DE3818159C2 - - Google Patents
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- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
Description
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Steuern
des Betriebs einer Zweischeibenhonmaschine nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
Zweischeibenhonmaschinen der eingangs genannten Art sind
aus der DE 35 20 713 A1 bekannt geworden. Die Werkstücke
werden normalerweise in Aufnahmeöffnungen von Läuferscheiben
aufgenommen, die auf der unteren Arbeitsscheibe aufliegen
und deren Umfangszahnung mit einem inneren und einem äußeren
Zahnkranz in Eingriff steht. Äußerer oder innerer Zahnkranz
oder beide werden angetrieben, so daß sich die Läuferscheiben
um ihre Achse drehend zwischen den Arbeitsscheiben
vorbewegen. Die Aufnahmeöffnungen für die Werkstücke sind
exzentrisch, so daß die Werkstücke bei dem beschriebenen
Umlauf eine zykloidische Bewegung ausführen.
Bei der sehr feinen Oberflächenbearbeitung der Werkstücke
kommt es u.a. darauf an, eine vorgegebene Dicke sehr präzise
einzuhalten. Es ist daher notwendig, die Werkstückdicke
während des Betriebes der Arbeitsmaschine mit Hilfe
eines Meßfühlers zu messen. Der Meßfühler ist auf eine
vorgegebene Dicke (Sollwert) voreingestellt und schaltet
die Maschine ab, sobald das vorgegebene Maß erreicht worden
ist. Da die Dicke der Werkstücke in der Zweischeibenhonmaschine
nicht unmittelbar gemessen werden kann, erfolgt
die Dickenmessung normalerweise dadurch, daß der
Abstand zwischen den Arbeitsflächen der Arbeitsscheiben
gemessen wird. Da die Arbeitsscheiben andererseits einem
Abtrag unterliegen, ist erforderlich, diesen Abtrag bei
der Dickenmessung zu berücksichtigen. Die Werkstücke können
daher außerhalb der Honmaschine nachgemessen werden.
Aufgrund der nachgemessenen Werte erfolgt von Zeit zu Zeit
eine Nachstellung des Abschaltpunktes für den Meßfühler.
Mit fortschreitendem Abtrag der Arbeitsscheiben ändert
sich auch deren Abtragvermögen. Dieses wird zunehmend ge
ringer, da die Arbeitsscheiben ihre Griffigkeit verlieren.
Das körnige Gefüge setzt sich zunehmend dicht; die Arbeits
fläche wird "stumpfer". Naturgemäß wird aus diesem Grunde
auch die Bearbeitungszeit länger. Verliert die Arbeits
scheibe einen großen Teil ihrer Griffigkeit, kann die Bearbeitungszeit
zu lange dauern, was aus produktionstech
nischen Gründen unerwünscht ist. Dem beschriebenen Effekt
kann dadurch begegnet werden, daß der Belastungsdruck
zunehmend erhöht wird. Dadurch gelingt es, die Länge der
Bearbeitungszeit zu begrenzen. Überschreitet der Bela
stungsdruck vorgegebene Werte, wird unter Umständen eine
ausreichende Oberflächenqualität sowie die nötige Toleranz
qualität nicht erreicht. Bei zu hohem Druck "brechen" die
Scheiben auf, d.h. die Griffigkeit nimmt zu.
Aus der DE 28 34 157 A1 ist eine Rundschleifmaschine bekanntgeworden,
bei der die Zustellung des Werkstücks mit
Hilfe eines Schrittmotors erfolgt. Mit Hilfe einer Meßfühlervorrichtung
wird der Materialabtrag am Werkstück
gemessen. Erreicht dieser einen Wert, der nahe dem Sollwert
für das Endmaß liegt, wird der Schrittmotor auf eine
kleinere Geschwindigkeit umgesteuert. Während beider Geschwindigkeitsstufen
sorgt eine Regelung dafür, daß die
Zustellgeschwindigkeit konstant bleibt. Dies ist dadurch
möglich, daß die Schleifscheibe im abgerichteten Zustand
eine gleichbleibende Abtragwirkung aufweist. Ist diese
nicht mehr gewährleistet, wird die Scheibe abgerichtet.
Der Belastungsdruck ist daher kein einstellbarer Maschinenparameter.
Da dem gegenüber bei einer Honmaschine die Oberflächen der
Arbeitsscheiben einer direkten Messung nicht zugänglich
sind, sind Bedienungsparameter u. a. der Belastungsdruck
und die Bearbeitungszeit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zum Steuern des Betriebs einer Zweischeibenhonmaschine zu
schaffen, in der die Bearbeitungszeit der Werkstücke optimiert
werden kann bei verbesserter Toleranz- und Oberflächenqualität
sowie vereinfachter Maschinenbedienung.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs
1 gelöst.
Mittels der beanspruchten Vorrichtung wird über den
zeitlichen Verlauf des Abstands der Arbeitsscheiben die Dickenänderung pro Zeiteinheit der Werkstücke
gemessen und mit einem Sollwert dafür
verglichen. Wenn der Begriff Abstand
der Arbeitsscheiben verwendet wird, ist damit der Abstand
von Flächen gemeint, die bezüglich der Arbeitsscheiben
stationär sind. Der Abstand der Arbeitsflächen läßt sich
ebenso wenig unmittelbar messen wie die Dicke der Werkstücke
zwischen den Arbeitsscheiben. Mit anderen Worten,
während der Bearbeitungszeit wird mittelbar die Dickenänderung
des Werkstücks pro Zeit gemessen und in Beziehung
gesetzt zu einer vorgegebenen Dickenänderung pro Zeiteinheit.
Erreicht der gemessene Dickenänderungswert den vorgegebenen
Wert nicht, ist dies ein Zeichen für das Nachlassen
der Griffigkeit der Arbeitsscheiben. Dann ist es
notwendig, den Belastungsdruck zu erhöhen. Dies geschieht
mittels einer Drucksteuervorrichtung.
Die Unteransprüche sind auf Ausgestaltungen der Vorrichtung
nach dem Anspruch 1 gerichtet.
Nach einer ersten Ausgestaltung ist ein oberer
Grenzwert für die Dickenänderung pro Zeiteinheit vorgegeben
und der Belastungsdruck wird erniedrigt, wenn die Dickenänderung
pro Zeiteinheit (Istwert) größer als der obere
Sollwert ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß der
Belastungsdruck weder zu hoch noch zu niedrig ist, um eine
optimale Werkstückbearbeitung vorzunehmen.
Es ist möglich den
Belastungsdruck fortlaufend in Abhängigkeit von der gemessenen
Dicke und damit von der Dickenänderung pro Zeiteinheit
zu ändern, d.h. bei Änderung des gemessenen Wertes
für die Dickenänderung pro Zeiteinheit den Belastungsdruck
sofort anzupassen. In einer alternativen Ausgestaltung
wird vorgeschlagen, daß der Belastungsdruck nur
nach Abschluß eines Bearbeitungszyklus vor dem nächsten
Bearbeitungszyklus geändert wird.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist es
möglich, den Betrag der Veränderung des Belastungsdrucks
von dem Betrag der Abweichung des Istwerts vom Sollwert
für die Dickenänderung pro Zeiteinheit abhängig zu machen.
In dem programmierbaren Speicher kann eine Funktion für
den Belastungsdruck eingespeichert werden, die die Beziehung
des Belastungsdrucks zur gemessenen Dickenänderung
pro Zeiteinheit ausdrückt. Ein bestimmter Wert für die
Dickenänderung pro Zeiteinheit entspricht daher einem bestimmten
Belastungsdruck. Ändert sich der Materialabtrag,
ändert sich entsprechend auch der Belastungsdruck. Dieser
kann stufenlos oder auch in vorgegebenen Stufen verändert
werden.
Die Vorrichtung wird abgeschaltet, wenn
der Belastungsdruck einen oberen Grenzwert erreicht hat.
Wie schon ausgeführt, ist ab einer bestimmten Größe des
Belastungsdrucks die Qualität der Bearbeitung nicht mehr
gewährleistet.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann
der Meßfühler ein Meßtaster sein, dem Grenzschaltpunkte
für eine Warnung beim Überschreiten einer
Meßwegbegrenzung zugeordnet sind. Das Überschreiten der
Grenzschaltpunkte zeigt an, daß die Arbeitsscheibe aufbrechen
kann und ggf. eine unzulässige Griffigkeit erhält,
die aus Qualitätsgründen unerwünscht ist.
Eine weitere Ausgestaltung sieht schließlich
vor, daß die Meßsteuervorrichtung mit einer einem Nachmeßfühler
aufweisenden Nachmeßvorrichtung verbunden ist, in
der aus der Differenz von Nachmeß-Istwert für die Dicke
der Werkstücke und eines Sollwerts für die Werkstückdicke
ein Korrekturwert gebildet wird, mit dem der Sollwert der
Dickenänderung in der Meßsteuervorrichtung modifiziert
wird. Bevor eine Modifizierung des Sollwerts für die
Dickenänderung pro Zeiteinheit stattfindet, kann eine
Mehrzahl von Nachmessungen vorgenommen werden, um einen
Korrektur-Mittelwert zu bilden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand
der Zeichnung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt schematisch eine Zweischeibenhonmaschine
mit einer Meßsteuervorrichtung.
Eine Zweischeibenhonmaschine 10 weist eine obere Arbeitsscheibe
11 und eine untere Arbeitsscheibe 12 auf. Die
obere Arbeitsscheibe 11 ist an einer Spindel 13 aufgehängt,
auf deren oberem Ende ein Antriebsrad 14 sitzt, das über
einen Antriebsriemen 15 von einem Antriebsmotor
16 angetrieben ist. Die Spindel 13 ist in einer
Lagerbuchse 14 gelagert, auf die beispielsweise über ein
Gestänge 17 eine Belastungsvorrichtung 18 einwirkt. Mit
Hilfe der Belastungsvorrichtung 18 kann der Belastungsdruck
der Arbeitsscheibe 11 eingestellt werden. Die beschriebenen
Teile sind in einem Oberteil 19 gelagert, das um eine ver
tikale Achse im Maschinengestell 20 schwenkbar gelagert ist.
Die untere Arbeitsscheibe 12 ist mittels einer Hohlwelle
21 im Maschinengestell 20 drehbar gelagert. Die Hohlwelle
21 wird über einen Antriebsriemen 22 von einem Elektro
motor 23 angetrieben. Die untere Arbeitsscheibe 12 ist
von einem stationären Stiftkranz 24 umgeben. Innerhalb der
ringförmigen unteren Arbeitsscheibe 12 ist ein Teller 25
angeordnet, der über eine Welle 26 in der Hohlwelle 21
gelagert ist und über ein Riemengetriebe 27 in Verbindung
mit einem Elektromotor 28 steht. Der Teller 25 weist einen
Stiftkranz 29 auf. Zwischen den Arbeitsscheiben 11, 12 auf
der unteren Arbeitsscheibe 12 aufliegend sind mehrere Läu
ferscheiben 30 angeordnet, die am Umfang mit einer Zahnung
versehen sind, die in Eingriff steht mit dem inneren Stift
kranz 29 und dem äußeren Stiftkranz 24. Die Läuferscheiben
30 nehmen in Öffnungen Werkstücke 31 auf, deren Ober- und
Unterseiten bearbeitet werden sollen. Während des Betriebs
drehen sich die Arbeitsscheiben 11, 12 bevorzugt gegenläu
fig. Ferner wird der Teller 25 angetrieben, wodurch die
Werkstücke in den Läuferscheiben 30 sich zykloidisch zwi
schen den Arbeitsscheiben 11, 12 bewegen. Insoweit handelt
es sich um eine herkömmliche Hon- oder Schleifmaschine.
An dem Teller 25 befindet sich eine Meßfläche 32, der ein
Meßtaster 33 zugeordnet ist. Der Meßtaster 33 ist mit der
oberen Arbeitsscheibe 11 verbunden und mißt daher den Ab
stand der Arbeitsscheibe 11 von der stationären Meßfläche
32. Dieser Abstand ist abhängig von der Dicke der Werk
stücke 31. Er wird jedoch auch beeinflußt durch den Abtrag
der Arbeitsflächen der oberen und unteren Arbeitsscheibe
11, 12.
Der Meßtaster 33 ist über eine elektrische Leitung 34 mit
einer Meßsteuereinrichtung 35 verbunden. Die Meßsteuer
einrichtung enthält einen programmierbaren Speicher, in den
die Werte für einen maximalen Materialabtrag pro Zeitein
heit (δ/t max) und einen minimalen Materialabtrag pro Zeit
einheit (δ/t min) gegeben werden. Die Meßsteuereinrichtung
35 ist mit einem nicht gezeigten Zeittaktgeber verbunden,
der die Zeitimpulse innerhalb der Meßsteuereinrichtung gibt
(t). In den programmierbaren Speicher werden außerdem die
Werte für einen maximalen und einen minimalen Gesamtmate
rialabtrag bzw. Meßbereich eingegeben (max bzw. min).
Die Meßsteuereinrichtung 35 ist über eine Leitung 36 mit
einer Drucksteuereinrichtung 37 verbunden, die über eine
Steuerleitung 38 mit der Druckvorrichtung 18 in Ver
bindung steht. Die Drucksteuereinrichtung 37 steuert den
Druck eines über eine Leitung 39 ankommenden Druckmediums,
das über die Leitung 38 auf die Druck- oder Belastungsvorrichtung 18
gegeben wird (Eingangsdruck F; Ausgangsdruck FB). Die
Drucksteuereinrichtung 37 enthält ebenfalls einen programmier
baren Speicher, in den ein Maximalwert für den Differenz
druck (Δ Fmax) für eine Belastungserhöhung sowie ein mini
maler Differenzdruckwert (Δ Fmin) für eine Belastungsver
minderung eingespeichert werden.
Eine Nachmeßstation 40 hat zwei Meßtaster 41, deren Signale
über eine Leitung 42 auf die Meßsteuereinrichtung 35 gege
ben werden. Die Werkstücke 38 werden mit Hilfe einer nicht
gezeigten automatisch arbeitenden Handhabungsvorrichtung
aus der Maschine 10 entnommen und in die Nachmeßstation 40
gegeben.
Die beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt. Bei der
Bearbeitung vorgegebene Werkstücke werden in die Meßsteuer
einrichtung in der oben beschriebenen Weise die Werte für
den maximalen und den minimalen Abtrag pro Zeiteinheit ein
gegeben sowie die absoluten Werte für den oberen und den
unteren Meßbereich. Der Meßtaster 33 gibt fortlaufend oder
in Zeitabständen ein Signal auf die Meßsteuereinrichtung
35, das der jeweils gemessenen Dicke proportional ist. Die
Meßsteuereinrichtung vergleicht nun die Beträge des Ab
trags innerhalb eines vorgegebenen vom Zeittaktgeber ein
gestellten Zeitraums. Befindet sich der ermittelte Wert
zwischen dem maximalen und dem minimalen Abtragswert pro
Zeiteinheit, wird der Betrieb mit dem gleichen Belastungs
druck fortgesetzt. Dieser wurde mit einem bestimmten Druck
FB für die obere Arbeitsscheibe 11 begonnen, der von der
Drucksteuereinrichtung 37 über die Belastungseinrichtung
18 eingestellt wird. Die aus der Maschine kommenden Werk
stücke 31 werden mit Hilfe einer Handhabungsvorrichtung
automatisch entnommen und der Nachmeßstation 40 zugeführt.
In dieser wird die Dicke der Werkstücke 31 erneut gemessen,
wobei dieses Meßsignal über die Leitung 42 in die Meß
steuereinrichtung 35 gegeben wird. Diese hat vor Entnahme
der Werkstücke über eine nicht gezeigte Schalteinrichtung
die Antriebe der Maschine 10 ausgeschaltet, sobald über
den Meßtaster 33 angezeigt ist, daß der gewünschte Sollwert
für den Materialabtrag erreicht worden ist. Da der Meß
taster 33 den Abtrag der Arbeitsscheiben 11, 12 nicht auto
matisch kompensiert, kann sich eine Differenz zwischen den
in der Station 40 nachgemessenen Dickenwerten und den Wer
ten ergeben, die vom Meßtaster 33 in die Meßsteuereinrich
tung 35 gegeben werden. Der in der Meßsteuereinrichtung 35
gespeicherte Sollwert für die Werkstückdicke wird entspre
chend modifiziert, so daß auf diese Weise der Abtrag der
Arbeitsscheibe kompensiert wird.
Mit zunehmendem Abtrag der Arbeitsscheiben 11, 12 wird
deren "Griffigkeit" kleiner, d.h. die Meßwerte für den
Materialabtrag pro Zeiteinheit, die in der Meßsteuerein
richtung 35 ermittelt werden, werden kleiner. Unterschrei
ten diese einen Mindestwert (δ/t min), wird über die
Leitung 36 ein Signal auf die Drucksteuereinrichtung ge
geben, die daraufhin in Abhängigkeit von der Größe des
Signals auf der Leitung 36 den Druck um einen Betrag
ΔFmax erhöht, wodurch der Andruck der oberen Arbeitsscheibe
11 größer wird. Durch die Vorgabe des maximalen Werts des
Materialabtrags pro Zeiteinheit (δ/t max), wird erreicht,
daß der Druck in optimalen Druckstufen erhöht wird. Der
zunehmende Materialabtrag der Arbeitsscheiben und die da
durch automatisch sich einstellende längere Bearbeitungs
zeit der Werkstücke wird durch Druckerhöhung ständig auf
gefangen. Der Druck darf indessen nur einen Höchstwert
annehmen, soll er nicht zu einem unkontrollierbaren Auf
brechen der Arbeitsscheibe führen. Außerdem würde ein zu
hoher Druck die Qualität der Oberflächen beeinträchtigen.
Wird daher ein vorgegebener oberer Druck erreicht, wird
die Maschine stillgesetzt. Die Arbeitsscheiben 11, 12
müssen nachgearbeitet werden. Naturgemäß arbeitet ein Meß
taster nur innerhalb eines bestimmten Bereichs relativ
genau. Um den Genauigkeitsbereich einzuhalten, sind dem
Meßtaster 34 nicht gezeigte Schaltpunkte (δ max, δ min) zu
geordnet, die für eine Abschaltung der Maschine 10 bzw.
für ein Warnsignal sorgen, wenn die obere oder untere
Grenze des Bereichs erreicht wird.
Claims (8)
1. Vorrichtung zum Steuern des Betriebs einer Zweischeibenhonmaschine,
deren Arbeitsscheiben (11, 12) mittels einer Druckvorrichtung
(18) mit einem vorgegebenen, veränderbaren Belastungsdruck
gegen die Werktstücke (31) zwischen den Arbeitsscheiben (11, 12)
gedrückt werden, mit einem Meßfühler (33) zum Messen der Dicke
der Werkstücke (31) durch Messen des Abstands der Arbeitsscheiben (11, 12) voneinander, dadurch
gekennzeichnet, daß sie eine mit dem Meßfühler (33)
verbundene Meßsteuervorrichtung (35) aufweist, die einen
programmierbaren Speicher, in den ein Sollwert für die
Änderung der Dicke der Werkstücke (31) pro Zeiteinheit eingespeichert
ist, und einen Zeittaktgeber umfaßt, daß die Meßsteuervorrichtung
(35) mit einer Drucksteuervorrichtung (37) verbunden
ist und daß die Meßsteuervorrichtung (35) fortlaufend
die Änderung der Dicke der Werkstücke pro Zeiteinheit
mißt, mit dem Sollwert vergleicht und den Belastungsdruck
mittels der Drucksteuervorrichtung (37)
erhöht, wenn der Istwert unterhalb des Sollwerts liegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
ein oberer Grenzwert für die Dickenänderung pro Zeiteinheit
vorgegeben ist und der Belastungsdruck erniedrigt
wird, wenn die Dickenänderung pro Zeiteinheit (Istwert)
größer als der obere Grenzwert ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Belastungsdruck nur nach Abschluß eines Bearbeitungszyklus
vor dem nächsten Bearbeitungszyklus geändert
wird.
4. Vorrichtung nach einem der Ansrüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Betrag der Veränderung des Belastungsdrucks
(FB) von dem Betrag der Abweichung des Istwerts
vom Sollwert für die Dickenänderung pro Zeiteinheit
abhängig ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Drucksteuervorrichtung (37) einen
Speicher für einen oberen Grenzwert des Belastungsdrucks
aufweist und bei dessen Überschreiten ein Signal
auf eine Abschaltvorrichtung für die Maschine (10) gibt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Meßfühler ein Meßtaster (33) ist und dem Meßtaster
(33) Grenzschaltpunkte für eine Warnung beim Überschreiten
einer Meßwegbegrenzung zugeordnet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Grenzschaltpunkte mit der Meßsteuervorrichtung (35)
in Verbindung stehen und diese ein Signal auf die Abschaltvorrichtung
für die Maschine (10) gibt, wenn sie
ein Signal von einem Grenzschaltpunkt erhält.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Meßsteuervorrichtung (35) mit einer
einen Nachmeßfühler (41) aufweisenden Nachmeßvorrichtung
(40) verbunden ist, in der aus der Differenz von Nachmeß-Istwert
der Dicke der Werkstücke (31) und einem Sollwert
für die Werkstückdicke ein Korrekturwert gebildet wird,
mit dem der Sollwert der Dickenänderung in der Meßsteuervorrichtung
(35) modifiziert wird.
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