EP0034659B1 - Steuereinrichtung für den Bearbeitungsdruck an Läpp-, Hon- und Schleifmaschinen - Google Patents

Steuereinrichtung für den Bearbeitungsdruck an Läpp-, Hon- und Schleifmaschinen Download PDF

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EP0034659B1
EP0034659B1 EP80107763A EP80107763A EP0034659B1 EP 0034659 B1 EP0034659 B1 EP 0034659B1 EP 80107763 A EP80107763 A EP 80107763A EP 80107763 A EP80107763 A EP 80107763A EP 0034659 B1 EP0034659 B1 EP 0034659B1
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spindle
honing
feed
pressure
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Christian Von Schneidemesser
Paul Gerhard Nowotka
Gerhard Rüdel
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Peter Wolters Maschinenfabrik
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Peter Wolters Maschinenfabrik
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/07—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool
    • B24B37/08—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for double side lapping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/16—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the load

Definitions

  • the invention relates to a device for controlling the processing pressure according to the preamble of claim 1 (DE-A-2 204 581)
  • the pressure exerted by the tool i.e. the lapping, honing or grinding wheel, on the surface of the workpiece or workpieces is of essential importance. If the pressure is too high, there is a risk of the desired quality of the surface being impaired, if necessary the workpiece and tool being cold-welded, in the case of lapping machines the lapping film containing the lapping grain is torn off; too little pressure results in unnecessarily long processing times and increased processing costs.
  • DE-AS 22 04 581 shows a control device for the processing pressure on a lapping or honing machine, in which the spindle, which rotates about its axis and carries the tool, is mounted in a part which is displaceable in the axial direction in such a way that it is supported by it via resilient means can be taken along in the feed direction, the machining pressure being based on a calculated or empirically determined curve, for example by means of an appropriate template.
  • Such controls can only be carried out according to certain values, which often differ significantly from the conditions actually occurring during operation.
  • the object of the invention is to design a device of the aforementioned type so that the pressure of the tool on the workpiece is always automatically kept at an optimal value.
  • this object is achieved in that the spindle is rotatably mounted in an axially parallel sleeve which is arranged in the part which can be pushed forward and has at least one area along its length which is elastically deformable by the force applied to it by the feed movement and a strip carries, whose electrical resistance changes when its length changes, and which is connected to the input of a comparator by which the feed force of the advanceable part is controlled.
  • strain gauges for measuring the feed in a grinding machine is basically known (DE-AS 1929518).
  • the drawing shows an embodiment of such a bearing according to the invention using a two-disc lapping machine.
  • the lower lapping disc 2 is mounted in a fixed position and driven by a motor M via a belt drive R2.
  • the upper lapping disk 3 is located at the lower end of a vertical spindle 4, which is driven by the same motor M via a belt drive R3 in the opposite sense to the lower lapping disk 2.
  • the upper end of the spindle 4 is mounted in a bearing 5 arranged on the machine frame in such a way that it can be rotated about its axis and can be moved in its axial direction.
  • the spindle 4 is also mounted just above the lapping disk 3 in a bearing 9 inside the hollow piston rod 7 of a piston 6, which is movable in a cylinder 8 in the vertical direction.
  • the bearing 9 consists of two ball bearings 10, 11 and a roller bearing 27, which lie one behind the other.
  • the rings 13 and 14 are connected to the spindle 4.
  • the rings 13 and 14 are connected to the piston rod 7 via a sleeve 28 which sits immovably in a recess 7a of the piston rod 7.
  • the inner wall of the sleeve 28 has an annular projection 29 which sits between the rings 13 and 14 of the ball bearings 10 and 11.
  • the projection 29 is connected to the ends 28a and 28b of the sleeve 28 via thin-walled rings 30 and 31, which are so thin that they are deformed in the direction of the arrow P when subjected to a load, and on their outer sides a strain gauge 32a and 32b, respectively wear.
  • the roller bearing 27 lies between the spindle 4 and a ring 33 lying in the outer opening of the recess 7a of the piston rod 7. The ring 33 and the bearing 27 are held in the axial direction by the plate 19 screwed onto the piston rod 7.
  • the strain gauge 32b is subjected to tension, the strain gauge 32a to pressure.
  • the strain gauges 32a and 32b are via lines 35 (see FIG. 3) with an electrical comparator and a signal 37 supplied with a predetermined signal which can be set in accordance with the conditions.
  • the signal thus given by the comparator 37 is fed to a device 38, in which the signal is converted into a signal for controlling a device 39 (see also FIG.
  • the pressure in the piston chamber 8b is preferably always kept constant by means of the device 39, so that the device 31 merely changes the pressure in the piston chamber 8a in accordance with the signal which is generated by the relative movement of the spindle 4 and the piston rod 7, for example by means of the measuring strip 32a, 32b or the measuring device 23.
  • the arrangement can also be such that the feed takes place by moving the lower lapping disk 1 carrying the workpieces upwards.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Steuern des Bearbeitungsdrucks nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (DE-A-2 204 581)
  • Bei der Arbeit mit solchen Maschinen ist der von dem Werkzeug, also der Läpp-, Hon- oder Schleifscheibe, auf die Oberfläche des Werkstücks oder der Werkstücke ausgeübte Druck von wesentlicher Bedeutung. Bei einem zu grossen Druck besteht die Gefahr einer Beeinträchtigung der gewünschten Qualität der Oberfläche, gegebenenfalls ein Kaltverschweissen von Werktstück und Werkzeug, bei Läppmaschinen ein Abreissen des das Läppkorn enthaltenden Läppfilms; bei einem zu geringen Druck ergeben sich unnötig lange Bearbeitungszeiten und erhöhte Bearbeitungskosten.
  • Bisher wurde der bei solchen Maschinen auf die Werkstücke ausgeübte Druck in der Regel von Hand eingestellt, bei hydraulischem oder pneumatischem Vorschub durch Einstellen des Drucks des die Arbeitsscheibe in axialer Richtung gegen das Werkstück bewegenden Druckmediums. Die DE-AS 22 04 581 zeigt eine Steuereinrichtung für den Bearbeitungsdruck an einer Läpp- oder Honmaschine, bei der die um ihre Achse drehbare, das Werkzeug tragende Spindel in einem in der Achsrichtung verschiebbaren Teil derartig gelagert ist, dass sie von ihm über federnde Mittel in Vorschubrichtung mitnehmbar ist, wobei der Bearbeitungsdruck nach einer errechneten oder empirisch ermittelten Kurve, z.B. mittels einer entsprechenden Schablone, eingestellt wird. Solche Steuerungen können nur nach bestimmten Werten erfolgen, die sich von den im Betrieb tatsächlich auftretenden Verhältnissen häufig erheblich unterscheiden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der vorgenannten Art so auszubilden, dass der Druck des Werkzeugs auf das Werkstück stets automatisch auf einem optimalen Wert gehalten wird.
  • Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Spindel in einer achsparallelen, im vorschiebbaren Teil angeordneten Hülse drehbar gelagert ist, die auf ihrer Länge mindestens einen Bereich besitzt, der durch die auf ihn durch die Vorschubbewegung aufgebrachte Kraft elastisch deformierbar ist und einen Streifen trägt, dessen elektrischer Widerstand sich bei Änderung seiner Länge ändert, und der mit dem Eingang eines Komparators verbunden ist, durch den die Vorschubkraft des vorschiebbaren Teils gesteuert wird. Die Verwendung von Dehnungsmessstreifen zum Messen des Vorschubs bei einer Schleifmaschine ist grundsätzlich bekannt (DE-AS 1929518).
  • Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel einer solchen Lagerung gemäss der Erfindung anhand einer Zweischeiben-Läppmaschine.
    • Fig. 1 zeigt teils in Seitenansicht, teils im vertikalen Schnitt eine Läppmaschine mit einer erfindungsgemässen Lagerung der oberen Läppscheibenspindel,
    • Fig. 2 zeigt die Lagerung in grösserem Massstab,
    • Fig. 3 zeigt ein Schaltschema für eine Anordnung gemäss Fig. 2
  • In dem Maschinenrahmen 1 der in Fig. 1 dargestellten Zweischeiben-Läppmaschine ist die untere Läppscheibe 2 ortsfest gelagert und von einem Motor M über einen Riementrieb R2 angetrieben. Die obere Läppscheibe 3 sitzt am unteren Ende einer vertikalen Spindel 4, die vom gleichen Motor M über einen Riementrieb R3 im umgekehrten Sinn als die untere Läppscheibe 2 angetrieben wird. Das obere Ende der Spindel 4 ist in einem am Maschinenrahmen angeordneten Lager 5 derart gelagert, dass sie um ihre Achse drehbar und in ihrer Achsrichtung bewegbar ist. Die Spindel 4 ist ausserdem kurz oberhalb der Läppscheibe 3 in einer Lagerung 9 im Inneren der hohlen Kolbenstange 7 eines Kolbens 6 gelagert, der in einem Zylinder 8 in vertikaler Richtung bewegbar ist.
  • Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsart der Erfindung besteht die Lagerung 9 aus zwei Kugellagern 10,11 und einem Rollenlager 27, die hintereinanderliegen. Von den beiden Ringen 13, 14 bzw. 12, 15 der Kugellager 10 und 11 sind die Ringe 12 und 15 mit der Spindel 4 verbunden. Die Ringe 13 und 14 sind mit der Kolbenstange 7 über eine Hülse 28 verbunden, die in einer Ausnehmung 7a der Kolbenstange 7 unbeweglich sitzt. Die Innenwand der Hülse 28 besitzt einen ringförmigen Vorsprung 29, der zwischen den Ringen 13 und 14 der Kugellager 10 und 11 sitzt. Der Vorsprung 29 ist mit den Enden 28a und 28b der Hülse 28 über dünnwandige Ringe 30 und 31 verbunden, die so dünn sind, dass sie bei einer Belastung in Richtung des Pfeils P deformiert werden, und auf ihren Aussenseiten je einen Dehnungsmessstreifen 32a bzw. 32b tragen. Das Wälzlager 27 liegt zwischen der Spindel 4 und einem in der äusseren Öffnung der Ausnehmung 7a der Kolbenstange 7 liegenden Ring 33. Der Ring 33 und das Lager 27 werden in axialer Richtung gehalten durch die an der Kolbenstange 7 angeschraubte Platte 19.
  • Wenn der von der oberen Läppscheibe 3 auf die Werkstücke W ausgeübte Druck dadurch erhöht wird, dass die Spindel 4 durch die Kolbenstange 7 in Richtung des Pfeiles P bewegt wird, so wird der Dehnungsmessstreifen 32b auf Zug, der Dehnungsmessstreifen 32a auf Druck beansprucht. Die Dehnungsmessstreifen 32a und 32b sind über Leitungen 35 (s. Fig. 3) mit einem elektrischen Komparator durch eine Einrichtung 37 zugeführten Signal vorbestimmter, entsprechend den Verhältnissen einstellbarer Grösse. Das somit vom Komparator 37 gegebenen Signal wird einer Einrichtung 38 zugeführt, in der das Signal umgewandelt wird in ein Signal zum Steuern einer Einrichtung 39 (s. auch Fig. 1), die einerseits mit einer Pumpe 40 zum Fördern des den Kolben 6 bewegenden hydraulischen Mediums und andererseits über Leitungen 39a, 39b mit den durch den Kolben 6 getrennten Räumen 8a, 8b des Zylinders 8 verbunden ist. Durch die Einrichtung 39 wird somit der Druck in den Zylinderräumen 8a, 8b entsprechend den von den Dehnungsmessstreifen 32a, 32b gegebenen Signalen geändert, so dass der in Richtung P gerichtete Druck auf den Kolben 6 und damit der Druck der Läppscheibe 3 auf die Werkstücke W geändert wird.
  • Vorzugsweise wird mittels des Gerätes 39 der Druck im Kolbenraum 8b stets konstant gehalten, so dass durch das Gerät 31 lediglich der Druck im Kolbenraum 8a entsprechend dem Signal geändert wird, das durch die Relativbewegung von Spindel 4 und Kolbenstange 7 erzeugt wird, sei es beispielsweise mittels der Messstreifen 32a, 32b oder des Messgeräts 23.
  • Grundsätzlich kann die Anordnung auch so getroffen werden, dass der Vorschub durch Aufwärtsbewegen der die Werkstücke tragenden unteren Läppscheibe 1 erfolgt.

Claims (1)

  1. Einrichtung zum Steuern des Bearbeitungsdrucks an Läpp-, Hon- und Schleifmaschinen, deren das Werkzeug tragende um ihre Achse drehbare Spindel (4) in einem in der Achsrichtung vorschiebbaren Teil (7) derartig gelagert ist, dass sie von ihm über federnde Mittel in Vorschubrichtung mitnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (4) in einer achsparallelen, im vorschiebbaren Teil (7) angeordneten Hülse (28) drehbar gelagert ist, die auf ihrer Länge mindestens einen Bereich (19, 30) besitzt, der durch die auf ihn durch die Vorschubbewegung aufgebrachte Kraft elastisch deformierbar ist und einen Streifen (31, 32) trägt, dessen elektrischer Widerstand sich bei Änderung seiner Länge ändert, und der mit dem Eingang eines Komparators (37) verbunden ist, durch den die Vorschubkraft des vorschiebbaren Teils (7) gesteuert wird.
EP80107763A 1979-12-18 1980-12-10 Steuereinrichtung für den Bearbeitungsdruck an Läpp-, Hon- und Schleifmaschinen Expired EP0034659B1 (de)

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