DE3925274A1 - Supply and dispensing mechanism for lapping mixt. - Google Patents

Supply and dispensing mechanism for lapping mixt.

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DE3925274A1 DE19893925274 DE3925274A DE3925274A1 DE 3925274 A1 DE3925274 A1 DE 3925274A1 DE 19893925274 DE19893925274 DE 19893925274 DE 3925274 A DE3925274 A DE 3925274A DE 3925274 A1 DE3925274 A1 DE 3925274A1
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Abstract

The metering system supplies a lapping mixt. to a precision grinding or polishing machine with two working wheels (11,14) on vertical axes. The mixt. is delivered by a wiper (16) turning w.r.t. the top wheel (11) into an annular groove (10) in the rear face of the wheel. From there it passes via bores (12) into the working space (13) between the grinding wheels.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Feinbearbeitungs­ maschine zum Läppen, Feinschleifen oder Polieren.The invention relates to finishing machine for lapping, fine grinding or polishing.

Es sind Feinbearbeitungsmaschinen für diese Zwecke bekannt mit zwei getrennt antreibbaren, ringförmigen, vertikal-achsigen Arbeitsscheiben, wobei im Bereich der unteren Scheibe ein antreibbarer innerer sowie ein vor­ zugsweise stillstehender äußerer Stiftkranz vorgesehen sind, zwischen welchen Halter zur Werkstückbearbeitung ange­ ordnet sind, welche zu deren planetären Bewegung um die Scheibenachse in beide Stiftkränze mittels Zahnung ein­ greifen, vorzugsweise in Ausleger- oder Portalbauweise mit horizontal verfahrbarer oberer Arbeitsscheibe.There are finishing machines for this purpose known with two separately drivable, ring-shaped, vertical-axis work discs, being in the area of lower disc a drivable inner and a front preferably stationary outer pin ring is provided, between which holder for workpiece machining are ordered, which to their planetary movement around the Disc axis in both pin rings by means of teeth grab, preferably in cantilever or portal construction with horizontally movable upper working disc.

Aufgabe der Feinbearbeitungsmaschine gemäß der Erfindung ist die Konstantregelung des Eingriffsdrucks zwischen den Wirkpartnern während des Bearbeitens und Abrichtens sowie weiter die selbsttätige Einstellung optimaler Drehzahlver­ hältnisse beim Bearbeiten und Abrichten mit einem im Speicher der Steuerung abgelegten Programm.Object of the finishing machine according to the invention is the constant control of the engagement pressure between the Active partners during machining and dressing as well further the automatic setting of optimal speed Relationships when machining and dressing with an im Controller stored program.

Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich die Fein­ bearbeitungsmaschine zum Läppen, Feinschleifen oder Polieren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 gemäß der Erfindung dadurch, daß die obere, vorzugsweise pendelnd gelagerte Arbeitsscheibe durch eine insbes. pneumatisch oder hydraulisch erzeugbare Axialkraft beaufschlagbar ist, welche bei mittel- oder unmittelbarer Kontaktierung mit der unteren Arbeitsscheibe über Kraftaufnehmer am Unter­ gestell der Maschine ableitbar ist. Somit wird ein von der axialen Istkraft abhängiges Signal mittels des vor­ genannten, im Untergestell der Maschine befindlichen hoch­ auflösenden Meßsystems, z. B. auf DMS-Basis, erzeugt. Dieses Signal wird mit einem Signal verglichen, das der axialen Sollkraft entspricht. The Fein characterizes itself to solve this task processing machine for lapping, fine grinding or Polishing according to the preamble of claim 1 according to the Invention in that the upper, preferably oscillating stored working disc through a pneumatic or hydraulically generated axial force can be applied, which with medium or direct contact with the lower working disc via force transducers on the lower frame of the machine can be derived. Thus one of the axial actual force dependent signal by means of the mentioned, located in the base of the machine high resolving measuring system, e.g. B. on a strain gauge basis. This Signal is compared to a signal that is axial Target force corresponds.  

Das Differenzsignal ist die Regelabweichung. Sie ver­ ändert den Druck innerhalb der Belastungseinheit derart, daß der Eingriffsdruck zwischen den Wirkpartnern inner­ halb eng vorgegebener Toleranzgrenzen konstant bleibt; ein wesentliches Kriterium für die Erzielung reproduzier­ barer Prozeßverhältnisse.The difference signal is the control deviation. You ver changes the pressure within the load unit so that the pressure of intervention between the active partners within half-tight tolerance limits remain constant; an essential criterion for achieving reproducibility process conditions.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kennzeichnet sich die Feinbearbeitungsmaschine dadurch, daß die stufen­ lose Einstellung und wahlweise Kombination der Drehzahlen der beiden Arbeitsscheiben sowie des inneren und gegebenen­ falls äußeren Stiftkranzes im Bereich der unteren Arbeits­ scheibe und damit die planetäre Bewegung der Halter zur Werkstückbearbeitung oder der Ringe zum Abrichten programm­ gesteuert ist. Somit wird anders, als bei herkömmlichen Maschinen die schwierige Einstellung geeigneter Drehzahlen beim Bearbeiten und Abrichten mit einem im Speicher der Steuerung abgelegten Programm möglich, welches über eine komfortable bedienergeführte Eingabe empfohlener Kenn­ werte, betreffendAccording to another idea of the invention the finishing machine in that the stages loose setting and optional combination of speeds of the two working disks as well as the inner and given if outer pin ring in the area of the lower work disc and thus the planetary movement of the holder Workpiece machining or the rings for the dressing program is controlled. It is different from conventional ones Machines the difficult setting of suitable speeds when machining and dressing with a in the memory of the Control stored program possible, which via a comfortable user-guided entry of recommended ID values regarding

  • - die Art der Relativbewegung der Wirkpartner,- the type of relative movement of the active partners,
  • - die Relativgeschwindigkeit der Wirkpartner sowie- The relative speed of the active partners as well
  • - die Lage der Teile innerhalb der Halter bzw. die Größe der Abrichtringe- The position of the parts within the holder or the size of the dressing rings

für optimale Bewegungsverhältnisse sorgt.ensures optimal movement conditions.

Eine Dateneingabe solcher Art bietet den Vorteil, daß die Reproduzierbarkeit und Güte des Arbeits- sowie des Abrichtergebnisses von der Qualifikation und dem Er­ fahrungswissen des Maschinenbedieners unabhängig ist.Data entry of this type offers the advantage that the reproducibility and quality of the work and the Dressing result from the qualification and the Er driving knowledge of the machine operator is independent.

Eine bevorzugte Ausführungsform einer Feinbearbeitungs­ maschine gemäß der Erfindung ist beispielsweise in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend beschrieben und zwar zeigt A preferred embodiment of a finishing machine according to the invention is for example in the Drawing shown and described below and shows though  

Fig. 1 die Pinolenlagerung der oberen Arbeits­ scheibe im Längsschnitt mit Hub- und Belastungseinrichtung, Fig. 1, the sleeve bearing of the upper working disk in longitudinal section with lifting and loading means,

Fig. 2 die Lagerung Höhenverstellung der unteren Arbeitsscheibe im Längsschnitt mit Kraftaufnehmer, Fig. 2, the storage height adjustment of the lower working disc in longitudinal section with force transducers,

Fig. 3 den Querschnitt nach Linie A-B der Fig. 2, Fig. 3 shows the cross section along line AB of Fig. 2,

Fig. 4 das Prinzip der Konstantregelung des Eingriffsdrucks und Fig. 4 shows the principle of constant control of the engagement pressure and

Fig. 5 das Prinzip der programmgesteuerten Optimierung der Bewegungsverhältnisse. Fig. 5 shows the principle of program-controlled optimization of the movement conditions.

In Fig. 1 ist der Maschinenaufbau 1 mit der axial beweglichen Pinole 2 und der sie lagernden, zur Drehmomentübertragung dienenden Hohlwelle 3 zu er­ sehen. Die Pinole 2 wird im Lagerbereich 4, der sich über die Wälzlager 5 u. 6 am Maschinenaufbau 1 ab­ stützenden Hohlwelle 3 formschlüssig aufgenommen. Die Pinole 2, an welcher über das Lager 7 die obere Arbeits­ scheibe 8 pendelnd aufgehängt ist, wird über die Hohlwelle 3 durch den Riementrieb 9 in Drehung versetzt. Hierbei dient die aus zwei Hydraulikzylindern 10 bestehende Hub- und Be­ lastungseinrichtung der Aufbringung des Axialdrucks über die Quertraverse 11 mit Stützlagern 12, während die Auf­ nahme des aus der Lagerreibung resultierenden Drehmoments über die Führungsstangen 13 erfolgt.In Fig. 1, the machine structure 1 with the axially movable quill 2 and the bearing it, serving for torque transmission hollow shaft 3 to see it. The quill 2 is in the bearing area 4 , which is 5 u. 6 positively received on the machine body 1 from the supporting hollow shaft 3 . The sleeve 2 , on which the upper working disc 8 is suspended from the bearing 7 , is set in rotation via the hollow shaft 3 by the belt drive 9 . Here, the two hydraulic cylinders 10 existing lifting and loading device for applying the axial pressure across the cross-beam 11 with support bearings 12 , while the acquisition of the torque resulting from the bearing friction takes place via the guide rods 13 .

Beim Läppen gelangt das Läppgemisch über die Abstreifer­ einrichtung 14 mit Abstreifer 15 in den Ringkanal 16 und über Bohrungen 17 in der oberen Arbeitsscheibe 8 in die Wirkzone. When lapping the lapping mixture passes through the stripper device 14 with stripper 15 in the ring channel 16 and through holes 17 in the upper working disc 8 in the active zone.

Die Abstreifereinrichtung 14 wird beim Unterschreiten einer vorgegebenen Drehzahlgrenze der oberen Arbeits­ scheibe 8 mittels eigenem Antrieb 18 in eine zur Schei­ bendrehung gegensinnige Rotation versetzt. Hierbei ist der Antriebsmotor 18 der Absteifereinrichtung 14 der­ art angeordnet, daß eine Drehung um die Achse der oberen Arbeitsscheibe 8 unterdrückt, jedoch die Pendelbewegung mit vollzogen wird.The scraper device 14 is placed below a predetermined speed limit of the upper working disc 8 by means of its own drive 18 in a rotation counter to the disc rotation. Here, the drive motor 18 of the stripper device 14 is arranged in such a way that rotation about the axis of the upper working disc 8 is suppressed, but the pendulum movement is also carried out.

Im übrigen kann der Maschinenaufbau 1, wie hier nicht im einzelnen dargestellt in Portalbauweise, z. B. nach dem DE-PS 24 42 081 ausgeführt und somit gegenüber dem Maschinenuntergestell 19 mit der Lagereinheit und oberen Arbeitsscheibe 8 horizontal verfahrbar sein.Otherwise, the machine structure 1 , as not shown here in detail in portal construction, z. B. according to DE-PS 24 42 081 and thus can be moved horizontally with respect to the machine base 19 with the bearing unit and the upper working disk 8 .

In Fig. 2 und 3 ist das Maschinenuntergestell 19 mit der Zentralwelle 20 und dem höhenverstellbaren Führungs­ gehäuse 21 zu ersehen. Die dem Antrieb der unteren Arbeits­ scheibe 22 dienende Zentralwelle 20 wird von den Wälz­ lagern 23 u. 24 aufgenommen und das Führungsgehäuse 21 ist über mehrere äquidistant zur Zentralachse angeordnete und synchronisierte Schraubengewindetriebe 25 mit Quertra­ verse 26 höhenverstellbar gelagert mit Führungsstangen 27. Die Zentralwelle 20 ist über den Riementrieb 28 in Drehung versetzbar.In FIGS. 2 and 3, the machine base 19 with the central shaft 20 and the height-adjustable guide is seen housing 21. The drive of the lower working disc 22 serving central shaft 20 is supported by the roller bearings 23 u. 24 added and the guide housing 21 is mounted via a plurality of equidistant to the central axis and synchronized screw drives 25 with Quertra verse 26 height adjustable with guide rods 27th The central shaft 20 can be set in rotation via the belt drive 28 .

Die Lagereinheit 29 der unteren Arbeitsscheibe 22 ist über Kraftaufnehmer 30 am Untergestell 19 abgestützt, wobei die Lagereinheit 29 in einer zur Arbeitsebene parallelen Ebene durch zwischen Gestell 19 und Lager­ einheit 29 verspannte dünne Bänder 31 gegen Verdrehen gesichert ist. Die Kraftaufnehmer 30 am Untergestell 19 dienen der Konstantregelung der von der Hub- und Be­ lastungseinrichtung 10 aufzubringenden Axialkraft.The bearing unit 29 of the lower working disc 22 is supported by load cell 30 on the underframe 19, wherein the bearing unit 29 unit in a plane parallel to the working plane by plane between frame 19 and bearing 29 strained thin strips 31 is secured against rotation. The force transducers 30 on the base frame 19 are used for constant control of the axial force to be applied by the lifting and loading device 10 .

Schließlich sind in Fig. 2 noch der von 32 aus angetriebene innere Stiftkranz 33 sowie der hier stillstehende äußere Stiftkranz 34 mit zwischenliegenden Haltern 35 für Werk­ stücke 36 dargestellt, wobei die Halter 35 in die Stift­ kränze 33, 34 eingreifen. Hierbei wird bei Antrieb des einen oder beider Stiftkränze 33, 34 eine plane­ täre Bewegung der Halter 35 mit den Werkstücken 36 um die Zentralachse der Maschine erreicht.Finally, in Fig. 2 still driven from 32 inner pin ring 33 and the stationary outer pin ring 34 here with intermediate holders 35 for work pieces 36 , the holders 35 engaging in the pin rings 33, 34 . Here, when driving one or both pin rings 33, 34, a plane movement of the holder 35 with the workpieces 36 is achieved about the central axis of the machine.

In Fig. 4 ist sodann die Regelung der Axialkraft F schematisch dargestellt. Hier sind die obere und untere Arbeitsscheibe 8 u. 22 im Maschinenaufbau 1 und dem Maschinenuntergestell 19 mit zwischenliegenden Werk­ stücken 36 dargestellt, wobei im Untergestell 19 Kraft­ aufnehmer 30 und im Aufbau 1 die Hub- und Belastungs­ einrichtung 10 als Hydraulikzylinder dargestellt sind mit dem Signalwandler 37. Hierbei erzeugt die hydrau­ lische oder pneumatische Belastungseinheit 10 aufgrund des im Zylinder herrschenden Differenzdruckes ΔpH eine axial wirkende Kraft. Diese als Istkraft wirkende Kraft F beaufschlagt die obere Arbeitsscheibe 8 derart, daß sich je nach Kontaktfläche zwischen den Wirkpartnern ein charakteristischer Eingriffsdruck pe ergibt. Die solcher­ art in das Lagersystem der unteren Arbeitsscheibe 22 eingeleitete Istkraft wird über bevorzugt äquidistant zur Achse der Arbeitsscheiben im Untergestell 19 der Maschine angeordnete Druckkraftaufnehmer 30 abgeleitet.The regulation of the axial force F is then shown schematically in FIG. 4. Here are the upper and lower work discs 8 u. 22 in the machine structure 1 and the machine base 19 with intermediate work pieces 36 are shown, in the base frame 19 force transducer 30 and in the structure 1 the lifting and loading device 10 are shown as hydraulic cylinders with the signal converter 37 . Here, the hydraulic or pneumatic loading unit 10 generates an axially acting force due to the differential pressure Δp H prevailing in the cylinder. This force F, acting as the actual force, acts on the upper working disk 8 in such a way that, depending on the contact area between the active partners, a characteristic engagement pressure p e results. The actual force introduced into the bearing system of the lower working disk 22 in this manner is derived via pressure force transducers 30 arranged preferably equidistant from the axis of the working disks in the base frame 19 of the machine.

Im Zuge der Belastung der Druckkraftaufnehmer 30 wird ein summatorisches, zur Istkraft proportionales Spannung­ signal uist erzeugt, welches mit einem der axialen Sollkraft entsprechenden Spannungssignal usoll ver­ glichen wird. Das Differenzsignal Δu ist die Regelab­ weichung. Sie verändert den Differenzdruck ΔpH innerhalb des Druckzylinders - Belastungseinheit 10 - derart, daß der Eingriffsdruck pe innerhalb eng vorgegebener Grenzen konstant bleibt. In the course of loading of the force transducers 30 is a summatorisches, proportional to the actual force voltage signal U is generated, which with one of the desired axial force to u corresponding voltage signal is compared ver. The difference signal Δu is the control deviation. It changes the differential pressure Δp H within the pressure cylinder - loading unit 10 - in such a way that the engagement pressure p e remains constant within narrowly specified limits.

Die Anordnung der Druckkraftaufnehmer 30 im Unterge­ stell 19 der Maschine hat gegenüber bekannten Lösungen den Vorteil, daß der durch die Wirkzone geleitete Kraftfluß unverfälscht erfaßt wird. Das Meß­ ergebnis wird mithin durch Reibungsverluste nicht be­ einträchtigt.The arrangement of the pressure transducers 30 in the lower part 19 of the machine has the advantage over known solutions that the force flow guided through the effective zone is detected in an unadulterated manner. The measurement result is therefore not affected by friction losses.

Die Fig. 5 zeigt schließlich noch die Programmsteuerung für die Drehzahlverstellung der Antriebsmotore M8, M22 u. M33 der oberen Arbeitsscheibe 8, der unteren Arbeitsscheibe 22 und hier des inneren Stiftkranzes 33. Hierbei bedeutetThe Fig. 5 finally shows program control for adjusting the speed of the drive motors M 8, M 22 u. M 33 of the upper working disk 8 , the lower working disk 22 and here the inner pin ring 33 . Here means

  • a) die bedienergeführte Eingabe von Kennwerten,a) the user-guided entry of characteristic values,
  • b) die Steuerung,b) the control,
  • c) das Programm,c) the program,
  • d) die Motorstellsignale für optimale Bewegungs­ verhältnisse.d) the motor control signals for optimal movement conditions.

Die Variationsvielfalt der Drehzahlkombinationen ist ange­ sichts der Möglichkeiten zur stufenlosen und entkoppelten Drehzahlverstellung aller anzutreibenden Elemente theo­ retisch unendlich groß. Entsprechend komplex gestalten sich die Bewegungsverhältnisse an der Maschine.The variety of speed combinations is indicated in view of the possibilities for stepless and decoupled Speed adjustment of all driven elements theo retic infinitely large. Design accordingly complex the movement conditions on the machine.

Das Steuerungskonzept sieht daher die bedienergeführte Ein­ gabe empfohlener Kennwerte vor, welche mit Hilfe eines im Speicher der Steuerung abgelegten Programms ohne weiteren Bedienereingriff in Drehzahlstellsignale der Motore M der beiden Arbeitsscheiben 8 u. 22 sowie des inneren Stiftkranzes 33 umgewandelt werden. Die in Grenzen beliebige Wahl der Kennwerte erlaubt insbesondere die stufenlose Einstellung und Kombination der Drehzahlen in der Form, daß sich opti­ male Bewegungsverhältnisse zwischen den Wirkpartnern beim Bearbeiten und Abrichten ergeben.The control concept therefore provides for the user-guided input of recommended characteristic values, which, with the aid of a program stored in the memory of the control, without further operator intervention in speed control signals of the motors M of the two working disks 8 and. 22 and the inner pin ring 33 can be converted. The arbitrary selection of the characteristic values allows in particular the stepless setting and combination of the speeds in such a way that there are optimal movement relationships between the active partners during machining and dressing.

Claims (6)

1. Feinbearbeitungsmaschine zum Läppen, Fein­ schleifen oder Polieren mit zwei getrennt an­ treibbaren, ringförmigen, vertikal-achsigen Arbeits­ scheiben, wobei im Bereich der unteren Scheibe ein antreibbarer innerer sowie ein vorzugsweise still­ stehender äußerer Stiftkranz vorgesehen sind, zwischen welchen Halter zur Werkstückbearbeitung angeordnet sind, welche zu deren planetären Bewegung um die Scheibenachse in beide Stiftkränze mittels Zahnung eingreifen, vorzugsweise in Ausleger- oder Portal­ bauweise mit horizontal verfahrbarer oberer Arbeits­ scheibe, dadurch gekennzeichnet, daß die obere, vorzugsweise pendelnd gelagerte Arbeitsscheibe durch eine insbes. pneumatisch oder hydraulisch erzeug­ bare Axialkraft beaufschlagbar ist, welche bei mittel- oder unmittelbarer Kontaktierung mit der unteren Arbeits­ scheibe über Kraftaufnehmer am Untergestell der Maschine ableitbar ist. 1.Finishing machine for lapping, fine grinding or polishing with two separately drivable, ring-shaped, vertical-axis work disks, with a drivable inner and a preferably stationary outer pin ring are provided in the area of the lower disk, between which holders for workpiece machining are arranged , which intervene in both pin rings by means of teeth for their planetary movement about the disk axis, preferably in cantilever or portal construction with horizontally movable upper working disk, characterized in that the upper, preferably pendulum-mounted working disk can be produced by a pneumatic or hydraulic device in particular Axial force can be applied, which can be derived with medium or direct contact with the lower working disc via force transducers on the base of the machine. 2. Feinbearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere pinolengeführte Arbeitsscheibe über eine mittels Führungsstangen drehgesicherte insbes. pneu­ matische oder hydraulische Hub- und Belastungsein­ richtung höhenverstellbar ist.2. finishing machine according to claim 1, characterized in that the upper quill-guided working disc over a pneu, in particular secured by means of guide rods matic or hydraulic lifting and loading direction is height adjustable. 3. Feinbearbeitungsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhenlage der unteren Arbeitsscheibe über eine Pinolenverstellung oder über mehrer achsparallele und zu­ einander synchronisierte Schraubengewindetriebe mit Quer­ traverse veränderbar ist.3. finishing machine according to claim 1 or 2, characterized in that the height of the lower working disc over a Quill adjustment or over several axially parallel and too screw drives synchronized with each other with cross traverse is changeable. 4. Feinbearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die sich über die Kraftaufnehmer am Maschinenunterge­ stell axial abstützende Lagereinheit der unteren Arbeits­ scheibe durch in einer zur Arbeitsebene parallelen Ebene angeordnete und zwischen dem Gestell und der Lagereinheit verspannte dünne Bänder gegen Verdrehen gesichert ist.4. Finishing machine according to one of the claims 1 to 3, characterized in that which are located on the force transducers on the machine base set axially supporting bearing unit of the lower work slice through in a plane parallel to the working plane arranged and between the frame and the storage unit strained thin bands is secured against twisting. 5. Feinbearbeitungsmaschine zum Läppen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr des Läppgemisches an der oberen Arbeitsscheibe über eine Abstreifereinrichtung, welche vorzugsweise beim Unterschreiten einer vorgegebenen Drehzahlgrenze der oberen Arbeitsscheibe mittels eigenem Antrieb in eine zur Scheiben­ drehung gegensinnige Rotation versetzbar ist, über einen oder mehrere Ringkanäle an der oberen Arbeitsscheibe mit Bohrungen zur Arbeitsebene verteilbar ist. 5. Finishing machine for lapping according to one of the Claims 1 to 4, characterized in that the supply of the lapping mixture on the upper working disc via a scraper device, which preferably at Falling below a predetermined speed limit of the upper Working disk with its own drive in a disk rotation is displaceable, over a or several ring channels on the upper working disc Bores can be distributed to the working level.   6. Feinbearbeitungsmaschine nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die stufenlose Einstellung und wahlweise Kombination der Drehzahlen der beiden Arbeitsscheiben sowie des inneren und gegebenenfalls äußeren Stiftkranzes im Bereich der unteren Arbeitsscheibe und damit die planetäre Bewegung der Halter im Falle der Werkstückbearbeitung oder der Ringe im Falle des Abrichtens programmgesteuert ist.6. Finishing machine according to one of the before arising claims, characterized in that the continuous adjustment and optional combination of the Speeds of the two working disks as well as the inner one and optionally outer pin ring in the area of lower working disc and thus the planetary movement the holder in the case of workpiece machining or Rings in the case of dressing is program controlled.
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