DE2406170C2 - Meßsteuerungs- und Überwachungsvorrichtung für eine spitzenlose Rundschleifmaschine - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Meßsteuerungs- und Überwachungsvorrichtung für eine spitzenlose Rundschleifmaschine mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Es ist bekannt, daß spitzenlose Rundschleifmaschinen für einen hohen Ausstoß geeignet sind. Bei einer allgemein bekannten Bauart werden die zu schleifenden Werkstücke, die rotationssymmetrisch sind, zwischen zwei einander gegenüberstehende Schleifscheiben eingebracht, die sich mit unterschiedlicher Umlaufgeschwindigkeit in derselben Richtung drehen.

Das Werkstück wird auf einer Auflageschiene aus sehr hartem Stahl abgestützt, die das Werkstück in Richtung auf eine der Schleifscheiben drückt, die allgemein als Vorschubscheibe bezeichnet wird. Das Werkstück nimmt im wesentlichen die Drehgeschwindigkeit der Vorschubscheibe an und wird von der anderen Schleifscheibe, die als Arbeitsschleifscheibe bezeichnet werden kann, geschliffen. Es kann sowohl ein Durchgangsverfahren als auch ein Einstechverfahren ausgeführt werden. Beim Durchgangsverfahren, das für zylindrische Werkstücke angewendet wird, wird auf die Werkstücke durch die Vorschubscheibe auch eine axiale translatorische Bewegung aufgebracht und die Werkstücke werden während dieser Translation geschliffen. Die Schleifscheiben werden in festem Abstand voneinander gehalten.

Der Enddurchmesser des Werkstückes hängt von dem Abstand zwischen den Schleifscheiben und der Position der Auflageschiene ab.

Das Einstechverfahren ist für nicht-zylindrische Werkstücke geeignet, die z. B. Vorsprünge, Bunde oder andere nicht-geradlinige Kurven aufweisen. In diesem Fall werden die Schleifscheiben entsprechend den Formgebungen der Werkstücke geformt und die schleifenden Flächen nähern sich während des Arbeitsganges allmählich einander, bis das Werkstück die gewünschten Maße und die gewünschte Form erreichL

Weiterhin ist die Anwendung von Meßeinrichtungen bekannt (»Werkstatt und Betrieb« 1969 Heft 3, Seiten 121—123), die in der Lage sind, während des Bearbeitungsganges oder kurz nach seinem Abschluß die Werkstückabmessungen zu erfassen und die Vorschubgeschwindigkeit oder die Einstellung der Scheibenpositionen aufgrund der Meßsignale zu steuern.

Diese Schaltungen weisen Wandler auf, die in Abhängigkeit von der Auslenkung von Meßtastem oder anderen beweglichen Elementen elektrische Meßsignale erzeugen. Der Durchmesser eines Werkstücks kann auch mittels Luftdüsen pneumatisch gemessen werden (»The Tool and Manufacturing Engineery« Juni 1964, Seiten 65—67).

Wenn die Betriebszustände und die größten Abmessungen es ermöglichen, werden vorzugsweise zwei Meßtaster verwendet welche das Werkstück an diametral liegenden Stellen berühren. Den Meßtastem sind jeweils elektromechanische Wandler zugeordnet deren Ausgangssignale aufaddiert werden, um einen Wert für den Werkstückdurchmesser oder auch für die Abweichung von dem vorgegebenen Wert zu erzielen. Es ist ferner bekannt (»Maschinenmarkt« 1968 Nr. 10, Seite 176), mit einer automatischen Meßsteuerung das gewünschte Schleifmaß am Werkstück zu kontrollieren und durch automatische Nachstellung der Werkzeugträger zu halten.

Wenn die Werkstücke nacheinander in den Schleifkanal zwischen den Schleifscheiben eingebracht und dort bearbeitet werden, ist die Lage der Achsen der Werkstücke nicht unveränderlich. Eine solche Veränderung tritt in kleinerem Maße infolge der Größenunterschiede der eingebrachten Werkstücke auf, in einem wesentlich größeren Ausmaß infolge der Abnutzung der Auflageschiene.

In der Tat wird die Auflageschiene stark belastet und unterliegt einer Abnutzung, die bei Anwachsen der Anzahl der bereits bearbeiteten Werkstücke nicht mehr vernachlässigbar ist und sowohl direkt die Bearbeitungsqualität als auch die Meßgenauigkeit negativ beeinflussen kann.

Um eine gute Bearbeitungsqualität ohne Fehler in den Abmessungen zu erzielen, müssen die Achsen der Werkstücke in einer genau vorgegebenen Lage bezüglich der Achsen der Scheiben verbleiben. Im Gegensatz zu dieser Forderung führt aber die Abnutzung der Auflageschiene im Mittel zu einem Absenken dieser Achse (im Falle von Horizontal-Rundschleifmaschinen) und darüber hinaus führt die Abnutzung dazu, daß die Position der Werkstückachse instabil wird. Das Werkstück kann während des Schleifens in Schwingungen geraten, und es kann auch möglich sein, daß es sich nicht mehr weiterhin synchron mit der Vorschubscheibe dreht. Daraus folgt, daß das bearbeitete Werkstück beachtliche Fehler in seiner Form aufweisen kann, die so groß sein können, daß es nicht mehr verwendet werden kann. Obwohl es möglich ist, die beiden Meßtaster an diametral liegenden Stellen auf dem Werkstück zu halten, kann die Achse des Werkstückes darüber hinaus in einer solchen Weise bewegt werden, daß die Meßtaster nicht mehr mit Abständen arbeiten, die symmetrisch zu der Ruhelage sind. Aus diesem Grunde ist es möglich, daß einer oder beide Wandler aus ihrem linearen Ansprechbereich herausbewegt werden und somit das von ihnen abgeleitete Meßsignal die für die Messung notwendige

Präzision verliert. In solchen Fallen kommen die Wandler üblicherweise aus ihrem elektrischen Anpassungsbereich heraus.

Anknüpfend an den Stand der Technik nach »Maschinenmarkt« 1968, Nr. 10, S. !76, ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine Meßsteuerungs- und Überwachungsvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit deren Hilfe die Position und/oder die Abnutzung der Auflageschiene für WerKstücke in spitzenlosen Rundschleifmaschinen automatisch erfaßt und die Auflageschiene ggf. automatisch nachgestellt werden kann, ohne daß der Bearbeitungsgang unterbrochen werden muß.

Diese Aufgabe ist bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst

Es ist somit erfindungsgemäß vorgesehen, den einen für die laufende Messung des Werkstücks ohnehin vorgesehenen Meßtaster in der Nähe der Auflageschiene anzuordnen und sein Signal nicht nur der Summierstufe zum Ermitteln des Werkstückdurchmessers zuzuführen, sondern, darüber hinaus der Schwellwertstufe, in der das Signal dieses Meßtasters mit einem Bezugssignal verglichen wird. Tritt eine vorbestimmte Differenz auf, so wird die Nachstellvorrichtung für die Auflageschiene betätigt Die doppelte Verwendung des von dem einen Meßtaster gelieferten Signals wird als besonders vorteilhaft angesehen.

Mit den im Patentanspruch 2 angegebenen Merkmalen läßt sich durch entsprechende Betätigung der Schalter nicht nur der Durchmesser des zu schleifenden Werkstücks anzeigen, sondern auch die durch den Verschleiß bedingte Abweichung der Auflageschiene.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nächstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schernatische Seitenansicht einer horizontalen, spitzenlosen Rundschleifmaschine zur Durchführung des Einstecnverfahrens, bei der die Werkstücke während des Sichleifens gemessen werden,

Fig. 2 eine Teilansicht längs der Linie H-II in der Fig. 1,

F i g. 3 ein Blockdiagramm der elektrischen Schaltkreise, wie sie in der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Vorrichtung verwendet werden.

In den F i g. 1 und 2 werden die zu schleifenden Werkstücke 10 in den Schleifkanal zwischen einer Schleifscheibe 11 und einer Vorschubscheibe 12 eingebracht. Die Werkstücke 10 werden von einer Auflageschiene 13 abgestützt, die ihrerseits von einem Träger 14 getragen wird. Der Träger 14 ist an dem Maschinenrahmen 15 befestigt.

Die Meßsteuerungsvorrichtung 16 ist mit zwei beweglichen Armen 17 und 18 ausgerüstet, denen jeweils ein Meßtaster 19 bzw. 20 zugeordnet ist. Die Vorrichtung, die auf einem Schlitten 21 montiert ist, kann das Werkstück während des Schleifganges messen und den Maschinenzyklus steuern.

Wie aus Fig.3 ersichtlich ist, gehört zu den Schaltkreisen der Vorrichtung 16 ein Speisekreis 25, der mit einem Oszillator 26 verbunden ist. Der Oszillator versorgt zwei elektromechanische Wandler 27 und 28, die mit induktiven Meßeinrichtungen 29 und 30 versehen sind, mit einer stabilisierten Wechselspannung. Die Impedanz der Wandler 27 und 28 hängt von der jeweiligen Position der beweglichen Arme 17 bzw. 18 ab (vgl. F ig. 2).

Die Wandler 27 und 28 sind ausgangsseitig mit

45 Detektorkreisen 32 bzw. 33 verbunden, die die Eingangswechselspannungen gleichrichten und gleichgerichtete Ausgangsspannungen abgeben, die über normalerweise geschlossene Schalter 34 und 35 auf eine Summierstufe 36 gegeben werden. Das Ausgangssignal der Summierstufe 36, das von der Entfernung zwischen den beiden Meßtastern 19 und 20 abhängt, kann auf einer Anzeigeeinrichtung 38 dargestellt werden und wird auf eine Einrichtung 39 gegeben, die die verschiedenen Phasen des Maschinenzyldus' aufgrund der zugeführten Signalpegel steuern kann. Die bisher beschriebenen Komponenten des in der F i g. 3 gezeigten Blockdiagramms sind allgemein bekannt, und ihre Arbeitsweise ist im wesentlichen verständlich.

Die Überwachung der Position und/oder der Abnutzung der Auflageschiene 13 erfolgt in der Weise, daß das Ausgangssignal des Detektorkreises 33, d. h. das der Position des Meßtasters 20 entsprechende Signal, herangezogen wird. Der Meßtaster 20 berührt die Oberfläche des Werkstückes 10 in der Nähe der Auflageschiene 13, wie es deutlich aus den F i g. 1 und 2 ersichtlicht ist

Gemäß dem Blockdiagramm in F i g. 3 ist der Ausgang des Detektorkreises 33 mit der einen Eingangsklemme 41 einer elektronischen Schwellwertstufe 42 verbunden, der ein Alarm- und Steuerkreis 43 nachgeschaltet ist. Die andere Eingangsklemme 44 der Schwellwertstufe 42 ist die Bezugssignalklemme 44, auf die eine Bezugsspannung gegeben wird, die in Abhängigkeit von den Abmessungen der Werkstücke 10 und der Optimalposition der. Auflageschiene 13 ausgewählt wird. Die Optimalposition der Auflageschiene 13 wird durch die Optimalposition der Werkstücke 10 während des Bearbeitungsganges bestimmt.

Wenn die an der Eingangsklemme 41 anstehende Spannung größer ist als die an der Eingangsklemme 44 anstehende Spannung, schaltet die Schwellwertstufe 42 und setzt dadurch den Alarm- und Steuerkreis 43 in Betrieb. Dies passiert immer dann, wenn die Abnutzung der Auflageschiene 13 zu hohe Werte erreicht oder in jedem Fall dann, wenn die Position der Werkstücke 10 ein zufriedenstellendes Arbeitsergebnis oder eine hinreichend genaue Messung der Werkstückmaße nicht zuläßt.

Der Alarm- und Steuerkreis 43 zeigt nicht nur das Auftreten von unerwünschten Betriebszuständen an (z. B. durch das Aufleuchten von Lampen), sondern führt auch zur Betätigung eines Motors 46, der die Position der Auflageschiene 13 nachstellt, indem diese mit Bezug auf den Träger 14 angehoben wird.

Die Position der Auflageschiene 13 kann entweder durch Nachstellungen korrigiert werden, die eine vorgegebene Amplitude oder eine zum Fehlersignal proportionale Amplitude aufweisen. Für diesen Zweck ist es ausreichend, wenn zur Realisierung der Blöcke 42, 43 und 46 des Blockdiagramms geeignete elektronische Baugruppen verwendet werden. Die Blöcke 42, 43 und 46 sind nicht direkt Gegenstand der vorliegenden Erfindung und werden nicht ins Einzelne gehend beschrieben, da sie hinreichend bekannt sind. Die Verschiebung der Auflageschiene kann mit Hilfe von Präzisionssystemen erfolgen. Hierfür eignen sich Spindel-, Zahnstangen- oder andere Anordnungen, die hier nicht dargestellt sind.

Es ist bekannt, daß in spitzenlosen Rundschleifmaschinen die Werkstücke unerwünschte Versetzungen erfahren können, wenn sie auf die Auflageschiene aufgelegt werden. Dies passiert in erster Linie dann,

wenn die Auflage selbst bereits eine nicht zu vernachlässigende Abnutzung aufweist oder wenn sie sich in einer falschen Position befindet Versetzungen der Achse des Werkstückes können auch infolge der Abnutzung der Schleifscheibe auftreten; normalerweise ist aber diese Abnutzung sehr gering. Eine geeignete Auswahl der Vorrichtung 16 hindert aber solche unerwünschten Versetzungen an einer negativen Beeinflussung der Arbeitspräzision der beschriebenen Vorrichtung. Zur Erreichung dieses Zieles sind Bauarten, wie sie z.B. in der ital. Patentschrift 6 96 152 beschrieben sind, besonders geeignet; dabei sind den beweglichen Armen hydraulische Dämpfungseinrichtungen zugeordnet

Mit der beschriebenen Vorrichtung werden zwei wichtige Vorteile erreicht: Die Arbeitsqualität wird entscheidend verbessert, da die Auflageschiene 13 in der geeignetsten Position selbsttätig gehalten wird; weiterhin wird das Risiko vermieden, daß die beiden Wandler 27 und 28 aus ihrem Kopplungsbereich herauskommen. Auch kann die Abnutzung gemessen werden, die die Auflageschiene erleidet, und es ist auch eine exakte

Erfassung des Betriebsbereichs des Wandlers 28 möglich. Zur Erreichung dieses Zweckes ist nur erforderlich, daß der Schalter 34 geöffnet wird. Die Anzeigeeinrichtung 38 zeigt dann nur das Ausgangssignal des Detektorkreises 33 an; aus dieser Anzeige kann die oben erwähnte Information abgeleitet werden.

Es ist klar, daß die Grundidee der vorliegenden Erfindung auch mit Vorteil bei solchen Schleifmaschinen verwendet werden kann, in denen das Werkstück durch eine magnetische Spindel in Drehung versetzt wird und anstelle einer Auflageschiene Auflageschuhe (üblicherweise zwei Schuhe) verwendet werden. Auch diese Maschinen können als spitzenlose Rundschleifmaschinen betrachtet werden. In diesem Falle kann die Position des Werkstückes und die Abnutzung der Schuhe erfaßt werden, indem mindestens ein meßlaster verwendet wird, der das Werkstück in der Nähe des Schuhs oder der Schuhe berührt. Insbesondere ist es möglich, daß Meßtaster verwendet werden, die in der Nähe der Schuhe oder in Bohrungen der Schuhe einsetzbare axial verschiebliche Fühler besitzen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. MeBsteuerungs- und Überwachungsvorrichtung für eine spitzenlose Rundschleifmaschine mit einer Auflageschiene zum Abstützen des zu schleifenden Werkstücks, dessen Durchmesser von zwei diametral zueinander liegenden, neben der Auflageschiene angeordneten Meßtastem mit elektromechanischen Wandlern gemessen wird, deren Signale in einer Summierstufe vereinigbar sind, deren Ausgangssignale einer Anzeigeeinrichtung sowie einer Einrichtung zur automatischen Steuerung des Bearbeitungszyklus zuführbar sind, und mit einer automatischen Nachstelleinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Meßtaster (20) in der Nähe der Auflageschiene (13) angeordnet ist, daß das von diesem Meßtaster (20) erzeugte Signal in einer Schwellwertstufe (42) mit einem Bezugssignal vergleichbar ist und daß beim Auftreten einer vorbestimmten Differenz zwischen diesen beiden Signalen die Nachstelleinrichtung (46) betätigt wird, die der Auflageschiene (13) zugeordnet ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den mit den Meßtastem (19, 20) in Wirkverbindung stehenden Eingängen der Summierstufe (36) je ein Schalter (34; 35) vorgeschaltet ist.