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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft eine Fließläppmaschine
und Verfahren zum maschinellen Bearbeiten durch einen Schleifstrom
nach dem Oberbegriff der Ansprüche
1, 8 und 11. Beispiele einer solchen Maschine und Verfahren sind
durch die WO 97/05989 A offenbart.
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BESCHREIBUNG
DES STANDES DER TECHNIK
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Das
Verfahren zum maschinellen Bearbeiten durch einen Schleifstrom ist
der Prozess, bei dem ein Werkstück
poliert und abgeschliffen wird, indem ein Schleifpartikel aufweisendes
visköses
Medium unter Druck über
das Werkstück
oder durch eine sich durch das Werkstück erstreckende Öffnung hindurch
geführt
wird.
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Herkömmliche
Verfahren zum maschinellen Bearbeiten durch einen Schleifstrom sind
dazu konzipiert, einen konstanten Extrusionsdruck des Mediums aufrechtzuerhalten,
was oft zu bedeutenden Veränderungen
der Temperatur des Mediums, des Durchsatzes und der Viskosität führt, was
sich nachteilig auf die Fähigkeit
des Systems, auswirkt, Bearbeitungszeiten der Fließläppmaschine
(AFM), und folglich das Gesamtergebnis des Prozesses, genau vorherzusagen.
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Zum
Beispiel steigt die Temperatur des Mediums, wenn der Durchsatz des
Mediums durch eine Öffnung
hindurch zunimmt. Wenn die Öffnung
einem Medium konstanten Drucks unterworfen ist, nimmt der Durchsatz
des Mediums durch die Öffnung
hindurch zu, während
die Wände
der Öffnung
glatter werden und der Durchmesser der Öffnung zunimmt. Folglich nimmt
nicht nur die Temperatur des Mediums zu, solch eine Zunahme ist
jedoch auf das Medium lokalisiert, das mit einem höheren Durchsatz
durch die Öffnung
hindurch fließt.
Dadurch werden sowohl exzessiv hohe Temperaturen als auch eine nichtgleichförmige Temperaturverteilung
in dem gesamten Medium erzeugt. Hohe Temperaturen und Temperaturschwankungen
in dem gesamten Medium verhindern, dass das Medium gleichmäßig und
effektiv arbeitet. Deswegen werden eine Vorrichtung und ein Verfahren
erwünscht,
welches das Medium effektiv nützt,
während
zugleich die Temperatur des Mediums innerhalb eines relativ engen
Temperaturbereichs aufrechterhalten wird.
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Das
U.S.-Patent Nr. 3,634,973, welches dem Inhaber der vorliegenden
Erfindung übertragen
wurde, offenbart eine wechselweise wirkende Maschinenstruktur, die
ein Schleifmedium einsetzt, aber auf eine Weise arbeitet, die nicht
die direkte Kontrolle des Durchsatzes des Mediums durch eine Öffnung hindurch
bereitstellt. Da die Vorrichtung zum maschinellen Bearbeiten durch
einen Schleifstrom in der Lage ist, hätte ein solches maschinelles
Bearbeiten eine höhere
Qualität
und das Medium würde
länger standhalten,
wenn der Durchsatz kontrolliert würde.
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Ein
entsprechendes System und ein Prozess zum Polieren und Runden eines
Mikrolochs sind insbesondere aus WO 97/05989 A bekannt. Eine flüssige Aufschlämmung mit
vorgegebenen rheologischen Eigenschaften wird beschleunigt, wenn
sie durch das Mikroloch hindurchfließt, um die Kante des Mikrolochs
zu schleifen. Sobald der Durchsatz einen Ziel-Durchsatz erreicht,
stoppt der Prozess und das Mikroloch wird sorgfältig kalibriert. Das beschriebene System
umfasst Mittel, um die Aufschlämmung
bei einem konstanten Druck durch das Mikroloch fließen zu lassen,
Mittel, um den Druck konstant zu erhalten, wenn der Durchsatz der
Aufschlämmung
zunimmt, Mittel zur Messung des Durchsatzes der Aufschlämmung und
Mittel zum Anhalten des Aufschlämmungsflusses
durch das Mikroloch hindurch, wenn der Durchsatz einen Wert erreicht,
der dem Durchsatz eines Design-Mediums entspricht.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung betrifft eine Fließläppmaschine, die die Merkmale
von Anspruch 1 hat.
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Die
Erfindung betrifft auch ein erstes Verfahren zum maschinellen Bearbeiten
durch einen Schleifstrom, umfassend die Schritte von Anspruch 8 und
ein zweites Verfahren, das die Merkmale von Anspruch 11 aufweist.
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Eine
erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung betrifft eine Fließläppmaschine zum Bewegen von
Schleifmedien durch die Öffnung
eines Werkstücks
hindurch, umfassend einen Werkzeughalter, wobei der Halter dazu
angepasst ist, das Werkstück
sicher zu halten, und wobei eine Seite des Halters eine stromaufwärtige Seite
definiert und die andere Seite des Halters eine stromabwärtige Seite definiert.
Eine erste Verdrängerpumpe,
die auf der stromaufwärtigen
Seite positioniert ist und die mit der stromaufwärtigen Seite des Halters verbunden
ist, um das Medium bei einem vorgegebenen Druck hin zur stromabwärtigen Seite
des Halters zu zwingen. Eine dem Medium entgegenwirkende Vorrichtung,
ist auf der stromabwärtigen
Seite des Halters positioniert und mit der stromabwärtigen Seite
des Halters verbunden, um dem Fluss des Mediums zur stromabwärtigen Seite
hin entgegenzuwirken, wobei der Durchsatz des Mediums von der stromaufwärtigen Seite
zur stromabwärtigen
Seite des Halters kontrolliert wird.
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Es
ist weiterhin eine Mediumdurchsatz-Messvorrichtung zur Bestimmung
des Durchsatzes des Mediums, hinter dem Halter vorgesehen. Die Fließläppmaschine
ist durch eine Kontrollvorrichtung zum Kontrollieren der dem Medium
entgegenwirkenden Vorrichtung gekennzeichnet, damit der Fluss des Mediums
auf einen vorgegebenen Durchsatz von der stromaufwärtigen Seite
aus bis hin zur stromabwärtigen
Seite des Halters begrenzt ist, während die erste Verdrängerpumpe
den vorgegebenen stromaufwärts wirkenden
Druck aufrechterhält.
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Eine
weitere Fließläppmaschine
zum Bewegen des Schleifmediums durch die Öffnung eines Werkstücks hindurch,
umfasst einen Werkstückhalter,
wobei der Halter dazu angepasst ist, das Werkstück sicher zu halten, und wobei
eine Seite des Halters eine erste Seite und die andere Seite des
Halters eine zweite Seite umfasst. Eine erste Verdrängerpumpe
ist auf der ersten Seite positioniert und mit der ersten Seite des
Halters verbunden, und eine zweite Verdrängerpumpe ist auf der zweiten
Seite positioniert und mit der zweiten Seite des Halters verbunden.
In einem ersten Modus zwingt die erste Verdrängerpumpe Medium von der ersten
Seite aus hin zur zweiten Seite des Halters, während die zweite Verdrängerpumpe
dem Fluss widersteht, wobei der Fluss zur zweiten Seite des Halters
kontrolliert wird. In einem zweiten Modus zwingt die zweite Verdrängerpumpe
das Medium von der zweiten Seite aus hin zur ersten Seite des Halters,
während
die erste Verdrängerpumpe
dem Fluss widersteht, wobei der Fluss zur ersten Seite des Halters
hin kontrolliert wird.
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Eine
weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum maschinellen
Bearbeiten durch einen Schleifstrom unter Verwendung eines Schleifmediums
durch die Öffnung
eines Werkstücks
hindurch, wobei die Öffnung
eine stromaufwärtige
Seite und eine stromabwärtige
Seite definiert. Das Verfahren umfasst die Schritte Bewegen des
Mediums durch die Öffnung
eines Werkstücks
hindurch von der stromaufwärtigen
Seite aus hin zur stromabwärtigen
Seite bei einem vorgegebenen konstanten Druck auf einer ersten Seite, Überwachung
des Durchsatzes und selektives Drosseln des Stroms des Mediums zur
stromabwärtigen
Seite hin, um den Durchsatz des Mediums zu kontrollieren, der durch
die Öffnung
hindurch strömt,
während
der vorgegebene konstante Druck auf einer zweiten Seite aufrechterhalten
wird.
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Es
wird ein Verfahren zum maschinellen Bearbeiten durch einen Schleifstrom
beschrieben, das jedoch hiermit nicht getrennt beansprucht wird,
bei dem ein Schleifmedium durch die Öffnung eines Werkstücks hindurch
eingesetzt wird, wobei die Öffnung
eine erste Seite und eine zweite Seite definiert. Das Verfahren
umfasst die Schritte Bewegen des Mediums durch die Öffnung hindurch
von der ersten Seite zur zweiten Seite bei einem vorgegebenen konstanten
Druck, selektives Drosseln des Stroms des Mediums zur stromabwärtigen Seite
hin, um den Durchsatz des Mediums zu kontrollieren, der durch die Öffnung hindurch
strömt,
während
der vorgegebene konstante Druck des sich durch die Öffnung bewegenden
Mediums von der zweiten Seite aus zur ersten Seite hin bei dem vorgegebenen
konstanten Druck aufrechterhalten wird und der Fluss des Mediums
hin zur ersten Seite gedrosselt wird, um den Durchsatz des durch
die Öffnung
hindurch strömenden
Mediums zu kontrollieren, während
der vorgegebene konstante Druck aufrechterhalten wird.
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Eine
weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum maschinellen
Bearbeiten durch einen Schleifstrom unter Einsatz eines Schleifmediums
durch die Öffnung
eines Werkzeugs hindurch, wobei die Öffnung eine stromaufwärtige Seite
und eine stromabwärtige
Seite definiert, umfassend die Schritte Bewegen des Mediums durch
die Öffnung
hindurch von der stromaufwärtigen Seite
aus hin zur stromabwärtigen
Seite unter einem Druck, Überwachen
des Durchsatzes des Mediums durch die Öffnung hindurch und Einstellen
des Drucks, um einen konstanten Durchsatz des durch die Öffnung hindurch
fließenden
Mediums bereitzustellen.
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Auch
beschrieben, aber nicht separat beansprucht, ist ein Verfahren zum
maschinellen Bearbeiten durch einen Schleifstrom unter Einsatz eines Schleifmediums
durch die Öffnung
eines Werkstücks hindurch,
wobei die Öffnung
eine erste und eine zweite Seite definiert. Das Verfahren umfasst
die Schritte Bewegen des Mediums durch die Öffnung hindurch von der ersten
Seite aus hin zur zweiten Seite, indem Druck auf der ersten Seite
ausgeübt
und Druck auf der zweiten Seite abgebaut wird, der Druck auf der
ersten Seite eingestellt wird, um einen konstanten Durchsatz des
durch die Öffnung
von der ersten Seite aus fließenden
Mediums bereitzustellen, Bewegen des Mediums durch die Öffnung von
der zweiten Seite aus hin zur ersten Seite durch Ausüben von
Druck auf der zweiten Seite und Abbauen von Druck auf der ersten
Seite, und Einstellen des Drucks auf der zweiten Seite, um einen
konstanten Durchsatz des von der zweiten Seite durch die Öffnung hindurch
fließenden
Mediums bereitzustellen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine vereinfachte Skizze, die zwei einander gegenüberliegende
Verdrängerpumpen,
die Schleifmedium durch die Öffnung
eines Werkstücks drücken, veranschaulicht;
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2 eine
vereinfachte Skizze einer einzelnen Verdrängerpumpe, die Medium durch
die Öffnung
eines Werkstücks
hindurch bewegt und danach dem Fluss des Mediums entgegengesetzt
ist;
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3 veranschaulicht
entgegengesetzte Verdrängerpumpen
zum Hin- und Herbewegen
von Medium durch eine Öffnung
hindurch, wobei die Treiber der Pumpen lineare Betätigungselemente
sind;
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4 ist
eine vereinfachte Skizze von zwei entgegengesetzten Verdrängerpumpen
und den sie betreibenden Kontrollsystemen;
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5 eine
Skizze eines Betriebssystems, wobei zwei entgegengesetzte Verdrängerpumpen und
die zugeordnete Apparatur veranschaulicht sind;
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6 eine
vereinfachte Skizze einer einzelnen Verdrängerpumpe, die Medium durch
eine Öffnung
hindurch bereitstellt, wobei das Medium an eine offene Umgebung
abgegeben wird; und
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7 eine
Perspektivansicht eines in Reihe geschalteten Wärmeaustauschers der zur Kontrolle der
Temperatur des Mediums eingesetzt werden kann.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Im
Allgemeinen ist die maximale Durchsatzfähigkeit dann gegeben, wenn
die stromabwärtige Seite
der Öffnung
zur Atmosphäre
hin geöffnet
ist. Ein Durchsatz von weniger als dieser maximale Wert wird insbesondere
durch das Begrenzen des Medienflusses an der stromabwärtigen Seite
der Öffnung erzielt.
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Bezugnehmend
auf 1, wird dort eine vereinfachte Skizze einer Fließläppmaschine 10 zum Bewegen
von Schleifmedium 15 durch die Öffnung 18 eines Werkstücks 20 veranschaulicht.
Zu Diskussionszwecken wird das Medium mit einer Viskosität im Bereich
zwischen 1 bis 50 Millionen Centipoise beschrieben. Ein Beispiel
für ein
eine relativ hohe Viskosität
aufweisendes Medium ist ein visko-elastisches Kunststoffmedium,
wie eine halbfeste Polymerverbindung. Ein Beispiel eines eine niedrige
Viskosität
aufweisendes Mediums ist eine flüssige Schleifaufschlämmung, die
Schleifmittel beinhaltet, die in fluiden Medien suspendiert sind
oder aufgeschlämmt
sind, wie Schneidflüssigkeiten
oder Honfluide. Das Fluid kann ein rheologisches Additiv und feinteilige,
darin eingebrachte Schleifteilchen aufweisen. Das rheologische Additiv
erzeugt eine thixotrope Aufschlämmung.
Die Fließläppmaschine 10 als
ein Ganzes an sich, beinhaltet nicht das die Öffnung 18 darin aufweisende
Werkstück 20,
beinhaltet aber einen Werkzeughalter 25, der dazu angepasst
ist, das Werkstück 20 sicher
zu halten, wobei eine Seite 27 des Halters 25 eine
stromaufwärtige
oder eine erste Seite und die andere Seite 29 des Halters 25 eine stromabwärtige oder
eine zweite Seite definiert.
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Eine
erste Verdrängerpumpe 35 ist
auf der stromaufwärtigen
Seite 27 positioniert und mit der stromaufwärtigen Seite 27 des
Halters 25 verbunden, um das Medium 15 unter einem
vorgegebenen Druck durch die Öffnung 18 des
Werkstücks 20 zur
stromabwärtigen
Seite 29 des Halters 25 hin zu zwingen.
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Der
unbelastete Strom des Mediums durch die Öffnung 18 hindurch
wird von einer dem Medium entgegenwirkenden Vorrichtung 45 verhindert,
der auf der stromabwärtigen
Seite 29 des Halters 25 positioniert ist, um dem
Fluss des Mediums 15 zur stromabwärtigen Seite 29 hin
entgegenzuwirken, wobei der Durchsatz des Mediums von der stromaufwärtigen Seite 27 zur
stromabwärtigen
Seite 29 des Halters 25 hin kontrolliert wird.
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Wie
in 1 veranschaulicht, beinhaltet die erste Verdrängerpumpe 35 einen
Kolben 37 in einem Zylinder 39, wobei der Kolben 39 betrieben
werden kann, um das Medium 15 von dem Zylinder 39 aus hin
zur stromabwärtigen
Seite 29 des Halters 25 zu drücken. Der Kolben 37 wird
durch einen Treiber 41 bewegt. Wie veranschaulicht werden
wird, kann der Treiber 41 für den Kolben 37 ein
hydraulisches Betätigungselement 41 oder,
wie in 3 veranschaulicht, kann der Treiber 41 ein
lineares Motorbetätigungselement 42 sein,
das zum Beispiel ein Schneckenrad 43, sein kann, welches
mit einem passenden Zahnrad 44 auf einer sich von dem Kolben 37 erstreckenden
Stange 38 in Eingriff kommt. Es sollte erkannt werden,
dass obwohl nur zwei Typen von Treibern erwähnt wurden, jede Zahl von Antrieben,
die dem Fachmann aus dem hydraulischen Maschinenbau bekannt sind,
erfindungsgemäß für die Verdrängerpumpen
eingesetzt werden können.
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Wieder
mit Bezug auf 1, schließt ein Verfahren zu Kontrolle
des Drucks des Mediums 15 und des Durchsatzes des Mediums 15 die
Reduktion des Durchsatzes durch die Öffnung 18 mit ein,
indem die Menge an Medium eingeschränkt wird, das zu der stromabwärtigen Seite 29 des
Halters 25 fließen
darf. Um dies auszuführen,
kann insbesondere eine zweite Verdrängerpumpe 55 als dem
Medium entgegenwirkenden Vorrichtung 45 eingesetzt werden.
Die zweite Verdrängerpumpe 55 hat
einen Kolben 57 in einem Zylinder 59. Der Kolben 57 kann
betrieben werden, um zu widerstehen und dabei den Fluss des Mediums
zur flussabwärtigen
Seite 29 hin des Halters 25 zu kontrollieren.
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Andere
Mechanismen sind verfügbar,
um als eine dem Medium entgegenwirkende Vorrichtung 45 zu
agieren. Wenn nun die Aufmerksamkeit auf 2 gerichtet
wird, wird eine Anordnung vorgestellt, die der von 1 gleicht,
wobei jedoch die dem Medium entgegenwirkende Vorrichtung 45 nun
die Form eines Entlastungsventils 60 annimmt. Das Medium 15 fließt direkt
durch das Entlastungsventil 60 hindurch und der Druckabbau
des Entlastungsventils 60 wird auf der Basis der gewünschten
Durchsatzes des Mediums kontrolliert.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Entlastungsventil 60 ein proportionales elektrisches
Entlastungsventil (PER). Eine Kontrollvorrichtung überwacht
den Durchsatz und senkt einen Spannungsausgang zum proportionalen
elektrischen Entlastungsventil 60, wenn der eigentliche
Durchsatz höher
als ein Ziel-Durchsatz ist. Dies führt dazu, dass das Entlastungsventil 60 weniger
Medium 15 durchströmen
lässt.
Alternativ kann der Spannungsausgang zum Ventil 60 erhöht werden,
wodurch mehr Medium 15 hindurchströmen kann, wenn der eigentliche
Durchsatz geringer als ein Ziel-Durchsatz ist. Weitere Entlastungsventile,
die hier beschrieben werden, können
auf eine ähnliche
Weise arbeiten.
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Damit
der Durchsatz des Mediums sorgfältig bestimmt
wird, wird eine Mediumdurchsatz-Messvorrichtung 65 eingesetzt.
Eine solche Vorrichtung ist in 1 veranschaulicht.
Wenn die erste Verdrängerpumpe 35 einen
Kolben 37 in einem Zylinder 39 umfasst, kann der
Kolben eine Stange 38 aufweisen. Ein Codierer 66 kann
als die Mediumdurchsatz-Messvorrichtung 65 eingesetzt werden,
um zur Bestimmung des Durchsatzes des Mediums die lineare Bewegung der
Stange 38 zu messen. Wenn das Volumen in dem Zylinder 39 und
der Vorschub des Kolbens 37, was durch den Codierer 66 bereitgestellt
ist, bekannt ist, kann der Volumendurchsatz des Mediums 15 durch
die Öffnung 18 hindurch
dazu herangezogen werden, den Durchsatz des Mediums zu bestimmen und
die Kontrollvorrichtung wiederum kann die dem Medium entgegenwirkende
Vorrichtung 45 so einstellen, dass der Durchsatz des Mediums 15 durch
die Öffnung 18 hindurch
zunimmt oder abnimmt.
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Wenn
die dem Medium entgegenwirkende Vorrichtung 45 die zweite
Verdrängerpumpe 55 umfasst,
die, wie zuvor beschrieben, einen Kolben 57 in einem Zylinder 59 aufweist,
der Kolben 57 eine Stange 58 hat, kann unter solchen
Umständen
die Mediumdurchsatz-Messvorrichtung 65 ein Codierer 67 sein,
der die lineare Bewegung der Stange 58 misst, um den Durchsatz
des Mediums zu bestimmen. Deswegen sollte es ersichtlich sein, dass
die Messung des Durchsatzes des Mediums entweder auf der stromaufwärtigen Seite 27 oder
auf der stromabwärtigen
Seite 29 des Halters 25 stattfinden kann.
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Die
Codierer 66, 67 können jeweils entweder lineare
Codierer oder drehbare Codierer sein, wobei beide den Fachleuten
auf dem Gebiet der Messausrüstungen
bekannt sind.
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Soweit
war die Beschreibung auf den Fluss des Mediums 15 in eine
einzige Richtung von der stromaufwärtigen Seite 27 des
Halters 25 aus zur stromabwärtigen Seite 29 des
Halters 25 begrenzt. In der in 2 veranschaulichten
Ausführungsform
der Fließläppmaschine 10 ist
dies die einzige Art in der das Medium 15 durch die Öffnung 18 des
Werkstücks 20 fließen kann.
Wenn jedoch, wie in 1 veranschaulicht, die dem Medium
entgegenwirkende Vorrichtung 45 eine zweite Verdrängerpumpe 55 ist,
können
die Rollen der ersten Verdrängerpumpe 35 und der
zweiten Verdrängerpumpe 55 wechseln,
so dass in einem ersten Modus die erste Verdrängerpumpe 35 das Medium 15 durch
die Öffnung 18 zwingen kann,
während
die zweite Verdrängerpumpe 55 als die
dem Medium entgegenwirkende Vorrichtung 45 wirkt, um den
Durchsatz des Mediums 15 zu kontrollieren. In einem zweiten
Betriebsmodus kann die zweite Verdrängerpumpe 55 dazu
eingesetzt werden, das Medium 15 zur ersten Verdrängerpumpe 35 hin
zu zwingen, während
die erste Verdrängerpumpe 35 als
eine dem Medium entgegenwirkende Vorrichtung zur Kontrolle des Flusses
in die entgegengesetzte Richtung eingesetzt wird. Aus der Beschreibung
geht deutlich hervor, dass mit diesen alternierenden Modi das Medium 15 durch
die Öffnung 18 hindurch
im Hin- und Her-Modus, beziehungsweise wechselweise, zurück- und
vorbewegt werden kann.
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Die
Aufmerksamkeit wird wieder einmal auf 1 gerichtet,
wo jede erste Verdrängerpumpe 35 und
die zweite Verdrängerpumpe 55 Kolben 37, 57 in Zylindern 39, 59 umfassen,
wobei die Kolben 37, 57 durch Treiber 41, 61 bewegt
werden. Genau wie vorher, kann jeder Treiber 41, 61 ein
hydraulisches Betätigungselement 41,
welches noch beschrieben wird, oder alternativ ein lineares Motorbetätigungselement 42,
wie in 3 veranschaulicht, sein.
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Wenn
die Fließläppmaschine 10 so
betrieben wird, dass das Medium 15 nur in eine einzige Richtung
durch die Öffnung 18 des
Werkstücks 20 hindurch
bewegt wird, wird das Medium 15 bei einem vorgegebenen
konstanten Druck durch die Öffnung 18 hindurch
von der stromaufwärtigen
Seite 27 aus zur stromabwärtigen Seite 29 hin
bewegt. Der Strom des Mediums 15 zur stromabwärtigen Seite 29 hin wird
dann selektiv gedrosselt, um den Durchsatz des durch die Öffnung 18 hindurch
fließenden
Mediums 15 zu kontrollieren, während zur gleichen Zeit der vorgegebene,
konstante Druck aufrechterhalten wird.
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In
einer alternativen Ausführungsform,
wird, wenn die Fließläppmaschine 10 in
einem Hin- und Her-Modus eingesetzt ist, das Medium 15 durch
die Öffnung 18 hindurch
bei einem vorgegebenen konstanten Druck von der stromaufwärtigen Seite 27 aus auf
die nun als die erste Seite 27 Bezug genommen wird, zur
stromabwärtigen
Seite 29, auf die nun als die zweite Seite 29 Bezug
genommen wird, bewegt. Der Fluss des Mediums 15 zur zweiten
Seite 29 hin wird selektiv gedrosselt, um den Durchsatz
des Mediums 15 zu kontrollieren, das durch die Öffnung 15 hindurch
fließt,
während
der vorgegebene konstante Druck aufrechterhalten wird. Anschließend wird
das Medium 15 durch die Öffnung 18 hindurch
von der zweiten Seite 29 aus zur ersten Seite 27 hin
bei einem vorgegebenen konstanten Druck bewegt. Der Fluss des Mediums 15 hin
zur ersten Seite 27 wird jedoch nun selektiv gedrosselt,
um den Durchsatz des durch die Öffnung 18 hindurch
fließenden
Mediums 15 zu kontrollieren, während der vorgegebene konstante
Druck aufrechterhalten wird. Genauso wie zuvor, wird die Menge an
selektiv gedrosseltem Medium durch den Durchsatz des Mediums durch
die Öffnung 18 hindurch
bestimmt, und dies wird durch Überwachen
des Durchsatzes bestimmt, indem ein oder beide linearen Codierer 66, 67 eingesetzt
werden.
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4 veranschaulicht
eine verständlichere schematische
Ansicht der Fließläppmaschine 10, wobei
jede Verdrängerpumpe 35, 55 einen
Treiber 41, 61 aufweist und jeder Treiber 41, 61 ein
hydraulisches Betätigungselement
sein kann.
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4 beinhaltet
insbesondere viele vorher behandelte Elemente, und die Bezugszeichen
für diese
Elemente werden beibehalten. Zusätzliche
Details, die jedoch dem Treiber 41 und dem Treiber 61 in
Verbindung mit dem Betrieb der Fließläppmaschine 10 zugeordnet
sind, werden nun behandelt.
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Im
Einzelhub-Modus, wobei die erste Verdrängerpumpe 35 Medium 15 durch
die Öffnung 18 des
Werkstücks 20 hindurch
zur dem Medium entgegenwirkenden Vorrichtung 45, die die
zweite Verdrängerpumpe 55 ist,
bewegt, agiert der Treiber 41, um das Medium 15 durch
die Öffnung 18 hindurch
zu zwingen, während
der Treiber 61 als eine dem Medium entgegenwirkende Vorrichtung 45 wirkt,
um einem solchen Fluss zu widerstehen und um ihn zu kontrollieren.
Die Aufmerksamkeit wird nun auf das hydraulische Betätigungselement 70 gerichtet,
das dem Treiber 41 zugeordnet ist, wobei eine hydraulische
Pumpe 72 Medium durch eine Versorgungsleitung 74,
an welchem Punkt das hydraulische Fluid 76 auf ein Tellerventil 78 trifft,
das eine durch ein durch einen Elektromagneten gesteuertes Tellerventil (SOP)
sein kann, welches zum Zwecke unserer Beschreibung ein Ventil ist,
das vollen Fluss oder keinen Fluss erlaubt. Das hydraulische Fluid 76 begegnet auch
einem elektrischen Proportional-Entlastungsventil 80,
welches wie vorstehend erläutert,
dazu in der Lage ist, seinen Widerstand gegenüber dem hindurch fließenden Fluss
einzustellen. Wenn das hydraulische Betätigungselement 70 als
ein Treiber 41 eingesetzt wird, befindet sich das Tellerventil 78 in der
voll offenen Position, und das Entlastungsventil 80 ist
vollständig
geschlossen. Deshalb wird der hydraulische Zylinder 82 durch
hydraulisches Fluid 76 mit Druck bis hin zu jedem beliebigen
Druck beaufschlagt, den die Pumpe zur Verfügung stellen kann. Dies kann
ein vorgegebener Druck sein, der über den gesamten Hub der ersten
Verdrängerpumpe 35 konstant
bleibt. Ein Kolben 84 in dem hydraulischen Zylinder 82 wird
mit dem unter Druck stehenden hydraulischen Fluid 76 beaufschlagt,
so dass der Kolben 37 durch die gemeinsame Kolbenstange 38 vorwärts gegen
das Medium 15 bewegt wird, wobei das Medium 15 durch
die Öffnung 18 des
Werkstücks 20 gezwungen
wird.
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Wenn
die erste Verdrängerpumpe 35 mit dem
hydraulischen Betätigungselement 70 wie
ein Treiber 41 wirkt, wirkt die zweite Verdrängerpumpe 55 mit
dem hydraulischen Betätigungselement 90 als eine
dem Medium entgegenwirkende Vorrichtung 45. Das hydraulische
Betätigungselement 90 weist
insbesondere gleiche Komponenten wie das hydraulische Betätigungselement 70 auf,
beinhaltend eine hydraulische Pumpe 92, eine Versorgungsleitung 94 und
ein hydraulisches Fluid 96, wobei das hydraulische Fluid
auf ein Tellerventil 98 und ein Entlastungsventil 100 gerichtet
ist. Das hydraulische Betätigungselement 90 umfasst
ferner einen hydraulischen Zylinder 102, der einen Kolben 104 aufweist,
der darin mit der Kolbenstange 58 der Verdrängerpumpe 55 verbunden
ist. Wenn der Treiber 41 das Medium 15 durch die Öffnung 18 zwingt,
wird das Medium 15 auch gegen den Kolben 57 gedrückt, wobei
eine Kraft an den Kolben 104 übertragen wird, die gegen das hydraulische
Fluid 96 in dem hydraulischen Betätigungselement 90 wirkt.
Wenn die zweite Verdrängerpumpe 55 als
eine dem Medium entgegenwirkende Vorrichtung 45 arbeitet,
ist das Tellerventil 98 komplett geschlossen, so dass das
hydraulische Fluid 96 durch das Entlastungsventil 100 hindurchströmen muss.
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In 4 sei
angemerkt, dass eine einzelne Pumpe mit Wegeventilen und einen Behälter für ein hydraulisches
Fluid einsetzt, anstatt der beiden Pumpen 72, 92 benutzt
werden kann.
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Der
Durchsatz des Mediums durch die Öffnung 18 hindurch
wird durch einen der Codierer 66, 67 bestimmt
und an eine Kontrollvorrichtung übertragen.
Wenn der Durchsatz des Mediums herangezogen und mit einem Ziel-Durchsatz
des Mediums verglichen wird, wird die elektrische Spannung in dem proportionalen
elektrischen Entlastungsventil 100 eingestellt, um dem
hydraulischen Fluid 96 zu erlauben, das Entlastungsventil 100 auf
solch eine Weise zu durchfließen,
dass der Rückzug
des Kolbens 104 kontrolliert wird, wobei der Durchsatz
des Mediums kontrolliert wird. Wenn auf diese Weise die erste Verdrängerpumpe 35 als
der Treiber 41 wirkt, ist das dem hydraulischen Betätigungselement 70 zugeordnete
Tellerventil 78 voll geöffnet,
wobei das Entlastungsventil 80 umgangen wird. Mit Bezug
auf das hydraulische Betätigungselement 90 der
zweiten Verdrängerpumpe 55 ist
das Tellerventil 78 voll geschlossen, wobei hydraulisches
Fluid 96 durch das Entlastungsventil 100 hindurch
gezwungen wird, was den hydraulischen Fluidfluss drosselt, um den
Durchsatz des Mediums zu kontrollieren.
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Im
zweiten Modus besteht die gleiche Gestaltung, aber in umgedrehter
Anordnung. Wenn insbesondere die zweite Verdrängerpumpe 55 als ein Treiber 61 wirkt,
wirkt die erste Verdrängerpumpe 35 als
eine dem Medium entgegenwirkende Vorrichtung 45. Insbesondere
ist in dieser Gestaltung das Tellerventil 98 voll geöffnet, so
dass der volle Druck, der auf dem hydraulischen Fluid 96 durch
die Pumpe 92 erzeugt wird, an den Kolben 104 übertragen
wird, was wiederum auf den Kolben 57 durch die Kolbenstange 58 wirkt
und das Medium 15 durch die Öffnung 18 hindurch
zur ersten Verdrängerpumpe 35 hin zwingt.
Das hydraulische Betätigungselement 70 ist so
ausgestaltet, dass das Tellerventil 78 dabei vollkommen
geschlossen ist, wodurch das hydraulische Fluid 76 durch
das Entlastungsventil 80 gezwungen wird. Die Druckentlastung
des Entlastungsventils 80 kann durch die Kontrollvorrichtung
auf der Basis des durch einen der Codierer 66, 67 bestimmten
Durchsatzes des Mediums elektronisch kontrolliert werden. Auf diese
Weise kann der Betrieb der Fließläppmaschine
zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus alternieren, um
eine Hin- und Herbewegung des Mediums 15 durch die Öffnung 18 des
Werkstücks 20 hindurch
vorzusehen.
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5 ist
eine Skizze der eingesetzten Apparatur, um mindestens eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung einzuführen, die hier beschrieben
ist. Genau wie vorher, werden gleiche Bezugszeichen wiederholt.
Es werden jedoch einige zusätzliche
Elemente in dieser Zeichnung veranschaulicht. Es gibt insbesondere
einen Drucksensor 105 in der Form eines Druckwandlers,
der der hydraulischen Versorgungsleitung 74 zugeordnet
ist, um den Druck in dieser Leitung zu bestimmen. Zusätzlich gibt
es einen Drucksensor 108, der der Versorgungsleitung 94 zugeordnet
ist, um den Druck in der Leitung zu bestimmen. Es sollte erkannt
werden, dass der Druck in den Versorgungsleitungen 74, 94 durch
die jeweiligen Kolben 37, 57 an das Medium 15 übertragen wird.
Zur Bestimmung der Temperatur des Mediums 15 kann zusätzlich ein
Temperatursensor 110 benutzt werden.
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Der
Druck des hydraulischen Fluids der in den Druck des Mediums 15 zusammen
mit der linearen Position von jedem Kolben 37, 57 umgewandelt wird,
wird durch eine Kontrollvorrichtung 112 bearbeitet, die
wiederum agiert, um den Entlastungsdruck des Druckentlastungsventils 80 für die Verdrängerpumpe
zu verändern,
die dem Medium entgegenwirkt.
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Durch
eine engere Kontrolle des Durchsatzes des Mediums 15 durch
die Öffnung 18 hindurch kann
die Temperatur innerhalb eines relativ engen Temperaturbandes gehalten
werden, im Kontrast zu dem Fall, in dem der Durchsatz nicht kontrolliert
wird. Nichtsdestotrotz kann es noch wünschenswert sein, während des
Prozesses zum maschinellen Bearbeiten durch einen Schleifstrom die
Hitze aus dem Medium 15 zu entfernen.
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Deswegen
kann eine Kühlmanschette 115 vorhanden
sein die dem ersten Verdrängerpumpenzylinder 39 zugeordnet
ist und eine Kühlmanschette 117,
die dem zweiten Verdrängerpumpenzylinder 59 zugeordnet
ist. Jede Kühlmanschette 115, 117 kann eine
Mehrzahl von Kühlrohren 116, 118 aufweisen, die,
wenn nötig,
in der Lage sind, Hitze aus dem Medium 15 zu übertragen.
Unter bestimmen Umständen können diese
Kühlmanschetten 115, 117 auch
dazu eingesetzt werden, das Medium 15 zu erhitzen, wie zum
Beispiel, wenn das Medium 15 den Schleifprozess bei einer
Minimum-Temperatur beginnen muss. Die Kühlmanschetten 115, 117 sind
außen
positioniert und haben keine Auswirkungen auf den Fluss des Mediums 15.
Ihre Effizienz ist jedoch begrenzt, da die Wärmeübertragung vom Medium 15 zu
den Manschetten 115, 117 durch Leitung durch die
Wände der
Zylinder 39, 59 hindurch erfolgt.
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Es
besteht die Möglichkeit,
einen in Reihe geschalteten Wärmeaustauscher
direkt in den Fließweg
des Mediums 15 einzubringen. 7 veranschaulicht
solch einen Wärmeaustauscher 200,
der hohle Kühlrippen 202 in
einem internen Durchgang 205 aufweist, durch den das Medium 15 fließt. Kühlmittel
durchfließt
einen Kühleinlass 207,
tritt in die hohlen Kühlrippen 202 ein
und tritt an dem Kühlmittelauslass
(nicht gezeigt) aus. Zur Absicherung des Wärmeaustauschers 200 können Bolzen
in der Manschette 210 sich durch periphere Löcher 209 in
der Manschette 210 hindurch erstrecken. Der Wärmeaustauscher 200 kann
an einem oder beiden Zylindern 39, 59 befestigt
sein und kann benachbart zum Halter 25 sein. Obwohl dieser
Wärmeaustauscher 200 eine
höhere
Wärmeübertragungsrate
in Bezug auf das Medium 15 hat, behindert er ferner auch
teilweise den Fluss des Mediums 15, so dass die Größe des Zylinders
erhöht
werden soll, um einen bestimmten Durchsatz zu erhalten.
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Die
Kontrollvorrichtung 112 (5) kann eine
programmierbare Logik-Kontrollvorrichtung,
wie ein Modell Micologics 1200, welches käuflich über die Allen
Bradley Company erworben werden kann. Zusätzlich kann das proportionale
elektrische Entlastungsventil der Typ TS 10-26 sein, welches käuflich über Hydra
Force, Inc. erworben werden kann. Zusätzlich können die Tellerventile der
Typ SV 10-23 zwei-Wege-Ventile sein, die normalerweise geöffnet sind
und käuflich über Hydro
Force, Inc. erworben werden können.
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Die
Signale der Codierer 66, 67 werden von der Kontrollvorrichtung 112 verwendet,
um den aktuellen Durchsatz des Mediums 15 zu berechnen.
Ein geeigneter Codierer ist der Quadratur-Typ, der käuflich über Automation
Direct, Inc. erworben werden kann. Der Einsatz der Codierer 66, 67 und
der Tellerventile 78, 98 und der Entlastungsventile 80, 100 erlauben
es der Kontrollvorrichtung 112, einen gewünschten
einheitlichen Durchsatz des Mediums aufrechtzuerhalten. Dieser einheitliche
Durchsatz erlaubt es dem Medium innerhalb eines engen Temperaturbandes
zu bleiben, wie durch den Temperatursensor 110 gemessen,
wodurch wiederum eine einheitliche Viskosität aufrechterhalten wird. Durch
das Aufrechterhalten der im Wesentlichen konstanten Viskosität des Mediums,
kann die Kontrollvorichtung 112 die Verarbeitungszeit genauer
vorhersagen, um die gewünschte
maschinelle Bearbeitung der Öffnung 18 zu
erlangen.
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Was
beschrieben werden muss, sind Treiber 41, 61 die
abwechselnd das Medium 15 unter konstantem Druck durch
die Öffnung 18 des
Werkstücks 20 hindurch
zwingt, während
der Durchsatz des Mediums 15 durch den Rückzug oder
die Resistenz des dem Medium 50 entgegenwirkende Vorrichtung 45, die
ein Druckentlastungsventil oder der andere Treiber sein kann, kontrolliert
wird.
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Es
ist möglich,
die dem Medium entgegenwirkende Vorrichtung 45 zu entfernen
und weiterhin einen konstanten Durchsatz des Mediums aufrechtzuerhalten.
Dies wird durch das Variieren des Druckes ausgeführt, der durch den Treiber 41 an
das Medium 15 geliefert wird. Mit dem Fortschreiten des
maschinellen Bearbeitens durch einen Schleifstrom, wobei ein konstanter
Druck des Mediums vorgegeben ist, hat der Durchsatz des Mediums 15 durch
die Öffnung 18 hindurch
die Tendenz zuzunehmen. Um den gleichen Durchsatz des Mediums aufrechtzuerhalten,
ist es deshalb nötig,
den Druck zu senken, mit dem das Medium 15 durch den Treiber 41 beaufschlägt wurde.
Dies kann in eine einzige Richtung oder wie oben beschrieben, in
einer Hin- und Herbewegung erfolgen.
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Mit
Bezug zu 6, wird dort das Medium 15 bei
einem besonderen Druck in eine einzige Richtung durch die Öffnung 18 von
der stromaufwärtigen
Seite 27 aus zur stromabwärtigen Seite 29 hin
hindurchbewegt. Bei Einsatz des Codierers 66 kann der Durchsatz überwacht
werden und der an das Medium gelieferte Druck kann eingestellt werden,
um einen konstanten Durchsatz des Mediums 15 bereitzustellen, das
durch die Öffnung 18 hindurchfließt. Um den Durchsatz
zu bestimmen, kann der Codierer 66 insbesondere die lineare
Bewegung der Kolbenstange 38 überwachen, die dem Kolben 37 zugeordnet
ist. Die Pumpe 72 liefert hydraulisches Fluid unter Druck an
den hydraulischen Zylinder 82, wo das Fluid Druck auf den
hydraulischen Kolben 84 ausübt. In Bezug auf die in 4 veranschaulichte
Anordnung, ist es insgesamt für
die stromabwärtige
Seite 29 des Halters 25 möglich, in die Atmosphäre abzuführen, wie dies
in 6 veranschaulicht ist. In einer Alternative und
wiederum mit Bezug auf 4, ist es möglich, die Bewegung des Kolbens 37 mit
der des Kolbens 57 zu koordinieren, so dass der Fluss des
Mediums 15, der unter Druck auf der ersten Seite 27 durch
die Öffnung 18 hindurch
erfolgte, durch den Kolben 57 weder behindert noch unterstützt wurde,
jedoch der Druck auf der zweiten Seite 29 verringert wird.
Es ist auch, möglich
die Bewegung des Kolbens 57 mit der des Kolbens 37 zu
koordinieren, so dass der Fluss des Mediums 15, der unter
Druck auf der zweiten Seite 57 durch die Öffnung 18 hindurch
angelegt wurde, weder behindert noch unterstützt durch den Kolben 37 wird,
jedoch der Druck auf der ersten Seite 37 verringert wird.
Solch eine Anordnung erlaubt der in 4 veranschaulichten
Fließläppmaschine 10 in einer
Hin- und Herbewegung zu laufen, wobei in einem ersten Modus die
Verdrängerpumpe 35 das
Medium 15 durch die Öffnung 18 hindurch
zwingt, während die
zweite Verdrängerpumpe 55 passiv
ist, und im zweiten Modus die Verdrängerpumpe 55 das Medium 15 durch
die Öffnung 18 hindurch
zwingt, während
die erste Verdrängerpumpe 35 passiv
ist.
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Die
Erfindung wurde mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen
beschrieben. Verschiedene Veränderungen
und Umbildungen werden sich beim Lesen und Verstehen der vorstehenden ausführlichen
Beschreibung zeigen. Es wird angestrebt, dass die Erfindung so ausgelegt
wird, dass sie all diese Veränderungen
und Umbildungen enthält, insofern
als sie in den Schutzbereich der beiliegenden Ansprüche fallen.