einen konstanten Winkel zwischen Abrichter und Scheibenprofil zu wahren, wird in DE-C-3 343 228 beschrieben.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Abrichteverfahren und Steuerungssystem vorzustellen, das den oben genannten Ansprüchen genügt.
Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Abrichteverfahren vorzustellen, das es ermöglicht, daß die Form der Scheibenkontur unabhängig von der Form des Abrichtwerkzeugs ist.
Außerdem ist es eine weitere Aufgebe der vorliegenden Erfindung ein Abrichteverfahren und -steuerungsgerät zum Aufbringen nichtzylindrischer Konturen auf Schleifscheiben, die sonst nicht mit bekannten Größen und Formen von Diamantabrichtern oder anderen Abrichtgeräten gewährleistet werden könnten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Abrichten einer rotierenden Schleifscheibe vorgeschlagen, in dem eine Abrichtvorrichtung an die rotierende Schleifscheibe angelegt und die Schleifscheibe relativ zur Abrichtvorrichtung in einem vorbestimmten Weg (#2 bis #6), der durch erste und zweite Verschiebepositionsdaten definiert ist, bewegt wird, während die Abrichtvorrichtung um eine Rotationsachse (L), die transversal zum Weg verläuft, ausgerichtet und mit der Schleifscheibe in Kontakt gehalten wird, derart, daß ein gewünschtes Profil auf die Schleifscheibe aufgebracht wird, wobei sich die Abrichtvorrichtung zur Schleifscheibe hin erstreckt und zumindest in einem Stadium des Abrichtvorgangs im wesentlichen orthogonal zur Tangente (T) ans Profil der Schleifscheibe am Schnittpunkt der Abrichtvorrichtung mit der Tangente ans Profil verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtung der Abrichtvorrichtung um die Rotationsachse (L) durch einen auf die Rotationspositionsdaten ansprechenden Rotationsantrieb, wobei die Rotationspositionsdaten mit den ersten und zweiten Verschiebepositionsdaten korreliert sind, gesteuert wird, derart, daß die Abrichtvorrichtung kontinuierlich während des gesamten Abrichtvorgangs im wesentlichen orthogonal zur Tangente (T) gehalten wird.
Weiterhin beinhaltet die vorliegende Erfindung den Vorschlag für ein elektromagnetisches Gerät zum Abrichten einer Schleifscheibe, mit einer ersten und zweiten Verschiebeeinrichtung zum Tragen einer drehbaren Abrichtvorrichtung, mit einer Computereinrichtung, die so ausgebildet ist, daß sie erste und zweite Sätze von linearen Verschiebepositionsdaten liefert, die zusammen die Bewegung der Schleifscheibe auf einem Weg repräsentieren, der im wesentlichen der gewünschten Scheibenkontur entspricht, und daß sie einen dritten Satz von Rotationspositionsdaten der Abrichtvorrichtung liefert, die die Winkelposition der Abrichtvorrichtung in Hinblick auf das Schleifscheibenprofil repräsentieren, mit ersten und zweiten elektromotorisch getriebenen Betätigungsmitteln, die jeweils mit der ersten bzw. zweiten Verschiebeeinrichtung verbunden und so ausgebildet sind, daß sie Verschiebeeinrichtungen in Folge betreiben, um die Schleifscheibe entlang eines gewünschten Scheibenkonturwegs in Kontrakt mit der Abrichtvorrichtung zu bewegen, und mit einer Elektromotoreinrichtung, die so ausgebildet ist, daß sie die Abrichtvorrichtung in Abhängigkeit von den Rotationspositionsdaten der Abrichtvorrichtung dreht, dadurch gekennzeichnet, daß eine Servoeinrichtung mit ersten und zweiten Verschiebepositions-Rückkopplungseinrichtungen, die jeweils mit der ersten bzw. zweiten Verschiebeeinrichtung gekoppelt sind, und mit einer Rückkopplungseinrichtung für die Rotationsposition der Abrichtvorrichtung, die mit der Abrichtvorrichtung gekoppelt und so ausgebildet ist, daß sie die lineare Bewegung der ersten und zweiten Verschiebeeinrichtungen und die Rotationsbewegung der Abrichtvorrichtung in Reaktion auf die Rotationspositionsdaten steuert, wobei die Rotationspositionsdaten mit den ersten und zweiten Verschiebepositionsdaten korreliert sind, derart, daß die Abrichtvorrichtung während des gesamten Abrichtvorgangs kontinuierlich im wesentlichen orthogonal zur Tangente (T) an das Schleifscheibenprofil an dem Schnittpunkt gehalten wird.
Bei einer charakteristischen Arbeitsausführung der vorliegenden Erfindung, wird die Schleifscheibe von einer zusammengesetzten Verschiebeanordnung getragen, die eine erste und eine zweite Verschiebeeinheit normal zur ersten aufweist, während die Abrichtvorrichtung drehbar an einem Stützelement angebracht ist, das in seiner Position relativ zur ersten und zweiten Verschiebeeinheit fixiert ist. Ein Steuerungscomputer ist über Interface mit den ersten und zweiten elektromotorischen Verschiebeservosteuerungen oderantrieben verbunden und steuert die Verschiebeeinheiten mittels erster und zweiter Sätze von linearen Verschiebepositionsdaten oder -signalen derart, daß die Schleifscheibe auf einem transversalen Weg, der im wesentlichen der gewünschten Scheibenkontur entspricht, kontinuierlich über das Abrichtwerkzeug bewegt. Der Computer ist auch über Interface mit einem elektromotorischen Servosteuerung oder -antrieb für die Abrichtvorrichtung verbunden und steuert die Abrichtvorrichtung mittels eines dritten Satzes Rotationspositionsdaten oder -signalen der Abrichtvorrichtung, derart, daß die Abrichtvorrichtung kontinuierlich durch ausgewählte Winkel rotiert, die notwendig sind, eine die Arbeitssektion, z.B. die Spitze, Punkt oder Radius davon, beinhaltende Referenzstelle im wesentlichen normal oder orthogonal zu einer eine Tangente zum Scheibenkonturweg an abgerichteten Stellen an der Scheibenkontur beinhaltende Referenzstelle beizubehalten. Auf diese Weise wird die Arbeitsspitze, Radius oder ein anderer Arbeitsbereich eines Diamantabrichtewerkzeugs im wesentlichen orthogonal zum transversalen Weg gehalten, um die gewünschte Scheibenkontur ohne Ungenauigkeiten aufgrund von Seitenkontakt zwischen der Scheibe und dem Diamantabrichtwerkzeug zu liefern.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Schleifmaschine, auf die sich die vorliegende Erfindung anwendbar ist, mit einer einzigen Scheibenspindel, die beweglich auf einer zusammengesetzten Verschiebeanordnung getragen wird;
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines illustrativen Steuerungssystem gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 einen Schnitt durch die Abrichtanordnung;
Fig.en 4A-4G illustrieren typische Schleifscheibenkonturen, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens abgerichtet werden können;
Fig. 5A ist eine Seitenansicht des Stützmechanismus für die Abrichtvorrichtung und Fig. 5B ist eine Vorderansicht von diesem;
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer Abrichtvorrichtung mit einem Diamanten mit einer einzigen Spitze;
Fig. 7 eine schematische Darstellung der orthogonalen Beziehung zwischen der Spitze der Abrichtvorrichtung und der Tangente an die Scheibenkontur;
Fig. 8 eine schematische Darstellung der orthogonalen Beziehung zwischen der Abrichtvorrichtung und der Scheibenkontur, wobei die verschiedenen Winkelausrichtungen der Abrichtvorrichtung zur verbesserten Deutlichkeit getrennt gezeigt werden und wobei bedacht werden sollte, daß die verschiedenen gezeigten Winkelausrichtungen der Abrichtvorrichtung an der an #1 gezeigten Scheibenposition überlagert würden;
Fig. 9 eine schematische Darstellung der orthogonalen Beziehung, wo die Abrichtvorrichtung an der Schleifscheibe vorbeibewegt wird;
Fig. 10 eine Seitenansicht einer Rollabrichtvorrichtung mit Diamant; und
Fig. 11 eine Vorderansicht der Abrichtvorrichtung nach Fig. 10.
Fig. 1 zeigt den Innenaufbau einer einstationigen elektromechanischen Schleifmaschine 10 mit einer einzigen Schleifscheibenspindel 12 auf einer zusammengesetzten Verschiebeanordnung 14.
Die Schleifmaschine 10 umfaßt ein herkömmliches Bett- oder Basiselement 16, an dem funktionsmäßig ein herkömmlicher Arbeitskopf 18 angebracht ist. Die zusammengesetzte Verschiebeanordnung 14 ist außerdem am Basiselement 16 angebracht und umfaßt eine Längs- oder Z-Achsenverschiebeeinrichtung 20, die an der Basis 16 angebracht ist, und eine Kreuz- oder X-Achsenverschiebeeinrichtung 22, die funktionsmäßig an der Z- Achsenverschiebeeinheit 20 befestigt ist. Die Scheibenspindel kann wie bekannt gleichzeitig in Richtung der Z-Achse und X- Achse mittels der Verschiebeeinrichtungen 20 und 22 bewegt werden.
Der Arbeitskopf 18 kann jeglichen geeigneten herkömmlichen Aufbau aufweisen und beinhaltet eine Einspannbefestigung 30 zum Halten eines Werkstücks. Die Einspannbefestigung 30 kann ein spitzenloser Typ sein und mittels eines Motors 33 und einer Rolle 34 auf dem Arbeitskopf rotiert werden.
Wie in Fig. 1 gezeigt, wird eine Schleifscheibe 40 funktionsmäßig in der Spindel 12 gehalten, die mittels des Motors 41 rotiert wird. Durch Bewegung der Z-Achsen- und X-Achsen- Verschiebeeinrichtungen 20 und 22, kann die Schleifscheibe 40 zum Werkstück hin- und wegbewegt werden, das in der Einspannbefestigung 30 gehalten ist, und in Kontakt mit dem Werkstück bewegt werden, z.B. in Kontakt mit einer Innenbohrung, um diese in bekannter Weise abzuschleifen.
Die Schleifscheibe 40 ist auch durch die Z-Achsen- und X- Achsenverschiebeeinrichtungen 20 und 22 zu und weg von der Abrichtvorrichtung 50 beweglich, die seitlich des Basiselements 16 angeordnet ist. In der in Fig. 1 gezeigten Ausführung beinhaltet die Abrichtvorrichtung 50 eine Stützbasis 52, die auf dem Basiselement so befestigt ist, daß die Schleifscheibe 40 zu und weg von der Abrichtvorrichtung 50 bewegt wird, um das Abrichten vorzunehmen. Die Abrichtvorrichtung wird im nachstehenden näher beschrieben.
Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm des Steuergeräts, das zur Steuerung der Bewegungen der Z-Achsen- und X-Achsenverschiebeeinrichtungen 20 und 22, sowie Rotation des Abrichtwerkzeugs 54 der Abrichtvorrichtung 50 verwendet wird. Das Bezugszeichen 62 bezeichnet einen Steuerungscomputer, der so programmiert ist, daß er alle Machinenfunktionen und Interaktionen steuert. Diese Funktionen beinhalten Informationen über Schmierzustand, gegenseitige Sicherheitsverriegelungen, Motorzustand und den Betrieb der Steuerungsstation. Der Steuerungscomputer 62 kann jeder geeigneter Digitalcomputer oder Mikroprozessor sein. Der Steuerungscomputer 62 hat die Positionen und Raten aller Achsenbewegungen für die unterschiedlichen Abfolgen, wie Schleifkreis, Abrichtkreis usw. gespeichert. Der Steuerungscomputer 62 sendet Servoantriebssignale an die Servoantriebseinrichtung 66 und 68 zur Steuerung der Servomotore 70, 72 in Hinblick auf die jeweilige Z- Achsen- und X-Achsenverschiebeeinrichtungen, um die Schleifscheibe in dem gewünschten Scheibenkonturweg zu bewegen. Die Servoantriebseinrichtungen 66, 68 erhalten jeweils aus den Tachometern 76, 78 Rückinformation. Die Bezugszeichen 80, 82 bezeichnen entweder Resolver, Encodierer oder "INDUCTOSYN"- Transducer und liefern jeweils Feedbacksignale an die Antriebseinheiten 66, 68 in einer geschlossenen Servoschleife mit den Tachometern.
Ein geeigneter Steuerungscomputer 62 ist auf dem Markt erhältlich von Intel Corp., Santa Clara, CA 95054 und wird unter dem Namen "INTEL" (Warenzeichen) 86/05 Einplatinen- Computer verkauft. Die Servoantriebseinrichtungen 66, 68 können jegliche geeignete Servoantriebseinrichtung sein, wie z.B. ein Servoantrieb, der auf dem Markt von Hyper Loop, Inc., 7459 W. 79 Street, Bridgeview, IL 60455, unter dem Warenzeichen "HYAMP" erhältlich ist. Der HYAMP Servoantrieb ist ein Einphasen-, Vollwellen-, Zweirichtungs-SCR-Servoantrieb für Gleichstrommotoren und liefert Gleichstromantrieb für Präzisionsgeschwindigkeitssteuerung und -regulierung innerhalb eines großen Geschwindigkeitsbereichs. Ein weiterer geeigneter Servoantrieb unter der Bezeichnung Size 50 ist von General Electric Co., 685 West Rio Road, Charlottsville, VA 22906 erhältlich.
Die Servomotoren 70, 72 können jeglicher geeigneter Gleichstrommotor sein. Geeignete Gleichstrommotoren dieser Art sind von Torque Systems Inc., 225 Crescent Street, Waltham, MA 02154, Warenzeichen "SNAPPER" erhältlich und mit den Rahmengrößen 3435 und 5115 benannt. Ein größerer Motor dieser Art ist ebenfalls von H.K. Porter Co., 301 Porter Street, Pittsburgh, PA 15219 erhältlich.
Die Tachometer 76, 78 sind Bestandteil der Gleichstromservomotoren. Die Resolver, Encodierer oder INDUCTOSYN-Transducer 80, 82 sind kommerziell erhältlich und können jede geeignete herkömmliche und auf dem Markt erhältliche Einrichtung zum Positionsfeedback sein. Resolver dieser Art sind von Clifton Precision Company of Clifton Heights, PS 19018 erhältlich. INDUCTOSYN Präzisionstransducer für Linear- und Rotationspositionen sind von Farrand Controls, einer Division von Farrand Industries, Ind., 99 Wall Street, Valhalla, NY 10595 erhältlich. Ein geeigneter optischer Wellenwinkelencoder, Modell No. DRC-35 ist von Dynamics Research Corp., 60 Concord Street, Wilmington MA 01887 erhältlich.
Die Z-Achsen- und X-Achsenverschiebeeinrichtungen 20, 22 werden vom oben beschriebenen Steuerungsgerät mittels einer herkömmlichen Kugelschraube (nicht gezeigt), Acme-Schraube oder einem anderen Schraubenelement angetrieben und gesteuert, das durch die Servomotoren 70, 72 wie im US Patent 4,419,612 des Anmelders des vorliegenden Patents beschrieben (Erteilungstag: 6.12.1983) und dessen Lehre durch diese Bezugnahme zum Inhalt der vorliegenden Patentbeschreibung gemacht wird, in Rotationsbewegung versetzt wird.
Die Arbeitsweise einer solchen Schleifmaschine 10 im Schleifbetriebszustand unter der Steuerung eines Steuerungscomputers wird detailliert im bereits gewürdigten US Patent 4,419,612 beschrieben.
Beim Scheibenabrichtvorgang werden die Z-Achsen- und X- Achsenverschiebeeinrichtungen 20, 22 in Folge durch das beschriebene Steuerungsgerät betätigt, um die Schleifscheibe zur Abrichtvorrichtung 50, die benachbart zur Seite der Maschine auf dem Basiselement 16 angeordnet ist, zu befördern. An der Abrichtvorrichtung werden die Z-Achsen- und X- Achsenverschiebeeinrichtungen 20, 22 unter Steuerung des Steuerungscomputers 62 bewegt und zwar in Übereinstimmung mit den Schleifscheibenkonturdaten oder -informationen, die in den Computer 62 eingegeben wurden und aus ersten und zweiten Sätzen von ersten und zweiten linearen Verschiebepositionsdaten oder Servoantriebssignalen bestehen, die die Verschiebeeinrichtungen zur Bewegung der Schleifscheibe 40 in einem Weg relativ zum Abziehwerkzeug 52 im wesentlichen entsprechend der gewünschten Scheibenkontur veranlassen. Beispiele von Schleifscheibenkonturen, die abgerichtet werden können, sind in Fig.en 4A-4G dargestellt, jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Die Abrichtvörtichtung 50 umfaßt ein Gehäuse 100, das mittels Maschinenschrauben 102 auf einer Abrichtvorrichtungsbasis 52 angebracht ist, siehe Fig. 3. Ein Abrichtwerkzeug 106 mit einem Einpunktdiamant ist auf der Stützplatte 108 angebracht, die wiederum auf dem Arm 110 der Abrichtvorrichtung befestigt ist mittels Maschinenschraubenbolzen 105, die sich durch parallel beabstandete Schlitze 112 im Arm der Abrichtvorrichtung erstrecken, und unverlierbaren Muttern 107 in Ausnehmungen in der rechten Seite der Stützplatte, welche Ausnehmungen durch Platten 109 abgeschlossen sind, um die Muttern 107 festzuhalten, siehe Fig.en 5A und 5B. Durch eine solche Befestigung können die Stützplatte 108 und das Abrichtwerkzeug 106 mit Einpunktdiamant aus noch zu erklärenden Gründen relativ zum Abrichtvorrichtungsarm verschoben werden.
Der Arm 110 der Abrichtvorrichtung ist oben und unten an Gelenkkugeln 114, 116 rotierbar befestigt, so daß der Abrichtvorrichtungsarm während dem Abrichten der Schleifscheibe 40 wie im folgenden beschrieben rotieren kann. Eine untere Kugelklemme 120 hält die Kugel 114 im Kugelsitz 122 des Arms während ein zusätzlicher Kugelsitz an der Basis 52 der Abrichtvorrichtung durch eine Anzahl von Maschinenschrauben 126 (von denen nur eine gezeigt ist) befestigt ist. Eine obere Kugelklemme 130 hält die Kugel 116 im oberen Kugelsitz 132 auf dem Arm 110. Ein Kugelsitz 134 ist an einem Gehäuseeinsatz 136 mittels einer ringförmigen Stahlmembranfeder 138 angebracht, deren Innenumfang ist an den Kugelsitz 134 durch eine Anzahl Maschinenschrauben 140 (von denen nur eine gezeigt ist) fest angeklemmt ist und deren Außenumfang an dem Gehäuseeinsatz 136 und die Schulter 100a des Gehäuses durch eine Anzahl Maschinenschrauben 142 (von denen nur eine gezeigt ist) fest angeklemmt ist. Der Gehäuseeinsatz umfaßt einen oberen zylindrischen Abschnitt 136a mit einem verringerten Durchmesser, an dem eine Rolle 137 mittels zwei beabstandeten Anti-Reibungslagereinheiten 152 wie gezeigt drehbar befestigt ist. Die Rolle 137 weist einen oberen Abschnitt 137a, einen mit dem Riemen in Eingriff kommenden Abschnitt 137b und einen unteren Abschnitt 137c, die durch eine Anzahl Maschinenschrauben 154 (von denen nur eine gezeigt ist) miteinander verbunden sind, auf. Die Lager 152 tragen die Riemenspannbelastung des Riemens 160 während der Rotation der Rolle 137.
Eine Oldham Kupplung 162 wird am oberen Abschnitt 17a der Rolle getragen und wie gezeigt mit einer Drehverbindung verbunden. Die Drehverbindung 164 ist mit dem Arm 110 mittels einer Anzahl Maschinenschrauben 166 (von denen nur eine gezeigt ist) verbunden. Wie bekannt, umfaßt die Oldham Kupplung zwei orthogonale Verschiebekeile zur Verhinderung einer Übertragung von Biegungsbewegungen an die Drehverbindung oder somit an den Arm 110 der Abrichtvorrichtung. Nur das Drehmomoment wird durch die Oldham Kupplung übertragen, um nur Rotation an den Arm abzugeben.
Die Rotationsposition des Arms 110 und somit des Abrichtwerkzeugs 106 wird durch die Kombination der Welle 180, die am oberen Abschnitt 137a der Rolle zur Rotation mit dieser angebracht ist, und des Resolvers 182, der am Gehäuse 52 der Abrichtvorrichtung zur Ermittlung der Rotationsposition der Welle und somit indirekt der Rotationsposition des Arms 110 der Abrichtvorrichtung angebracht ist, und des darauf gehaltenen Abrichtwerkzeugs 106 mit einem Einpunktdiamanten ermittelt. Die Servoantriebseinrichtung 206 erhält Feedback vom Resolver 182 nach Art einer Servoschleife, Fig. 2. Der Resolver 182 kann einer der beschriebenen und kommerziell erhältlichen Rotationstypen sein.
Der Riemen 160, der in Antriebsfunktion um den riemenfassenden Abschnitt 137b der Rolle gelegt ist, ist am anderen Ende um eine andere Rolle 190 gelegt, die wiederum auf der Ausgangswelle 200a des Servomotors 200 mittels einer Querschraube 202 zur Rotation mit der Ausgangswelle angebracht ist. Der Servomotor 200 umfaßt einen herkömmlichen Tachometer 204. Wie in Fig. 2 gezeigt erhält der Servomotor 200 Servosignale von der Servoantriebseinrichtung 206, die ein beschriebener und kommerziell erhältlicher Typ sein kann. Die Servoantriebsvorrichtung 206 ist über ein Interface mit dem Steuerungscomputer 62 zusammen mit den Antriebseinheiten 66, 68 für die Z-Achsen- und X-Achsenverschiebeeinrichtungen 20, 22 verbunden. In Hinblick auf die Bewegung des Arms 110 der rotierenden Abrichtvorrichtung und somit des Diamantabrichtwerkzeugs darauf, hat der Steuerungscomputer 62 ausreichend Sätze von ersten und zweiten linearen Verschiebepositionsdaten zum Steuern der Z-Achsen- und X-Achsenverschiebeeinrichtungen 20, 22 gespeichert, um die Scheibe 40 in einem im wesentlichen der gewünschten Scheibenkontur an der Abrichtposition, die der Abrichtvorrichtung 50 benachbart und mit ihr in Kontakt ist, entsprechenden Weg zu bewegen. Der Steuerungscomputer 62 errechnet für jeden Satz von ersten und zeiten linearen Verschiebepositionsdaten einen dritten Satz von Rotationspositionsdaten der Abrichtvorrichtung, die nötig sind, um die vertikale Ebene mit der Mittellinie durch die Spitze der Einspitzenabrichtvorrichtung 106 im wesentlichen orthogonal zur Scheibenkontur während des Abrichtens zu halten, wobei die bekannte und gewünschte Scheibenkontur und die ermittelte Position (Feedback) auf der Kontur verwendet wird. Der dritte Satz von Rotationspositionsdaten der Abrichtvorrichtung könnte auch vorerrechnet und in den Computer 62 in gewünschter digitaler Form eingegeben werden. Die Steuerung 62 verwendet natürlich die gespeicherten Sätze von linearen Verschiebepositionsdaten und Rotationspositionsdaten der Abrichtvorrichtung in Kombination mit Servoschleifenfeedback von den zugehörigen Resolvern und Tachometern, um den Abrichtvorgang zu steuern und die gewünschte abgerichtete Scheibenkontur zu liefern.
Bei dieser Betriebsart des Abrichtens ist das Abrichtwerkzeug 106 mit einem Einpunktdiamant mit einer Spitze 106a an der Schwenklinie L, die zwischen den Kugellagern 114, 116, wie in Fig. 3 gezeigt, verläuft, angeordnet. Wenn der Arm 110 der Abrichtvorrichtung dann um die Schwenklinie verschwenkt oder rotiert wird, bleibt die einzige Spitze 106a des Abrichtwerkzeugs auf der Linie und nur die Winkelausrichtung des Diamantenabrichtwerkzeugs wird verändert, um eine normale Ebene durch die Diamantspitze im wesentlichen orthogonal zur Scheibenkontur zu liefern.
In Fig. 5A wird die Positionierung des Diamantenabrichtwerkzeugs 106 auf der Schwenklinie L auf grobe Weise erreicht, indem die Diamantenstützplatte 108 relativ zum Arm 110 der Abrichtvorrichtung verschoben wird, indem eine lange Einstellschraube 210, die in das Sackloch 211 auf einem Flansch 212 der Stützplatte 108 geschraubt ist, gedreht wird. Die Einstellschraube 210 liegt an einer Schulter 213 am Gehäuse 100 der Abrichtvorrichtung am linken Ende an, um eine relative Bewegung der Stützplatte durchzuführen. Eine Arretierschraube 214 ist fest gegen die lange Einstellschraube 210 unter Zwischenlage einer weichen Metallscheibe 215 angezogen, um die Position der Stützplatte zu arretieren.
Eine Feineinstellung der Position der Diamantenspitze 106a auf der Schwenklinie L wird durch den Feineinstellungsmechanismus 220 durchgeführt. Der Mechanismus 220 umfaßt eine Einstellungsplatte 222, die an ihrem unteren Ende mittels Maschinenschrauben 224 mit der linken Seite der verschiebbaren Stützplatte 108 verbunden ist und einen Querschlitz 226 aufweist. Eine Einstellungsschraube 228 wird schraubbar in einem Sackloch 230 am oberen Ende der Einstellplatte aufgenommen und umfaßt ein abgerundetes Ende 228a, das wie gezeigt gegen die Stützplatte 108 greift. Durch Einschrauben der Einstellungsschraube 228 in das Sackloch 230, kann die Einstellungsplatte 222, die das Diamantenabrichtwerkzeug trägt, federnd von der Stützplatte wegbewegt werden, um die Spitze 106a in einem exzentrischen Weg hin zur Schwenklinie zu bewegen. Die Schraubung der Einstellschraube in entgegengesetzter Richtung ermöglicht es natürlich, daß die Elastizität der Einstellplatte die Spitze 106a weg von der Schwenklinie hin zur Stützplatte 108 bewegt.
In Fig. 6 umfaßt das Diamantenabrichtwerkzeug 106 einen länglichen Körper 106b mit einer Längsachse A und einem kegelstumpfförmigen Ende 106c, das in den einzigen Arbeitspunkt 106a übergeht. Vorzugsweise ist der Abrichtarbeitspunkt 106a wirklich ein Punkt; nachdem er jedoch einige Zeit zum Abrichten verwendet wurde, nutzt sich der Punkt 106a ab und wird wie bekannt durch einen ungefähren Punktradius definiert. Fig. 6 macht deutlich, daß die vertikale Ebene P durch den Abrichtpunkt 106a und ihn beinhaltend ebenfalls die Längsachse A des Abrichtwerkzeugs 50 umfaßt.
Wie am besten in Fig. 5A gezeigt, wird das Abrichtwerkzeug 106 auf der Einstellplatte 22 mittels der geschraubten Fixierbolzen 242, 244 gehalten.
Erfindungsgemäß wird die vertikale Ebene P, die durch die Mittellinie des Abrichtpunkts oder -radius 106a verläuft und sie beinhaltet, im wesentlichen orthogonal zur Ebene T gehalten, die eine Tangente zum gewünschten Scheibenkonturweg während dem Abrichten beinhaltet, wie in Fig.en 7-9 gezeigt. Der Ausdruck "vertikal" für die Bezugsebenen P und T wird zum Zwecke der Deutlichkeit verwendet und geht von der Anwendung dieser Erfindung bei herkömmlichen "horizontalen" Maschinen aus. Die Erfindung ist nicht zur Anwendung bei "horizontalen" Maschinen beschränkt, und jeder andere Satz von orthogonalen Ebenen, die für eine andere Maschinenausrichtung geeignet ist, soll von der Erfindung umfaßt werden.
Obwohl die Mittellinie oder Längsachse A des Abrichtkörpers leicht zur Tangentenebene T zur Scheibenkontur C geneigt ist, Fig. 3, wird die Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung so lange erreicht, wie die vertikale Ebene P, die die Mittellinie des Abrichtpunkts oder -radius beinhaltet, im wesentlichen orthogonal zur Tangentenebene T verläuft, wie in Fig.en 7-9 gezeigt. Es ist offensichtlich, daß durch Halten der vertikalen Ebene P, die den Abrichtarbeitspunkt, spitze/radius oder sonstigen Arbeitsbereich erhält, im wesentlichen orthogonal zur vertikalen Ebene, die die Tangente zur Scheibenkontur beinhaltet, ein guter Abrichtkontakt für jegliche Scheibenkontur bewirkt wird, und ungewünschter Kontakt zwischen den Seiten der Abrichtvorrichtung und der Schleifscheibe verhindert wird.
Fig.en 10 und 11 zeigen eine Diamantrollenabrichtvorrichtung 300 mit einer Arbeitsoberfläche 302 mit einem kleinen im Querschnitt toroidalen Radius und die in dem erfindungsgemäßen Verfahren anstelle der Einpunktdiamenten-Abrichtvorrichtung 106 verwendet werden kann. Durch Verwendung der Rollenabrichtvorrichtung 300, wird die vertikale Mittelebene oder Mittenebene PP der Arbeitsfläche 302 mit kleinem Radius im wesentlichen orthogonal zur Ebene, die die Tangente zur Scheibenkontur enthält, durch kontinuierliche Rotation des Arms 110 der Abrichtvorrichtung entsprechend der Position der Rollenabrichtvorrichtung 300 entlang der Scheibenkontur wie oben erläutert gehalten; d.h. der Computer 62 errechnet die nötige Winkel- oder Rotationsbewegung für den Abrichtservomotor 200 für einen gegebenen Satz linearer Verschiebepositionsdaten für die X-Achsen und Z-Achsenverschiebeeinrichtungen.
Bei einer anderen Abrichtungsart, kann der Arbeitspunkt oder -radius des Abrichtwerkzeugs (106 bzw. 300) von der Schwenklinie L durch eine festgelegte Distanz durch Bewegung der Verschiebeabstützung 108 beabstandet sein. In diesem Fall würde sich der Abrichtpunkt oder -radius in einem exzentrischen Weg bei Rotation des Arms 110 der Abrichtvorrichtung bewegen. Der Computer 62 kann zur Steuerung der X-Achsen- und Z-Achsenverschiebeeinrichtungen und der Rotationsposition der Abrichtvorrichtung programmiert sein, um solcher exzentrischen Bewegung des Abrichtpunkts Rechnung zu tragen, um die Abrichtscheibe wie beschrieben in orthogonaler Beziehung zu halten.
Obwohl gewisse bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindung in der Beschreibung erläutert sind und in den Figuren dargestellt sind, sind Modifikationen und Änderungen möglich, ohne vom Rahmen der Erfindung gemäß den Ansprüchen abzuweichen.

Claims

1. Verfahren zum Abrichten einer rotierenden Schleifscheibe (40), in dem eine Abrichtvorrichtung an die rotierende Schleifscheibe angelegt und die Schleifscheibe relativ zur Abrichtvorrichtung (50, 106, 300) in einem vorbestimmten Weg (#2 bis #6), der durch erste und zweite Verschiebepositionsdaten definiert ist, bewegt wird, während die Abrichtvorrichtung um eine Rotationsachse (L), die transversal zum Weg verläuft, ausgerichtet und mit der Schleifscheibe in Kontakt gehalten wird, derart, daß ein gewünschtes Profil auf die Schleifscheibe aufgebracht wird, wobei sich die Abrichtvorrichtung zur Schleifscheibe hin erstreckt und zumindest in einem Stadium des Abrichtvorgangs im wesentlichen orthogonal zur Tangente (T) ans Profil der Schleifscheibe am Schnittpunkt der Abrichtvorrichtung mit der Tangente ans Profil verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtung der Abrichtvorrichtung (60, 106, 300) um die Rotationsachse (L) durch einen auf Rotationspositionsdaten ansprechenden Rotationsantrieb, wobei die Rotationspositionsdaten mit den ersten und zweiten Verschiebepositionsdaten korreliert sind, gesteuert wird, derart, daß die Abrichtvorrichtung kontinuierlich während des gesamten Abrichtvorgangs im wesentlichen orthogonal zur Tangente (T) gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Position der Abrichtvorrichtung (50, 106, 300) entlang des Wegs (#2 bis #6) abgetastet wird und die Rotationspositionsdaten von der abgetasteten Position und den ersten und zweiten Verschiebepositionsdaten abgeleiten werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnittpunkt der Abrichtvorrichtung (50, 106, 300) und des Profils auf der Rotationsachse (L) liegt und die Position der Rotationsachse (L) entlang des vorbestimmten Wegs (#2 bis #6) nur durch die ersten und zweiten Verschiebepositionsdaten bestimmt und im wesentlichen unbeeinflußt von der durch die Rotationspositionsdaten bewirkten Steuerung ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abrichtvorrichtung die mit ihr in Kontakt stehende rotierende Schleifscheibe (50, 106, 300), wiederholt überquert, wobei jede Überquerung entlang eines Wegs (#2 bis #6), der vom vorherigen Weg abweicht, erfolgt, wobei die Abrichtvorrichtung bei jeder Überquerung im wesentlichen orthogonal zur Tangente (T) an das momentane Schleifscheibenprofil am Schnittpunkt gehalten wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abrichtvorrichtung eine längliche Abrichtvorrichtung (106) mit einer einzigen Spitze ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abrichtvorrichtung eine Rollenabrichtvorrichtung (300) mit einer mit einem Radius versehenen Außenfläche ist.

7. Elektromagnetisches Gerät (1) zum Abrichten einer Schleifscheibe (40), mit einer ersten und zweiten Verschiebeinrichtung (20, 22) zum Tragen einer drehbaren Abrichtvorrichtung (50, 106, 300), mit einer Computereinrichtung (62), die so ausgebildet ist, daß sie erste und zweite Sätze von linearen Verschiebepositionsdaten liefert, die zusammen die Bewegung der Schleifscheibe auf einem Weg repräsentieren, der im wesentlichen der gewünschten Scheibenkontur entspricht, und daß sie einen dritten Satz von Rotationspositionsdaten der Abrichtvorrichtung liefert, die die Winkelposition der Abrichtvorrichtung in Hinblick auf das Schleifscheibenprofil repräsentieren, mit ersten und zweiten elektromotorisch getriebenen Betätigungsmitteln (66, 68), die jeweils mit der ersten bzw. zweiten Verschiebeeinrichtung verbunden und so ausgebildet sind, daß sie Verschiebeeinrichtungen in Folge betreiben, um die Schleifscheibe entlang eines gewünschten Scheibenkonturwegs in Kontakt mit der Abrichtvorrichtung zu bewegen, und mit einer Elektromotoreinrichtung, die so ausgebildet ist, daß sie die Abrichtvorrichtung in Abhängigkeit von den Rotationspositionsdaten der Abrichtvorrichtung dreht, dadurch gekennzeichnet, daß eine Servoeinrichtung mit ersten und zweiten Verschiebepositions-Rückkopplungseinrichtungen (76, 78), die jeweils mit der ersten bzw. zweiten Verschiebeeinrichtung (20, 22) gekoppelt sind, und mit einer Rückkopplungseinrichtung (204) für die Rotationsposition der Abrichtvorrichtung, die mit der Abrichtvorrichtung gekoppelt und so ausgebildet ist, daß sie die lineare Bewegung der ersten und zweiten Verschiebeeinrichtungen und die Rotationsbewegung der Abrichtvorrichtung (50, 106, 300) in Reaktion auf die Rotationspositionsdaten steuert, wobei die Rotationspositionsdaten mit den ersten und zweiten Verschiebepositionsdaten korreliert sind, derart, daß die Abrichtvorrichtung während des gesamten Abrichtvorgangs kontinuierlich im wesentlichen orthogonal zur Tangente (T) an das Schleifscheibenprofil an dem Schnittpunk gehalten wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Computer (62) zur Errechnung des dritten Satzes der Rotationspositionsdaten der Abrichtvorrichtung, wenn die ersten und zweiten linearen Verschiebepositionsdaten aus dem Speicher abgerufen werden, vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abrichtvorrichtung (50, 106, 300) in Übereinstimmung mit den Rotationspositionsdaten auf einem Lager (114, 116) drehbar ist, dessen Rotationsachse (L) den Schnittabschnitt (106a) der Abrichtvorrichtung überschneidet, wodurch die Position der Achse (L) nur durch die Verschiebepositionsdaten bestimmt und im wesentlichen unbeeinflußt von der Elektromotoreinrichtung ist.