DE3120277A1

DE3120277A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung einer schleifmaschine

Info

Publication number: DE3120277A1
Application number: DE19813120277
Authority: DE
Inventors: Victor Francis 05156 Springfield Vt. Dzewaltowski; Richard Harold 05759 North Clarendon Vt. Gile; Kazimierz Jerzy Reda
Original assignee: Bryant Grinder Corp
Current assignee: Bryant Grinder Corp
Priority date: 1980-05-22
Filing date: 1981-05-21
Publication date: 1982-06-09
Also published as: GB2077459A; FR2482891B1; JPS5748459A; FR2482891A1; GB2077459B

Description

J IZUZ / / HOEGER, STELLRECHT & PARTNER:-- .--.

PATENTANWÄLTE ." I ' ~ . ' ' \

UHLANDSTRASSE 14 c · D 7000 STUTTGART ί

A 44 572 b Anmelder: Bryant Grinder Corporation k - 176 257 Clinton Street

20. Mai 1981 Springfield, Vermont 05156

USA

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Schleifmaschine

Die Erfindung betrifft eine Schleifmaschine, insbesondere eine elektromechanische Innenschleifmaschine, sowie ein Verfahren zur Steuerung der Schleifvorgänge in einer solchen Schleifmaschine.

Speziell befasst sich die Erfindung mit elektromechanischen Innenschleifmaschinen mit nur einer Werkstückaufnahme .

Bei Schleifmaschinen ist es bekannt, digitale elektronische Steuerungen zur Steuerung eines Parameters bzw. zur Steuerung der Bewegung längs einer Achse vorzusehen. Die vorbekannten digitalen elektronischen Steuerungen nutzen die mechanische Präzision der Maschine, um eine genaue Positionierung zu erreichen und um die Toleranzen einzuhalten, die bei den Schleifarbeiten gefordert werden. Tatsächlich sind die bekannten digitalen elektronischen Steuerungen sehr grob, so daß letztlich die mechanische Präzision der Schleifmaschine dafür verantwortlich ist, daß mit diesen Steuerungen ein glattes und exaktes Arbeiten möglich ist. Bei Schleifmaschinen ist es ferner

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bekannt, eine zweite Bewegung längs einer weiteren Achse mit Hilfe einer Kurvensteuerung oder anderer mechanischer Einrichtungen zu steuern. Außerdem steuern bei. den bekannten Schleifmaschinen die digitalen elektronischen Steuerungen nur einen Teil der Bewegungen der Schleifmaschine und nicht sämtliche Bewegungen derselben. Beispielsweise steuern die digitalen elektronischen Steuerungen bei vorbekannten Schleifmaschinen nur den Ablauf der Schleifphase und die beim Schleifen erforderlichen Bewegungen, wenn die Schleifscheibe bzw. der Schleifkörper in Kontakt mit dem Werkstück gebracht ist. Bei den vorbekannten Schleifmaschinen sind außerdem verschiedene Einrichtungen zur Steuerung der verschiedenen Bewegungen der Maschine vorgesehen, wie z.B. hydraulische Zylinder, mechanische Anschläge und einstellbare Anschläge zur Positionierung der verschiedenen Bauteile der Schleifmaschine. Beispiele derartiger vorbekannter Schleifmaschinen finden sich in den US-PSen 3 932 960; 3 958 370; 4 023 310; 4 058 934 und 4 125 967.

Ausgehend vom Stande der Technik liegt der Erfindung- die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches eine exakte Steuerung sämtlicher Bewegungen einer Schleifmaschine ermöglicht sowie eine Steuervorrichtung und eine Schleifmaschine zur Durchführung des Verfahrens anzugeben .

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1, durch das Steuersystem gemäß Anspruch 2 bzw. durch die Schleifmaschine gemäß Anspruch 16 gelöst.

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Die Erfindung befasst sich also mit einem Steuerverfahren bzw. einem Steuersystem für eine Schleifmaschine. Das Steuersystem umfasst dabei eine digitale elektronische Steuervorrichtung zur hundertprozentigen Steuerung der Bewegungen einer Schleifmaschine/ wobei Spindelantriebseinrichtungen vorgesehen sind, um die Steuerbefehle von der digitalen elektronischen Steuervorrichtung in Bewegungen von Schlitten umzusetzen, die Bestandteil der Schleifmaschine sind. Das erfindungsgemäße Steuersystem ist dabei geeignet, für die Hub- und Schleifbewegungen eines Querschlittens und eines Längsschlittens außerordentlich variable Bedingungen vorzugeben. Insbesondere ist die erfindungsgemäße elektronische Steuervorrichtung geeignet, bei jedem Hub eines Schleifscheibenschlittens oder eines WerkstückkopfSchlittens für unterschiedliche Geschwindigkeiten bei der Hin- und Herbewegung zu sorgen. Im einzelnen können mit dem erfindungsgemäßen Steuersystem die Länge eines Hubes, die im Verlauf eines Hubes erreichbaren Positionen, die Frequenz einer Hin- und Herbewegung sowie unterschiedliche Vorschubgeschwindigkeiten während der einzelnen Hübe vorgegeben werden.· Dabei besteht die Möglichkeit, in erheblichem Umfang Änderungen der genannten Parameter zu programmieren. Es kann also beispielsweise ein Satz von Bedingungen für ein Grobschleifen,, ein zweiter Satz von Bedingungen für ein Feinschleifen und ein dritter Satz von Bedingungen für das Ausfeuern programmiert werden. Die Bedingungen können dabei so programmiert werden, daß sie im Rahmen eines vollständigen Schleifzyklus unbegrenzt variabel sind, wobei außerdem die Möglichkeit besteht, die Bedingungen als individuelle Variable

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hinsichtlich des ihnen zugeordneten Effektes auszuwerten oder als kombinierte Variable für den durch sie bestimmten Kombinationseffekt. Durch Veränderung dieser verschiedenen Größen innerhalb eines Schleifzyklus können Bedingungen vorgegeben werden, bei denen während eines Teils eines Schleifzyklus ein maximaler Metallabtrag erfolgt, während bei anderenPhasen eines Schleifzyklus mit einer optimalen Kombination von Bedingungen gearbeitet wird, um die Qualität des bearbeiteten Werkstücks hinsichtlich aainer Toleranzen und seiner Oberflächenbeschaffenheit zu optimieren. Das erfindungsgemäße Steuersystem kann dabei auch das Nachrichten von Schleifscheiben bzw. Schleifkörpern, das kompensierende Nachstellen der Schleifelemente nach einem SchleifVorgang, die Hin- und Herbewegung der Schleifelemente während eines Schleifzyklus, Korrekturen hinsichtlich der Werkstückabmessungen, gleichzeitige oder unabhängige Bewegungen zweier Schlitten einer Schleifmaschine, unterschiedliche Arten der Schleifbearbeitung sowie andere Faktoren steuern.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Erfindung bei einer nur eine einzige Arbeitsstation aufweisenden elektromechanischen Innenschleifmaschine verwirklicht, bei der an einem Kreuzschlitten eine einzige Schleifscheibenspindel vorgesehen ist. Die Schleifmaschine besitzt dabei eine Maschinenbasis, an der ein Werkstückkopf montiert ist, in den ein Werkstück eingespannt werden kann. An einem Ende dieser Maschine ist ein zusammengesetzter Schlitten montiert, der dem Werkstückkopf in einer Arbeitsstellung benachbart ist und einen Längsschlitten umfasst, auf dem beweglich ein

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Querschlitten montiert ist, der eine Schleifscheibenspindel zum Innenschleifen trägt.

Beim Ausführungsbeispiel werden der Längsschlitten und der Querschlitten jeweils durch einen Motor angetrieben, der mit dem betreffenden Schlitten jeweils unmittelbar über eine Spindelanordnung verbunden ist, beispielsweise über eine Kugelgewindespindel-Anordnung, über eine sogenannte Acme-Spindel usw. Dabei ist eine programmierbare Steuereinheit vorgesehen, in der alle erforderlichen Maschineninformationen und Maschinenfunktionen programmiert sind, so daß alle Bewegungen des Längsschlittens und des QuerSchlittens gesteuert werden können. Die programmierbare Steuereinheit ist dabei mit einer Vorschubsteuerung verbunden, die ihrerseits mit getrennten Servo-Treibern für jeden der Motoren verbunden ist. Jeder Motor ist ferner mit einem Tachometer und einem Auflöser versehen oder mit einem Codierer oder mit einem sogenannten "Inductosyn"-Wandler, so daß Bewegungssteuersignale bzw. Bewegungsbefehlssignale erzeugt werden können.

Die Genauigkeit eines Schleifvorganges hängt beim Arbeiten mit einer Schleifmaschine, die mit einem erfindungsgemäßen Steuersystem ausgerüstet ist, von den digitalen elektronischen Einrichtungen ab, die einen Antriebsmotor steuern, der seinerseits einen Spindelantrieb betätigt, durch welchen wiederum eine direkte Betätigung eines Schlittens erfolgt. Es sind also keine komplizierten mechanischen oder hydraulischen Verbindungseinrichtungen oder Getriebe

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erforderlich, wie sie bei vorbekannten digitalen Steuersystem verwendet werden. Damit ist aber die Genauigkeit der Positionierung ein Ergebnis der Genauigkeit der Steuerung durch das elektronische Steuersystem und der Stabilität der Maschine.

Entspechend vorteilhafte Ergebnisse werden auch bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel erzielt,· bei dem die Schleifmaschine einen Werkstückkopf aufweist, durch den das Werkstück zu einer Drehbewegung antreibbar ist sowie eine Schleifscheibe bzw. einen Schleifkörper, der von einem Schleif körper schütten getragen wird, welcher sich an einem Ende der Maschine hin- und herbewegt, um eine Längsb'ohrung in einem Werkstück zu schleifen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand von Unteransprüchen. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem das erfindungsgemäße Steuersystem dazu verwendet wird, eine in dieser Figur schematisch dargestellte, eine Arbeitsstation aufweisende elektromechanische Innenschleifmaschine zu steuern, die eine mit einem Kreuzschlitten verbundene Schleifscheibenspindel aufweist;

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht des Längsschlittens der Schleifmaschine gemäß Fig. 1?

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Fig. 3 einen unterbrochenen Längsschnitt des Querschlittens der Schleifmaschine gemäß Fig. 1, im wesentlichen längs der Linie 3.-3 in dieser Figur und gesehen in Richtung der Pfeile;

Fig. 4 einen Querschnitt durch den Querschlitten gemäß Fig. 3 längs der Linie 4-4 in dieser Figur, gesehen in Richtung der Pfeile;

Fig. 5 eine Draufsicht auf das rechte Ende des Querschlittens gemäß Fig. 1, gesehen von der Linie 5-5 in dieser Figur, gesehen in Richtung der Pfeile;

Fig. 6 eine Ansicht des linken Endes des Querschlittens gemäß Fig. 3, gesehen von der Linie 6-6 in dieser Figur in Richtung der Pfeile;

Fig. 7 eine Teilansicht des Querschlittens gemäß Fig. 3, gesehen von der Linie 7-7 in dieser Figur in Richtung der Pfeile;

Fig. 8 eine Teilansicht des QuerSchlittens gemäß Fig. 3, gesehen von der Linie 8-8 in dieser Figur in Richtung der Pfeile;

Fig. 9 ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines Steuersystems gemäß der Erfindung zur Verwendung in Verbindung mit der Schleifmaschine gemäß Fig. 1;

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Fig. 10 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Folge von Schleifvorgängen, wie sie mit der Schleifmaschine gemäß Fig. 1 bis 8 unter Steuerung durch das Steuersystem gemäß Fig. 9 durchführbar sind;

Fig. 11 schematische Darstellungen von verschiedenen/

Fla 19 ^zur Steuerung durch ein erfindungsgemäßes Steuersystem geeigneten, jeweils eine Arbeitsstation aufweisenden Schleifmaschinen.

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Im einzelnen zeigt Fig. 1 der Zeichnung eine eine einzige Station aufweisende, elektromechanische Innenschleifmaschine mit einer Schleifscheibenspindel auf einem Kreuzschlitten. Die gezeigte, erfindungsgemäße Innenschleifmaschine 10 besitzt dabei ein übliches Maschinenbett bzw. eine Basis 11, an der der üblicher Werkstückkopf 13 montiert ist. An dem in Fig. 1 rechten Ende der Basis 11 ist eine Schlittenanordnung montiert, die einen Längsschlitten 15 umfasst, auf dem ein Querschlitten 16 montiert ist.

Der Werkzeugkopf 13 kann in geeigneter konventioneller Weise ausgebildet sein und besitzt eine Spannvorrichtung 22 zum Einspannen eines Werkstücks. Die Spannvorrichtung 22 kann eine spitzenlose Spannvorrichtung sein und ist durch einen Motor 21 bzw. über einen schematisch angedeuteten Riementrieb 21 antreibbar.

Gemäß Fig. 1 trägt die Schlittenanordnung 15, 16 auf der rechten Seite der Schleifmaschine 10 eine Schleifscheibe zum Schleifen von Bohrungen. Die Bewegungen dieser Schleifscheibe an der Schlittenanordnung werden durch die erfindungsgemäße Steuerung gesteuert.

Fig. 2 zeigt Einzelheiten des Aufbaus des LängsSchlittens 15. Man erkennt, daß eine übliche Schlittenbasis 34 vorgesehen ist, die einstückig mit dem Maschinenbett 11 ausgebildet bzw. fest mit diesem verbunden ist. An der Schlittenbasis 34 ist ein üblicher Schlitten 35 gleitverschieblich montiert, der durch zwei im Abstand voneinander angeordnete übliche Kugel-Gleitschienen 36 an der Basis 34 geführt ist, die ebenso befestigt sind wie die Kugelgleitschienen für den Querschlitten 16. An den

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Gleitschienen 36 sind mittels Schrauben 39 Anschlagplatten 38 befestigt. Der Schlitten 35 ist bezüglich der Gleitschienen bzw. -stangen 36 mittels üblicher Kugelbuchsen 37 gleitverschieblich geführt, in denen Kugeln vorgesehen sind, so daß für den Schlitten 35 gegenüber den Schienen bzw. Stangen 36 eine Roll- und Gleitbewegung ermöglicht wird. Dabei ist anzumerken, daß die Führung für den Längsschlitten 15 auch in anderer geeigneter Weise ausgebildet sein kann, beispielsweise als Rollengleitsystem, als hydrostatisches Gleitsystem, als hydrodynamisches Gleitsystem usw.

Der Schlitten 35 1st gegenüber den Stangen 36 mittels einer üblichen Kuge!gewindespindel, einer sogenannten Acme-Spindel oder eines anderen Spindelantriebs 40 beweglich, dessen eines Ende drehbar in einem geeigneten Lager an einem Lagerblock 41 gelagert ist. Wie Fig. 2 zeigt, ist der Lagerblock 41 mittels Schrauben 42 oder auf ande*- re geeignete Weise an der Schlittenbasis 34 befestigt. Der Schlitten 35 selbst ist mit der Spindelanordnung 40 über eine Spindelmutter 44 verbunden, die am Schlitten beispielsweise mit Schrauben 45 befestigt.ist. Das andere Ende der Spindel 40 ist drehbar in einem Lagerblock 43 gehaltert, der einstückig mit einem Kupplungsgehäuse 46 ausgebildet ist, das seinerseits fest mit einer Motormontageplatte 50 verbunden bzw. versehen ist. Die Platte 50 ist an der Schlittenbasis 34 beispielsweise mit Schrauben 51 befestigt und .trägt einen geeigneten, umsteuerbaren Elektromotor 49, mit dem ein üblicher Tachogenerator bzw. ein Tachometer 48 verbunden ist,.mit welchem wiederum ein üblicher Codierer, Entschlüssler

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bzw. ein Wandler 49 verbunden ist, beispielsweise ein Wandler, wie er unter der Bezeichnung "Inductosyn" im Handel erhältlich ist.

In Fig. 3 bis 8 sind Einzelheiten des Aufbaus des Querschlittens 16 gezeigt. Speziell zeigt Fig. 3 eine Querschlittenbasis 54, welche am Längsschlitten 35 beispielsweise mit Schrauben 55 befestigt ist. An der Basis 54 ist ein üblicher Querschlitten 56 in geeigneter Weise gleitverschieblich montiert. Insbesondere sind zur Führung des Schlittens 56 im Abstand voneinander zwei parallele Gleitschienen 57 vorgesehen (Fig. 4), die jeweils auf einer Tragschiene 58 montiert sind. Die Gleitschienen bzw. -stangen 57 und die Tragschienen 58 sind dabei mittels Schrauben 59 fest an der Querschlittenbasis 54 montiert. An den Enden der Gleitschienen sind dabei jeweils wieder Anschlagplatten 60 vorgesehen. Der Querschlitten

56 ist an den Gleitschienen mittels geeigneter Kugelbuchsen 61 montiert, in denen Kugeln vorgesehen sind, um den Schlitten 56 bezüglich der Schienen bzw. Stangen

57 derart abzustützen, daß er längs der Stangen 57 mittels einer Rollbewegung verfahrbar ist.

Der Querschlitten 56 ist mittels einer üblichen Gewindespindel 64 oder dergleichen antreibbar, deren eines Ende drehbar durch eine Gewindespindelmutter 65 (Fig. 3 und 7) gelagert ist. Die Spindelmutter 65 ist an einer Montageplatte 66 des KreuzSchlittens 56 mittels Schrauben 67 befestigt. Die Spindelmutter .65 weist dabei eine un-: tere Halteplatte 68 (Fig. 7) auf, die an dem Querschlitten 56 mit einigen Schrauben 69 befestigt ist.

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Das andere Ende der Gewindespindel 64 ist mittels geeigneter Lager 70 gelagert, die durch ein Distanzelement 78 im Abstand voneinander gehalten werden. Die Lager 70 und das Distanzelement 78 sind in einem Lagergehäuse 7T gehaltert/ welches einstückig mit einem Kupplungsgehäuse

72 ausgebildet ist, das seinerseits wieder eine einstückig angeformte Motormontageplatte 73 trägt. Die Platte 73 ist dabei an der Querschlittenbasis 54 beispielsweise mittels Schrauben 74 befestigt (Fig. 4). An der Platte

73 sind hintere Anschläge 75 für den Schlitten vorgesehen (Fig. 3 und 4). Vordere Anschläge 77 für den Schlitten sind an einer.Platte 76 fest montiert, die vom vorderen Ende der Querschlittenbasis 54 getragen wird.

Wie Fig. 3 zeigt, ist an der Platte 73 ein umsteuerbarer Elektromotor 80 mittels Schrauben 81 befestigt. Der Motor 80 kann dabei denselben Aufbau haben wie der Antriebsmotor 47 für den Längs schütten. Am Motor 80 ist wieder ein üblicher Tachometer 82 und ein üblicher Auflöser oder Codierer bzw. ein Wandler 83 befestigt, wie er beispielsweise unter dem Warenzeichen "Inductosyn" im Handel ist.

Gemäß Fig. 3 ist die Abtriebswelle 86 des Motors 80 über eine geeignete Kupplung 88 direkt mit dem benachbarten Ende 87 der Spindel 64 verbunden. Wie Fig. 3 ferner zeigt, sind die Lager 70 in dem Lagergehäuse 71 durch eine Mutter 89 an einem Ende des Gehäuses 71 und eine Sicherungsplatte 90 am anderen Ende des Gehäuses 71 gesichert (vgl. auch Fig. 8). Die Sicherungsplatte 90 ist an dem Gehäuse 71 mit Schrauben 91 (Fig. 8) befestigt. Wie Fig. 3 zeigt, kann der Schlitten 56 an seinem vorderen und seinem hinteren Ende jeweils mit einer geeigneten Abdeckplatte 94

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bzw. 95 versehen sein. Außerdem können gemäß Fig. 4 auch seitliche Abdeckplatten 96 vorgesehen sein. Gemäß Fig. 1 ist am Querschlitten bzw. genauer gesagt am Schieber 56 des Querschlittens 16 eine übliche Schleifscheibenspindel 97 montiert, an der eine übliche Schleifscheibe bzw. ein Schleifkörper befestigt werden kann. Die Spindel 97 ist durch einen geeigneten Elektromotor 98 antreibbar, der an dem Schlitten 56 montiert ist.

Fig. 9 zeigt ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Steuerung, die für eine Innenschleifmaschine der vorstehend beschriebenen Art vorgesehen ist.

Im einzelnen zeigt Fig. 9 eine programmierbare Steuereinheit 118, welche derart programmiert ist, daß mit ihrer Hilfe sämtliche Maschinenfunktionen sowie das Ineinandergreifen der einzelnen Maschinenfunktionen steuerbar ist. Beispielsweise erfolgt mit Hilfe der Steuereinheit 118 eine überwachung der Schmierung, der-Sicherheitsverriegelungen, der Beschickungsposition, der Motorzustände und der Daten, die an einer Bedienungsstation eingegeben werden (Bedienungsinformation). Die programmierbare Steuereinheit bestimmt aufgrund des Maschinenzustands welche Bewegungsfolge die Schlitten anschließend auszuführen haben. Die programmierbare Steuereinheit 118 ist elektronisch (über eine Schnittstellenschaltung) mit einer geeigneten Vorschubsteuerung 119 gekoppelt, die durch jeden geeigneten Digitalrechner gebildet sein kann. In der Vorschubsteuerung 119 sind die Positionen und Geschwindigkeiten für alle axialen Bewegungen für die verschiedenen Arbeitszyklen gespeichert. Als Arbeitszyklen

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kommen dabei beispielsweise ein Abrichtzyklus, ein Schleifzyklus, ein erneuter Abrichtzyklus usw. infrage. Die Vorschubsteuerung liefert Signale an Treiber 120, 121 (für den Querschlitten bzw. den Längsschlitten), die ihrerseits die als Servomotoren dienenden Motoren 80 bzw. 47 ansteuern. Die Treiber 120, 121 erhalten dabei Rückkopplungssignale von den Tachometern 82 bzw. 48. Weitere Rückkopplungssignale erhalten die Treiber 120 und 121 von den Wandlern 83 bzw. 49.

Als programmierbare Steuereinheit kann jede geeignete programmierbare STeuereinheit verwendet werden, beispielsweise eine Steuereinheit der Bryant-Serie 75, die von der Firma Westinghouse Electric Corporation, Pittsburgh, USA vertrieben wird. Eine andere geeignete Steuereinheit wird von der Firma Intel Corporation., Santa Clara, USA unter der Bezeichnung "Intel" 80/05 Single Board Computer vertrieben. Die Treiber 120 und 121 können geeignete Servotreiber sein, beispielsweise ServOtreiber, wie sie von der Firma Hyper Loop Inc., Bridgeview, USA unter der Bezeichnung "Hyamp" vertrieben werden. Der Hyamp-Servotreiber ist beispielsweise ein bi-direktionaler, Einphasen-, Vierwellen-, SCR-Servotreiber für Gleichstrommotoren und liefert eine Gleichstrom-Antriebsenergie für eine genaue Drehzahl-Regelung und eine Regelung über einen weiten Drehzahlbereich. Ein anderer geeigneter Servotreiber wird beispielsweise von der Firma General Electric Company, Charlottsville, USA unter der Bezeichnung "Size 50" vertrieben.

Für die Motoren 47 und 80 kann jeder geeignete Gleichstrom-Servomotor verwendet werden. Ein geeigneter

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Servomotor dieser Art wird beispielsweise von der Firma Torque Systems Inc., Waltham, USA unter der Bezeichnung "Snapper" mit den Typennummern 3435 und 5115 vertrieben. Größere Motoren dieser Art sind außerdem von der Firma H.K. Porter Co.,Pittsburgh, USA erhältlich.

Die Tachometer 48 und 82 sind Bestandteile der DC-Servomotoren. Die Auflöser bzw. Codierer oder Wandler 49 und 83 sind übliche "Inductosyn"-Bauelemente. Geeignet sind alle brauchbaren- und konventionellen auf dem Mark erhältlichen Einrichtungen dieser Art, über die ein Positionssignal rückkoppelbar ist. Auflöser der betrachteten Art werden beispielsweise von der Firma Cliffton Precision Company, Cliffton Heights, USA geliefert. Präzisions-Linear-und.Dreh-Positionswandler vom "Inductosyn"-Typ werden -außerdem von der Firma Farrand Controls, Valhalla, USA geliefert. Ein geeigneter, optischer Drehwinkelbzw. Wellenwinkelcodierer ist außerdem bei der Firma Dynamics Research Corporation, Wilmington, USA unter der Typenbezeichnung DRC-35 erhältlich.

Im Betrieb dreht sich die Schleifscheibe bzw. der Schleifkörper 29 normalerweise mit einer Drehzahl zwischen 30.000 und 40.000 üpm, unter Umständen mit Drehzahlen bis zu 150.000 Upm. Unter der Voraussetzung, daß die Bedienungsperson die erforderlichen Eingaben an der Bedienungsstation betätigt hat, übernimmt die programmierbare Steuereinheit 118 die entsprechenden Bedienungsinformationen und steuert dann alle programmierten Maschinenfunktionen. Dabei wird über den Längsschlitten 15 dem rotierenden Schleifkörper 29 die entsprechende Folge

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von Bewegungen erteilt, beispielsweise Vorschub im Eilgang, Arbeiten im Schleichgang, schnelle Hin- und Herbewegung und Rückführung, über den Querschlitten 16 werden die Positionier- und Kompensationsbewegungen für den Schleifkörper 29 erzeugt, wobei eine Kompensation für den Verschleiß des Schleifkörpers nach dem Schleifen jedes Werkstücks erfolgt. Die erfindungsgemäße Steuerung ist dabei so genau, daß Kompensationsbewegungen in der Größenordnung von etwa 10~ cm ausgeführt werden können, um eine außerordentlich hohe Genauigkeit mit Toleranzen von +10 cm aufrechtzuerhalten.

Nach der Durchführung der programmierten Schleifarbeiten mit dem Schleifkörper 29 wird dieser zurückgezogen und das bearbeitete Werkstück wird aus dem Werkstückkopf herausgenommen und durch ein neues Werkstück ersetzt. Die Schleifmaschine 10 kann mit geeigneten Zusatzeinrichtungen zum Heranführen und zum Entladen der Werkstücke versehen sein und Messeinrichtungen usw. aufweisen. Man sieht, daß die Bewegungen für jede Maschinenachse unabhängig von Bewegungen längs der anderen Achse gesteuert werden können, um das vorgegebene Programm auszuführen. Dabei sind die axialen Positionen in geeigneter Weise koordiniert, um einen störungsfreien Betrieb zu gewährleisten. Beispielsweise muß beim Schleifen einer Bohrung der Längsschlitten die richtige Lage einnehmen und sich hin- und herbewegen, ehe über den "Querschlitten der Schleifvorgang begonnen werden kann.

Wie oben ausgeführt, treibt der Motor 47 den Längsschlitten und das rotierende Schleifwerkzeug 29 zu

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einer Bewegungsfolge an, in deren Verlauf auch eine schnelle Vorschubbewegpng auftritt, bei der das Schleifwerkzeug 29 an einen Punkt geführt wird, der dem zu bearbeitenden Werkstück benachbart ist. Anschließend erfolgt dann ein langsamer Vorschub des Schleifwerkzeugs 29 bis zu einer Stelle innerhalb des Werkstücks. Der Motor 47 sorgt dann für eine schnelle Hin- und Herbewegung des Längsschlittens und des Schleifwerkzeugs 29, so daß die Schleifphase im Verlauf eines Schleifzyklus für eine Bohrung in einem Werkstück durchgeführt werden kann. Der Motor 80 bewegt den Querschlitten bzw. dessen Schlittenteil 56 derart, daß das Schleifwerkzeug 29 bei der Endbearbeitung eines Werkstücks in Eingriff mit der Innenwand der zu schleifenden Bohrung gebracht wird. Die axiale Hin- und Herbewegung des Schleifwerkzeugs 29 wird dabei mit Hilfe der Spindel 40 und des Motors 47 unter STeuerung durch die Vorschubsteuerung des Steuersystems gemäß Fig. 9 bewirkt. Die Hin- und Herbewegung des Schleifwerkzeugs 29 in axialer Richtung erfolgt mechanisch durch den Motor 47. Der Motor 47 selbst wird dabei in Abhängigkeit von Daten gesteuert/ die von der Vorschubsteuerung geliefert werden, welche mit dem Treiber 121 verbunden ist und über diesen die Drehzahl bzw. Laufgeschwindigkeit des Motors 47 bestimmt. Die Rückkopplungsinformation wird zu dem Treiber 121 zurückgekoppelt und gelangt in den Rechner, wo somit festgestellt werden kann, in welche Position sich das Schleifwerkzeug 29 bewegt hat. Der Rechner verfolgt, wieweit das Schleifwerkzeug 29 programmgemäß zu verfahren ist und wie weit es sich bereits bewegt hat. Nachdem die Phase der schnellen Hin- und Herbewegungen bei einem Schleifzyklus entsprechend dem Maschinen-

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programm abgeschlossen ist, werden die Motoren 80 und 47 so angesteuert, daß sie das Schleifwerkzeug 29 in dessen Ruhestellung zurückziehen.

Man erkennt, daß erfindungsgemäß Einrichtungen geschaffen werden, mit deren Hilfe diejenige Phase eines Schleifzyklus, bei der eine axiale Hin- und Herbewegung des Schleifwerkzeugs erfolgt, mit Hilfe desselben Motors 47 und derselben Spindel 40 durchgeführt werden kann, welcher bzw. welche auch für die anderen Bewegungen des Längsschlittens längs seiner Achse eingesetzt werden. Außerdem sieht man, daß gemäß der Erfindung eine Schleifmaschine geschaffen wird, bei der zur Kompensation der Position des Schleifwerkzeugs 29 nach dem Abrichten desselben dieselbe Spindel/Motor-Anordnung 64, 80 eingesetzt werden kann, die auch für die Herbeiführung der anderen Bewegungen des Schlittenteils 56 des Querschlittens längs der betreffenden Achse verwendet wird. Weiterhin ist erfindungsgemäß eine Korrektur der Position des Schleifwerkzeugs 29 mit Hilfe derselben Spindel/Motor-Anordnungen möglich, die auch für die anderen Stellbewegungen längs der Quer- und Längs-Achse sorgen.

Außerdem wird deutlich, daß es nicht nur möglich ist, mit Hilfe der Motoren 47 und 80 in Verbindung mit den zugehörigen Steuereinrichtungen eine Bohrung mit der Seitenfläche eines Schleifwerkzeugs 29 zu schleifen? vielmehr können die Rollen der Motoren auch vertauscht werden, derart, daß durch den Motor 80 eine Hin- und Herbewegung herbeigeführt wird und dä*ß die Kompensation des Verschleisses des Schleifwerkzeugs und die Anpassung

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an andere Bohrungsabmessungen mit Hilfe des Motors erfolgt. Bei dieser Anwendung kann die Stirnfläche eines zu schleifenden Werkstücks mit dem. Ende des Schleifwerkzeugs 29 geschliffen werden. Weiterhin erkennt man, daß bei entsprechender Koordination der Antriebsbewegungen der zwei Motoren 47 und 80 an demselben Werkstück mehrere Bohrungen und Stirnflächen geschliffen werden können.

Die vorstehende Beschreibung verdeutlicht ferner, daß in Abhängigkeit von den Stellbewegungen, die durch die Motoren 47 und 80 in Verbindung mit den zugehörigen Steuereinrichtungen hervorgerufen werden, nicht nur eine Innenbohrung mit einer Seitenfläche des Schleifwerkzeugs 29 geschliffen werden kann, sondern auch eine zu der Bohrung konzentrische Außenfläche, wobei dieselben Steuereinrichtungen wirksam sind.und wobei lediglich die Positionen der Schlitten um eine vorgegebene Strecke versetzt sind.

Fig. 10 zeigt schematisch eine Folge von Schleifvorgängen, die an einem in einem einzigen Werkstückhalter eingespannten Werkstück mit der Maschine gemäß Fig. 1 bis 8 und der zugehörigen Steuerung gemäß Fig. 9 mit Hilfe eines einzigen drehbaren Schleifwerkzeugs bzw. mit einer einzigen Schleifscheibe durchgeführt werden können. Man erkennt, daß in Fig. 10 ein Werkstück 99 in die Spannvorrichtung 22 eingespannt ist. Das drehbare Schleifwerkzeug 29 ist dabei beim Schleifen einer Bohrung des Werkstücks 99 dargestellt. Mit dem Bezugszeichen 29' ist das Schleifwerkzeug 29 in einer anderen Betriebsstellung bezüglich des Werkstücks 99 dargestellt;

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in dieser Betriebsstellung erfolgt ein Schleifen einer Stirnfläche des Werkstücks 99. Mit dem Bezugszeichen 29'* ist eine dritte Betriebsstellung des Schleifwerkzeugs . bezeichnet, in der dieses eine Außenfläche bzw. eine ümfangsflache des Werkstücks 99 schleift. Es versteht sich, daß das Schleifen der Innenbohrung, der Stirnfläche und. der Außen- bzw. Mantelfläche gemäß Fig. 10 nacheinander gemäß einer programmierten Arbeitsfolge geschieht, die durch die Steuerung gemäß Fig. 9 gesteuert wird.

Fig. 11 zeigt eine schematische Darstellung für mehrere Schleifvorgänge, welche bei der Schleifmaschine gemäß Fig. 1 bis 8 unter Verwendung der Steuerung gemäß Fig. 9 bei Einsatz einer zusätzlichen Schlittenanordnung gleichzeitig durchgeführt werden können, obwohl nur ein einziger Werkstückkopf vorhanden ist. Im einzelnen zeigt Fig. 11 das Maschinenbett 125 einer Schleifmaschine, an dem ein einziger Werkstückkopf 126 montiert ist. Der Werkstückkopf 126 ist dabei mit einer geeigneten Spannvorrichtung versehen, in die ein Werkstück 127 eingespannt ist, welches durch den Werkstückkopf 126 zu einer Drehbewegung angetrieben wird. Das Werkstück 127 besitzt eine Innenbohrung 128, eine quer zur Bohrungsachse verlaufende Stirnfläche 129 und eine konische Schulterfläche 130.. Bei der in Fig. 11 gezeigten Schleifmaschine ist es möglich, die Bohrung 128, die Stirnfläche 129 und die konische Schulterfläche 130 gleichzeitig zu schleifen.

Die Schleifmaschine gemäß Fig. 11 weist eine zusammengesetzte Schlittenanordnung mit einem Längsschlitten 124

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und einem Querschlitten 131 auf. Die Schlitten 124 und 131 entsprechend dabei dem Längsschlitten 15 und dem Querschlitten 16 des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1. Von dem Querschlitten 131 wird ein drehbarer Schleifscheibenkopf 132 getragen, der eine Schleifscheibe bzw. einen Schleifkörper 133 trägt, welcher dazu dient, die Bohrung 128 des Werkstücks 127 zu schleifen. In geeigneter Weise ist ferner ein Bügel 134 fest mit einer Seite des Längsschlittens 124 verbunden. Der Bügel 134 trägt einen zweiten Längsschlitten 135, der längs einer weiteren Achse verfahrbar ist, die parallel zur Bewegungsachse des ersten Längsschlittens 124 verläuft. Der zweite Längsschlitten 135 trägt einen drehbaren Schleifscheibenkopf 136, in den eine drehbare Schleifscheibe 137 eingespannt ist, mit deren Hilfe die Stirnfläche 129 geschliffen werden kann, während gleichzeitig die Bohrung 128 mit Hilfe des Schleifkörpers 133 geschliffen wird.

Der erste Längsschlitten 124 ist außerdem auf seiner anderen Seite mit einem geeigneten Bügel 138 versehen,

an dem ein weiterer Längsschlitten 139 montiert ist, dessen Bewegungsachse unter einem Winkel bezüglich der Bewegungsachsen der beiden anderen Längsschlitten verläuft. Auf diesem dritten Längsschlitten 139 ist ein geeigneter Antriebsmotor 140 montiert, auf dessen Abtriebswelle 141 eine Riemenscheibe 142 sitzt. Die Riemenscheibe 142 treibt einen Riemen 143, der über eine Riemenscheibe 144 auf der Welle 145 einer weiteren Schleifspindel 146 sitzt. Die Schleifspindel 146 trägt eine Schleifscheibe 147 mit einer abgeschrägten

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ümfangsflache, die komplementär zu der konischen Schulterfläche 130 des Werkstücks 127 ausgebildet ist. Die Schleifscheibe 147 wird so gesteuert, daß mit ihrer Hilfe die konische Schulterfläche 130 geschliffen werden kann, während gleichzeitig die Stirnfläche 129 und die Innenbohrung 128 des Werkstücks 127 geschliffen werden.

An dem Maschinenbett 125 ist weiterhin ein Motor 151 montiert, der ein Reduziergetriebe 150 treibt, auf dessen Abtriebswelle 149 eine Abrichtvorrichtung 148 mit Diamantrollen sitzt. Der dritte Längsschlitten bzw. der Schrägschlitten 139 ist geeignet, die Schleifscheibe 147 in üblicher Weise gegen die Abrichtvorrichtung zu bewegen. Man erkennt, daß auch die Schleifmaschine gemäß Fig. 11 mit ihren zwei Längsschlitten 124 und 135 und mit dem Schrägschlitten 139 unter Anwendung der Prinzipien der Erfindung durch ein Steuersystem gemäß Fig. 9 gesteuert werden kann, derart, daß es möglich ist, gleichzeitig eine Bohrung und zwei weitere Flächen zu schleifen.

Fig. 12 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schleifmaschine mit einem einzigen Werkstückkopf, bei der eine zusammengesetzte Schlittenanordnung eine Schleifscheibe trägt, mit deren Hilfe eine Bohrung geschliffen werden kann und bei der ein zweiter Längsschlitten auf der einen Längsseite der Schlittenanordnung vorgesehen ist, um gleichzeitig mit dem Schleifen der Bohrung eine Stirnfläche schleifen zu können. Die Schleifmaschine gemäß Fig. 12 ist prinzipiell ebenso

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aufgebaut wie die Schleifmaschinen gemäß Fig. 1 und 11, so daß entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet werden können, die jedoch durch den Buchstaben "a" ergänzt sind.

Im einzelnen wird ein drehbarer Schleifkörper 29a von dem Quer schütten 16a getragen und dient .dazu, eine Bohrung in einem Werkstück zu schleifen, welches drehbar von dem Werkstückkopf 13a gehaltert ist. Eine drehbare Schleifscheibe 137a ist geeignet, an dem genannten Werkstück gleichzeitig eine Fläche zu schleifen. Die drehbare Schleifscheibe 137a wird dabei von einem Schleifscheibenkopf 136a gehaltert, der auf dem Längsschlitten 135a sitzt, der seinerseits von einem Bügel 134a getragen wird, der an dem Längsschlitten 15a befestigt ist. Die Bewegungen des Längsschlittens 15a und des Querschlittens 16a können dabei durch eine Steuerung gesteuert werden, wie sie auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 verwendet wird.

Fig. 13 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Schleifmaschine mit einem einzigen Werkstückkopf, welche eine Schlittenanordnung wie die Schleifmaschine gemäß Fig. 1 aufweist und zusätzlich einen Schrägschlitten 155, der eine drehbare Schleifscheibe 157 trägt, mit deren Hilfe eine Fläche an einem Werkstück geschliffen werden kann. In Fig. 13 sind entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. .1 bezeichnet, die jedoch jeweils durch den Buchstaben "b" ergänzt sind. Bei der Schleifmaschine gemäß Fig. 13 kann mit Hilfe des Schleifwerkzeugs 29b die Bohrung eines Werkstücks geschliffen

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werden, welches von einer geeigneten drehbaren Werkstückhalterung des Werkstückkopfes 13b gehaltert ist. Der Schrägschlitten 155 ist am linken Ende des Maschinenbettes 11b schräg bzw. unter einem Winkel angeordnet und trägt einen drehbaren Schleifscheibenkopf, durch den eine Schleifscheibe 156 antreibbar ist. Die Bewegungen des Längsschlittens 15b und des QuerSchlittens 16b der zusammengesetzten Schlittenanordnung am rechten Ende des Maschinenbettes 11b sowie die Bewegungen des Schrägschlittens 155 können dabei wieder mittels einer Steuerung gesteuert werden,die ähnlich aufgebaut ist wie das Steuersystem gemäß Fig. 9.

Fig. 14 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schleifmaschine mit einem einzigen Werkstückkopf, bei der zusätzlich zu den Einrichtungen der Maschine gemäß Fig. 13 ein weiterer Querschlitten 158 vorgesehen ist, der den Schrägschlitten der Anordnung gemäß Fig. 13 trägt. In Fig.14 sind entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet wie in Fig. 13, wobei den Bezugszeichen jeweils der Buchstaben "c" beigefügt ist. Die Schleifmaschine gemäß Fig. 14 ist geeignet, Bohrungen und Flächen in derselben Weise zu schleifen wie die Schleifmaschine gemäß Fig. 13, wobei jedoch der Schrägschlitten 155c zusätzlich mit Hilfe des Querschlittens 158 positioniert werden kann. Die zusammengesetzten Schlittenanordnungen der Schleifmaschine gemäß Fig. 14 können wieder durch ein Steuersystem gesteuert werden, bei dem die Prinzipien der Steuerung gemäß Fig. 9 verwirklicht sind.

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Pig. 15 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schleifmaschine mit einem einzigen Werkstückkopf, welche die zusammengesetzte Schlittenanordnung gemäß Fig. 1 aufweist und welche außerdem eine zweite Schleifscheibe aufweist, die auf dem Querschlitten der zusammengesetzten Schlittenanordnung montiert ist, so daß nacheinander das Schleifen eijier Bohrung und das Schleifen einer Fläche erfolgen kann. Da der Aufbau der Schleifmaschine gemäß Fig. 15 weitgehend dem Aufbau der Schleifmaschinen gemäß Fig. 1 und 12 entspricht, sind entsprechende Teile wieder mit. denselben Bez.ugszeichen bezeichnet, denen jedoch jeweils der Buchstabe "d" beigefügt ist. Die Bewegungen des Längsschlittens 15d und des Querschlittens 16d können mit einem Steuersystem gesteuert werden, welches entsprechend dem Steuersystem gemäß Fig. 9 aufgebaut ist, um die Position der Schleifelemente 29a und 137a derart zu steuern, daß nacheinander eine Bohrung und eine Fläche, insbesondere eine Stirnfläche, geschliffen werden können.

Fig. 16 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schleifmaschine mit einem einzigen Werkstückkopf und mit einer zusammengesetzten Schlittenanordnung gemäß Fig. 1, wobei zusätzlich ein Querschlitten vorgesehen ist, der den Werkstückkopf trägt. Da die Schleifmaschine gemäß Fig. 16 weitgehend den Schleifmaschinen gemäß Fig. 1 und 14 entspricht, sind entsprechende Elemente wieder mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, denen jedoch der Buchstabe."e" beigefügt, ist. Mit der Schleifmaschine gemäß Fig. 16

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können zunächst einmal Bohrungen geschliffen werden wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, wobei zusätzlich die Möglichkeit besteht, den Werkstückkopf 13e zu verstellen,da dieser auf dem Querschlitten 158e sitzt. Die zusammengesetzte Schlittenanordnung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 14 und der Werkstückkopf-Querschlitten 158e können dabei durch ein Steuersystem gesteuert werden, welches gemäß den Prinzipien der Steuerung gemäß Fig. 9 aufgebaut ist.

Fig, 17 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schleifmaschine mit einem einzigen Werkstückkopf, wobei die Konstruktion gemäß Fig·. 1 praktisch umgekehrt ist, derart, daß der Schleifscheibenkopf 97f an dem Maschinenbett 11f montiert ist, während der Werkstückkopf 13f auf dem Querschlitten 158f einer zusammengesetzten Schlittenanordnung montiert ist, die außerdem einen Längs schütten 159 aufweist. Da der Aufbau der Schleifmaschine gemäß Fig. 17 demjenigen der Schleifmaschinen gemäß Fig. 1 und 16 entspricht, sind entsprechende Teile wieder mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, denen jedoch der Buchstabe "f" beigefügt ist. Bei der Schleifmaschine gemäß Fig. 17 können zunächst wieder Bohrungen geschliffen werden, wie bei der Schleifmaschine gemäß Fig. 1, wobei jedoch diesmal die gegenseitige Ausrichtung durch Positionieren des Werkstückkopfes 13f erfolgt. Die zusammengesetzte Schlittenanordnung mit dem Werkstückkopf 13f wird dabei, wieder mit Hilfe eines Steuersystems gesteuert, bei dem die Prinzipien der Steuerung gemäß Fig. 9 verwirklicht .sind.

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Fig. 18 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schleifmaschine gemäß der Erfindung, die einen einzigen Werkstückkopf aufweist und bei der ein einz-iger -Schleifscheibenkopf 97g von einem Längsschlitten 15g getragen wird, während der einzige Werkstückkopf 13g von einem Querschlitten 158g getragen wird. Da die Maschine gemäß Fig. 18 in ihrem Aufbau den Maschinen gemäß Fig. 1 und 16 entspricht, sind entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, die jedoch durch den Buchstaben "g" ergänzt sind. Mit der in Fig. 18 gezeigten Schleifmaschine können z-unächst einmal Bohrungen geschliffen werden wie mit der Maschine gemäß Fig. 1, wobei der Schleifkörper 19g in seiner Position in Längsrichtung einstellbar ist, während der Werkstückkopf 13g in Querrichtung einstellbar ist. Der Längsschlitten 15g und der Querschlitten 158g der Maschine gemäß Fig. 18 Tcönnen dabei wieder durch ein Steuersystem gesteuert werden, welches der Steuerung gemäß Fig. 9 entspricht.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schleifmaschine gemäß der Erfindung mit einem einzigen Werkstückkopf ist in Fig. 19 dargestellt. Diese Schleifmaschine besitzt praktisch den umgekehrten Aufbau wie die Schleifmaschine gemäß Fig. 18, derart, daß der Schleifscheibenkopf 97h auf einem Querschlitten 16h montiert ist, während der Werkstückkopf 13h auf einem Längsschlitten 159h montiert ist. Da die Maschine gemäß Fig. 19 in ihrem Aufbau den Maschinen gemäß Fig. 1 und 16 entspricht, sind entsprechende Bauteile wieder mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, die jedoch jeweils durch den Buchstaben "h" ergänzt sind. Die Schleifmaschine

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gemäB Fig. 19 ist geeignet. Bohrungen zu schleifen wie die Maschine gemäß Fig. 1, wobei der Werkstückkopf 13h in Längsrichtung einstellbar ist, während der Schleifscheibenkopf 97h in Querrichtung einstellbar ist. Der Längsschlitten 159h und der Querschlitten 16h der Schleifmaschine gemäß Fig. 19 können dabei wieder durch ein Steuersystem gesteuert werden, welches gemäß den Prinzipien der Steuerung gemäß Fig. 9 aufgebaut ist.

Zusammenfassend lässt sich feststellen, daß die Steuerung gemäß der Erfindung geeignet ist, alle Bewegungen zweier Schlitten einer zusammengesetzten Schlittenanordnung bei einer Schleifmaschine zu steuern. Sämtliche Bewegungen der zusammengesetzten Schlittenanordnung können dabei, gleichzeitig oder unabhängig voneinander durch die elektronische Steuerung gemäß der Erfindung gesteuert werden. Sämtliche Schleiffunktionen und Positionierfunktionen werden außerdem durch die elektronische Steuerung gesteuert und über Spindelantriebe ausgeführt.

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Claims

HOEGER, STELLRECHT &.PARTNER- ,;

patentanwäl-te;

UHLANDSTRASSE 14 c ■ D 7000 STUTTGART 1

A 44 572 b Anmelder: Bryant Grinder Corporation k - 176 257 Clinton Street

20. Mai 1981 Springfield, Vermont 05156

USA

Patentan sprüche

Verfahren zur Steuerung sämtlicher Bewegungen eines Schlittens einer Schleifmaschine mit einem einzigen Werkstückkopf/ gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) man programmiert eine programmierbare Steuereinheit mit der erforderlichen Maschineninformation und den Maschinenfunktionen;

b) man verbindet die elektronischen Steuereinrich-. tungen - gegebenenfalls über eine Schnittstellenschaltung - mit separaten Vorschubsteuereinrichtungen ;

c) man steuert bzw. regelt die Drehzahl und die Laufrichtung eines Schlitten-Antriebsmotors mittels Geschwindigkeitssteuereinrichtungen und

d) man steuert die Bewegungen eines Schlittens über einen Spindelantrieb, indem man den Spindelantrieb direkt mit dem Schlittenantriebsmotor einer- [ seits und dem Schlitten andererseits verbindet, \ derart, daß die Bewegungen des Schlittens direkt =

gesteuert werden. t

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2. Elektromechanisches Steuersystem zur Steuerung sämtlicher Bewegungen mindestens eines Schlittens einer Schleifmaschine mit einem einzigen Werkstückkopf, dadurch gekennzeichnet daß das Steuersystem folgende Merkmale aufweist:

a) es ist ein Spindelantrieb vorgesehen, der mit dem Schlitten verbunden ist, um diesen zu bewegen, wenn die Spindel des Spindelantriebs zu einer Drehbewegung angetrieben wird;

b) es sind Servomotor-Antriebseinrichtungen vorgesehen, die direkt mit dem Spindelantrieb verbunden sind, um dessen Spindel zu einer Drehbewegung anzutreiben;

c) mit den Servomotor-Antriebseinrichtungen ist eine elektronische Vorschubsteuerung verbunden, mit deren Hilfe Drehzahl und Drehrichtung der Servomotor-Antriebseinrichtungen steuerbar sind und

d) es ist eine programmierbare Steuereinheit vorgesehen, die mit den Vorschubsteuereinrichtungen verbunden ist.

3. Elektromechanisches Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubsteuerung die axialen Hin- und Herbewegungen eines Schleifwerkzeugs während eines Schleifzyklus über die Servomotor-Antriebseinrichtungen und den Spindelantrieb steuert, über die die Bewegungen des Schlittens bei anderen Betriebsbedingungen herbeigeführt werden.

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4. Elektromechanisches Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die programmierbare Steuerung die axialen Hin- und*:Herbewegungen eines Schleifwerkzeugs während eines Schleifzyklus über die Servomotor-Antriebseinrichtungen und den Spindelantrieb steuert, die dem Antrieb des Schlittens längs der betreffenden Achse dienen.

5. Elektromechanisches Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die programmierbare Steuereinheit Stellbewegungen des Schlittens zur Kompensation der Änderung der Abmessungen eines Schleifwerkzeugs bei einem Abrichten desselben über die Servomotor-Antriebseinrichtungen und den Spindelantrieb steuert, mit deren Hilfe die Bewegungen des Schlittens während anderer Betriebsphasen herbeiführbar sind.

6. Elektromechanisches Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die programmierbare Steuereinheit die Nachstellung des Schlittens zur Korrektur von geänderten Abmessungen über die Servomotor-Antriebseinrichtungen und den Spindelantrieb steuert, mit deren Hilfe die Bewegungen des Schlittens während anderer Arbeitsabläufe herbeiführbar sind.

7. Elektromechanisches Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Servomotor-Antriebseinrichtungen Servo- Treibereinrichtungen umfassen, die mit einem Antriebsmotor verbunden sind,

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der mit Tachometereinrichtungen versehen ist.

8. Elektromechanisches Steuersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor mit Auflösereinrichtungen versehen ist.

9. Elektromechanisches Steuersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflösereinrichtungen mit den Servo-Treibereinrichtungen verbunden sind.

10. Elektromechanisches Steuersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor mit Codiereinrichtungen versehen ist.

11. Elektromechanisches Steuersystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Codiereinrichtungen mit den Servo-Treibereinrichtungen verbunden sind.

12. Elektromechanisches Steuersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor mit einer linearen Positionswandler-Anordnung versehen ist.

13. Elektromechanisches Steuersystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die lineare .Positionswandler-Anordnung mit den Servo-Treibereinrichtungen verbunden ist.

14. Elektromechanisches Steuersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor mit

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einer Drehwinkel-Positionswandleranordnung versehen ist.

15. Elektromechanisches Steuersystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehwinkel-Positionswandleranordnung mit den Servo-Treibereinrichtungen verbunden ist.

16. Schleifmaschine mit einem Maschinenbett, einem Werkstückkopf, einem Längsschlitten, einem Querschlitten und einem Schleifscheibenkopf, mit welchem ein drehbarer Schleifkörper zum Schleifen eines in den Werkstückkopf eingespannten Werkstücks verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Längsschlitten und der Querschlitten jeweils über einen Spindelantrieb direkt mit einer Servomotor-Antriebseinrichtung verbunden sind, daß die Servomotor-Antriebseinrichtungen für den Längs- und den Querschlitten durch eine elektronische Vorschubsteuerung gesteuert sind, durch die sämtliche Bewegungen des Längs- und des QuerSchlittens steuerbar sind,und daß die elektronische Vorschubsteuerung durch eine programmierbare Steuereinheit gesteuert ist.

17. Schleifmaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Servomotor-Antriebseinrichtungen Servo-Treibereinrichtungen umfasst, die mit einem Antriebsmotor verbunden sind, der mit Tachometereinrichtungen versehen ist.

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18. Schleifmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor mit Auflösereinrichtungen verbunden ist.

19. Schleifmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflösereinrichtungen mit den
Servo-Treibereinrichtungen verbunden sind.

20. Schleifmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor mit Codiereinrichtungen verbunden ist.

21. Schleifmaschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Codiereinrichtungen mit den Servo-Treibereinrichtungen verbunden sind.

22. Schleifmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß derAntriebsmotor mit einer linearen Positionswandleranordnung verbunden ist.

23. Schleifmaschine nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die lineare Positionswandleranordnung mit den Servo-Treibereinrichtungen verbunden ist.

24. Schleifmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor mit einer Drehwinkel-Positionswandleranordnung versehen ist.

25. Schleifmaschine nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehwinkel-Positionswandleranordnung mit den Servo-Treibereinrichtungen verbunden ist.

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26. Schleifmaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe des drehbaren Schleifkörpers eine Stirnfläche eines Werkstücks bearbeitbar ist.

27. Schleifmaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe des drehbaren Schleifkörpers Schleifvorgänge in mindestens einer Bohrung eines Werkstücks und an mindestens einer Stirnfläche desselben Werkstücks ausführbar sind.

28. Schleifmaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe des drehbaren Schleifkörpers an einem Werkstück eine Außenfläche bearbeitbar ist, deren Drehachse längs der Längsachse der Maschine verläuft.

29. Schleifmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe des drehbaren Schleifkörpers Schleifarbeiten in einer Innenbohrung, an einer Stirnfläche und/oder an einer zu der Bohrung konzentrischen Außenfläche eines Werkstücks durchführbar sind.

30. Schleifmaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare Schleifkörper an einer zusammengesetzten Schlittenanordnung montiert ist, die den Längsschlitten und den Querschlitten umfasst und daß mit Hilfe des drehbaren Schleifkörpers Schleifarbeiten in einer Längsbohrung eines Werkstücks ausführbar sind.

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31. Schleifmaschine nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare Schleifkörper am Querschlitten der zusammengesetzten Schlittenanordnung montiert ist.

32. Schleifmaschine nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daJ5 der Werkstückkopf fest am Maschinenbett der Schleifmaschine befestigt ist.

33. Schleifmaschine nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückkopf beweglich am Maschinenbett der Schleifmaschine gehaltert ist.

34. Schleifmaschine nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückkopf an einem weiteren Querschlitten montiert ist* dessen Bewegungen durch dieselben Steuereinrichtungen steuerbar ist durch die die Bewegungen des ersten QuerSchlittens steuerbar sind.

35. Schleifmaschine nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare Schleifkörper an dem Querschlitten der zusammengesetzten Schlittenanordnung montiert ist, derart, daß mit ihm eine Innenbohrung eines Werkstücks bearbeitbar ist und daß ein zweiter drehbarer Schleifkörper an dem Querschlitten der zusammengesetzten Schlittenanordnung montiert ist, mit dessen Hilfe Schleifarbeiten an einer Stirnfläche des Werkstücks zeitlich versetzt zum Schleifen der Innenbohrung durchführbar sind.

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36. Schleifmaschine nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare Schleifkörper an dem Querschlitten der zusammengesetzten Schlittenanordnung montiert ist und daß mit seiner Hilfe Schleifarbeiten im Inneren einer Innenbohrung eines Werkstücks durchführbar sind, daß ein weiterer Längsschlitten vorgesehen ist, der an dem Längsschlitten der zusammengesetzten Schlittenanordnung montiert ist, und daß ein zweiter drehbarer Schleifkörper an dem zweiten Längsschlitten montiert ist, mit dessen Hilfe während des Schleifens der Innenbohrung Schleifarbeiten an einer Stirnfläche des Werkstücks ausführbar sind.

37. Schleifmaschine nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß an dem ersten Längsschlitten der zusammengesetzten Schlittenanordnung ein schräg angeordneter weiterer Längsschlitten montiert ist und daß an dem schräg angeordneten weiteren Längsschlitten ein dritter drehbarer Schleifkörper montiert ist, mit dessen Hilfe während des Schleifens der Innenbohrung und des gleichzeitigen·Schleifens einer Stirnfläche gleichzeitig Schleifarbeiten an einer weiteren Fläche des Werkstücks durchführbar sind.

38. Schleifmaschine nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare Schleifkörper am Querschlitten der zusammengesetzten Schlittenanordnung montiert ist, derart, daß mit ihm Schleifarbeiten in einer Innenbohrung eines Werkstücks ausführbar sind, daß am Maschinenbett der Schleifmaschine

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ein schräg angeordneter weiterer Längsschlitten vorgesehen ist und daß an dem schräg angeordneten weiteren Längsschlitten ein zweiter drehbarer Schleifkörper montiert ist, mit dessen Hilfe Schleifarbeiten an einer Fläche des Werkstücks in vorgegebenem Zusammenhang mit den Schleifarbeiten in der Innenbohrung durchführbar sind.

39. Schleifmaschine nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare Schleifkörper am Querschlitten der zusammengesetzten Schlittenanordnung montiert ist, derart, daß mit ihm Schleifarbeiten an einer Innenbohrung des Werkstücks durchführbar sind/ daß am Maschinenbett der Schleifmaschine ein zweiter Querschlitten montiert ist, daß auf dem zweiten Querschlitten.λ ein schräg angeordneter weiterer Längsschlitten montiert ist und daß an dem schräg angeordneten weiteren Längsschlitten ein zweiter drehbarer Schleifkörper montiert ist, mit dessen Hilfe Schleifarbeiten an einer Fläche des Werkstücks in einem vorgegebenen zeitlichen Zusammenhang mit dem Schleifen der Innenbohrung durchführbar sind.

40. Schleifmaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückkopf an einer zusammengesetzten Schlittenanordnung montiert ist, die aus dem Längsschlitten und dem Querschlitten besteht und daß der Schleifkörper fest am Maschinenbett der Schleifmaschine montiert ist.

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41. Schleifmaschine nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückkopf am Querschlitten der zusammengesetzten Schlittenanordnung montiert ist.

42. Schleifmaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückkopf an dem Querschlitten montiert ist und daß der Schleifkörper an dem Längsschlitten montiert ist.

43. Schleifmaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückkopf an dem Längsschlitten montiert ist und daß der Schleifkörper an dem Querschi itten montiert ist.