Claims (5)
PATENTANSPRÜCHE
1. Aktives Dämpfungs- und Auslenkregelungssystem für Innenschleifaggregate, dadurch gekennzeichnet, dass der die Schleifscheibe tragende Dorn mit einer in der Rotationsachse liegenden Bohrung versehen ist, in welcher ein Sensorelement, welches Schwingungen und Auslenkungen des Dornes erfasst, angeordnet ist.
PATENT CLAIMS
1. Active damping and deflection control system for internal grinding units, characterized in that the mandrel carrying the grinding wheel is provided with a bore lying in the axis of rotation, in which a sensor element which detects vibrations and deflections of the mandrel is arranged.
2. Aktives Dämpfungs- und Auslenkregelungssystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Sensor registrierten Schwingungen und Auslenkungen auf eine Phasenschieber- und Kontrollogik sowie eine darauf anschliessende Verstärkereinrichtung geführt werden, welche über elektromechanische Wandler eine aktiv dämpfende und die Auslenkung des Schleifdornes aufhebende Wirkung an der Schleifscheibe erzielt.
2. Active damping and deflection control system according to claim 1, characterized in that the vibrations and deflections registered by the sensor are guided to a phase shifter and control logic as well as a subsequent amplifier device which, via electromechanical transducers, actively dampens and eliminates the deflection of the grinding mandrel achieved on the grinding wheel.
3. Aktives Dämpfungs- und Auslenkregelungssystem nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensorelement im Schleifdorn ein Planspiegel angeordnet ist, welcher einen von einer fest angeordneten Lichtquelle kommenden Lichtstrahl reflektiert und je nach Durchbiegung des Schleifdornes in verschiedener Auslenkung auf photoempfindliche Zellen zurückwirft.
3. Active damping and deflection control system according to claim 1 and 2, characterized in that a plane mirror is arranged as a sensor element in the grinding arbor, which reflects a light beam coming from a fixed light source and, depending on the deflection of the grinding arbor, throws back in different deflections onto photosensitive cells.
4. Aktives Dämpfungs- und Auslenkregelungssystem nach den Patentansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Kontrollogik und Verstärkereinrichtung kommenden Signale über piezoelektrische Kraftelemente und über die Schleifspindellagerung eine aktiv dämpfende und die Auslenkung aufhebende Wirkung an der Schleifscheibe erzielen.
4. Active damping and deflection control system according to claims 1 to 3, characterized in that the signals coming from the control logic and amplifier device via piezoelectric force elements and via the grinding spindle bearing achieve an actively damping effect and canceling the deflection on the grinding wheel.
Die Erfindung betrifft ein aktives Dämpfungs- und Auslenkregelungssystem für Innenschleifaggregate.
The invention relates to an active damping and deflection control system for internal grinding units.
Bei Innenschleifaggregaten ist der an die Schleifspindel angeflanschte, meistens relativ schlanke Schleifdorn mit der darauf befestigten Schleifscheibe der kritische Maschinenteil.
In the case of internal grinding units, the mostly relatively slim grinding mandrel flanged to the grinding spindle with the grinding wheel attached is the critical machine part.
Die Schlankheit dieses Schleifdornes, das heisst dessen Verhältnis seines Durchmessers zu seiner Länge ist durch die Bohrung des zu bearbeitenden Werkstückes gegeben. Durch die Eingriffsverhältnisse der Schleifscheibe in das Werkstück, welche bei der Innenschleifbearbeitung durch die hohe Anschmiegung der Scheibe an die Bohrung sehr ungünstig sind, wird die Schleifscheibe stark weggedrückt. Dieses Wegdrücken ist von der Schlankheit des Schleifdornes, von der Zustelltiefe der Schleifscheibe sowie von deren Stellung in der Bohrung abhängig. Das Wegdrücken der Scheibe kann je nach der Stellung derselben in der Grössenordnung von Zehntelmillimetern liegen und es können hierbei leicht selbsterregte Schwingungen angefacht werden.
The slenderness of this grinding mandrel, that is to say its ratio of its diameter to its length, is given by the bore of the workpiece to be machined. The grinding wheel is strongly pushed away by the conditions of engagement of the grinding wheel in the workpiece, which are very unfavorable for internal grinding due to the high conformity of the wheel to the bore. This pushing away depends on the slenderness of the grinding mandrel, the depth of feed of the grinding wheel and its position in the bore. Depending on its position, the disk can be pushed away by the order of a tenth of a millimeter and easily self-excited vibrations can be stimulated.
Je nachdem die Schleifscheibe am Beginn der Bohrung nur mit einem Teil ihrer aktiven Fläche oder mit der ganzen schneidenden Fläche eingreift, variiert das Wegdrückmass derselben und die zu bearbeitende Bohrung erhält einen Formfehler. Die selbstangefachten Schwingungen können durch die erzeugte mangelhafte Oberflächengüte am Werkstück dasselbe unbrauchbar machen, oder überhaupt durch Bruch von Scheibe oder Schleifdorn die Bearbeitung ganz verunmöglichen.
Depending on whether the grinding wheel engages with only a part of its active surface or with the entire cutting surface at the start of the bore, the push-away dimension of the same varies and the bore to be machined receives a shape error. The self-ignited vibrations can render the same unusable due to the poor surface quality on the workpiece, or can even make processing completely impossible by breaking the disc or grinding mandrel.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Formfehler der Bohrung während des Schleifprozesses zu vermeiden und eine höhere Schleifleistung ohne deren Begrenzung durch Schwingen der Schleifscheibe und des Schleifdornes zu erreichen.
The invention has for its object to avoid dimensional errors of the bore during the grinding process and to achieve a higher grinding performance without limiting it by vibrating the grinding wheel and the grinding arbor.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass der die Schleifscheibe tragende Dorn mit einer in der Rotationsachse liegenden Bohrung versehen ist, in welcher ein Sensorelement, welches Schwingungen und Auslenkungen des Dornes erfasst, angeordnet ist.
This is achieved according to the invention in that the mandrel carrying the grinding wheel is provided with a bore lying in the axis of rotation, in which a sensor element which detects vibrations and deflections of the mandrel is arranged.
Die vom Sensor registrierten Schwingungen und Auslenkungen können auf eine Phasenschieber- und Kontrollogik sowie auf eine darauf anschliessende Verstärkereinrichtung geführt werden, welche über elektromechanische Wandler eine aktiv dämpfende und die Auslenkung des Schleifdornes aufhebende Wirkung an der Schleifscheibe erzielt.
The vibrations and deflections registered by the sensor can be routed to a phase shifter and control logic and to a subsequent amplifier device which, via electromechanical transducers, achieves an active damping effect on the grinding wheel and cancels the deflection of the grinding mandrel.
Im Folgenden wird an Hand der beiliegenden schematischen Zeichnungen das Dämpfungs- und Auslenkregelungssystem für Innenschleifaggregate beschrieben:
Es zeigen:
Fig. 1 Einen Längsschnitt durch ein Innenschleifaggregat mit Riemenantrieb.
The damping and deflection control system for internal grinding units is described below with the aid of the attached schematic drawings:
Show it:
Fig. 1 shows a longitudinal section through an internal grinding unit with belt drive.
Fig. 2 Einen Querschnitt an der Stelle A-A durch ein Innenschleifaggregat mit Riemenantrieb.
Fig. 2 shows a cross section at point A-A through an internal grinding unit with belt drive.
Fig. 3 Einen Querschnitt an der Stelle B-B durch ein Innenschleifaggregat.
Fig. 3 shows a cross section at point B-B through an internal grinding unit.
Die mit einer Bohrung versehene Schleifspindel 1, welche über die Riemenscheibe 2 und die Riemen 3 angetrieben wird, trägt an ihrem Vorderende 4 den gleichfalls mit einer konzentrischen Bohrung versehenen Schleifdorn The grinding spindle 1 provided with a bore, which is driven by the pulley 2 and the belt 3, carries at its front end 4 the grinding mandrel likewise provided with a concentric bore
5. Auf diesem Schleifdorn 5 ist die Schleifscheibe 6 befestigt, welche in das Werkstück 7 eingreift. Die Schleifspindel 1 läuft auf den Wälzlagerpaaren 8 und 9, welche in der Innenhülse 10 gelagert sind. Die Innenhülse 10 ist an ihrem, der Riemenscheibe 2 am nächsten liegenden Ende in der Aussenhülse 11 des Innenschleifaggregates gelagert.
5. The grinding wheel 6, which engages in the workpiece 7, is fastened to this grinding arbor 5. The grinding spindle 1 runs on the roller bearing pairs 8 and 9, which are mounted in the inner sleeve 10. The inner sleeve 10 is supported at its end closest to the pulley 2 in the outer sleeve 11 of the internal grinding unit.
Am Vorderende 4 der Schleifspindel 1 läuft dieselbe auf dem Wälzlagerpaar 8, welches in der Innenhülse 10 gelagert ist. Die Innenhülse 10 wird hier über die piezoelektrischen Kraftelemente 12, 13, 14 und 15 in der Aussenhülse 11 festgehalten.
At the front end 4 of the grinding spindle 1, the same runs on the roller bearing pair 8, which is mounted in the inner sleeve 10. The inner sleeve 10 is held here in the outer sleeve 11 via the piezoelectric force elements 12, 13, 14 and 15.
Biegt sich nun der Schleifdorn 5 unter der Wegdrückkraft der Schleifbearbeitung durch, so wird der von der Lichtquelle 16 über den Kondensor 17 gerichtete Lichtstrahl 18 vom im Schleifdorn 5 befestigten Spiegel 19 schräg reflektiert. Als reflektierter Strahl 20 fällt er dann auf eines der vier kranzförmig angeordneten Photoelemente 21, 22, 23 und 24. Das im vorliegenden Beispiel angeleuchtete Photoelement 23 gibt an die Kontrollogik 25 ein Signal ab, welches phasenverschoben über den Verstärker 26 den der jeweiligen Durchbiegungsrichtung des Schleifdornes 5 entgegengesetzten piezoelektrischen Kraftelementen 12, 13, 14 und 15 zugeordnet wird. Entsprechend dem elektrischen Eingangssignal dehnt sich das jeweilig aktivierte piezoelektrische Kraftelement aus und schiebt die Innenhülse 10 samt der Schleifspindel 1 in Richtung der Durchbiegung.
If the grinding mandrel 5 bends under the pushing force of the grinding process, the light beam 18 directed by the light source 16 via the condenser 17 is reflected obliquely by the mirror 19 fastened in the grinding mandrel 5. As a reflected beam 20, it then falls on one of the four ring-shaped photo elements 21, 22, 23 and 24. The photo element 23 illuminated in the present example emits a signal to the control logic 25, which is out of phase via the amplifier 26 with that of the respective bending direction of the grinding mandrel 5 opposite piezoelectric force elements 12, 13, 14 and 15 is assigned. In accordance with the electrical input signal, the respectively activated piezoelectric force element expands and pushes the inner sleeve 10 together with the grinding spindle 1 in the direction of the deflection.
In der Kontrollogik 25 kann auch eine Phasenverschiebung des aus dem jeweiligen Photoelement 21, 22, 23 und 24 kommenden Signals erfolgen. Diese Phasenverschiebung erfolgt jeweils relativ zu einem Synchronsignal. Dieses wird durch den Taktgeber 27 erzeugt, der den Vorbeilauf des im Spindelspannring 28 angebrachten Signalloches 29 anzeigt. Durch die phasenverschobene Aussteuerung der piezoelektrischen Kraftelemente 12, 13, 14 und 15 kann einer selbsterregten Schwingung des Schleifdornes 5 entgegengewirkt werden. Dies ermöglicht die aktive Dämpfung einer selbsterregten Schwingung des Schleifprozesses.
In the control logic 25, a phase shift of the signal coming from the respective photo element 21, 22, 23 and 24 can also take place. This phase shift takes place relative to a synchronous signal. This is generated by the clock generator 27, which indicates the passage of the signal hole 29 made in the spindle clamping ring 28. A self-excited vibration of the grinding mandrel 5 can be counteracted by the phase-shifted control of the piezoelectric force elements 12, 13, 14 and 15. This enables the active damping of a self-excited vibration of the grinding process.
Das in dieser Erfindung beschriebene Dämpfungs- und Auslenksystem für Innenschleifspindeln ermöglicht die Erzeugung von zylindrischen Bohrungen und eine höhere Zerspannungsleistung beim Bearbeiten dieser Bohrungen.
The damping and deflection system for internal grinding spindles described in this invention enables the production of cylindrical bores and a higher cutting performance when machining these bores.
Durch die aktive Dämpfung werden selbsterregte Schwingungen während dem Bearbeitungsvorgang unterdrückt.
**WARNUNG** Ende CLMS Feld konnte Anfang DESC uberlappen**.
Active damping suppresses self-excited vibrations during the machining process.
** WARNING ** End of CLMS field could overlap beginning of DESC **.