Abricht- und Verschleissmessgerät für Schleif- und Läppmaschinen

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Abricht- und Verschleißmeßgerät für Schleif- und Läppmaschinen, insbesondere zum Einsatz an stirnseitig genutzten Werkzeugscheiben zur Planparallelbearbeitung von Werkstücken geeignet, welches sich dadurch auszeichnet, daß bei hintereinander liegendem Abrichtkopf und Meßkopf bei mit getrennten Führungssystemen auf einer bezüglich des Mittelpunktes der Werkzeugscheiben radialen Linie ein- und ausfahrbar sind und zwar derart, daß einerseits bei abgehobener, oberer Werkzeugscheibe der Meßkopf gemeinsam mit dem vorgelagerten Abrichtkopf zur punktweisen Verschleißmessung der unteren Werkzeugscheibe einfahrbar ist und andererseits der Abrichtkopf bei im Abrichtabstand übereinander befindlichen Werkzeugscheiben zum Zwecke des beidseitigen Abrichtens allein einfahrbar ist, wobei dem einfahrbaren Meßkopf mit integriertem Meßtaster eine bei abgehobener, oberer Werkzeugscheibe auf der unteren Werkzeugscheibe aufsetzbare Meßbrücke zugeordnet ist und der Meßtaster mittels einer Hubeinrichtung zwischen zwei Festanschlägen orthogonal zur radialen Verfahrrichtung von einer Meß- in eine Referenzposition bringbar ist und die eigentliche Aufnahme des Meß- bzw. Referenzwertes über die motorisch bewegte Tasterpinole vorgenommen wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Abricht- und Verschleißmeßgerät für Schleif- und Läppmaschinen, insbesondere zum Einsatz an stirnseitig genutzten Werkzeugscheiben zur Planparallelbearbeitung von Werkstücken.

[0002] Durch die automatische Erfassung des Profils stirnseitig genutzter Werkzeugscheiben läßt sich beim Schleifen oder Läppen ein ungünstiges Verschleißverhalten durch Nachschalten eines Abrichtvorganges korrigieren. Eine Verschleißkorrektur solcher Art ist umso wichtiger, als sich in einer bestehenden Inhomogenität des Scheibenverschleisses Formungenauigkeiten der bearbeiteten Teile widerspiegeln. Im Umkehrschluß stellt die Existenz von hinreichend ebenen Werkzeugscheiben ein notwendiges Kriterium dafür dar, Teileformgenauigkeiten im verfahrensimmanenten Genauigkeitsbereich zu erreichen. Hierbei kann als Meßobjekt an vertikalspindligen Maschinen zur Planparallelbearbeitung die stillstehende untere Werkzeugscheibe dienen, deren radiales Verschleißprofil durch Messen in einer beliebigen Drehwinkellage bei möglichst ungesäuberter Wirkfläche erfaßbar sein soll. Bei dem Schluß auf den Verschleißzustand der oberen Werkzeugscheibe wird von der Feststellung nach praktischer Erfahrung ausgegangen, daß es sich bei dem Profil der einen Scheibe generell um das genaue negative Abbild des Profils der anderen handelt.

[0003] Im Zuge der Messung ist zu berücksichtigen, daß z.B. aus Verunreinigungen zwischen Werkzeugscheibe und Werkzeugscheibenträger oder aus Lagerfehlern ein an der Werkzeugwirkfläche zu messender Planlauffehler resultieren kann, welcher für die Güte des erzielbaren Arbeitsergebnisses ohne Belang ist, jedoch bei der Verschleißmessung eliminiert werden muß. Dieser Sachverhalt erzwingt den Bezug der zu erfassenden Meßwerte auf eine Referenzstrecke, welche dem Stand der Technik entsprechend Bestandteil der Oberfläche eines hochgenauen in eine Meßbrücke integrierten Referenzlineals ist, welches vorab so auszurichten ist, daß sich zwischen der Referenzstrecke und der gedachten Verbindungslinie der Auflagestellen der Brücke auf der Werkzeugscheibe eine geringstmögliche Parallelitätsabweichung ergibt. Wird die Brücke auf der stillstehenden Werkzeugscheibe zusätzlich radial und konzentrisch fixiert, so stellt die vor jeder Verschleißmessung neu aufzunehmende Referenzstrecke die reproduzierbare Abbildung der ideal-ebenen Werkzeugwirkfläche dar.

[0004] Nach der DE-AS 21 08 070 ist es bei Schleifmaschinen für die Lagebestimmung und Abrichtung der Schleifscheibe bekannt, Meßfühler und Abrichtwerkzeuge einander derart zuzuordnen, daß sich beide Operationen gemeinsam vollziehen, wobei die hier vorgesehene Anordnung nicht zur Lösung der vorliegenden Aufgabe verwendbar ist, da durch die unmittelbare Kopplung von Abricht- und Meßvorgang Verformungen und Verlagerungen der Einrichtung als Folge der Krafteinwirkung beim Abrichten das Ergebnis der Messung in unzulässiger Weise verfälschen.

[0005] Aufgabe des Abricht- und Verschleißmeßgerätes gemäß der Erfindung ist es, bei Erreichen eines vorgegebenen und in postprozessualer Weise erfaßten Verschleißgrenzwertes, dessen Höhe mit der geforderten Formgenauigkeit der zu bearbeitenden Teile korreliert, das Abrichten entweder selbsttätig oder über einen Bedienereingriff zu initiieren und unabhängig zum Verschleißmessen durchzuführen.

[0006] Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich das Abricht- und Verschleißmeßgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gemäß der Erfindung dadurch, daß Abricht- und Meßkopf mit getrennten Führungssystemen ein- und ausfahrbar sind, wobei einerseits bei abgehobener, oberer Werkzeugscheibe der Meßkopf gemeinsam durch Ankoppeln an den vorgelagerten Abrichtkopf zur punktweisen Verschleißmessung der unteren Werkzeugscheibe einfahrbar ist und andererseits bei in Ruhestellung festgeklemmtem Meßkopf der Abrichtkopf bei im Abrichtabstand übereinander befindlichen Werkzeugscheiben zum Zwecke des beidseitigen Abrichtens allein einfahrbar ist.

[0007] Durch das getrennte Verfahren von Abricht-und Verschleißmeßeinrichtung verbleibt die hochempfindliche Meßeinrichtung während des Abrichtens in einer verschmutzungsgeschützten Ruhelage, zumal im Gegensatz zur DE-AS 21 08 070 beim Vermessen des Werkzeugeseine intermittierende, sich aus einzelnen Meßzyklen zusammensetzende Positionierbewegung notwendig ist, weil höchste Genauigkeitsanforderungen es erforderlich machen, daß sich das Gesamtsystem im jeweiligen Moment der Meßwertaufnahme in Ruhe befindet.

[0008] Hier ist im erstgenannten Fall dem einfahrbaren Meßkopf mit integriertem Meßtaster eine bei abgehobener, oberer Werkzeugscheibe auf der unteren Werkzeugscheibe aufsetzbare Meßbrücke zur Referenzmessung zugeordnet und der Meßtaster mittels einer Hubeinrichtung zwischen zwei Festanschlägen orthogonal zur radialen Verfahrrichtung von einer Meß- in eine Referenzposition bringbar, wobei die eigentliche Aufnahme des Meß- bzw. Referenzwertes über die motorisch bewegte Tasterpinole vorgenommen wird. Die Meßbrücke zur Referenzmessung ist über der unteren Werkzeugscheibe mittels eines Positionierzylinders linear einschiebbar und nachfolgend mittels eines Schwenkzylinders bis zur radialen Auflage an zwei gegenüberliegenden Stellen des Außenrandbereiches der unteren Werkzeugscheibe kippbar und in aufliegender Stellung fremdlastfrei.

[0009] Das Abrichten dient dazu, eine im Zuge der Bearbeitung entstehende Abweichung der Werkzeugscheiben-Wirkflächen von der idealen Ebenheit in kürzestmöglicher Zeit zu beseitigen. Hierbei erfolgt das Abrichten stirnseitig genutzter und vertikalspindlig angeordneter Werkzeugscheiben so, daß die Werkzeugscheiben in einer vorgewählen Höhenlage positioniert werden, um mittels des nachfolgenden Linearverfahrens eines Drehwerkzeuges bzw. Diamantabrichters zur Mittelachse der bevorzugt gegensinnig drehenden Läpp- bzw. Schleifscheiben aufbereitet zu werden. Als genauigkeitsbestimmende Vorteile dieser Art des Abrichtens sind zu nennen:

- Beseitigung von Planlauffehlern nach Scheibenmontage sowie

- rasche und reproduzierbare Verbesserung des Profils stark verschlissener Werkzeugscheiben.

[0010] Als zusätzliche Vorteile sind zu nennen:

- Einbringen von Nuten in die Werkzeugscheiben zur Erhöhung des Zeitspannungsvolumens sowie

- Verändern der Scheibenringbreite.

[0011] Eine bevorzugte Ausführungsform des Abricht-und Verschleißmeßgerätes für Schleif- und Läppmaschinen gemäß der Erfindung ist beispielsweise in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend beschrieben und zwar zeigen:

Figur 1 und 2 die Seitenansicht und Draufsicht des Abrichtkopfes und Meßkopfes mit Betätigungseinrichtung im Schnitt, bei der letzteren mit Meßbrücken-Anordnung,

Figur 3 und 4 die Seitenan- und Draufsicht sowie Queransicht der Meßbrücke teilweise im Schnitt, bei der ersteren mit Meßtaster-Hubeinrichtung, sowie

Figur 6 den Querschnitt zweier Werkzeugscheiben beim Abrichten.

[0012] Das in der Zeichnung in Figur 1 und 2 dargestellte Abricht- und Verschleißmeßgerät besitzt einen Abrichtkopf 1 mit beidseitig angeordneten Abrichtwerkzeugen 2 und dahinter befindlichem Meßkopf 3 mit Meßtaster 4, welche beide (1 und 3) mit getrennten Führungssystemen radial zur unteren Werkzeugscheibe 5 bei abgehobener, oberer Werkzeugscheibe 5' zum Zwecke der Messung des Verschleißprofils der unteren Werkzeugscheibe ein- und ausfahrbar sind. Hierbei besteht das Führungssystem für den Meßkopf 3 aus zwei übereinander liegenden Führungsstangen 6, welche über eine Gewindespindel 7 mit Mutter 8 und Traverse 9 in Translationsbewegung versetzbar sind. Hierzu dient ein Antriebsmotor 10 mit Riementrieb 11 und Lager 12 für die Spindel 7 mit Mutter 8 und Traverse 9 zur translatorischen Verstellung bei Jochverbindung 13. Die Führungsstangen 6 sind weiter in Lagern 14 und 15 eines Lagergehäuses 16 geführt und werden bei Betätigung der Klemmvorrichtung 17 in der Traverse 9 von der Spindelmutter 8 mitgenommen und bei Betätigung der Klemmvorrichtung 18 im Lagergehäuse 16 in Ausgangsstellung gehalten, welches Lagergehäuse 16 vermittels Trägerplatte 19 an der Maschine befestigt ist.

[0013] Der Abrichtkopf 1 ist mittels zweier beidseits am Meßkopf 3 vorbeilaufenden Führungsstangen 20, welche bevorzugt über unterschiedliche Durchmesser verfügen, in den Lagern 21 und 22 des Gehäuses 16 geführt und werden (20) mit dem Abrichtkopf 1 ebenfalls vom Antriebsmotor 10 mit Riementrieb 11 und Lager 12 über die Spindelmutter 8 mit Quertraverse 9 in Translationsbewegung versetzt. Bei Betätigung der Klemmvorrichtung 17 in der Traverse 9 erfolgt eine gemeinsame Translationsbewegung von Abrichtkopf 1 und Meßkopf 3 für den Meßvorgang, während bei Betätigung der Klemmvorrichtung 18 der Abrichtkopf 1 für den Abrichtvorgang allein bewegt wird. Der Abrichtkopf 1 sitzt an einem U-Stück vor dem Meßkopf 3, welches U-Stück die beiden Führungsstangen 20 verbindet.

[0014] In den Figuren 2 und 3 ist ferner die Zuordnung einer Meßbrücke 23 zum Meßkopf 3 mit Meßtaster 4 und vorgelagertem Abrichtkopf 1 mit Abrichtwerkzeugen 2 dargestellt. Der über die Halterung 24 an der Hubeinrichtung 25 befestigte Meßtaster 4 ist zwischen zwei Festanschlägen 26 und 27 orthogonal zur radialen Verfahrrichtung von der Meß- in die Referenzstellung bringbar, wobei der eigentliche Meßvorgang über die motorisch bewegte Tasterpinole 28 erfolgt. Die Meßbrücke 23 mit integriertem Referenzlineal 29 ist weiter über der unteren Werkzeugscheibe 5 mittels Positionierzylinder 30 und Führungsstange 31 linear einschiebbar und nachfolgend mittels des Schwenkzylinders 32 bis zur radialen Auflage an zwei gegenüberliegenden Stellen 33 und 34 des Außenrandbereiches der mit einem Verschleißprofil 35 behafteten unteren Werkzeugscheibe 5 kippbar, wobei diese (23) in aufliegender Stellung fremdlastfrei ist. In Figur 3 sind die Referenzposition R sowie die Meßposition V auf einer radialen Linie zur Scheibenmitte angedeutet; die Messungen werden hierbei punktweise auf der Meßstrecke S vorgenommen.

[0015] In Figur 4 und 5 werden neben der Meßbrücke 23 der Positionierzylinder 30 sowie der Schwenkzylinder 32 ersichtlich und zwar in Ausgangsstellung A und Meßstellung M mit den notwendigen Lagerstellen 36 und 37 sowie der Schwenkeinrichtung 38 mit der Langlochführung 39 und den Halterungen 40 und 41 für die Zylinder 30 und 32. Schließlich ist in Figur 5 noch ein Abrichtvorgang mit alleiniger Betätigung des Abrichtkopfes 1 mit beidseitig angeordneten Abrichtwerkzeugen 2 zwischen den beiden im Abrichtabstand zueinander befindlichen Werkzeugscheiben 5 und 5' gezeigt mit Führungsstange 20.

[0016] Im einzelnen wird das Abricht- und Verschleißmeßgerät an der Maschine auf einer Trägerplatte derart befestigt, daß die Positionierbewegung sowohl beim Abrichten als auch beim Verschleißmessen radial zur Mittelachse der Werkzeugscheiben hin erfolgt. Kennzeichnend für den Aufbau der Einrichtung ist die Existenz je eines Führungssystems für den Abrichter sowie den Meßtaster.

[0017] Beim Abrichten und Verschleißmessen wird die Vorschubbewegung dadurch erreicht, daß eine zentral angeordnete Spindel über einen Riementrieb von einem Motor angetrieben wird, wodurch die Spindelmutter und mit ihr die eine Klemmeinrichtung aufnehmende Traverse eine über die Abrichter-Führungsstangen gelenkte Bewegung in u-Richtung vollführt. Über das Betätigen einer weiteren Klemmeinrichtung, bei welchen beiden Klemmeinrichtungen es sich um hydraulische Spannhülsen handeln kann, wird beim Abrichten sichergestellt, daß die über das Joch miteinander verbundenen Meßsystem-Führungsstangen und mit ihnen der den Meßtaster tragende Meßkopf selbst eine invariante u-Position beibehalten; ein Konstruktionsprinzip, das es ermöglicht, abzurichten ohne den Meßtaster in u-Richtung mitführen zu müssen.

[0018] Der für das Verschleißmessen gültige Funktionsablauf sieht dagegen vor, über das Betätigen der erstgenannten Klemmeinrichtung sowie das Lösen der zweitgenannten Klemmeinrichtung beide Führungssysteme derart miteinander zu koppeln, daß der Meßkopf mitsamt dem Abrichter in u-Richtung bewegt werden kann. Die Meßbrücke wird längs der Abricht- und Verschleißmeßeinrichtung angeordnet, wobei sie über einen Positionierzylinder aus ihrer Ausgangsstellung in die Meßstellung bewegt und nach Erreichen der Endlage mittels eines Schwenkzylinders bis zum Aufsetzen auf die Werkzeugscheibe um eine mitbewegte Führungsstange gedreht wird.

[0019] Das Konstruktionsprinzip sieht die Entlastung der Meßbrücke nach deren Aufsetzen auf der Werkzeugscheibe durch Lagerung in einem Langloch vor. Wichtig ist die Ausrichtung der Meßbrükke im aufgesetzten Zustand in genauer Fluchtungslinie zur u-Bewegungsrichtung des Meßtasters. Zur bestmöglichen Eliminierung des die Verschleißmessung verfälschenden Einflusses von Schmutzpartikeln auf der Werkzeugscheibe sind die Auflagestellen der Meßbrücke bevorzugt mit einem extrem kleinen Spitzenradius versehen und aus einem verschleißresistenten Werkstoff hergestellt.

[0020] Der eigentliche Meßkopf beinhaltet eine Hubeinrichtung zur Bewegung des Meßtasters in v-Richtung mit dem Ziel, die Höhendifferenz zwischen Referenz- und Meßposition durch Fahren gegen einen oberen und unteren Festanschlag zu überbrücken. Der eigentliche Meßvorgang vollzieht sich, indem die Meßtasterpinole in v-Richtung bis zum Aufsetzen auf dem Referenzlineal oder alternativ auf der Werkzeugscheibe über einen tasterimmanenten Motor verfahren wird.

[0021] Das Verschleißprofil stellt sich dann in approximierter Form als Polygonzug dar, bestehend aus den Meßwerten, welche sich aus der Differenz zwischen v-Meß- und v-Referenz-Koordinate für jede in u-Richtung angefahrene Position ergeben. Analog zur Ausbildung der Auflagestellen der Meßbrükke wird die aus einem verschleißresistenten Werkstoff bestehende Meßtasterspitze mit einem extrem kleinen Radius versehen.

Ansprüche

1. Abricht- und Verschleißmeßgerät für Schleif-und Läppmaschinen, insbesondere zum Einsatz an stirnseitig genutzten Werkzeugscheiben zur Planparallelbearbeitung von Werkstükken, wobei Abrichtkopf und Meßkopf hintereinander liegend angeordnet sind und mittels Führungssystem in Bezug auf die Schleif- oder Läppscheibe radial verfahrbar sind, dadurch gekennzeichnet,
daß Abricht- und Meßkopf (1, 3) mit getrennten Führungssystemen (6-9, 20-22), ein- und ausfahrbar sind und zwar, daß einerseits bei abgehobener, oberer Werkzeugscheibe (5') der Meßkopf (3) gemeinsam durch Festklemmen an der Förderspindel (7) mit dem vorgelagerten Abrichtkopf (1) zur punktweisen Verschleißmessung der unteren Werkzeugscheibe (5) einfahrbar ist und andererseits bei in Ruhestellung festgeklemmtem Meßkopf (3) bei im Abrichtabstand übereinander befindlichen Werkzeugscheiben (5, 5') zum Zwecke des beidseitigen Abrichtens allein einfahrbar ist.

2. Abricht- und Verschleißmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Meßkopf (3), gelenkt von zwei übereinander liegenden Führungsstangen (6), über eine von einem Antriebsmotor (10) zur Drehung veranlaßte Gewindespindel (7) als Folge der translatorischen Bewegung deren Mutter (8) vermittels einer Klemmeinrichtung (17) entweder in radialer Richtung (18) verfahrbar oder vermittels einer anderen Klemmeinrichtung (18) in Ruhestellung fixierbar ist.

3. Abricht- und Verschleißmeßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Abrichtkopf (1), gelenkt von zwei seitlich am Meßkopf (3) vorbeilaufenden Führungsstangen (20) über die translatorische Bewegung der Spindelmutter (8) und Traverse (9) ohne oder mit dem Meßkopf (3) in radialer Richtung verfahrbar ist.

4. Abricht- und Verschleißmeßgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der die Abrichtwerkzeuge (2) tragende Abrichtkopf (1) als die beiden zugehörigen Führungsstangen verbindendes U-Stück ausgebildet ist.

Zeichnung