EP2849919B1 - Verfahren zum schleifen von federenden und federendenschleifmaschine - Google Patents

Verfahren zum schleifen von federenden und federendenschleifmaschine Download PDF

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EP2849919B1
EP2849919B1 EP14729888.9A EP14729888A EP2849919B1 EP 2849919 B1 EP2849919 B1 EP 2849919B1 EP 14729888 A EP14729888 A EP 14729888A EP 2849919 B1 EP2849919 B1 EP 2849919B1
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EP
European Patent Office
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grinding
temperature
spring
helical compression
compression springs
Prior art date
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EP14729888.9A
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English (en)
French (fr)
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EP2849919A1 (de
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Klaus Wurster
Jürgen Wolf
Martin Schnizler
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Wafios AG
Original Assignee
Wafios AG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B7/00—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor
    • B24B7/10—Single-purpose machines or devices
    • B24B7/16—Single-purpose machines or devices for grinding end-faces, e.g. of gauges, rollers, nuts, piston rings
    • B24B7/167—Single-purpose machines or devices for grinding end-faces, e.g. of gauges, rollers, nuts, piston rings end faces coil springs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/14—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the temperature during grinding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B55/00—Safety devices for grinding or polishing machines; Accessories fitted to grinding or polishing machines for keeping tools or parts of the machine in good working condition
    • B24B55/02—Equipment for cooling the grinding surfaces, e.g. devices for feeding coolant
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B7/00—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor
    • B24B7/10—Single-purpose machines or devices
    • B24B7/16—Single-purpose machines or devices for grinding end-faces, e.g. of gauges, rollers, nuts, piston rings
    • B24B7/17—Single-purpose machines or devices for grinding end-faces, e.g. of gauges, rollers, nuts, piston rings for simultaneously grinding opposite and parallel end faces, e.g. double disc grinders

Definitions

  • Helical compression springs are machine elements that are required in numerous applications in large numbers and different designs. Helical compression springs are needed for example as suspension springs or valve springs in large quantities in the automotive industry. A helical compression spring may be described as a coiled or wound compression spring of wire with spaces between turns.
  • the spring ends i. the two axial end portions of the helical compression springs.
  • the spring ends are used to transfer the spring force to the connector body and are usually designed so that at each spring position as axial as possible compression is effected.
  • the spring end grinding i. the material-removing machining of the spring ends by means of grinding, contributes in this context to create at the spring ends at right angles to the spring axis sufficient contact surfaces for the connection body.
  • Spring end grinding is part of the process chain for producing a helical compression spring from cold-formed wire. This process chain includes many further production steps, which ultimately lead to a ready-to-install helical compression spring. Economical production of helical compression springs is only possible if efficient manufacturing processes are implemented in the various process stages. The spring end grinding is of particular importance, since a large part of the production costs incurred in helical compression springs account for this operation. Therefore, considerable efforts are being made to optimize the spring end grinding process so that the helical compression springs can be manufactured with high productivity without affecting the quality of the manufactured products.
  • a numerically controlled spring end grinding machine suitable for the double side grinding method has a grinding unit, a loading unit, and a control unit for controlling the loading unit and the grinding unit.
  • the grinding unit has a grinding wheel pair with two rotatable grinding wheels, the axes of rotation of which are normally arranged coaxially with each other or slightly tilted against each other. Between the mutually facing side surfaces of the grinding wheels a grinding space is formed.
  • the loading unit has at least one more or less axially parallel with the grinding wheels rotatable loading plate, which has a plurality of off-axis spring housings for receiving in each case a coil spring.
  • the spring axes of the recorded in the spring receptacles helical compression springs should be as parallel to the axis of rotation of the loading unit and thus perpendicular to the grinding side surfaces of the grinding wheels.
  • the grinding performance is limited by the permissible temperature of the spring material and the performance of the grinding wheels. If the spring material becomes too hot, material changes can occur come, which adversely affect the subsequent spring behavior and / or the strength of the material. Therefore, material overheating should be avoided if possible.
  • the invention provides a method having the features of claim 1. Furthermore, a spring-end grinding machine with the features of claim 12 is provided.
  • the temperature measuring device is arranged in a supply channel for cooling air and / or in a cooling air flow generated by the supply channel.
  • the supply channel carries cooling air from a pressure side with a fan to an orifice area of the supply channel in the vicinity of the grinding wheels and / or the loading plate, in order to cool the components lying in the cooling air flow.
  • the temperature measuring device is located within a more or less directed Cooling air flow and can thereby be cooled or temperature stabilized.
  • the air flow protects the temperature sensing device from contamination or damage from flying sparks and / or other machining products that could affect the functioning of the temperature measuring device.
  • the temperature is preferably determined as close as possible to (at least) one spring end, e.g. in the region of a first subsequent to a spring end turn. Particularly reliable are measurements directly on the machined by grinding front page.
  • an automatic control of at least one grinding parameter takes place as a function of the spring temperature or of the temperature signal representing it.
  • the temperature measuring device is wired or wirelessly connected to the control unit for signal transmission and in the control unit is a control program is active, which is configured to process the temperature signal or a signal derived therefrom, wherein the control unit at least one operating parameter of the grinding unit and / or Loading unit in response to the temperature signal during the grinding operation changes.
  • the changeable operating parameters may include the rotational speed of the loading plate and the rotational speeds of the two grinding wheels, which can be preferably changed independently. If the spring-end grinding machine is set up for the infeed grinding, alternatively or additionally, the delivery of a grinding wheel which can be fed towards the other grinding wheel can be controlled as a function of the temperature signal.
  • a semi-automatic control would be possible in which an operator is involved in the control process. This can be done, for example, by activating a display device, for example a visual display device and / or an acoustic display device, on the basis of the temperature signal if the temperature signal indicates heating of the helical compression springs beyond a still valid threshold value. As a result, the operator is given the opportunity to intervene by changes in operating parameters of the grinding unit and / or the loading unit in the grinding process in order to avoid overheating of the helical compression springs.
  • a display device for example a visual display device and / or an acoustic display device
  • the temperature-dependent control or regulation can be used in the continuous process and the delivery process.
  • a feed movement of one of the grinding wheels takes place in order to grind the helical compression springs to the final dimension.
  • This may be, for example, a constant or clocked feed movement proportional to the grinding force, which is generated by means of electronic control.
  • the spring end grinding machine is set up for the process of Zustellschleifens and operated in the delivery process.
  • infeed grinding during the grinding operation, at least one of the grinding wheels is delivered towards the other grinding wheel at a feed rate predetermined by the control unit. It is possible to control the feed rate in response to the temperature signal, so perform a temperature-dependent control of the feed rate.
  • a particularly high productivity is achieved in some embodiments in that the delivery is carried out with a predetermined, possibly adjustable by the operator, maximum delivery speed until a dependent of the type of helical compression spring and other process parameters switching point is reached, in which the temperature up to has approached a predetermined temperature difference to a predetermined limit temperature.
  • "Limit temperature” is here considered a temperature of the spring material, exceeding which temperature-related material damage can not be reliably excluded.
  • the grinding process should therefore be driven as far as possible so that the limit temperature is not reached.
  • the temperature difference which may be adjustable by inputs on the control, which represents a safety distance to the limit temperature, so to speak, serves this purpose. In this process variant can thus be ground so long with the predetermined maximum feed rate and thus with maximum removal rate, as long as thereby the temperature of the helical compression springs of the spring ends of the helical compression springs does not rise too close to the limit temperature.
  • a limit temperature may be set which corresponds to a barely tolerable maximum temperature, and the control may be performed such that the temperature of the helical compression spring at no time during the grinding operation the predetermined limit temperature exceeds. Possibly. Exceptions may be permitted in the initial phase of a grinding operation, if it is ensured that possibly overheated areas are removed sufficiently strongly in the further course of the grinding operation, so that the finished product does not contain any portions which may have been damaged by overheating.
  • a particularly reliable control process is achieved in some embodiments in that the determination of the temperature signal on a helical compression spring takes place immediately after the exit of the helical spring from the grinding space.
  • the helical compression springs are usually several times on circular arc Sanding belts transported through the grinding room. This results in a change between a grinding phase in which the helical compression springs is located between the grinding wheels and their spring ends are ground, and a non-intrusive revolution phase, which begins with the extension from the grinding space and ends with the renewed retraction of the helical compression springs in the grinding space.
  • the determination of the temperature signal thus takes place at the beginning of the non-invasive circulation phase, ie at the beginning of an intermediate cooling phase.
  • the temperature signal can be regarded as representative of the maximum reached during the grinding engagement temperature, resulting in any case a small constant difference to the actual maximum temperature reached. As a result, the control is particularly reliable process.
  • a temperature decrease resulting from the grinding process or characteristic of the current grinding process can be used for given parameters such as infeed, speed, possibly spring parameters or the like. detected and e.g. be quantified by a temperature difference.
  • the influence of the environment or the cooling outside of the grinding space can be detected and taken into account in the control. You can thereby get a learning process.
  • data for a radial dressing profile of a grinding wheel are determined on the basis of the separate temperature signals and / or the state of wear of the grinding wheel is evaluated on the basis of the separate temperature signals.
  • a cooling device may have a supply channel for cooling air, which opens outside the grinding space above the loading plate.
  • the temperature measuring device e.g. a thermal camera, may be disposed within this supply channel.
  • reference control operating data are stored in a memory of the control unit and represent at least one time-dependent functional relationship between the change of a grinding parameter and a dependent change in the temperature of helical compression springs, wherein the grinding process is controlled taking into account the reference grinding operation data ,
  • a predictive (predicative) control of the grinding operation is possible.
  • the deliverable grinding wheel may be delivered very quickly, ie at a high delivery speed, so that the temperature of the ground springs rises steeply. Without predictive control, the delivery could be stopped, for example, when a predetermined maximum allowable temperature has been reached. However, under certain circumstances, the helical compression springs will still be biased, so that the helical compression springs would continue to heat up. Therefore, it would be advantageous in this case to reduce the delivery speed earlier.
  • the correct time can be set based on the reference loop operation data. In order to reduce the preload quickly, it may even be necessary to drive the delivery in the negative area. With the help of one or more reference grinding operations or grinding tests the optimum time for the beginning of the change of the feed rate and also for the extent of the change can be determined in order to avoid an "overshoot" of the temperature.
  • blower outputs can be adjusted accordingly to values below their maximum blower output, so that an energy-efficient operation while avoiding overheating of the helical compression springs is ensured.
  • maximum blowing power for blowing and / or suction is started at the beginning of a grinding operation. Thereafter, the fan power is reduced step by step or continuously according to a predeterminable timing scheme and the effect on the coil spring temperature is monitored.
  • the upper functional unit with upper grinding spindle 132 and motor 136 is height-adjustable for adaptation to different spring lengths.
  • the lower grinding spindle can be moved vertically to allow adaptation to different spring lengths.
  • it is provided as an option to bring one of the grinding wheels or one of the grinding spindles in a defined skew.
  • the upper grinding spindle 132 can be delivered by movement parallel to the spindle axis 134 in the direction of the lower grinding wheel, wherein the feed speed or the delivery speed profile can be predetermined by the control unit 220.
  • the spring-end grinding machine is equipped with a cooling device which is adapted to cool the loading plate and the helical compression springs held therein during the grinding by means of cooling air.
  • the cooling device has two supply channels 200, 210 for cooling air (cf. Fig. 4 ), which lead to a fan on the pressure side and open outside the grinding space above the loading plate.
  • the in Fig. 1 shown supply channel 200 leads from above perpendicular to the top of the arranged in working position loading plate 160.
  • the mouth opening 202 is located at a small distance (a few centimeters) above the exit area where the helical compression springs leave the grinding room.
  • the temperature measuring system of the embodiment has a temperature measuring device in the form of a thermal imaging camera 190, which is connected to the control unit 220.
  • the thermal imager 190 is mounted within the feed channel 200 at a suitable distance above the loading positioner 160 in the working position such that the tracks of all three rows of spring receivers 166A, 166M, 166I pass through the generally rectangular two-dimensional image field 192 of the thermal imager.
  • the temperature measurement takes place through the mouth 202.
  • a dressing profile can be determined manually or automatically, with which essentially the same process or the same grinding temperature is achieved in all spring rows. This would then indicate that a uniform removal takes place in all spring rows.
  • the temperature can be measured simultaneously or offset in time at both ends of the helical compression springs. This makes it possible to ensure, by means of a temperature-controlled variation of the cutting speed or rotational speed of the upper and lower grinding wheels, that both spring ends are ground at the power limit but below the limit temperature. hereby the productivity can be increased again.
  • a second thermal imaging camera may be provided in the region below the loading plate. It is also possible to perform an oblique measurement through the middle of the spring from above into the region of the remote lower spring end.
  • An in-process temperature measurement during the grinding operation during spring end grinding also makes it possible to precisely align any measures for cooling or suction of the grinding chamber with the grinding material and thus to determine it in a spring-specific manner.
  • servo-controlled nozzles with feedback and / or regulation of the nozzle position can be provided via the spring temperature.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schleifen von Federenden von Schraubendruckfedern gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie auf eine insbesondere zur Durchführung des Verfahrens geeignete Federendenschleifmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 12.
  • Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind aus der CH 577873 bekannt, die die Basis für den Oberbegriff der Ansprüche 1 und 12 bilbet.
  • Schraubendruckfedern sind Maschinenelemente, die in zahlreichen Anwendungsbereichen in großen Stückzahlen und unterschiedlichen Ausgestaltungen benötigt werden. Schraubendruckfedern werden beispielsweise als Tragfedern oder Ventilfedern in großen Mengen im Automobilbau benötigt. Eine Schraubendruckfeder kann beschrieben werden als eine gewundene oder gewickelte Druckfeder aus Draht mit Abständen zwischen den Windungen.
  • Von besonderer Bedeutung für die sichere Funktion von Schraubendruckfedern bei der bestimmungsgemäßen Verwendung sind die Federenden, d.h. die beiden axialen Endbereiche der Schraubendruckfedern. Die Federenden dienen zur Überleitung der Federkraft auf die Anschlusskörper und sind in der Regel so auszubilden, dass bei jeder Federstellung ein möglichst axiales Einfedern bewirkt wird. Das Federendenschleifen, d.h. die Material abtragende Bearbeitung der Federenden mittels Schleifen, trägt in diesem Zusammenhang dazu bei, an den Federenden rechtwinklig zur Federachse ausreichende Auflageflächen für die Anschlusskörper zu schaffen.
  • Das Federendenschleifen ist ein Teil der Prozesskette zur Herstellung einer Schraubendruckfeder aus kaltverformtem Draht. Diese Prozesskette umfasst viele weitere Fertigungsschritte, die schließlich zu einer einbaufertigen Schraubendruckfeder führen. Eine wirtschaftliche Fertigung von Schraubendruckfedern ist nur möglich, wenn in den verschiedenen Prozessstufen rationelle Fertigungsprozesse realisiert werden. Dem Federendenschleifen kommt dabei besondere Bedeutung zu, da ein Großteil der anfallenden Herstellungskosten bei Schraubendruckfedern auf diesen Arbeitsgang entfallen. Daher werden erhebliche Anstrengungen unternommen, den Prozess des Federendenschleifens so zu optimieren, dass die Schraubendruckfedern mit hoher Produktivität hergestellt werden können, ohne dass die Qualität der gefertigten Produkte beeinträchtigt wird.
  • Für das Federendenschleifen hat sich in vielen Bereichen das Doppel-Seitenplanschleifverfahren mit ungespannten Federn durchgesetzt. Beim Schleifen mit rotierendem Werkzeug handelt es sich bekanntlich um ein spanendes Fertigungsverfahren mit geometrisch unbestimmten Schneiden. Die Bezeichnung des Doppel-Seitenplanschleifprozesses richtet sich nach der Art der zu erzeugenden Flächen (Planflächen), der Anzahl der zu schleifenden Flächen (zwei), dem sich hauptsächlich in Eingriff befindlichen Teil der Schleifscheibe (Seitenfläche) und dem Verfahren (Schleifen). Eine Besonderheit dieses Verfahrens ist die Tatsache, dass die Schraubendruckfedern den Schleifdruck selbst aufbringen.
  • Eine für das Doppel-Seitenplanschleifverfahren geeignete numerisch gesteuerte Federendenschleifmaschine hat eine Schleifeinheit, eine Ladeeinheit und eine Steuereinheit zur Steuerung der Ladeeinheit und der Schleifeinheit. Die Schleifeinheit hat ein Schleifscheibenpaar mit zwei drehbaren Schleifscheiben, deren Drehachsen normalerweise koaxial zueinander angeordnet oder leicht gegeneinander verkippt sind. Zwischen den einander zugewandten Seitenflächen der Schleifscheiben wird ein Schleifraum gebildet. Die Ladeeinheit hat mindestens einen mehr oder weniger achsparallel mit den Schleifscheiben drehbaren Ladeteller, der eine Vielzahl von außeraxialen Federaufnahmen zur Aufnahme von jeweils einer Schraubenfeder hat. Die Feder-achsen der in den Federaufnahmen aufgenommenen Schraubendruckfedern sollen dabei möglichst parallel zur Drehachse der Ladeeinheit und damit senkrecht zu den schleifenden Seitenflächen der Schleifscheiben stehen.
  • Zwischen den Achsen der Schleifscheiben und der Drehachse des Ladetellers besteht bei der Schleifoperation ein Abstand. Während einer Schleifoperation werden diejenigen Schraubendruckfedern, die in Federaufnahmen des Ladetellers aufgenommen sind, durch Drehung des Ladetellers sukzessive durch den Schleifraum zwischen den drehenden Schleifscheiben transportiert. Dabei werden jeweils beide Federenden der im Schleifraum befindlichen Schraubendruckfedern gleichzeitig durch Schleifen bearbeitet.
  • Der Abstand zwischen dem Drehzentrum des Ladetellers und dem Schleifscheibenzentrum bestimmt dabei die Lage der Schleifbahn. Die Schleifbahn oder Spur beschreibt den Weg, den die Schraubendruckfeder über der Schleifscheibe bei Drehung des Ladetellers zurücklegt. Die Spur, die Schleifgeschwindigkeit, die Ladetellerdrehzahl sowie der Schleifdruck bestimmen gemeinsam die erzielbare Schleifleistung.
  • Im Hinblick auf eine hohe Produktivität ist man in der Regel bestrebt, eine möglichst hohe Schleifleistung, d.h. einen möglichst hohen Abtrag pro Zeiteinheit, zu erzielen. Die Schleifleistung wird allerdings durch die zulässige Temperatur des Federmaterials und die Leistungsfähigkeit der Schleifscheiben begrenzt. Wird das Federmaterial zu heiß, kann es zu Materialveränderungen kommen, welche das spätere Federverhalten und/oder die Festigkeit des Materials negativ beeinflussen. Daher sollte Materialüberhitzung nach Möglichkeit vermieden werden.
  • Einige Verfahren sehen eine aktive Kühlung des Schleifraums und/oder des Ladetellers mittels entsprechender Kühleinrichtungen vor. Bei der Schleifraumkühlung wird beispielsweise Frischluft direkt in den Schleifraum eingeblasen mit dem Ziel, die Schraubendruckfedern, die Späne und die Schleifkörner abzukühlen, die Reibungswärme abzuführen und die Spanräume auszublasen. Eine entsprechende Kühleinrichtung hat einen oder mehrere Zufuhrkanäle für Kühlluft, die in den Schleifraum münden. Bei der Ladetellerkühlung wird Kühlluft in die Schraubendruckfedern eingeblasen. Eine entsprechende Kühleinrichtung hat einen oder mehrere Zufuhrkanäle für Kühlluft, die in der Nähe der Bewegungsbahnen der Schraubenfedern nahe dem Ladeteller münden. Ziel dabei ist es, das spezifische Abtragsvermögen dadurch zu erhöhen, dass die Temperatur der Schraubendruckfedern im Prozess möglichst konstant und ausreichend niedrig gehalten wird.
  • Die japanische Patentanmeldung JP 2009-279709 A beschreibt eine Federendenschleifmaschine für das Doppel-Seitenplanschleifen, bei der unmittelbar neben den Schleifscheiben außerhalb des Schleifraums zwei zueinander parallele Kühlplatten angebracht sind, deren einander zugewandten Stirnflächen im Wesentlichen in Verlängerung der einander zugewandten Seitenflächen der Schleifscheiben liegen. Die mittels eines durchgeleiteten Kühlfluids gekühlten Kühlplatten begrenzen einen zwischen den Kühlplatten liegenden Raum, in welchem sich die Schraubendruckfedern bei Drehung des Ladetellers bewegen, sobald sie den Schleifraum verlassen. Die Federenden stehen dabei im Berührungskontakt mit den Kühlplatten. Auf diese Weise ist eine Kontaktkühlung der Federenden während einer Schleifoperation möglich.
    • AUFGABE UND LÖSUNG
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Schleifen von Federenden von Schraubendruckfedern sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Federendenschleifmaschine bereitzustellen, die mit hoher Produktivität dauerhaft wartungsarm arbeiten können und gleichzeitig eine hohe Sicherheit gegen Überhitzung der bearbeiteten Schraubendruckfedern bieten.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Weiterhin wird eine Federendenschleifmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 12 bereitgestellt.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren der gattungsgemäßen Art zeichnet sich dadurch aus, dass während der Schleifoperation an mindestens einer der Schraubendruckfedern durch eine Temperaturmessung ein die Temperatur repräsentierendes Temperatursignal ermittelt wird und eine Steuerung der Federendenschleifmaschine in Abhängigkeit von dem Temperatursignal erfolgt. Die Angabe "während der Schleifoperation" bezieht sich dabei auf das Zeitintervall zwischen dem Beginn und dem Ende einer Schleifoperation, wobei die Schleifoperation beginnt, wenn Schraubendruckfedern erstmalig in den Schleifraum einfahren und endet, wenn der angestrebte Abtrag erzielt ist und die letzte Schraubendruckfeder aus dem Schleifraum ausgefahren ist. Es wird somit eine direkte Temperaturüberwachung an Schraubendruckfedern während der Schleifoperation durchgeführt. Da die Temperaturmessung während der Schleifoperation, also "in process" durchgeführt wird, ist eine zeitnahe temperaturabhängige Steuerung des Schleifprozesses möglich. Die Federendenschleifmaschine ist also bei Bedarf in Abhängigkeit von dem Temperatursignal steuerbar. Eine solche Steuerung ist bei bevorzugten Ausführungsformen vorgesehen, aber nicht zwingend.
  • Der Schleifprozess kann dadurch bei Bedarf an der oberen Leistungsgrenze der Abtragsleistung betrieben werden, bei der eine Überhitzung noch zuverlässig vermieden wird. Durch die direkte Temperaturüberwachung kann darauf verzichtet werden, mit unnötig großen Sicherheiten gegen eine Überhitzung des Federmaterials zu arbeiten, die die Leistungsfähigkeit des Schleifprozesses mehr als nötig einschränken. Auf aufwendige Kühlmaßnahmen kann ggf. verzichtet werden.
  • Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Federendenschleifmaschine hat ein Temperaturmesssystem mit mindestens einer Temperaturmesseinrichtung, die dafür eingerichtet ist, während einer Schleifoperation an mindestens einer der Schraubendruckfedern ein die Temperatur repräsentierendes Temperatursignal zu ermitteln und zur Weiterverarbeitung abzugeben, so dass die Federendenschleifmaschine bei Bedarf in Abhängigkeit von dem Temperatursignal gesteuert werden kann.
  • Die Temperaturmesseinrichtung ist in einem Zufuhrkanal für Kühlluft und/oder in einem durch den Zufuhrkanal erzeugten Kühlluftstrom angeordnet. Der Zufuhrkanal führt Kühlluft von einer Druckseite mit Gebläse zu einem Mündungsbereich des Zufuhrkanals in der Nähe der Schleifscheiben und/oder des Ladetellers, um die im Kühlluftstrom liegenden Komponenten zu kühlen. Die Temperaturmesseinrichtung befindet sich innerhalb eines mehr oder weniger stark gerichteten Kühluftstroms und kann dadurch gekühlt bzw. temperaturstabilisiert werden. Außerdem schützt der Luftstrom die Temperaturerfassungseinrichtung vor Verunreinigung oder Beschädigung durch Funkenflug und/oder andere Bearbeitungsprodukte, die die Funktionsfähigkeit der Temperaturmesseinrichtung beeinträchtigen könnten.
  • Vorzugsweise befindet sich die Temperaturmesseinrichtung innerhalb des Zufuhrkanals, so dass die Temperaturmessung durch den Mündungsbereich hindurch erfolgt. Möglich wäre auch eine Anordnung einer Temperaturmesseinrichtung außerhalb des Zufuhrkanals, also jenseits der Mündungsöffnung, aber noch im Bereich des gerichteten Kühlluftstromes.
  • Da die Federenden sich beim Schleifen stärker aufheizen als Bereiche näher zur Federmitte, wird die Temperatur vorzugsweise möglichst nahe an (mindestens) einem Federende ermittelt, z.B. im Bereich einer ersten an ein Federende anschließenden Windung. Besonders zuverlässig sind dabei Messungen direkt an der durch Schleifen bearbeiteten Stirnseite.
  • Die Temperaturmessung erfolgt vorzugsweise berührungslos über Erfassung und Auswertung von abgegebener Wärmestrahlung. Hierzu kann z.B. ein Pyrometer oder eine Wärmebildkamera als Temperaturmesseinrichtung verwendet werde. Die Verwendung (mindestens) einer Wärmebildkamera (Zeilenkamera oder Flächenkamera) bietet den zusätzlichen Vorteil einer ortsauflösenden Temperaturmessung, bei der gleichzeitig oder zeitlich versetzt an zwei oder mehr mit Abstand zueinander liegenden Messpositionen an einer Schraubendruckfeder oder an mehreren unterschiedlichen Schraubenfedern gemessen werden kann.
  • Bei optischen Temperaturmesseinrichtungen, die ein Eintrittsfenster für Wärmestrahlung haben, hat sich die Anordnung im Kühlluftstrom als besonders nützlich herausgestellt, da ohne entsprechende Schutzmaßnahmen oder bei ungünstiger Anordnung das Eintrittsfenster verschmutzen und/oder durch Einbrennen von Funken beschädigt werden könnte, wodurch die Messgenauigkeit beeinträchtigt werden kann.
  • Vorzugsweise findet eine automatische Regelung mindestens eines Schleifparameters in Abhängigkeit von der Federtemperatur bzw. von dem diese repräsentierenden Temperatursignal statt. Dazu ist bei bevorzugten Ausführungsformen die Temperaturmesseinrichtung an die Steuereinheit kabelgebunden oder drahtlos zur Signalübertragung angeschlossen und in der Steuereinheit ist ein Steuerprogramm aktiv, das zur Verarbeitung des Temperatursignals oder eines daraus abgeleiteten Signals konfiguriert ist, wobei die Steuereinheit mindestens einen Betriebsparameter der Schleifeinheit und/oder der Ladeeinheit in Abhängigkeit von dem Temperatursignal während der Schleifoperation ändert. Zu den veränderbaren Betriebsparametern können beispielsweise die Drehgeschwindigkeit des Ladetellers und die Drehgeschwindigkeiten der beiden Schleifscheiben gehören, die vorzugsweise unabhängig voneinander verändert werden können. Wenn die Federendenschleifmaschine für das Zustellschleifen eingerichtet ist, kann alternativ oder zusätzlich auch die Zustellung einer in Richtung auf die andere Schleifscheibe zustellbaren Schleifscheibe in Abhängigkeit vom Temperatursignal gesteuert werden.
  • Als Alternative wäre auch eine halbautomatische Regelung möglich, bei der ein Bediener in den Regelungsprozess einbezogen wird. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass auf Basis des Temperatursignals eine Anzeigeeinrichtung, beispielsweise eine optische Anzeigeeinrichtung und/oder eine akustische Anzeigeeinrichtung aktiviert wird, wenn das Temperatursignal eine Erwärmung der Schraubendruckfedern über einen noch als unkritisch geltenden Schwellwert hinaus anzeigt. Dadurch wird dem Bediener die Möglichkeit gegeben, durch Änderungen von Betriebsparametern der Schleifeinheit und/oder der Ladeeinheit in den Schleifprozess einzugreifen, um eine Überhitzung der Schraubendruckfedern zu vermeiden.
  • Die temperaturabhängige Steuerung bzw. Regelung kann beim Durch laufverfahren und beim Zustellverfahren genutzt werden. Bekanntlich spricht man vom Durchlaufschleifen, wenn die Schleifscheiben während der Schleifoperation nicht zugestellt werden und das Endmaß in einem Durchlauf durch den Schleifraum erreicht wird. Beim Zustellschleifen findet dagegen eine Zustellbewegung einer der Schleifscheiben statt, um die Schraubendruckfedern auf das Endmaß zu schleifen. Es kann sich dabei beispielsweise um eine der Schleifkraft proportionale konstante oder getaktete Zustellbewegung handeln, die mittels elektronischer Regelung erzeugt wird.
  • Besondere Vorteile ergeben sich dann, wenn die Federendenschleifmaschine für den Prozess des Zustellschleifens eingerichtet ist und im Zustellverfahren betrieben wird. Beim Zustellschleifen wird während der Schleifoperation mindestens eine der Schleifscheiben mit einer durch die Steuereinheit vorgegebenen Zustellgeschwindigkeit in Richtung auf die andere Schleifscheibe zugestellt. Dabei ist es möglich, die Zustellgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Temperatursignal zu steuern, also eine temperaturabhängige Regelung der Zustellgeschwindigkeit durchzuführen.
  • Eine besonders hohe Produktivität wird bei manchen Ausführungsformen dadurch erreicht, dass die Zustellung mit einer vorgegebenen, ggf. vom Bediener einstellbaren, maximalen Zustellgeschwindigkeit erfolgt, bis ein von Art der Schraubendruckfeder und von anderen Prozessparametern abhängiger Schaltpunkt erreicht ist, bei dem sich die Temperatur bis auf eine vorgebbare Temperaturdifferenz an eine vorgegebene Grenztemperatur angenähert hat. Als "Grenztemperatur" wird hier eine Temperatur des Federmaterials angesehen, bei deren Überschreitung temperaturbedingte Materialschädigungen nicht mehr zuverlässig ausgeschlossen werden können. Der Schleifprozess sollte daher nach Möglichkeit so gefahren werden, dass die Grenztemperatur nicht erreicht wird. Hierzu dient die ggf. durch Eingaben an der Steuerung einstellbare Temperaturdifferenz, die sozusagen einen Sicherheitsabstand zur Grenztemperatur repräsentiert. Bei dieser Verfahrensvariante kann somit so lange mit der vorgebbaren maximalen Zustellgeschwindigkeit und damit mit maximaler Abtragsleistung geschliffen werden, solange dadurch die Temperatur der Schraubendruckfedern der Federenden der Schraubendruckfedern nicht zu nahe an die Grenztemperatur ansteigt.
  • Nach Erreichen des Schaltpunktes wird die Zustellgeschwindigkeit dann so weit reduziert, dass auch in der Folge die Grenztemperatur nicht überschritten wird. Insbesondere kann die Zustellgeschwindigkeit nach Erreichen des Schaltpunkts so gesteuert werden, dass eine Temperaturdifferenz zu der Grenztemperatur im Wesentlichen konstant bleibt. In diesem Fall kann also weiterhin mit optimaler Zustellgeschwindigkeit immer in der Nähe der Leistungsgrenze des Prozesses gefahren werden, aber auf der im Hinblick auf die Gefahr der Überhitzung sicheren Seite.
  • Allgemein formuliert kann für eine Schleifoperation in Abhängigkeit von Eigenschaften des Federmaterials und der Federn eine Grenztemperatur vorgegeben werden, die einer gerade noch tolerierbaren Maximaltemperatur entspricht, und die Steuerung kann derart durchgeführt werden, dass die Temperatur der Schraubendruckfeder zu keiner Zeit während der Schleifoperation die vorgegebene Grenztemperatur übersteigt. Ggf. können Ausnahmen in der Anfangsphase einer Schleifoperation zugelassen werden, wenn sichergestellt ist, dass ggf. überhitzte Bereiche im weiteren Verlauf der Schleifoperation noch ausreichend stark abgetragen werden, so dass das fertige Produkt keine ggf. durch Überhitzung beschädigten Abschnitte enthält.
  • Obwohl es prinzipiell möglich ist, die Temperatur der Schraubendruckfeder während des Schleifeingriffs zu messen, also während sich die Schraubendruckfedern innerhalb des Schleifraums befinden, ist es bevorzugt, wenn das Temperatursignal außerhalb des Schleifraums ermittelt wird. Dies ermöglicht konstruktiv relativ einfache Lösungen, die zudem den Vorteil haben, dass die Temperaturmessung durch den Schleifprozess nicht direkt beeinträchtigt wird.
  • Ein besonders zuverlässiger Steuerungsprozess wird bei manchen Ausführungsformen dadurch erreicht, dass die Ermittlung des Temperatursignals an einer Schraubendruckfeder unmittelbar nach Austritt der Schraubenfeder aus dem Schleifraum erfolgt. Während einer Schleifoperation werden die Schraubendruckfedern in der Regel mehrfach auf kreisbogenförmigen Schleifbahnen durch den Schleifraum transportiert. Dadurch ergibt sich ein Wechsel zwischen einer Schleifphase, in der die Schraubendruckfedern sich zwischen den Schleifscheiben befindet und ihre Federenden geschliffen werden, und einer eingriffsfreien Umlaufphase, die mit dem Ausfahren aus dem Schleifraum beginnt und mit dem erneuten Einfahren der Schraubendruckfedern in den Schleifraum endet. Vorzugsweise findet die Ermittlung des Temperatursignals also zu Beginn der eingriffsfreien Umlaufsphase statt, also am Anfang einer zwischenzeitlichen Abkühlphase. Da in diesem Fall die Schraubendruckfeder zwischen der Schleifbearbeitung und dem Messzeitpunkt nicht oder nur sehr wenig abkühlen kann, kann das Temperatursignal als repräsentativ für die maximal während des Schleifeingriffs erreichte Temperatur angesehen werden, wobei sich allenfalls eine geringe konstante Differenz zur tatsächlich erreichten Maximaltemperatur ergibt. Hierdurch wird die Regelung besonders prozesssicher.
  • Es ist auch möglich, an mindestens zwei Stellen des eingriffsfreien Umlaufs zu messen, z.B. einerseits unmittelbar nach Austritt aus dem Schleifraum und andererseits unmittelbar vor Eintritt in den Schleifraum. Dadurch kann eine aus dem Schleifprozess resultierende bzw. für den aktuellen Schleifprozess charakteristische Temperaturabnahme für gegebene Parameter wie Zustellung, Drehzahl, evtl. Federparameter o.dgl. erfasst und z.B. durch eine Temperaturdifferenz quantifiziert werden. Somit kann der Einfluss der Umgebung bzw. die Abkühlung außerhalb des Schleifraums erfasst und bei der Steuerung berücksichtigt werden. Man kann dadurch einen lernenden Prozess erhalten.
  • In vielen Fällen hat ein Ladeteller zwei, drei oder mehr in konzentrischen Ringen angeordnete Federaufnahmen, so dass pro Zeiteinheit große Anzahlen von Schraubendruckfedern geschliffen werden können. Werden die Federaufnahmen bestückt, so sind Schraubendruckfedern in unterschiedlichen radialen Abständen zur Drehachse des Ladetellers angeordnet. Bei einer Verfahrensvariante ist vorgesehen, dass für mindestens zwei radiale Abstände separate Temperatursignale erfasst und gemeinsam verarbeitet werden. Wird die Temperatur in zwei, drei oder mehr unterschiedlichen radialen Positionen gemessen, kann beispielsweise über die Temperaturdifferenz ein ungleichmäßiger Verschleiß der Schleifscheibe in Radialrichtung identifiziert werden. Damit lässt sich beispielsweise ein optimaler Zeitpunkt für das Abrichten der Schleifscheiben bestimmen, der beispielsweise dann erreicht sein kann, wenn die Temperaturdifferenz einen vorbestimmten Differenzwert übersteigt.
  • Bei einer Weiterbildung werden auf Basis der separaten Temperatursignale Daten für ein radiales Abrichtprofil einer Schleifscheibe ermittelt und/oder es wird auf Basis der separaten Temperatursignale der Verschleißzustand der Schleifscheibe bewertet. Hierdurch könnten gleichbleibend gute Schleifergebnisse erzielt werden. Durch diese Maßnahmen kann berücksichtigt werden, dass die Schleifscheiben in der Regel in Radialrichtung ungleichmäßig verschleißen. Als Folge davon werden in der Regel die Temperaturen derjenigen Schraubendruckfedern, die näher am äußeren Umfang der Schleifscheibe geschliffen werden, geringer sein als die Temperaturen derjenigen Schraubendruckfedern, die näher am Drehzentrum der Schleifscheiben vorbeilaufen. Diese Ungleichmäßigkeit kann durch Abrichten verringert bzw. beseitigt werden.
  • Bei einer Verfahrensvariante wird die Temperatur unmittelbar nach dem Abrichten wieder an radial unterschiedlichen Positionen erfasst. Damit lässt sich eine Veränderung des Abrichters überwachen und es kann der optimale Zeitpunkt für einen Austausch des Abrichters festgestellt werden.
  • Die Temperaturmesseinrichtung kann nach unterschiedlichen Prinzipien arbeiten. Bei manchen Ausführungsformen ist mindestens ein flächig messender Temperatursensor vorgesehen, beispielsweise in Form einer Infrarot-Kamera bzw. Wärmebildkamera. In dessen Bildfeld können ggf. zwei oder mehr Messbereiche definiert werden, so dass zeitgleich die Temperatur an unterschiedlichen Stellen einer Schraubendruckfeder oder aber an unterschiedlichen Schraubendruckfedern gemessen werden kann. Es ist auch möglich, einen oder mehrere punktförmig messende Temperaturmesssensoren zu verwenden.
  • Bei manchen Ausführungsformen von Federendenschleifmaschinen ist ein verfahrbarer Schutzschild vorgesehen, welcher z.B. bogenförmig und/oder gewinkelt ausgestaltet sein kann und in seiner Betriebsstellung den Schleifraum in Richtung des freiliegenden Teils des Ladetellers abschließt. Vorzugsweise ist eine Temperaturmesseinrichtung an der den Schleifscheiben abgewandten Seite des Schutzschildes angebracht. Dadurch kann die Temperaturmessung unmittelbar nach Austritt der Schraubendruckfedern aus dem Schleifraum erfolgen. Gleichzeitig ist sichergestellt, dass die Temperaturmessung durch evtl. direkten Funkenflug nicht gestört wird.
  • Eine Kühleinrichtung kann einen Zuführkanal für Kühlluft haben, der außerhalb des Schleifraums oberhalb des Ladetellers mündet. Die Temperaturmesseinrichtung, z.B. eine Wärmekamera, kann innerhalb dieses Zufuhrkanals angeordnet sein.
  • Eine Weiterbildung des Verfahrens und der Vorrichtung berücksichtigt, dass es zwischen einer Veränderung eines Schleifparameters und einer damit einhergehenden bzw. dadurch verursachten Veränderung der Temperatur von Schraubenfedern einen zeitabhängigen funktionalen Zusammenhang (d.h. eine Zeitfunktion) gibt, welcher unter anderem von den Schleifbedingungen (wie z.B. Drehzahl, Zustellgeschwindigkeit, Art der Schleifscheiben), von dem für die Schraubendruckfeder verwendeten Draht, von der Federform und weiteren Parametern abhängen kann. Bei Berücksichtigung dieser Zusammenhänge ist eine präzisere und noch effizientere Verfahrensführung möglich. Dazu kann vorgesehen sein, dass in einem Speicher der Steuereinheit Referenzschleifoperationsdaten gespeichert werden bzw. gespeichert sind, die mindestens einen zeitabhängigen funktionalen Zusammenhang zwischen der Änderung eines Schleifparameters und einer davon abhängigen Änderung der Temperatur von Schraubendruckfedern repräsentieren, wobei der Schleifprozess unter Berücksichtigung der Referenzschleifoperationsdaten gesteuert wird. Dadurch ist eine vorausschauende (prädikative) Regelung der Schleifoperation möglich.
  • Um besonders realistische und zuverlässige Referenzschleifoperationsdaten zu erhalten, wird vorzugsweise vor einer für einen Produktionsprozess vorgesehenen Schleifoperation mindestens eine Referenzschleifoperation zur Ermittlung von Referenzschleifoperationsdaten durchgeführt. Diese werden somit experimentell ermittelt. Grundsätzlich ist es auch möglich, auf Basis geeigneter Modelle Referenzschleifoperationsdaten theoretisch zu ermitteln. Vorzugsweise sollten die erhaltenen Daten auch in diesem Fall anhand von Experimenten überprüft und gegebenenfalls verfeinert werden.
  • Bei einer Referenzschleifoperation werden typische Parameter, wie z.B. die Zustellgeschwindigkeit und/oder die Schnittgeschwindigkeit geändert und der zeitliche und/oder der wertmäßige Einfluss der Änderung dieser Parameter auf die Temperatur der Schraubendruckfedern wird gemessen. Aus den so erhaltenen Referenzschleifoperationsdaten können Regeln und/oder Formeln abgeleitet werden, aus denen die Steuereinheit beispielsweise ableiten kann, zu welchem Zeitpunkt eine Korrektur in welcher Weise erfolgen muss, damit eine Überschreitung einer zulässigen Maximaltemperatur während der Schleifoperation sicher vermieden werden kann.
  • Beispielsweise kann es sein, dass bei einer Schleifoperation die zustellbare Schleifscheibe sehr schnell, d.h. mit hoher Zustellgeschwindigkeit zugestellt wird, so dass die Temperatur der geschliffenen Federn steil ansteigt. Ohne vorausschauende Regelung könnte die Zustellung beispielsweise dann gestoppt werden, wenn eine vorgegebene zulässige Maximaltemperatur erreicht ist. Die Schraubendruckfedern werden jedoch unter Umständen noch vorgespannt sein, so dass sich die Schraubendruckfedern weiter erhitzen würden. Daher wäre es in diesem Fall vorteilhaft, die Zustellgeschwindigkeit bereits früher zu reduzieren. Der richtige Zeitpunkt kann auf Basis der Referenzschleifoperationsdaten eingestellt werden. Um die Vorspannung schnell zu reduzieren, kann es gegebenenfalls sogar nötig sein, die Zustellung in den negativen Bereich zu fahren. Mit Hilfe einer oder mehrerer Referenzschleifoperationen bzw. Schleifversuchen kann der optimale Zeitpunkt für den Beginn der Änderung der Zustellgeschwindigkeit und auch für das Ausmaß der Änderung ermittelt werden, um ein "Überschießen" der Temperatur zu vermeiden.
  • Bei Federendenschleifmaschinen mit Schleifraumkühlung und/oder mit Ladetellerkühlung sind, wie erwähnt, typischerweise ein oder mehrere Gebläse vorgesehen, die über geeignete Leitungen bzw. Zufuhrkanäle Luft in die zu kühlende Bereiche einblasen. Diese Maßnahmen der Kühlung erbringen in der Regel nur in Verbindung mit einer ausreichenden Absaugleistung den erwünschten Luftstrom und Kühleffekt. Unter Absaugen wird hier das Entfernen prozessbedingt anfallender Komponenten aus dem Arbeitsbereich der Maschine verstanden. Abgesaugt werden beispielsweise metallische Späne und Metallpartikel, Schleifmittelabrieb, Prozesswärme und Funken sowie Dämpfe von organischen und anorganischen Schmiermitteln. Hierzu sind in der Regel Absauggebläse mit erheblichen Absaugleistungen vorgesehen. Bei bevorzugten Ausführungsformen kann auf Basis der Temperaturmessung eine Optimierung der Lufteinbringung in die Schleifmaschine und/oder der Absaugung erreicht werden, indem die Steuerung von Gebläsen für Luftzufuhr und/oder für die Absaugung von Luft in Abhängigkeit von Temperatursignalen der Temperaturmessung erfolgt. Die aktuelle Gebläseleistung kann als weiterer Betriebsparameter der Federendenschleifmaschine angesehen werden. Auf diese Weise können die Gebläse und die Absaugung bezüglich Leistungsbedarf und Effizienz optimiert werden.
  • Dadurch kann unter anderem berücksichtigt werden, dass beispielsweise bei verschiedenen hohen Schraubendruckfedern und/oder verschiedenen Füllungsgraden der Ladeteller unterschiedliche Bedarfe an Absaugung und Einblasung existieren werden. Die Gebläseleistungen können entsprechend auf Werte unterhalb ihrer maximalen Gebläseleistung eingeregelt werden, so dass ein energieeffizienter Betrieb bei gleichzeitiger Vermeidung von Überhitzung der Schraubendruckfedern sichergestellt ist. Bei einer Verfahrensvariante wird zu Beginn einer Schleifoperation noch mit maximaler Gebläseleistung für Einblasung und/oder Absaugung begonnen. Danach wird die Gebläseleistung nach einem vorgebbaren Zeitschema Schritt für Schritt oder kontinuierlich reduziert und die Auswirkung auf die Schraubenfedertemperatur wird überwacht. Auf diese Weise lässt sich überprüfen, ob der Einsatz der Gebläse überhaupt nötig ist bzw. mit welcher (unterhalb der Maximalleistung liegenden) Leistung sie arbeiten können, um einen störungsfreien Betrieb sicherzustellen. Hierdurch ist eine erhebliche Reduzierung des Energieverbrauchs der Federendenschleifmaschine möglich. Die Regelung der Schleifparameter kann auf Basis einer Kombination aus Temperaturmesswerten und Werten für das Drehmoment der Schleifscheiben erfolgen.
  • Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor. Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
    • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
    • Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Federendenschleifmaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
    • Fig. 2 zeigt in perspektivischer Darstellung Details der Federendenschleifmaschine aus Fig. 1;
    • Fig. 3 zeigt eine schematische Seitenansicht des Bereichs der Schleifscheiben und eines Ladetellers während einer Schleifoperation;
    • Fig. 4 zeigt eine schematische Draufsicht des Bereichs der Schleifscheiben und eines Ladetellers während einer Schleifoperation;
    • Fig. 5 zeigt Diagramme zur Abhängigkeit der Temperatur von Schraubendruckfedern von der Schleifzeit bei unterschiedlichen radialen Abständen der Schraubendruckfedern vom Drehzentrum des Ladetellers für eine frisch abgerichtete Schleifscheibe (Fig. 5A) und für eine radial ungleichmäßig verschlissene Schleifscheibe (Fig. 5B);
    • Fig. 6 zeigt einen Vergleich von Temperatur-Schleifzeit-Verläufen bei einer konventionellen Schleifoperation und bei einer temperaturgeregelten Verfahrensführung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
    • Fig. 7 zeigt ein schematisches Detail einer anderen Ausführungsform mit einer Temperaturmesseinrichtung in einer seitlichen Erweiterung eines Kühlluft-Zufuhrkanals.
    DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im Folgenden werden besondere Aspekte von Ausführungsformen der Erfindung am Beispiel einer vertikal aufgebauten Federendenschleifmaschine 100 dargestellt, die für die Trockenbearbeitung von Schraubendruckfedern (vereinfacht auch als Federn bezeichnet) im Doppel-Seitenplanschleifverfahren mit ungespannten Federn im Zustellverfahren eingerichtet ist. Die Maschine ist in Single-Bauweise mit zwei Schleifspindeln und zwei Ladetellern aufgebaut. Sie umfasst im Wesentlichen eine Schleifeinheit 120, eine Ladeeinheit 150 sowie eine Steuereinheit 220 zur Steuerung von steuerbaren Komponenten der Ladeeinheit 150 und der Schleifeinheit 120.
  • Die Schleifeinheit 120 hat ein Schleifscheibenpaar mit zwei koaxial drehbaren Schleifscheiben 130, 140, zwischen denen im Betrieb der Maschine ein Schleifraum 135 gebildet wird. Die obere Schleifscheibe 130 ist am unteren Ende einer oberen Schleifspindel 132 befestigt, die mit vertikaler Drehachse 134 im oberen Teil der Tragekonstruktion der Schleifeinheit gelagert ist und mittels eines oberen Motors 136 angetrieben werden kann. Die untere Schleifscheibe 140 wird von einer im unteren Teil der Tragekonstruktion drehbar gelagerten unteren Schleifspindel 142 getragen, die mittels eines unteren Motors 146 um eine vertikale Drehachse 144 gedreht werden kann, die koaxial zur Drehachse 134 der oberen Schleifspindel verläuft.
  • Der in der Höhe variable Schleifraum wird nach oben durch die im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse 134 verlaufende Seitenfläche 131 der oberen Schleifscheibe 130 und nach unten durch die im Wesentlichen senkrecht zur unteren Drehachse 144 ausgerichtete Seitenfläche 141 der unteren Schleifscheibe begrenzt.
  • Die obere Funktionseinheit mit oberer Schleifspindel 132 und Motor 136 ist zur Anpassung an verschiedene Federlängen höhenverstellbar. Die untere Schleifspindel ist vertikal verfahrbar, um eine Anpassung an unterschiedliche Federlängen zu ermöglichen. Bei Ausführungsformen, die auch für das Federendenschleifen im Durchlaufverfahren genutzt werden können, ist als Option vorgesehen, eine der Schleifscheiben bzw. eine der Schleifspindeln in eine definierte Schrägstellung zu bringen. Um einen Schleifprozess im Zustellverfahren durchführen zu können, ist die obere Schleifspindel 132 durch Bewegung parallel zur Spindelachse 134 in Richtung auf die untere Schleifscheibe zustellbar, wobei die Zustellgeschwindigkeit bzw. das Zustellgeschwindigkeitsprofil durch die Steuereinheit 220 vorgegeben werden kann.
  • Die unmittelbar neben der Schleifeinheit 120 angeordnete Ladeeinheit 150 hat zwei achsparallel mit den Schleifscheiben unbegrenzt drehbare Ladeteller 160, 170, die gemeinsam von einem Drehtisch 180 getragen werden, der mittels eines nicht gezeigten Antriebs um eine vertikale Drehachse 182 drehbar ist. Der erste Ladeteller 160 wird von einer ersten Ladetellerwelle 162 getragen, die mit vertikaler Drehachse 164 am Drehtisch gelagert ist. Der erste Ladeteller befindet sich in Fig. 1 in seiner Arbeitsposition mit teilweisem Eingriff in den Schleifraum. Der zweite Ladeteller 170 wird durch eine zweite Ladetellerwelle 172 getragen, die um eine vertikale Drehachse 174 drehbar ist. Die Drehachsen der Ladeteller liegen in gleichen radialen Abständen von der Drehachse 182 des Drehtischs an diametral gegenüberliegenden Positionen. Der zweite Ladeteller befindet sich in seiner Ladeposition, die ein maschinelles oder manuelles Beund Entladen der Federaufnahmen gestattet. Die Ladeteller sind jeweils leicht auswechselbar, um die Maschine für unterschiedliche Federgeometrien einzurichten.
  • Die Ladetellerwellen können jeweils durch eigene Antriebe angetrieben werden. Es ist auch möglich, einen einzelnen Antrieb im Bereich der Arbeitsposition anzubringen und die Ladetellerwelle des jeweils in die Arbeitsposition gefahrenen Ladetellers mechanisch an diesen Antrieb anzukoppeln (vgl. EP 0 722 810 B1 ). Anstelle eines Drehtischs könnten auch linear verfahrbare Einheiten als Träger für die Ladeteller vorgesehen sein (vgl. DT 1 652 125).
  • Jeder Ladeteller hat eine Vielzahl von außeraxial zu seiner Drehachse angeordneten Federaufnahmen 166, die jeweils eine einzige Schraubendruckfeder F für die Bearbeitung aufnehmen sollen. Schraubendruckfedern haben im Allgemeinen eine zylindrische Form, andere Formen, wie z.B. kegelige Formen, konvexe oder konkave doppelkeglige Formen oder zylindrische Formen mit kegeligen Federenden sind möglich. Federaufnahmen können mit und ohne Federbüchsen genutzt werden. Es können einstöckige oder mehrstöckige Ladeteller verwendet werden. Beim Ausführungsbeispiel sind die Ladeteller einstöckig und haben Federaufnahmen in drei unterschiedlichen radialen Abständen zur Drehachse des Ladetellers. Die Federaufnahmen sind in drei konzentrischen Ringen oder Reihen um die Drehachse herum angeordnet (vgl. Fig. 2 oder 4).
  • Die Ladeteller können durch Drehung des Drehtisches 180 jeweils zwischen einer Arbeitsposition und einer Ladeposition hin- und her bewegt werden. In den Darstellungen der Fig. 1 und 2 befindet sich der erste Ladeteller 160 in seiner Arbeitsposition, während der zweite Ladeteller 170 in der Ladeposition steht. In der Arbeitsposition ist der Achsabstand zwischen dem Drehzentrum der Schleifscheiben, d.h. deren Drehachsen, und der Drehachse 164 des Ladetellers so bemessen, dass alle Federaufnahmen bei Drehung des Ladetellers um seine Drehachse auf einer kreisbogenförmigen Schleifbahn oder Spur durch den Schleifraum zwischen den sich drehenden Schleifscheiben transportiert werden. Während dieser Drehbewegung werden die beiden einander gegenüberliegenden Federenden der im Schleifraum befindlichen Schraubendruckfedern jeweils gleichzeitig durch die damit in Kontakt kommenden Seitenflächen der Schleifscheiben geschliffen. Dabei wird die erzielbare Abtragsleistung im Wesentlichen durch die Lage der Spur der einzelnen Schraubendruckfedern im Schleifraum, durch die Schleifgeschwindigkeit, die Ladetellerdrehzahl und den an den jeweiligen bearbeiteten Flächen entstehenden Schleifdruck bestimmt.
  • Um während des Schleifprozesses den außerhalb des Schleifraums 135 liegenden Teil der Ladeeinheit sowie die Umgebung vor Funkenflug, Abrieb und Lärm zu schützen, hat die Federendenschleifmaschine an der der Ladeeinheit zugewandten Seite der Schleifeinheit einen vertikal verfahrbaren Schutzschild 128, der einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein kann und im Beispiel bogenförmig gewinkelt gestaltet ist. Beim Einrichten der Maschine ist der Schutzschild nach oben gefahren, damit der Bereich zwischen den Schleifscheiben leicht zugänglich wird. Vor Beginn der Schleifoperation wird der Schutzschild nach unten gefahren, bis seine Unterkante mit geringem Abstand oberhalb der in dem Ladeteller aufgenommenen Schraubendruckfedern liegt.
  • Die Federendenschleifmaschine ist mit einer Kühleinrichtung ausgestattet, die dafür eingerichtet ist, den Ladeteller und die darin gehaltenen Schraubendruckfedern während des Schleifens mittels Kühlluft zu kühlen. Die Kühleinrichtung hat zwei Zufuhrkanäle 200, 210 für Kühlluft (vgl. Fig. 4), die an der Druckseite zu einem Gebläse führen und außerhalb des Schleifraums oberhalb des Ladetellers münden. Der in Fig. 1 gezeigte Zufuhrkanal 200 führt von oben senkrecht zur Oberseite des in Arbeitsposition angeordneten Ladetellers 160. Die Mündungsöffnung 202 befindet sich in geringem Abstand (wenige Zentimeter) oberhalb des Austrittsbereichs dort, wo die Schraubendruckfedern den Schleifraum verlassen. Die Mündungsöffnung ist im Vergleich zum Durchmesser des Zufuhrkanals im weiter entfernten zylindrischen Bereich relativ schmal, kann z.B. die Form eines Rechteck-Schlitzes haben (vgl. z.B. Mündungsöffnung 212 des Zufuhrkanals 210 in Fig. 4) und erzeugt dadurch einen Kühlluft-Vorhang, der sich Radialrichtung des Ladetellers über alle drei Reihen der Federaufnahmen erstreckt.
  • Die Federendenschleifmaschine 100 kann mit sehr hoher Produktivität betrieben werden, ohne dass die Gefahr einer Überhitzung der gerade bearbeiteten Schraubendruckfedern und einer dadurch bedingten Beeinträchtigung der Federqualität besteht. Dies wird bei der Federendenschleifmaschine 100 dadurch erreicht, dass während des Schleifprozesses bzw. während einer Schleifoperation die Temperatur der Federn gemessen wird und die Zustellgeschwindigkeit der oberen Schleifscheibe auf Basis der Temperaturmessung so geregelt wird, dass immer mit einer maximalen Zustellgeschwindigkeit geschliffen werden kann, bei der eine materialverändernde Überhitzung noch zuverlässig vermieden wird. Verändert sich beispielsweise die Schärfe einer der Schleifscheiben durch Selbstschärfung und/oder durch ein zwischenzeitliches Abrichten, so kann dies mit Hilfe des Temperaturmesssystems erkannt werden und es kann durch Anpassung der Zustellgeschwindigkeit beim Schleifen unmittelbar reagiert werden, ohne dass ein Bedienereingriff erfolgt.
  • Das Temperaturmesssystem des Ausführungsbeispiels hat eine Temperaturmesseinrichtung in Form einer Wärmebildkamera 190, die an die Steuereinheit 220 angeschlossen ist.
  • Die Wärmebildkamera 190 ist innerhalb des Zufuhrkanals 200 in geeignetem Abstand oberhalb des in der Arbeitsposition befindlichen Ladetellers 160 derart angebracht, dass die Spuren aller drei Reihen von Federaufnahmen 166A, 166M, 166I durch das in der Regel rechteckige zweidimensionale Bildfeld 192 der Wärmebildkamera führen. Die Temperaturmessung erfolgt durch die Mündungsöffnung 202 hindurch.
  • Die Wärmebildkamera hat einen für Infrarotlicht empfindlichen zweidimensionalen Temperatursensor, der eine zweidimensionale ortsauflösende Temperaturmessung erlaubt. Die Wärmebildkamera ist von oben auf die aus dem Schleifraum austretenden Schraubendruckfedern gerichtet, so dass die Temperatur an den unmittelbar vorher durch Schleifen bearbeiteten oberen Stirnseiten der Schraubendruckfedern unmittelbar nach Austritt aus dem Schleifraum gemessen werden kann (siehe Pfeile in Fig. 3). Innerhalb des Bildfeldes können mehrere Messbereiche für eine gleichzeitige Temperaturmessung definiert werden, so dass es möglich ist, separat für jede der drei Reihen von Schraubendruckfedern ein eigenes Temperatursignal zu erzeugen und an die Steuereinrichtung 220 weiterzuleiten.
  • Im Betrieb der Maschine wird die Wärmebildkamera 190 durch die sie umströmende Kühlluft gekühlt und dadurch auf gleichmäßiger Temperatur gehalten, wodurch die Messergebnisse langzeitstabil bleiben. Die in Richtung Mündungsöffnung 202 strömende Kühlluft schützt das Eintrittsfenster der Wärmebildkamera zuverlässig vor Funken und anderen partikelartigen Bearbeitungsprodukten, die z.B. durch Verwirbelung ansonsten in den Bereich der Wärmebildkamera gelangen könnten. Die Wärmebildkamera muss dadurch praktisch nicht mehr für Reinigungsoder Wartungszwecke entnommen werden.
  • Bei der Variante der Fig. 7 ist ein Temperaturmesssystem vorgesehen, das eine als Wärmebildkamera ausgestaltete Temperaturmesseinrichtung 795 aufweist, welche in einer seitlichen Erweiterung 210 des Zufuhrkanals 200 außerhalb des vertikalen Hauptkanals, aber innerhalb des schützenden Gehäuses des Zufuhrkanals angeordnet ist. Die seitliche Erweiterung kann, wie dargestellt, in einer Radialebene zur Drehachse des Ladetellers liegen, ggf. aber auch eine andere Orientierung haben, z.B. in Tangentialrichtung zur Laufbahn der Federn. Das Eintrittsfenster der Wärmebildkamera sitzt in der Nähe der Einmündung der seitlichen Erweiterung in den vertikalen Hauptkanal der Kühlluftzufuhr derart, dass diese Temperarturmesseinrichtung in einem durch den Zufuhrkanal erzeugten Kühlluftstrom angeordnet ist, der auch in die seitliche Erweiterung so hineinreicht, dass eine Kühlwirkung vorhanden ist. Auch bei dieser Anordnung schützt die in Richtung Mündungsöffnung strömende Kühlluft das Eintrittsfenster der Wärmebildkamera zuverlässig vor Funken und anderen partikelartigen Bearbeitungsprodukten, so dass die Wärmebildkamera praktisch nicht mehr für Reinigungs- oder Wartungszwecke entnommen werden muss.
  • Die Temperaturmessung erfolgt wie bei der anderen Variante durch die Mündungsöffnung hindurch an der Oberseite der im Ladeteller 160 aufgenommenen Feder F. Allerdings wird in einer schräg zur Vertikalen verlaufenden Messrichtung, also aus einer anderen Perspektive, gemessen. Hierdurch ist es unter anderem besonders einfach möglich, die Temperatur alternativ oder zusätzlich zu einer Messung an der geschliffenen Stirnfläche auch an einer Windung im Inneren der Feder und/oder mit Abstand von der zu schleifenden Stirnfläche zu messen. Beispielsweise kann ein Messpunkt bzw. ein Messort an der Innenseite derjenigen letzten Windung an der dem Kühlkanal gegenüber liegenden Seite der Feder, also am unteren Ende der Feder in Fig. 7, liegen.
  • Eine derartige Anordnung außerhalb des vertikalen Hauptkanals kann z.B. gewählt werden, wenn die Kühlluftzufuhr im Hauptkanal nicht gestört werden soll. Die Temperaturmesseinrichtung 795 in der seitlichen Erweiterung kann alternativ zu einer Temperaturmesseinrichtung im Hauptkanal vorgesehen sein.
  • Es ist, wie gezeigt, auch möglich, selbst bei begrenztem Bauraum zwei voneinander unabhängige Temperaturmesseinrichtungen 790, 795 zu installieren. Diese können entweder an derselben Messstelle messen oder an zwei gegeneinander versetzt liegenden Messstellen. Die Messergebnisse können durch Vergleich, Verrechnung oder auf andere Weise zueinander in Beziehung gesetzt werden, um die Zuverlässigkeit der Messung zu erhöhen.
  • In der Steuereinheit 220 ist ein Steuerprogramm aktiv, welches die von der (mindestens einen) Wärmebildkamera erzeugten Temperatursignale weiterverarbeiten kann, so dass die Steuerung der an die Steuereinheit angeschlossenen Einheiten der Federendenschleifmaschine auf Basis der Ergebnisse der Temperaturmessung erfolgen kann. Zu den Betriebsparametern, die auf Basis von Temperatursignalen gesteuert bzw. geregelt werden können, gehören unter anderem die Zustellung einer oder mehrerer Schleifscheiben, die Drehzahl des in Arbeitsposition befindlichen Ladetellers, die Drehzahl der oberen Schleifscheibe und/oder die Drehzahl der unteren Schleifscheibe. Auf Basis von Temperatursignalen können auch Informationen zum Verschleißzustand der Schleifscheiben ermittelt werden. Einige Möglichkeiten werden im Folgenden näher erläutert.
  • Fig. 5 zeigt in den Teilfiguren 5A und 5B jeweils oben schematisch den Verschleißzustand der unteren Schleifscheibe und darunter ein Temperatur-Zeit-Diagramm, welches die Abhängigkeit der Temperatur T der Stirnseiten von Schraubendruckfedern in den drei unterschiedlich weit vom Drehzentrum des Ladetellers entfernten Reihen in Abhängigkeit von der Schleifzeit ts darstellen. Die mit "I" gekennzeichnete Kurve repräsentiert dabei den Temperaturverlauf an der inneren Reihe (geringster Abstand zum Drehzentrum), der Buchstabe "M" repräsentiert die mittlere Reihe und der Buchstabe "A" repräsentiert die außen liegende Reihe, deren Schraubendruckfedern den größten Abstand vom Drehzentrum des Ladetellers haben.
  • In Fig. 5A sind die Temperaturverläufe gezeigt, die sich an einer neu abgerichteten Schleifscheibe S ergeben, deren für den Schleifeingriff vorgesehene Seitenfläche noch plan und schnittfreudig ist. Im Beispielsfall liegt die Temperatur nach einer gewissen Schleifzeit bei den Schraubendruckfedern der äußeren Reihe A etwas höher als bei der inneren Reihe I. Es könnte auch umgekehrt sein. Fig. 5B zeigt eine spätere Situation, bei der bereits ein radial ungleichmäßiger Verschleiß der Schleifscheibe S stattgefunden hat. Es ist erkennbar, dass die Temperaturdifferenzen zwischen den einzelnen Reihen größer geworden sind. Im näher am Drehzentrum der Schleifscheibe liegenden Innenbereich der Schleifscheibe war der Verschleiß geringer, so dass hier ein höherer Schleifdruck vorliegt, der die höhere Temperatur der äußeren Reihe A bedingt. Es ist somit ersichtlich, dass es möglich ist, durch Messung der Temperatur in mehreren radial unterschiedlichen Positionen über die Temperaturdifferenz und ggf. deren zeitlichen Verlauf auf eventuell ungleichmäßigen Verschleiß der Schleifscheibe zu schließen. Damit lässt sich beispielsweise ein optimaler Zeitpunkt des Abrichtens bestimmen.
  • Im Beispielfall ist die Steuereinheit 220 so programmiert, dass ein Abrichtprozess automatisch eingeleitet wird, wenn die Temperaturdifferenz ΔTR größer als ein voreingestellter Temperaturdifferenz-Schwellwert wird. Dadurch können Qualitätseinbußen aufgrund ungleichmäßigen Verschleißes der Schleifscheiben vermieden werden, ohne dass ein Bediener eingreifen muss. Das Abrichten wird rechtzeitig vor Eintritt von Qualitätseinbußen eingeleitet, jedoch auch nicht früher als nötig.
  • Infolge der unterschiedlichen Schleifwege der inneren und äußeren Federreihen im Ladeteller kann es zu einer unterschiedlichen Erwärmung, aber auch zu unterschiedlichen Federlängen bei den verschiedenen Federreihen kommen. Durch die Messung der Temperatur der verschiedenen Federreihen kann gegebenenfalls manuell oder automatisch ein Abrichtprofil ermittelt werden, mit dem in allen Federreihen im Wesentlichen der gleiche Prozess bzw. die gleiche Schleiftemperatur erreicht wird. Dadurch würde dann angezeigt, dass ein gleichmäßiger Abtrag in allen Federreihen erfolgt.
  • Anhand von Fig. 6 wird eine weitere Möglichkeit der Prozessoptimierung mit Hilfe einer temperaturabhängigen Schleifprozessregelung erläutert. Gerade am Anfang eines Schleifprozesses wird bisher häufig nicht mit optimaler, sondern mit zu niedriger Abtragsleistung geschliffen. Die Zustellung einer zustellbaren Schleifscheibe im Zustellverfahren führt zunächst zu einem Einfedern der zu schleifenden Schraubendruckfedern, so dass sich der Schleifdruck erst langsam aufbaut. Ein typischer Temperaturverlauf bei einem konventionellen Zustellverfahren ist in dem Temperatur-Schleifzeit-Diagramm von Fig. 6 als Kurve "SDT" schematischer dargestellt. Bei Nutzung der Temperaturüberwachung (gestrichelte Kurve TEMP) kann dagegen gerade in der Anfangsphase der Zustellung sehr schnell, d.h. mit hoher Zustellgeschwindigkeit gefahren werden, ohne die Schraubendruckfedern thermisch zu überlasten. Damit kann die Produktivität zusätzlich erhöht werden.
  • Bei einer Verfahrensvariante wird davon ausgegangen, dass für das gewählte Federmaterial und eventuell andere Federparameter eine Grenztemperatur TG existiert, bei deren Überschreitung temperaturbedingte Materialschädigungen nicht mehr zuverlässig ausgeschlossen werden können. Der Schleifprozess sollte daher so gefahren werden, dass ein gewisser Sicherheitsabstand von dieser Grenztemperatur zuverlässig eingehalten wird. Weiterhin soll im Hinblick auf möglichst hohe Produktivität mit insgesamt großer Zustellgeschwindigkeit gearbeitet werden, damit die Schleifoperation in möglichst kurzer Zeit zum gewünschten Endmaß führt. Der Prozess wird nun so gefahren, dass die Zustellung zunächst mit einer vorgegebenen maximalen Zustellgeschwindigkeit erfolgt, bis ein Schaltpunkt SP erreicht ist, bei dem sich die Temperatur T bis auf eine vorgegebene Temperaturdifferenz ΔT an die Grenztemperatur TG angenähert hat. Nach Erreichen des Schaltpunktes wird die Zustellgeschwindigkeit reduziert und dann so gesteuert, dass die Temperaturdifferenz ΔT zur Grenztemperatur im Wesentlichen konstant bleibt, bis das angestrebte Endmaß der Schraubendruckfedern erreicht ist. Danach wird die zustellbare Schleifscheibe zurückgefahren, so dass die Temperatur unmittelbar stark sinkt. Anhand der schematischen Darstellung in Fig. 6 ist erkennbar, dass die Schleifoperation bei dieser Prozessführung überwiegend relativ nahe an der Leistungsgrenze, aber in ausreichendem Sicherheitsabstand zur Grenztemperatur erfolgt, so dass die Schleifzeit insgesamt deutlich geringer sein kann als bei dem konventionellen, vorsichtigeren Vorgehen.
  • Anhand der Ausführungsbeispiele wurden einige Verfahrensmöglichkeiten erläutert. Bei einer nicht bildlich dargestellten Ausführungsform kann die Temperatur gleichzeitig oder zeitlich versetzt an beiden Enden der Schraubendruckfedern gemessen werden. Damit ist die Möglichkeit gegeben, durch eine temperaturgeregelte Variation der Schnittgeschwindigkeit bzw. Drehgeschwindigkeit der oberen und der unteren Schleifscheibe sicherzustellen, dass beide Federenden an der Leistungsgrenze, aber unterhalb der Grenztemperatur geschliffen werden. Hierdurch kann die Produktivität nochmals erhöht werden. Zur Erfassung der Temperatur der Federn an ihrer Unterseite kann beispielsweise eine zweite Wärmebildkamera im Bereich unterhalb des Ladetellers vorgesehen sein. Es ist auch möglich, eine schräge Messung durch die Mitte der Feder hindurch von oben in den Bereich des abgewandten unteren Federendes durchzuführen.
  • Eine In-Process-Temperaturmessung während der Schleifoperation beim Federendenschleifen erlaubt es auch, eventuelle Maßnahmen zur Kühlung oder Absaugung des Schleifraums punktgenau auf das Schleifgut auszurichten und somit federspezifisch zu bestimmen. Hierzu können servogesteuerte Düsen mit Rückmeldung und/oder Regelung der Düsenposition über die Federtemperatur vorgesehen sein.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Schleifen von Federenden von Schraubendruckfedern unter Verwendung einer numerisch gesteuerten Federendenschleifmaschine (100), die eine Schleifeinheit (120), eine Ladeeinheit (150) und eine Steuereinheit (220) zur Steuerung der Ladeeinheit (150) und der Schleifeinheit (120) aufweist, wobei
    die Schleifeinheit (120) ein Schleifscheibenpaar mit zwei drehbaren Schleifscheiben (130, 140) aufweist, zwischen denen ein Schleifraum (135) gebildet ist, und
    die Ladeeinheit (150) mindestens einen im Wesentlichen achsparallel mit den Schleifscheiben (130, 140), drehbaren Ladeteller (160,170) aufweist, der eine Vielzahl von außeraxialen Federaufnahmen (166)
    zur Aufnahme jeweils einer Schraubendruckfeder (F) hat,
    wobei während einer Schleifoperation in Federaufnahmen (166) aufgenommene Schraubendruckfedern (F) durch Drehung des Ladetellers (160, 170) sukzessive durch den Schleifraum (135) zwischen die drehenden Schleifscheiben (130, 140) transportiert werden und dabei jeweils beide Federenden der im Schleifraum (135) befindlichen Schraubendruckfedern (F) gleichzeitig durch Schleifen bearbeitet werden,
    dadurch gekennzeichnet
    dass während der Schleifoperation an mindestens einer der Schraubendruckfedern (F) durch eine Temperaturmessung ein die Temperatur repräsentierendes Temperatursignal ermittelt wird, wobei die Temperaturmesseinrichtung (180) in einem Zufuhrkanal (200, 210) fur Kuhlluft und/oder in einem durch den Zufuhrkana (200, 210) erzeugten Kühlluftstrom derart angeordnet ist, dass die Temperaturmesseinrichtung (190) durch einen Kühlluftstrom gekühlt und gegen Verschmutzung geschützt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Steuerung der Federendenschleifmaschine in Abhängigkeit von dem Temperatursignal erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin die Temperaturmessung durch einen Mündungsbereich (202, 212) des Zuluhrkanals hindurch erfolgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, worin die Temperatur im Bereich einer ersten an ein Federende anschließenden Windung der Schraubendruckfeder (F) gemessen wird, insbesondere direkt an einer durch Schleifen bearbeiteten Stirnseite der Schraubendruckfeder (F) und/oder worin die Temperatur berührungslos gemessen wird, insbesondere unter Verwendung einer Wärmebildkamera (190).
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine ortsauflösenden Temperaturmessung, bei der die Temperatur an zwei oder mehr mit Abstand zueinander liegenden Messpositionen an einer Schraubendruckfeder (F) oder an mehreren unterschiedlichen Schraubenfedern (F) gemessen wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin in der Steuereinheit (220) ein Steuerprogramm aktiv ist, das zur Verarbeitung des Temperatursignals oder eines daraus abgeleiteten Signals konfiguriert ist und worin die Steuereinheit (220) mindestens einen Betriebsparameter der Schleifeinheit (120) und/oder der Ladeeinheit (150) in Abhängigkeit des Temperatursignals während der Schleifoperation ändert und/oder worin eine Steuerung von mindestens einem Gebläse für Luftzufuhr und/oder für die Absaugung von Luft in Abhängigkeit von Temperatursignalen der Temperaturmessung durchgeführt wird.
  7. TG. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin eine Grenztemperatur (T) vorgegeben wird, die einer tolerierbaren Maximaltemperatur entspricht, und worin die Steuerung derart durchgeführt wird, dass die Temperatur der Schraubenfeder (F) an einer Messstelle zu keiner Zeit während der Schleifoperation die Grenztemperatur (TG) übersteigt.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin während der Schleifoperation eine der Schleifscheiben (130, 140) mit-einer durch die Steuereinheit (220) vorgebbaren Zustellgeschwindigkeit in Richtung auf die andere Schleifscheibe zugestellt wird und worin die Zustellgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Temperatursignal gesteuert wird, wobei vorzugsweise die Zustellung mit einer vorgegebenen maximalen Zustellgeschwindigkeit erfolgt, bis ein Schaltpunkt (SP) erreicht ist, bei dem sich die Temperatur bis auf eine vorgebbare Temperaturdifferenz (ΔT) an eine vorgebbare Grenztemperatur (TG) angenähert hat, wobei vorzugsweise nach Erreichen des Schaltpunkts (Sp) die Zustellgeschwindigkeit so gesteuert wird, dass die Temperaturdifferenz (ΔT) zu der Grenztemperatur (TG) im Wesentlichen konstant bleibt.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Temperatur der Schraubendruckfeder (F) außerhalb des Schleifraums (135) ermittelt wird, wobei vorzugsweise die Temperatur an einer Schraubendruckfeder (F) unmittelbar nach Austritt der Schraubenfeder (F) aus dem Schleifraum (135) gerhessen wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin Schranbendruckfedern (F) in unterschiedlichen radialen Abständen zur Drehachse (182) des Ladetellers (160, 170) angeordnet werden, wo-bei für mindestens zwei radiale Abstände separate Temperatursignale erfasst und gemeinsam verarbeitet werden, wobei vorzugsweise auf Basis der separaten Temperatursignale Daten für ein radiales Abrichtprofil einer Schleifscheibe (130, 140) ermittelt werden und/oder wobei auf Basis der separaten Temperatursignale der Verschleißzustand der Schleifscheibe (130, 140) bewertet wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Speicher der Steuereinheit (220) Referenzschleifoperationsdaten gespeichert werden, die mindestens einen zeitabhängigen funktionalen Zusammenhang zwischen der Änderung eines Schleifparameters und einer davon abhängigen Änderung der Temperatur von Schraubendruckfedern (F) repräsentieren, und dass die Schleifoperation unter Berücksichtigung der Referenzschleifoperationsdaten gesteuert wird, wobei vorzugsweise vor einer für einen Produktionsprozess vorgesehenen Schleifoperation mindestens eine Referenzschleifoperation zur Ermittlung von Referenzschleifoperationsdaten durchgeführt wird.
  12. Federendenschleifmaschine (100) zum Schleifen von Federenden von Schraubendruckfedern umfassend:
    eine Schleifeinheit (120), die ein Schleifscheibenpaar mit zwei drehbaren Schleifscheiben (130, 140) aufweist, zwischen denen ein Schleifraum (135) gebildet ist;
    eine Ladeeinheit (150), die mindestens einen im Wesentlichen achsparallel mit den Schleifscheiben drehbaren Ladeteller (160, 170) aufweist, der eine Vielzahl von außeraxialen Federaufnahmen (166) zur Aufnahme jeweils einer Schraubendruckfeder (F) hat; und
    eine Steuereinheit (220) zur Steuerung der Ladeeinheit und der Schleifeinheit,
    wobei in Federaufnahmen (166) aufgenommene Schraubendruckfedern (F) durch Drehung eines in einer Arbeitsposition angeordneten Ladetellers (160, 170) sukzessive durch den Schteifraum (135) transportierbar sind und dabei jeweils beide Federenden der im Schleifraum (135) befindlichen Schraubendruckfedern (F) gleichzeitig durch Schleifen bearbeitbar sind;
    gekennzeichnet durch
    ein Temperaturmesssystem mit mindestens einer Temperaturmesseinrichtung (190), die dafür eingerichtet ist, während einer Schleifoperation an mindestens einer der Schraubendruckfedern (F) ein die Temperatur repräsentierendes Temperatursignal zu ermitteln und zur Weiterverarbeitung abzugeben, wobei die Temperaturmesseinrichtung (190) in einem zu einer Kühleinrichtung gehörenden Zufuhrkanal (200, 210) für Kühlluft und/oder in einem durch den Zufuhrkanal (200, 210) erzeugten Kühlluftstrom angeordnet ist.
  13. Federendenschleifmaschine nach Anspruch 12, worin die Temperaturmesseinrichtung (190) innerhalb eines Zufuhrkanals (200, 210) der Kühleinrichtung derart angeordnet ist, dass die Temperaturmessung durch einen Mündungsbereich (200, 210) des Zufuhrkanals (200,210) hindurch erfolgt, wobei vorzugsweise der Zufuhrkanal (202, 212) von oben zur Oberseite des in der Arbeitsposition angeordneten Ladetellers (160) verläuft, die Mündungsöffnung (202, 212) in einem Abstand oberhalb eines Austrittsbereichs dort angeordnet ist, wo die Schraubendruckfedern (F) den Schteifraurn (138) lassen, wobei vorzugsweise die Mündungsöffnung (202, 212) Vergleich zum Durchmesser des Zufuhrkanals (200, 210) in einem weiter entfernten Bereich klein ist.
  14. Federendenschleifmaschine nach Anspruch 12 oder 13, worin die Temperaturmesseinrichtung (190) an die Steuereinheit (220) zur Signalübertragung angeschlossen ist und in der Steuereinheit (220) ein Steuerprogramm aktiv oder aktivierbar ist, das derart zur Verarbeitung des Temperatursignals oder eines daraus abgeleiteten Signals konfiguriert ist, dass die Steuerein-heit (220) mindestens einen Betriebsparameter der Schleifeinheit (120) und/oder der Ladeeinheit (150) in Abhängigkeit von dem Temperatursignal während der Schleifoperation verändern kann und/oder worin das Temperaturmesssystem mindestens einen flächig messenden Temperatursensor aufweist, vorzugsweise in Form einer Wärmebildkamera (190), wobei vorzugsweise in einem Bildfeld der Wärmebildkamera (180) zwei oder mehr Messbereiche definierbar sind, so dass zeitgleich die Temperatur an unterschiedlichen Stellen einer Schraubendruckfeder (F) oder an unterschiedlichen Schraubendruckfedern (F) messbar ist.
  15. Federendenschleifmaschine nach einem der Ansprüche 12 bis 14, worin die Temperaturmesseinrichtung (190) so angebracht ist, dass eine Temperaturmessung während einer Schleifoperation unmittelbar nach Austritt der Schraubendruckfedern (F) aus dem Schleifraum (135) durchführbar ist, wobei vorzugsweise die Federendenschleifmaschine einen verfahrbaren Schutzschild (128) aufweist, der in einer Betriebsstellung den Schleifraym (135) in Richtung von freiliegenden Teilen des in den Schteifraum (135) eingreifenden Ladetellers (160, 170) abschlleßt, wobei eine Temperaturmesseinrichtung (190) an der den Schleifscheiben (130, 140) abgewandten Seite des Schutzschildes (128) angebracht ist und/oder worin die Federendenschleifmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 konfiguriert ist.
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