Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Einrichtung
zum Außenrund- und Planschleifen nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. dem Oberbegriff des
Anspruchs 3. Schleifmaschinen dieser Art, bei denen sich
die Richtung des Vorschubes der Schleifscheibe in
einem spitzen Winkel zur Umlaufachse des Werkstücks
erstreckt, sind z. B. durch US-PS 28 13 379,
29 55 391, 31 45 507 und 37 62 102 bekannt. Beim Betrieb
einiger dieser bekannten Maschinen werden am
Werkstück durch Einstechen der Schleifscheibe eine
Zylinder- oder Seitenfläche des Werkstücks und eine
Plan- oder Schulterfläche an diesem geschliffen. Zu
diesem Zweck wird die Schleifmaschine in Richtung auf
die Umlaufachse des Werkstücks vorgeschoben. Dabei
schleift die Außenrundschleiffläche der Schleifscheibe
die zylindrische Seitenfläche des Werkstücks bis
auf einen gewünschten Durchmesser ab. Gleichzeitig
greift dabei die ringförmige Planschleiffläche der
Schleifscheibe an einer radialen Plan- oder Schulterfläche
des Werkstücks an.
Bei diesem Einstechschleifen der bekannten Maschinen
wird im allgemeinen nur ein verhältnismäßig kurzer
axialer Abschnitt des Werkstücks durch die Außenrundschleiffläche
der Schleifscheibe abgeschliffen. Will
man die zylindrische Seitenfläche des Werkstücks über
eine größere Länge hin schleifen, die größer bemessen
ist als die Außenrundschleiffläche der Schleifscheibe,
dann wird die Schleifscheibe zuerst um einen
Betrag in Richtung von der Schulter- oder Planfläche
des Werkstücks abgehoben, nachdem das Einstechen
beendet ist. Dann werden das Werkstück und die
Schleifscheibe längs der Umlaufachse des Werkstücks
relativ zueinander hin und her bewegt und dabei
werden eine Reihe von Längsschliffen ausgeführt.
Während dies geschieht, nähert sich die Planschleiffläche
der Schleifscheibe der Planfläche des
Werkstücks bis auf einen gewissen Abstand, da ja
diese Planfläche bereits bis auf die gewünschte Tiefe
geschliffen ist. Bei diesen Längsschliffen kommt also
nur die Außenrundschleiffläche der Schleifscheibe zur
Wirkung, um die zylindrische Seitenfläche des Werkstücks
zu bearbeiten.
Für die bekannten Schleifmaschinen hat man verschiedene
Steueranlagen entwickelt, vergleiche die bereits
aufgeführten Patentschriften. Weitere Steueranlagen
für Schleifscheiben sind aus US-PS
36 34 978, 38 18 642, 38 20 287 und 39 19 614 bekannt.
Darunter sind auch Steueranlagen für Schleifmaschinen,
bei denen die Schleifscheibe längs einer
Bahn zugestellt wird, die sich in einem spitzen Winkel
zur Umlaufachse des Werkstücks erstreckt (z. B. US-PS 29 55 391 und 28 13 379). Soweit
diesseits bekannt, enthalten diese Steueranlagen Register,
in denen Angaben gespeichert werden, die sich
auf die Stellung der Schleifscheibe längs ihrer
schrägen Vorschubbahn beziehen. Nun können sich aber
die Stellungen der Planschleiffläche und der Außenrundschleiffläche
der Schleifscheibe gegenüber dem
Werkstück beim Vorschub der Schleifscheibe längs der
schrägen Bahn ändern. Deshalb läßt sich aus den Angaben,
welche die Lage der Schleifscheibe längs ihrer
Vorschubbahn angeben, noch nicht ersehen, welche Lage
die Schleifflächen der Schleifscheibe in bezug auf
eine Planfläche bzw. eine zylindrische Seitenfläche
des Werkstücks haben. Die Bedienungspersonen herkömmlicher
Maschinen müssen deshalb stets beim schrägen
Zustellen der Schleifscheibe einerseits und bei der
relativen Längsbewegung von Werkstück und Schleifscheibe
andererseits beachten, wie sich die Lage der
Planschleiffläche bzw. der Außenrundschleiffläche der
Schleifscheibe relativ zu den schleifenden Flächen
des Werkstücks ändert und diese Änderungen für die
Ausgangsstellungen und Zustellwege einrechnen. Dabei
werden im Werkstattbetrieb häufig die Bedienungspersonen
überfordert, da die schräge Zustellbewegung
der Schleifscheibe Einfluß auf die relative Lage der
Planschleiffläche und der Außenrundschleiffläche zum
Werkstück, die Längsbewegung jedoch nur Einfluß auf
die Lage der Planschleiffläche zum Werkstück hat.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Verfahren und eine Einrichtung zur Durchführung dieses
Verfahrens anzugeben, mit denen eine ständige,
automatische Erfassung der jeweiligen Lage der Planschleiffläche
bzw. der Außenrundschleiffläche der
Schleifscheibe relativ zu verschiedenen zu schleifenden
Plan- bzw. Zylinderflächen eines Werkstücks möglich
ist, und zwar auch dann, wenn die Schleifscheibe
überlagerte Relativbewegungen schräg zur Werkstückachse
und längs der Werkstückachse ausführt.
Die genannte Aufgabe ist durch ein Verfahren nach dem
Anspruch 1 bzw. eine Einrichtung nach dem Anspruch 3
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden einerseits
alle Längswege, die das Werkstück und die Schleifscheibe
relativ zueinander in Richtung der Werkstückachse
ausführen, in einem ersten Register ständig
mitgeschrieben; außerdem werden in dem gleichen Register
die in Richtung der Werkstückachse verlaufenden
Komponenten (z-Komponenten) aller Wege der Schleifscheibe
längs ihres schrägen Verfahrweges ständig
mitgeschrieben. Diese Wege werden auf eine spindelfeste
und damit werkstückfeste Bezugsfläche bezogen,
sodaß zu jeder Zeit in Entsprechung zu den üblichen
Werkstückvermaßungstechniken die Lage der Planschleiffläche
zu einer beliebigen Planfläche des Werkstücks
gegeben ist und z. B. von einer Steuerung verwertet
werden kann.
Andererseits werden die zur Spindelachse und damit
zur Werkstückachse radialen Komponenten (x-Komponenten)
aller Wege der Schleifscheibe längs ihres
schrägen Verfahrweges in einem zweiten Register
ständig mitgeschrieben. Diese Wege werden auf die
Spindel- bzw. Werkstückachse bezogen, sodaß zu jeder
Zeit die Lage der Außenrundschleiffläche der Schleifscheibe
zu einer beliebigen Zylinderfläche, deren
Vermaßung im allgemeinen auf die Werkstückachse bezogen
ist, in diesem Register ablesbar und von einer
Steuerung verwertbar ist.
Bei jeder Bewegung der Schleifscheibe zählen demnach
beide Register mit, während bei der relativen Längsbewegung
von Schleifscheibe und Werkstück nur das
erste Register mitzählt.
Wenn bei einer Schleifmaschine, bei welcher der Verfahrweg
der Schleifscheibe längs einer zur Umlaufachse
des Werkstücks in einem spitzen Winkel verlaufenden
Bahn erfolgt, die Planschleiffläche und die
Außenrundschleiffläche der Schleifscheibe abgerichtet
werden, dann verändert sich dadurch die relative Lage
der Schleifflächen der Schleifscheibe in bezug auf
die zu schleifenden Flächen des Werkstücks ebenfalls.
Nach des Abrichten muß daher bei bekannten Einrichtungen
die Steueranlage für die Schleifmaschine so
umprogrammiert werden, daß sich ein Ausgleich für die
beim Abrichten von der Schleifscheibe entfernte
Materialmenge ergibt. Das ist bisher durch Verstellen
der in der Steuerung gespeicherten Angaben geschehen,
welche die Lage der Schleifscheibe längs des schrägen
Zustellweges mit Bezug auf das Werkstück angeben. Soweit
diesseits bekannt, hatten aber die bekannten
Steueranlagen keine Möglichkeit, die durch das Abrichten
der Planschleiffläche und der Außenrundschleiffläche
veränderten Lagen beider Schleifflächen
relativ zum Werkstück direkt in eine Steuerung einzuführen,
um automatisch einen Ausgleich herbeizuführen.
Vorrichtungen zum Abrichten der Plan- und
der Außenrundschleiffläche einer Schleifscheibe einer
Maschine, bei der die Zustellbahn der Schleifscheibe
in einem spitzen Winkel zur Umlaufachse des
Werkstücks verläuft, sind an sich bekannt, vergleiche US-PS
39 16 581.
Um das beschriebene Problem zu lösen, ist in einer
Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, auch das Abrichtmaß
der Planschleiffläche im ersten Register und
das Abrichtmaß der Außenrundfläche im zweiten Register
zu zählen, so daß die Steuerung die durch das
Abrichten geänderten Abstände der jeweiligen Schleifflächen
von der Bezugsfläche bzw. Bezugsachse automatisch
zum jeweiligen Sollabstand angleichen kann. Die
Abrichtmaße der Plan- bzw. Außenrundschleiffläche
werden jeweils als z-Komponente bzw. x-Komponente
eines in Zustellrichtung eines Abrichtwerkzeuges zur
Schleifscheibe gemessenen Abrichtmaßes ermittelt.
Um die Planflächen eines Werkstückes gegenüber einer
Schleifscheibe genau auszurichten, verwendet man bei
bekannten Einrichtungen einen Fühler, der sich an
eine Bezugsfläche anlegt, vergleiche z. B.
US-PS 29 55 391. Dabei muß das
Werkstück derart verschoben werden, daß seine Bezugsfläche
genau in eine ganz bestimmte Stellung gelangt
Jeder Einstellfehler, der dabei erfolgen könnte,
führt zu einem fehlerhaften Schleifergebnis. Das genaue
Einstellen der Bezugsfläche in seine Sonderstellung
kann aber ein zeitraubendes Verfahren erfordern.
Es wird deshalb in weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens vorgeschlagen, nicht mehr
in herkömmlicher Weise unbedingt eine bestimmte
Sollstellung des Werkstücks einzujustieren, sondern
vielmehr eine Abweichung von dieser Sollstellung zuzulassen,
festzustellen und ebenfalls im ersten Register
zu zählen, sodaß diese Abweichung durch die
Steuerung automatisch ausgeglichen werden kann.
Zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens dient
eine Einrichtung gemäß dem Anspruch 3. Wie aus der
US-PS 28 13 379 schon bekannt ist, wird die relative
Längsbewegung zwischen Werkstück und Schleifscheibe
längs der Spindelachse im allgemeinen durch eine
Längsbewegung der gesamten Werkzeugspindelanordnung
bewirkt und in der vorliegenden Beschreibung auch anhand
entsprechender Ausführungsbeispiele beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die Einrichtung
läßt jedoch auch zu, daß
die Schleifscheibe längs der Spindelachse verfahren wird.
Erfindungsgemäß ist eine erste Wegmeßeinrichtung zum
Messen des relativen Längsweges und eine zweite
Wegmeßeinrichtung zum Messen des Verfahrweges der
Schleifscheibe vorgesehen; der Verfahrweg (in positiver
wie in negativer Richtung) wird durch einen Komponentengeber
in seine z-Komponente bzw. x-Komponente
zerlegt, wobei bei jeder Verfahrbewegung der Schleifscheibe
die z-Komponente vom ersten Register und die
x-Komponente gleichzeitig vom zweiten Register gezählt
werden.
Der relative Längsweg, der nur den Abstand der Planschleiffläche
vom Werkstück beeinflußt, wird nur im
ersten Register gezählt.
Die z-Komponente ergibt sich aus dem von der zweiten
Wegmeßeinrichtung gemessenen Verfahrweg der Schleifscheibe
multipliziert mit dem Kosinus des spitzen
Winkels zwischen Verfahrweg und Spindelachse, die x-
Komponente aus diesem Verfahrweg multipliziert mit
dem Sinus des spitzen Winkels.
Der Komponentengeber umfaßt dementsprechend zwei
Multiplikatorbausteine, in die der Verfahrweg eingegeben
wird und an deren Ausgang die jeweilige z-
Komponente bzw. x-Komponente anliegt.
Um eine eventuelle Abweichung der axialen Iststellung
des Werkstücks von einer Sollstellung nicht durch
Justierung ausgleichen zu müssen, sondern über die
Steuerung automatisch ausgleichen zu können, ist
erfindungsgemäß ein Meßwerk zum Messen des Abstandes
einer Bezugsplanfläche des Werkstücks von einer maschinenfesten
Bezugsebene vorgesehen; das Meßwerk ist
mit dem ersten Register verbunden und die gemessene
Abweichung wird von diesem ersten Register gezählt
und von der Steuerung automatisch ausgewertet.
Um die Abstandsänderungen der Schleifflächen der
Schleifscheibe vom Werkstück infolge Abrichtens der
Schleifscheibe berücksichtigen zu können, ist eine
Einrichtung gemäß Anspruch 4 vorgesehen. Der Zustellweg
des Abrichtwerkzeuges wird mittels eines
Komponentengebers in eine erste zur Planschleiffläche
der Schleifscheibe senkrechte Komponente und eine
zweite zur Außenrundschleiffläche senkrechte Komponente
zerlegt. Die erste Komponente wird ebenfalls
im ersten Register gezählt, die zweite Komponente im
zweiten Register.
Falls, wie erfindungsgemäß vorgesehen, der Zustellweg
des Abrichtwerkzeugs in der x-z-Ebene liegt, entspricht
die erste Komponente direkt der z-Komponente
und die zweite Komponente der x-Komponente dieses
Zustellweges.
Die Register sind sogenannte auf- und abwärtszählende
Register, die jeweils Bewegungen in beiden Richtungen
entlang einer Achse zählen können, wobei erfindungsgemäß
Bewegungen, die die Abstände der Schleifflächen
der Schleifscheibe von den zugeordneten zu schleifenden
Flächen des Werkzeugs vergrößern, positiv gezählt
werden, die entgegengesetzten Bewegungen dementsprechend
negativ.
Die Verschiebeantriebe für die Zustellung der
Schleifscheibe und die relative Längsbewegung zwischen
Schleifscheibe und Werkstück entlang der
Spindelachse umfassen vorzugsweise jeweils eine mit
einem Ende an einem Antriebsmotor angekoppelte
Gewindespindel. Die Wegmeßeinrichtungen sind dann jeweils
durch mit den Antriebsmotoren gekoppelte Impulsgeneratoren
ausgebildet, die Schrittzählimpulse
direkt oder gegebenenfalls nach Zerlegung in Wegkomponenten
an die Register geben.
Um die ordnungsgemäße Funktion der Verschiebeantriebe
und der Wegmeßeinrichtungen zusätzlich zu überwachen,
ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß jeweils an dem
dem Antriebsmotor abgewandten Ende der Gewindespindel
ein weiterer Impulsgenerator angekoppelt ist, dessen
Ausgangssignale mit dem des ersten, mit dem Antriebsmotor
direkt gekoppelten Impulsgenerator in
einer Vergleicherschaltung verglichen werden. Das
Auftreten einer Differenz zwischen der vom ersten und
vom weiteren Impulsgenerator ausgegebenen Schrittanzahl
zeigt eine Fehlfunktion an, die beispielsweise
durch Fehler im Wegmeßsystem oder einen Bruch der Gewindespindel
verursacht sein kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße
Einrichtung ermöglichen ein vollautomatisches
Außenrund- und Planschleifen auch komplizierter Werkstückkonturen.
Dadurch, daß die Auswirkungen des
schrägen Verfahrens der Schleifscheibe sowohl auf die
Abstände der Planschleiffläche als auch der Außenrundschleiffläche
vom Werkstück automatisch erfaßt
und vom Rechner berücksichtigt werden, lassen sich
sehr effektive Schleifverfahren durchführen. So kann
beispielsweise beim Längsschleifen einer Zylinderfläche,
bei welchem die Schleiffläche mehrere Längshübe
entlang der Zylinderfläche ausführt und nach
jedem Längshub erneut zugestellt wird, unabhängig vom
Zustellweg die z-Komponente dieser Zustellung automatisch
ausgeglichen werden, sodaß die Schleifscheibe
bei jedem Längshub exakt bis an die die Zylinderfläche
begrenzende Planfläche fahren kann. Dieser
Ausgleich kann dadurch erreicht werden, daß vor der
Zustellung der Schleifscheibe das Werkstück um den
Betrag der z-Komponente in Richtung der Spindelachse
versetzt wird oder daß man den Längshub jeweils um
den Betrag der z-Komponente vor Erreichen der Planfäche
enden läßt.
Auch die Ausgangsposition der Schleifscheibe vor Beginn
einer Einstechschleifbewegung, bei der gleichzeitig
eine Zylinderfläche und eine Planfläche des
Werkstücks geschliffen werden, kann von der Steuerung
automatisch aus den Angaben der beiden Register berechnet
werden.
Ebenso ist es z. B. möglich, beim Schleifen von Planflächen
in mehreren radial von außen nach innen aufeinanderfolgenden
Stufen mit der Schleifscheibe automatisch
gesteuert die verschiedenen Ausgangspositionen
für die Zustellung der Schleifscheibe aufzufinden,
indem diese Ausgangsposition in den Registern
als Sollwerte vorgegeben werden und die
Schleifscheibe bis zum Erreichen der Sollwerte verfahren
wird.
In den Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der
Erfindung veranschaulicht sind, zeigen
Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht einer Schleifmaschine
nach der Erfindung,
Fig. 2 einen in kleinerem Maßstab dargestellten Grundriß
der Maschine, betrachtet in Richtung der Pfeile 2
der Fig. 1,
Fig. 3 den Grundriß in schematischer Darstellung zur
Erläuterung der gegenseitigen Lage von Schleifscheibe
und Werkstück und zur Erläuterung der
Steueranlage,
Fig. 4 eine Einzelheit der Fig. 3 in größerem Maßstabe
unter Darstellung eines Meßwerts für den Abstand
zwischen einer Bezugsfläche des Werkstücks und
einer Bezugsebene der Maschine,
Fig. 5 eine Darstellung der
Art und Weise, in der ein Werkstück in Achsenrichtung
verschoben wird, um die Bewegung der
Schleifscheibe auf einer Bahn auszugleichen, die
in einem spitzen Winkel zur Umlaufachse des Werkstücks
verläuft,
Fig. 6 eine schematische Darstellung der in Fig. 5 gezeigten
Anordnung zur Erläuterung der Art und Weise
in der die Schleifscheibe auf einer Bahn verschoben
wird, die sich in einem spitzen Winkel zur Umlaufachse
des Werkstücks erstreckt,
Fig. 7 ein Schaltschema der beiden Register zum Speichern
der Angaben,
Fig. 8 eine Abrichtvorrichtung für die Schleifscheibe,
Fig. 9 die Antriebsspindel für die axiale Verschiebung
des Werkstücks mit dem Antriebsmotor und mit zwei
mit der Spindel unmittelbar gekuppelten Impulsgeneratoren.
Fig. 10 den Schnitt nach der Linie 25-25 der Fig. 9 zur
Darstellung eines der Impulsgeneratoren,
Fig. 11 die Vorschubspindel für die Beistellung der Schleifscheibe
nebst Antriebsmotor und nebst zweier zugehöriger
Impulsgeneratoren.
Fig. 12 den Schnitt nach der Linie 27-27 der Fig. 11 zur
Darstellung des einen in Fig. 11 gezeigten Impulsgenerators.
Fig. 13 ein Schaltschema der Impulsgeneratoren der Fig. 9
und 10.
Auf dem Bett 32 (Fig. 1) der Schleifmaschine 30 befindet
sich eine zur Spindelachse parallele Gleitbahn für den
das Werkstück tragenden Längsschlitten 34. Diese Gleitbahn
besteht aus parallelen Gleisen 40 und 42, und der Schlitten
34 ist darauf durch eine Gewinde- oder Leitspindel 38 verschiebbar, die
mit einem Antriebsmotor 36 (Fig. 3) gekuppelt ist. Dieser
Motor wird vom Bett 32 getragen. Die Gleitbahn ist durch
eine teleskopartig ausgeführte Abdeckung 46 geschützt,
welche die Verschiebung des Längsschlittens 34 auf dem
Bett 32 gestattet.
Der Längsschlitten 34 trägt einen Spindelstock 52 und einen
Reitstock 54, mit deren Hilfe das Werkstück 50 (Fig. 1)
um seine waagerechte Längsachse 56 drehbar gelagert ist.
Diese Achse fällt mit der Z-Achse der Maschine zusammen
und verläuft parallel zur Leitspindel 38 und zu den Gleisen
40 und 42. Wird die Leitspindel 38 durch ihren Motor 36
in Umlauf versetzt, dann verschiebt sich der Längsschlitten
34 auf den beiden Gleisen 40 und 42 und nimmt dabei das
Werkstück 50 längs seiner Umlaufachse mit.
Die im Spindelstock 52 gelagerte Werkstückspindel wird durch
einen Motor 60 angetrieben und versetzt das Werkstück 50
um die Spindelachse 56 in Umlauf. Der den Spindelstock 52,
den Reitstock 54 und den Motor 60 tragende Bettschlitten
34 wird also auf der Gleitbahn 40, 42 des Bettes durch
die Leitspindel 38 in Bewegung versetzt, wenn diese durch
ihren Motor 36 angetrieben wird. Denn die Leitspindel 38
steht mit dem Bettschlitten 34 durch eine Mutter in Verbindung,
die auf die Leitspindel aufgeschraubt ist.
Die Schleifscheibe 62 (Fig. 1 und 3), die mit einer Abdeckung
64 versehen ist, läuft um eine Achse 66 um, die sich in
einem spitzen Winkel zur Werkstückspindelachse 56 erstreckt
(Fig. 3) und vorzugsweise in einer waagerechten Ebene liegt.
Beim in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt
der spitze Winkel 30°, und die Achse 66 liegt in
derselben waagerechten Ebene wie die Werkstückspindelachse
56. Unter Umständen kann es aber erwünscht sein, die Umlaufachse
66 der Schleifscheibe gegenüber der Werkstückspindelachse
versetzt anzuordnen und den spitzen Winkel abweichend
von 30° zu bemessen.
Die Lager für die Welle der Schleifscheibe sind auf einem
Vorschubschlitten 70 angeordnet, der auf einer auf dem
Bett 32 befindlichen waagerechten Führungsbahn gleitet.
Diese wird von parallelen Gleisen 72 und 74 gebildet und
erstreckt sich in einem spitzen Winkel zur Achse 56 der
Werkstückspindel. Beim veranschaulichten Ausführungsbeispiel
beläuft sich dieser spitzen Winkel auf 60°. Die
Verschiebung des Schlittens 70 mit der Schleifscheibe 62
in Richtung auf das Werkstück 50 zu und von ihm fort erfolgt
durch eine am Bett 32 unverschiebbar gelagerte Gewinde- oder Leitspindel
84, die durch einen Motor 82 antreibbar und durch
eine Mutter mit dem Schlitten 70 verbunden ist und sich
parallel zu den Gleisen 72 und 74, also parallel zur
Verschiebungsrichtung der Schleifscheibe 62, erstreckt.
Auf dem Schlitten 70 ist der Motor 88 angeordnet, der die
Schleifscheibe 62 in Umlauf versetzt.
Der Lauf der Schleifmaschine 30 wird durch eine Steueranlage
gesteuert, zu der ein Rechenwerk 92, Fig. 3 gehört, das
durch ein Kabel 96 (Fig. 1 und 3) mit einer Schalttafel 94
verbunden ist, auf der die verschiedenen Steuergrößen einstellbar
sind. Von dieser Schalttafel 94 aus werden die
verschiedenen dort eingestellten Angaben auf Speicherwerke
übertragen, die in dem Rechenwerk 92 angeordnet sind. Diese
Angaben dienen der Auswahl des Registers, der Übermittlung
der auszuführenden Befehle und verschiedener Zahlengrößen.
Die Auswahl des Registers erfolgt durch besondere Tasten.
Die Zahlenangaben, die sich auf den auszuführenden Schleifvorgang
beziehen, werden auf der Schalttafel durch Zahlentasten
eingestellt, die einer von Hand zu bedienenden
Tastatur angehören. Sind die Angaben, die sich auf das
Schleifen eines besonderen Werkstücks beziehen, in das
Rechenwerk 92 eingeführt, dann wird an der Schalttafelf 94
die Maschine zur Ausführung eines einzigen Arbeitszyklus
in Gang gesetzt. Das bietet die Möglichkeit, die Einstellung
nachzuprüfen und die Zeitdauer des Arbeitszyklus auf
ihren Bestwert zu bringen. Ist dieser einzige Arbeitszyklus
beendet, dann wird die Maschine auf selbsttätigen Betrieb
umgeschaltet und schleift nacheinander die gewünschte
Anzahl von Werkstücken genau nach dem gleichen Maß.
Die Schalttafel 94 hat Tasten zum Einstellen von zehn Gruppen
von Angaben, wobei jede Gruppe einundzwanzig Einstellgrößen
umfaßt. Von diesen einundzwanzig Einstellgrößen sind zehn
Stellungen der beiden Schlitten 34 und 70, neun sind Geschwindigkeiten
und zwei geben Betriebsgrößen an. Zu
diesen Betriebsgrößen gehört eine Zahl, die den Durchmesser
des Werkstücks angibt. Durch diese Angabes wird die
Anzahl der Längsschliffe identifiziert. Die zweite Betriebsgröße
gibt den Werkstücksdurchmesser beim vorhergehenden
Arbeitszyklus der Maschine wieder und stellt die Rechenlage
entsprechend ein, wenn noch weitere Längsschliffe folgen
müssen.
Alle Einstellungen, die sich auf die Stellungen
des die Schleifscheibe tragenden Vorschubschlittens 70
beziehen, sind positiv, weil sich die Schleifscheibe 62
stets auf der einen Seite der Werkstücksachse befindet,
nämlich mit Bezug auf Fig. 3 darüber. Alle Angaben über
Stellungen des Werkstückschlittens 34 haben ein Vorzeichen.
Das ist deshalb erforderlich, weil sich bei manchen
Werkstücken die Nullstellung längs der Z-Achse, nämlich
die Lage des Schnittpunktes der Z-Achse und der X-Achse,
an einer anderen Stelle befinden können, als am äußersten
linken Ende des Werkstücks. Stellungen links von dem Schnittpunkt
der Achsen 100 und 56 haben ein negatives Vorzeichen
und Stellungen rechts von diesem Schnittpunkt ein positives.
Die Lage der X-Achse 100 gegenüber dem Werkstückschlitten
34 steht fest. Mithin wandert der Schnittpunkt der Achsen
100 und 56 gegenüber dem Bett 32 der Maschine zusammen mit
dem Schlitten 34 längs der Führungsbahn 40, 42. Mit diesem
Schnittpunkt wandert auch der Schnittpunkt der Mittelachse
78 der Bewegungsbahn der Schleifscheibe 62 (Fig. 3) mit der
Z-Achse Y, wenn sich der Schlitten 34 längs seiner Bahn 40,
42 verschiebt.
Weiter sind auf der Schalttafel 94 von Hand bedienbare
Tasten vorgesehen, die zum Eintragen und zum Anzeigen der
gespeicherten Größen dienen. Die Eintragstaste drückt
man, wenn man Zahlenangaben in das Speicherwerk des Rechenwerks
92 einführen will, um dadurch bereits darin gespeicherte
Angaben zu ersetzen. Die Anzeigetaste bewirkt, daß die
Zahlenangaben in einem Fenster 104 der Schalttafel 94 erscheinen,
vergleiche Fig. 1 und 3.
Vor Beginn eines Schleifvorgangs ist es erforderlich,
die Stellung des Werkstücks 50 in Achsenrichtung, also längs
der X-Achse 100 zu bestimmen. Bisher wurde zu diesem Zweck
das Werkstück längs der Z-Achse 56 so weit verschoben, bis
eine bestimmte Bezugsfläche des Werkstücks genau in einer
Bezugsebene der Maschine lag. Ist das nicht der Fall, dann
nimmt das Werkstück nicht die richtige Lage gegenüber der
X-Achse 100 ein, und das kann beim Schleifvorgang zu
Irrtümern führen.
Um nun die Lage des Werkstücks genau zu bestimmen, entfällt
bei dem hier beschriebenen Verfahren die Notwendigkeit,
die Bezugsfläche des Werkstücks genau in die Bezugsebene der
Maschine zu bringen. Vielmehr braucht die Bezugsfläche
des Werkstücks nur in der Nähe der Bezugsebene
der Maschine zu liegen. Es ist nämlich ein Meßwerk 108,
Fig. 4, vorgesehen, das den Abstand mißt, den die Bezugsfläche
110 des Werkstücks 50 von der Bezugsebene 112 der
Maschine einhält, und ein dem Meßergebnis entsprechendes
Ausgangssignal liefert. Die Bezugsebene 112 der Maschine
erstreckt dich parallel zur X-Achse 100 und liegt bei dem
in Fig. 4 gezeigten Beispiel rechts von der X-Achse 100.
Diese Bezugsebene 110 könnte aber auch links von der Achse
100 liegen oder mit ihr zusammenfallen.
Das Meßwerk 108 hat einen Fühler 116, der schwenkbar
durch ein Gelenk 118 am Werkstückschlitten 34 angebracht
ist und mit seinem Ende 120 an der ringförmigen Bezugsfläche
110 des Werkstücks anliegt. Das andere Ende 122 des Fühlers
116 stellt auf einem spulenförmigen Widerstand 124 eines
Potentiometers eine bestimmte Spannung ein. Man kann
gewünschtenfalls auch andere Arten von Signalgebern
verwenden.
Fallen die Bezugsfläche 110 des Werkstücks und die
Bezugsebene 112 der Maschine zusammen, dann beläuft sich die
Spannung des Ausgangssignals auf Null. Diese Spannung wird
über eine Leitung 128 in einen Umwandler 126 eingeführt,
der den Analogwert in einen Digitalwert umwandelt. Für
dieses Signal, das der Stellung entspricht, bei welcher die
Bezugsfläche 110 des Werkstücks genau mit der Bezugsebene
112 der Maschine zusammenfällt, liefert der Umwandler 126
ein entsprechendes Ausgangssignal von Null. Positiv fällt
das Ausgangssignal des Umwandlers 126 aus, wenn die Werkstückfläche
110 gegenüber der Bezugsebene 112 in der in
Fig. 4 gezeigten Weise versetzt liegt. Die positive Ausgangsgröße
entspricht dann dem Abstand der Fläche 110 von der
Ebene 112. Die Ausgangsgröße des Umwandlers 126 stellt eine
binäre Zahl dar, die aus mehreren Bits besteht. Negativ
ist das binäre Ausgangssignal des Umwandlers 126, wenn sich
die Werkstückfläche 110 links von der Bezugsebene 112 der
Maschine befindet. Auch in diesem Falle gibt die Zahl
den Abstand der Fläche 110 von der Bezugsebene 112 an.
Die digitalen Ausgangssignale des Umwandlers 126 werden
in einem Register gespeichert, das die Stellung der ringförmigen
Planschleif- oder Kantenfläche 130 der Schleifscheibe 62 (Fig.
3 und 4) mit Bezug auf die X-Achse 100 angibt. Liegt die
Werkstückfläche 110 rechts von der Bezugsebene 112, dann
bewirkt das Ausgangssignal des Umwandlers 126 eine entsprechende
Verringerung der in diesem Stellungsregister gespeicherten
Größe, wodurch angezeigt wird, daß der Abstand der ringförmigen
Kantfläche 130 der Schleifscheibe von der X-Achse
100 den Sollwert unterschreitet, weil das Werkstück 50 gegenüber
der Bezugslage nach rechts versetzt ist. Ist hingegen
die Werkstückfläche 110 mit Bezug auf Fig. 4 auf die linke
Seite der Bezugsebene 112 versetzt, dann bewirkt die Ausgangsgröße
des Umwandlers 126, daß die im Register gespeicherte
Zahl einen größeren Abstand der Schleifscheibenfläche 130
von der Achse 100 anzeigt. Dadurch wird ein Ausgleich dafür
geschaffen, daß die Werkstückfläche 110 gegenüber der
Bezugsebene 112 der Maschine versetzt zu liegen kommt.
Zwar gelangt im vorliegenden Fall das Meßwerk 108
zur Verwendung an einer Schleifmaschine, deren Schleifscheibe
62 sich auf einer Bahn verschiebt, die mit der X-Achse einen
spitzen Winkel einschließt, doch kann auch bei einer Schleifmaschine,
bei der diese Bahn rechtwinklig zur Z-Achse 56,
also parallel zur X-Achse 100 verläuft, die Bezugsfläche
des Werkstücks entsprechend gelegen sein. Wenn auch das
Meßwerk 108 besondere Vorteile bietet, könnten andere Meßwerke
bei der hier beschriebenen Schleifmaschine 30 verwendet
werden, um die Lage des Werkstücks zu messen. Ferner könnte
das Werkstück derart gelegen sein, daß seine Bezugsfläche von
der X-Achse abgewandt ist, statt ihr gemäß Fig. 4 zugewandt
zu sein.
Einige geometrische Verhältnisse seien anhand eines typischen Schleifvorganges
im Zusammenhang mit Fig. 5 und 6 erläutert:
Um die Längsfläche 154 des Werkstücks 50 bis auf die
gewünschte Tiefe abzuschleifen, muß man die Schleifscheibe 62
nach innen in Richtung auf die Z-Achse 56 ausgehend von
der in Fig. 5 gezeigten Lage einwärts beistellen.
Soll die Längsfläche 154 des Werkstücks 50 bis auf eine
Tiefe abgeschliffen werden, die in Fig. 5 durch die gestrichelte
Linie 166 wiedergegeben ist, dann muß die Schleifscheibe
62 längs der sich in einem spitzen Winkel zur
Z-Achse erstreckenden Bahn um eine Strecke vorgeschoben werden,
die in Fig. 5 bei 168 gezeigt ist. Die Größe dieser Strecke
162 ist in Fig. 5 der Klarheit halber übertrieben.
Der Vorschub der Schleifscheibe 62 über die Strecke 168,
Fig. 5, in Richtung auf die Z-Achse hat zur Folge, daß
die Kantenfläche 130 der Schleifscheibe einwärts und nach
links von der in Fig. 5 gezeigten Stellung aus um eine
Strecke 170, Fig. 5, verstellt wird. Würde das Werkstück
dabei die in Fig. 5 gezeigte Stellung beibehalten, dann
würde die Schulter 158 aus ihrer in Fig. 5 gezeigten Sollstellung
durch den von der Schleifscheibe mit ihrer Fläche
130 bewirkten Abschliff nach links verlagert werden. Diese
unerwünschte Verlagerung der Planfläche 158 rührt daher,
daß die Vorschubbahn der Schleifscheibe in einem spitzen
Winkel zur Z-Achse 56 verläuft.
Damit diese unerwünschte Verlagerung der Planfläche 158 zu vermeiden ist,
wird das Werkstück 50 um den Betrag nach links
verschoben, um den sich die Kantenfläche 130 der Schleifscheibe
mit Bezug auf Fig. 5 beim Vorschub der Schleifscheibe 62
bis zur gestrichelten Linie 166 nach links verschiebt.
Das geschieht, bevor die Schleifscheibe 62 ihren Vorschub
in Richtung auf die Z-Achse erfährt.
Diese Verschiebung des Werkstücks nach links hat zur Folge,
daß zwischen der Kantenfläche 130 der Schleifscheibe 62
und der Planfläche 158 ein Abstand geschaffen wird, der
der Strecke 170 entspricht. Erst dann erfolgt der Vorschub
der Schleifscheibe 62 um die Strecke 168 der Fig. 5 und 6.
Beim Vorschub der Schleifscheibe 62 um die Länge der Strecke
168 wandert dann die Kantenfläche 130 der Schleifschiebe in
dieselbe Ebene zurück, in der sie in Fig. 5 gezeigt ist,
wobei sie jedoch in radialer Richtung gegenüber der Längsfläche
154 einwärts versetzt wird. Beim Vorschub der
Schleifscheibe 62 über die Strecke 168 wird eine innere
Zone 174 der Planfläche 158 des Werkstücks abgeschliffen,
so daß sie die zuvor abgeschliffene Zone 162 der Planfläche
158 verlängert. Die Strecke 174 dieser Verlängerung
stellt das Produkt der Vorschubstrecke 168 der Schleifscheibe
mit dem Sinus des Winkels A nach der Fig. 6 dar. Es ist dies
der Winkel zwischen der Vorschubbahn der Schleifscheibe
und der Z-Achse. In Fig. 6 ist die Strecke 174 in größerem
Maßstabe als in Fig. 5 dargestellt. Gleichzeitig verschiebt
sich die Kantenfläche 130 der Schleifscheibe in Richtung auf
die X-Achse um die Strecke 170. Diese stellt das Produkt der
Vorschubstrecke 168 mit dem Kosinus des Winkels A dar. Da
das Werkstück 50 zunächst um die Strecke 170 nach links
zurückgezogen wird, bevor der Vorschub der Schleifscheibe
erfolgt, unterbleibt eine Verlagerung der Planfläche 158
in Achsenrichtung während des Vorschubes der Schleifscheibe.
Ohne diese Verschiebung des Werkstücks nach links würde
nämlich die Planfläche 158 durch Abschleifen um die Strecke
170 verschoben werden.
Das Rechenwerk 92, Fig. 3,
nimmt
die Angaben auf, die durch die Tastatur auf dem Schaltbrett
94 von Hand eingeführt werden. Zu dem im Rechenwerk enthaltenen Chip gehören
weitere Schnittstellenmodule. Dieser zentrale Chip (Elektronikbaustein)
verarbeitet die Angaben entsprechend den gegebenen Befehlen
und sorgt für die Zeiteinteilung und das Zählen und übermittelt
die Angaben über die Wirkung der Maschine zu den
Ausgangsschnittstellenmodulen.
Ein in dem Rechenwerk 92 vorgesehener Speicher mit willkürlichem
Zugriff beruht auf der Wirkung eines Chips,
der durch Verwendung einer Stützbatterie
von 30 Tagen Lebensdauer löschsicher gemacht ist.
Dieser löschsichere Speicher mit willkürlichem Zugriff
speichert die Angaben des Programms für das zentrale Schaltelement.
Ein weiterer Speicher mit willkürlichem Zugriff,
dient der vorübergehenden Speicherung der Angaben. Löschfähige
programmierbare Festwertspeicher, die einen
durch ultraviolettes Licht löschbaren Chip enthalten,
gelangen bei einem Programm zur Verwendung,
das Weisungen für das zentrale Schaltelement vorsieht.
Dadurch werden Angaben behandelt, die von den Schnittstellenmodulen
und den Speichern mit willkürlichem Zugriff geliefert
werden.
Um das Rechenwerk 92 mit Angaben zu beliefern, welche die
Lage der X-Achse 100 gegenüber der Kantenfläche 130 der
Schleifscheibe 62 betreffen, wird ein Impulsgenerator 190,
Fig. 3, durch den Motor 36 gleichzeitig mit der Leitspindel
38 angetrieben. Das Ausgangssignal wird von diesem Impulsgenerator
190 über eine Leitung 192 dem Rechenwerk 92
geliefert. Dieses steuert den Motor 36 über eine Leitung 194.
In entsprechender Weise ist mit dem Motor 82 ein Impulsgenerator
198, Fig. 3 gekuppelt, der die Antriebsspindel 84
für den Schleifscheibenschlitten antreibt. Die von diesem
Impulsgenerator gelieferten Impulse geben die Strecke
an, um die die Schleifscheibe in Richtung auf die Z-Achse
56 vorgeschoben oder zurückgezogen wird. Diese Impulse
werden dem Rechenwerk 92 über eine Leitung 200 zugeführt.
Gesteuert wird die Wirkung des Motors 82 durch Signale,
die über eine Leitung 202, Fig. 3, zugeführt werden.
Beim Schleifvorgang liefert das Rechenwerk 92 über eine
Leitung 204, Fig. 3 dem Motor 60 ein Signal, durch das
dieser stetig in Umlauf versetzt wird. Dieser Motor treibt
die Werkstückspindel um die Z-Achse 56 derart an, daß die
Umfangsgeschwindigkeiten des Werkstücks den im Programm
vorgesehenen Größen entsprechen. Ferner bewirkt das Rechenwerk
92, daß der Motor 88 stetig die Schleifscheibe 62
antreibt. Die Laufgeschwindigkeit des Motors 88 ändert sich
entsprechend den programmierten Befehlen unter Steuerung
durch Signale, die über eine Leitung 206 geliefert werden.
Weil die Vorschubbahn der Schleifscheibe mit der Z-Achse
56 einen spitzen Winkel einschließt, ändern sich beim
Vorschub der Schleifscheibe 62 auf das Werkstück 50 zu
und beim Rückzug vom Werkstück 50 fort sowohl die Lage
der Kantenfläche 130 gegenüber der X-Achse 100 als auch
die Lage der Außenrundschleif- oder Vorderfläche 138 der Schleifscheibe gegenüber
der Z-Achse 56. Die Lage der X-Achse 100 gegenüber der
Kantenfläche 130 ändert sich auch, wenn der Werkstückschlitten
34 längs der Werkstückspindelachse verschoben
wird.
Damit das Rechenwerk 92 die jeweilige Stellung der Schleifscheibenkantenfläche
130 gegenüber der X-Achse 100 ständig
überwachen kann, enthält es ein der Z-Achse zugeordnetes
Register 210, das ein voreinstellbares Zählwerk darstellt (Fig. 7).
Dieses Zählwerk kann vorwärts und rückwärts zählen. Gewünschtenfalls
kann das Register 210 auch durch andere Schaltwerke
ersetzt werden. Es speichert die Angaben, welche sich auf
die Lage der Kantenfläche 130 gegenüber der X-Achse 100
in Richtung der Z-Achse 56 beziehen.
In dem Rechenwerk 92 ist noch ein zweites Register 214 vorgesehen,
das der X-Achse zugeordnet ist und ebenfalls ein
vorwärts und rückwärts zählendes Zählwerk darstellt und
gewünschtenfalls durch ein anderes Schaltwerk ersetzt werden
kann. Dieses der X-Achse zugeordnete Register 214 speichert
die Angaben, die sich auf die Lage der Vorderfläche 138
gegenüber der Z-Achse 56 in Richtung der X-Achse 100 beziehen.
Die in den beiden Registern 210 und 214 gespeicherten Angaben
können nacheinander abgelesen werden. Diesem Zweck dient das
in der Schalttafel vorgesehene Anzeigewerk 104 , Fig. 1
und 7. Soll diese die im Register 210 der Z-Achse gespeicherten
Werte anzeigen, dann schließt das Rechenwerk 92 einen
Schalter 218, Fig. 7, der an eine UND-Verknüpfung 220
angeschlossen ist. Dank dieser Verknüpfung können die
im Register der Z-Achse gespeicherten Angaben zum Anzeigegerät
104 übertragen werden. Sollen die im X-Register
gespeicherten Angaben auf das Anzeigegerät 104 übertragen
werden, dann wird durch das Rechenwerk 92 ein
Schalter 222 umgeschaltet, so daß die UND-
Verknüpfung 224 die Angaben dem Anzeigewerk 104 übermittelt.
Diese Übermittlung erfolgt über eine Leitung 228. Eine
entsprechende Stromkreisschaltung gelangt zur Verwendung,
um jedes gewünschte Programm wahlweise anzuzeigen.
Es sei nun angenommen, daß bei der anfänglichen Einstellung
des Werkstücks 50 gegenüber der X-Achse dessen Bezugsfläche
110 versetzt ist gegenüber einer Bezugsebene 112 der Maschine,
wie es zuvor mit Bezug auf das Meßwerk 108 in Fig. 4 erläutert
wurde. In diesem Falle wird von dem Analog-Digital-Umsetzer
126 ein mehrstelliges binäres Signal zum Register 210, Fig.
7, über eine Leitung 232 übertragen. Wenn das Werkstück
50 vor Beginn seiner Bearbeitung gegenüber der X-Achse
100 eingestellt wird, ist ein Schalter 234, Fig. 7, geschlossen.
Dadurch wird bewirkt, daß das von dem Analog-
Digital-Umsetzer 126 dem Register 210 übermittelte Signal
im Register entsprechend dem Abstand eingestellt wird,
um welchen die Bezugsfläche 110 des Werkstücks von der
Bezugsebene 112 der Maschine entfernt ist. Durch diese
Voreinstellung des der Z-Achse zugeordneten Registers 210
wird ein Ausgleich für diesen Abstand geschaffen.
Bei der Verschiebung des Werkstückschlittens 34 durch den
Motor 36 mit Bezug auf Fig. 3 nach rechts nimmt der Abstand
der Kantenfläche 130 der Schleifscheibe 62 von der X-Achse
stetig ab, so daß die im Register 210 der Z-Achse gespeicherte
Größe kleiner wird. Dabei schließt das Rechenwerk 92
einen Schalter 238. Das hat zur Folge, daß die vom Impulsgenerator
190 erzeugten Impulse über die UND-Verknüpfung
240 und die Leitung 192 dem Z-Register 210 zugeführt
werden. Auch schließt das Rechenwerk 92 einen
Schalter 242, wodurch die vom Impulsgenerator 190
gelieferten Impulse dem Register 210 zugeführt werden
und diesen rückwärts zählend verstellen. Da aber der
Impulsgenerator 190 vom Motor 36 synchron mit der Leitspindel
38 des Werkzeugschlittens angetrieben wird,
geben die vom Impulsgenerator 190 gelieferten Impulse
an, um welche Strecke sich der Schlitten 34 mit dem Werkstück
50 gegenüber dem Bett 32 und der Schleifscheibe 62 verschiebt.
Mithin werden im Register 210 die vom Impulsgenerator 190
gelieferten Impulse rückwärts gezählt und verringern
daher den gespeicherten Betrag um ein Maß, das der Verringerung
des Abstandes der Schleilfscheibenfläche 130 von der X-Achse
100 entspricht.
Verschiebt der Motor 36 den Werkstückschlitten 34 nach links
mit Bezug auf Fig. 3, so daß der Abstand der Kantenfläche
130 der Schleifscheibe 62 von der X-Achse 100 zunimmt, dann
ist ein Schalter 246 geschlossen, was zur Folge hat, daß
die vom Impulsgenerator 190 gelieferten Impulse, die
über die UND-Verknüpfung 240 dem Register 210 geliefert
werden, dieses vorwärts zählend verstellen. Die im Register
210 gespeicherte Größe nimmt also um einen Betrag zu,
welcher der Zunahme des Abstandes der Kantenfläche 130 der
Schleifscheibe von der X-Achse entspricht, die bei der
Verschiebung des Werkstückschlittens 34 von der Schleifscheibe
fort stattfindet. Beim Vorschub der Schleifscheibe 62 durch
den Motor 82 auf das Werkstück zu, also bei einer Verringerung
der Entfernung der Kantenfläche 130 von der X-Achse 100
entsprechend einer Kosinus-Funktion des Winkels, den die
Bewegungsbahn der Schleifscheibe 62 mit der Z-Achse 56 einschließt,
werden die vom Impulsgenerator 198 gelieferten
Impulse vor ihrer Zuführung zum Register 210 der Z-Achse
durch einen Multiplikator 250, Fig. 7 geschickt. Dieser
verringert die Zahl der Impulse, welche alsdann über die
UND-Verknüpfung 252 gesandt werden. Denn zu dieser Zeit
hat das Rechenwerk 92 diese Verknüpfung durch Schließen
eines Schalters 254 geöffnet. Da sich der Winkel zwischen
der Bahn der Schleifscheibe 62 und der Z-Achse 56 beim
beschriebenen Ausführungsbeispiel auf 60° beläuft, erhält
daher das Register 210 vom Multiplikator 250 eine Anzahl
von Impulsen, die der vom Impulsgenerator 198 gelieferten
Zahl, multipliziert mit dem Kosinus von 60° entspricht. Da sich
die Schleifscheibe 62 in Richtung auf das Werkstück bewegt
und der Rückwärtszählschalter 242 geschlossen ist, werden
die Impulse während der Bewegung der Schleifscheibenkantenfläche
130 auf die X-Achse 100 zu im Register 210
rückwärts gezählt.
Der Vorwärtszählschalter 246 ist dann geschlossen, wenn die
Schleifscheibe 62 von der Z-Achse 56 fort verschoben wird
und den Abstand ihrer Kantenfläche 130 von der X-Achse 100
vergrößert.
Daher werden die vom Impulsgenerator 198 gelieferten
Impulse über den Multiplikator 250 und die UND-Verknüpfung
252 im Register 210 vorwärts gezählt. Gleichgültig,
ob sich die Schleifscheibe dem Werkstück nähert oder sich
von ihm zurückzieht, ändert sich also der im Register 210
gespeicherte Betrag entsprechend einer Kosinusfunktion
des Winkels, den die Bewegungsbahn der Schleifscheibe
mit der Z-Achse einschließt.
Der in Richtung der X-Achse 100 gemessene Abstand
zwischen der Vorderfläche 138 der Schleifscheibe und der
Z-Achse ändert sich nur dann, wenn die Schleifscheibe 62 in
Richtung auf die Z-Achse 56 vorgeschoben oder zurückgezogen
wird, während die Verschiebung des Werkstückschlittens
34 längs der Werkstückspindelachse keinen Einfluß auf
diesen Abstand hat. Aus diesem Grunde bewirkt der Lauf
des Werkstückschlittens 34 längs der Z-Achse keine Änderung
der im Register 214 der X-Achse gespeicherten Angaben.
Bei Vorschub oder Rückzug der Schleifscheibe 62 in
Richtung auf das Werkstück 50 zu oder von ihm fort ändert
sich der Abstand der Vorderfläche 138 der Schleifscheibe
von der Z-Achse 56. Aus diesem Grunde werden die von dem
Impulsgenerator 198 gelieferten Impulse über eine
Leitung 260 (Fig. 7) und einen Multiplikator 262 einer
UND-Verknüpfung 264 zugeführt, die das Rechenwerk durch
Schließen eines Schalters 268 immer dann öffnet, wenn
der Vorschub oder Rückzug der Schleifscheibe 62 mit Bezug
auf das Werkstück stattfindet. Der Multiplikator 262
multipliziert die vom Impulsgenerator 198 gelieferten
Impulse mit dem Sinus des Winkels, den die Vorschubbahn
der Schleifscheibe 62 mit der Z-Achse 56 einschließt.
Da sich dieser Winkel beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
auf 60° beläuft, multipliziert der Multiplikator 262 die
Anzahl der vom Impulsgenerator 198 gelieferten Impulse
mit den Sinus von 60°. Die über die UND-Verknüpfung 264 gelieferten
Impulse werden dann im Register 214 der
X-Achse gespeichert. Beim Vorschub der Schleifscheibe
62 in Richtung auf das Werkstück 50 wird ein Rückwärtsschalter
272 geschlossen, der bewirkt, daß die dem
Register 214 zugeführten Impulse rückwärts gezählt
werden und daher die gespeicherte Größe abnimmt. Bei
Rückzug der Schleifscheibe 62 vom Werkstück 50 fort
wird ein Vorwärtszählschalter 272 geschlossen und bewirkt,
daß die von der UND-Verknüpfung 264 gelieferten Impulse
den im Register 214 gespeicherten Wert vergrößern.
Die in den Fig. 4 und 7 gezeigte Schaltung soll
die Wirkungsweise verständlich machen. Gewünschtenfalls
können andere und auch vewickeltere Schaltungen verwendet
werden.
Da nach längerem Betrieb die Flächen 130 und 138
der Schleifscheibe verschleißen und stumpf werden, müssen
sie abgerichtet werden. Diesem Zweck dient ein Abrichtwerkzeug
280, Fig. 8, das durch eine nicht näher dargestellte
Schablone gesteuert auf die Umlaufachse 66 der Schleifscheibe
62 zu und von ihr fort verschoben wird.
Dieses Abrichtwerkzeug wird von einem Schlitten
284 getragen, der auf Gleisen 286 und 288 läuft, die sich
parallel zur Umlaufachse 66 der Schleifscheibe 62 erstrecken.
Beim Vorbeilauf an der Schleifscheibe richtet das
Werkzeug 280 die Flächen 130 und 138 der Schleifscheibe ab.
Dabei erfolgt die Verschiebung des Schlittens 284 durch
eine von einem Elektromotor 294 angetriebene Schraubspindel
292, die am Bett 32 der Maschine drehbar aber unverschiebbar
gelagert ist.
Die Flächen 138 und 130 der Schleifscheibe wandern beim
Abrichten ausgehend von der in Fig. 8 mit ausgezogenen
Linien gezeigten Lage bis in die mit gestrichelten Linien
gezeigte Lage. Sie liegen dann also dichter an der Umlaufachse
66 der Schleifscheibe. Das Maß 300, um das die
Flächen abgerichtet sind, entspricht der Menge des beim
Abrichten von der Schleifscheibe entfernten Materials.
Durch die Verringerung der Radien der Flächen 130 und
138 ändert sich die Lage dieser Flächen zur Z-Achse 56
und zur X-Achse 100. Das Abrichten hat also zur Folge,
daß die Kantenfläche 130 mit Bezug auf Fig. 3 nach rechts
von der X-Achse 100 fortwandert, so daß die im Register
210 gespeicherte Größe entsprechend zunehmen muß. In entsprechender
Weise bewirkt das Abrichten, daß sich die
Vorderfläche 138 mit Bezug auf Fig. 3 von der Z-Achse 56
entfernt und daher die im Register 214 gespeicherte Größe
entsprechend zunehmen muß.
Beim Abrichten wandern also die Kantenfläche und die
Vorderfläche der Schleifscheibe in radialer Richtung um
dieselbe Strecke einwärts, die sich parallel zur Vorschubbahn
der Schleifscheibe in Richtung auf das Werkstück 50
zu oder von ihm fort erstreckt und in Fig. 8 mit 300 bezeichnet
ist. Da dieser Abstand 300 für die beiden Flächen
138 und 130 gilt, müssen die in den Registern 210 und 214
gespeicherten Größen um dasselbe Maß verändert werden, um
die Verschiebung der Flächen 138 und 130 der Schleifscheibe
beim Abrichten auszugleichen.
Zu diesem Zweck wird ein Schalter 304, Fig. 7, geschlossen,
und eine bestimmte Anzahl von Impulsen wird
vom Impulsgenerator 306 durch den Multiplikator 308 zu der
UND-Verknüpfung 310 geschickt. Die Anzahl dieser Impulse
entspricht dem Abstand 300, um den die Flächen der Schleifscheibe
durch das Abrichten ersetzt worden sind. Der
Multiplikator 308 multipliziert die Anzahl der Impulse
mit einem Faktor, der dem Kosinus des Winkels entspricht,
den die Vorschubbahn der Schleifscheibe 62 mit der Z-Achse
58 einschließt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt
es sich dabei um den Kosinus von 60°. Dabei wird der
Vorwärtszählschalter 246 durch das Rechenwerk 92 geschlossen.
Die durch die UND-Verknüpfung 310 zum Z-Achsenregister 210
übermittelten Impulse vergrößern daher den im Register
gespeicherten Betrag.
Ferner werden die Impulse vom Impulsgenerator
306 über eine Leitung 314, Fig. 7, und einen Multiplikator
316 zur UND-Verknüpfung 318 geschickt, wobei das Rechenwerk
einen Schalter 320 geschlossen und dadurch die UND-
Verknüpfung 318 geöffnet hat. Diese übermittelt die Impulse
zum X-Achsenregister 214. Dabei multipliziert der
Multiplikator 316 die Zahl der Impulse, die an die
Leitung 314 abgegeben werden, mit einem Faktor, der dem
Sinus des Winkels entspricht, den die Vorschubbahn der Schleifscheibe
62 mit der Z-Achse 56 einschließt. Beim vorliegenden
Falle handelt es sich also um den Sinus von 60°. Bei Übermittlung
der Impulse von der UND-Verknüpfung 318 ist der Vorwärtszählschalter
274 geschlossen. Daher werden die Impulse
im Register 214 zu der darin gespeicherten Zahl gezählt.
Dadurch wird die Verschiebung der Vorderfläche 138 der Schleifscheibe von der
Z-Achse 56 fort ausgeglichen.
Um beim Eillauf von Schleifscheibe 62 oder dem Werkstück
50 ein Berühren beider dem Rechenwerk 92 anzuzeigen, überwacht
ein Fühler 326 ständig die Stromaufnahme oder die
Phasenverschiebung zwischen Spannung und Strom des Motors
88, Fig. 3, der über eine Leitung 206 gespeist wird. Wenn
beim Eillauf von Werkstück 50 oder Schleifscheibe der verhältnismäßig
schwache Leerlaufstrom für den Antrieb der
Schleifscheibe 62 durch den Motor 88 eine bestimmte Grenze
überschreitet, liefert der Fühler 326 über eine Leitung 328
dem Rechenwerk 92 ein Signal, so daß dieses einen Rückzug
der Schleifscheibe 62 vom Werkstück 50 bewirkt und die
Schleifscheibe 30 stillsetzt. Denn die Zunahme des den
Motor 88 speisenden Stroms zeigt genau an, daß die
Schleifscheibe 62 beim Eillauf an ein Hindernis angestoßen
ist.
Auch beim Schleifvorgang kann die Schleifscheibe 62
überlastet werden, was zum Zerspringen der Schleifscheibe
führen kann. Aus diesem Grunde wird während des Schleifvorganges
die Belastung der Schleifscheibe 62 überwacht und
zu diesem Zweck der dem Motor 88 über die Leitung 206 zugeführte
Strom kontrolliert. Im Falle einer Überlastung der
Schleifscheibe sendet der Fühler 326 dem Rechenwerk 92 ein
Signal, das den Schleifscheibenschlitten 70 durch den Motor
82 vom Werkstück fort zurückziehen läßt und die Schleifmaschine
30 abschaltet.
Werden aus Nachlässigkeit beim Betrieb
verschiedene Teile der Schleifscheibe 30 überlastet oder wird
die Maschine unzureichend gepflegt, dann kann es geschehen,
daß die elektrische Steuerung versagt oder die Leitspindel
38 des Werkstückschlittens, Fig. 3, oder die Schraubspindel
84 für den Antrieb des Schleifscheibenschlittens 70 bricht.
Bei der beschriebenen Maschine ist nun dafür Vorsorge getroffen,
daß in diesem Falle die Schleifmaschine 30 selbsttätig abgeschaltet
wird.
Damit eine solche Störung entdeckt werden kann, ist die Leitspindel
38 des Werkstückschlittens, die an ihrem einen Ende mit dem
Impulsgenerator 190, Fig. 9, gekuppelt ist, an ihrem
anderen Ende mit einem zweiten Impulsgenerator 332 gekuppelt.
Während nun der Impulsgenerator 190 eine schnelle Folge von
Impulsen liefert, die genau anzeigen, um wieviel Winkeleinheiten
die Leitspindel 38 angetrieben worden ist und um welche
Strecke sie den Werkstückschlitten 34 verschoben hat, dient
der Impulsgenerator 332, Fig. 9, nur dem Zweck, eine
Störung der Maschine der geschilderten Art, etwa einen Bruch
der Leitspindel 38, anzuzeigen. Aus diesem Grunde braucht
der Impulsgenerator 332 keine so schnelle Folge von Impulsen
zu liefern, wie der Impulsgenerator 190. Er liefert
vielmehr eine grob unterteilte Reihe von Impulsen und
weist zu diesem Zweck ein Rad 336 aus einem magnetisierbaren
Werkstoff auf (Fig. 10), und dieses Rad 336 hat einen
Kranz von Zähnen 338, die beim Umlauf der Leitspindel 38
an einem Näherungsschalter 340 vorbeilaufen, wobei dieser
bei jedem Vorbeilauf eines Zahnes einen Impuls liefert.
Die die Zähne 338 einen großen Winkelabstand haben, liefert
der Näherungsschalter eine Folge von Impulsen mit niedriger
Frequenz. Diese niederfrequente Impulsfolge des zweiten Impulsgenerators 332
wird nun mit der höherfrequenten Impulsfolge des ersten Impulsgenerators
190 verglichen. Unterscheiden sich die Pausen
zwischen den Impulsen des Impulsgenerators 332 von den Pausen
der schnell aufeinanderfolgenden Impulse des Impulsgenerators 190
um einen bestimmten Betrag, dann bedeutet das, daß der Motor 36
das eine Ende der Leitspindel 38 mit einer Geschwindigkeit antreibt,
die von der Laufgeschwindigkeit des anderen Endes der
Leitspindel abweicht, was nur der Fall sein kann, wenn entweder
die Leitspindel 38 gebrochen ist, oder die Maschine nicht
richtig funktioniert. Daher wird die Maschine 30 durch das
Rechenwerk 92 sofort abgeschaltet, wenn das geschieht.
Entsprechendes gilt für die Schraubspindel 84 zum Abtrieb
des Schleifscheibenschlittens 70. Auch diese Schraubspindel,
die an dem einen Ende mit dem Impulsgenerator 198, Fig. 11
gekuppelt ist, ist an ihrem anderen Ende mit einem zweiten
Impulsgenerator 334 verbunden, der eine grobe Folge von
Impulsen sendet und zu diesem Zweck Zahnlücken oder Nuten
350 eines mit der Spindel 84 verbundenen Teils 348 hat, vergleiche Fig. 12. Jedesmal, wenn eine solche Zahnlücke
an einem Näherungsschalter 352 vorbeiläuft, sendet dieser
einen Impuls. Die durch lange Pausen getrennten Impulse
dieses Impulsgenerators 334 werden nun mit der Folge der
schnell aufeinanderfolgenden Impulse verglichen, die
der Impulsgenerator 198 liefert. Ändert sich die Pausen
zwischen den Impulsen des Impulsgenerators 198 von den Pausen
zwischen den Impulsen des Impulsgenerators 334 um einen bestimmten
Betrag, dann wird die Maschine 30 abgeschaltet.
Die Schaltung zur Überwachung der Leitspindel 38 durch
Vergleichen dieser Pausen ist in Fig. 13 gezeigt. Zu dieser
Schaltung gehört ein Multiplikator 358, der die dicht
aufeinanderfolgenden Impulse von dem einen Ende der Leitspindel
angekuppelten Impulsgenerator 190 empfängt und
die Frequenz verringert, so daß er eine Reihe von Impulsen
mit größeren Pausen liefert. Diese Impulse
entsprechen je einem bestimmten Drehwinkel der Leitspindel
38. Der Ausgang des Multiplikators 358 und der Impulsgenerator
332, der am anderen Ende der Leitspindel angekuppelt
ist, werden nun den Eingängen einer Subtrahierschaltung 362
zugeführt, deren Ausgang an eine Vergleichsschaltung 364
angeschlossen ist. Diese Vergleichsschalttung vergleicht das
Ausgangssignal der Subtrahierschaltung 362 mit einem Signal,
das über eine Leitung 366 zugeführt wird und einen noch zulässigen
Fehler darstellt. Übertrifft die Ausgangsgröße der
Subtrahierschaltung 362 diesen Fehler, dann liefert die
Vergleichsschaltung 364 ein Ausgangssignal über eine Leitung
368. Beim normalen Funktionieren der Schleifmaschine 30
entspricht die Zahl der vom Multiplikator 358 gelieferten
Impulse der Zahl der vom Impulsgenerator 332 gelieferten
Impulse. Daher übertrifft das Ausgangssignal der Subtrahierschaltung
362 nicht die Fehlergrenze, die der Vergleichsschaltung
264 geliefert wird. Wenn aber eine Störung im
Betrieb der Schleifmaschine 30 eintritt, etwa weil die
Leitspindel 38 gebrochen ist oder andere Ursachen vorliegen,
dann unterscheidet sich die Zahl der vom Multiplikator 358
gelieferten Impulse von der Zahl der vom Impulsgenerator
332 gelieferten Impulse um eine Differenz, die
schnell die verhältnismäßig niedrige Fehlergröße überschreitet,
die der Vergleichsschaltung 364 zugeführt wird.
Diese gibt daher an eine Leitung 368 ein Notsignal ab,
und dieses veranlaßt das Rechenwerk 92, die Schleifmaschine
30 abzuschalten.
Eine ähnliche Schaltung, wie sie in Fig. 13 gezeigt und
vorstehend erläutert ist, ist nun für die Überwachung der
Vorschubspindel 84 des Schleifscheibenschlittens 70 vorgesehen
und an die Impulsgeneratoren 198 und 344 angeschlossen.
Ist ein Abschnitt des Werkstücks 50 mit einem bestimmten
Durchmesser geschliffen und soll nun ein anderer
Abschnitt des Werkstücks mit größerem Durchmesser geschliffen
werden, dann wird zunächst die Schleifscheibe 62 bis
in eine Frei-Stellung zurückgezogen. Ist das geschehen,
dann befindet sich die Vorderfläche der Schleifscheibe
in einem größeren Abstand von der Werkstückspindelachse
als der nächste zu schleifende Werkstückabschnitt. Dieser
Abstand ist klein bemessen, denn die Schleifscheibe wird
nur um das erforderliche Maß zurückgezogen.
Wenn auch die Vorschubbahn der Schleifscheibe 62 mit
der Werkstückspindelachse einen spitzen Winkel einschließt,
so verläuft doch die Vorderfläche 138 der Schleifscheibe 62
parallel zur Werkstückspindelachse und ihre Kantenfläche 130
lotrecht zur Werkstückspindelachse. Dank dieser Winkellage
der Schleifscheibenflächen zum Werkstück ist es erwünscht,
die Stellungen der Schleifscheibenflächen gegenüber dem
Werkstück in einem rechtwinkligen Koordinatensystem anzugeben
und nicht etwa in einem anderen Koordinatensystem.
Dementsprechend dient ein Register oder Speicher 210,
welcher der Z-Achse zugeordnet ist, zum Speichern der Angaben
über die Lage der Kantenfläche 130 der Schleifscheibe längs
der Werkstückspindelachse. Um die Angaben zu speichern, welche
die Stellung der Vorderfläche 138 der Schleifscheibe längs
einer Achse angeben, die sich lotrecht zur Werkstückspindelachse
erstreckt, ist ein der X-Achse zugeordnetes Register
214 vorgesehen. Da sich die Stellungen der beiden Flächen
130 und 138 der Schleifscheibe 62 mit Bezug auf die beiden
rechtwinklig zueinander verlaufenden Achsen ändern, wenn sich
die Schleifscheibe 62 längs ihrer Bewegungsbahn verschiebt,
die sich in spitzen Winkeln zu den Achsen erstreckt,
werden die in den beiden Registern 210 und 214 gespeicherten
Angaben laufend geändert, wenn sich die Schleifscheibe 62
längs ihrer schräg verlaufenden Bahn verschiebt. Diese Änderung
stellt für das Register 210 eine Kosinusfunktion und
für das Register 214 eine Sinusfunktion des spitzen
Winkels dar, den die Schleifscheibenbahn mit der Werkstückspindelachse
einschließt. Verschiebt sich der Werkstückschlitten
längs der Werkstückspindelachse, so ändert sich
der Abstand der Vorderfläche 138 von der Umlaufachse
des Werkstücks 50 nicht. Es ändern sich dabei nur die
in dem Z-Achsenregister 210 gespeicherten Angaben.
Beim Einstellen eines Werkstücks 50 vor Beginn seiner
Bearbeitung braucht eine am Werkstück vorgesehene Bezugsfläche
110, Fig. 4, mit Bezug auf eine Bezugsebene 112
des Bettes 32 der Maschine 30 keine bestimmte Stellung einzunehmen.
Es genügt, wenn die Bezugsfläche 110 an die Bezugsebene
der Maschine dicht herangerückt wird. Die im Z-Achsenregister
210 gespeicherten Angaben werden dann dem Abstand
der Bezugsfläche 110 des Werkstücks von der Bezugsebene 112
entsprechend verstellt. Der Abstand zwischen der Bezugsfläche
110 des Werkstücks und der Bezugsebene der Maschine beeinflußt
die Lage der Kantenfläche 130 der Schleifscheibe mit Bezug auf
eine Planfläche des Werkstücks. Darum müssen die im Z-Achsenregister
210 eingestellten Angaben entsprechend diesem Abstand
eingestellt werden.
Infolge falscher Behandlung der Maschine oder durch unvorhersehbare
Umstände kann es geschehen, daß die elektrische
Schaltung nicht richig funktioniert und daß die Spindeln
38 und 84 zum Antrieb des Werkstücks und der Schleifscheibe
brechen. Um eine solche Störung sofort anzuzeigen, ist mit
dem einen Ende einer jeden Spindel der Impulsgenerator
190 oder 198 gekuppelt, der gemäß Fig. 8 die Vorschübe
und Rückzüge steuert und der schnell aufeinanderfolgende
Impulse liefert, während mit dem anderen Ende der
Spindel ein zweiter Impulsgenerator 332 bzw. 344 gekuppelt
ist, der Impulse in größerem Abstand voneinander liefert.
Tritt ein Bruch einer Spindel zwischen den beiden an ihren
Enden angekuppelten Impulsgeneratoren ein oder treten
andere Störungen auf, dann sind die von den beiden Impulsgeneratoren
einer jeden Spindel gelieferten Impulsfolgen
nicht mehr aufeinander abgestimmt. Das wird abgefühlt
und führt dann zur Stillsetzung der Schleifmaschine.