DE4023689A1 - Abricht- und verschleissmessgeraet fuer schleif- und laeppmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Abricht- und Ver­ schleißmeßgerät für Schleif- und Läppmaschinen, insbeson­ dere zum Einsatz an stirnseitig genutzten Werkzeugschei­ ben zur Planparallelbearbeitung von Werkstücken.

Durch die automatische Erfassung des Profils stirnseitig genutzter Werkzeugscheiben läßt sich beim Schleifen oder Läppen ein ungünstiges Verschleißverhalten durch Nach­ schalten eines Abrichtvorganges korrigieren. Eine Ver­ schleißkorrektur solcher Art ist umso wichtiger, als sich in einer bestehenden Inhomogenität des Scheibenverschlei­ ßes Formungenauigkeiten der bearbeiteten Teile widerspie­ geln. Im Umkehrschluß stellt die Existenz von hinreichend ebenen Werkzeugscheiben ein notwendiges Kriterium dafür dar, Teileformgenauigkeiten im verfahrensimmanenten Ge­ nauigkeitsgrenzbereich zu erreichen. Hierbei kann als Meßobjekt an vertikalspindligen Maschinen zur Planparallel­ bearbeitung die stillstehende untere Werkzeugscheibe die­ nen, deren radiales Verschleißprofil durch Messen in einer beliebigen Drehwinkellage bei möglichst ungesäuberter Wirk­ fläche erfaßbar sein soll. Bei dem Schluß auf den Ver­ schleißzustand der oberen Werkzeugscheibe wird von der Feststellung nach praktischer Erfahrung ausgegangen, daß es sich bei dem Profil der einen Scheibe generell um das negative Abbild des Profils der anderen handelt.

Im Zuge der Messung ist zu berücksichtigen, daß z. B. aus Verunreinigungen zwischen Werkzeugscheibe und Werkzeug­ scheibenträger oder aus Lagerfehlern ein an der Werkzeug­ wirkfläche zu messender Planlauffehler resultieren kann, welcher für die Güte des erzielbaren Arbeitsergebnisses ohne Belang ist und bei der Verschleißmessung eliminiert werden muß. Dieser Sachverhalt erzwingt den Bezug der zu erfassenden Meßwerte auf eine Referenzstrecke, welche dem Stand der Technik entsprechend Bestandteil der Oberfläche eines hochgenauen in eine Meßbrücke integrierten Referenz­ lineals ist, welches vorab so auszurichten ist, daß sich zwischen der Referenzstrecke und dergedachten Verbindungs­ linie der Auflagestellen der Brücke auf der Werkzeugschei­ be eine geringstmögliche Parallelitätsabweichung ergibt. Wird die Brücke auf der stillstehenden Werkzeugscheibe zu­ sätzlich radial und konzentrisch fixiert, so stellt die vor jeder Verschleißmessung neu aufzunehmende Referenz­ strecke die reproduzierbare Abbildung der ideal-ebenen Werkzeugwirkfläche dar.

Aufgabe des Abricht- und Verschleißmeßgerätes gemäß der Erfindung ist es, bei Erreichen eines vorgegebenen und in postprozessaler Weise erfaßten Verschleißgrenzwertes, des­ sen Höhe mit der geforderten Formgenauigkeit der zu bear­ beitenden Teile korreliert, das Abrichten entweder selbst­ tätig oder über einen Bedienereingriff zu initiieren.

Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich das Abricht­ und Verschleißmeßgerät nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 gemäß der Erfindung dadurch, daß bei hintereinander liegendem Abrichtkopf und Meßkopf beide mit getrennten Führungssystemen auf einer bezüglich des Mittelpunktes der Werkzeugscheiben radialen Linie ein- und ausfahrbar sind und zwar derart, daß einerseits bei abgehobener, oberer Werkzeugscheibe der Meßkopf gemeinsam mit dem vorgelager­ ten Abrichtkopf zur punktweisen Verschleißmessung an der unteren Werkzeugscheibe einfahrbar ist und andererseits der Abrichtkopf bei im Abrichtabstand übereinander be­ findlichen Werkzeugscheiben zum Zwecke des beidseitigen Abrichtens allein einfahrbar ist. Hierbei ist dem ein­ fahrbaren Meßkopf mit integriertem Meßtaster eine bei ab­ gehobener, oberer Werkzeugscheibe auf der unteren Werkzeug­ scheibe aufsetzbare Meßbrücke zugeordnet und der Meßtaster mittels einer Hubeinrichtung zwischen zwei Festanschlägen orthogonal zur radialen Verfahrrichtung von einer Meß- in eine Referenzposition bringbar, wobei die eigentliche Aufnahme desMeß- bzw. Referenzwertes über die motorisch bewegte Tasterpinole vorgenommen wird. Die Meßbrücke zur Referenzmessung ist über der unteren Werkzeugscheibe mit­ tels eines Positionierzylinders linear einschiebbar und nachfolgend mittels eines Schwenkzylinders bis zur radia­ len Auflage an zwei gegenüberliegenden Stellen des Außen­ randbereiches der unteren Werkzeugscheibe kippbar und in aufliegender Stellung fremdlastfrei.

Das Abrichten dient dazu, eine im Zuge der Bearbeitung entstehende Abweichung der Werkzeugscheiben-Wirkflächen von der idealen Ebenheit in kürzestmöglicher Zeit zu be­ seitigen. Hierbei erfolgt das Abrichten stirnseitig ge­ nutzter und vertikalspindlig angeordneter Werkzeugschei­ ben so, daß die Werkzeugscheiben in einer vorgewählen Hö­ henlage positioniert werden, um mittels des nachfolgenden Linearverfahrens eines Drehwerkzeuges bzw. Diamantabrich­ ters zur Mittelachse der bevorzugt gegensinnig drehenden Läpp- bzw. Schleifscheiben aufbereitet zu werden. Als ge­ nauigkeitsbestimmende Vorteile dieser Art des Abrichtens sind zu nennen:

• - Beseitigung von Planlauffehlern nach Scheibenmontage sowie
• - rasche und reproduzierbare Verbesserung des Profils stark verschlissener Werkzeugscheiben.

Als zusätzliche Vorteile sind zu nennen:

• - Einbringen von Nuten in die Werkzeugscheiben zur Er­ höhung des Zeitspannungsvolumens sowie
• - Verändern der Scheibenringbreite.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Abricht- und Ver­ schleißmeßgerätes für Schleif- und Läppmaschinen gemäß der Erfindung ist beispielsweise in der Zeichnung darge­ stellt und nachfolgend beschrieben und zwar zeigen:

Fig. 1 und 2 die Seitenansicht und Draufsicht des Ab­ richtkopfes und Meßkopfes mit Betätigungs­ einrichtung im Schnitt, bei der letzteren mit Meßbrücken-Anordnung,

Fig. 3 und 4 die Seitenan- und Draufsicht sowie Queran­ sicht der Meßbrücke teilweise im Schnitt, bei der ersteren mit Meßtaster-Hubeinrich­ tung, sowie

Fig. 6 den Querschnitt zweier Werkzeugscheiben beim Abrichten.

Das in der Zeichnung in Fig. 1 und 2 dargestellte Ab­ richt- und Verschleißmeßgerät besitzt einen Abrichtkopf 1 mit beidseitig angeordneten Abrichtwerkzeugen 2 und da­ hinter befindlichem Meßkopf 3 mit Meßtaster 4, welche bei­ de (1 und 3) mit getrennten Führungssystemen radial zur unteren Werkzeugscheibe 5 bei abgehobener, oberer Werk­ zeugscheibe 5′ zum Zwecke der Messung des Verschleißpro­ fils der unteren Werkzeugscheibe ein- und ausfahrbar sind. Hierbei besteht das Führungssystem für den Meßkopf 3 aus zwei übereinander liegenden Führungsstangen 6, welche über eine Gewindespindel 7 mit Mutter 8 und Traverse 9 in Translationsbewegung versetzbar sind. Hierzu dient ein An­ triebsmotor 10 mit Riementrieb 11 und Lager 12 für die Spindel 7 mit Mutter 8 und Traverse 9 zur translatorischen Verstellung bei Jochverbindung 13. Die Führungsstangen 6 sind weiter in Lagern 14 und 15 eines Lagergehäuses 16 geführt und werden bei Betätigung der Klemmvorrichtung 17 in der Traverse 9 von der Spindelmutter 8 mitgenommen und bei Betätigung der Klemmvorrichtung 18 im Lagergehäuse 16 in Ausgangsstellung gehalten, welches Lagergehäuse 16 ver­ mittels Trägerplatte 19 an der Maschine befestigt ist.

Der Abrichtkopf 1 ist mittels zweier beidseits am Meßkopf 3 vorbeilaufenden Führungsstangen 20, welche bevorzugt über unterschiedliche Durchmesser verfügen, in den Lagern 21 und 22 des Gehäuses 16 geführt und werden (20) mit dem Abrichtkopf 1 ebenfalls vom Antriebsmotor 10 mit Riemen­ trieb 11 und Lager 12 über die Spindelmutter 8 mit Quer­ traverse 9 in Translationsbewegung versetzt. Bei Betäti­ gung der Klemmvorrichtung 17 in der Traverse 9 erfolgt eine gemeinsame Translationsbewegung von Abrichtkopf 1 und Meß­ kopf 3 für den Meßvorgang, während bei Betätigung der Klemmvorrichtung 18 der Abrichtkopf 1 für den Abrichtvor­ gang allein bewegt wird. Der Abrichtkopf 1 sitzt an einem U-Stück vor dem Meßkopf 3, welches U-Stück die beiden Füh­ rungsstangen 20 verbindet.

In den Fig. 2 und 3 ist ferner die Zuordnung einer Meß­ brücke 23 zum Meßkopf 3 mit Meßtaster 4 und vorgelagertem Abrichtkopf 1 mit Abrichtwerkzeugen 2 dargestellt. Der über die Halterung 24 an der Hubeinrichtung 25 befestigte Meß­ taster 4 ist zwischen zwei Festanschlägen 26 und 27 ortho­ gonal zur radialen Verfahrrichtung von der Meß- in die Re­ ferenzstellung bringbar, wobei der eigentliche Meßvorgang über die motorisch bewegte Tasterpinole 28 erfolgt. Die Meßbrücke 23 mit integriertem Referenzlineal 29 ist weiter über der unteren Werkzeugscheibe 5 mittels Positionierzy­ linder 30 und Führungsstange 31 linear einschiebbar und nachfolgend mittels des Schwenkzylinders 32 bis zur radia­ len Auflage an zwei gegenüberliegenden Stellen 33 und 34 des Außenrandbereiches der mit einem Verschleißprofil 35 behafteten unteren Werkzeugscheibe 5 kippbar, wobei diese (23) in aufliegender Stellung fremdlastfrei ist. In Fig. 3 sind die Referenzposition R sowie die Meßposition V auf einer radialen Linie zur Scheibenmitte angedeutet; die Messungen werden hierbei punktweise auf der Meßstrecke S vorgenommen.

In Fig. 4 und 5 werden neben der Meßbrücke 23 der Posi­ tionierzylinder 30 sowie der Schwenkzylinder 32 ersicht­ lich und zwar in Ausgangsstellung A und Meßstellung M mit den notwendigen Lagerstellen 36 und 37 sowie der Schwenk­ einrichtung 38 mit der Langlochführung 39 und den Halte­ rungen 40 und 41 für die Zylinder 30 und 32. Schließlich ist in Fig. 5 noch ein Abrichtvorgang mit alleiniger Be­ tätigung des Abrichtkopfes 1 mit beidseitig angeordneten Abrichtwerkzeugen 2 zwischen den beiden im Abrichtabstand zueinander befindlichen Werkzeugscheiben 5 und 5′ gezeigt mit Führungsstange 20.

Im einzelnen wird das Abricht- und Verschleißmeßgerät an der Maschine auf einer Trägerplatte derart befestigt, daß die Positionierbewegung sowohl beim Abrichten als auch beim Verschleißmessen radial zur Mittelachse der Werkzeug­ scheiben hin erfolgt. Kennzeichnend für den Aufbau der Einrichtung ist die Existenz je eines Führungssystems für den Abrichter sowie den Meßtaster.

Beim Abrichten und Verschleißmessen wird die Vorschubbewe­ gung dadurch erreicht, daß eine zentral angeordnete Spin­ del über einen Riementrieb von einem Motor angetrieben wird, wodurch die Spindelmutter und mit ihr die eine Klemmeinrichtung aufnehmende Traverse eine über die Ab­ richter-Führungsstangen gelenkte Bewegung in u-Richtung vollführt. Über das Betätigen einer weiteren Klemmein­ richtung, bei welchen beiden Klemmeinrichtungen es sich um hydraulische Spannhülsen handeln kann, wird beim Abrichten sichergestellt, daß die über das Joch miteinander verbunde­ nen Meßsystem-Führungsstangen und mit ihnen der den Meß­ taster tragende Meßkopf selbst eine invariante u-Position beibehalten; ein Konstruktionsprinzip, das es ermöglicht, abzurichten ohne den Meßtaster in u-Richtung mitführen zu müssen.

Der für das Verschleißmessen gültige Funktionsablauf sieht dagegen vor, über das Betätigen der erstgenannten Klemm­ einrichtung sowie das Lösen der zweitgenannten Klemmein­ richtung beide Führungssysteme derart miteinander zu kop­ peln, daß der Meßkopf mitsamt dem Abrichter in u-Richtung bewegt werden kann. Die Meßbrücke wird längs der Abricht­ und Verschleißmeßeinrichtung angeordnet, wobei sie über ei­ nen Positionierzylinder aus ihrer Ausgangsstellung in die Meßstellung bewegt und nach Erreichen der Endlage mittels eines Schwenkzylinders bis zum Aufsetzen auf die Werkzeug­ scheibe um eine mitbewegte Führungsstange gedreht wird.

Das Konstruktionsprinzip sieht die Entlastung der Meßbrücke nach deren Aufsetzen auf der Werkzeugscheibe durch Lagerung in einem Langloch vor. Wichtig ist die Ausrichtung der Meß­ brücke im aufgesetzten Zustand in genauer Fluchtungslinie zur u-Bewegungsrichtung des Meßtasters. Zur bestmöglichen Eliminierung des die Verschleißmessung verfälschenden Ein­ flusses von Schmutzpartikeln auf der Werkzeugscheibe sind die Auflagestellen der Meßbrücke bevorzugt mit einem extrem kleinen Spitzenradius versehen und aus einem verschleißre­ sistenten Werkstoff hergestellt.

Der eigentliche Meßkopf beinhaltet eine Hubeinrichtung zur Bewegung des Meßtasters in v-Richtung mit dem Ziel, die Hö­ hendifferenz zwischen Referenz- und Meßposition durch Fah­ ren gegen einen oberen und unteren Festanschlag zu über­ brücken. Der eigentliche Meßvorgang vollzieht sich, indem die Meßtasterpinole in v-Richtung bis zum Aufsetzen auf dem Referenzlineal oder alternativ auf der Werkzeugscheibe über einen tasterimmanenten Motor verfahren wird.

Das Verschleißprofil stellt sich dann in approximierter Form als Polygonzug dar, bestehend aus den Meßwerten, welche sich aus der Differenz zwischen v-Meß- und v-Referenz-Koordi­ nate für jede in u-Richtung angefahrene Position ergeben. Analog zur Ausbildung der Auflagestellen der Meßbrücke wird die aus einem verschleißresistenten Werkstoff bestehende Meßtasterspitze mit einem extrem kleinen Radius versehen.

Claims (6)

1. Abricht- und Verschleißmeßgerät für Schleif- und Läpp­ maschinen, insbesondere zum Einsatz an stirnseitig genutzten Werkzeugscheiben zur Planparallelbearbeitung von Werkstücken, dadurch gekennzeichnet, daß bei hintereinander liegendem Abrichtkopf und Meßkopf beide mit getrennten Führungssystemen auf einer bezüglich des Mittelpunktes der Werkzeugscheiben radialen Linie ein­ und ausfahrbar sind und zwar derart, daß einerseits bei abgehobener, oberer Werkzeugscheibe der Meßkopf gemeinsam mit dem vorgelagerten Abrichtkopf zur punktweisen Ver­ schleißmessung der unteren Werkzeugscheibe einfahrbar ist und andererseits der Abrichtkopf bei im Abrichtabstand übereinander befindlichen Werkzeugscheiben zum Zwecke des beidseitigen Abrichtens allein einfahrbar ist.

2. Abricht- und Verschleißmeßgerät nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß dem einfahrbaren Meßkopf mit integriertem Meßtaster eine bei abgehobener, oberer Werkzeugscheibe auf der unteren Werkzeugscheibe aufsetzbare Meßbrücke zugeordnet ist und der Meßtaster mittels einer Hubeinrichtung zwischen zwei Festan­ schlägen orthogonal zur radialen Verfahrrichtung von einer Meß- in eine Referenzposition bringbar ist und die eigentli­ che Aufnahme des Meß- bzw. Referenzwertes über die motorisch bewegte Tasterpinole vorgenommen wird.

3. Abricht- und Verschleißmeßgerät nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Meßbrücke zur Referenzmessung über der unteren Werk­ zeugscheibe mittels eines Positionierzylinders linear ein­ schiebbar und nachfolgend mittels eines Schwenkzylinders bis zur radialen Auflage an zwei gegenüberliegenden Stellen des Außenrandbereiches der unteren Werkzeugscheibe kippbar und in aufliegender Stellung fremdlastfrei ist.

4. Abricht- und Verschleißmeßgerät nach einem der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf, gelenkt von zwei übereinander liegenden Führungsstangen, über eine von einem Antriebsmotor zur Drehung veranlaßte Gewindespindel als Folge der translato­ rischen Bewegung deren Mutter vermittels einer Klemmeinrich­ tung entweder in radialer Richtung verfahrbar oder vermit­ tels einer anderen Klemmeinrichtung in Ruhestellung fixierbar ist.

5. Abricht- und Verschleißmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abrichtkopf, gelenkt von zwei seitlich am Meßkopf vorbeilaufenden Führungsstangen über die translatorische Bewegung von Spindelmutter und Traverse ohne oder mit dem Meßkopf in radialer Richtung verfahrbar ist.

6. Abricht- und Verschleißmeßgerät nach Anspruch 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der die Abrichtwerkzeuge tragende Abrichtkopf als die beiden zugehörigen Führungsstangen verbindendes U-Stück aus­ gebildet ist.