NO180708B - Fremgangsmåte og maskin for avgradning av arbeidsstykker - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for å avgrade en rekke like eller ulike arbeidsstykker langs en gradlinje på hvert stykke, ved hjelp av en roterende slipeskive.

Avgradning, dvs. fjerning av en kant eller gradlinje som dannes under fremstilling av arbeidsstykker, er en viktig prosess ved støping av gjenstander, særlig sådanne i støpegods. Avgradningen innebærer en behandling som sikrer god arbeidsfunksjon for disse gjenstander under bruk. Når det for eksempel gjelder en hann-ende av et rørformet legeme som skal trenge inn i det indre av et annet rørformet legeme med mellomlegg av en tettepakning, vil nærvær av en kant i form av et fremspring eller et hulrom langs formstøpningens skjøtlinje, lett føre til manglende tetthet.

Avgradning av en rekke arbeidsstykker ved hjelp av en roterende slipeskive frembringer imidlertid slitasje på slipeskiven. Vanlig praksis går da ut på å overvåke avgradningens kvalitet, og når denne blir dårligere, må slipeskivens arbeidsprofil gjenopprettes. Denne måte å gå frem på er imidlertid kostnadskrevende og begrenser kornstørrelsen i slipeskiven, da det er vanskelig å gjenopprette en slipeskive med store slipekorn. En økning av slipekornenes størrelse vil imidlertid gjøre det mulig, på bekostning av en moderat økning av energitilførselen, å forbedre avgradningens produktivitet.

En annen mulighet består i å overvåke beskaffenheten av slipeskivens omkretsflate. Således beskriver f.eks. EP-publikasjon nr. 394 040 et målesystem for å fastlegge den samlede slitasje på en slipeskive, forutsatt at den har fullkommen sirkulær sylinderform. Med dette system er det derfor ikke mulig å oppdage eller kompensere for skjev slitasje på slipeskivens ytre omkrets. Videre beskriver JP-publikasjon nr. 62 282 860 utnyttelse av en laser for å styre godtgjørelsen av slitasjen på en slipeskive. Det er imidlertid posisjonen bare for skivens hjørne som kan påvises ved hjelp av laserstrålen, og siden lysstrålen ikke faller langsmed skivens ytre omkretsflate, er da heller ikke mulig å påvise denne flates beskaffenhet. I US-patentskrift nr. 4 670 358 er det beskrevet en lignende anordning som utnytter en lysstråle, men heller ikke denne kan måle beskaffenheten av skivens omkretsflate, for også i dette tilfelle løper lysstrålen parallelt med skiveaksen.

For ytterligere å belyse tidligere kjent teknikk nevnes det her også at det i en anordning ifølge US-patentskrift nr. 4 493 168, som angår produksjon av linser, utnyttes en særskilt kaliberingsføler som bringes til fysisk anlegg mot slipeverktøyet og som er utført for å avdekke unormal slitasje på verktøyet. Med denne kjente løsning må imidlertid hele produksjonsprosessen stanses for å sette føleren på et koblingsstykke i den hensikt - en gang iblant, å utføre kalibrering. Følgelig muliggjør en sådan følerinnretning ikke fortløpende overvåking og korreksjon med hensyn slitasjen på slipeverkstøyet.

Således løser ingen av disse kjente anordninger eller systemer problemet med å fjerne gradlinjer av forskjellig slag på støpestykker, som selv også kan ha ulik form, når fjerningen av gradlinjene må utføres med stor grad av presisjon dersom vedkommende stykker, slik som nevnt ovenfor, skal kunne avtettes med f.eks. vanntettende pakninger innført i samhørende innfellinger.

Det er derfor behov for et arrangement som muliggjør måling av den aktuelle form av den slipende overflate av en slipeskive, og som langt fra behøver å være sylindrisk, men som stadig endrer seg, samtidig som gradlinjene på støpestykkene ikke nødvendigvis er parallelle med slipeskivens akse.

Foreliggende oppfinnelse har således som formål å frembringe en fremgangsmåte og maskin for avgradning, hvor enhver arbeidsprosess for gjenoppretting av slipeskiven unngås, slik at det blir mulig å anvende automatisering på lange rekker av arbeidsstykker, selv om stykkene har varierende form.

For dette formål gjelder da oppfinnelsen en fremgangsmåte for avgradning etter tur av en rekke like eller ulike arbeidsstykker, idet fremgangsmåten omfatter trinn hvor: - en roterende slipeskive bringes i kontakt med en gradlinje på et arbeidsstykke som posisjonsinnstilles for utførelse av en avgradningsoperasjon på vedkommende

arbeidsstykke,

- slipeskiven forskyves i en retning rettvinklet på retningen parallelt med skivens rotasjonsakse, mot arbeidsstykket som skal avgrades,

- posisjonen for i det minste ett aktivt punkt på slipeskiven måles, og

- slipeskivens bevegelsesbane beregnes som funksjon av den målte posisjon for nevnte minst ene aktive punkt på slipeskiven og som funksjon av forløpet av nevnte gradlinje på arbeidsstykket som skal avgrades.

På denne bakgrunn av prinsipielt kjent teknikk har da fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen som særtrekk at posisjonen for aktive punkter på slipeskivens yttersone og posisjonen for aktive punkter utenfor yttersonen måles vekselvis, idet det, for å opprette en fast referanse, benyttes måleutstyr som har organer som omfatter en lyskilde og en fotoelektrisk celle anordnet langs en linje rettvinklet både på retningen parallelt med slipeskivens rotasjonsakse og på den retning i hvilken slipeskiven er forskyvbar mot arbeidsstykket, og at et forutbestemt punkt på slipeskiven, ved nevnte forskyvning, bringes til å sammenfalle med nevnte faste referanse.

Oppfinnelsen gjelder også en avgradningsmaskin innrettet for etter tur å avgrade en rekke like eller ulike arbeidsstykker langs deres gradlinjer, og som omfatter:

- posisjoneringsutstyr for å posisjonsinnstille arbeidsstykket,

- en roterbar slipeskive som ved hjelp av forskyvningsutstyr er forskyvbar i en retning rettvinklet på slipeskivens rotasjonsakse, mot et arbeidsstykke som skal avgrades,

- måleutstyr for å måle posisjonen for i det minste ett aktivt punkt på slipeskiven, og

- beregningsutstyr for å beregne slipeskivens bevegelsesbane som funksjon av den målte posisjon for nevnte minst ene aktive punkt på slipeskiven og som funksjon av forløpet av en gradlinje på arbeidsstykket som skal avgrades.

På denne bakgrunn av prinsipielt kjent teknikk har da avgradningsmaskinen i henhold til oppfinnelsen som særtrekk at nevnte måleutstyr er innrettet for vekselvis å måle posisjonen for aktive punkter på slipeskivens yttersone og posisjonen for aktive punkter utenfor nevnte yttersone, idet måleutstyret, for å opprette en fast referanse, har organer som omfatter en lyskilde og en fotoelektrisk celle anordnet langs en linje rettvinklet både på retningen parallelt med slipeskivens rotasjonsakse og den retning i hvilken slipeskiven er forskyvbar mot arbeidsstykket, og at nevnte forskyvningsutstyr er innrettet for å bringe et forutbestemt punkt på slipeskiven til å sammenfalle med nevnte faste referanse.

Med fremgangsmåten og maskinen i henhold til oppfinnelsen beregnes således skivens bevegelsesbane for en hvilken som helst form av slipeskiven, idet denne form stadig utvikler seg, og det oppnås da meget rask kompensasjon for den diametrale slitasje på slipeskiven. Skivens bevegelsesbane kan beregnes helt på nytt over en mye lengre periode og variasjonen i skivens form blir meget langsommere. Håndteringen i rask takt av slipeskivens slitasje tillater at det opprettholdes en konstant kvalitet på sluttproduktet. Noe tilsvarende resultat lot seg ikke oppnå ved hjelp av noen av de tidligere kjente anordninger eller fremgangsmåter som er omtalt ovenfor.

I henhold til oppfinnelsen kan en måling på et sted på skiven utføres på samme tid som andre operasjoner - slik som under fremføring av et nytt stykke til dets posisjon for bearbeiding - uten at måletiden kommer i tillegg til driftssyklustiden. På denne måte øker også produktiviteten.

Ytterligere trekk og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse av et eksempel på utøvelse av oppfinnelsen gitt med henvisning til de vedføyde tegninger, på hvilke:

Fig. 1 viser et oppriss av en avgradningsmaskin i henhold til oppfinnelsen,

fig. 2 er en planskisse av denne maskin,

fig. 3 viser skjematisk posisjonsmålingen av et aktivt punkt på slipeskiven,

fig. 4 viser skjematisk en målesekvens som angir slipeskivens profil,

fig. 5 viser fremgangsmåten for å bestemme det aktive punkt på slipeskiven,

fig. 6 angir hvorledes slipeskivens bevegelsesbane beregnes, og fig. 7 er en skisse av samme art som fig. 4 i en viss utførelsesvariant.

Den avgradningsmaskin som er vist i fig. 1 og 2 er beregnet på å utføre avgradning av en rekke støpte rørkoblingsstykker med tre innganger, og som i foreliggende eksempel er av to typer, nemlig rørkoblingsstykker 1 med Y-form og rørkoblingsstykker 2 med U-form. Disse koblingsstykker er støpt i støpeformer med to formdeler og oppviser da hver i sitt symmetriplan, som er støpeformens deleplan, støpegrader som det er hensiktsmessig å fjerne med en viss nøyaktighet.

Maskinen omfatter en fremmatningskarusell 3 som i rekkefølge fører frem arbeidsstykkene 1, 2 til en avgradningsstasjon 4, en avslipningsanordning 5 samt en måle-anordning 6.

Karusellen 3 omfatter en roterende bæreplate 7 hvorpå det er montert flere svingbare bærere 8. I det viste utførelseseksempel er to bærere 8 innrettet for å bære et rørkoblingsstykke 1, mens to øvrige bærere 8 er innrettet for å understøtte et rør-koblingsstykke 2, og disse to typer bærere er anordnet vekselvis.

Avgradningsstasjonen 4 omfatter en motordrevet dor 9 for å tre i inngrep med akselen for en bærer 8 som kommer frem til denne stasjon, samt for å gi denne bærer en hvilken som helst ønsket vinkelinnstilling. På oversiden av stasjonen 4 er det likeledes anordnet en donkraft 10 med vertikal akse for låsing av vedkommende arbeidsstykke.

Slipeanordningen 5 omfatter en slipeskive 11 i form av en tynn dreieskive, for eksempel med diameter 400 - 650 mm og tykkelse 10-15 mm, hvis aksel, som drives av en motor 12, er opplagret i en anordning 13 for forskyvning i X-retning og Y-retning. Slipeskivens aksel er da parallell med X-retningen og står vinkelrett på Y-retningen. Måleanordningen 6 omfatter en lyskilde 14, eventuelt av lasertype, samt med vertikal akse Z-Z, fastgjort i nærheten av avgradningsstasjonen 4 og på et høydenivå over denne, samt videre en fotoelektrisk celle 15 med samme akse og fast anordnet på et lavere høydenivå enn stasjonen 4.

Bevegelsene av karusellen 3, doren 9, donkraften 10, slipeskiven 11 og anordningen 13 styres automatisk av en elektronisk regnemaskin 16 i samsvar med et basisprogram som spesielt inneholder de geometriske verdier for arbeidsstykkene 1, 2, samt særlig deres gradlinje, og mottar blant annet informasjon fra cellen 15 for å sikre en arbeidsfunksjon som nå vil bli beskrevet.

Til å begynne med antas det at slipeskiven 11 er ny. Den har da en kjent slipeprofil. Et arbeidsstykke 1 eller 2 mates frem til stasjonen 4 ved hjelp av karusellen, anbringes i en fastlagt arbeidsposisjon av doren 9 og blokkeres i denne av donkraften 10, mens regnemaskinen 16 beregner slipeskivens bevegelsesbane frem til kontakt med arbeidsstykket og deretter langs dette for å frembringe den tilsiktede avgradning langs arbeidsstykkets gradlinje.

Donkraften 10 blir så trukket tilbake, og et annet arbeidsstykke blir på samme måte fastlåst i bearbeidingsposisjonen i stasjonen 4. Mens dette finner sted måles posisjonen for et forutbestemt punkt på slipeskivens aktive overflate på følgende måte, og som anskueliggjort i fig. 3.

Slipeskivens akse bringes frem til en avstand y0 fra den optiske akse Z-Z, som er større enn slipeskivens største radius, hvorpå skiven forskyves langs sin akse inntil det forut fastlagte punkt M befinner seg ved abscissen x0 for aksen Z-Z. Koordinatene x,y er angitt i forhold til et fast referansepunkt 0 i fast forbindelse med maskinens fundament.

Slipeskivens akse forskyves så parallelt med seg selv langs retningen Y, inntil den lysmengde som mottas av cellen 15 er redusert til det halve. Avstanden til slipeskivens akse, som likeledes er radien til punktet M i forhold til skiveaksen, blir da lagret av regnemaskinen 16.

Det først punkt M1 som måles på denne måte befinner seg på et flankeområde av skiven (fig. 4). Et annet arbeidsstykke blir så avgradet som tidligere angitt, hvoretter posisjonen måles, slik som beskrevet ovenfor, for et annet punkt M2 i nærheten av M1 og i kjent avstand fra dette punkt langs omdreiningsaksen X-X for slipeskiven. På denne måte veksles det mellom avgrading av et arbeidsstykke og måling av et punkt over n omganger. I det angitte eksempel i fig. 4 er n = 8.

Når disse n omganger er avsluttet, vil regnemaskinen i sin hukommelse ha koordinatene for de n målte punkter, hvilket vil gjøre det mulig for maskinen å bestemme det aktive punkt eller kontaktpunktet for den påfølgende avgradningsprosess. For dette formål går den frem som angitt i det etterfølgende (se fig. 5 og 6).

Regnemaskinen 16 har likeledes i sin hukommelse ligningen for den gradlinje som skal avgrades. For enkelthetens skyld antas det at det dreier seg om et rett linjesegment AB med helning a = (yB - yA)/(xB - xA). Den rette linje med samme helning a og som passerer gjennom et visst punkt Mi på slipeskiven, har som ligning y = ax + bi, med yi = axi + bi. For de ri målte punkter beregnes da verdien bi, og det søkte aktive arbeids-punkt, eller kontaktpunktet, er da det punkt hvor verdien av bi er størst. Dette punkt er angitt ved C i fig. 5.

Det gjenstår da å beregne bevegelsesbanen for et forutbestemt punkt på slipeskiven, for eksempel midtpunktet D på skivens høyre sideflate (i fig. 6).

For ved hjelp av arbeidspunktet C å avgrade fra startpunktet A, befinner punktet D seg ved D1, slik at xA = xD1 + xC og yA = yD1 + yC, idet koordinatene for punktet A er xA og yA.

For likeledes ved hjelp av arbeidspunktet C å avgrade fra endepunktet B, befinner punktet D seg ved D2, slik at xB = xD2 + xC og yB = yD2 + yC.

Avgradningen av avsnittet AB oppnås da ved forskyvning av punktet D fra D1 til D2.

På denne måte kan det utføres et stort antall avgradninger på arbeidsstykker av varierende form, uten noen som helst oppretting av slipeskiven. Dette gjør det mulig å oppnå en høy produksjonstakt ved avgradningen og likeledes å kunne utnytte en slipeskive med store slipekorn, hvilket er mer effektivt og gir forholdsvis lite forbruk av drivenergi.

Det bør bemerkes at utnyttelse av en fast lysstråle for å utføre målingene gjør det mulig å unngå anvendelse av ekstra bevegelige deler samt tillater en rask og pålitelig utførelse av målingene.

I den utførelsesvariant som er anskueliggjort i fig. 7, utnyttes 12 målepunkter M1 - M12 som er jevnt fordelt langs aksen X-X, og hvor de tre midtre punkter M5 - M7 ligger på slipeskivens topp- eller yttersone 17. Avgradnings- og måleprosessene utføres da vekselvis på følgende måte: - punktene M1, M5, M2, M6, M3, M7 måles i denne angitte rekkefølge og slipeskiven forskyves i retningen Y-Y for å kompensere for slitasje på yttersonen 17, i det denne

slitasje beregnes ut fra målingene av punktene M5, M6 og M7,

- punktene M4, M5, M8, M6, M9, M7 måles i denne angitte rekkefølge og slipeskiven forkyves på ny i retningen Y-Y for å kompensere for ytterligere slitasje, og - til sist måles punktene M10, M5, M11, M6, M12, M7 i denne angitte rekkefølge og en ny bevegelsesbane beregnes slik som beskrevet ovenfor med henvisning til fig. 5 og 6.

Denne utførelsesvariant gjør det mulig å foreta mellomkorreksjoner mellom påfølgende beregninger av bevegelsesbanen og er gunstig så sant slipeskiven utsettes for en forholdsvis rask, jevnt fordelt slitasje langs aksen Y-Y.

I en annen utførelsesvariant kan avgradnings- og måleprosessene utføres i et overlappende tidsforhold.

I nok en annen utførelsesvariant kan en tredimensjonal måle- og avgradningsprosess utføres på støpegrader dannet på en gjenstand, slik som delingslinjer som har tre dimensjoner i rommet og som er symmetriske i forhold til delingsplanet.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for avgradning etter tur av en rekke like eller ulike arbeidsstykker, idet fremgangsmåten omfatter trinn hvor: - en roterende slipeskive (11) bringes i kontakt med en gradlinje på et arbeidsstykke (1, 2) som posisjonsinnstilles for utførelse av en avgradningsoperasjon på vedkommende arbeidsstykke, - slipeskiven (11) forskyves i en retning (Y) rettvinklet på retningen (X) parallelt med skivens rotasjonsakse, mot arbeidsstykket (1) som skal avgrades, - posisjonen for i det minste ett aktivt punkt (M) på slipeskiven måles, og - slipeskivens bevegelsesbane beregnes som funksjon av den målte posisjon for nevnte minst ene aktive punkt (M) på slipeskiven (11) og som funksjon av forløpet av nevnte gradlinje på arbeidsstykket (1) som skal avgrades, karakterisert ved at posisjonen for aktive punkter (M5 - M7) på slipeskivens yttersone (17) og posisjonen for aktive punkter (M1 - M4; M8 - M12) utenfor yttersonen (17) måles vekselvis, idet det, for å opprette en fast referanse, benyttes måleutstyr som har organer som omfatter en lyskilde (14) og en fotoelektrisk celle (15) anordnet langs en linje (Z-Z) rettvinklet både på retningen (X) parallelt med slipeskivens rotasjonsakse og på den retning (Y) i hvilken slipeskiven (11) er forskyvbar mot arbeidsstykket (1), og at et forutbestemt punkt på slipeskiven (11), ved nevnte forskyvning, bringes til å sammenfalle med nevnte faste referanse.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det mellom to påfølgende beregninger av slipeskivens bevegelsesbane utføres minst én forskyvning av slipeskiven i retningen (Y) rettvinklet på retningen (X) parallelt med slipeskivens rotasjonsakse, mot det arbeidsstykke (1) som avgrades, for derved å kompensere for slitasje innenfor nevnte yttersone (17) av slipeskiven (11).

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at nevnte punktposisjonsmåling og bevegelsesbane-beregning utføres gjentatt i rekkefølge, et forutbestemt antall ganger for hver avgradningsoperasjon.

4. Fremgangsmåte som angitt i et av de forutgående krav, karakterisert ved at nevnte avgradningsoperasjon, punktposisjonsmåling og bevegelsesbane-beregning utføres i en overlappende tidssekvens.

5. Fremgangsmåte som angitt i et av de forutgående krav, karakterisert ved at den også omfatter et trinn hvor det i to dimensjoner måles gradlinjer for en tre-dimensjonal gradlinje-avgradningsprosess av arbeidsstykker med plan symmetri.

6. Avgradningsmaskin innrettet for etter tur å avgrade en rekke like eller ulike arbeidsstykker (1, 2) langs deres gradlinjer, og som omfatter: - posisjoneringsutstyr (8-10) for å posisjonsinnstille arbeidsstykket, - en roterbar slipeskive (11) som ved hjelp av forskyvningsutstyr (13) er forskyvbar i en retning (Y) rettvinklet på slipeskivens rotasjonsakse, mot et arbeidsstykke (1) som skal avgrades, - måleutstyr (6) for å måle posisjonen for i det minste ett aktivt punkt (M) på slipeskiven (11). og - beregningsutstyr (16) for å beregne slipeskivens bevegelsesbane som funksjon av den målte posisjon for nevnte minst ene aktive punkt (M) på slipeskiven (11) og som funksjon av forløpet av en gradlinje på arbeidsstykket som skal avgrades, karakterisert ved at nevnte måleutstyr (6) er innrettet for vekselvis å måle posisjonen for aktive punkter (M5 - M7) på slipeskivens yttersone (17) og posisjonen for aktive punkter (M1 - M4; M8 - M12) utenfor nevnte yttersone (17), idet måleutstyret, for å opprette en fast referanse, har organer som omfatter en lyskilde (14) og en fotoelektrisk celle (15) anordnet langs en linje (Z-Z) rettvinklet både på retningen (X) parallelt med slipeskivens rotasjonsakse og den retning (Y) i hvilken slipeskiven (11) er forskyvbar mot arbeidsstykket (1), og at nevnte forskyvningsutstyr (13) er innrettet for å bringe et forutbestemt punkt på slipeskiven (11) til å sammenfalle med nevnte faste referanse.

7. Avgradningsmaskin som angitt i krav 6, karakterisert ved at nevnte forskyvningsutstyr (13) er innrettet for å utføre minst én forskyvning av slipeskiven i retningen (Y) rettvinklet på retningen (X) parallelt med slipeskivens rotasjonsakse, mot det arbeidsstykke (1) som skal avgrades, mellom to påfølgende beregninger av slipeskivens bevegelsesbane utført av nevnte beregningsutstyr (16), for derved å kompensere for slitasje innenfor nevnte yttersone (17).