IT9048382A1

IT9048382A1 - METHOD AND DEVICE FOR THE CONTINUOUS CONTROL OF THE THRUST APPLIED ON THE WORKPIECES IN A DOUBLE PLATEAU LAPPING MACHINE.

Info

Publication number: IT9048382A1
Application number: IT048382A
Authority: IT
Inventors: Michele Melchiorre
Original assignee: Melchiorre Off Mecc
Priority date: 1990-10-17
Filing date: 1990-10-17
Publication date: 1992-04-17
Also published as: EP0481936A2; EP0481936A3; IT9048382A0; IT1244131B

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo". "METODO E DISPOSITIVO PER IL CONTROLLO CONTINUO DELLA SPINTA APPLICATA SUI PEZZI IN LAVORAZIONE IN UNA MACCHINA LAPPATRICE A DOPPIO PLATEAU"; Description of the industrial invention entitled "." METHOD AND DEVICE FOR THE CONTINUOUS CONTROL OF THE THRUST APPLIED ON THE WORKPIECES IN A DOUBLE PLATFORM LAPPING MACHINE ";

La presente invenzione riguarda il settore delle macchine per lavorazioni di rifinitura di precisione; e più particolarmente si riferisce ad un metodo e dispositivo per il controllo continuo della spinta applicata sui pezzi in lavorazione in una macchina lappatrice a doppio plateau. The present invention relates to the sector of precision finishing machines; and more particularly it refers to a method and device for the continuous control of the thrust applied on the workpieces in a double plateau lapping machine.

Come è ben noto agli esperti del ramo, nelle lavorazioni di tappatura riveste particolare importanza il tener conto del progressivo alleggerimento del plateau superiore, dovuto all'usura del plateau stesso. Questo alleggerimento può determinare una variazione della spinta che viene esercitata sui pezzi in lavorazione, e quindi compromettere la esatta riuscita della lavorazione stessa. Ovviamente, questa circostanza sfavorevole è tanto più dannosa agli effetti qualitativi, quanto più è elevato il grado di precisione richiesto nella operazione di tappatura. As is well known to those skilled in the art, in the capping processes it is particularly important to take into account the progressive lightening of the upper plateau, due to the wear of the plateau itself. This lightening can determine a variation in the thrust that is exerted on the workpieces, and therefore compromise the exact success of the machining itself. Obviously, this unfavorable circumstance is all the more damaging to the qualitative effects, the higher the degree of precision required in the capping operation.

Sono stati ideati e realizzati vari dispositivi, che hanno lo scopo di controllare la posizione del plateau superiore rispetto ai pezzi, nell'intento di eliminare o quanto meno di ridurre il detto inconveniente. Various devices have been devised and manufactured, which have the purpose of controlling the position of the upper plateau with respect to the pieces, with the aim of eliminating or at least reducing said drawback.

Allo stato attuale della tecnica, detti sistemi noti sono riconducibili a tre diverse classificazioni, definite in base al loro principio operativo. In the current state of the art, said known systems can be traced back to three different classifications, defined on the basis of their operating principle.

Il primo è un sistema meccanico a contrappeso, che equilibra il plateau. Questo sistema non risulta preciso, in quanto, consumandosi il plateau, il contrappeso si squilibra, e la pressione operative varia in misura sensibile, e non facilmente controllabile. The first is a mechanical counterweight system, which balances the plateau. This system is not accurate, since, as the plateau is worn, the counterweight becomes unbalanced, and the operating pressure varies considerably, and is not easily controllable.

Un altro sistema noto si giova di un circuito pneumatico realizzato allo scopo di recuperare il consumo del plateau. Con questo tipo di dispositivo, il plateau ha la tendenza a "galleggiare", ed anche in questo caso la pressione non è uniforme. Another known system makes use of a pneumatic circuit made for the purpose of recovering the consumption of the plateau. With this type of device, the plateau has a tendency to "float", and even in this case the pressure is not uniform.

Esiste infine anche un dispositivo idraulico, che risulta alquanto complesso, per la presenza di valvole, raccordi, sensori termici, ed altri, componenti delicati e costosi. A parte la complessità costruttiva, questo sistema idraulico comporta anche inconvenienti di natura funzionale, quali la scarsa prontezza di risposta, la necessità di ripresa dei giochi, ecc,, e non riesce a compensare la pressione operativa del plateau quando la differenza di pressione è inferiore ad un certo limite. Finally, there is also a hydraulic device, which is somewhat complex due to the presence of valves, fittings, thermal sensors, and other delicate and expensive components. Apart from the constructive complexity, this hydraulic system also entails functional drawbacks, such as poor responsiveness, the need for backlash, etc., and is unable to compensate for the operating pressure of the plateau when the pressure difference is lower. to a certain limit.

Scopo dell'invenzione è quello di realizzare un metodo ed un dispositivo che consentono di controllare costantemente la posizione del plateau, e quindi la pressione o spinta operativa del plateau stesso, per differenze anche molto piccole, dell’ordine di 1 Kg, che corrisponde a circa 1/100 del peso del plateau superiore. The purpose of the invention is to provide a method and a device which allow to constantly control the position of the plateau, and therefore the operating pressure or thrust of the plateau itself, even for very small differences, of the order of 1 Kg, which corresponds to about 1/100 of the weight of the upper plateau.

Secondo l'invenzione, si prevede un metodo di controllo della posizione del plateau superiore su una macchina lappatrice consistente nel comandare meccanicamente lo spostamento assiale del plateau stesso su indicazione di un trasduttore lineare di controllo collegato col detto plateau ed asservito ad una unità centrale di gestione dati, la quale è operativamente associata con il detto sistema meccanico di spostamento assiale del plateau, e con una cella di carico che rileva l'entità del carico di appoggio e che è inserita tra il plateau ed un servomotore che comanda il detto spostamento assiale. According to the invention, a method for controlling the position of the upper plateau on a lapping machine is provided which consists in mechanically controlling the axial displacement of the plateau itself on the indication of a linear control transducer connected to said plateau and enslaved to a central management unit data, which is operatively associated with said mechanical system for axial displacement of the plateau, and with a load cell which detects the extent of the support load and which is inserted between the plateau and a servomotor which controls said axial displacement.

Il detto dispositivo meccanico di spostamento comprende un sistema di avanzamento micrometrico costituito da una vite a ricircolazione di sfere, col.legata con il plateau, ed una chiocciola operativamente associata con detta vite, ed azionata dal servomotore su segnale fornito dal trasduttore, che viene confrontato con i dati impostati nella unità di gestione, e misurati costantemente dalla cella di carico. Quest'ultima, visualizza la misura effettuata in un display digitale. Said mechanical displacement device comprises a micrometric advancement system consisting of a ball screw, connected to the plateau, and a nut operatively associated with said screw, and operated by the servomotor on a signal supplied by the transducer, which is compared with the data set in the handling unit, and constantly measured by the load cell. The latter displays the measurement made on a digital display.

L'invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni allegati, che rappresentano a titolo illustrativo e non già limitativo una preferita forma di esecuzione dell'invenzione stessa. The invention will now be described with reference to the attached drawings, which represent by way of illustration and not limitation a preferred embodiment of the invention itself.

Nei disegni: In the drawings:

- La fig.i rappresenta lo schema operativo generale del metodo secondo l'invenzione. - Fig. 1 represents the general operating diagram of the method according to the invention.

La fig.2 mostra il dispositivo meccanico di avanzamento del plateau, visto in sezione assiale. Fig. 2 shows the mechanical device for advancing the plateau, seen in axial section.

- La fig.3 è un particolare in scala maggiore del dispositivo di fig.2, che mostra la spina di traino solidale con una vite a ricircolazione di sfere. - Fig. 3 is a detail on a larger scale of the device of fig. 2, which shows the tow pin integral with a ball screw.

Con il riferimento alla fig.1, il numero 1 sta ad indicare il plateau superiore della lappatrice. Detto plateau è soggetto ad una rotazione attorno al proprio asse per effettuare la operazione di tappatura in cooperazione con il plateau inferiore, non illustrato perchè non rientra nell'invenzione. Oltre al moto rotatorio, il plateau 1 si può spostare assialmente per applicare la pressione di lappatura P (in DecaNewton) ai pezzi in lavorazione. Detto spostamento assiale avviene mediante una trasmissione meccanica micrometrica, ad opera della vite a ricircolazione di sfere 2 impegnata nella chiocciola 3. Quest'ultima è portata dalla intelaiatura fissa 4A della macchina, e riceve il moto rotatorio da un servomotore 7 a commutazione elettronica (brushless) come si vedrà meglio nel seguito. With reference to fig. 1, the number 1 indicates the upper plateau of the lapping machine. Said plateau is subjected to a rotation around its own axis to carry out the capping operation in cooperation with the lower plateau, not illustrated because it does not fall within the invention. In addition to the rotary motion, the plateau 1 can be moved axially to apply the lapping pressure P (in DecaNewton) to the workpieces. Said axial displacement occurs by means of a micrometric mechanical transmission, by means of the ball screw 2 engaged in the nut 3. The latter is carried by the fixed frame 4A of the machine, and receives the rotary motion from an electronically commutated servomotor 7 (brushless ) as will be seen better below.

Tra il servomotore 7 e la chiocciola 3 è interposta la cella di carico 5, che non viene descritta in dettaglio in quanto ampiamente nota. The load cell 5 is interposed between the servomotor 7 and the scroll 3, which is not described in detail as it is widely known.

Lo svolgimento del metodo di controllo è il seguente: Tramite l'unità centrale di gestione dati 10 che può essere PLC/Microprocessore, si impostano i parametri di lavoro, tra i quali la pressione P e l'altezza H del pezzo da lavorare. The control method is carried out as follows: Using the central data management unit 10 which can be PLC / Microprocessor, the working parameters are set, including the pressure P and the height H of the piece to be machined.

I detti segnali vengono amplificati dall'amplificatore integrato proporzionale derivativo (P.I.D. ) indicato con 9, ed inviati attraverso l'alimentatore di controllo azionamento assi 8 al servomotore 7 che comanda la discesa del plateau 1 mediante il sistema vite 2-chiocciola 3 che sarà descritto in dettaglio nel seguito. Said signals are amplified by the integrated proportional derivative amplifier (P.I.D.) indicated by 9, and sent through the axis drive control power supply 8 to the servomotor 7 which controls the descent of the plateau 1 by means of the screw 2-nut 3 system which will be described in detail below.

La posizione del plateau 1 rispetto ai pezzi in lavorazione è rilevata dal trasduttore lineare 4. Qaundo il plateau 1 si adagia sui pezzi, la cella di carico 5 rileva l'entità della spinta, e la visualizza sul display 6, trasmettendo il dato ai punti 9 e 10 per la regolazione automatica del carico impostato. The position of the plateau 1 with respect to the workpieces is detected by the linear transducer 4. When the plateau 1 rests on the workpieces, the load cell 5 detects the extent of the thrust, and displays it on the display 6, transmitting the data to the points 9 and 10 for automatic adjustment of the set load.

Nelle figure 2 e 3 e mostrato in dettaglio il dispositivo meccanico di comando dello spostamento assiale del plateau 1. Figures 2 and 3 show in detail the mechanical device for controlling the axial displacement of the plateau 1.

Il servomotore 7. al disopra della cella di carico 5 e concentricamente alla medesima, reca l'albero motore 11 collegato mediante la chiavetta 12 con l'albero cavo 13 nel quale sono ricavate due asole longitudinali 14 diametricalmente opposte. Nelle dette asole scorrono i rullini 15 portati dalla spina di traino 16 solidale con la vite a ricircolazione di sfere 2, collegata con la chiocciola 3, già descritta in figura 1. La rotazione dell'albero cavo 13 si traduce in una corrispondente rotazione della vite 2 e della chiocciola 3, la quale a sua volta determina lo scorrimento assiale dell'albero 18, all'estremo inferiore del quale è fissato il plateau 1. Contemporaneamente, il plateau 1 ruota attorno all'asse geometrico H dell'albero 18, ad opera di una cinghia dentata 19 che fa presa su una puleggia 20 solidale con la colonna rotante 21 , situata all'interno del soffietto elastico 23 montato tra il carter 22 ed il plateau 1. The servomotor 7. above the load cell 5 and concentrically thereto, carries the drive shaft 11 connected by means of the key 12 to the hollow shaft 13 in which two longitudinal slots 14 diametrically opposite are formed. The rollers 15 carried by the tow pin 16 integral with the ball screw 2, connected with the nut 3, already described in figure 1, slide in the slots. The rotation of the hollow shaft 13 results in a corresponding rotation of the screw 2 and of the nut 3, which in turn determines the axial sliding of the shaft 18, at the lower end of which the plateau 1 is fixed. At the same time, the plateau 1 rotates around the geometric axis H of the shaft 18, to work of a toothed belt 19 which grips a pulley 20 integral with the rotating column 21, located inside the elastic bellows 23 mounted between the casing 22 and the plateau 1.

La presente invenzione è stata illustrata e descritta in una sua preferita forma di esecuzione, ma si intende che varianti operative e/o costruttive potranno esservi in pratica apportate da un esperto del ramo senza peraltro uscire dall'ambito di protezione della presente privativa industriale. The present invention has been illustrated and described in a preferred embodiment thereof, but it is understood that operational and / or constructive variations may in practice be made to it by an expert in the art without however departing from the scope of protection of the present industrial patent.

Claims

CLAIMS 1) Method for controlling the thrust of the upper plateau of a lapping machine, characterized by the fact that it consists in mechanically controlling the descent of the plateau by means of a micrometric device on the indication of a linear control transducer, connected to said plateau and enslaved to a unit data management unit, operatively associated with said mechanical descent device.

2) Method according to claim 1, characterized in that said mechanical micrometric displacement device is operated by an electronically commutated servomotor, with a load cell interposed which continuously measures the thrust applied to the workpieces.

3) Method according to claims 1 and 2, characterized in that the thrust exerted by the plateau and measured by the said cell is constantly compared with the data set in the central management unit, and with the signal supplied by the said transducer, so as to adjust in every moment the pressure itself.

4) Method according to claims 1 to 3, characterized in that the said mechanical assembly for displacement of the plateau comprises a hollow shaft keyed on the shaft of said servomotor, carrying a pair of diametrically opposite longitudinal slots, in which two rollers mounted rotatably at the ends of a transverse towing pin, integral with a ball screw.

5) Method according to claims 1 to 4, characterized in that said ball screw is associated with a nut, which causes the sliding of a stem coaxial with the screw itself, and connected to the plateau.

6) Method according to claims 1 to 5, characterized in that said load cell is equipped with a digital display, and is connected to the central data management unit.

7) Method according to claims 1 to 6, characterized by the fact that the central data management unit (PLC / Microprocessor) is operationally connected with an integrated proportional derivative amplifier (P.I.D.) and with an electronically commutated axis drive power supply.

8) Device for carrying out the method according to claims 1 to 7. characterized by the fact of comprising a mechanical system for the micrometric advancement of the plateau, a servomotor which controls said advancement on the indication of a load cell and a transducer which constantly detects the position of the plateau, and a central data management complex which exercises operational control over said elements, according to the data set, and the parameters detected by said components.

9) Method and device for the continuous control of the thrust applied on the workpieces in a double plateau lapping machine, according to claims 1 substantially as described and illustrated attached drawings.