DE3788813T2

DE3788813T2 - Unabhängiges Messgerät für Schleifmaschinen für Zylinder und dergleichen versehen mit Gliedern zur räumlichen und oberflächenmässigen Kontrolle.

Info

Publication number: DE3788813T2
Application number: DE3788813T
Authority: DE
Inventors: Valeriano Giustina Int Corallo; Paolo Giustina Inte Rattazzini
Original assignee: Pomini SpA
Current assignee: Pomini Long Rolling Mills SRL
Priority date: 1986-03-20
Filing date: 1987-03-12
Publication date: 1994-07-28
Anticipated expiration: 2007-03-13
Also published as: EP0238137A2; CA1289352C; JPH0825141B2; IT8619819A1; IT1191690B; IT8619819A0; EP0238137A3; JPS6362674A; DE3788813D1; ES2048153T3; US4807400A; EP0238137B1

Description

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Schleifmaschine für Zylinder mit Vorrichtungen zum Abfühlen/Abtasten und zum Überprüfen der Abmessungen und der Oberfläche, welche sich während der Bearbeitung in einer von der Bewegung des das Werkzeug tragenden Schlittens unabhängigen Art und Weise bewegen und arbeiten können.
Um das Schleifen von zylindrischen Gegenständen von der Art, wie z. B. Zylinder für Walzwerke und dergleichen, auszuführen oder zu wiederholen, wobei insbesondere die Bearbeitung in einem automatischen Zyklus ohne Bedienungspersonen stattfindet, liegt ein Erfordernis für die Durchführung von Abfühlungen oder Abtastungen der Geometrie und des Oberflächenzustandes des Teiles während der Bearbeitung selbst vor, um den Zyklus beim Fortgang als eine Funktion von dem, was gemessen worden ist, zu beeinflussen und um die für eine solche Bearbeitung verlangte maximale Präzision zu gewährleisten.
Derartige Operationen werden mit Hilfe von Meßwandlern ausgeführt, welche sowohl in Berührung mit der Oberfläche als auch bei einem Abstand von dieser arbeiten und welche, in dem Falle von Schleifmaschinen von einer bekannten Art, auf dem beweglichen Schlitten angeordnet sind, welcher das Schleifwerkzeug trägt, und welche die Oberfläche, der Bewegung des Werkzeuges folgend, abtasten.
Dies bedeutet, daß die Geschwindigkeit der Abtastung des Stückes oder Teiles und die Bearbeitungsgeschwindigkeit dieselbe sein müssen; jedoch erfordern manche Arten von Abfühlungen oder Abtastungen Abtastzeiten, die wesentlich länger sind als die Zeiten, die das Werkzeug erfordern, um einen Schleifdurchgang durchzuführen, und daher ist es notwendig, entweder die Geschwindigkeit der Bearbeitung herabzusetzen, um sie an diejenige anzupassen, die für die Abfühl-/Abtast-Vorrichtungen erforderlich sind, mit einer sich hieraus ergebenden Verlängerung der Schleif-Zeiten, oder eine teilweise Abfühlung/Abtastung des Teiles mit einem unvollständigen Abtasten der Oberfläche während eines jeden Durchganges durch das Werkzeug auszuführen, wobei bei seiner vollständigen Abtastung durch statistische Mittel nach einer Anzahl von Durchgängen angelangt wird.
Darüber hinaus kann die Positionierung der Meßinstrumente in der Nachbarschaft des Werkzeuges zu einer Herabsetzung in der Lebensdauer solcher Vorrichtungen führen, aufgrund des Vorhandenseins von Schleifabfall bzw. Schleifstaub und von Dämpfen, die durch die Schleifprozesse verursacht werden; hinzu kommt noch, daß es möglich ist, daß in dem das Werkzeug tragenden Schlitten Vibrationen auftreten als ein Ergebnis der Bearbeitung, und solche Vibrationen können auf die Meßinstrumente übertragen werden, wobei sie die Präzision der durch diese registrierten oder angezeigten Messungen herabsetzen.
Beispiele von Vorrichtungen gemäß dem dem Stand der Technik entsprechenden Teil des Anspruchs 1 sind in den US 3 391 497 und EP 0 154 683 offenbart.
Es besteht daher die Notwendigkeit, eine Schleifmaschine vorzusehen, welche die oben genannten Probleme löst, umfassend ein Abtasten des zu bearbeitenden Teiles unabhängig von der Bewegung des Werkzeuges, welches tatsächlich die Bearbeitung an dem Teil oder Werkstück ausführt, wobei ferner die Abfühl-/Abtastinstrumente in einer geschützten Stellung, wohl weg von möglichen Störungsquellen, gehalten werden.
Solche Ergebnisse werden durch die vorliegende Erfindung erreicht, welche im Anspruch 1 definiert ist.
Ein jeder der beweglichen Arme weist an dem Ende, welches sich in Berührung mit dem abzutastenden Zylinder befindet, eine Tastrolle aus Hartmetall auf, die eine Achse besitzt, welche senkrecht zu der Achse des zu vermessenden Zylinders verläuft. Das Meßinstrument der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist in Bezug auf die Säule zwischen der Stellung, in welcher die Arme den zu vennessenden Zylinder umgeben, und der Position des Ausrückens von demselben drehbar, um eine leichte Positionierung und Entfernung des zu bearbeitenden Zylinders in der Schleifmaschine zu bewirken, in oder an welcher die Vorrichtung angebracht ist; zu diesem Zweck ist an der Säule ein drehbares Betätigungsorgan vorgesehen, welches durch Übertragungsmittel mit dem Meßinstrument bei einem Übersetzungsverhältnis verbunden ist, welches die Übertragung der Bewegung zumindest in den Endstellungen des Meßinstrumentes selbst nicht umkehrbar macht.
Die Erfindung wird nunmehr in größeren Einzelheiten weiter unten unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen zeigen:
Fig. 1 eine allgemeine perspektivische Ansicht einer Schleifmaschine, die mit dem unabhängigen Meßinstrument gemäß der Erfindung versehen ist;
Fig. 2 das Meßinstrument der Schleifmaschine gemäß Fig. 1 in einer Seitenansicht;
Fig. 3 einen Querschnitt gemäß der Ebene in-in gemäß Fig. 2;
Fig. 4 das Meßinstrument gemäß Fig. 2 in einer Draufsicht;
Fig. 5 eine Ansicht gemäß der Richtung V nach Fig. 2.
Wie Fig. 1 zeigt, umfaßt eine Schleifmaschine für Zylinder, die mit dem Meßinstrument gemäß der Erfindung versehen ist, eine rückwärtige Werkbank 1, auf welcher der Haupt-Schlitten 2 in einer relativ zu der Achse Z verschiebbaren Weise montiert ist und das Werkzeug 3 in der Form einer Schleifscheibe trägt.
Der Schlitten 2 ist mit motorisierten Vorrichtungen ausgestattet, welche für die Bewirkung des Verfahrens oder Verschiebens geeignet sind, das entlang der rückwärtigen Werkbank 1 für die gesamte ins Auge gefaßte Bearbeitungslänge gesteuert wird.
Die Scheibe 3 wird durch die entsprechenden Lager- und Kraftantriebsvorrichtungen 4 getragen, mit deren Hilfe sie in Rotation versetzt wird und auf dem Schlitten 2 entlang der Achse X, senkrecht zu der Achse Z, bewegt werden und in der Richtung U abgesenkt werden kann, für die jeweilige Durchführung der Haupt-Bewegung des Vorschubes in Richtung zu dem Teil und der Präzisions-Vorschubbewegung.
Parallel zu der rückwärtigen Werkbank 1 ist ebenfalls eine vorderseitige Werkbank 5 vorhanden, auf welcher sowohl die Supporte 6a, 6b zum Tragen des zu schleifenden Zylinders oder der zu schleifenden Walze 7, wie durch die strichpunktierten Linien in Fig. 1 angedeutet, als auch ein Aufspann-Spindelstock 8 sowie ein Gegenhalte-Kopf 9 angeordnet sind, mit den Vorrichtungen, um den Zylinder in Rotation zu versetzen und um den selbigen in der Längsrichtung zu blockieren.
Ferner ist mit der vorderseitigen Werkbank 5 eine dritte Werkbank 10 befestigt, welche die Führungen für das Verschieben des Meß-Schlittens 11 aufweist, welcher entlang der Achse V, parallel zu der Achse Z, mit Hilfe einer unabhängigen motorbetriebenen Vorrichtung 12 beweglich ist und das Meßinstrument und die jeweiligen Meßvorrichtungen trägt.
Der Schlitten 11 trägt eine vorspringende Säule 13, welche sich schräg nach aufwärts in Richtung zu dem zu bearbeitenden Zylinder hin erstreckt und auf welcher ein Meßinstrument 14 mit Meß-Armen 15 vorgesehen ist, zwischen welchen er mit Hilfe eines Servomotors 16 und entsprechender Übertragungs-Mittel bewegt werden kann, deren Ergebnis für ein Umgeben des Zylinders während der Bearbeitung und für die Durchführung der Abtastung hinsichtlich der Abmessungen auf ihm geeignet ist.
Das Meßinstrument 14 wird durch die Säule 13 mit Hilfe von vorspringenden Zungen 17 getragen, welche an die entsprechenden Halterungen 18 der Säule 13 drehbar angelenkt sind, und das Meßinstrument ist daher in seitlicher Richtung drehbar, wie durch die strichpunktierten Linien in der Fig. 1 und teilweise in Fig. 3 dargestellt ist, mit dem Zweck, die Arme 15 des Meßinstruments jenseits des Bereiches der Behinderung der Walze zu halten, so daß ein Positionieren und Entfernen der Maschine gestattet ist.
Die Drehung des Meßinstrumentes 14 wird mit Hilfe eines drehbaren Betätigungsorgans 19 realisiert, welches mit einer Kurbel 20 versehen ist, die mit Hilfe einer Verbindungsstange 21 mit der mit dem Meßinstrument verbundenen Kurbel 22 verbunden ist; das drehbare Betätigungsorgan 19 ist dafür vorgesehen, eine Drehung durch einen Winkel größer als 180º auszuführen, während die relativen Längen der Kurbeln 20, 22 derart sind, daß in Entsprechung zu einer solchen Drehung, eine Drehung des Meßinstrumentes 14 um 90º bestimmt wird. In einer solchen Weise wird anfänglich die Geschwindigkeit der Drehung des Meßinstrumentes, in Entsprechung zu einer konstanten Geschwindigkeit der Drehung des Betätigungsorgans, anwachsen und sich sodann bis zu einem Stop vermindern, wodurch übermäßige Belastungen aufgrund der Trägheit der in Bewegung befindlichen Massen vermieden werden. Darüber hinaus sind die Endstellungen, die durch das System eingenommen werden, nicht umkehrbar.
Wie ferner aus den Fig. 2 und 4 zu ersehen ist, weist die Säule 13 weiterhin einen Teleskoparm 23 auf, welcher mit Hilfe eines Motors 24 bis nahe an den Zylinder 7 hin erstreckt werden kann; der Teleskoparm trägt an seinem, dem zu bearbeitenden Zylinder gegenüberliegenden Ende ein Instrument 25 zum Erfassen oder Messen der strukturellen Fehler der Oberfläche des Zylinders und ferner ein Instrument 26 zum Messen oder Erfassen der Rauhigkeit des Zylinders selbst und möglicherweise einige weitere Instrumente, welche ohne Berührung mit dem genannten Zylinder arbeiten.
Um weitere Details anzugeben, die Werkbank 10 trägt den beweglichen Schlitten 11, der mit der wirksamen Motorbaugruppe 12 versehen ist, welche ein Ritzel 27 trägt, das mit der Zahnstange 28 der Werkbank 10 in Eingriff gelangt, um das Verschieben des Schlittens entlang der genannten Werkbank zu bestimmen.
Mit dem Schlitten 11 ist die Säule 13 befestigt, welche mit Versteifungsrippen 29 versehen ist, auf welchen die schwenkbaren oder sich drehenden Halterungen 18 für das Meßinstrument 14 angebracht sind.
Sie umfaßt einen Rahmen 30, an welchem die Halterung 31 für die Doppel-Schraube 32 angebracht sind, die aus zwei Abschnitten 32a, 32b mit entgegengesetztem Gewindegang besteht, die durch ein starres Verbindungsstück 33 miteinander verbunden sind und auf welchen die gesicherten Muttern für die Rollen 34 angeordnet sind, die mit den Gleitstücken 35 fest verbunden sind, welche die Lager 36 der Meß-Arme 15 tragen.
Wie ebenfalls in der Fig. 4 veranschaulicht ist, ist an ein Ende dieser Schraube 32 mittels eines Riemenantriebes 37 der Servomotor 16 angeschlossen, welcher die Drehung für die Ausführung der Vorschubbewegung der Arme zu dem zu bearbeitenden Zylinder hin bestimmt. Mit dem Servomotor 16 sind umlaufende Abtast-Mittel verbunden, die nicht dargestellt sind und die für die Ausführung der hierauf basierenden Messung des Durchmessers des abgetasteten Zylinders geeignet sind, während in dem Rahmen 30 mehrere Präzisions-Grenz-Schalter 38 vorhanden sind, die mit an den Gleitstücken 35 vorgesehenen Mitnehmern oder Nocken verbunden sind, welche die maximalen und minimalen Öffnungspositionen der Arme 15 definieren. Wie Fig. 3 zeigt, sind die Gleitstücke 35 mit Hilfe von Führungen 39 in dem Rahmen 30 in gleit- oder verschiebbarer Weise angeordnet, wobei die Führungen mit umlaufenden Kugellager-Untergestellen 40 zusammenwirken. Die Arme 15 sind mittels flexibler Stifte ohne Spiel 41 mit dem Träger 36 befestigt, und ein jeder trägt an dem vorderen Ende 15a eine Tastrolle 42 aus Hartmetall mit einer Achse senkrecht zu der Achse des Zylinders 7, wie in Fig. 5 gezeigt.
Der obere Arm trägt ferner die Annäherungsschalter 43, die zum Abfühlen oder Abtasten der Enden des zu bearbeitenden Zylinders 7 geeignet sind, wobei eine Sicherheitsüberprüfung in dem Falle von Fehlprogrammierung der Bewegung des Meßinstrumentes in der Längsrichtung geliefert wird.
Die Enden 15b der Arme 15 sind mit linearen Meß-Wandlern oder Meßumformern 44 verbunden.
Die Werkbank oder das Maschinenbett 10 ist mit einer Neigung bei einem Winkel α in Bezug auf die Vertikale zwischen 10º und 30º versehen, welche bei gegebener Position der Werkbank 10 in Bezug auf den zu bearbeitenden Zylinder 7 es ermöglicht, die Abmessungen der Arme und das Gewicht der Konstruktion des Meßinstrumentes zu begrenzen, wobei ebenfalls der Schwerpunkt der Säule 13 in der Stellung nahe an dem Schlitten 11 gehalten wird, und in seiner Vertikalen, so daß die maximale Stabilität für das Meßinstrument gewährleistet und damit die größte Zuverlässigkeit der durchgeführten Messungen garantiert werden.
Darüberhinaus weist die geneigte Anordnung des Meßinstrumentes die Wirkung auf, daß die bei ihm möglichen Vibrationsbewegungen im wesentlichen in der Richtung senkrecht zu dem Durchmesser D der Messung auftreten, wie in Fig. 2 gezeigt, und infolgedessen haben, vorausgesetzt, es liegt eine Berührung zwischen den Rollen 42 und der Oberfläche des Zylinders 7 entlang senkrechter Erzeugender vor, solche Vibrationsbewegungen in dem Ende keine Auswirkung auf die Präzision der Messungen selbst.

Claims

1. Schleifmaschine für Zylinder, Walzen oder dergleichen von der Art, welche eine feste Werkbank (5) aufweist, welche unabhängig von der rückwärtigen Werkbank (1) ist, welche den Schlitten (2) trägt, welcher die Schleifscheibe (3) abstützt, wobei die feste Werkbank (5) parallel zu der Längsachse des in Bearbeitung befindlichen Zylinders angeordnet ist, und welche eine dritte Werkbank (10) aufweist, welche mit längsgerichteten Führungen ausgeformt ist, auf welchen ein Meßapparat läuft, welcher in Kombination aufweist: eine Säule (13), welche durch einen Schlitten (11) getragen ist, der entlang der genannten Führungen unabhängig von dem Schlitten (2) beweglich ist, mit welcher Säule (13) ein Meßinstrument (14) verbunden ist, wobei das genannte Meßinstrument (14) mit zwei beweglichen Armen (15) versehen ist, welche sich in Berührung mit zwei diametral einander gegenüberliegenden Oberflächenbereichen des Zylinders selbst befinden, durch mit ihnen in Beziehung stehende motorisierte Mittel (16) zum Steuern der relativen Öffnungs- und Schließbewegung der Arme betätigt werden und welche mit Vorrichtungen zum Abtasten und zum Übertragen der Messung ausgestattet sind, wobei die genannte Säule ebenfalls einen Teleskoparm (23) trägt, der zu der Oberfläche des Zylinders selbst hin bewegt werden kann und an seinem zu dem Zylinder hin weisenden Ende Mittel zum Abfühlen/Abtasten der Struktureigenschaften und der Fehler des Zylinders selbst unter Einhaltung eines gewissen Abstandes aufweist, und wobei die genannte Kombination von Elementen jede Messung und jedes Abfühlen/Abtasten bei Bewegung des Meßinstrumenten-Schlittens unabhängig von der Bewegung des Schleifscheiben-Schlittens ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß ein jeder der beweglichen Arme (15) an dem Ende, welches sich in Berührung mit dem abzutastenden Zylinder befindet, eine Tastrolle (42) aus Hartmetall aufweist, welche eine Achse besitzt, welche senkrecht zu der Achse des zu vermessenden Zylinders verläuft.

2. Schleifmaschine für Zylinder, Walzen oder dergleichen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßinstrument (14) in Bezug auf die Säule (13) zwischen der Stellung, in welcher die Arme (15) den zu vermessenden Zylinder umgeben, und der Position des Ausrückens von demselben durch eine vorspringende Zunge (17), welche an einer entsprechenden Halterung (18) der Säule (13) drehbar angelenkt ist, drehbar ist.

3. Schleifmaschine für Zylinder, Walzen oder dergleichen, nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Säule (13) ein drehbares Betätigungsorgan (19) vorgesehen ist, welches mit Hilfe von Übertragungsmitteln (21, 22) mit dem Meßinstrument (14) bei einem Übersetzungsverhältnis verbunden ist, welches derart ist, daß die Übertragung der Bewegung mindestens in den Endstellungen des genannten Meßinstrumentes nicht umkehrbar ist.