-
Die Erfindung betrifft eine Flachschleifmaschine zum planparallelen Schleifen von Werkstuckoberflachen, mit einem Maschinenuntergestell, welches eine erste Schleifspindel fur eine erste Schleifscheibe umfasst, mit einem Maschinenoberteil, welches eine zweite Schleifspindel fur eine zweite Schleifscheibe umfasst, wobei das Maschinenoberteil in wenigstens drei Auflagebereichen auf dem Maschinenuntergestell aufliegt, mit Einstellmitteln in den Auflagebereichen zur Verstellung der Lage des Maschinenoberteils gegenuber dem Maschinenuntergestell.
-
Eine solche Flachschleifmaschine ist beispielsweise aus der
DE 84 13 918 U1 bekannt und ermöglicht eine Verstellung oder auch Tiltung des Maschinenoberteils gegenüber dem Maschinenuntergestell, um die beiden Schleifscheiben relativ zueinander positionieren zu konnen. Die Einstellmittel zur Verstellung der Lage des Maschinenoberteils gegenüber dem Maschinenuntergestell sind gemäß der
DE 84 13 918 U1 als Schraubbolzen ausgebildet und können mit Skalen zur Ablesung der Schraubverstellung versehen sein. Anstelle der ersten Schleifscheibe in dem Maschinenuntergestell kann auch eine Metallscheibe oder eine nicht abrasiv wirkende Scheibe vorgesehen sein.
-
Die beiden Schleifspindeln mit den Schleifscheiben und/oder Metallscheiben und/oder mit der nicht abrasiv wirkenden Scheibe sind in dem Maschinenuntergestell und in dem Maschinenoberteil in Achsrichtung der Schleifspindeln, d. h. entlang der Zustellachsen, verfahrbar.
-
Die bekannten Flachschleifmaschinen haben den Nachteil, dass die Verstellung des Maschinenoberteils gegenüber dem Maschinenuntergestell sich zwar als relativ einfach gestaltet, aber der Bediener der Flachschleifmaschine keine Anhaltspunkte darüber hat, welche Solllage das Maschinenoberteil gegenüber dem Maschinenuntergestell für einen bestimmten Schleifvorgang einnehmen soll. In der Praxis muss zur Erzeugung einer gewünschten Schleifgeometrie und für die optimale Nutzung der Schleifscheiben zunächst des Maschinenoberteil gegenüber dem Maschinenuntergestell verstellt werden, dann ein Werkstück probeweise bearbeitet werden und anhand des Schleifergebnisses beurteilt werden, ob das Maschinenoberteil gegenüber dem Maschinenuntergestell eine korrekte Lage einnimmt. Ist dies nicht der Fall, muss das Maschinenoberteil erneut gegenüber dem Maschinenuntergestell verstellt werden, der Probedurchlauf wiederholt und das Werkstück erneut begutachtet werden. Dieses iterative Vorgehen ist daher zeitaufwendig.
-
Es ist außerdem problematisch, dass für die Einstellung des Maschinenoberteils gegenüber dem Maschinenuntergestell eine Vielzahl von Verstellmöglichkeiten gegeben sind. Beispielsweise können bei drei als Schraubbolzen ausgebildeten Auflagebereichen zwischen dem Maschinenoberteil und dem Maschinenuntergestell sechs Einstellmöglichkeiten beliebig miteinander kombiniert werden, da jeder Schraubbolzen eine Verstellung in zwei Einstellrichtungen, d. h. für kleineren oder größeren Abstand, ermöglicht. Somit ist der Einstellvorgang insgesamt sehr kompliziert und kann, wenn überhaupt, nur von sehr versierten und erfahrenen Maschinenbedienern ausgeführt werden. Dies führt dazu, dass in der Praxis auf eine Einstellung des Maschinenoberteils gegenüber dem Maschinenuntergestell oft verzichtet wird und ein nicht optimales Schleifergebnis in Kauf genommen wird, um den schwierigen und komplizierten Einstellvorgang zur Einstellung der Lage des Maschinenoberteils gegenüber dem Maschinenuntergestell zu vermeiden.
-
Aus der
US 5,558,557 A ist eine Werkzeugmaschine bekannt, bei welcher die Lage eines Werkstücks relativ zu einem Werkzeug eingestellt wird, indem die Lage einer mit dem Werkstück verbundenen Referenzfläche erfasst und eingestellt wird.
-
Ausgehend von der
DE 84 13 918 U1 liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Flachschleifmaschine bereitzustellen, mit der die korrekte Einstellung der Lage des Maschinenoberteils gegenüber dem Maschinenuntergestell erleichtert wird.
-
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Flachschleifmaschine erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
-
Abweichend von den aus dem Stand der Technik bekannten Einstellmitteln, die mit Skalen versehen sein können, um die Stellung der Einstellmittel ablesen zu können, erfolgt bei der erfindungsgemäßen Flachschleifmaschine eine Messung der Lage des Maschinenoberteils durch eine entsprechende Messeinrichtung. Somit ist die Lage des Maschinenoberteils gegenüber dem Maschinenuntergestell nicht durch Ablesen von Skalen bestimmt, sondern direkt ermittelt. Es bleibt ferner nicht der Erfahrung einer Bedienperson überlassen, in welche Lage das Maschinenoberteil gegenüber dem Maschinenuntergestell zu bringen ist. Vielmehr ist eine Auswerteeinheit vorgesehen, die die Solllage des Maschinenoberteils bestimmen kann, und zwar aufgrund von Eingangsgrößen, die der Flachschleifmaschine, den Schleifscheiben und/oder dem zu bearbeitenden Werkstück zugeordnet sind.
-
Somit kann durch die erfindungsgemäße Messeinrichtung die Ist-Lage des Maschinenoberteils gegenüber dem Maschinenuntergestell bestimmt werden und durch Auswertung der Eingangsgrößen durch die Auswerteeinheit die Solllage bestimmt werden. Somit wird die Einstellung des Maschinenoberteils gegenüber dem Maschinenuntergestell gegenüber dem Stand der Technik wesentlich erleichtert.
-
Die Eingangsgrößen, aufgrund derer die Auswerteeinheit die Solllage des Maschinenoberteils berechnen kann, sind insbesondere
- • die Geometrien der Schleifscheiben,
- • die Lage und/oder der Verlauf der Bahn, die das Werkstück beim Transport zwischen den Schleifscheiben beschreibt,
- • die Ist-Lage des Maschinenoberteils,
- • die Ist- und/oder Sollgeometrie und/oder -beschaffenheit des Werkstücks,
- • maschinenspezifische Geometrien des Maschinenuntergestells und/oder des Maschinenoberteils und/oder
- • mindestens ein Korrekturfaktor zur Korrektur von Änderungen der Maschinengeometrie, insbesondere durch Verformung.
-
Die Bahn, die das Werkstück beim Transport zwischen den Schleifscheiben beschreibt, d. h. die Schleifbahn, kann beispielsweise gekrümmt sein und durch eine Transportscheibe erzeugt sein. Die Schleifbahn kann auch linear sein und durch einen linearen Transport erzeugt sein.
-
Selbstverständlich müssen nicht für jeden Einstellvorgang der Flachschleifmaschine alle der oben genannten Eingangsgrößen oder Daten zur Verfügung stehen. Denkbar ist, dass diejenigen Daten oder Eingangsgrößen, die mit geringem Aufwand beschaffbar sind, der Auswerteeinheit zugeführt werden, und geprüft wird, ob aufgrund dieser Daten bereits eine Berechnung der Solllage des Maschinenoberteils möglich ist. Beispielsweise kann die Sollgeometrie des Werkstücks aus einer Fertigungszeichnung entnommen werden und beispielsweise sind die Geometrien der Schleifscheiben aus Arbeitsanweisungen bekannt, in denen die Wartung der Werkzeuge wie der Schleifscheiben beschrieben sind.
-
Die Geometrien der Schleifscheiben können beispielsweise auch bestimmt werden, indem eine Sensoreinheit vorgesehen ist, die die Geometrien der Schleifscheiben erfassen kann. Eine solche Sensoreinheit kann beispielsweise ein optoelektronisches System sein, dass die Oberfläche der Schleifscheiben abtasten oder vermessen kann, um somit Eingangsgrößen für die Auswerteeinheit bereitstellen zu können.
-
Erfindungsgemäß wird aus der Differenz der Ist-Lage zur Solllage die Einstellung und/oder die Verstellung der Einstellmittel zur Erreichung der Solllage des Maschinenoberteils berechnet. Dies bedeutet, dass ausgehend von der tatsächlichen Lage des Maschinenoberteils und ausgehend von der gewünschten Lage des Maschinenoberteils berechnet werden kann ob und wie weit und in welcher Richtung die Einstellmittel verstellt werden müssen, um die gewünschte Lage (Solllage) zu erreichen.
-
In Ausführung der Erfindung können Ein- und/oder Ausgabemittel vorgesehen sein, mit denen Eingangsgrößen eingegeben werden können und mit denen ausgegeben werden kann, welche Einstellung und/oder Verstellung der Einstellmittel zur Erreichung der Solllage erforderlich ist. Beispielsweise können die Eingangsgrößen über eine Tastatur eingegeben werden, und es kann ein Display vorgesehen sein, das der Bedienperson der Flachschleifmaschine anzeigt, welche Einstellmittel wie weit und in welcher Richtung verstellt werden müssen, damit das Maschinenoberteil die gewünschte Solllage gegenüber dem Maschinenuntergestell einnimmt.
-
Dadurch, dass das Maschinenoberteil die gewünschte Solllage gegenüber dem Maschinenuntergestell einnimmt, kann ein Schleifspalt definiert werden. Der Schleifspalt ist (an jedem beliebigen Punkt der Schleifbahn) der Abstand der Schleiffläche der ersten Schleifscheibe zur Schleiffläche der zweiten Schleifscheibe oder zur Anlagefläche der ggf. nicht abrasiv wirkenden Metallscheibe. Das Flachschleifen der Werkstücke erfolgt, indem die Werkstücke dem Schleifspalt zugeführt und durch diesen hindurchgeführt werden und wieder aus dem Schleifspalt herausbefördert werden.
-
Wenn das Maschinenoberteil und somit auch die obere Schleifscheibe sich in ihrem unverstellten Zustand befinden, nimmt die obere Schleifscheibe eine planparallele Lage zur unteren Schleifscheibe ein, wobei die Schleifscheiben einen bestimmten Abstand zueinander haben und ein Schleifspalt mit entlang der Schleifbahn gleichbleibender Höhe entsteht.
-
Wenn das Maschinenoberteil und somit auch die obere Schleifscheibe sich in ihrem verstellten Zustand befinden, nimmt die obere Schleifscheibe zur unteren Schleifscheibe eine von einer planparallelen Lage abweichende Lage ein, wobei der entlang der Schleifbahn entstehende Schleifspalt ungleichförmig, beispielsweise keil- oder kurvenförmig ist.
-
Vorteilhafterweise ist der Soll-Schleifspalt über die Eingabemittel eingebbar. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Ist- und/oder der Soll-Schleifspalt, insbesondere beide gleichzeitig, graphisch auf dem Ausgabemittel darstellbar sind. Hierdurch wird der Bediener optimal bei der Einrichtung der Flachschleifmaschine unterstützt.
-
Der Einstellvorgang kann dadurch unterstützt werden, dass ein Signal erzeugt wird, wenn das Maschinenoberteil seine Solllage erreicht. Das Signal sollte der Fertigungsumgebung der Flachschleifmaschine entsprechend ausgewählt sein, damit es für eine Bedienperson gut wahrnehmbar ist. Hierfür kommen akustische und optische Signale in Betracht, aber auch taktil wahrnehmbare Signale, wie beispielsweise ein Vibrationsalarm.
-
Die Messeinrichtung der Flachschleifmaschine kann Messmittel in den Auflagebereichen umfassen. Die Messmittel können beispielsweise als Messtaster ausgebildet sein. Somit kann mit den Messmitteln in den Auflagebereichen der Abstand zwischen Maschinenoberteil und Maschinenuntergestell und/oder die Lage der Einstellmittel in den Auflagebereichen zwischen dem Maschinenoberteil und dem Maschinenuntergestell erfasst werden. Die Messmittel können auf mechanischen und/oder optoelektronischen Prinzipien basieren und beispielsweise eine elektrische Ausgangsgröße erzeugen, die eine Eingangsgröße für die Auswerteeinheit darstellt. Selbstverständlich können statt der genannten Messtaster auch andere Sensoren vorgesehen sein, wie zum Beispiel Druckmessdosen oder Piezoelemente, mit denen die Lage der Einstellmittel und/oder der Relativlage von Maschinenoberteil und Maschinenuntergestell erfassbar ist.
-
In Weiterbildung der Erfindung ist eine Abrichteinrichtung zum Abrichten und/oder Verändern der Geometrie der ersten und/oder der zweiten Schleifscheibe vorgesehen. Diese Abrichteinrichtung kann mit dem Maschinenoberteil der Flachschleifmaschine verbunden sein, womit durch Einstellung des Maschinenoberteils gegenüber dem Maschinenuntergestell auch die Abrichteinrichtung in ihrer Relativlage gegenüber dem Maschinenuntergestell eingestellt werden kann. Die Abrichteinrichtung kann auch mit dem Maschinenuntergestell verbunden sein, womit durch Einstellung des Maschinenoberteils gegenüber dem Maschinenuntergestell auch die Abrichteinrichtung in ihrer Relativlage gegenüber dem Maschinenoberteil eingestellt werden kann.
-
In weiterer Ausführung der Erfindung umfasst die Abrichteinrichtung einen senkrecht und/oder parallel zur Achse der einen und/oder der anderen Spindel verfahrbaren Abrichtkopf. Dieser Abrichtkopf kann beispielsweise mit einem Diamanten versehen sein, der geeignet ist, die Oberflächen der Schleifscheiben zu bearbeiten. Anstelle des Abrichtkopfes kann auch eine verfahrbare, rotatorisch angetriebene oder eine nicht angetriebene Diamant-Abrichtrolle zum Einsatz kommen.
-
Unabhängig davon, welche Abrichtelemente zum Abrichten Verwendung finden, werden die Schleifscheiben während des Abrichtvorgangs in ihrer Form verändert. Wenn die sich gegenüberliegenden Schleifscheiben ortsfest und planparallel zueinander angeordnet sind, erfolgt bei zur Zustellachse der Schleifscheiben senkrechter Zustellung des Abrichtelementes ein planparalleles Abrichten.
-
Wenn die Schleifscheiben nicht planparallel zueinander angeordnet sind, d. h. im verstellten Zustand des Maschinenoberteils gegenüber dem Maschinenuntergestell und/oder wenn die Schleifscheiben nicht ortsfest angeordnet sind, d. h. während des Abrichtvorgangs entlang der Zustellachsen der Schleifscheiben verfahren werden, erfolgt das Abrichten nicht planparallel. Die Abrichteinrichtung und die Schleifscheiben können entlang ihrer jeweiligen Zustellachsen in einem bestimmten Weg- und/oder Geschwindigikeitsverhältnis zueinander verfahren werden. Hierdurch können konvexe, konkave, kegelige oder ungleichförmige Schleifflächen erzeugt werden, wodurch wiederum die Geometrie des Schleifspalts bestimmt wird.
-
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Abrichteinrichtung und/oder die Zustellung mindestens einer der Schleifscheiben entlang der Drehachsen der Schleifspindeln (16) von der Auswerteeinheit angesteuert wird. In diesem Fall kann die Auswerteeinheit nicht nur zur Berechnung der Solllage des Maschinenoberteils genutzt werden, sondern zusätzlich als Steuereinheit für den Antrieb der Abrichteinrichtung und/oder zur Zustellung mindestens einer Schleifscheibe. Somit können die Eingangsgrößen, die für die Bestimmung der Solllage des Maschinenoberteils genutzt werden, auch zur Steuerung und/oder zum Betrieb der Abrichteinrichtung und/oder zur Zustellung mindestens einer Schleifscheibe genutzt werden.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass zum Betreiben der Einstellmittel Stellmotoren vorgesehen sind, die von der Auswerteeinheit ansteuerbar sind. Somit kann ein Regelkreis gebildet werden, da durch die Messeinrichtung die jeweilige aktuelle Position des Maschinenoberteils bekannt ist und durch die Auswerteeinheit die Sollposition des Maschinenoberteils berechnet werden kann und der Abgleich zwischen der Ist- und der Sollposition durch Stellmotoren erfolgen kann. Ob das Maschinenoberteil tatsächlich seine Solllage eingenommen hat, ist durch Vergleich zwischen der Ist- und der Sollposition feststellbar. Solange Ist- und Sollposition nicht identisch sind, können die Stellmotoren angesteuert werden, bis dies der Fall ist. Somit kann ein Regelkreis gebildet werden.
-
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Berechnung der Solllage eines Maschinenoberteils einer Flachschleifmaschine zum planparallelen Schleifen von Werkstückoberflächen, wobei die Solllage des Maschinenoberteils aus wenigstens einer Eingangsgröße berechnet wird. Eine solche Eingangsgröße kann die Ist- und/oder Sollgeometrie des Werkstücks, die Ist- und/oder Sollbeschaffenheit des Werkstücks, die Ist-Lage des Maschinenoberteils und/oder die Geometrien der Schleifscheibe oder Schleifscheiben sein.
-
Vorteilhafterweise erfolgt im Anschluss an die Berechnung der Solllage des Maschinenoberteils eine Einstellung und/oder Verstellung des Maschinenoberteils aus der Ist-Lage in die berechnete Soll-Lage. Diese Einstellung und/oder Verstellung kann durch eine Bedienperson manuell oder mit Hilfe von beispielsweise elektrifizierten Hilfsmitteln erfolgen. In vorteilhafter Weise ist die Einstellung und/oder Verstellung jedoch automatisiert, wodurch ein Eingriff durch eine Bedienperson nicht erforderlich ist.
-
Es ist auch möglich, die Flachschleifmaschine derart anzusteuern, dass die Ist-Lage des Maschinenoberteils der Flachschleifmaschine ermittelt wird und diese Ist-Lage des Maschinenoberteils als Eingangsgröße für die Ansteuerung der Flachschleifmaschine verwendet wird. In diesem Fall muss das Maschinenoberteil nicht aus seiner Ist-Lage in eine neue Soll-Lage gebracht werden, sondern kann in der Ist-Lage verbleiben, wobei die Ist-Lage des Maschinenoberteils dann zur Ansteuerung der Flachschleifmaschine, beispielsweise zur Steuerung des Verfahrwegs der Schleifspindel und/oder der Abrichteinrichtung nutzbar ist.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:
-
1 eine perspektivische Ansicht einer Flachschleifmaschine; und
-
2 eine perspektivische Ansicht einer Flachschleifmaschine gemäß 1 ohne Maschinenoberteil.
-
In 1 ist eine Flachschleifmaschine allgemein mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet. Diese weist ein Maschinenfundament 4 auf, auf dem ein Maschinenunterteil 6 angeordnet ist. Das Maschinenfundament 4 und das Maschinenunterteil 6 bilden zusammen das Maschinenuntergestell 8. Auf dem Maschinenunterteil 6 ist ein Maschinenoberteil 10 gelagert. Im Maschinenunterteil 6 ist ein Spindelkasten 12 für eine nicht dargestellte Spindel angeordnet. Im Maschinenoberteil 10 ist ein Spindelkasten 14 für eine Spindel 16 angeordnet. Die Spindel im Maschinenunterteil 6 sowie die Spindel 16 im Maschinenoberteil 10 dienen zum Antrieb von Schleifscheiben 18 und 20. Zwischen den Schleifscheiben 18 und 20 kann ein nicht dargestelltes Werkstück planparallel geschliffen werden.
-
Das Maschinenoberteil 10 ist in insgesamt drei Auflagebereichen auf dem Maschinenunterteil 6 gelagert. Innerhalb der Auflagebereiche sind Einstellmittel 22, 24 und 26 vorgesehen, wobei die Einstellmittel 26 nur in 2 dargestellt sind und in 1 durch das Maschinenoberteil 10 verdeckt sind.
-
In 1 ist eine Schutzverkleidung 28 vorgesehen, die sich entlang der Vorderseite der Flachschleifmaschine 2 vom Maschinenfundament 4 bis zum oberen Ende des Maschinenoberteils 10 erstreckt.
-
In 1 ist weiterhin ein Drehteller 30 vorgestellt, in dem Öffnungen 31 vorgesehen sind, die zur Aufnahme von nicht dargestellten Werkstücken dienen, die durch Drehung des Drehtellers 30 in den Bereich zwischen den Schleifscheiben 18 und 20 gebracht werden können, so dass die Werkstücke planparallel geschliffen werden können.
-
In der in 2 dargestellten Ansicht der Flachschleifmaschine 2 ist das in 1 dargestellte Maschinenoberteil 10 entfernt, so dass die Einstellmittel 22, 24 und 26 sowie weitere im Folgenden beschriebene Elemente besser sichtbar sind.
-
Zur Oberflächenbearbeitung der in 1 dargestellten Schleifscheiben 18 und 20 ist eine Abrichteinrichtung 32 vorgesehen, die einen Antrieb 34 für einen Abrichtkopf 36 aufweist. Der Abrichtkopf 36 ist in 2 in einer zurückgefahrenen Stellung I dargestellt sowie in einer vorgefahrenen Stellung II.
-
Benachbart zu den Einstellmitteln 22, 24 und 26 sind Messeinrichtungen 38, 40 und 42 vorgesehen, die als Messtaster ausgebildet sind. Die Messeinrichtungen 38, 40 und 42 sind über Datenleitungen 44, 46 und 48 mit einer Auswerteeinheit 50 verbunden. Die Auswerteeinheit 50 weist eine Eingabevorrichtung 52 in Form einer Bedientastatur auf sowie eine Ausgabevorrichtung 54 in Form eines Bildschirms.
-
Mit den Messeinrichtungen 38, 40 und 42 kann die Ist-Lage des Maschinenoberteils 10 gegenüber dem Maschinenunterteil 6 bzw. gegenüber dem Maschinenuntergestell 8 ermittelt werden. Die von den Messeinrichtungen 38, 40 und 42 ermittelten Daten können über die Datenleitungen 44, 46 und 48 an die Auswerteeinheit 50 übermittelt werden. Weitere Eingangsgrößen für die Auswerteeinheit 50 können über die Eingabevorrichtung 52 eingegeben werden.
-
Mit Hilfe der Ausgabevorrichtung 54 kann einer Bedienperson der Flachschleifmaschine 2 angezeigt werden, in welcher Richtung die Einstellmittel 22, 24 und 26 und um welches Maß diese verstellt werden müssen, um eine gewünschte Solllage des Maschinenoberteils 10 gegenüber dem Maschinenuntergestell 8 zu erreichen. So ist in 2 (vgl. Ausgabevorrichtung 54) beispielhaft dargestellt, dass die Einstellmittel 22 um 0,2 Einheiten nach unten, die Einstellmittel 24 um 0,5 Einheiten nach unten und die Einstellmittel 26 um 0,1 Einheiten nach oben korrigiert werden sollen.
-
Zusätzlich ist eine Datenleitung 56 vorgesehen, die zwischen der Auswerteeinheit 50 und dem Antrieb 34 der Abrichteinrichtung 32 angeordnet ist. Es ist ferner eine Datenleitung 58 vorgesehen, die zwischen der Auswerteeinheit 50 und einem (nicht dargestellten) Antrieb angeordnet ist, der zur Zustellung des Spindelkastens 12 entlang der Drehachse der Schleifspindel dient. Mit Hilfe der Datenleitungen 56 und 58 können Steuersignale von der Auswerteeinheit 50 an den Antrieb 34 der Abrichteinrichtung 32 und an den Antrieb zur Zustellung des Spindelkastens 12 und damit der Schleifscheibe 18 entlang der Drehachse der Schleifspindel weitergeleitet werden, so dass in der Auswerteeinheit 50 vorhandene Eingangsgrößen auch zur Ansteuerung der Abrichteinrichtung 32 und für die Zustellung der Schleifscheibe 18 verwendet werden können.