DE3818159C2

DE3818159C2 -

Info

Publication number: DE3818159C2
Application number: DE3818159A
Authority: DE
Inventors: Gerhard 2082 Uetersen De Wittstock
Original assignee: Peter Wolters AG
Current assignee: Peter Wolters AG
Priority date: 1988-05-28
Filing date: 1988-05-28
Publication date: 1992-09-24
Also published as: DE3818159A1; EP0344548A2; US4962616A; EP0344548A3

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Steuern des Betriebs einer Zweischeibenhonmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zweischeibenhonmaschinen der eingangs genannten Art sind aus der DE 35 20 713 A1 bekannt geworden. Die Werkstücke werden normalerweise in Aufnahmeöffnungen von Läuferscheiben aufgenommen, die auf der unteren Arbeitsscheibe aufliegen und deren Umfangszahnung mit einem inneren und einem äußeren Zahnkranz in Eingriff steht. Äußerer oder innerer Zahnkranz oder beide werden angetrieben, so daß sich die Läuferscheiben um ihre Achse drehend zwischen den Arbeitsscheiben vorbewegen. Die Aufnahmeöffnungen für die Werkstücke sind exzentrisch, so daß die Werkstücke bei dem beschriebenen Umlauf eine zykloidische Bewegung ausführen.

Bei der sehr feinen Oberflächenbearbeitung der Werkstücke kommt es u.a. darauf an, eine vorgegebene Dicke sehr präzise einzuhalten. Es ist daher notwendig, die Werkstückdicke während des Betriebes der Arbeitsmaschine mit Hilfe eines Meßfühlers zu messen. Der Meßfühler ist auf eine vorgegebene Dicke (Sollwert) voreingestellt und schaltet die Maschine ab, sobald das vorgegebene Maß erreicht worden ist. Da die Dicke der Werkstücke in der Zweischeibenhonmaschine nicht unmittelbar gemessen werden kann, erfolgt die Dickenmessung normalerweise dadurch, daß der Abstand zwischen den Arbeitsflächen der Arbeitsscheiben gemessen wird. Da die Arbeitsscheiben andererseits einem Abtrag unterliegen, ist erforderlich, diesen Abtrag bei der Dickenmessung zu berücksichtigen. Die Werkstücke können daher außerhalb der Honmaschine nachgemessen werden. Aufgrund der nachgemessenen Werte erfolgt von Zeit zu Zeit eine Nachstellung des Abschaltpunktes für den Meßfühler.

Mit fortschreitendem Abtrag der Arbeitsscheiben ändert sich auch deren Abtragvermögen. Dieses wird zunehmend ge ringer, da die Arbeitsscheiben ihre Griffigkeit verlieren. Das körnige Gefüge setzt sich zunehmend dicht; die Arbeits fläche wird "stumpfer". Naturgemäß wird aus diesem Grunde auch die Bearbeitungszeit länger. Verliert die Arbeits scheibe einen großen Teil ihrer Griffigkeit, kann die Bearbeitungszeit zu lange dauern, was aus produktionstech nischen Gründen unerwünscht ist. Dem beschriebenen Effekt kann dadurch begegnet werden, daß der Belastungsdruck zunehmend erhöht wird. Dadurch gelingt es, die Länge der Bearbeitungszeit zu begrenzen. Überschreitet der Bela stungsdruck vorgegebene Werte, wird unter Umständen eine ausreichende Oberflächenqualität sowie die nötige Toleranz qualität nicht erreicht. Bei zu hohem Druck "brechen" die Scheiben auf, d.h. die Griffigkeit nimmt zu.

Aus der DE 28 34 157 A1 ist eine Rundschleifmaschine bekanntgeworden, bei der die Zustellung des Werkstücks mit Hilfe eines Schrittmotors erfolgt. Mit Hilfe einer Meßfühlervorrichtung wird der Materialabtrag am Werkstück gemessen. Erreicht dieser einen Wert, der nahe dem Sollwert für das Endmaß liegt, wird der Schrittmotor auf eine kleinere Geschwindigkeit umgesteuert. Während beider Geschwindigkeitsstufen sorgt eine Regelung dafür, daß die Zustellgeschwindigkeit konstant bleibt. Dies ist dadurch möglich, daß die Schleifscheibe im abgerichteten Zustand eine gleichbleibende Abtragwirkung aufweist. Ist diese nicht mehr gewährleistet, wird die Scheibe abgerichtet. Der Belastungsdruck ist daher kein einstellbarer Maschinenparameter. Da dem gegenüber bei einer Honmaschine die Oberflächen der Arbeitsscheiben einer direkten Messung nicht zugänglich sind, sind Bedienungsparameter u. a. der Belastungsdruck und die Bearbeitungszeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Steuern des Betriebs einer Zweischeibenhonmaschine zu schaffen, in der die Bearbeitungszeit der Werkstücke optimiert werden kann bei verbesserter Toleranz- und Oberflächenqualität sowie vereinfachter Maschinenbedienung.

Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.

Mittels der beanspruchten Vorrichtung wird über den zeitlichen Verlauf des Abstands der Arbeitsscheiben die Dickenänderung pro Zeiteinheit der Werkstücke gemessen und mit einem Sollwert dafür verglichen. Wenn der Begriff Abstand der Arbeitsscheiben verwendet wird, ist damit der Abstand von Flächen gemeint, die bezüglich der Arbeitsscheiben stationär sind. Der Abstand der Arbeitsflächen läßt sich ebenso wenig unmittelbar messen wie die Dicke der Werkstücke zwischen den Arbeitsscheiben. Mit anderen Worten, während der Bearbeitungszeit wird mittelbar die Dickenänderung des Werkstücks pro Zeit gemessen und in Beziehung gesetzt zu einer vorgegebenen Dickenänderung pro Zeiteinheit. Erreicht der gemessene Dickenänderungswert den vorgegebenen Wert nicht, ist dies ein Zeichen für das Nachlassen der Griffigkeit der Arbeitsscheiben. Dann ist es notwendig, den Belastungsdruck zu erhöhen. Dies geschieht mittels einer Drucksteuervorrichtung.

Die Unteransprüche sind auf Ausgestaltungen der Vorrichtung nach dem Anspruch 1 gerichtet.

Nach einer ersten Ausgestaltung ist ein oberer Grenzwert für die Dickenänderung pro Zeiteinheit vorgegeben und der Belastungsdruck wird erniedrigt, wenn die Dickenänderung pro Zeiteinheit (Istwert) größer als der obere Sollwert ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß der Belastungsdruck weder zu hoch noch zu niedrig ist, um eine optimale Werkstückbearbeitung vorzunehmen.

Es ist möglich den Belastungsdruck fortlaufend in Abhängigkeit von der gemessenen Dicke und damit von der Dickenänderung pro Zeiteinheit zu ändern, d.h. bei Änderung des gemessenen Wertes für die Dickenänderung pro Zeiteinheit den Belastungsdruck sofort anzupassen. In einer alternativen Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß der Belastungsdruck nur nach Abschluß eines Bearbeitungszyklus vor dem nächsten Bearbeitungszyklus geändert wird.

Nach einer weiteren Ausgestaltung ist es möglich, den Betrag der Veränderung des Belastungsdrucks von dem Betrag der Abweichung des Istwerts vom Sollwert für die Dickenänderung pro Zeiteinheit abhängig zu machen. In dem programmierbaren Speicher kann eine Funktion für den Belastungsdruck eingespeichert werden, die die Beziehung des Belastungsdrucks zur gemessenen Dickenänderung pro Zeiteinheit ausdrückt. Ein bestimmter Wert für die Dickenänderung pro Zeiteinheit entspricht daher einem bestimmten Belastungsdruck. Ändert sich der Materialabtrag, ändert sich entsprechend auch der Belastungsdruck. Dieser kann stufenlos oder auch in vorgegebenen Stufen verändert werden.

Die Vorrichtung wird abgeschaltet, wenn der Belastungsdruck einen oberen Grenzwert erreicht hat. Wie schon ausgeführt, ist ab einer bestimmten Größe des Belastungsdrucks die Qualität der Bearbeitung nicht mehr gewährleistet.

Nach einer weiteren Ausgestaltung kann der Meßfühler ein Meßtaster sein, dem Grenzschaltpunkte für eine Warnung beim Überschreiten einer Meßwegbegrenzung zugeordnet sind. Das Überschreiten der Grenzschaltpunkte zeigt an, daß die Arbeitsscheibe aufbrechen kann und ggf. eine unzulässige Griffigkeit erhält, die aus Qualitätsgründen unerwünscht ist.

Eine weitere Ausgestaltung sieht schließlich vor, daß die Meßsteuervorrichtung mit einer einem Nachmeßfühler aufweisenden Nachmeßvorrichtung verbunden ist, in der aus der Differenz von Nachmeß-Istwert für die Dicke der Werkstücke und eines Sollwerts für die Werkstückdicke ein Korrekturwert gebildet wird, mit dem der Sollwert der Dickenänderung in der Meßsteuervorrichtung modifiziert wird. Bevor eine Modifizierung des Sollwerts für die Dickenänderung pro Zeiteinheit stattfindet, kann eine Mehrzahl von Nachmessungen vorgenommen werden, um einen Korrektur-Mittelwert zu bilden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt schematisch eine Zweischeibenhonmaschine mit einer Meßsteuervorrichtung.

Eine Zweischeibenhonmaschine 10 weist eine obere Arbeitsscheibe 11 und eine untere Arbeitsscheibe 12 auf. Die obere Arbeitsscheibe 11 ist an einer Spindel 13 aufgehängt, auf deren oberem Ende ein Antriebsrad 14 sitzt, das über einen Antriebsriemen 15 von einem Antriebsmotor 16 angetrieben ist. Die Spindel 13 ist in einer Lagerbuchse 14 gelagert, auf die beispielsweise über ein Gestänge 17 eine Belastungsvorrichtung 18 einwirkt. Mit Hilfe der Belastungsvorrichtung 18 kann der Belastungsdruck der Arbeitsscheibe 11 eingestellt werden. Die beschriebenen Teile sind in einem Oberteil 19 gelagert, das um eine ver tikale Achse im Maschinengestell 20 schwenkbar gelagert ist.

Die untere Arbeitsscheibe 12 ist mittels einer Hohlwelle 21 im Maschinengestell 20 drehbar gelagert. Die Hohlwelle 21 wird über einen Antriebsriemen 22 von einem Elektro motor 23 angetrieben. Die untere Arbeitsscheibe 12 ist von einem stationären Stiftkranz 24 umgeben. Innerhalb der ringförmigen unteren Arbeitsscheibe 12 ist ein Teller 25 angeordnet, der über eine Welle 26 in der Hohlwelle 21 gelagert ist und über ein Riemengetriebe 27 in Verbindung mit einem Elektromotor 28 steht. Der Teller 25 weist einen Stiftkranz 29 auf. Zwischen den Arbeitsscheiben 11, 12 auf der unteren Arbeitsscheibe 12 aufliegend sind mehrere Läu ferscheiben 30 angeordnet, die am Umfang mit einer Zahnung versehen sind, die in Eingriff steht mit dem inneren Stift kranz 29 und dem äußeren Stiftkranz 24. Die Läuferscheiben 30 nehmen in Öffnungen Werkstücke 31 auf, deren Ober- und Unterseiten bearbeitet werden sollen. Während des Betriebs drehen sich die Arbeitsscheiben 11, 12 bevorzugt gegenläu fig. Ferner wird der Teller 25 angetrieben, wodurch die Werkstücke in den Läuferscheiben 30 sich zykloidisch zwi schen den Arbeitsscheiben 11, 12 bewegen. Insoweit handelt es sich um eine herkömmliche Hon- oder Schleifmaschine.

An dem Teller 25 befindet sich eine Meßfläche 32, der ein Meßtaster 33 zugeordnet ist. Der Meßtaster 33 ist mit der oberen Arbeitsscheibe 11 verbunden und mißt daher den Ab stand der Arbeitsscheibe 11 von der stationären Meßfläche 32. Dieser Abstand ist abhängig von der Dicke der Werk stücke 31. Er wird jedoch auch beeinflußt durch den Abtrag der Arbeitsflächen der oberen und unteren Arbeitsscheibe 11, 12.

Der Meßtaster 33 ist über eine elektrische Leitung 34 mit einer Meßsteuereinrichtung 35 verbunden. Die Meßsteuer einrichtung enthält einen programmierbaren Speicher, in den die Werte für einen maximalen Materialabtrag pro Zeitein heit (δ/t max) und einen minimalen Materialabtrag pro Zeit einheit (δ/t min) gegeben werden. Die Meßsteuereinrichtung 35 ist mit einem nicht gezeigten Zeittaktgeber verbunden, der die Zeitimpulse innerhalb der Meßsteuereinrichtung gibt (t). In den programmierbaren Speicher werden außerdem die Werte für einen maximalen und einen minimalen Gesamtmate rialabtrag bzw. Meßbereich eingegeben (max bzw. min). Die Meßsteuereinrichtung 35 ist über eine Leitung 36 mit einer Drucksteuereinrichtung 37 verbunden, die über eine Steuerleitung 38 mit der Druckvorrichtung 18 in Ver bindung steht. Die Drucksteuereinrichtung 37 steuert den Druck eines über eine Leitung 39 ankommenden Druckmediums, das über die Leitung 38 auf die Druck- oder Belastungsvorrichtung 18 gegeben wird (Eingangsdruck F; Ausgangsdruck F_B). Die Drucksteuereinrichtung 37 enthält ebenfalls einen programmier baren Speicher, in den ein Maximalwert für den Differenz druck (Δ Fmax) für eine Belastungserhöhung sowie ein mini maler Differenzdruckwert (Δ Fmin) für eine Belastungsver minderung eingespeichert werden.

Eine Nachmeßstation 40 hat zwei Meßtaster 41, deren Signale über eine Leitung 42 auf die Meßsteuereinrichtung 35 gege ben werden. Die Werkstücke 38 werden mit Hilfe einer nicht gezeigten automatisch arbeitenden Handhabungsvorrichtung aus der Maschine 10 entnommen und in die Nachmeßstation 40 gegeben.

Die beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt. Bei der Bearbeitung vorgegebene Werkstücke werden in die Meßsteuer einrichtung in der oben beschriebenen Weise die Werte für den maximalen und den minimalen Abtrag pro Zeiteinheit ein gegeben sowie die absoluten Werte für den oberen und den unteren Meßbereich. Der Meßtaster 33 gibt fortlaufend oder in Zeitabständen ein Signal auf die Meßsteuereinrichtung 35, das der jeweils gemessenen Dicke proportional ist. Die Meßsteuereinrichtung vergleicht nun die Beträge des Ab trags innerhalb eines vorgegebenen vom Zeittaktgeber ein gestellten Zeitraums. Befindet sich der ermittelte Wert zwischen dem maximalen und dem minimalen Abtragswert pro Zeiteinheit, wird der Betrieb mit dem gleichen Belastungs druck fortgesetzt. Dieser wurde mit einem bestimmten Druck F_B für die obere Arbeitsscheibe 11 begonnen, der von der Drucksteuereinrichtung 37 über die Belastungseinrichtung 18 eingestellt wird. Die aus der Maschine kommenden Werk stücke 31 werden mit Hilfe einer Handhabungsvorrichtung automatisch entnommen und der Nachmeßstation 40 zugeführt. In dieser wird die Dicke der Werkstücke 31 erneut gemessen, wobei dieses Meßsignal über die Leitung 42 in die Meß steuereinrichtung 35 gegeben wird. Diese hat vor Entnahme der Werkstücke über eine nicht gezeigte Schalteinrichtung die Antriebe der Maschine 10 ausgeschaltet, sobald über den Meßtaster 33 angezeigt ist, daß der gewünschte Sollwert für den Materialabtrag erreicht worden ist. Da der Meß taster 33 den Abtrag der Arbeitsscheiben 11, 12 nicht auto matisch kompensiert, kann sich eine Differenz zwischen den in der Station 40 nachgemessenen Dickenwerten und den Wer ten ergeben, die vom Meßtaster 33 in die Meßsteuereinrich tung 35 gegeben werden. Der in der Meßsteuereinrichtung 35 gespeicherte Sollwert für die Werkstückdicke wird entspre chend modifiziert, so daß auf diese Weise der Abtrag der Arbeitsscheibe kompensiert wird.

Mit zunehmendem Abtrag der Arbeitsscheiben 11, 12 wird deren "Griffigkeit" kleiner, d.h. die Meßwerte für den Materialabtrag pro Zeiteinheit, die in der Meßsteuerein richtung 35 ermittelt werden, werden kleiner. Unterschrei ten diese einen Mindestwert (δ/t min), wird über die Leitung 36 ein Signal auf die Drucksteuereinrichtung ge geben, die daraufhin in Abhängigkeit von der Größe des Signals auf der Leitung 36 den Druck um einen Betrag ΔF_max erhöht, wodurch der Andruck der oberen Arbeitsscheibe 11 größer wird. Durch die Vorgabe des maximalen Werts des Materialabtrags pro Zeiteinheit (δ/t max), wird erreicht, daß der Druck in optimalen Druckstufen erhöht wird. Der zunehmende Materialabtrag der Arbeitsscheiben und die da durch automatisch sich einstellende längere Bearbeitungs zeit der Werkstücke wird durch Druckerhöhung ständig auf gefangen. Der Druck darf indessen nur einen Höchstwert annehmen, soll er nicht zu einem unkontrollierbaren Auf brechen der Arbeitsscheibe führen. Außerdem würde ein zu hoher Druck die Qualität der Oberflächen beeinträchtigen. Wird daher ein vorgegebener oberer Druck erreicht, wird die Maschine stillgesetzt. Die Arbeitsscheiben 11, 12 müssen nachgearbeitet werden. Naturgemäß arbeitet ein Meß taster nur innerhalb eines bestimmten Bereichs relativ genau. Um den Genauigkeitsbereich einzuhalten, sind dem Meßtaster 34 nicht gezeigte Schaltpunkte (δ max, δ min) zu geordnet, die für eine Abschaltung der Maschine 10 bzw. für ein Warnsignal sorgen, wenn die obere oder untere Grenze des Bereichs erreicht wird.

Claims

1. Vorrichtung zum Steuern des Betriebs einer Zweischeibenhonmaschine, deren Arbeitsscheiben (11, 12) mittels einer Druckvorrichtung (18) mit einem vorgegebenen, veränderbaren Belastungsdruck gegen die Werktstücke (31) zwischen den Arbeitsscheiben (11, 12) gedrückt werden, mit einem Meßfühler (33) zum Messen der Dicke der Werkstücke (31) durch Messen des Abstands der Arbeitsscheiben (11, 12) voneinander, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine mit dem Meßfühler (33) verbundene Meßsteuervorrichtung (35) aufweist, die einen programmierbaren Speicher, in den ein Sollwert für die Änderung der Dicke der Werkstücke (31) pro Zeiteinheit eingespeichert ist, und einen Zeittaktgeber umfaßt, daß die Meßsteuervorrichtung (35) mit einer Drucksteuervorrichtung (37) verbunden ist und daß die Meßsteuervorrichtung (35) fortlaufend die Änderung der Dicke der Werkstücke pro Zeiteinheit mißt, mit dem Sollwert vergleicht und den Belastungsdruck mittels der Drucksteuervorrichtung (37) erhöht, wenn der Istwert unterhalb des Sollwerts liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oberer Grenzwert für die Dickenänderung pro Zeiteinheit vorgegeben ist und der Belastungsdruck erniedrigt wird, wenn die Dickenänderung pro Zeiteinheit (Istwert) größer als der obere Grenzwert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Belastungsdruck nur nach Abschluß eines Bearbeitungszyklus vor dem nächsten Bearbeitungszyklus geändert wird.

4. Vorrichtung nach einem der Ansrüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag der Veränderung des Belastungsdrucks (F_B) von dem Betrag der Abweichung des Istwerts vom Sollwert für die Dickenänderung pro Zeiteinheit abhängig ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksteuervorrichtung (37) einen Speicher für einen oberen Grenzwert des Belastungsdrucks aufweist und bei dessen Überschreiten ein Signal auf eine Abschaltvorrichtung für die Maschine (10) gibt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler ein Meßtaster (33) ist und dem Meßtaster (33) Grenzschaltpunkte für eine Warnung beim Überschreiten einer Meßwegbegrenzung zugeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzschaltpunkte mit der Meßsteuervorrichtung (35) in Verbindung stehen und diese ein Signal auf die Abschaltvorrichtung für die Maschine (10) gibt, wenn sie ein Signal von einem Grenzschaltpunkt erhält.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsteuervorrichtung (35) mit einer einen Nachmeßfühler (41) aufweisenden Nachmeßvorrichtung (40) verbunden ist, in der aus der Differenz von Nachmeß-Istwert der Dicke der Werkstücke (31) und einem Sollwert für die Werkstückdicke ein Korrekturwert gebildet wird, mit dem der Sollwert der Dickenänderung in der Meßsteuervorrichtung (35) modifiziert wird.