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Die Erfindung betrifft ein System zum Abrichten einer Wirkfläche einer Schleifscheibe, umfassend ein Abrichtwerkzeug zum Abrichten der Wirkfläche der Schleifscheibe. Solche Systeme sind beispielsweise aus der
DE 103 45 335 B4 bekannt. Sie dienen dazu, die Wirkflächen von Schleifscheiben einer Planschleifmaschine oder oder einer Doppelseitenplanschleifmaschine anzuschärfen, damit die Wirkflächen eine ausreichend abrasive Wirkung für zu schleifende Werkstücke aufweist.
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Das Abrichten der Wirkfläche einer Schleifscheibe erfolgt üblicherweise in regelmäßigen Abständen, beispielsweise nach Ablauf einer bestimmten Zeitdauer oder nach schleifender Bearbeitung einer bestimmten Anzahl von Werkstücken. Je nach Geometrie der Werkstücke und insbesondere auch bei Verwendung von Nestern, welche planetenförmig um eine Rotationsachse einer Schleifscheibe kreisen, ist der Grad der Abnutzung über die radiale Erstreckung der Wirkfläche hinweg gesehen nicht gleichmäßig. Um eine solche Wirkfläche wieder in den Zustand einer Sollgeometrie zu versetzen, müssen während des Abrichtens der Schleifscheibe eine Vielzahl von Einstellparametern berücksichtigt werden, insbesondere der Vorschub der Schleifscheibe (also dessen Umdrehungsgeschwindigkeit um eine Rotationsachse), die Anzahl der Abrichthübe und die Größe des Zustellbetrags, mit welchem das Abrichtwerkzeug und die Schleifscheibe nach Abschluss eines Abrichthubs für einen folgenden Abrichthub noch näher zueinander positioniert werden.
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Es bleibt der Erfahrung des Bedienpersonals vorbehalten, dafür zu sorgen, dass ausreichend viele Abrichthübe durchgeführt werden, damit eine gewünschte Sollgeometrie auch tatsächlich erreicht wird, dass aber gleichzeitig nicht zu viele Abrichthübe durchgeführt werden, was die Dauer des Abrichtvorgangs verlängert und mit einem erhöhten Verschleiß der Schleifscheibe und des Abrichtwerkzeugs einhergeht.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein System und ein Verfahren vorzuschlagen, welche ein möglichst einfaches und kostengünstiges Abrichten der Wirkfläche einer Schleifscheibe ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird bei einem System der eingangs genannten Art erfindungsgemäß gelöst durch einen Sensor zur Erfassung eines Abnutzungszustands der Schleifscheibe, wobei eine Antriebseinheit vorgesehen ist, mittels welcher der Sensor entlang eines zu einer Rotationsachse der Wirkfläche radialen Bewegungswegs bewegbar ist, sodass längs des Bewegungswegs mindestens zwei unterschiedliche Abnutzungszustände der Schleifscheibe erfassbar sind.
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Das erfindungsgemäße System ermöglicht es, jeweilige Abnutzungszustände der Schleifscheibe in längs des Bewegungswegs gesehen unterschiedlichen Bereichen der Wirkfläche der Schleifscheibe gesehen. Diese unterschiedlichen Bereiche haben bezogen auf die Rotationsachse der Schleifscheibe unterschiedliche Abstände zu der Rotationsachse der Schleifscheibe. Dabei ist es möglich, dass längs des Bewegungswegs gesehen Abnutzungszustände kontinuierlich erfasst werden oder dass längs des Bewegungswegs zumindest zwei Abnutzungszustände in zueinander räumlich versetzten Bereichen erfasst werden.
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Beispielsweis können Abnutzungszustände längs des Bewegungswegs in aufeinanderfolgenden Segmenten des Bewegungswegs erfasst werden, wobei die Länge eines Segments beispielsweise zwischen ungefähr 10 Millimeter und ungefähr 100 Millimeter, vorzugsweise zwischen ungefähr 20 Millimeter und ungefähr 50 Millimeter, betragen kann. Dies ermöglicht die Erfassung unterschiedlicher Abnutzungszustände der Wirkfläche in einem Raster mit einer der Länge der Segmente entsprechenden Auflösung.
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Die mindestens zwei unterschiedlichen Abnutzungszustände vermitteln dem Bedienpersonal eine ergänzende Information über den Zustand der Schleifscheibe, welche es dem Bedienpersonal ermöglicht, den Abrichtvorgang entsprechend steuern zu können.
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Bei einem besonders bevorzugten System ist jedoch ferner eine Auswerteeinheit zur Auswertung der unterschiedlichen Abnutzungszustände vorgesehen, wobei eine Bewegung des Abrichtwerkzeugs und/oder der Schleifscheibe in Abhängigkeit mindestens eines der unterschiedlichen Abnutzungszustände und/oder in Abhängigkeit mindestens einer daraus abgeleiteten Kenngröße ansteuerbar ist. Dies ermöglicht es, den Abrichtvorgang in Abhängigkeit der durch den Sensor erfassten Abnutzungszustände durchzuführen, sodass die Qualität und die Geschwindigkeit des Abrichtvorgangs zumindest zu einem gewissen Grad weniger abhängig von der Erfahrung des Bedienpersonals ist.
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Die Schleifscheibe ist vorzugsweise einer Planschleifmaschine oder einer Doppelseitenplanschleifmaschine zugeordnet, wobei die Schleifscheibe zumindest in einem frisch abgerichteten Zustand eine ebene, kreisförmige Wirkfläche aufweist. Unter einer solchen Wirkfläche wird auch eine Wirkfläche verstanden, welche im Bereich der Rotationsachse einer Planschleifmaschine oder einer Doppelseitenplanschleifmaschinenicht durchgängig ist, sondern in diesem Bereich eine kreisförmige Unterbrechung aufweist.
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Bevorzugt ist es ferner, wenn der Sensor und das Abrichtwerkzeug an einem gemeinsamen Träger angeordnet sind, und dass die Antriebseinheit den Sensor und das Abrichtwerkzeug gemeinsam antreibt. Dies ermöglicht eine einfache Korrelation der Absolutpositionen des Sensors und des Abrichtwerkzeugs. Außerdem ist es auf diese Weise möglich, eine für das Abrichtwerkzeug üblicherweise vorhandene Antriebseinheit für die Bewegung sowohl des Sensors als auch des Abrichtwerkzeugs zu nutzen. Diese Antriebseinheit bewirkt also eine Bewegung des Trägers in bezogen auf die Rotationsachse der Schleifscheibe radialer Richtung. Eine Bewegung des Abrichtwerkzeugs und/oder der Wirkfläche in zu der Rotationsachse paralleler Richtung (zur Realisierung eines Zustellbetrags für einen Abrichthub) kann durch einen längs oder parallel zu der Rotationsachse der Schleifscheibe wirkenden Verstellantrieb der Schleifscheibe und/oder des Trägers realisiert sein.
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Für den Fall einer gemeinsamen Anordnung des Sensors und des Abrichtwerkzeugs an einem gemeinsamen Träger ist es bevorzugt, wenn der Sensor des Abrichtwerkzeugs längs des Bewegungswegs gesehen hintereinander angeordnet sind. Dies ermöglicht eine einfache Zuordnung von Positionen längs des Bewegungswegs mit unterschiedlichen Abnutzungszuständen und der Positionierung des Abrichtwerkzeugs während des Abrichtens.
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Für das Messprinzip des Sensors kommen mehrere Möglickeiten in Betracht. Beispielsweise können berührsensitive Taster oder Rollen oder auch optische Sensoren verwendet werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sensor ein Körperschallsensor, wobei ein zur Erfassung eines Abnutzungszustands genutztes Körperschallsignal vorzugsweise durch Berührung des Abrichtwerkzeugs mit der Wirkfläche der Schleifscheibe erzeugt wird.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Abrichten einer Wirkfläche einer Schleifscheibe, insbesondere unter Verwendung eines vorstehend beschriebenen Systems, mit den Merkmalen des Anspruchs 6.
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Bei einem bevorzugten Verfahren ist vorgesehen, dass die Erfassung der unterschiedlichen Abnutzungszustände erfolgt, während sich die Schleifscheibe und deren Wirkfläche um die Rotationsachse drehen. Auf diese Weise kann ein bestimmter Abnutzungszustand der Schleifscheibe in einer bestimmten Position längs des Bewegungswegs für eine bestimmte Kreislinie der Wirkfläche der Schleifscheibe erfasst werden, sodass die Erfassung eines Abnutzungszustands zuverlässiger ist und nicht durch in Umfangsrichtung gesehen lokal begrenzte Ausreißer der Geometrie der Wirkfläche verfälscht wird.
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Nachfolgend werden besonders bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung erläutert, welche sich sowohl auf das vorstehend beschriebene System als auch auf das vorstehend beschriebene Verfahren beziehen.
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Insbesondere ist es bevorzugt, dass sich die unterschiedlichen Abnutzungszustände auf jeweils unterschiedliche Abweichungen von einer Sollhöhe der Wirkfläche beziehen. Auf diese Weise kann ein Ist-Höhenprofil der Wirkfläche erfasst und mit einem Soll-Profil verglichen werden.
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Bevorzugt ist es, dass die Sollhöhe für die gesamte Wirkfläche der Schleifscheibe identisch ist.
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Insbesondere ist es bevorzugt, dass sich einer der unterschiedlichen Abnutzungszustände auf eine maximale Abweichung von der Sollhöhe bezieht und dass für den Abrichtvorgang das Abrichtwerkzeug und/oder die Schleifscheibe in Abhängigkeit zumindest dieser maximalen Abweichung ansteuerbar ist oder sind oder angesteuert wird oder werden.
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Diese ermöglicht es, die maximale Abweichung von der Sollhöhe als denjenigen Abnutzungszustand der Mehrzahl der erfassten Abnutzungszustände zu berücksichtigen, der für den Abrichtvorgang maßgeblich sein soll.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine Anzahl durchzuführender Abrichthübe des Abrichtwerkzeugs aus einem vorgebbaren oder vorgegebenem Zustellbetrag des Abrichtwerkzeugs und/oder der Schleifscheibe und aus der maximalen Abweichung von der Sollhöhe bestimmt ist oder wird. Dabei ist es möglich, dass die Anzahl der durchzuführenden Abrichthübe gleich der maximalen Abweichung von der Sollhöhe geteilt durch den Zustellbetrag ist, wobei auf die nächsthöhere natürliche Zahl aufzurunden ist. In Kenntnis dieser Minimalzahl von Hüben ist es auch möglich, eine kleine Anzahl (bspw. ein, zwei, drei oder vier) von zusätzlichen Abrichthüben durchzuführen, bei welchen das Abrichtwerkzeug längs des gesamten radialen Bewegungswegs in Eingriff / Kontakt mit der Wirkfläche steht.
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Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit der mindestens zwei unterschiedlichen Abnutzungszustände der Wirkfläche und in Abhängigkeit der Dicke von Werkstücken, die mittels der Schleifscheib bearbeitet wurden, ein Verschleißzustand des Abrichtwerkzeugs ermittelt wird. Hierbei wird berücksichtigt, dass eine Ausgangshöhe eines neuen Abrichtwerkzeugs bekannt ist. Ferner sind die Ausgangsgeometrie und Lage der Wirkfläche einer Schleifscheibe bekannt. Ferner ist es bekannt, ob und mit welchem Maß die Wirkfläche einer Schleifscheibe für aufeinanderfolgende Werkstücklose zugestellt wird. Ferner ist es unter Berücksichtigung einer erfassten Abweichung zu einer Sollhöhe der Wirkfläche bekannt, bei welcher Relativposition zwischen einer Kontaktfläche des Abrichtwerkzeugs und der Wirkfläche der Schleifscheibe, bezogen auf einen nicht abgenutzten Zustand des Abrichtwerkzeugs, ein Kontakt zwischen der Kontaktfläche und der Wirkfläche des Schleifwerkzeugs erfolgen müsste. Eine über diese Relativpositionierung hinausgehende Zustellung von Abrichtwerkzeug und Wirkfläche des Schleifwerkzeugs entspricht dem verschleißbedingten Maß der Verlagerung der Kontaktfläche des Abrichtwerkzeugs.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
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In der Zeichnung zeigt
- 1 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform einer Doppelseitenplanschleifmaschine mit einem System zum Abrichten einer Wirkfläche einer Schleifscheibe;
- 2 eine Draufsicht auf eine Schleifscheibe der Doppelseitenplanschleifmaschine gemäß 1 entsprechend einer in 1 mit II - II bezeichneten Sichtebene; und
- 3 eine Seitenansicht der Schleifscheibe gemäß 2 längs einer in 2 mit III - III bezeichneten Schnittebene und in vergrößerter Darstellung.
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Ein System zum Abrichten einer Wirkfläche einer Schleifscheibe ist in 1 insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Das System 10 ist Teil einer mit dem Bezugszeichen 12 bezeichneten Schleifmaschine, welche als Planschleifmaschine oder als Doppelseitenschleifmaschine ausgebildet ist.
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Die Schleifmaschine 12 weist wenigstens eine Schleifscheibe 14 mit einer ebenen, kreisförmigen Wirkfläche 16 auf. Die Schleifmaschine 12 weist optional eine zweite Schleifscheibe 18 mit einer ebenen, kreisförmigen Wirkfläche 20 auf. Für den Fall, dass zwei Schleifscheiben 14, 18 vorgesehen sind, sind die Wirkflächen 16 und 20 einander zugewandt.
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Die Schleifscheibe 14 ist mittels eines Rotationsantriebs um eine Rotationsachse 24, welche senkrecht zu der Wirkfläche 16 verläuft, antreibbar. Für die Zustellung der Schleifscheibe 14 in zu der Rotationsachse 24 paralleler Richtung ist ein Schleifscheiben-Zustellantrieb 26 vorgesehen.
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Das System 10 umfasst ferner einen Träger 28, der mittels einer Antriebseinheit 30 längs eines mit 32 bezeichneten radialen Bewegungswegs in Richtung auf die Rotationsachse 24 und entgegengesetzt hierzu bewegbar ist.
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Der Träger 28 ist in Richtung parallel zu der Rotationsachse 24 gesehen ortsfest oder mittels eines eigenen Träger-Zustellantriebs 34 in zu der Rotationsachse 24 paralleler Richtung bewegbar. Alternativ dazu ist der Träger 28 mit einem (nicht dargestellten) Gestellteil zur Lagerung einer ggf. vorhandenen zweiten Schleifscheibe 18 verbunden oder mit einem (nicht dargestellten) Gestellteil zur Lagerung der ersten Schleifscheibe 14 verbunden (bei der letztgenannten Alternative ist der Träger 28 mittels des Schleifscheiben-Zustellantrieb 26 in zu der Rotationsachse 24 paralleler Richtung bewegbar).
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Der Träger 28 dient zur Anordnung eines Abrichtwerkzeugs 36 und zur Anordnung eines Sensors 38.
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Das System 10 umfasst ferner eine Auswerteeinheit 40 und eine Steuereinheit 42.
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In einem unbenutzten Ausgangszustand der Schleifscheibe 14 erstreckt sich deren kreisförmige Wirkfläche 16 in einer Ebene, welche über die komplette Wirkfläche 16 hinweg eine identische Sollhöhe 44 aufweist, vergleiche 3. Die Wirkfläche 16 erstreckt sich ferner über einen Radius mit dem Betrag 46, und zwar zwischen der Rotationsachse 24 und einem radial äußeren Rand der Wirkfläche auf Höhe einer nach radial außen weisenden Begrenzung 48 der Schleifscheibe 14.
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In dem in 3 beispielshaft dargestellten Zustand der Schleifscheibe 14 hat sich die Geometrie der Wirkfläche 16 durch schleifende Bearbeitung einer Vielzahl von Werkstücken verändert. Bei dem dargestellten Beispiel ist die Abnutzung der Schleifscheibe in einem radial äußeren Bereich stärker als in einem radial inneren Bereich. Dadurch ergibt sich das im Querschnitt der Schleifscheibe 14 gesehen und in 3 beispielhaft dargestellte keilförmige Profil der Wirkfläche 16.
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Zur Erfassung der Abnutzungszustände der Schleifscheibe 14 kann der Sensor 38 mittels der Antriebseinheit 30, die den Träger 28 antreibt, längs des Bewegungswegs 32 in unterschiedlichen Positionen angeordnet werden. Beispielhaft sind eine erste Position des Trägers 28 in 3 mit „I“ und eine zweite Position „II“ bezeichnet.
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Zur Erfassung eines längs des Bewegungswegs 32 gesehenen ersten Abnutzungszustands der Wirkfläche 16 der Schleifscheibe 14 wird der Träger 28 längs des Bewegungswegs 32 mittels der Antriebseinheit 30 in eine erste Position (I) verfahren. Die zu der Rotationsachse 24 parallelen Absolut- oder Relativhöhen des Trägers 28 und der Schleifscheibe 14 sind bekannt. Es besteht nun die Möglichkeit, dass der Träger 28 mittels des Träger-Zustellantriebs 34 in Richtung auf die Wirkfläche 16 verfahren wird, oder dass der Schleifscheiben-Zustellantrieb 26 verwendet wird, um die Wirkfläche 16 der Schleifscheibe 14 in Richtung auf den Träger 28 zu bewegen. In beiden Fällen gelangt eine Kontaktfläche 50 des Abrichtwerkzeugs 36 in Kontakt mit der Wirkfläche 16. Dieser Kontakt oder auch eine „sanfte Kollision“ zwischen dem Abrichtwerkzeug 36 und der Wirkfläche 16 geht mit einer mechanischen Erschütterung einher, welche von dem Sensor 38 in Form von Körperschall erfasst wird. Der bis zur Erzeugung eines Körperschallsignals erforderliche Zustellweg entspricht ausgehend von der Begrenzung der Sollhöhe 44 der jeweiligen Abweichung der Lage eines bestimmten Bereichs der Wirkfläche 16 zu dieser Begrenzung der Sollhöhe 44.
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Die vorstehend beschriebene Messung wird für unterschiedliche Positionen des Trägers 28 längs des Bewegungswegs 32 wiederholt, zumindest auch für eine weitere, in 3 beispiehalft dargestellte Position II, vorzugsweise auch für eine Mehrzahl von Zwischenpositionen. Beispielsweise kann die Höhe der Wirkfläche 16 bzw. die Abweichung zu der oberen Begrenzung der Sollhöhe 44 in einem Raster längs des Bewegungswegs 32 von 10, 20, 30, 40 oder 50 Millimeter erfolgen.
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Auf diese Weise können unterschiedliche hohe Abweichungen längs des Bewegungswegs 32 der Wirkfläche 16 zu einer Begrenzung der Sollhöhe 44 ermittelt werden.
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Die unterschiedlichen Abweichungen werden mittels der Auswerteeinheit 40 ausgewertet. Besonders bevorzugt ist es, dass durch Vergleich der erfassten unterschiedlichen Abweichungen zumindest eine maximale Abweichung 52 bestimmt wird.
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In der Auswerteeinheit 40 ist ein für jeweils einen Abrichthub des Abrichtwerkzeugs 36 festgelegter Zustellbetrag 54 hinterlegt. Die Auswerteeinheit 40 bildet einen Quotienten aus der maximalen Abweichung 52 und dem Zustellbetrag 54. Bei dem dargestellten Beispiel ergibt sich ein Quotient von > 3 und < 4. Eine Anzahl durchzuführender Abrichthübe bestimmt sich somit auf die nächsthöhere natürliche Zahl und somit auf „4“. Mit anderen Worten: Zur Abrichtung der Schleifscheibe 14 sind genau vier Abrichthübe erforderlich, um zu gewährleisten, dass zumindest der vierte Abrichthub entlang der radialen Erstreckung 46 der Wirkfläche 16 gesehen mit einem kontinuierlichen Kontakt des Abrichtwerkzeugs 36 zu dem Material der Schleifscheibe 14 erfolgt.
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In 3 sind die genannten vier Abrichthübe 56 beispielhaft dargestellt. Die Steuerung 42 steuert den Träger 28 und somit das Abrichtwerkzeug 36 so an, dass der Träger 28 und das Abrichtwerkzeug 36 jeweils über den kompletten radialen Weg 46 der Schleifscheibe 14 hinweg bewegt werden. Bei einem ersten Hub gelangt das Abrichtwerkzeug 36 dabei nur in einem zu der Rotationsachse 24 benachbarten Bereich in Kontakt mit der abgenutzten Wirkfläche 16.
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Für einen folgenden zweiten Abrichthub wird entweder die Schleifscheibe 14 mittels des Schleifscheiben-Zustellantriebs 26 um den Zustellbetrag 54 zugestellt oder aber das Abrichtwerkzeug 36 mittels des Träger-Zustellantriebs 34. Für diesen zweiten Abrichthub steht das Abrichtwerkzeug 36 über einen - im Vergleich zu dem ersten Abrichthub - längeren Weg zwischen der Rotationsachse 24 und einem radial äußeren Bereich in Kontakt mit dem Material der Schleifscheibe 14. Dies gilt in entsprechender Weise für den dritten Abrichthub mit weiter erhöhtem Kontaktanteil.
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Bei Durchführung des letzten Abrichthubs 56 ist schließlich ein Vollkontakt des Abrichtwerkzeugs 36 über die komplette radiale Erstreckung 46 der Schleifscheibe 14 hinweg gewährleistet. Nach Durchführung dieses letzten Abrichthubs 56 erstreckt sich die neu hergestellte Wirkfläche 16' wieder in einer Kreisebene. Diese neu hergestellte Wirkfläche 16' weist eine neue Sollhöhe 44' auf, welche - nach Nutzung der Wirkfläche 16' zum Schleifen von Werkstücken und nach entsprechender Abnutzung - als Sollgröße für den nächsten Abrichtvorgang verwendet werden kann.
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Für den Fall, dass die Schleifmaschine 12 als Doppelseitenschleifmaschine ausgebildet ist, ist es möglich, dass eine Neigung / Tiltung der oberen Schleifscheibe 18 einstellbar ist. Es kann aus Gründen einer Zeitersparnis vorteilhaft sein, wenn eine jeweilige Erfassung der Abnutzungszustände der oberen Schleifscheibe 18 und der unteren Schleifscheibe 14 gleichzeitig erfolgt. In entsprechender Weise ist es möglich, dass das jeweilige Abrichten der oberen Schleifscheibe 18 und der unteren Schleifscheibe 14 gleichzeitig durchgeführt wird.
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Es ist möglich, dass ein Abrichtvorgang einer Schleifscheibe 14 oder 18 bereits zu einem Zeitpunkt begonnen wird, an dem die Erfassung des Abnutzungszustands dieser Schleifscheibe 14 oder 18 noch nicht vollständig abgeschlossen ist. Dieses Vorgehen spart im Vergleich zu einem sequentiellen Vorgehen Zeit.
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Die vorstehend beschriebenen Systeme und Verfahren ermöglichen es, den Unterschied zwischen den vor und nach einem Abrichtvorgang bestehenden bzw. entstehenden Sollhöhen 44 und 44' auf ein notwendiges Maß zu begrenzen, die Anzahl der Abrichthübe 56 auf ein erforderliches Maß zu reduzieren und dennoch zu gewährleisten, dass sich eine frisch abgerichtete Wirkfläche 16' über ihre gesamte Erstreckung hinweg in einer Ebene befindet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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