EP0205054B1

EP0205054B1 - Pressure control means for lapping, honing and polishing machines

Info

Publication number: EP0205054B1
Application number: EP86107366A
Authority: EP
Inventors: Gerhard Wittstock
Original assignee: Peter Wolters AG
Current assignee: Peter Wolters AG
Priority date: 1985-06-10
Filing date: 1986-05-30
Publication date: 1992-07-29
Anticipated expiration: 2006-05-30
Also published as: DE3686205D1; EP0205054A3; US4742651A; DE3520713A1; DE3520713C2; EP0205054A2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für den Bearbeitungsdruck an Läpp-, Hon- und Poliermaschinen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a control device for the processing pressure on lapping, honing and polishing machines according to the preamble of claim 1.

Um unerwünschte Beeinträchtigungen der Oberfläche des Werkstücks zu vermeiden, wird bei Maschinen zur Oberflächenfeinbearbeitung angestrebt, den Bearbeitungsdruck nicht schlagartig aufzubauen, sondern allmählich, unter Vermeidung eines harten Aufsetzens; erst nach einer gewissen Zeit soll das Werkzeug, etwa die Läppscheibe, mit Nenndruck auf dem Werkstück aufliegen. Andererseits soll der Aufbau des Bearbeitungsdrucks so rasch wie möglich vor sich gehen, um die Produktionszeit zu reduzieren. Es ist jedoch verhältnismäßig schwierig, vor allem, wenn nicht lineare bzw. nicht stetige Belastungskurven gefahren werden sollen, weiche Übergänge zu erhalten, um eine Beschädigung der Werkstücke zu vermeiden. Aufgrund von Reibungswiderständen im Hydraulikantrieb und einer charakteristischen Hysterese bereitet es Probleme, bei jedem neuen Arbeitsvorgang einen genau reproduzierbaren Druckaufbau zu erhalten. Nur dieser sichert eine optimale Flächenbearbeitung der einzelnen Werkstücke.In order to avoid undesirable impairment of the surface of the workpiece, the aim of machines for surface finishing is not to build up the processing pressure suddenly, but gradually, while avoiding hard contact; Only after a certain time should the tool, such as the lapping disk, rest on the workpiece with nominal pressure. On the other hand, should the build-up of processing pressure is done as quickly as possible to reduce production time. However, it is relatively difficult to obtain smooth transitions, especially if non-linear or non-continuous load curves are to be driven, in order to avoid damage to the workpieces. Due to frictional resistance in the hydraulic drive and a characteristic hysteresis, it is difficult to obtain an exactly reproducible pressure build-up with each new work process. This is the only way to ensure optimal surface processing of the individual workpieces.

Aus der DE-B-1 114 108 ist bekanntgeworden, den Bearbeitungsdruck durch einen hydraulischen Antrieb herzustellen. Ferner ist aus dieser Druckschrift ein Abfangschalter bekanntgeworden, der ein Signal abgibt zwecks Verzögerung der Absenkgeschwindigkeit, wenn das Werkzeug sich dem Werkstück auf ein vorgegebenes Maß genähert hat. Der bekannte Abfangschalter ist ein eine Steuerkurve aufweisender Schleppschalter, der mit einem Kontaktgeber zusammenwirkt. Um die unterschiedliche Werstückdicke bzw. den Verschleiß des Werkzeugs zu berücksichtigen, muß der der Steuerkurve zugeordnete Kontakt entsprechend verstellt werden. Dieser Vorgang erfolgt manuell.From DE-B-1 114 108 it has become known to produce the machining pressure by means of a hydraulic drive. Furthermore, an intercept switch has become known from this document, which emits a signal for the purpose of delaying the lowering speed when the tool has approached the workpiece to a predetermined extent. The known interception switch is a drag switch having a control curve, which interacts with a contactor. In order to take into account the different workpiece thickness or the wear of the tool, the contact assigned to the control cam must be adjusted accordingly. This is done manually.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung für den Bearbeitungsdruck an Läpp-, Hon- und Poliermaschinen zu schaffen, mit der die Zustellung des Werkzeugs und der Aufbau des Bearbeitungsdruckes innerhalb kürzestmöglicher Zeit auf automatischem Wege stattfindet unter Anpassung an die Werkstückdicke und die Abnutzung des Werkzeugs.The invention has for its object to provide a control device for the machining pressure on lapping, honing and polishing machines, with which the delivery of the tool and the build-up of the machining pressure takes place automatically within the shortest possible time while adapting to the workpiece thickness and the wear of the Tool.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Zur Justierung des Abfangschalters wird das Werkzeug zunächst, ohne in Drehrichtung angetrieben zu sein, auf das Werkstück abgesenkt. Das Betätigungsglied am Halteglied befindet sich in der zurückgezogenen Position. Das frei auf der Betätigungsstange verschiebbare Halteglied liegt dabei auf dem gestellfesten Anschlag. Vor dem erneuten Zustellen des Werkzeugs wird das Halteglied festgeklemmt. Beim Zustellen ist das Betätigungsglied ausgefahren und betätigt den Schalter, kurz bevor der Anschlag erreicht ist. Der vorzugsweise verstellbare Anschlag ist so gewählt, daß die Betätigung des Abfangschalters durch das ausgefahrene Betätigungsglied erfolgt, wenn das Werkzeug einen Mindestabstand zum Werkstück hat, der vorzugsweise sehr gering ist. Bei der Betätigung des Abfangschalters wird von einer Programmsteuerung dafür gesorgt, daß die Zustellung des Werkzeugs nunmehr mit weitaus geringerer Geschwindigkeit vonstatten geht. Ferner wird ein Signal auf das Einfahren des Betätigungsglieds und das Lösen des Feststellmechanismus gegeben, so daß sich das Halteglied auf den Anschlag absenken kann. Wird das Werkzeug nach dem Bearbeitungsvorgang angehoben, wird der Feststellmechanismus erneut betätigt und in die angehobene Position gefahren. Bei den weiteren Bearbeitungen wiederholen sich die beschriebenen Schritte.According to the invention, this object is achieved by the features of claim 1. To adjust the interception switch, the tool is first lowered onto the workpiece without being driven in the direction of rotation. The actuator on the retainer is in the retracted position. The holding member, which can be moved freely on the actuating rod, lies on the stop fixed to the frame. The holding member is clamped before the tool is moved back in. When delivering, the actuator is extended and actuates the switch just before the stop is reached. The preferably adjustable stop is selected so that the interception switch is actuated by the extended actuator when the tool is at a minimum distance from the workpiece, which is preferably very small. When the interception switch is actuated, a program control ensures that the tool is now delivered by far slower speed. Furthermore, a signal is given to the retraction of the actuator and the release of the locking mechanism, so that the holding member can lower to the stop. If the tool is raised after the machining process, the locking mechanism is operated again and moved to the raised position. The steps described are repeated in the further processing.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein den Bearbeitungsdruck messender Kraftsensor Istdrucksignale auf eine Kraftsteuerungseinheit gibt, die in Abhängigkeit von der Zeit die Istdrucksignale mit einem jeweils geltenden Solldrucksignal vergleicht und aus dem Vergleich Steuersignale für die Verstellvorrichtungen erzeugt, daß zwei pneumatische Verstellvorrichtungen vorgesehen sind, daß die erste dem Eigengewicht des Werkzeugs entgegenwirkende pneumatische Verstellvorrichtung über ein Steuerventil an der Druckgasquelle und an eine über weitere Steuerventile steuerbare Drosselanordnung angeschlossen ist, daß die Programmsteuerung Stellsignale auf diese Steuerventile zum Entlüften der ersten Verstellvorrichtung gibt und daß die zweite Verstellvorrichtung über ein Steuerventil an die Gasdruckquelle angeschlossen und über ein weiteres Steuerventil mit einer verstellbaren Drossel verbunden ist.According to one embodiment of the invention, it is provided that a force sensor measuring the machining pressure sends actual pressure signals to a force control unit which, depending on the time, compares the actual pressure signals with a respectively valid target pressure signal and generates control signals for the adjusting devices from the comparison that two pneumatic adjusting devices are provided That the first pneumatic adjusting device counteracting the dead weight of the tool is connected via a control valve to the compressed gas source and to a throttle arrangement which can be controlled via further control valves, that the program control gives control signals to these control valves for venting the first adjusting device and that the second adjusting device is connected via a control valve the gas pressure source connected and an additional control valve with an adjustable Throttle is connected.

Die pneumatischen Verstelleinrichtungen werden nach Möglichkeit so ausgelegt, daß bei vollständig entlüfteter erster Verstellvorrichtung der maximale Arbeitsdruck aufgebracht wird. Hierbei ist das Gewicht des Werkzeugs, zum Beispiel der Läppscheibe, zu berücksichtigen. Eine Läppscheibe wiegt im neuen Zustand meist mehr als für die Aufbringung des maximalen Bearbeitungsdruckes notwendig ist. Für einen solchen Fall darf daher die erste Verstellvorrichtung nicht vollständig auf Atmosphärendruck entlüftet werden.If possible, the pneumatic adjustment devices are designed so that the maximum working pressure is applied when the first adjustment device is completely vented. The weight of the tool, for example the lapping disc, must be taken into account. In the new condition, a lapping disk usually weighs more than is necessary to apply the maximum machining pressure. In such a case, the first adjustment device must not be completely vented to atmospheric pressure.

In der Außerbetriebsstellung herrscht in der ersten Verstellvorrichtung maximaler Druck, so daß sich das Werkzeug in größtmöglicher Entfernung vom Werkstück befindet. Mit Hilfe der steuerbaren Drosselanordnung läßt sich der Druck in der Verstellvorrichtung auf gezielte Werte verringern. Da pneumatische Verstellvorrichtungen nahezu reibungsfrei arbeiten, entstehen beim Zustellen des Werkzeugs keinerlei Stöße, vielmehr kann das Werkzeug sanft und mit weichen Übergängen in gewünschter Geschwindigkeit in die Arbeitsstellung gebracht werden. Infolge der vernachlässigbaren Reibungseigenschaften entfällt fast jede Hysterese, so daß auch bei jedem wiederholten Arbeitsvorgang der Druckaufbau mit den gleichen Werten erfolgt. Die Steuervorrichtung ermöglicht eine Oberflächenbearbeitung mit wiederholbarer Qualtität.In the inoperative position, there is maximum pressure in the first adjusting device, so that the tool is at the greatest possible distance from the workpiece. With the help of the controllable throttle arrangement, the pressure in the adjusting device can be reduced to specific values. Since pneumatic adjustment devices work almost friction-free, no bumps occur when the tool is delivered. Rather, the tool can be brought into the working position smoothly and with smooth transitions at the desired speed. As a result of the negligible friction properties, almost any hysteresis is eliminated, so that the pressure builds up with every repeated operation done with the same values. The control device enables surface processing with repeatable quality.

Es ist bei derartigen Werkzeugmaschinen ein allmählicher Aufbau des Druckes bis zum gewünschten Bearbeitungsdruck erwünscht. Dieser Aufbau ist daher eine Funktion der Zeit. In der Programmsteuerung kann vorgegeben werden, innerhalb welcher Zeitabstände welcher gewünschte Druck erreicht sein muß. Der Kraftsensor liefert ständig den Bearbeitungsdruck, der in der Programmsteuerung mit dem jeweiligen Solldruck verglichen wird. Die Be- und Entlüftung der pneumatischen Verstellvorrichtung läßt sich über die Gasdruckquelle bzw. die Drosselanordnung erreichen. Die Programmsteuerung kann ein Zeitglied enthalten, um festzustellen, ob in bestimmten Zeitintervallen der gewünschte Bearbeitungsdurck erreicht ist. Alternativ kann die Zeit, die zum Aufbau bestimmter Bearbeitungsdrücke notwendig ist, über die Drosselanordnungen eingestellt werden. In diesem Fall wird in der Programmteuerung nur festgestellt, wenn der Istdruck einen vorgegebenen Solldruck erreicht. Die hierbei benötigte Zeit wird durch Wahl entsprechender Drosselquerschnitte eingestellt, welche die Zustellgeschwindigkeit bestimmen. Ist anschließend ein geänderter Verlauf des Druckanstiegs erwünscht, gibt die Programmsteuerung nunmehr eine andere Konstellation für die Drosselanordnung vor, d.h. es wird bis zu einem weiteren gewünschten Druckwert eine andere Bearbeitungsdruckkurve gefahren. Mit jeweils geänderten Werten für die unter Betriebsdruck liegenden Sollwerte und Zustellgeschwindigkeiten läßt sich die angestrebte Kurve für den Bearbeitungsdruck verwirklichen.In such machine tools, a gradual build-up of the pressure up to the desired machining pressure is desired. This structure is therefore a function of time. The program control can be used to specify the time intervals within which which desired pressure must be reached. The force sensor constantly supplies the machining pressure, which is compared in the program control with the respective target pressure. The ventilation of the pneumatic adjusting device can be achieved via the gas pressure source or the throttle arrangement. The program control can contain a timer in order to determine whether the desired machining pressure has been reached at certain time intervals. Alternatively, the time required to build up certain machining pressures can be set via the throttle arrangements. In this case, the program control only determines when the actual pressure reaches a predetermined target pressure. The time required for this is set by selecting appropriate throttle cross sections, which determine the infeed speed. If a change in the course of the pressure increase is subsequently desired, the program control gives now another constellation for the throttle arrangement, ie a different machining pressure curve is driven up to a further desired pressure value. The desired curve for the machining pressure can be realized with respectively changed values for the setpoints and feed speeds which are below the operating pressure.

Es ist zwar denkbar, durch Veränderung des Querschnitts einer einzigen Drossel, die über ein Steuerventil mit der pneumatischen Verstellvorrichtung verbunden ist, einen gewünschten Verlauf des Drucks in der pneumatischen Verstellvorrichtung zu erzielen. Es ist vom apparativen Aufwand her jedoch einfacher, wenn nach einer Ausgestaltung der Erfindung an die pneumatische Verstellvorrichtung mindestens zwei, vorzugsweise verstellbare Drosseln über eigene Steuerventile angeschlossen sind. Die eine Drossel mit relativ großem Strömungsquerschnitt dient beispielsweise dazu, ein Absenken des Werkzeugs mit relativ großer Geschwindigkeit zu gewährleisten. Die zweite Drossel mit kleinerem Querschnitt kann eingesetzt werden, um ab einem bestimmten Punkt eine geringere Zustellgeschwindigkeit zu fahren, so daß das Werkzeug, zum Beispiel eine Läppscheibe, sanft auf das Werkstück aufsetzt. Diese Drossel kann dann auch für einen sanften Aufbau des Bearbeitungsdruckes in der ersten Phase sorgen. Es können jedoch weitere Drosseln vorgesehen werden, um dem Verlauf des Druckaufbaus die gewünschte Richtung zu geben. Wird der gewünschte dem Betriebsdruck entsprechende Enddruck vom Kraftsensor festgestellt, wird die Entlüftung der pneumatischen Verstellvorrichtung beendet, sodann bleibt der Bearbeitungsdruck über die gewünschte Zeit konstant.It is conceivable, by changing the cross section of a single throttle, which is connected to the pneumatic adjusting device via a control valve, to achieve a desired course of the pressure in the pneumatic adjusting device. In terms of equipment, however, it is simpler if, according to one embodiment of the invention, at least two, preferably adjustable, throttles are connected to the pneumatic adjusting device via their own control valves. The throttle with a relatively large flow cross section serves, for example, to ensure that the tool is lowered at a relatively high speed. The second throttle with a smaller cross-section can be used to drive a lower infeed speed from a certain point, so that the tool, for example a lapping disk, gently touches the workpiece. This throttle can then also ensure a smooth build-up of the processing pressure in the first phase. However, further throttles can be provided in order to give the desired direction to the course of the pressure build-up. If the desired final pressure corresponding to the operating pressure is determined by the force sensor, the venting of the pneumatic adjusting device is ended, then the machining pressure remains constant over the desired time.

Es wurde bereits erwähnt, daß eine einzige pneumatische Verstellvorrichtung bezüglich des Druckaufbaus genau reproduzierbare Ergebnisse liefert. Besonders vorteilhaft ist es, wenn beide Federmittel von jeweils mindestens einer pneumatischen Verstellvorrichtung gebildet sind und die zweite pneumatische Verstellvorrichtung über ein Steuerventil mit einer vorzugsweise verstellbaren Drossel verbunden ist. Auf diese Weise wirken zwei fein einstellbare Federn am Lagerbauteil gegeneinander; sie sind im wesentlichen frei von Reibungen, so daß wiederkehrende Werte für den Bearbeitungsdruck erhalten werden. Als pneumatische Verstellvorrichtungen können pneumatische Verstellzylinder, Balgzylinder und ähnliche pneumatische Verstellorgane dienen.It has already been mentioned that a single pneumatic adjustment device provides precisely reproducible results with regard to the pressure build-up. It is particularly advantageous if both spring means are each formed by at least one pneumatic adjusting device and the second pneumatic adjusting device is connected to a preferably adjustable throttle via a control valve. In this way, two finely adjustable springs on the bearing component work against each other; they are essentially free of friction, so that recurring values for the machining pressure are obtained. Pneumatic adjusting cylinders, bellows cylinders and similar pneumatic adjusting elements can serve as pneumatic adjusting devices.

Die Zwischenschaltung eines Hebels gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung hat den Vorteil, daß ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis gewählt werden kann. Damit läßt sich im übrigen auch ein verhältnismäßig geringer effektiver Verstellweg kompensieren. Es versteht sich, daß die Anbringung der pneumatischen Verstellvorrichtung am Hebel derart ist, daß nur vernachlässigbare Reibung auftritt. Die Anbringung des anderen Hebelarms am Lagerbauteil muß selbstverständlich berücksichtigen, daß sich der Anlenkpunkt bei der Vertikalbewegung des Lagerbauteils verschiebt. So kann beispielsweise im Hebel ein Langloch vorgesehen werden, in den ein Zapfen des Lagerbauteils eingreift.The interposition of a lever according to an embodiment of the invention has the advantage that a desired transmission ratio can be selected. This can also compensate for a relatively small effective adjustment path. It goes without saying that the attachment of the pneumatic adjustment device to the lever is such that only negligible friction occurs. The attachment of the other lever arm to the bearing component must of course take into account that the articulation point shifts during the vertical movement of the bearing component. For example, an elongated hole can be provided in the lever, in which a pin of the bearing component engages.

Vorzugsweise ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der Kraftsensor zwischen der pneumatischen Verstellvorrichtung und dem Hebel angeordnet. Die Kraft zwischen der oberen penumatischen Verstellvorrichtung und dem Hebelarm ist jederzeit ein Maß für den Bearbeitungsdruck, solange dieser unterhalb des Gewichts des Werkzeugs liegt. Wird hingegen das Werkzeug zusätzlich angedrückt, muß bei der Bestimmung des Bearbeitungsdruckes das Gewicht des Werkzeugs hinzugerechnet werden, sofern der Druck in der oberen pneumastischen Verstellvorrichtung Null ist.According to a further embodiment of the invention, the force sensor is preferably arranged between the pneumatic adjusting device and the lever. The force between the upper penumatic adjustment device and the lever arm is always a measure of the machining pressure as long as it is below the weight of the tool. If, on the other hand, the tool is additionally pressed on, the weight of the tool must be added when determining the machining pressure, provided the pressure in the upper pneumatic adjustment device is zero.

Die Verwendung des Abfangschalters ist nicht nur bei einer Hebellagerung der Spindel von Vorteil. Der Abfangschalter kann auch für herkömmliche Werkzeughalterungen eingesetzt werden.The use of the interception switch is not only an advantage when the spindle is in the lever position. The interception switch can also be used for conventional tool holders.

Wie bereits erläutert, soll die Zeit für das Zustellen des Werkzeugs möglichst kurz sein. Zum anderen soll der Aufbau des Belastungsdruckes auf den Werkstücken nach einer gewünschten Charakteristik erfolgen, die je nach Bearbeitungsbedingungen auch geändert werden soll. In diesem Zusammenhang sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß zum Absenken der Spindel bzw. des Werkzeugs bis kurz vor dem Aufsetzen des Werkzeugs auf den Werkstücken die obere Verstellvorrichtung über das Steuerventil und die Drosselanordnung entlüftet wird, daß beim Erreichen dieser Position das Steuerventil der oberen Verstellvorrichtung geschlossen und das Steuerventil zur Belüftung der unteren Verstellvorrichtung geöffnet wird, und daß beim Erreichen eines vorgegebenen Belastungsdrucks beide Steuerventile geschlossen sind.As already explained, the time for delivering the tool should be as short as possible. On the other hand, the load pressure should be built up on the workpieces according to a desired characteristic, which should also be changed depending on the machining conditions. In this context, a further embodiment of the invention provides that for lowering the spindle or the tool until shortly before the tool is placed on the workpieces, the upper adjusting device is vented via the control valve and the throttle arrangement, that when this position is reached the control valve of the upper adjustment device is closed and the control valve is opened to ventilate the lower adjustment device, and that when a predetermined loading pressure is reached, both control valves are closed.

Insbesondere im Bereich zwischen einem minimalen Belastungsdruck und dem höheren Belastungsdruck kann durch entsprechende Druckbeaufschlagung der unteren Verstellvorrichtung ein gewünschter Druckaufbau erhalten werden. Dabei wird angestrebt, den minimalen Belastungsdruck in relativ kurzer Zeit zu erreichen. Auch der Aufbau des Endbelastungsdrucks vom höheren Belastungsdruck aus kann sehr rasch stattfinden.In particular in the range between a minimum loading pressure and the higher loading pressure, a desired pressure build-up can be obtained by appropriately pressurizing the lower adjusting device. The aim is to reach the minimum load pressure in a relatively short time. The build-up of the final load pressure from the higher load pressure can also take place very quickly.

Der wahlweise einstellbare Druckaufbau zwischen dem unteren und dem höheren Belastungsdruck kann dadurch geschehen, daß das zugeordnete Steuerventil über eine vorgegebene Dauer geöffnet wird.Eine unterschiedliche öffnungszeit führt indessen zu einer unterschiedlichen Dauer und Größe des Belastungsdruckes - einen vorgegebenen Strömungsquerschnitt einer zwischen Steuerventil und Verstellvorrichtung angeordneten Drossel vorausgesetzt. Nur durch Veränderung des Drosselquerschnitts läßt sich bei gleichen öffnungszeiten eine andere lineare Charakteristik erreichen. Außerdem ist zu berücksichtigen, daß unterschiedliche Volumina in der unteren Verstellvorrichtung verschiedene Einschaltzeiten des Steuerventils bedingen,um den gleichen Aufbau des Belastungsdrucks zu erhalten. Durch Verschleiß des Werkzeugs kann sich das Volumen der unteren Verstellvorrichtung erheblich vergrößern, so daß dadurch auch die Dauer der Zustellzeit erheblich vergrößert wird. Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht daher vor, daß das Steuerventil zwischen dem unteren und dem höheren Belastungsdruck mit Hilfe von Taktimpulsen der Programmsteuerung taktweise geöffnet wird, wobei die Abstände der Taktimpulse veränderbar sind. Größere Abstände der Taktimpulse bewirken, daß innerhalb eines gegebenen Zeitintervalls ein geringerer Druck aufgebaut wird als bei kürzeren Abständen der Taktimpulse. Mit Hilfe geänderter Taktimpulsabstände läßt sich dabei ein gewünschter Druckaufbau erzielen. Der Verlauf des Druckaufbaus braucht durchaus nicht linear sein, d.h. er kann z.B. progressiv oder degressiv sein. Die Taktimpulse mit wahlweise geändertem Abstand werden von der Programmsteuerung geliefert, können daher in einen Speicher der Programmsteuerung einprogrammiert werden.The optionally adjustable pressure build-up between the lower and the higher loading pressure can be done by opening the assigned control valve for a predetermined duration. However, a different opening time leads to a different duration and size of the loading pressure - a predetermined flow cross-section of a throttle arranged between the control valve and the adjusting device provided. Only by changing the throttle cross-section can a different linear characteristic be achieved with the same opening times. It should also be taken into account that different volumes in the lower adjusting device require different switch-on times of the control valve in order to obtain the same build-up of the loading pressure. The volume of the lower adjusting device can increase considerably due to wear of the tool, so that the duration of the delivery time is also increased considerably. Another embodiment of the invention therefore provides that the control valve between the lower and the higher loading pressure with the help of clock pulses of the program control is opened in cycles, the intervals of the clock pulses being changeable. Larger intervals of the clock pulses mean that a lower pressure is built up within a given time interval than with shorter intervals of the clock pulses. With the help of changed clock pulse intervals, a desired pressure build-up can be achieved. The course of the pressure build-up need not be linear, ie it can be progressive or degressive, for example. The clock pulses with an optionally changed interval are supplied by the program control and can therefore be programmed into a memory of the program control.

Damit die gewünschte Charakteristik zum Aufbau des Belastungsdrucks auch bei Verschleiß der Werkzeuge und bei geänderten Werkstückhöhen gleich bleibt, sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß dem Werkzeug, dem Lagerbauteil oder der Spindel ein Weggeber zugeordnet ist, die durch den Verschleiß verursachte Wegverlängerung des Werkzeugs bis zum Aufsetzen auf die Werkstücke bzw. bis zur Ansprache des Abfangschalters ermittelt wird und die Abstände der Taktimpulse in Abhängigkeit von der Wegverlängerung verändert werden. Wie bereits erwähnt, bedingt eine Wegverlängerung durch Verschleiß eine Volumenvergrößerung in der unteren Verstellvorrichtung; diese benötigt somit eine größere Luftmenge zur Erzielung eines gewünschten Drucks in der Verstellvorrichtung. Mit größerem Volumen ist daher der Abstand der Taktimpulse zu verkürzen, damit innerhalb eines gleichen Zeitraums der Druckaufbau bis zum gewünschten Belastungsdruck erreicht wird.So that the desired characteristic for building up the loading pressure remains the same even when the tools are worn and when the workpiece heights are changed, one embodiment of the invention provides that a tool is assigned to the tool, the bearing component or the spindle, which extends the travel of the tool caused by wear for placing on the workpieces or until the interception switch is activated and the intervals of the clock pulses are changed as a function of the path extension. As already mentioned, a lengthening of the path due to wear causes an increase in volume in the lower adjusting device; this therefore requires a larger amount of air to achieve a desired pressure in the adjusting device. With a larger volume, the interval between the clock pulses must therefore be shortened so that the pressure build-up to the desired loading pressure is achieved within the same period.

Mit Hilfe der zuletzt beschriebenen Ausführungsform ist es möglich, mit nur einem Steuerventil und gegebenenfalls einer fest eingestellten Drossel die unterschiedlichsten Kurven für den Belastungsaufbau zu fahren und zugleich durch einen Verschleiß des Werkzeugs verursachte Luftvolumenänderungen zu kompensieren. Nach dem Erreichen des höheren Belastungsdruckwertes erfolgt üblicherweise ein steiler Anstieg des Belastungsaufbaus dadurch, daß die untere Verstellvorrichtung durchgehend an die Druckquelle angeschlossen und die obere Verstellvorrichtung wieder entlüftet wird. Da dies sehr schnell geschieht und demzufolge kleine Abweichungen im Belastungsdruck wegen einer gewissen Trägheit der Steuerventile nicht zu vermeiden sind, kann mit Hilfe der Programmsteuerung auf den gewünschten Sollwert für den Belastungsdruck nachgetaktet werden.With the aid of the last-described embodiment, it is possible to drive a wide variety of curves for the load build-up with only one control valve and, if appropriate, a fixed throttle, and at the same time to compensate for air volume changes caused by tool wear. After the higher load pressure value has been reached, there is usually a steep increase in the load build-up in that the lower adjusting device is continuously connected to the pressure source and the upper adjusting device is vented again. Since this happens very quickly and consequently small deviations in the load pressure cannot be avoided due to a certain inertia of the control valves, the program control can be used to readjust the desired setpoint for the load pressure.

Die Programmsteuerung ist im übrigen nach Möglichkeit so ausgelegt, daß der Motor für die Spindel eingeschaltet wird, wenn der untere Belastungsdruck erreicht worden ist. Dadurch ist sichergestellt, daß das Werkzeug, beispielsweise eine Arbeitsscheibe, auf allen Werkstücken gleichmäßig aufliegt, bevor es in Bewegung gesetzt wird.The program control is otherwise designed so that the motor for the spindle is switched on when the lower loading pressure has been reached. This ensures that the tool, for example a Working disc, evenly on all workpieces before it is set in motion.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1: zeigt eine Seitenansicht im vertikalen Schnitt durch eine Zweischeibenläppmaschine mit einer Steuervorrichtung nach der Erfindung.
Fig. 2: zeigt eine Draufsicht auf die Zweischeibenläppmaschine nach Fig. 1 im horizontalen Schnitt.
Fig. 3: zeigt ein typisches Belastungsdiagramm bei einer Läppmaschine nach den Figuren 1 und 2.
Fig. 4: zeigt im Schnitt einen Abfangschalter für die erfindungsgemäße Steuervorrichtung.
Fig. 5: zeigt eine Draufsicht auf das Halteglied des Abfangschalters nach Fig. 4.
Fig. 6a: bis 6c zeigen verschiedene Stellungen eines Abfangschalters in Verbindung mit der jeweiligen Stellung der oberen Läppscheibe.
Fig. 7: zeigt äußerst schematisch das Steuerschema der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung.

The invention is explained in more detail below with reference to drawings.

Fig. 1: shows a side view in vertical section through a two-disc lapping machine with a control device according to the invention.
Fig. 2: shows a plan view of the two-disc lapping machine according to FIG. 1 in horizontal section.
Fig. 3: shows a typical load diagram in a lapping machine according to Figures 1 and 2.
Fig. 4: shows in section an interception switch for the control device according to the invention.
Fig. 5: shows a plan view of the holding member of the interception switch according to FIG. 4th
Fig. 6a: to 6c show different positions of an interception switch in connection with the respective position of the upper lapping disk.
Fig. 7: extremely schematically shows the control scheme of the control device according to the invention.

Bevor auf die in den Zeichnungen dargestellten Einzelheiten näher eingegangen wird, sei vorangestellt, daß jedes der beschriebenen Merkmale für sich oder in Verbindung mit Merkmalen der Ansprüche von erfindungswesentlicher Bedeutung ist.Before going into the details shown in the drawings, it should be stated that each of the features described is of importance for the invention, either individually or in conjunction with features of the claims.

Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Zweischeibenläppmaschine, die auf einem Fundament 1 ruht, untergliedert sich in Oberteil 2 mit Haube 3 und Unterteil 4 mit Schaltschrank 5. Das Unterteil 4 weist ein Gestell 6 auf, in dem die untere Läppscheibe 7 mit ihrem nicht dargestellten Antrieb gelagert ist. Auf dem Gestell 6 sitzt der Schaltschrank 5 und ein Säulenständer 8 für das Oberteil 2. Das Oberteil 2 ist am Säulenständer 8 in Lagern 9.1 und 9.2 schwenkbar gelagert. Im Oberteil 2 ist ein doppelarmiger Hebel 10 angeordnet, der mittels Schwenklager 11.1 und 11.2 in den Seitenwänden 2.1 und 2.2 des Oberteils 2 schwenkbar gelagert ist (siehe Fig. 2). Am Ende des linken längeren Arms des Hebels 10 sind Langlöcher 10.1 geformt, in die Rollenzapfen 12.1, 12.2 einer Pinole 12 aufgenommen sind. Die Pinole 12 lagert eine Arbeitsspindel 13, und zwar mit Hilfe eines oberen und eines unteren Kugellagers, welche im einzelnen nicht dargestellt sind.The two-disc lapping machine shown in FIGS. 1 and 2, which rests on a foundation 1, is subdivided into an upper part 2 with a hood 3 and a lower part 4 with a control cabinet 5. The lower part 4 has a frame 6 in which the lower lapping disc 7 does not have its own drive shown is mounted. The control cabinet 5 and a column stand 8 for the upper part 2 are seated on the frame 6. The upper part 2 is pivotably mounted on the column stand 8 in bearings 9.1 and 9.2. In the upper part 2, a double-armed lever 10 is arranged, which is pivotably mounted in the side walls 2.1 and 2.2 of the upper part 2 by means of pivot bearings 11.1 and 11.2 (see FIG. 2). At the end of the left longer arm of the lever 10, elongated holes 10.1 are formed, in which roller journals 12.1, 12.2 of a quill 12 are received. The quill 12 supports a work spindle 13, with the help of an upper and a lower ball bearing, which are not shown in detail.

Die Pinole 12 ist ihrerseits in Gleitlagern 6.2, 6.3 des Oberteils 2 zentriert und axial geführt. Sie steht nach unten über das Oberteil hinaus. Ein Schutzbalg 14 der nach unten durch die die Pinole 12 umgebende Scheibe 14a geschlossen ist, dient zum Schutz des unteren Lagers 6.3 und der Pinolenoberfläche. Am oberen Ende trägt die Pinole 12 einen Antrieb, bestehend aus einem Getriebe 15 und einem Motor 16. Am unteren Ende der Spindel 13 ist in bekannter Weise eine obere Läppscheibe 27 gelenkig angehängt. Zwischen den Scheiben 7 und 27 werden Werkstücke 28 in bekannter Weise bearbeitet.The sleeve 12 is in turn centered in slide bearings 6.2, 6.3 of the upper part 2 and guided axially. It stands down over the top. A protective bellows 14, which is closed at the bottom by the disk 14a surrounding the sleeve 12, serves to protect the lower bearing 6.3 and the sleeve surface. At the upper end, the quill 12 carries a drive consisting of a gear 15 and a motor 16. At the lower end of the spindle 13, an upper lapping disk 27 is articulated in a known manner. Workpieces 28 are machined between disks 7 and 27 in a known manner.

Am anderen Ende des Oberteils 2 sind gegenüberliegend Konsolen 6.4 und 6.5 gebildet, an denen sich jeweils ein pneumatisches Verstellorgan (z.B. Verstellzylinder oder ein Balg aus geeignetem polymerem oder metallischem Material) abstützt. Das obere Verstellorgan ist mit 17 und das untere mit 18 bezeichnet. Am anderen Ende der pneumatischen Verstellorgane 17, 18 sind Montageplatten 20, 21 angebracht, die mit Drehlagerzapfen 22, 23 über Schrauben 24 verbunden sind. Mindestens ein Drehlager, beispielsweise das zum Drehlagerzapfen 23 gehörende, ist als Kraftsensor ausgebildet.
Eine Druckluftquelle 40 ist über einen Druckregler 41 mit Manometer 30, ein Steuerventil 24.1 und eine Drossel 26.1 an das obere pneumatische Verstellorgan 17 angeschlossen. Die Druckluftquelle 40 ist außerdem über ein Steuerventil 24.6 und eine Drossel 26.6 an das untere Verstellorgan 18 angeschlossen. Mit dem oberen Verstellorgan 17 sind außerdem Steuerventile 24.2, 24.3 und 24.4 parallel verbunden, an die ihrerseits an Drosseln 26.2, 26.3 und 26.4 angeschlossen sind. Die Drosselquerschnitte sind verstellbar. An das untere Verstellorgan 18 ist außerdem ein Steuerventil 24.5 angeschlossen, das mit einer Drossel 26.5 verbunden ist.At the other end of the upper part 2, brackets 6.4 and 6.5 are formed opposite each other, on each of which a pneumatic adjusting element (for example adjusting cylinder or a bellows made of a suitable polymeric or metallic material) is supported. The upper adjusting element is designated 17 and the lower one with 18. At the other end of the pneumatic adjusting members 17, 18, mounting plates 20, 21 are attached, which are connected to pivot pins 22, 23 by screws 24. At least one pivot bearing, for example the one belonging to the pivot pin 23, is designed as a force sensor.
A compressed air source 40 is connected to the upper pneumatic adjusting element 17 via a pressure regulator 41 with a manometer 30, a control valve 24.1 and a throttle 26.1. The compressed air source 40 is also connected to the lower adjusting member 18 via a control valve 24.6 and a throttle 26.6. Control valves 24.2, 24.3 and 24.4 are also connected in parallel to the upper adjusting member 17, to which valves 26.2, 26.3 and 26.4 are in turn connected. The throttle cross sections are adjustable. A control valve 24.5, which is connected to a throttle 26.5, is also connected to the lower adjusting member 18.

Die Drosseln 26.2 bis 26.5 liegen an Atmosphäre.The chokes 26.2 to 26.5 are due to atmosphere.

Im Oberteil 2 ist schließlich ein Abfangschalter 43 angeordnet, der von einer Betätigungsstange 44 betätigt wird, die mit der Scheibe 14a verbunden ist. Der Aufbau des Abfangschalters 43 geht aus den Figuren 4 bis 6 hervor.Finally, an intercept switch 43 is arranged in the upper part 2 and is actuated by an actuating rod 44 which is connected to the disk 14a. The structure of the interception switch 43 is shown in FIGS. 4 to 6.

Die mit der Scheibe 14a verbundene Betätigungsstange 44 erstreckt sich durch die untere Wand des Oberteils 2 und durch eine Stützhülse 46, die in der Bohrung des Oberteils 2 angeordnet ist. Eine Verbreiterung 47 am oberen Ende der Stützhülse 46 trägt einen elektrischen Schalter 48 und auf der gegenüberliegenden Seite einen verstellbaren Anschlag 49. Oberhalb der Stützhülse 46 ist ein Halteklotz 50 gleitend auf die Betätigungsstange 44 aufgeschoben. In dem Halteklotz 50 sitzt, wie durch 51 angedeutet, ein Verstellzylinder, dessen Kolbenstange 52 mit einem Klemmkeil 53a zusammenwirkt, der in einer im Querschnitt rechteckförmigen achsparallelen Längsnut 54 in der Betätigungsstange 44 sitzt. Wird der Verstellzylinder 51 betätigt, wird der Halteklotz 50 en der Betätigungsstange 44 festgeklemmt.The actuating rod 44 connected to the disc 14a extends through the lower wall of the upper part 2 and through a support sleeve 46 which is arranged in the bore of the upper part 2. A widening 47 at the upper end of the support sleeve 46 carries an electrical switch 48 and on the opposite side an adjustable stop 49. Above the support sleeve 46, a holding block 50 is slid onto the actuating rod 44. As indicated by 51, an adjusting cylinder is seated in the holding block 50, the piston rod 52 of which cooperates with a clamping wedge 53a which is seated in an axially parallel longitudinal groove 54 in the actuating rod 44 which is rectangular in cross section. If the adjusting cylinder 51 is actuated, the holding block 50 and the actuating rod 44 are clamped.

Am Halteklotz 50 sitzt ferner ein Schaltzylinder 52a, dessen Kolbenstange einen Schaltnocken 53 trägt. In Fign. 4, 6a und 6b ist der Schaltnocken in der zurückgefahrenen Stellung gezeigt, während er in Fig. 6c in der ausgefahrenen Position dargestellt ist. Liegt der Halteklotz 50 am Anschlag 49 an und ist der Schaltnocken 53 zurückgezogen, wird der Schalter 48 nicht betätigt. Die Verstellzylinder 51 und 52a sind mit einer geeigneten Hydraulik- oder Pneumatikquelle verbunden, wie bei 55 bzw. 56 angedeutet.On the holding block 50 there is also a switching cylinder 52a, the piston rod of which carries a switching cam 53. In Figs. 4, 6a and 6b the switch cam is shown in the retracted position, while in FIG. 6c it is shown in the extended position. Is the holding block 50 at the stop 49 and the switch cam 53 is retracted, the switch 48 is not actuated. The adjustment cylinders 51 and 52a are connected to a suitable hydraulic or pneumatic source, as indicated at 55 and 56, respectively.

Die gezeigte Läppmaschine wird von einer Programmsteuerung gesteuert (siehe Fig. 7). In der Programmsteuerung sind die einzelnen Bearbeitungsschritte gespeichert, insbesondere die Geschwindigkeit beim Zustellen der oberen Läppscheibe 27, ihr Bearbeitungsdruck in Abhängigkeit von der Zeit, die Bearbeitungszeit, die eventuelle Nachbearbeitungszeit sowie das automatische Zurückstellen der Läppscheibe zur Entnahme der Werkstücke und der Beladung mit neuen Werkstücken.The lapping machine shown is controlled by a program controller (see FIG. 7). The individual processing steps are stored in the program control, in particular the speed when the upper lapping disk 27 is delivered, its processing pressure as a function of time, the processing time, the possible reworking time and the automatic resetting of the lapping disk for removing the workpieces and loading them with new workpieces.

Zu diesem zweck erhält die Programmsteuerung die Signale vom Abfangschalter 43, vom Kraftsensor 23 und einem gestellfest angeordneten Weggeber 60, der mit dem Hebel 10 zusammenwirkt. Er mißt im vorliegenden Beispiel nicht den ganzen Verstellweg des Hebels, sondern nur etwa die Strecke, welche die Arbeitsscheibe 27 zurücklegt gegenüber der Position, in der sie in neuem, d.h. im unverschlissenen Zustand, mit den Werkstücken in Eingriff tritt.For this purpose, the program control receives the signals from the interception switch 43, from the force sensor 23 and a displacement sensor 60 arranged fixed to the frame, which interacts with the lever 10. In the present example, he does not measure the entire adjustment path of the lever, but only approximately the distance which the working disk 27 travels compared to the position in which it is new, i.e. in the unworn state, engages with the workpieces.

In Fig. 3 sind zwei Kraftzeitdiagramme dargestellt, die den Bearbeitungsdruck, wie er von der Läppscheibe 27 auf die Werkstücke 28 ausgeübt wird, über der Zeit wiedergeben. In der Zeit bis t1 bzw. t'1 erfolgt das Aufsetzen der Läppscheibe 27 und das allmähliche Aufbringen des Bearbeitungsdruckes während drei linearer Phasen. In der Zeit t1 bis t2 bzw. t'1 bis t2 erfolgt der eigentliche Bearbeitungsvorgang mit dem gewünschten Betriebsdruck. Zum Zeitpunkt t2 wird der Betriebsdruck mehr oder weniger abrupt auf einen vorgegebenen Prozentsatz reduziert. Entsprechend erfolgt die Bearbeitung in der Zeit t2 bis t3 mit reduziertem Bearbeitungsdruck. Zum Zeitpunkt t3 wird der Bearbeitungsdruck aufgehoben.In Fig. 3, two force-time diagrams are shown, the Reproduce the machining pressure as exerted by the lapping disk 27 on the workpieces 28 over time. In the period up to t1 and t'1, the lapping disk 27 is put on and the machining pressure is gradually applied during three linear phases. In the time t1 to t2 or t'1 to t2, the actual machining process takes place with the desired operating pressure. At time t2, the operating pressure is reduced more or less abruptly to a predetermined percentage. Accordingly, the machining takes place in the time t2 to t3 with reduced machining pressure. The processing pressure is released at time t3.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Steuervorrichtung ist wie folgt.The operation of the control device described is as follows.

Nachdem in bekannter Weise die Maschine mit den Werkstücken 28 beladen und das Oberteil 2 in die Arbeitslage zurückgeschwenkt ist, beginnt die Zustellung der Läppscheibe 27, die sich in der obersten Position befindet, wie in Fig. 1 bei 25 angedeutet und in Fig. 6b mittelbar gezeigt. In der obersten Position der Läppscheibe ist das obere Verstellorgan 17 über das geöffente Steuerventil 24.1 an die Druckquelle 40 angeschlossen. Das Steuerventil 24.5 ist ebenfalls geöffnet, so daß das untere Verstellorgan 18 entlüftet ist. Die übrigen Ventile sind geschlossen. Wird in die Programmsteuerung (siehe Fig. 7) der Schaltbefehl EIN gegeben, schließt das Steuerventil 24.1 und das Steuerventil 24.2 wird von der Programmsteuerung geöffnet. über die im Querschnitt relativ groß bemessene Drossel 26.2 wird das obere Verstellorgan 17 rasch entlüftet, so daß die obere Läppscheibe 27 aufgrund ihres Eigengewichts sich relativ rasch absenken kann. Zur Beschleunigung des Absenkvorgangs können auch die Ventile 24.3 und 24.4 geöffnet sein, damit deren parallel liegende Drosseln 26.3 und 26.4 für eine noch schnellere Entlüftung sorgen. Der Absenkvorgang und der Aufbau des Drucks erfolgen normalerweise über die Programmsteuerung vollständig automatisch. Bei dem strichpunktiert gezeichneten Druckverlauf in Fig. 3 wird der erste untere Druckwert F'01 relativ rasch erhalten bei steilem Kurvenverlauf. Der untere Druckwert beträgt z.B. 250 N.After the machine has been loaded with the workpieces 28 in a known manner and the upper part 2 has been pivoted back into the working position, the delivery of the lapping disk 27, which is in the uppermost position, begins, as indicated in FIG. 1 at 25 and indirectly in FIG. 6b shown. In the uppermost position of the lapping disk, the upper adjusting member 17 is connected to the pressure source 40 via the open control valve 24.1. The control valve 24.5 is also open, so that the lower adjusting member 18 is vented. The other valves are closed. Is in given the program control (see FIG. 7) the switching command ON, the control valve 24.1 closes and the control valve 24.2 is opened by the program control. The upper adjusting member 17 is quickly vented via the throttle 26.2, which is of relatively large cross section, so that the upper lapping disk 27 can lower relatively quickly due to its own weight. To accelerate the lowering process, the valves 24.3 and 24.4 can also be open, so that their throttles 26.3 and 26.4, which are located in parallel, ensure even faster ventilation. The lowering process and the build-up of pressure are normally completely automatic via the program control. 3, the first lower pressure value F'01 is obtained relatively quickly when the curve is steep. The lower pressure value is, for example, 250 N.

Zur Justierung des Abfangschalters 43 wird scheibe 27 durch Handsteuerung weich auf die Werkstücke 28 aufgesetzt, bis die Läppscheibe 27 mit einem leichten Druck aufliegt, der über den Kraftsensor angezeigt wird. Bei diesem Vorgang ist durch entsprechende Betätigung des Verstellzylinders 51 der Halteklotz 50 verschiebbar an der Betätigungsstange 44 gelagert, und der Verstellzylinder 52a hält den Schalternocken 53 in zurückgezogener Position. Der Halteklotz 50 ruht daher auf dem verstellbaren Anschlag 49. Anschließend wird der Halteklotz 50 an der Betätigungsstange 44 festgeklemmt und die Läppscheibe wieder über den Abfangpunkt hochgefahren. Auf die Betätigung der einzelnen Steuerventile beim Hochfahren wird weiter unten eingegangen.To adjust the interception switch 43, the disc 27 is placed softly on the workpieces 28 by hand control until the lapping disc 27 rests with a slight pressure, which is indicated by the force sensor. In this process, the holding block 50 is displaceably mounted on the actuating rod 44 by corresponding actuation of the adjusting cylinder 51, and the adjusting cylinder 52a holds the switch cam 53 in the retracted position. The holding block 50 therefore rests on the adjustable stop 49. The holding block 50 is then attached to the actuating rod 44 clamped and the lapping wheel raised again over the interception point. The actuation of the individual control valves when starting up is discussed below.

In der oben beschriebenen Weise wird nunmehr die Läppscheibe 27 erneut zugestellt, wobei der Halteklotz 50 fest an der Betätigungsstange 44 sitzt und der Schaltnocken 53 ausgefahren ist. Der Hub des Schaltnockens 53 sowie die Lage des Kontaktes des Schalters 48 ist derart, daß eine Betätigung des Schalters 48 erfolgt, kurz bevor der Halteklotz 50 auf den Anschlag 49 stößt. Diese Position ist in Fig. 6c dargestellt. Bis zu diesem Punkt erfolgt das Absenken der Läppscheibe 27 mit relativ großer Geschwindigkeit in der oben beschriebenen Art und Weise. Das Schaltersignal wird in der Programmsteuerung dazu verwendet, das Steuerventil 24.2 zu schließen und das Steuerventil 24.3 zu öffnen. Der wirksame Querschnitt der Drossel 26.3 ist erheblich geringer als der der Drossel 26.2, so daß nunmehr die Entlüftung des oberen Verstellorgans 17 entsprechend langsamer vor sich geht und damit auch die Absenkgeschwindigkeit der Läppscheibe 27 sehr gering ist. Die Läppscheibe 27 setzt daher sehr sanft auf die Werkstücke 28 auf. Das Signal des Schalters 48 wird auch dazu verwendet, den Halteklotz 50 vom Klemmeingriff mit der Betätigungsstange 44 zu lösen und den Schaltnocken 53 wieder in die zurückgezogene Position zu fahren (siehe Fig. 6a). Damit kommt der Halteklotz 50 wieder auf den Anschlag 49 zu liegen. Man erkennt, daß aufgrund des beschriebenen Aufbaus des Abfangschalters 43 der Abstand der Läppscheibe 27 vom Werkstück 28, ab dem das Absenken der Scheibe 27 mit geringerer Geschwindigkeit erfolgt, unabhängig davon ist, um welchen Betrag die Läppscheibe 27 abgenutzt ist. Die Größe des Abstandes kann durch den verstellbaren Anschlag 49 eingestellt werden.In the manner described above, the lapping disk 27 is now fed in again, the holding block 50 being seated firmly on the actuating rod 44 and the switching cam 53 being extended. The stroke of the switching cam 53 and the position of the contact of the switch 48 is such that the switch 48 is actuated shortly before the holding block 50 hits the stop 49. This position is shown in Fig. 6c. Up to this point, the lapping disk 27 is lowered at a relatively high speed in the manner described above. The switch signal is used in the program control to close the control valve 24.2 and to open the control valve 24.3. The effective cross section of the throttle 26.3 is considerably smaller than that of the throttle 26.2, so that the venting of the upper adjusting member 17 is now correspondingly slower and the lowering speed of the lapping disk 27 is therefore very low. The lapping disk 27 is therefore placed very gently on the workpieces 28. The signal from the switch 48 is also used to release the holding block 50 from the clamping engagement with the actuating rod 44 and to move the switching cam 53 back into the retracted position (see FIG. 6a). The holding block 50 thus comes back to the stop 49 lie. It can be seen that, due to the structure of the intercept switch 43 described, the distance of the lapping disk 27 from the workpiece 28, from which the lowering of the disk 27 takes place at a lower speed, is independent of the amount by which the lapping disk 27 is worn. The size of the distance can be adjusted by the adjustable stop 49.

Die zunehmende Entlüftung des oberen Verstellorgangs 17 über die Drossel 26.3 führt zu einem Anstieg des Bearbeitungsdruckes entlang des ersten Abschnitts der Anstiegskurve gemäß Fig. 3 bis Fol bzw. F'01. Die Steigung dieses Abschnitts wird durch den öffnungsquerschnitt der Drossel 26.3 bestimmt, der verändert werden kann. Wird auf der ausgezogen gezeichneten Kurve der Druck Fo1 erreicht, was über den Kraftsensor der Programmsteuerung übermittelt wird, sorgt diese für ein Schließen des Ventils 24.3 und ein öffnen des Ventils 24.4. Deren zugehörige Drossel 26.4 weist einen größeren Querschnitt als die Drossel 26.3 auf, so daß der Anstieg des Bearbeitungsdruckes entlang eines steileren Kurvenabschnitts erfolgt. Meldet der Kraftsensor den Druck Fo2 der Programmsteuerung, wird das Ventil 24.6 geöffnet, so daß das untere Verstellorgan 18 belüftet wird. Dadurch erfolgt ein steiler Druckanstieg. Ist der Druck F1 erreicht, schließt die Programmsteuerung sämtliche Steuerventile und sorgt für die Aufrechterhaltung des Druckes F1 über den Zeitraum t1 bis t2. Der Antriebsmotor 16 für die Spindel 13 wird erst eingeschaltet, wenn der Kraftsensor der Programmsteuerung einen Mindestdruck meldet,z.B. Fo1. Dadurch ist sichergestellt, daß die Läppscheibe 27 satt auf den Werkstücken 28 aufliegt, bevor sie in Drehung versetzt wird. Dieser Mindestdruck kann zum Beispiel 250 N betragen. Erst wenn dieser Druck erreicht worden ist, wird der Motor 16 eingeschaltet und die Läppscheibe 27 beginnt zu rotieren.The increasing venting of the upper adjustment gear 17 via the throttle 26.3 leads to an increase in the machining pressure along the first section of the increase curve according to FIG. 3 to Fol or F'01. The slope of this section is determined by the opening cross section of the throttle 26.3, which can be changed. If pressure Fo1 is reached on the solid curve, which is transmitted via the force sensor to the program control, this ensures that valve 24.3 closes and valve 24.4 opens. The associated throttle 26.4 has a larger cross section than the throttle 26.3, so that the increase in the machining pressure takes place along a steeper curve section. If the force sensor reports the pressure Fo2 to the program control, the valve 24.6 is opened so that the lower adjusting member 18 is ventilated. This causes a steep increase in pressure. When the pressure F1 is reached, the program control closes all control valves and ensures that the pressure F1 is maintained over the period t1 to t2. The drive motor 16 for the spindle 13 is only switched on when the force sensor reports a minimum pressure to the program control, for example Fo1. This ensures that the lapping disk 27 fits snugly on the workpieces 28 before it is rotated. This minimum pressure can be 250 N, for example. Only when this pressure has been reached is the motor 16 switched on and the lapping disk 27 begins to rotate.

Falls die Läppscheibe 27 stets das gleiche Gewicht haben würde, ist der zwischen den Verstellorganen 17, 18 herrschende Differenzdruck proportional dem Bearbeitungsdruck. Das Gewicht der Läppscheibe 27 ändert sich jedoch im Laufe der Zeit durch Verschleiß erheblich. Für die Programmsteuerung muß daher eine entsprechende Korrektur vorgenommen werden. Zu diesem Zweck wird das Gewicht der Läppscheibe bei jedem Bearbeitungsvorgang neu gemessen. Dies geschieht kurz bevor die Läppscheibe 27 auf die Werkstücke 28 aufsetzt. Der im oberen Verstellorgan 17 herrschende Druck ist proportional der am anderen Hebelarm angreifenden Kraft. Da sämtliche Teile, die vom Hebel 10 zu tragen sind, im Gewicht gleich bleiben außer der Läppscheibe, stellt die jeweils zu einem bestimmten Punkt gemessene Kraft am Verstellorgan 17 ein Maß für das Gewicht der Läppscheibe 27 dar. Mit diesem Gewichtssignal können die entsprechenden Werte in der Programmsteuerung stets korrigiert und auf den neuesten Stand gebracht werden. Das Austarieren der Läppscheibe 27 erfolgt automatisch, so daß ein Eingriff des Bedienungspersonals nicht erforderlich ist.If the lapping disk 27 would always have the same weight, the differential pressure prevailing between the adjusting members 17, 18 is proportional to the machining pressure. However, the weight of the lapping disk 27 changes significantly over time due to wear. A corresponding correction must therefore be made for program control. For this purpose, the weight of the lapping wheel is measured again with each machining process. This happens shortly before the lapping disk 27 touches the workpieces 28. The pressure prevailing in the upper adjusting member 17 is proportional to the force acting on the other lever arm. Since all the parts to be carried by the lever 10 remain the same in weight except for the lapping disk, the force measured at a particular point on the adjusting member 17 represents a measure of the weight of the lapping disk 27. The corresponding values in FIG the program control is always corrected and brought up to date. The The lapping disk 27 is tared automatically, so that intervention by the operating personnel is not necessary.

Der Aufbau des Bearbeitungsdruckes kann auch in abgewandelter Weise erfolgen. Er soll anhand der strichpunktiert gezeichneten Kurve nach Fig. 3 erläutert werden. Das Absenken der Läppscheibe 27 vor dem Aufsetzen auf das Werkstück erfolgt in der oben beschriebenen Art und Weise.
Das Aufsetzen der Läppscheibe und das Hochfahren des Bearbeitungsdruckes bis zu einem Mindestbelastungsdruck F'01 geschieht in relativ kurzer Zeit.
Dazu wird kurz vor dem Aufsetzen das Steuerventil 24.1 geschlossen und das untere Verstellorgan 18 über das Steuerventil 24.6 an die Druckquelle 40 gelegt. Dies geschieht in der Weise, daß das Steuerventil 24.6 über die Programmsteuerung getaktet wird, d.h. impulsweise ein- bzw. ausgeschaltet wird. Der Abstand der Taktimpulse bestimmt für ein gegebenes Intervall die Luftmenge, die bei dem gegebenen Druck der Druckquelle 40 in das Verstellorgan 21 einströmt. Durch Veränderung der Abstände der Taktimpulse kann mithin diese Luftmenge und damit der Druckaufbau im Verstellorgan 18 in beliebiger Weise gesteuert werden. Der Aufbau des Belastungsdruckes der Läppscheibe 27 kann daher zwischen den Druckwerten F'01 und F'02 in beliebiger Weise erfolgen.
Es versteht sich, daß der Belastungsdruck F'02 auch andere absolute Werte einnehmen kann. Nach Erreichen des höheren Belastungsdrucks F'02 wird das Steuerventil 24.6 durchgehend geöffnet. Ferner wird das Steuerventil 24.2 geöffnet, um das obere Verstellorgan 17 zu entlüften. Auf diese Weise erfolgt ein rascher Druckanstieg bis zum Endbelastungsdruck F'1. Aufgrund des raschen Anstiegs können geringe Abweichungen in der Belastung wegen der Trägheit der Ventile auftreten. Daher wird mit Hilfe der Programmsteuerung auf den Sollwert F'1 nochmals nachgetaktet.The processing pressure can also be built up in a modified manner. It is to be explained using the dash-dotted curve according to FIG. 3. The lapping disk 27 is lowered before being placed on the workpiece in the manner described above.
The lapping disk is put on and the machining pressure is raised to a minimum load pressure F'01 in a relatively short time.
For this purpose, the control valve 24.1 is closed shortly before it is put on and the lower adjusting member 18 is placed on the pressure source 40 via the control valve 24.6. This is done in such a way that the control valve 24.6 is clocked via the program control, ie it is switched on or off in pulses. For a given interval, the distance between the clock pulses determines the amount of air that flows into the adjusting element 21 at the given pressure of the pressure source 40. By changing the intervals of the clock pulses, this amount of air and thus the pressure build-up in the adjusting member 18 can be controlled in any way. The load pressure of the lapping disk 27 can therefore be built up in any manner between the pressure values F'01 and F'02.
It is understood that the loading pressure F'02 can also take other absolute values. After the higher loading pressure F'02 has been reached, the control valve 24.6 is opened continuously. Furthermore, the control valve 24.2 is opened in order to vent the upper adjusting element 17. In this way there is a rapid increase in pressure up to the final loading pressure F'1. Due to the rapid increase, there may be slight deviations in the load due to the inertia of the valves. Therefore, with the help of the program control, the setpoint F'1 is re-clocked again.

Wie bereits erwähnt, vergrößert der Verschleiß der Läppscheibe 27 ihren Weg, wodurch sich auch das Volumen des Verstellorgans 18 vergrößert. Würde keine Änderung der Druckluftzufuhr zum Verstellorgan erfolgen, führt ein Verschleiß zu einem veränderten Verlauf der Belastungskurve, insbesondere zwischen den Punkten F'01 und F'02. Der Weggeber ermittelt jedoch die durch den Verschleiß bedingte Wegänderung und die Programmsteuerung kompensiert diese Wegänderung durch eine Veränderung der Impulsabstände für die Taktimpulse zur Steuerung des Steuerventils 24.6. Der Verschleiß wird auf diese Weise vollständig kompensiert, so daß ein stets wiederholbarer Belastungsdruckaufbau erzielt wird.As already mentioned, the wear of the lapping disk 27 increases its path, which also increases the volume of the adjusting member 18. If there were no change in the compressed air supply to the adjusting element, wear leads to a changed course of the load curve, in particular between points F'01 and F'02. However, the travel sensor determines the travel change due to wear and the program control compensates for this travel change by changing the pulse intervals for the clock pulses for controlling the control valve 24.6. The wear is completely compensated in this way, so that an always repeatable load pressure build-up is achieved.

Vielfach wird gefordert, daß nach einer Bearbeitung mit dem gewünschten Betriebsdruck eine Nachbearbeitung mit reduziertem Druck erfolgen soll. Zu diesem Zweck werden die Ventile 24.1 und 24.5 geöffnet. Das bedeutet, im Verstellorgan 17 wird über die Drossel 26.1 ein Druck aufgebaut, während das untere Verstellorgan 18 über die Drossel 26.5 entlüftet wird. Dieser Vorgang geht verhältnismäßig rasch vor sich. Ist der reduzierte Bearbeitungsdruck F2 erreicht, schließen die Ventile wieder. Die Nachbearbeitung erfolgt während der Zeit t2 bis t3. Anschließend werden die Ventile 24.1 und 24.5 erneut geöffnet und die Läppscheibe 27 fährt in ihre oberste Position (siehe auch Fig. 6b). Das Oberteil 2 kann nunmehr geschwenkt werden und das Herausnehmen und das Hineingeben der Werkstücke zulassen. Der neue Fertigungsvorgang läuft dann wie beschrieben ab.It is often demanded that after processing with the desired operating pressure should be reworked with reduced pressure. For this purpose the valves 24.1 and 24.5 are opened. This means that a pressure is built up in the adjusting member 17 via the throttle 26.1, while the lower adjusting member 18 is vented via the throttle 26.5. This process takes place relatively quickly. When the reduced machining pressure F2 is reached, the valves close again. The post-processing takes place during the time t2 to t3. The valves 24.1 and 24.5 are then opened again and the lapping disk 27 moves to its uppermost position (see also FIG. 6b). The upper part 2 can now be pivoted and allow removal and insertion of the workpieces. The new manufacturing process then runs as described.

Die beschriebene Vorrichtung wurde nur beispielshalber für eine Zweischeibenläppmaschine näher erläutert. Es versteht sich, daß zum Beispiel auch eine Einscheibenläppmaschine analog gesteuert werden kann. Ferner ist die Steuervorrichtung auch anwendbar auf Hon- und Poliermaschinen. Schließlich ist der vorteilhafte Aufbau des Abfangschalters 43 nicht auf die Betätigung der Pinole durch die Verstellorgane 17, 18 beschränkt, sondern kann auch für andere Zustellvorrichtungen verwendet werden, bei denen eine Kompensation des Verschleißes erfolgen soll.The device described was only explained in more detail for a double-disc lapping machine. It goes without saying that, for example, a single-disc lapping machine can also be controlled analogously. Furthermore, the control device can also be used on honing and polishing machines. Finally, the advantageous structure of the interception switch 43 is not limited to the actuation of the sleeve by the adjusting members 17, 18, but can also be used for other feed devices in which wear is to be compensated for.

Claims

A control device for controlling the processing pressure on a lapping, honing or polishing machine, in which the tool (27) includes a horizontally extending work surface and is driven by motor via a vertical spindle (13) which is in its turn rotatably and axially fixedly supported in a bearing constructional member (12) which is movable in the direction of the axis of the spindle (13), in which fluid actuated adjusting devices (17, 18) engage the bearing constructional member (12) from opposite sides so as to lower the tool (27) onto a workpiece (28) positioned in mounting means, and for raising the tool (27) from the workpiece (28), and in which a fixedly mounted interception switch (43) adapted to be actuated by the bearing constructional member (12) and the tool (27) is provided, which interception switch generates a signal for reducing the lowering speed when the tool (27) has approached the workpiece (28) to a predetermined extent, characterized in that an actuating rod (44) is connected to the bearing constructional member (12), a holding member (50) being axially slidably disposed on the actuating rod (44) and being adapted to be adjustably clamped to the actuating rod (44) by a clamping mechanism (51) connected to the program control, in that the holding member (50) includes an actuating member (52a) connected to the program control and adapted to actuate a switch (48), and in that the holding member (50) cooperates with a fixedly mounted abutment (49) so that the switch (48) when engaged by the holding member (50) is actuated only when the actuating member (52a) is in an extended position.
A device according to claim 1 characterized in that a thrust sensor (23) measuring the processing pressure transmits actual pressure signals to a program control unit which, dependent on time, compares the actual pressure signals with a respective preset pressure signal and from the comparison of the pressure signals generates control signals for the adjusting devices (17, 18), in that a pair of pneumatic adjusting devices (17, 18) is provided, in that the first pneumatic adjusting device (17) counteracting the weight of the tool (27) is connected to a pressure gas source (40) via a control valve (24.1) and to a throttle assembly controllable by further control valves (24.2, 24.3, 24.4), in that the program control provides adjusting signals for venting the first adjusting device (17), and in that the second adjusting device (18) is connected to the gas pressure source (40) via a control valve (24.6) and to an adjustable throttle (26.5) via a further control valve (24.5).
A device according to claim 2, characterized in that at least two preferably adjustable throttles (26.2, 26.3) forming said throttle assembly are connected to the first adjusting device (17) via seperate control valves (24.2, 24.3).
The device according to claim 2 or claim 3, characterized in that the bearing constructional member (12) is supported from an arm of a double-armed lever (10) and the pneumatic adjusting device engages the other lever arm.
A device according to claim 4, characterized in that the thrust sensor is disposed between the adjusting device (17) and the lever (10).
The device according to any of claims 1 to 5 characterized in that, for lowering the spindle (13) and the tools (27), respectively, to a position just before the tool (27) touches down onto the work pieces, the upper adjusting device (17) is vented via the control valve (24.2) and the throttle assembly, thereafter however the control valve (24.1) of the upper adjusting device (17) is closed and the control valve (24.6) for venting the lower adjusting device (16) is opened, in that when a higher loading pressure (FO2, F'02) has been reached the control valve (24.2) is opened for venting the adjusting device (17) and when a predetermined upper final load pressure (F1, F'1) has been reached both control valves (24.6 and 24.2) are closed.
A device according to claim 6, characterized in that the control valve (24.6) is cyclically opened by means of clock pulses from the program control between the lower and upper loading pressures (FO1, F'01 and FO2, F'O2, respectively), the distances of the clock pulses being variable.
A device according to claim 7, characterized in that a travel indicator (60) is operatively coupled to the tool (27), the bearing constructional member (10) or the spindle (12), which travel indicator determines the prolongation of the travel of the tool (27) due to wear until the tool touches down onto the workpieces or the interception switch (43) responds, and in that the distances of the clock pulses are changed in dependence upon the prolongation of the travel of the tool.
A device according to claim 7 or 8, characterized in that upon deviation of the final loading pressure (F1, F'1) from the preset value after the control valves (24.2, 24.6) have been closed, the control valve (24.6) is cyclically opened by means of the clock pulses until the final loading pressure (F1, F'1) has finally reached the preset value.
A device according to any of claims 6 to 9, characterized in that the program control activates the motor (16) for the spindle (13) when the lower loading pressure (F01, F'01) has been reached.