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Dokumentenidentifikation DE68908327T2 09.12.1993
EP-Veröffentlichungsnummer 0363165
Titel Vorrichtung zum Gebrauch auf einer Schleif- oder Abrichtmaschine.
Anmelder Seiko Seiki K.K., Narashino, Chiba, JP
Erfinder Kihara, Hiroyuki, Narashino-shi Chiba, JP;
Omori, Hideki, Narashino-shi Chiba, JP
Vertreter Weickmann, H., Dipl.-Ing.; Fincke, K., Dipl.-Phys. Dr.; Weickmann, F., Dipl.-Ing.; Huber, B., Dipl.-Chem.; Liska, H., Dipl.-Ing. Dr.-Ing.; Prechtel, J., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat.; Böhm, B., Dipl.-Chem.Univ. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 81679 München
DE-Aktenzeichen 68908327
Vertragsstaaten CH, DE, FR, GB, IT, LI
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 04.10.1989
EP-Aktenzeichen 893101295
EP-Offenlegungsdatum 11.04.1990
EP date of grant 11.08.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.12.1993
IPC-Hauptklasse B24B 41/04
IPC-Nebenklasse B24B 51/00   B24B 49/04   B24B 53/08   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich generell auf eine Vorrichtung zur Verwendung in einer Schlief- oder Zurichtmaschine.

In einer Ausführungsform ist die Erfindung bei der sog. neuen Kopfzurichtung beim Ersatz eines Schleifsteins bzw. -rades anwendbar.

In den letzten Jahren hat die Genauigkeit der Schleifendbearbeitung durch eine Schleifmaschine zugenommen. Mit dieser Tendenz wird ein Schleifprozeß durch Rotation des Schleifkopfes mit sog. Hypergeschwindigkeit durchgeführt.

In den folgenden Absätzen werden von den Anmeldern durchgeführte Entwicklungen auf dem betroffenen Gebiet dargestellt. Diese Entwicklungen sind jedoch, soweit den Anmeldern bekannt, nicht Publik geworden.

Es sei beispielsweise eine Innenschleifmaschine betrachtet. Das Werkstück ist unter Verwendung einer axial in einem Magnetlager gelagerten Spindel geschliffen worden. Speziell ist das Werkstück auf einem Spindelkasten montiert und durch Bewegung des Spindelkastens, eines Schleifkopfwellen-Tisches oder von beiden auf vorgegebene Abmessungen geschliffen worden. In diesem Falle ist ein Größendetektor zur Detektierung verwendet worden, ob das Werkstück auf die vorgegebenenen Abmessungen geschliffen worden ist oder nicht. Wenn der Änderungsbetrag beim Schleifen von Abmessungen vorgegebene Abmessungen erreicht hat, ist der Spindelkasten oder der Schleifkopfwellen-Tisch in Abhängigkeit von einem Detektorsignal des Größendetektors zurückgezogen worden, wodurch der Schleifkopf vom Werkstück getrennt wird.

Bei der Durchführung eines Schleifprozesses durch das vorstehend beschriebene System ist jedoch der Schleifkopf zurückbewegt worden, wenn Abmessungswerte vorgegebene Abmessungen erreicht haben, wobei sich aufgrund einer Zeitverzögerung in der mit dem Zurückziehen des Schleifkopfes zusammenhängenden Tischbewegung eine Steuerung in den Endabmessungen des geschliffenen Werkstückes bzw. in dessen Verjüngung ergeben hat.

In den letzten Jahren hat auch die Genauigkeit der Schleifendbearbeitung durch eine Schleifmaschine zugenommen.

Was die eigene Erfahrung der Anmelder betrifft, ist speziell das Werkstück auf einem Spindelkasten montiert und sodann durch Bewegung des Spindelkastens, des Schleifkopfwellen- Tisches oder beider gemäß vorgegebener Abmessungen geschliffen worden. Dabei ist die Bewegung des Spindelkastens oder des Schleifkopfwelien-Tisches bis zur Berührung des Werkstücks durch den Schleifkopf, d.h. die Bewegung beim Führen ohne Last schneller als der Schleifprozeß durchgeführt worden, um die zur Durchführung eines Schleifens notwendige Zeit zu verringern. Der Kontakt zwischen dem Schleifkopf und dem Werkstück ist durch Detektierung einer Ultraschallfrequenzschwingung, nämlich von sog. AE (akustische Emission)- Wellen, welche beim Entstehen des Kontaktes erzeugt werden, oder durch Detektieren einer Zunahme des Laststroms der Schleifkopfspindel aufgrund des Schleifwiderstandes erkannt worden.

Es hat sich jedoch dabei ein dem obengenannten System eigener zweiter Nachteil ergeben. Wird der Schleifprozeß durch das vorgenannte System durchgeführt und durch die AE- Wellen ein Endpunkt der Schnellbewegung detektiert, so entstehen bei der Detektierung Störungen aufgrund mechanischer Schwingungen und damit Ungenauigkeiten. Wird der Endpunkt durch Zunahme des Laststroms detektiert, so wird das Inkrement des Laststroms detektiert, nachdem der Schleifkopf mit dem Werkstück in Kontakt gelangt ist, was zu dem Problem führt, daß aufgrund einer Verzögerung der Detektierung einer Abnahme der Schleifgenauigkeit hervorgerufen wird.

Darüber hinaus tendiert ein Aufschlagen des Schleifkopfes auf das Werkstück in nachteiliger Weise dazu, eine Beschädigung des Schleifkopfes hervorzurufen.

Das Ausrichten und Zurichten eines rotierend angetriebenen Schieifkopfes, der am Ende einer Schleifkopfwelle einer Spindel angeordnet ist, ist bisher mit einem beispielsweise mit einem Diamantwerkzeug ausgerüsteten Zurichter durchgeführt worden.

Der Zurichtprozeß ist auch durchgeführt worden, wenn der Schleifkopf ersetzt wird. Der Grund dafür wird wie folgt erklärt. Der auf die Rotorwelle aufgepaßte Schleifkopf (ein neuer Kopf) ist exzentrisch in Drehung versetzt worden, wobei eine sog. Seitenabweichung auftritt. Es ist bisher erforderlich gewesen, die Seitenauslenkung zwecks Realisierung der Konfiguration zu eliminieren. Um einen vorgegebenen Schleifunterschnittbetrag durch Bewegung des Zurichters, der Spindel oder beider zwecks Vermeidung eines Zurichtfehlbetrages zu erreichen, ist eine Gesamt-Zurichtunterschnittgröße gesteuert worden.

In den letzten Jahren ist es mit höherer Schleifgenauigkeit Praxis geworden, den Schleifkopf beim Schleifen mit sog.

Hypergeschwindigkeit rotieren zu lassen. Aus diesem Grunde ist durch die Anmelder vornehmlich eine magnetisch gelagerte Spindel verwendet worden, wobei eine Rotorwelle einer Spindel durch Elektromagnete axial gehalten wird.

Dies hat jedoch den beim Zurichtsteuersystem der oben beschriebenen Art auftretenden folgenden dritten Nachteil hervorgerufen. Das frühere System ist so aufgebaut, daß zur Realisierung einer vorgegebenen Ausrichtunterschnittgröße, welche wenigstens keinen Zurichtfehlbetrag hervorruft, die Zurichtsteuerung für einen neuen Kopf gleichförmig durchgeführt wird. Es hat sich daraus der Nachteil ergeben, daß abhängig vom Schleifkopf eine übermäßige Ausrichtung bewirkt wird. Dabei wird ein Abrieb des Zurichters aufgrund der übermäßigen Zurichtung stärker als erwartet oder die Zurichtzeit nimmt zu.

In der US-A-4,180,946 ist eine Schleifmaschine mit einer mit einem Schleifkopf versehenen Spindel, Antriebsmitteln zum Drehen der Spindel, einer Vielzahl von Elektromagneten für eine freie Lagerung der Spindel und mit Steuermitteln zur Steuerung der Erregung der Elektromagneten im Sinne der Steuerung der Lage der Spindel beschrieben.

Gemäß vorliegender Erfindung ist eine Vorrichtung zur Verwendung in einer Schleif- oder Zurichtmaschine mit einer Spindel, an der ein Schleifkopf anbringbar ist; Antriebsmitteln zur Drehung der Spindel; einer Vielzahl von Elektromagneten, durch die eine freie Beweglichkeit der Spindel bewirkbar ist; Lagermitteln zur Lagerung eines Werkstücks oder eines Zurichtelementes; Einstellmitteln zur Realisierung einer Relativbewegung von Spindel und Lagermitteln zwecks Durchführung eines Schleif- oder Zurichtprozesses; sowie Regelmitteln zur Regelung der Erregung des Elektromagneten zwecks Steuerung der Einstellung der Spindel vorgesehen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß Sensormittel zur Erfassung von auf die Durchführung des Schleif- oder Zurichtprozesses bezogener Daten vorgesehen sind und die Regelmittel Signale von den Sensormitteln aufnehmen, um die Einstellung der Spindel in Abhängigkeit von den Signalen zu regeln

Die Lagermittel können einen Spindelkasten zur Lagerung eines Werkstücks umfassen, der auf einem Tisch montiert ist, wobei die Einstellmittel eine Relativbewegung des Tisches und der Spindel bewirken.

Die Sensormittel können einen Größendetektor zur Detektierung von Veränderungen in den Abmessungen des Werkstücks umfassen.

Die Regelmittel dienen vorzugsweise zur frei beweglichen Halterung der Spindel in einer gegebenen Stellung durch Einstellung der Erregung der elektromagnetischen Lagermittel.

Die Regelmittel können zur Regelung der Bewegung der Lagermittel zwecks Trennung des Schleifkopfs und des Werkstücks dienen, wenn der Größendetektor feststellt, daß wenigstens eine Abmessung des Werkstücks einen vorgegebenen Wert erreicht hat, und Bewegungsstellungs-Modifizierungsmittel zur Modifizierung der Bewegungsstellung der Spindel in Richtung des Wegziehens vom Werkstück umfassen, wenn der Größendetektor feststellt, daß die wenigstens eine Abmessung den vorgegegebenen Wert erreicht hat.

Die Sensormittel können Steliungssensoren zur Detektierung der Bewegungsstellung der Spindel umfassen.

In diesem Fall können die Regeimittel zur Einstellung der Erregung auf der Basis von Detektorsignalen von den Stellungsdetektoren dienen. Darüber hinaus können die Regelmittel zur Regelung der Bewegung der Lagermittel dienen, derart, daß diese schnell geführt werden, bis der Schleifkopf am Beginn des Schleifprozesses mit dem Werkstück in Kontakt tritt, und Modifizierungsmittel zur Reduzierung des Grades der Lagerung der Spindel auf einen Wert enthalten, welcher kleiner als derjenige ist, welcher im Schleifprozeß durch Einstellen der Erregung während der Schnellführung realisiert wird.

Bei einer Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung einen Zurichter zur Zurichtung eines Schleifkopfes.

In diesem Fall können die Regelmittel zur Regelung der Zurichtführungsgeschwindigkeit dienen, einen Zurichtregler enthalten, der aus Spannungsänderungen, welche proportional zu Erregerströmen der elektromagnetischen Lagermittel sind, detektiert, wann der Schleifkopf den Zurichter zu berühren beginnt, und der Zurichtregler aus einem arithmetischen Wert, welcher aus der Spannung an einer vorgegebenen Stufe berechnet wird, festlegt wann die Zurichtung vollständig ist.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann der Schleifkopf sofort vom Werkstück zurückgezogen werden, wenn das Schleifen abgeschlossen ist.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann während des Schnellführungsvorgangs des Schleifkopfes ein weicher Kontakt des Schleifkopfes mit einem Werkstück realisiert werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann eine wirksame Zurichtung eines neuen Schleifkopfes durchgeführt werden.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert, in denen:

Fig. 1 ein eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung darstellendes Schaltbild;

Fig. 2 ein einen Unterschnittzustand zeigendes Diagramm;

Fig. 3 ein die Regelvorgänge der ersten Ausführungsform zeigendes Flußdiagramm;

Fig. 4 ein eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung für eine Schleifmaschine gemäß vorliegender Erfindung darstellendes Blockschaltbild;

Fig. 5 ein einen Unterschnittzustand zeigendes Diagramm;

Fig. 6 ein Steuervorgänge der zweiten Ausführungsform zeigendes Flußdiagramm;

Fig. 7 ein eine dritte Ausführungsform einer Zurichtregelvorrichtung gemäß der Erfindung darstellendes Blockschaltbild;

Fig. 8 ein einen Steuerströmen proportionalen Spannungszustand zeigendes Diagramm; und

Fig. 9 ein Steuervorgänge der dritten Ausführungsform zeigendes Flußdiagramm

zeigt.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen

Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Verwendung in einer Schleifmaschine gemäß vorliegender Erfindung In Fig. 1 repräsentiert das Symbol a eine Spindel einer Innenschleifmaschine; b einen auf einem Spindelkasten montierten Unterschneidungstisch; c einen Magnetlagerregler; und d einen Hauptregler. Der Magnetlagerregler c und der Hauptregler d sind zur Bildung von Regelmitteln e kombinert.

Eine Anordnung der Spindel a ist so getroffen, daß radiale Elektromagneten 2a, 2b, 2c und 2d an entgegengesetzten Enden einer Rotorwelle 1 angeordnet sind, um diese Rotorwelle in den Radialrichtungen axial zu lagern; und Elektromagneten 4a, 4b, 45c und 4d sich gegenüberstehend auf beiden Seiten einer einstückig an der Rotorwelle 1 in deren Mitte vorgesehenen Scheibe 3 angeordnet sind, um die Rotorwelle 1 in den Axialrichtungen axial zu lagern.

Eine Stellung, in welche die Rotorwelle 1 durch die entsprechenden Elektromagneten angehoben wird, wird auf folgende Weise geregelt. Die Stellung der Rotorwelle 1 wird durch an entgegengesetzten Enden der Rotorweile 1 angeordnete Radialstellungssensoren 5 bis 8 sowie einen an einem Ende der Rotorwelle 1 angeordneten Axialstellungssensor 9 detektiert. Detektorsignale dieser Sensoren werden durch den Magnetlagerregler c verarbeitet, wobei die Erregerströme der einzelnen Elektromagneten so eingestellt werden, daß die Rotorwelle 1 schwebend in einer Bezugszielstellung gehalten wird.

Aus diesem Grunde enthält der Magnetlagerregler c eine Brückenschaltung, weitere Verarbeitungsschaltungen sowie einen Elektromagnettreiber zur Zuführung von Erregerströmen zu den entsprechenden Elektromagneten, derart, daß die Rotorwelle 1 in der Bezugszielstellung schwebend gehalten wird. Der Magnetlagerregler c enthält weiterhin Zielstellungs-Modifizierungsmittel zur Modifizierung der Bezugszielstellung auf der Basis eines vom Hauptregler d gelieferten Befehls.

In Fig. 1 ist mit 10 ein am anderen Ende der Rotorwelle 1 vorgesehener Schleifkopf bezeichnet, der sich mit der Drehung der Rotorwelle 1 dreht. Wird speziell einem im wesentlichen in der Mitte der Rotorwelle 1 angeordneten Motor 11 von einem nachfolgend noch beschriebenen Motortreiber ein Treiberstrom zugeführt, so dreht sich die als Rotor des Motors 1 wirkende Rotorwelle 1, wodurch der Schleifkopf 10 in Drehung versetzt wird.

Der Unterschneidungstisch b ist mit einem Spindelkasten 15 vesehen, auf dem ein Werkstück W gelagert ist. Dieses Werkstück W dreht sich in gleichartiger Weise wie der axiale Kern der Rotorwelle 1.

Mit 16 ist ein auf dem Unterschneidungstisch b montierter bekannter Größendetektor bezeichnet, auf dem vorstehende Größenkontakte 16a und 16b aufgepaßt sind, um einen Innendurchmesser auf dem Spindelkasten zu messen; dieser Größendetektor ist auch auf einem in den Achsrichtungen der Rotorwelle 1 mittels eines Servomotors 17 beweglichen Konstantkontakt-Gleittisch 18 angeordnet, um eine willkürliche Innendurchmesserstellung zu messen.

Der Unterschneidungstisch b ist in auf der Rotorwelle 1 senkrechten Richtungen (in der Figur durch Pfeile X bezeichnet) mittels eines Servomotors 19 und einer durch diesen Motor in Drehung versetzten Kugelumlaufspindel 20 bewegbar.

Der als programmierbarer Regler ausgebildete Hauptregler d dient zur Regelung der Spindel a und des unterschneidungstisches b gemäß einem gespeicherten Programm. Speziell liefert der Hauptregier d ein Ausgangssignal von einer Abmessungsdetektorschaltung 21 zur Abmessungsdetektierung durch Verarbeitung von vom Größendetektor 16 übertragenen Detektorsignalen. Der Hauptregler d liefert weiterhin Ausgangssignale für Treiber 22 bis 24 zur Ansteuerung von Servomotoren 13, 17 und 19 zur Bewegung der Tische 12, 18 und b sowie für einen Motortreiber 25 für den Drehantrieb der Rotorwelle 1.

Der Magnetlagerregler c wird als Ganzes durch den Hauptregler d angesteuert. Speziell regelt der Magnetlagerregler c im oben diskutierten Sinne die Erregerströme der Elektromagneten 2a bis 2d und 4a bis 4d, um die Rotorwelle 1 auf der Basis der Detektorsignale der entsprechenden Stellungssensoren 5 bis 9 in der Bezugszielstellung schwebend zu halten. Die Ansteuerung der Elektromagnete wird auf der Basis von vom Hauptregler d gelieterten Befehlen ausgelöst und gehalten. Daneben wird die Bezugsziel-Schwebestellung der Rotorwelle 1 in AbhängigkeIt von einem vom Hauptregler d gegebenen Befehl geändert.

Die so ausgebildete erste Ausführungsform wird anhand der Fig. 2 und 3 beschrieben. Fig. 2 zeigt ein einen Unterschnittzustand angebendes Diagramm und Fig. 3 ein die Regelvorgänge darstellendes Flußdiagramm.

Wird eine Schleifarbeit durch Einstellen des Werkstücks W auf dem Spindelkasten ausgelöst, so liefert der Hauptregler d einen Magnetlager-Treiberbefehi für den Magnetlagerregler c. In Abhängigkeit davon werden den Elektromagneten 2a bis 2d und 4a bis 4d Erregerströme zugeführt, wodurch die Rotorwelle 1 in der Schleifzeit starr schwebend in der vorgegebenen Bezugszielstellung gehalten wird. Gleichzeitig wird der Motortreiber 25 angesteuert, um einer Wicklung des Motors 11 einen elektrischen Strom zuzuführen, wodurch die Rotorwelle 1 rotierend angetrieben wird (Schritt 100).

Danach liefert der Hauptregler d Ansteuerbefehle für den Schleifkopfwellentisch-Servomotortreiber 22 und den Unterschneidungstisch-Servomotortreiber 24 mit dem Ergebnis, daß die Servomotoren 13 und 19 mit hoher Drehzahl rotieren, um das Werksktück W und den Schleifkopf 10 schnell aneinander anzunähern und miteinander in Kontakt zu bringen (Schritt 102, Punkt A in Fig. 2). Dieser Kontakt wird durch einen (nicht dargestellten) Sensor detektiert, der dem Hauptregler d ein Signal zuführt, wodurch die Servomotoren 13 und 19 gestoppt werden.

Es ist darauf hinzuweisen, daß Stellungsänderungen der Rotorwelle 1 aufgrund des so detektierten Kontaktes durch Stellungssensoren 5 bis 9 detektiert werden. Detektorsignale dieser Sensoren werden in den Magnetlagerregler c eingespeist, der ein Ausgangssignal für den Hauptregler d abgeben kann.

Nachdem der Schleifkopf mit dem Werkstück W in Kontakt gelangt ist, wird ein Grobschleifen ausgelöst (Schritt 104). Dabei liefert der Hauptregler d einen Pendelbefehl für den Spindeltisch-Servomotortreiber 22, wodurch der Servomotor in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung gedreht wird. Danach führt der Tisch 12 Hin- und Herbewegungen mit vorgegebenen Hüben in den Axialrichtungen der Rotorwelle 1 aus, d.h. es werden Pendelbewegungen ausgeführt. Gleichzeitig wird dem Unterschneidungstisch-Servomotortreiber 24 ein Grobschliffunterschnitt-Befehl zugeführt, wodurch der Servomotor 19 drehend angetrieben wird, um den Unterschneidungstisch b 50 zu bewegen, daß ein vorgegebener Betrag von Abmessungsänderungen (definiert durch Punkte A und B in Fig. 2) erhalten wird. Der Betrag der Abmessungsänderungen wird durch einen (nicht dargestellten) Drehzahldetektor des Servomotors 19 detektiert; auf der Basis eines Detektorsignais dieses Detektors wird ein Bewegungsbetrag berechnet.

Obwohl im Flußdiagramm nach Fig. 3 nicht dargestellt, liefert der Hauptregler d im Bedarfsfall einen Ansteuerbefehl für einen Größenkontakt-Servomotortreiber 23 zwecks Ansteuerung des Servomotors 17. Sodann wird der Größenkontakt- Gleittisch 18 bewegt, wodurch in bekannter Weise intermittierende Größeneinteilungsbewegungen ausgeführt werden.

Nach Fertigstellung des Grobschleifprozesses (Schritt 106 Ja), wird ein Feinschleifen gestartet (Schritt 108). Der Hauptregler liefert nämlich einen Feinschleif-Unterschnittbefehl für den Unterschneidungstisch-Servomotortreiber 24, wodurch die Drehzahl des Servomotors 19 verringert wird. Der Unterschneidungstisch b wird bewegt, um einen vorgegebenen Betrag von Abmessungsänderungen (definiert durch Punkte B und C in Fig. 2) zu realisieren. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Betrag der Größenänderungen in der gleichen Weise wie bei dem Grobschleifen berechnet wird.

Wird das Werkstück bei der Feinschleifarbeit auf vorgegebene Abmessungen geschliffen, was bei vollständiger Durchführung des Feinschleifprozesses mit dem vorgegebenen Betrag von Abmessungsänderungen auf der Basis von Werten gemessener Abmessungen in diesem Zeitpunkt durch intermittierenden Größeneinteilungsbetrieb der Fall ist (Schritt 110 Ja, Punkt C in Fig.2), liefert der Hauptregler d einen Zielschwebestellungs-Modifizierungsbefehl für den Magnetlagerregler c, um die Bezugsziel-Schwebestellung der Rotorwelle 1 in einer solchen Richtung zu modifizieren, daß sich der Schleifkopf 10 vom Werkstück W, d.h. in Rückzugrichtung weg bewegt (wodurch der Schleifkopf in Fig. 1 nach unten eingestellt wird). Der Hauptregler d liefert weiterhin einen Rückzugbefehl für den Unterschneidungstisch-Servomotortrelber 24 sowie einen Pendelbewegungs-Stopbefehl für den Schleifkopfwellentisch-Servomotortreiber 22 (Schritt 112).

Aus diesem Grunde ermöglicht der Magnetlagerregler c eine Einspeisung von Erregerströmen in dIe Radialelektromagneten 2a bis 2d, welche den Modifizierungen der Zielschwebestellung äquivalent sind, wodurch die Schwebestellung der Rotorwelle 1 geändert wird. Der Schleifkopf 10 wird nämlich zurückgezogen, um ihn fast ohne Zeitverzögerung vom Werkstück W zu trennen (beispielsweise weniger als 1/10 der Zeitverzögerung von einem Schritt der Abgabe eines Rückzugbefehls zum Unterschneidungstisch an unter Verwendung des Servomotors und der Kugelumlaufspindel zur Auslösung des Rückzugs).

Andererseits startet der Unterschneidungstisch b auch den Rückzug zusammen mit der Anderung der Schwebestellung der Rotorwelle 1. In diesem Falle wird jedoch der Rückzug mit einer gewissen Zeitverzögerung (Punkt D in Fig. 2) gestartet, weil dabei der Drehantrieb des Motors 19 und der zugehörigen Kugelumlaufspindel 20 einbezogen ist.

Der Unterschneidungstisch b zieht sich mit einem vorgegebenen Hub zurück, wodurch der Schleifkopf 10 vom Werkstück W getrennt wird. Das Werkstück W wird sodann vom Spindelkasten 10 abmontiert, wodurch der Schleifprozeß abgeschlossen ist (Schritt 114 Ja).

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird die Zielschwebestellung der Rotorwelle 1 während des Feinschleifens des Werkstücks auf vorgegebene Abmessungen so modifiziert, daß sich der Schleifkopf 10 gleichzeitig dann vom Werkstück W weg bewegt, wenn der Rückzug des Unterschneidungstisches b gestartet wird. Mit dieser Ausgestaltung ist es möglich, den Schleifkopf 10 fast ohne Zeitverzögerung vom Werkstück W zu trennen und eine Streuung in den endgültigen Abmessungen des geschliffenen Werkstücks sowie in der Verjüngung zu vermeiden. Der Schleifprozeß kann daher mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden.

Es ist darauf hinzuweisen, daß der Tisch, auf dem der Spindelkasten montiert ist, in der vorstehend erläuterten Ausführungsform ein Unterschneidungstisch ist; es kann jedoch auch ein Tisch mit einer darauf montierten Spindel oder es können beide Typen von Tischen als Unterschneidungstisch verwendet werden.

Die vorstehend erläuterte Ausführungsform ist ein Beispiel für eine Innenschleifmaschine Natürlich ist die vorliegende Erfindung auch bei einer Oberflächenschleifmaschine oder anderen Schleifmaschinen verwendbar. In diesem Falle kann ersichtlich die Bezugsziel-Schwebestellung der Rotorwelle in den Axialrichtungen geändert werden.

Wie oben ausgeführt, gewährleistet die vorliegende Erfindung die folgenden Effekte. Die Zielschwebestellung der Rotorwelle wird geändert, wenn das Werkstück auf vorgegebene Abmessungen fein geschliffen wird, so daß sich der Schleifkopf gleichzeitig mit dem Start des Rückzuges des Unterschneidungstisches vom Werkstück weg bewegt. Daher kann der Schleifkopf bei Abschluß des Feinschlelfprozesses fast ohne Zeitverzögerung vom Werkstück getrennt werden. Es ist weiterhin möglich, eine Streuung in den Endabmessungen des geschliffenen Werkstücks sowie in der Verjüngung zu verhindern. Daher kann der Schleifprozeß mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden.

Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbiid einer zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung für eine Innenschleifmaschine gemäß vorliegender Erfindung. Die Vorrichtung setzt sich aus einer Spindel a, einem Spindelkasten b und Regelmitteln e zusammen.

Die Spindel a ist so angeordnet, daß radiale Elektromagnete 21a, 2b, 2c und 2d an entgegengesetzten Enden einer Rotorwelle 1 angeordnet ist, um diese Rotorwelle in den Radialrichtungen zu lagern; axiale Elektromagneten 4a, 4b, 4c und 4d sind einander gegenüberstehend auf beiden Seiten einer einstückig in der Mitte der Rotorwelle 1 vorgesehenen Scheibe 3 angeordnet, um die Rotorwelle 1 in den Axialrichtungen axial zu lagern.

Die Lage, in welcher die Rotorwelle 1 durch die entsprechenden Elektromagneten frei gelagert wird, wird folgendermaß geregelt. Die Stellung der Rotorwelle 1 wird durch Radialstellungssensoren 5 bis 8 an entgegengesetzten Enden der Rotorwelle 1 und durch einen an einem Ende der Rotorwelle 1 vorgesehenen Axialstellungssensor 9 detektiert. Detektorsignale dieser Sensoren werden durch die Regelmittel e verarbei-tet und es werden die Erregerströme der einzelnen Elektro-magnete so eingestellt, daß die Rotorwelle 1 in einer Be-zugszielstellung schwebend gehalten wird.

Mit 10 ist in Fig. 1 ein am anderen Ende der Rotorwelle 1 vorgesehener Schleifkopf bezeichnet, welcher sich mit der Rotorwelle 1 dreht. Wird speziell einem etwa in der Mitte der Rotorwelle 1 angeordneten Motor 11 von den Regelnmitteln e ein Treiberstrom zugeführt, so dreht sich die Rotorwelle 1 und wirkt als Rotor des Motors, wodurch der Schleifkopf 10 in Drehung versetzt wird.

Die Spindel a ist derart angeordnet, daß ein auf ihr montierter Tisch 12 durch einen Servomotor 13 in Verbindung mit einer durch diesen Motor ein Drehung versetzten Kugelumlaufspindel 14 in den Axialrichtungen (in Fig. 4 durch Pfeile Z angegeben) beweglich ist.

Auf dem Spindelkasten b wird durch einen (nicht dargestellten) Arbeitsmontagemechanismus ein Werkstück W gehalten, das mit dem axialen Kern der Rotorwelle 1 rotiert. Ebenso wie bei der Spindel a ist der Spindelkasten b durch einen Servomotor 26 sowie einer durch diesen Motor in Drehung versetzten Kugelumlaufspindel 27 in zu den Axialrichtungen der Rotorwelle senkrechten Richtungen (in der Figur durch Pfeile X angegeben) bewegbar. Mit dieser Ausgestaltung wird der Unterschneidungsbetrag des Schleifens (Schleifgröße) durch Bewegung des Spindelkastens b eingestellt, wodurch die Abmessungen des Werkstücks W eingestellt werden.

Die Regelmittel e umfassen eine Brückenschaltung und weitere Verarbeitungsschaltungen und enthalten:

eine Stellungsdetektorschaltung 28 zur Detektierung einer Schwebestellung der Rotorwelle 1 bei Aufnahme von von den entsprechenden Stellungssensoren 5 bis 9 gelieferter Detektorsignalen;

eine Verarbeitungsschaltung 29 zur Einstellung von Erregerströmen der Elektromagnete 2a bis 2d und 4a bis 4d zur Kompensation einer Abweichung vom Zielwert durch Vergleich eines von der Stellungsdetektorschaltung 28 kommenden Detektorsignals und einer Bezugszielstellung;

einen Elektromagnettreiber 30 zur Einspeisung der Erregerströme in die Elektromagente 2a bis 2d und 4a bis 4d in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal der Verarbeitungsschaltung 29;

einen Motortreiber 31 zur Zuführung des Erregerstroms zum Motor 11;

einen Servomotortreiber 32 zur Ansteuerung der Servomotoren 13 und 26 zwecks Bewegung des Spindelkastens b und des Tisches 12; und

Steifigkeitsmodifizierungsmittel f, die sich aus einem Komparator 33 und einer Steifigkeitsmodifizierungsschaltung 34 zusammensetzen, wobei es sich um die charakteristischen Komponenten gemäß vorliegender Erfindung handelt.

Aus der Stellungsdetektorschaltung 28 werden ein der Rotorwelle 1 zugeordnetes Schwebestellungssignal sowie eine voreingestellte Stellung der Welle in den Komparator 33 eingegeben. Wenn der Wert des Schwebestellungssignals einen voreingestellten Wert übersteigt, d.h. wenn die Schwebestellung der Rotorwelle 1 nach Berührung des Werkstückes W durch den Schleifkopf 10 bei Schnellführung um eine vorgegebene Strecke von der Zielstellung abweicht (verschoben ist), sendet der Komparator 33 ein Signal für die Steifigkeitsmodifizierungsschaltung 34.

Die Steifigkeitsmodifizierungsschaltung 34 dient dazu, die Steifigkeit der Rotorwelle 1 während des Schleifprozesses um einen vorgegebenen Betrag zu verringern. Die Steifigkeitsmodifizierungsschaltung 34 dient zur Verringerung der den Elektromagneten 2a bis 2d oder 4a bis 4d von der Verarbeitungsschaltung 29 zugeführten Erregerströme in einem vorgegebenen Ausmaß.

Die Wirkungsweise der so ausgestalteten Ausführungsform wird anhand der Fig. 5 und 6 beschrieben. Das Diagramm nach Fig. 5 zeigt einen Unterschneidungszustand und das Flußdiagramm nach Fig. 6 Regelvorgänge.

Wird durch Einstellung des Werkstückes W auf dem Spindelkasten b eine Schleifarbeit ausgelöst, so liefert ein (nicht dargestellter) programmierbarer Regler (im folgenden mit (PC) abgekürzt) einen Magnetlager-Treiberbefehl für die Regelmittel e. In Abhängigkeit davon werden die Erregerströme in die Elektromagnete 2a bis 2d und 4a bis 4d eingespeist, wodurch die Rotorwelle 1 mit einer vorgegebenen Steifigkeit beim Schleifen in der vorgegebenen Bezugszielstellung gehalten wird. Gleichzeitig wird der Motortreiber 31 angesteuert, um einer Wicklung des Motors 11 einen elektrischen Strom zuzuführen, wodurch die Rotorwelle 1 rotierend angetrieben wird (Schritt 200).

Danach liefert der PC einen Ansteuerbefehl für den Servomotortreiber 32, wodurch der Servomotor schnell gedreht wird, um den Tisch vorwärts zu bewegen, bis der Schleifkopf 10 in das Werkstück W eintritt (Schritt 201). Der PC liefert einen Pendelbefehl für den Servomotortreiber 32, wodurch der Servomotor 13 in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung gedreht wird. Sodann führt der Tisch 12 Hin- und Herbewegungen mit vorgegebenen Hüben in den Axialrichtungen der Rotorwelle 1 aus, wodurch sich Pendelbewegungen ergeben.

Wird der andere Servomotor 26 mit hoher Drehzahl gedreht, so nähern sich das Werkstück W und der Schleifkopf 10 schnell aneinander an, wobei gleichzeitig ein Schnellführungs-Befehlssignal vom PC in die Steifigkeitsmodifizierungsschaltung 34 eingegeben wird. Danach liefert die Steifigkeitsmodifizierungsschaltung 34 ein Steifigkeitsverringerungssignal für die Verarbeitungsschaltung 29, deren Ausgangssignal in den Elektromagnettreiber 30 eingespeist wird, um den Erregerstrom um einen vorgegebenen Betrag zu verringern. Daher wird die Rotorwelle 1 wie vorher durch einen Steifigkeitsabschwächer schwebend gehalten (Schritt 202 Punkt A&sub0; in Fig. 5).

Der nächste Grobschleifprozeß wird nach einem Schritt gestartet, in dem detektiert wird, daß das Werkstück W sich dem Schleifkopf 10 schnell annähert und mit diesem in Kontakt kommt (Schritt 204 Ja); es handelt sich dabei um einen Schritt, in dem der Komparator detektiert, daß der am oberen Ende der Rotorwelle 1 vorgesehene Schleifkopf 10 das Werkstück W berührt, um die Schwebestellung zu ändern, wobei sich ein Stellungssignal der Stellungsdetektorschaltung 28 so ändert, daß es mit Änderungen in der Schwebestellung einen voreingestellten Wert übersteigt. Die Steifigkeitsmodifizierungsschaltung 34 arbeitet in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal der Schaltung 28 nicht mehr weiter, wobei die Verarbeitungsschaltung 28 ein Ausgangssignal für den Elektromagneten 30 zur Wiederherstellung der ursprünglichen Steifigkeit liefert (Schritt 206).

In Verbindung mit dem Grobschieifprozeß liefert der PC einen Grobschleif-Unterschneidungsbefehl für den Servomotortreiber 32, wobei der Spindelkasten B nach einem Drehantrieb des Servomotors 26 bewegt wird, bis das Werkstück W auf vorgegebene Abmessungen bearbeitet ist (durch Punkte A und B in Fig. 5 definiert).

Nach Abschluß des Grobschleifprozesses (Schritt 208 Ja) wird ein Feinschleifprozeß ausgelöst (Schritt 210). Speziell liefert der PC einen Feinschleif-Unterschneidungsbefehl für den Servomotortreiber 32, wodurch die Drehzahl des Servomotors 26 verringert wird. Sodann wird der Spindelkasten b so bewegt, daß das Werkstück W auf vorgegebene Abmessungen bearbeitet wird (durch Punkt B und C in Fig. 5 definiert).

Ist das Werkstück W während dieser Feinschleifarbeit auf vorgegebene Abmessungen geschliffen (Schritt 212 Ja, Punkt C in Fig. 5), so liefert der PC einen Rückzugbefehl für den Servomotortreiber 32, wobei auch ein Pendelbewegungs-Stoppbefehl geliefert wird.

Der Spindelkasten b wird sofort bewegt, d.h. der Unterschneldungstisch wird zurückgezogen (Schritt 214).

Nach der Zurückziehung des Spindelkastens b um einen vorgegebenen Hub trennt sich der Schlelfkopf 10 von Werkstück W, das dann vom Splndelkasten b abmontlert wird, wodurch der Schleifprozeß abgeschlossen wird (Schritt 216 Ja).

Wie bereits beschrieben, wird bei dieser Ausführungsform die Steifigkeit der Rotorwelle 1 bei der Schnellführung verringert, wobei gleichzeitig aus einem Betrag von Stellungsänderungen der Rotorwelle 1 der Kontakt zwischen dem Werkstück W und dem Schleifkopf 10 detektlert wird. Aufgrund dieser Ausgestaltung ist es möglich, den Kontakt zwischen dem Werkstück W und dem Schleifkopf 10 ohne Zeitverzögerung zu detektieren und die Auftreffimpulse abzuschwächen.

Es ist darauf hinzuweisen, daß in der oben beschriebenen Ausführungsform der Unterschneidungstisch als Spindelkasten verwendet wird; der Tisch 12 mit der darauf montierten Spindel a kann jedoch auch als solcher verwendet werden oder es können diese beiden Komponenten als Unterschneidungstische dienen.

Die vorstehend erläuterte Ausführungsform ist ein Beispiel für eine Innenschleifmaschine. Natürlich ist die vorliegende Erfindung auch bei einer Oberflächenschleifmaschine oder anderen Schleifmaschinen verwendbar. Eine Steifigkeitsverringerung kann auch in einer Richtung durchgeführt werden, in der der Schleifkopf mit dem Werkstück in Kontakt tritt, d.h. allein in Radial- oder Axialrichtung.

Die vorliegende Erfindung gewährleistet im oben diskutierten Sinne die vorliegenden Effekte. Die Rotorwellenstelfigkeit wird während des Schnellvorlaufs verringert, wobei der Kontakt zwischen dem Werkstück und dem Schleifkontakt aus den Betrag von Änderungen der Schwebestellung der Rotorwelle detektiert wird. Aufgrund dieser Ausgestaltung kann ein Kontaktpunkt ohne Zeitverzögerung detektiert werden und des können die Auftreffimpulse abgeschwächt werden.

Der Schleifprozeß ist daher mit hoher Genauigkeit unter Vermeidung von Beschädigungen des Schleifkopfes durchführbar.

Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild einer dritten Ausführungsform, die durch eine Zurichtregelvorrichtung für eine Schleifmaschine gemäß der Erfindung gebildet ist. Die Regelvorrichtung setzt sich aus einer Spindel a, einem Spindelkastentisch b, einem Schleifkopfwellen-Tisch 12 und Regelmitteln e zusammen.

Die Spindel a ist so angeordnet, daß an entgegengesetzten Enden einer Rotorwelle 1 zu deren axialer Lagerung in den Radialrichtungen radiale Elektromagneten 2a, 2b, 2c und 2d angeordnet sind; axiale Elektromagnete 4a, 4b, 4c und 4d sind der Rotorwelle 1 gegenüberstehend in deren Mitte angeordnet, um diese in den Axialrichtungen axial zu lagern.

Die Stellung, in welche die Rotorwelle 1 durch die entsprechendne Elektromagneten angehoben wird, wird folgendermaßen geregelt. Die Stellung der Rotorwelle 1 wird durch an ihren entgegengesetzten Enden angeordnete Radialstellungssensoren 5 bis 8 detektiert, wobei an einem Ende der Rotorwelle 1 ein Axialstellungssensor 9 vorgesehen ist. Detektorsignale dieser Sensoren werden durch einen Magnetlagerregler h verarbeitet, wobei die Erregerströme der einzelnen Elektromagnete so eingestellt werden, daß die Rotorwelle 1 in einer Bezugszielstellung schweben gehalten wird.

Mit 10 ist ein zuzurichtender Schleifkopf (neuer Kopf) bezeichnet, welcher lösbar am anderen Ende der Rotorwelle 1 befestigt ist und sich mit dieser dreht. Speziell wird einem im wesentlichen in der Mitte der Rotorwelle angeordneten Motor 11 von den Regelmitteln e ein Treiberstrom zugeführt, wobei die Rotorwelle 1 als Rotor des Motors wirkt und dabei den Schleifkopf 10 mit hoher Drehzahl in Drehung versetzt.

Die Spindel a ist mittels eines Schleifkopfwellen-Tisches 12 in den Axialrichtungen (in der Figur durch Pfeile Z angegeben) der Rotorwelle 1 bewegbar. Der Schleifkopfwellen-Tisch 2 mit darauf montierter Spindel a ist durch einen Servomotor 13 sowie ein durch diesen In Drehung versetzte Kugelumlaufspindel 14 bewegbar.

Auf einem Spindelkastentisch b ist ein mit einem Diamantzurichter 35 bestückter Zurichterkopf 36 montiert Der Spindelkastentisch b ist ebenso wie die Spindel a durch einen Bewegungsmechanismus entsprechend bewegbar. Der Spindelkastentisch b wird nämlich durch einen Servomotor 37 sowie eine durch diesen in Drehung versetzte Kugelumlaufspindel 38 in zu den Axialrichtungen der Rotorwelle 1 senkrechten Richtungen (durch Pfeile X) angegeben, bewegbar.

Eine Kontaktstellung zwischen dem Schleifkopf 10 und dem Diamantzurichter 35 wird durch Bewegung des Spindelkastentisches b und des Schleifkopfwellen-Tisches 12 eingestellt, wodurch eine Zurichtungsunterschneidungsgröße und eine Zurichtungsführungsgeschwindigkeit festgelegt wird.

Die Regelmittel e enthalten den Magnetlagerregler h zur schwebenden Halterung der Rotorwelle 1 in vorgegebener Zielstellung, einen Zurichtregler k zur Beurteilung des Zurichtabschlusses eines neuen Kopfes für den Schleifkopf 10 sowie einen Hauptregler g zur gemeinsamen Regelung der vorgenannten Regler h und k.

Der Magnetlagerregler h umfaßt folgende Komponenten:

eine Stellungsdetektorschaltung 39 zur Detektierung einer Schwebestellung der Rotorwelle 1 durch Verarbeitungsdetektorsignale von den entsprechenden Stellungssensoren 5 bis 9 unter Verwendung einer Brückenschaltung und weiterer Prozesvor Schaltungen;

eine Verarbeitungsschaltung 40 zur Einstellung der Erregerströme der Elektromagnete 2a bis 2d und 4a bis 4d zur Kompensation einer Abweichung von der Zlelstellung nach Vergleich des Detektorsignals von der Stellungsdetektorschaltung 39 mit der Bezugszielstellung; und einen Elektromagnettreiber 41 zur Einspeisung der Erregerströme in die Elektromagnete 2a bis 2d und 4a bis 4d auf der Basis von von der Verarbeitungsschaltung 40 ausgegebenen Signalen.

Der Zurichtregler k, bei dem es sich um die charakteristische Komponente vorliegender Erfindung handelt, setzt sich aus folgenden Elementen zusammen:

Eine Integrationsschaltung 42 zur Integration von den Erregerstromwerten (Regelströmen) der Elektromagnete (im vorliegenden Fall Elektromagnet 2a) vom Elektromagnettreiber 41 proportionalen Spannungswerten;

eine Spitzenhalteschaltung 43 zum Halten eines Spitzenwertes der den Erregerstromwerten proportionalen Spannungen;

eine erste Multiplikationsschaltung 44 zur Multiplikation eines Haltewertes der Spitzenhalteschaltung 43 mit einer Zurichtzeit T, die durch TeIlen der Breite (Schleifkopfbreite in Richtung eines Pfeiles Z in der Figur) des Schleifkopfes 10 durch eine Zurichtführungsgeschwindigkeit VD (Führungsgeschwindigkeit in Richtung des Pfelles Z in der Figur) gewonnen wird;

eine zweite Multiplikationsschaltung 45 zur Multiplikation eines Ausgangswertes der ersten Multiplikationsschaltung 44 mit einer vorgegebenen Konstanten K (0,9 in der Figur);

einen Komparator 45 zum Vergleich eines Ausgangswertes der Integrationsschaltung 42 mit einem Ausgangswert der zweiten Multiplikationsschaltung 45; und

einen Zähler 47 zur Zählung der Anzahl von Ausgangswerten des Komparators 46, wenn der Ausgangswert der Integrationsschaltung 42 den Ausgangswert der zweiten Multiplikationsschaltung 45 übersteigt.

Der einen programmierbaren Regler enthaltende Hauptregler g dient zur Ansteuerung der obengenannten Regler h und k. Der Hauptregler g steuert weiterhin einen Inverter 48 zur Einspeisung eines Treiberstromes in den Motor 11 sowie Servomotortreiber 49 und 50 für Treiberservomotoren 13 und 37 für die Bewegung des Schleifwellentisches 12 und des Spindelkastentisches b.

Die Wirkungsweise der so ausgebildeten dritten Ausführungsform wird anhand der Fig. 8 und 9 beschrieben. Das Diagramm nach Fig. 8 zeigt einen Zustand einer einem zweiten Regelstrom proportionalen Spannung. Das Flußdiagramm nach Fig. 9 zeigt die Regelvorgänge.

Auf die Rotorwelle 1 wird ein neuer Kopf (Schleifkopf 10) aufgesetzt wobei der Hauptregler d einen Magnetlager-Treiberbefehl für den Magnetlagerregler h liefert. Dadurch werden Erregerströme in die Elektromagnete 2a bis 2d und 4a bis 4d eingespeist, wodurch die Rotorwelle 1 schwebend in einer vorgegebenen Zielstellung gehalten wird. Gleichzeitig wird dem Inverter 48 ein Motortreiberbefehl zugeführt, wodurch einer Wicklung des Motors 11 ein Erregerstrom zugeführt wird. Dadurch wird die Rotorwelle in Drehung versetzt (Schritt 300).

Der Hauptregler g liefert einen Treiberbefehl für den Zurichtregler a, um in diesem eine Konstante K (0,9) und eine Zurichtzeit t einzustellen, die aus der Schleifkopfbreite und einer Zurichtführungsgeschwindigkeit VD gewonnen wIrd (Schritt 301).

Sodann wird ein Zählerwert des Zählers 47 auf Null rückgesetzt (Schritt 302), wobei der Diamantzurichter 35 sich gegen den Schleifkopf 10 zu bewegen beginnt (Schritt 303). Das bedeutet, daß der Hauptregler g einen Treiberbefehl für den Servomotortreiber 49 mit dem Ergebnis liefert, daß der Servomotor 37 in Drehung versetzt wird, um den Spindelkastentisch b in den durch Pfeile X angegebenen Richtungen (in der Figur abwärts) zu bewegen. Danach wird dem Servomotortreiber 50 ein Treiberbefehl aufgeprägt, um den Servomotor 13 in Drehung zu versetzen und damit den Schleifkopfwellen-Tisch 12 in den Z-Achsenrichtungen zu bewegen. Danach berührt der Schleifkopf 10 den Diamantzurichter 35. Dabei befindet sich der Schleifkopf 10 jedoch im frühen Zustand der Bewegung in einem ausgelenkten Zustand und kommt daher intermittierend mit dem Zurichter in Kontakt. Während dieser Kontaktperiode wird eine Last auf die Rotorwelle 1 ausgeübt, wodurch die Erregerströme der entsprechenden Elektromagneten, d.h. die Regelströme geändert werden. Diese Änderungen sind gemäß Fig. 8 im frühen Zustand der Bewegung wegen eines kleinen Kontaktbereiches klein und werden danach graduell größer.

Da den Regelströmen des Elektromagneten 2a proportionale Spannungen in die Integrationsschaltung 42 sowie die Spitzenhalteschaltung 43 eingespeist werden, liefert die Integrationsschaltung 42 einen Integrationswert E (entsprechend einem Bereich E in Fig. 8), der durch Integration einer dem Regelstrom proportionalen Spannung V über eine Zeit Δ T gewonnen wird. Gleichzeitig liefert die Spitzenhalteschaltung 43 einen Maximalwert VMAX während der Zeit der Änderungen (Schritt 304).

Durch Multiplikation von VMAX mit Δ T in der ersten Multiplikationsschaltung 44 wird ein virtueller Integrationswert ED erzeugt. Gemäß Fig. 8 verläuft jedoch das obere Ende der dem Regelstrom proportionalen Spannung V nicht eben sondern wegen der fortlaufenden Drehung der Rotorwelle 1 geringfügig wellig. Aus diesem Grunde multipliziert die zweite Multiplikationsschaltung 45 den virtuellen Integrationswert ED mit der vorgegebenen Konstanten K (im vorliegenden Falle gleich 0,9), wodurch ED1 ausgegeben wird (Schritt 306).

Der Komparator 46 vergleicht einen Bezugsausgangswert E von der Integrationsschaltung 42 mit einem Ausgangswert ED1 von der zweiten Multiplikationsschaltung 45. Auf der Basis dieses Vergleichs liefert der Komparator 46 Ausgangssignale für den Zähler 47, wenn der Ausgangswert E größer als ED1 ist (Schritt 308 Ja). Jedes Mal wenn die Ausgangssignale übertragen werden, wird ein Zählwert des Zählers 47 um Eins inkrementiert (Schritt 310).

Ist jedoch der Ausgangswert E kleiner als ED1 (Schritt 308 Nein), so kehrt das Programm zum Schritt 302 zurück, in dem ein Zählerwert N auf Null rückgesetzt wird

Wird der Zählwert des Zählers 47 gleich 3 oder größer (Schritt 312 Ja), so liefert der Zähler 47 Signale für den Hauptregler g, der seinerseits die Ansteuerung der Servomotortreiber 49 und 50 stoppt. Die Servomotoren 37 und 13 werden daher gestoppt, so daß die Zurichtung des neuen Kopfes abgeschlossen ist.

Der Grund dafür, warum der Zählerwert im Schritt 312 auf 3 gesetzt wird, liegt darin, daß dieser numerische Wert aus experimentellen Ergebnissen gewonnen wird, welche zeigen, daß dabei die Exzentrizität (Auslenkung) des neuen Kopfes 100-%ig eliminiert werden kann. Der Zählerwert kann daher größer oder kleiner als dieser numerische Wert sein. Ist er jedoch größer als dieser Wert, so wird die Zurichtgröße unzweckmäßig groß. Ist dieser Wert beispielsweise gleich 1, so bleibt die Exzentrizität wahrscheinlich erhalten.

Wie oben ausgeführt, wird bei dieser Ausführungsform eine Kontaktgröße zwischen dem Diamantzurichter 35 und dem Schleifkopf 10 aus Änderungen von Spannungen berechnet, welche den Regelströmen der Magnetlagerelektromagnete der Rotorwelle 1 proportional sind, woraus der Zurichtabschluß des neuen Kopfes festgelegt wird. Zur Eliminierung einer Auslenkung des Kopfes kann daher die Zurichtunterschneidungsgröße minimal gehalten werden.

Es ist daher möglich, sowohl eine übermäßige Zurichtung des Schleifkopfes als auch einen Abrieb des Zurichters zu verhindern. Daneben kann die Zurichtperiode verringert werden.

Es ist darauf hinzuweisen, daß bei der oben beschriebenen Ausführungsform eine dem Regelstrom des Elektromagneten 2a proportionale Spannung detektiert wird; es können natürlich auch Regelströme anderer Elektromagnete ausgenutzt werden.

Die in Rede stehende Ausführungsform gewährleistet die folgenden Effekte. Wie bereits erläutert, wird ein Kontaktbetrag zwischen dem Zurichter und dem Schleifkopf aus Änderungen von Spannungen detektiert, welche den Regelströmen der Magnetlagerelektromagnete der Rotorwelle proportional sind, wodurch eine Gesamt-Zurichtunterschneidungsgröße festgelegt wird. Zur Eliminierung der Auslenkung des neuen Kopfes kann daher die Gesamt-Zurichtunterschneidungsgröße minimal gehalten werden.

Damit wird wiederum ein übermäßiges Zurichten des Schleifkopfes und ein Abrieb des Zurichters verhindert, wodurch wiederum die Lebensdauer des Zurichters vergrößert wird. Darüber hinaus kann die Zurichtzeit reduziert werden.


Anspruch[de]

1. Vorrichtung zur Verwendung in einer Schleif- oder Zurichtmaschine mit einer Spindel (1), an der ein Schleifkopf (10) anbringbar ist; Antriebsmitteln zur Drehung der Spindel (1); eIner Vielzahl von Elektromagneten (2a, 2b, 2c, 2d, 4a, 4b, 4c, 4d) durch die eine freie Beweglichkeit der Spindel (1) bewirkbar ist; Lagermitteln (15) zur Lagerung eines Werkstücks (W) oder eines Zurichtelementes (35, 36); Einstellmitteln (c, 13, 19) zur Realisierung einer Relativbewegung von Spindel (1) und Lagermitteln (15) zwecks Durchführung eines Schleif- oder Zurichtprozesses; sowie Regelmitteln (e) zur Regelung der Erregung der Elektromagneten zwecks Steuerung der Einstellung der Spindel (1), dadurch gekennzeichnet, daß Sensormittel (16) zur Erfassung von auf die Durchführung des Schleif- oder Zurichtprozesses bezogener Daten vorgesehen sind und die Regelmittel (e) Signale von den Sensormitteln (16) aufnehmen, um die Einstellung der Spindel (1) in Abhängigkeit von den Signalen zu regeln.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagermittel einen Spindelkasten (15) zur Lagerung eines Werkstücks (W) umfassen, der Spindelkasten (15) auf einem Tisch (b) montiert ist und die Einstellmittel (c, 13, 19) eine Relativbewegung des Tisches (6) und der Spindel (1) bewirken.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensormittel einen Größendetektor (16) zur Detektierung von Veränderungen in den Abmessungen des Werkstückes (W) umfassen.

4. Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelmittel (e) zur frei beweglichen Halterung der Spindel (1) in einer gegebenen Stellung durch Einstellung der Erregung der elektromagnetischen Lagermittel (2a, 2d, 2c, 2d, 4a, 4b, 4c, 4d) dienen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4 bei Abhängigkeit von Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelmittel zur Regelung der Bewegung der Lagermittel (15) zwecks Trennung des Schleifkopfs (10) und des Werkstücks (W) dienen, wenn der Größendetektor (16) feststellt, daß wenigstens eine Abmessung des Werkstückes (W) einen vorgegebenen Wert erreicht hat, und die Regelmittel (e) Bewegungsstellungs-Modifizierungsmittel (c) zur Modifizierung der Bewegungsstellung der Spindel (1) in Richtung des Wegziehens vom Werkstück (W) umfassen, wenn der Größendetektor (16) feststellt, daß die wenigstens eine Abmessung den vorgegebenen Wert erreicht hat.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensormittel Stellungssensoren (5-8) zur Detektierung der Bewegungsstellung der Spindel (1) umfassen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6 bei Abhängigkeit von Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelmittel (e) zur Einstellung der Erregung auf der Basis von Detektorsignalen von den Stellungsdetektoren (5-8) dienen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelmittel (e) zur Regelung der Bewegung der Lagermittel (b) dienen, derart, daß diese schnell geführt werden, bis der Schleifkopf (10) am Beginn des Schleifprozesses mit dem Werkstück (W) in Kontakt tritt, und die Regelmittel Modifizierungsmittel (34) zur Reduzierung des Grades der Lagerung der Spindel (1) auf einen Wert enthalten, welcher kleiner als derjenige ist, welcher im Schleifprozeß durch Einstellen der Erregung während der Schnellführung realisiert wird.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Zurichter (35, 36) zur Zurichtung eines Schleifkopfes (19) umfaßt.

10 Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelmittel (e) zur Regelung der Zurichtführungsgeschwindigkeit dienen, die Regelmittel einen Zurichtregler (k) enthalten, der aus Spannungsänderungen, welche proportional zu Erregerströmen der elektromagnetischen Lagermittel sind, detektiert, wann der Schleifkopf (10) den Zurichter (35, 36) zu berühren beginnt, und der Zurichtregler (k) aus einem arithmetischen Wert, welcher aus der Spannung an einer vorgegebenen Stufe berechnet wird, festlegt, wann die Zurichtung vollständig ist.







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