EP0477737A1 - Belt grinding machine - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft Bandschleifmaschinen mit mindestens einer direkt oder indirekt motorisch angetriebenen Kontaktscheibe, mehreren auf einem Maschinengestell fixierten, achsparallel und drehbar gelagerten Umlenkeinheiten oder Umlenkrollen und einem über die Kontaktscheibe oder Kontaktscheiben und die Umlenkrollen geführten Schleifband, wobei die Bandschleifmaschine mit mindestens einem Werkstück-Roboter oder einer Handhabungsvorrichtung kooperieren.The invention relates to belt grinders with at least one directly or indirectly motor-driven contact disc, several deflection units or deflection rollers mounted on a machine frame, axially parallel and rotatably mounted and a grinding belt guided over the contact disc or contact discs and the deflection rollers, the belt grinder having at least one workpiece robot or cooperate with a handling device.
Bandschleifmaschinen der oben aufgeführten Art sind bekannt und dienen dazu, die Oberflächen von Werkstücken automatisch zu schleifen. Das Werkstück wird hierbei beispielsweise von einer programmgesteuerten Handhabungseinrichtung bzw. einem Roboter der Bandschleifmaschine zugeführt und entsprechend dem notwendigen Schleifvorgang an der Oberfläche hinsichtlich seiner Lage relativ zum Schleifband verändert. Der Roboter führt den ihm einprogrammierten Bahnablauf fortlaufend aus. Abweichungen der Werkstücke aus dem vorgegebenen Toleranzbereich, ebenso wie Programmfehler, Ungenauigkeiten im Programmablauf oder auftretende mechanische Fehler am Roboter, wie etwa ein zu großes Spiel an seinen mechanischen Elementen kann er nur mit Hilfe besonderer Maßnahmen erkennen. Zur Vermeidung jeder einzelnen Fehlerart sind unterschiedliche Kontroll- und Steuermaßnahmen erforderlich, welche einen hohen technischen und apparativen Aufwand erforderlich machen.Belt grinders of the type listed above are known and are used to automatically grind the surfaces of workpieces. The workpiece is fed, for example, from a program-controlled handling device or a robot to the belt grinding machine and its position relative to the grinding belt is changed in accordance with the necessary grinding operation on the surface. The robot continuously executes the path sequence programmed for it. Deviations of the workpieces from the specified tolerance range, as well as program errors, inaccuracies in the program sequence or mechanical errors on the robot, such as excessive play on its mechanical elements, can only be detected with the help of special measures. To avoid each individual type of error, different control measures are required, which require a high level of technical and equipment expenditure.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Bandschleifmaschine anzugeben, welche die durch den Roboter oder der Werkstück-Handhabevorrichtung bewirkten und oben aufgeführten Fehler automatisch ausgleicht.The invention is based on the object of specifying a belt grinding machine which automatically compensates for the errors caused by the robot or the workpiece handling device and listed above.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß bei der eingangs aufgeführten Bandschleifmaschine mindestens eine Umlenkeinheit oder Umlenkrolle eine Schleifband-Spannvorrichtung aufweist und die achsparallel verschiebbar ausgebildete Kontaktscheibe oder die Kontaktscheiben mit einer Vorrichtung zur Erzeugung eines während des Arbeitsprozesses veränder- und regelbaren Schleifdruckes (Schleifdruckregelvorrichtung) auf das zu bearbeitende und von dem Werkstück-Roboter oder der Werkstück-Handhabungsvorrichtung erfaßte Werkstück ausgerüstet ist oder sind.The solution to this problem is according to the invention that in the belt grinding machine mentioned at the beginning, at least one deflection unit or deflection roller has a grinding belt tensioning device and the axially displaceable contact disc or the contact discs with a device for generating a variable and controllable grinding pressure during the working process ( Grinding pressure control device) is or are equipped on the workpiece to be machined and detected by the workpiece robot or the workpiece handling device.
Mit Hilfe des veränderbaren Schleifdruckes bzw. einer Druckregelung während eines Programmablaufs ist es nach der Erfindung möglich, die oben aufgeführten Fehler des Roboters und auch Toleranzfehler des Werkstückes mit einem relativ geringen technischen Aufwand auszugleichen.With the help of the variable grinding pressure or a pressure control during a program run, it is possible according to the invention to compensate for the errors of the robot listed above and also tolerance errors of the workpiece with a relatively low technical effort.
Die Schleifband-Spannvorrichtung und die Schleifdruckregelvorrichtung sind nach der Erfindung pneumatisch, hydraulisch oder servomotorisch betätigbar und die Pneumatik- oder Hydraulikelemente sind mittels einer Steuereinrichtung programmgesteuert ausgebildet. Besonders geeignet sind hierfür Pneumatikzylinder mit Servoventilsteuerung und als Steuereinrichtung eignet sich eine an sich bekannte CNC-Steuerung mit integrierter freiprogrammierbarer SPS-Steuerung.The grinding belt tensioning device and the grinding pressure control device can be actuated pneumatically, hydraulically or by servomotors according to the invention, and the pneumatic or hydraulic elements are designed in a program-controlled manner by means of a control device. Pneumatic cylinders with servo valve control are particularly suitable for this, and a CNC control known per se with integrated freely programmable PLC control is suitable as the control device.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist das Maschinengestell mit Umlenkrollen, Kontaktscheiben und umlaufendem Schleifband mit Hilfe eines pneumatisch, hydraulisch oder servomotorisch betätigbaren Schlittens bewegbar ausgebildet. Die bevorzugt lineare Bewegung der gesamten Bandschleifmaschine erfolgt zum Werkstück, welches von einem Roboter gehandhabt wird, wobei die Linearbewegung des Schlittens in Relation zum zu bearbeitenden Werkstück mittels einer während des gesamten Programmablaufs erfolgenden Druckregelung steuerbar ist.According to one embodiment of the invention, the machine frame with deflection rollers, contact disks and rotating grinding belt is designed to be movable with the aid of a slide which can be actuated pneumatically, hydraulically or by servo motor. The preferably linear movement of the entire belt grinding machine takes place towards the workpiece, which is handled by a robot, the linear movement of the slide in relation to the workpiece to be machined being controllable by means of a pressure control that takes place during the entire program sequence.
Bei dem Bewegungsablauf des Schlittens während des Programms handelt es sich um relativ kurze Wegstrecken, welche auch durch Bewegungsstillstand unterbrochen werden können, je nach Programmvorgabe. Da sich die Größen der Haft- und Gleitreibung voneinander sehr unterscheiden, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Schlitten auf einer Vorrichtung zur Verringerung oder Vermeidung seiner Haftreibung gleitbar gelagert ist.The sequence of movements of the sled during the program is a relatively short distance, which can also be interrupted by a standstill, depending on the program specification. Since the sizes of static and sliding friction differ greatly from one another, it is particularly advantageous if the slide is slidably mounted on a device to reduce or avoid its static friction.
Bei einem Ausführungsbeispiels der Erfindung wird hierfür eine drehbar gelagerte und motorisch angetriebene spindel vorgeschlagen. Es lassen sich hierfür aber auch Luftpolster und magnetische Aufhängungen einsetzen.In one embodiment of the invention, a rotatably mounted and motor-driven spindle is proposed for this. Air cushions and magnetic suspensions can also be used for this.
Die Schleifband-Spannvorrichtung nach der Erfindung weist vorteilhaft eine Umlenkeinheit oder Umlenkrolle auf, welche an einem um einen Festpunkt des Maschinengestells schwenkbaren Hebelarm angeordnet ist, auf den direkt oder über Hebelarme eine durch Servoventile steuerbare Kolbenvorrichtung einwirkbar angeordnet ist. Die Kolbenvorrichtung hat hierbei ihren Festpunkt ebenfalls am Maschinengestell.The grinding belt tensioning device according to the invention advantageously has a deflection unit or deflection roller which is arranged on a lever arm which can be pivoted about a fixed point on the machine frame and on which a piston device which can be controlled by servo valves is arranged so as to act directly or via lever arms. The piston device also has its fixed point on the machine frame.
In ähnlicher Weise weist die Schleifdruckregelvorrichtung eine Kontaktscheibe auf, welche an einem um einen Festpunkt des Maschinengestells schwenkbaren Hebelarm angeordnet ist, auf den direkt oder über Hebelarme eine durch Servoventile steuerbare Kolbenvorrichtung einwirkbar angeordnet ist, welche ihren Festpunkt ebenfalls am Maschinengestell hat.Similarly, the grinding pressure control device has a contact disk which is arranged on a lever arm which can be pivoted about a fixed point on the machine frame, on which a piston device which can be controlled by servo valves and which also has its fixed point on the machine frame can be acted directly or via lever arms.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist an jedem Ende eines um seinen Mittelpunkt in Form einer Wippe schwenkbar gelagerten Hebels eine Kontaktscheibe drehbar gelagert, auf den direkt oder über Hebelarme eine durch Servoventile steuerbare Kolbenvorrichtung einwirkbar angeordnet ist.According to a further embodiment of the invention, a contact disk is rotatably mounted at each end of a lever pivotably mounted about its center in the form of a rocker, on which a piston device controllable by servo valves is arranged to act directly or via lever arms.
In einer weiteren Variante der Erfindung sind die Kolbenvorrichtungen und ihre Servoventile der Schleifband-Spannvorrichtung und Schleifdruckregelvorrichtung über eine zentrale Steuer- und Regeleinheit funktionell verknüpft, wobei die Schleifband- und die Schleifdruck-Vorrichtung vom Bediener unabhängig voneinander ansteuerbar sind. Auf diese Weise erfolgt eine Anpassung und Abstimmung dieser beiden voneinander abhängigen Drucke.In a further variant of the invention, the piston devices and their servo valves of the sanding belt tensioning device and sanding pressure regulating device are functionally linked via a central control and regulating unit, the sanding belt and sanding pressure device being controllable independently of one another by the operator. In this way, these two interdependent prints are adjusted and coordinated.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung, in der mehrere Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert. Hierbei zeigen:
FIGUR 1- eine Seitenansicht einer Bandschleifmaschine in schematischer Darstellung, deren Maschinengestell auf einem Schlitten verschiebbar angeordnet ist;
FIGUR 2- eine Seitenansicht einer Bandschleifmaschine mit einer gegen das Maschinengestell fixierten Schleifbandspannvorrichtung und einer kombinierten Schleifdruckregelvorrichtung mit einer schwenkbar gelagerten Kontaktscheibe, in schematischer Darstellung;
FIGUR 3- eine Seitenansicht einer Bandschleifmaschine mit einer Schleifdruckregelvorrichtung, welche eine schwenkbar gelagerte Kontaktrolle aufweist, und einer Schleifbandspannvorrichtung, die gleichmäßig auf eine schwenkbare Spannrolle und auf die schwenkbare Kontaktrolle wirkt, und
FIGUR 4- eine Seitenansicht einer Bandschleifmaschine mit auf einer Wippe schwenkbar gelagerten Kontaktscheiben und separaten Schleifbandspann- und Schleifdruckregelvorrichtungen.
- FIGURE 1
- a side view of a belt sander in a schematic representation, the machine frame is slidably arranged on a carriage;
- FIGURE 2
- a side view of a belt grinding machine with a grinding belt tensioning device fixed against the machine frame and a combined grinding pressure control device with a pivotably mounted contact disk, in a schematic representation;
- FIGURE 3
- a side view of a belt grinder with a grinding pressure control device which has a pivotably mounted contact roller, and a grinding belt tensioning device which acts uniformly on a pivotable tensioning roller and on the pivotable contact roller, and
- FIGURE 4
- a side view of a belt grinder with pivoted on a seesaw contact discs and separate abrasive belt tensioning and grinding pressure control devices.
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.The same elements are provided with the same reference symbols in the various figures.
Die Figur 1 zeigt eine Seitenansicht einer Bandschleifmaschine, deren Maschinengestell 2 auf einem Schlitten 3 verschiebbar angeordnet ist. Mit dem Maschinengestell 2 sind die das Schleifband 7 führenden Umlenkrollen 4, 5 und 6 drehbar befestigt, während die Umlenkrolle 8 auf dem um den Drehpunkt 10 schwenkbaren Schwenkhebelarm 9 drehbar gelagert ist. An den Schwenkhebelarm 9 greift das Gestänge 11 des Pneumatikkolbens 12 an, welcher von einer nicht näher dargestellten Pneumatikanlage beaufschlagt wird (Pfeil 13), welche ihrerseits von einer rechnergesteuerten Anlage geregelt wird.FIG. 1 shows a side view of a belt grinding machine, the
Das Maschinengestell 2 weist an seinem Unterteil Trägerbuchse 14 und 15 auf, welche auf einer durch den Motor 16 angetriebenen Spindel 17 schwimmend gelagert sind. Der Pneumatikkolben 18 ist mit seinem Gestänge 19 mit dem Maschinengestell 2 verbunden und am Schlitten 3 fixiert. Der Pneumatikkolben 18 ist in gleicher Weise wie der Pneumatikkolben 12 mit der nicht näher dargestellten Pneumatikanlage verbunden, welche von der rechnergesteuerten Anlage geregelt wird. Bei Betätigung des Pneumatikkolbens 18 wird das Maschinengestell 2 und damit auch die Kontaktscheibe 20 zum Werkstück hin- oder von diesem wegbewegt, wodurch der Schleifdruck zwischen dem Schleifband 7 und dem Werkstück in geregelter Weise verändert wird. Gleichzeitig sorgt der Pneumatikkolben 12 über den Schwenkhebelarm 9 für einen geregelten Ausschlag der Rolle 8 und damit für die erforderliche Schleifbandspannung.The
Die Figur 2 zeigt eine andere Ausführungsform einer Bandscheibenschleifmaschine nach der Erfindung. Hierbei ist das Maschinengestell 2 unbeweglich und die Kontaktscheibe 20 mittels einer Schleifdruckregelvorrichtung beweglich gelagert.FIG. 2 shows another embodiment of an intervertebral disc grinding machine according to the invention. Here, the
Hierzu ist die Kontaktscheibe 20 auf einem Hebelarm 21 drehbar befestigt, der um einen Festpunkt 22 des Maschinengestells 2 schwenkbar ist. Zur Durchführung der Schwenkbewegung dieses Hebelarms geht von der Achse der Kontaktscheibe 20 ein weiterer Hebel 23 aus, der mit einer durch Servoventile steuerbare Kolbenvorrichtung 24 verbunden ist. Die Schleifbandspannvorrichtung ist in gleicher Weise wie in Figur 1 bereits beschrieben, aufgebaut. An den Schwenkhebelarm 9 greift das Gestänge 11 des Pneumatikkolbens 12 an, welcher von einer nicht näher dargestellten Pneumatikanlage beaufschlagt wird (Pfeil 13), und die ihrerseits von einer rechnergesteuerten Anlage geregelt wird. Da die Drucke für die Bandspannung und für die Schleifbandspannung sich gegenseitig beeinflussen und in einer bestimmten Relation voneinander abhängig sind, ist mit Hilfe der Rechnersteuerung die Möglichkeit gegeben, dieser Funktion in allen Bereichen gerecht zu werden. Wie aus der Figur 2 ersichtlich ist, läßt sich die Spannung des Schleifbandes 7 durch Betätigung des Pneumatikzylinders 12 über das Gestänge 11 und der damit resultierenden Bewegung des Schwenkhebelarmes 9 verändern. Eine erhöhte Spannung des Bandes 7 erfordert auch gleichzeitig eine höhere Kraft, die wiederum durch einen höheren geregelten Luftdruck im Pneumatikzylinder 24 erreicht wird. Soll somit die Schleifspannung erhöht werden, muß der Schleifspannungsdruck überlagert werden. Dieser resultierende Druck, den der Pneumatikzylinder 24 ausüben muß, wird ständig errechnet und der Kolben wird entsprechend beaufschlagt.For this purpose, the
Hieraus wird ersichtlich, daß eine enge Kopplung der Pneumatikkolben 12 und 24 über die Spannung des Schleifbandes gegeben ist.From this it can be seen that there is a close coupling of the
In der Figur 3 ist eine Abwandlung der Ausführungsform der Vorrichtung nach Figur 2 wiedergegeben. Hierbei ist der Pneumatikkolben 12 nicht mehr am Maschinengestell 2 fixiert, sondern mit dem Schwenkhebelarm 21 mit Hilfe des Gestänges 25 verbunden. Die Abhängigkeitsfunktion zum Pneumatikkolben 24, der bei dieser Ausführungsform wie in dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 vorhanden ist, ist wegen der mechanischen Kopplung aufgehoben. Schleifdruck und Bandspannung werden hierbei in einfacher Weise direkt von der übergeordneten Steuerung unabhängig voneinander eingestellt.FIG. 3 shows a modification of the embodiment of the device according to FIG. 2. Here, the
Die Figur 4 gibt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung wieder. Hierbei entspricht die Schleifbandspannungsvorrichtung den Ausführungsformen nach den Figuren 1 und 2. Der Pneumatikkolben 12 ist am Maschinengestell 2 fixiert und das Gestänge 11 wirkt auf den Schwenkhebelarm 9, so daß durch die resultierende Schwenkbewegung der Umlenkrolle 8 die Spannung des Schleifbandes 7 veränderbar ist.FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of the invention. Here, the grinding belt tensioning device corresponds to the embodiments according to FIGS. 1 and 2. The
An jedem Ende eines um seinen Mittelpunkt 30 in Form einer Wippe schwenkbar gelagerten Hebels 26 ist eine Kontaktscheibe 27 bzw. 28 drehbar gelagert. Auf den Hebelarm 26 greift das Gestänge 31 der Kolbenvorrichtung 29 an, welche als Zug- und Druckkolben ausgebildet ist und durch Servoventile angesteuert wird.At each end of a
Mit dieser als Wippe ausgebildeten Kontaktscheibenanordnung wird erreicht, daß bei einer Beaufschlagung des an der Wippe angebrachten Pneumatikkolbens die Schleifbandspannung unverändert bleibt. In entsprechender Weise bleibt bei Betätigung des Pneumatikkolbens 12 der Schleifbandspannvorrichtung die Schleifspannung unverändert. Die beiden Systeme arbeiten daher bei kleinen Ausschlägen der Wippe unabhängig voneinander.With this contact disc arrangement designed as a rocker, the grinding belt tension remains unchanged when the pneumatic piston attached to the rocker is acted upon. In a corresponding manner, the grinding tension remains unchanged when the
Mit den verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird ein variabler Schleifdruck während des gesamten Programmablaufs auf das von einem Roboter gehandhabtes Werkstück ausgeübt, so daß die verschiedenen Fehler des Roboters, nämlich Programmfehler und mechanische Toleranzen der Roboterarme (Spiel) und Toleranzen des Werkstückes in einfacher Weise ausgeglichen werden, wobei gleichzeitig der zum Erreichen eines gleichmäßigen Schleifergebnisses erforderliche Schleifdruck konstant gehalten oder je nach Erfordernis in weiten Bereichen gezielt variiert werden kann.With the various embodiments of the present invention, a variable grinding pressure is exerted on the workpiece handled by a robot during the entire program sequence, so that the various errors of the robot, namely program errors and mechanical tolerances of the robot arms (play) and tolerances of the workpiece are easily compensated for be, at the same time that required to achieve a uniform grinding result Grinding pressure can be kept constant or can be varied in a wide range depending on requirements.
- 11
- BandscheibenschleifmaschineDisc grinding machine
- 22nd
- MaschinengestellMachine frame
- 33rd
- Schlittencarriage
- 44th
- feste Umlenkrollefixed pulley
- 55
- feste Umlenkrollefixed pulley
- 66
- feste Umlenkrollefixed pulley
- 77
- SchleifbandSanding belt
- 88th
- UmlenkrollePulley
- 99
- SchwenkhebelarmSwivel arm
- 1010th
- Drehpunktpivot point
- 1111
- GestängeLinkage
- 1212
- PneumatikkolbenPneumatic piston
- 1313
- Pfeilarrow
- 1414
- TrägerbuchsenCarrier bushings
- 1515
- TrägerbuchsenCarrier bushings
- 1616
- Motorengine
- 1717th
- Spindelspindle
- 1818th
- PneumatikkolbenPneumatic piston
- 1919th
- GestängeLinkage
- 2020th
- KontaktscheibeContact washer
- 2121
- HebelarmLever arm
- 2222
- FestpunktBenchmark
- 2323
- Hebellever
- 2424th
- PneumatikzylinderPneumatic cylinder
- 2525th
- GestängeLinkage
- 2626
- Hebel (Wippe)Lever (rocker)
- 2727th
- KontaktscheibeContact washer
- 2828
- KontaktscheibeContact washer
- 2929
- PneumatikzylinderPneumatic cylinder
- 3030th
- MittelpunktFocus
- 3131
- GestängeLinkage
Claims (12)
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