EP0155380B1

EP0155380B1 - Bandschleifmaschine

Info

Publication number: EP0155380B1
Application number: EP84115225A
Authority: EP
Inventors: Jürgen Dipl.-Ing. Heesemann
Original assignee: Karl Heesemann Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: Karl Heesemann Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Priority date: 1984-01-21
Filing date: 1984-12-12
Publication date: 1987-11-11
Also published as: ES8606053A1; US4601134A; DE3402104C2; DE3467318D1; ES539670A0; JPS60167757A; ATE30690T1; DE3402104A1; EP0155380A1; JPH074751B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Bandschleifmaschine mit einem eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten, einzeln wirksam schaltbaren Druckschuhen aufweisenden, quer zur Förderrichtung eines Werkstückes ausgerichteten Druckbalken, dessen Andruckkraft steuerbar ist und über den Schleifbänder zur Bearbeitung der Oberfläche des Werkstückes geführt sind.
Derartige Bandschleifmaschinen sind seit langer Zeit bekannt. Mit ihnen lassen sich auch Oberflächen von kompliziert geformten Werkstücken bearbeiten, wenn die Druckschuhe aus einer unwirksamen Stellung in eine Wirkstellung einzeln verfahrbar sind. Das Schleifband wird dadurch jeweils nur in dem durch das Werkstück benötigten Bereich auf das Werkstück gedrückt.
Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 82 23 923.1 ist eine derartige Breitbandschleifmaschine bekannt. Jedem Druckschuh ist hierbei im Einlaufbereich der Breitbandschleifmaschine ein Schalter zugeordnet, der betätigt wird, wenn das Werkstück über diese Stelle des Einlaufbereichs fährt. Hierdurch erhält der Druckbalken die Information, daß der zu dieser Stelle gehörende Druckschuh in seine Wirkstellung gebracht werden muß. Hierzu wird einem mit dem Druckbalken verbundenen Elektromagneten eine Einschaltspannung zugeführt, so daß der Druckschuh (gegenüber dem Schalter zeitverzögert) in seine Andruckstellung gebracht wird. Die Oberseite des flektromagneten stützt sich an einem Druckschlauch ab, der sich seinerseits an seiner Oberseite ortsfest abstützt. Durch Regulierung des pneumatischen Druckes in dem Druckschlauch kann die Andruckkraft des Druckbalkens reguliert werden. Dieser Schlauch verläuft über die gesamte Breite des Druckbalkens, beaufschlagt also alle Druckschuhe gleichmäßig.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die bekannte differenzierte Steuerung des Druckbalkens noch verbesserungsbedürftig ist. Die Breite der Druckschuhe und des über ihn geführten Druckbandes läßt sich aus mechanischen Gründen nicht beliebig verkleinern. Es kommt daher vor, daß Werkstücke zwar in den Bereich eines Druckschuhes hineinragen, dies aber nur mit einer Fläche, die kleiner ist als die Breite des betreffenden Druckschuhes. Wenn die Fläche wesentlich kleiner ist, übt der Druckschuh auf eine Fläche, die wesentlich kleiner ist als seine Breite, eine Andruckkraft aus, die gleich groß ist wie die Andruckkräfte der Druckschuhe, die vollflächig gegen das Werkstück drücken. Es kommt daher vor, daß Kantenbereiche von Werkstücken durch die Schleifbandmaschine ungewollt rund geschliffen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bandschleifmaschine der eingangs erwähnten Art zu erstellen, mit der eine verbesserte Steuerung des Schleifdruckes auf der Fläche des Werkstückes realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Andruckkraft der Druckschuhe einzeln mittels einer die Werkstückform des transportierten Werkstückes berücksichtigenden Signalverarbeitungseinheit steuerbar ist.
Erfindungsgemäß lassen sich die Andruckkräfte jedes Druckschuhes einzeln regulieren. Dadurch ist es möglich, in den betreffenden Randbereichen, falls erforderlich, die Andruckkraft geringer einzustellen als in den Mittelbereichen des Werkstückes. Hierdurch kann das Rundschleifen der Kantenbereiche wirksam vermieden werden. In ähnlicher Weise ist es durch die erfindungsgemäße Bandschleifmaschine möglich, besonderen Gegebenheiten des Werkstücks beim Schleifen Rechnung zu tragen, beispielsweise hervorstehende Umleimer durch erhöhten Schleifdruck einzuebnen.
Vorzugsweise werden die Druckschuhe mit Elektromagneten gesteuert, die eine proportionale Steuerstrom-Hubkraft-Kennlinie aufweisen. Während also mit den durch den Stand der Technik bekannten Elektromagneten lediglich eine Schaltfunktion ausgeübt worden ist, werden die Elektromagneten nunmehr dazu verwendet, eine zu einem elektrischen Signal proportionale Andruckkraft des Druckschuhes zu erzeugen.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden diese Elektromagneten gleichzeitig dazu benutzt, die Druckschuhe in eine unwirksame Stellung zu verfahren.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zur Festlegung des Steuerstroms jedem Druckschuh eine Mehrzahl von quer zur Förderrichtung nebeneinander angeordneten, in Förderrichtung vor dem Druckschuh positionierten und mit ihm fluchtenden Detektoren zugeordnet, deren Ausgangssignale den Steuerstrom für den Elektromagneten des zugehörigen Druckschuhes bestimmen. Auf diese Weise kann die Andruckkraft durch die Detektoren gesteuert werden. Sind beispielsweise jedem Druckschuh drei Detektoren zugeordnet und nur ein Detektor spricht an, bedeutet dies, daß das Werkstück nur zu einem Drittel der Breite des Druckschuhes mit diesem fluchtet. Durch die Detektoren wird dies erkannt, so daß die Andruckkraft für den Druckschuh beispielsweise auf ein Drittel der Kraft eingestellt wird, die der Druckschuh beim vollflächigen Andruck benötigt.
Vorzugsweise tasten die Detektoren das Werkstück berührungslos ab, also beispielsweise durch Laser-Lichtschranken usw.
Alternativ hierzu ist es aber auch denkbar, die Form des Werkstückes in einen Rechner einzugeben und daraus die Andruckkraft und -dauer für jeden Druckschuh im Verhältnis zur tatsächlichen Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks ermitteln zu lassen. In diesem Fall erübrigen sich die Detektoren.
Um eine genaue Synchronisation des Andruckbeginns und -endes bzw. der Änderung der Andruckkraft zur Änderung der Form des Werkstückes zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstückes kontinuierlich gemessen wird und in Abhängigkeit von der Vorschubgeschwindigkeit die für das Werkstück durch die Detektoren ermittelte Andruckkraft gesteuert wird. Hierzu kann das Vorschubband mit einem Pulsgeber versehen sein, so daß der Vorschub des Werkstückes von den Detektoren bis zum Druckschuh einer vorbestimmten Anzahl von Impulsen entspricht. In diesem Fall ergibt sich die Zeitverzögerung zwischen Detektorsignal und Einsetzen der entsprechenden Steuerung lediglich aus dem Auszählen der entsprechenden Impulse.
Durch die Erfindung wird es darüber hinaus möglich, eine Stärkenvariation der Werkstücke beim Schleifvorgang zu berücksichtigen. Hierzu sind zur Festlegung des Steuerstroms den Druckschuhen Stärkenmeßeinrichtungen für das Werkstück zugeordnet. Die Festlegung des Steuerstroms in Abhängigkeit von der Werkstückstärke sichert für verschieden starke Werkstücke eine gleiche Andruckkraft. Es hat sich nämlich gezeigt, daß bei Steuerung des Druckschuhs mit einer konstanten Andruckkraft für verschieden starke Werkstücke unterschiedliche resultierende Schleifkräfte erzeugt werden, weil das Schleifband der Kraft des Druckschuhs wegen der unterschiedlichen Auslenkung durch den Druckschuh eine unterschiedliche Gegenkraft entgegensetzt.
Durch die Erfindung ist es daher möglich, die Werkstückstärke automatisch zu erfassen und somit auch für unterschiedliche Stärken des Werkstücks eine konstante Andruckkraft des Schleifbandes an dem Werkstück zu erzeugen.
In einer einfachen Ausführungsform weist eine Stärkenmeßeinrichtung eine auf die Oberfläche des Werkstücks drückende Abtastrolle auf. Diese kann beispielsweise drehbar mit einem Hebel an einem Fixpunkt angelenkt sein, wobei dann die Winkelstellung des Hebels ein Maß für die Stärke des Werkstückes ist.
In einer anderen Ausführungsform kann die Stärkenmeßeinrichtung berührungslos arbeiten, indem eine Lichtquelle einen schräg auf die Oberfläche des Werkstücks fallenden Lichtstrahl produziert und ein Detektor die Lage des Auftreffpunktes des Lichtstrahls auf der Oberfläche erkennt. Für dünne Werkstücke liegt der Auftreffpunkt weiter von der Lichtquelle entfernt als für dicke Werkstücke.
Die Erfindung soll im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen :

Figur 1 eine schematische seitliche Darstellung einer Breitbandschleifmaschine ;
Figur 2 eine schematische Draufsicht auf die Breitbandschleifmaschine gemäß Figur 1 mit einer Detektionseinrichtung für das Werkstück ;
Figur 3 eine schematische Darstellung einer durch eine Abtastrolle gebildeten Stärkenmeßeinrichtung und ihre Auswirkung auf die Schleifeinrichtung ;
Figur 4 eine schematische Darstellung analog zur Figur 3 mit einer berührungslos arbeitenden Stärkenmeßeinrichtung.

In Figur 1 ist ein Transportband 1 für Werkstücke 2 dargestellt. Das Transportband läuft zwischen zwei Umlenkrollen 3, 4, von denen eine angetrieben ist. Zur Durchführung der gewünschten Oberflächenbearbeitung läuft das Werkstück 2 auf dem Transportband 1 unter einem Schleifband 5 hindurch, das als endloses Band ausgebildet ist und um mindestens drei Umlenkrollen 6 geführt ist. (Die obere Umlenkrolle ist in der Zeichnung nicht dargestellt.) Zwei der Umlenkrollen 6 sind parallel zum Obertrum des Förderbandes 1 ausgerichtet, so daß das Schleifband 5 zwischen den beiden Rollen 6 (Schleifzone) parallel zum Obertrum des Förderbandes 1 verläuft. Das Schleifband 5 wird zwischen den beiden genannten Umlenkrollen 6 mit Hilfe eines Druckschuhes 7 gegen das Werkstück 2 gedrückt. Die Druckkraft wird durch einen Elektromagneten 8 eingestellt, dessen Erregerstrom über eine Spannungsversorgung 9 mit Hilfe eines Rechners 10 eingestellt wird. Der Rechner 10 ist mit einer Werkstückerkennungseinrichtung 11 verbunden, die das Vorhandensein eines Werkstückteils im Bereich des jeweiligen Druckschuhes 7 erkennt und diese Information dem Rechner 10 weiterleitet. Mit dem Rechner 10 ist weiterhin ein Eingabetastenfeld verbunden, mit dem z. B. die Höhe des Schleifdrucks beim vollflächigen Schleifen für das bestimmte Werkstück 2 eingegeben werden kann. Auf einem ebenfalls mit dem Rechner 10 verbundenen Bildschirm 12 können die in den Rechner eingegebenen Daten sichtbar gemacht werden.
Figur 2 verdeutlicht, daß eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Druckschuhen 7 einen quer zur Förderrichtung des Werkstücks 2 angeordneten Schleifbalken 13 bilden. Mit dem Druckbalken 13 fluchtet in Förderrichtung des Werkstücks 2 die Werkstückerkennungseinrichtung 11. Diese besteht aus einer Vielzahl von einzelnen Detektoren 14, die quer zur Förderrichtung nebeneinander angeordnet sind. Jeweils drei der Detektoren 14 fluchten mit einem Druckschuh 7. Durch die Detektoren 14 ist daher die Breite des Druckschuhes 7 in drei Bereiche aufgeteilt und die Detektoren 14 erkennen, ob das Werkstück nur in einen, zwei oder in alle drei Bereiche des zugehörigen Druckbalkens 7 einführt. Eine entsprechende Information gelangt auf den Rechner 10, der hierauf den erforderlichen Erregerstrom für den Elektromagneten 8 des zugehörigen Druckschuhes erzeugt. Die Andruckkraft eines Druckschuhes 7, in dessen Bereich das Werkstück nur zu einem Teil einfährt, wird daher entsprechend geringer eingestellt. Da das Werkstück 2 zwischen der Werkstückerkennungseinrichtung 11 und dem Druckbalken 13 eine gewisse Transportzeit durchläuft, darf die Steuerung durch die Werkstückerkennungseinrichtung 11 nicht sofort erfolgen. Die Einstellung einer festen Verzögerungszeit ist ungünstig, weil hierdurch Schwankungen der Vorschubgeschwindigkeit des Transportbandes 1 nicht berücksichtigt werden können und darüber hinaus bei einem Stillstand des Transportbandes 1 eine Fehlsteuerung einsetzt. Aus diesem Grunde ist die Umlenkrolle 4 mit einem Impulsgeber 15 versehen, dessen Impulse auf den Rechner 10 geleitet werden, der seinerseits lediglich den Eingang einer vorbestimmten Anzahl von Impulsen abzuwarten braucht, um die durch die Werkstückerkennungseinrichtung 11 verursachte Steuerung vorzunehmen.
Die Figuren 3 und 4 verdeutlichen die durch die Erfindung mögliche Berücksichtigung der Stärke des Werkstückes 2 für die Andruckkraft. Hierzu ist vor den Druckschuhen 7 eine Stärkenmeßeinrichtung angeordnet.
In Figur 3 ist die Stärkenmeßeinrichtung durch eine Abtastrolle 16 gebildet, die mittels eines Hebels 17 drehbar an einem Fixpunkt 18 angelenkt ist. Wie Figur 3 verdeutlicht, führen verschieden starke Werkstücke 2 zu unterschiedlichen Winkelstellungen des Hebels 17. Mit einem (nicht dargestellten) Winkeldetektor am Punkt 18 kann daher ein der Stärke des Werkstücks 2 proportionales Signal erzeugt werden.
Das der Stärke des Werkstückes 2 proportionale Signal kann im Rechner 10 (Figur 1) verarbeitet werden und zur Festlegung des Steuerstroms des Druckschuhs 7 - und somit der Andruckkraft F - verwendet werden. Figur 3 verdeutlicht im rechten Teil, daß für ein dünneres Werkstück 2 eine größere Andruckkraft F, erzeugt wird als für ein dickeres Werkstück, bei dem die Andruckkraft F₂ kleiner ist. Die durch den Druckschuh erzeugten Andruckkräfte F, und F₂ sind unterschiedlich um eine gleiche Andruckkraft des Schleifbandes 5 an dem Werkstück 2 in beiden Fällen zu gewährleisten. Hierbei muß nämlich berücksichtigt werden, daß das Schleifband für ein dünneres Werkstück stärker zwischen den Rollen 6 ausgelenkt werden muß als für ein dickeres Werkstück 2. Daher setzt das Schleifband 5 der Andruckkraft F, des Druckschuhs 7 bei einem dünneren Werkstück 2 eine größere elastische Gegenkraft entgegen als bei einem dickeren Werkstück 2. Diese stärkere Gegenkraft wird durch die stärkere Andruckkraft F₁ des Druckschuhs 7 kompensiert.
In Figur 4 ist gegenüber der Figur 3 lediglich die Stärkenmeßeinrichtung geändert. Die hier dargestellte, berührungslos arbeitende Stärkenmeßeinrichtung besteht aus einer Lichtquelle 19 und einem Lichtdetektor 20. Die Lichtquelle 19 sendet schräg zur Oberfläche des Werkstücks 2 einen Lichtstrahl 21 aus, der auf den Werkstücken 2 einen Lichtfleck S1, S2 erzeugt. Der Lichtdetektor 20 erkennt die Lage des jeweiligen Lichtflecks S1, S2 und hat somit eine Information über die Stärke des Werkstücks 2. Bei einem dünnen Werkstück entsteht nämlich der Lichtfleck S1 weiter von der Lichtquelle 19 entfernt als bei einem stärkeren Werkstück der Lichtfleck S2. Der Lichtdetektor 20 kann beispielsweise aus linear in der Ebene des Lichtstrahls 21 ausgerichteten Fotosensoren bestehen, die so angeordnet sind, daß sie im wesentlichen nur senkrecht auf die Oberfläche des Lichtdetektors fallendes Licht erkennen. Entsprechend der unterschiedlichen Stärke des Werkstücks 2 sprechen daher verschiedene Fotosensoren des Lichtdetektors 20 an. Die Information über die Stärke des Werkstückes 2 ergibt sich daher unmittelbar aus der Tatsache, welcher der Fotosensoren des Lichtdetektors 20 angesprochen hat.

Claims

1. Bandschleifmaschine mit einem eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten, einzeln wirksam schaltbaren Druckschuhen (7) aufweisenden, quer zur Förderrichtung eines Werkstückes (2) ausgerichteten Druckbalken (13) dessen Andruckkraft steuerbar ist und über den Schleifbänder (5) zur Bearbeitung der Oberfläche des Werkstückes (2) geführt sind, dadurch gekennzeichnet daß die Andruckkraft der Druckschuhe (8) einzeln mittels einer die Werkstückform des transportierten Werkstückes (2) berücksichtigenden Signalverarbeitungseinheit (10) steuerbar ist.

2. Bandschleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Andruckkraft der Druckschuhe (7) mit Hilfe von Elektromagneten (8) mit einer proportionalen Steuerstrom-Hubkraft-Kennlinie erfolgt.

3. Bandschleifmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckschuh (7) mit Hilfe des Steuerstroms in eine unwirksame Stellung verfahrbar ist.

4. Bandschleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Festlegung des Steuerstroms jedem Druckschuh (7) eine Mehrzahl von quer zur Förderrichtung nebeneinander angeordneten, in Förderrichtung vor dem Druckschuh (7) positionierten und mit ihm fluchtenden Detektoren (14) zugeordnet ist, deren Ausgangssignale die Andruckkraft eines zugeordneten Druckschuhes (7) bestimmen.

5. Bandschleifmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einem Druckschuh (7) zugeordneten Detektoren den Steuerstrom für die Elektromagneten (8) der benachbarten Druckschuhe (7) mitbestimmen.

6. Bandschleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine kontinuierliche Messung der Transportgeschwindigkeit des Werkstückes (2) vorgenommen wird und daß der Zeitpunkt des Wirksamwerdens des Steuerstroms für den Elektromagneten (8) in Abhängigkeit von der Transportgeschwindigkeit festgelegt wird.

7. Bandschleifmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Transportgeschwindigkeit ein mit dem Transportmechanismus verbundener Impulsgeber (15) vorgesehen ist, dessen Ausgangsimpulse den Zeitpunkt der Bildung des Steuerstroms in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Detektoren (14) bestimmen.

8. Bandschleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Festlegung des Steuerstroms den Druckschuhen (7) Stärkemeßeinrichtungen (16, 17, 18 ; 19, 20) für das Werkstück (2) zugeordnet sind.

9. Bandschleifmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärkenmeßeinrichtungen auf die Oberfläche des Werkstücks (2) drückende Abtastrollen (16) aufweisen.

10. Bandschleifmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärkenmeßeinrichtungen eine Lichtquelle (19), die einen schräg auf die Oberfläche des Werkstücks (2) fallenden Lichtstrahl (21) produziert, und einen Detektor (20) für die Lage des Auftreffpunktes (S1, S2) des Lichtstrahls (21) auf der Oberfläche aufweist.