專利名稱:具有砂帶的超精加工機床和使超精加工機床運轉(zhuǎn)的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
很久以來就已知有利用砂帶工作的超精加工機床。^!t加工也被稱為 短械辦磨。
背景技術(shù):
在工件的超級研磨加工中,砂帶具有兩項任務。首先,用砂、帶中的 尖銳磨粒切削加工工件的表面。在加工過程中,磨粒的尖端磨損并且砂 帶變光滑。由此砂帶的磨削效率降低,并進而將工件的表面磨光。每個 工件均需要一段新的、沒用過的砂帶。
在兩個工件的加工之間進行為此所需的砂帶傳送。為此相應地控制 傳送裝置,該傳送裝置在任何情況下均包括傳送輥。
為了能夠識別出砂帶的斷裂,在市場上現(xiàn)有的機床中常見的是通過
彈簧加載的按鍵(Taster)或推桿(St6fiel)來引導砂帶。通過預緊砂 帶將按鍵保持在確定位置上,該位置是完好砂帶的標志。當砂帶斷裂時, 彈簧使推桿運動離開該位置,并由此斷開或關(guān)閉電氣接觸。該推桿位置 的變化被轉(zhuǎn)換成相應的電氣信號,并在機床控制裝置中被作為故障信息 或者作為關(guān)于砂帶斷裂的提示進行評估。
這種砂帶監(jiān)測的缺點在于,僅當砂帶也在推桿附近斷裂時才能夠識 別出帶斷裂。換句話說,當砂帶在其他位置斷裂時,可能是剩下的妙、帶 殘留應力還足以將推桿保持在第一位置上,從而不發(fā)出故障信息。
另外,還可能發(fā)生推桿、彈簧和/或加工帶在斷裂之后卡住,并且由 于該原因而無法識別砂帶的斷裂。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務在于,改善砂帶的監(jiān)測,并且同時使砂帶的消耗最少。 根據(jù)本發(fā)明,在具有砂帶、用于砂帶的夾緊裝置、用于砂帶的傳送
4裝置和用于砂帶監(jiān)測工具的超精加工機床中,通過將用于砂帶監(jiān)測工具 構(gòu)造成光學系統(tǒng)來實現(xiàn)該任務。
就本發(fā)明而言,術(shù)語"光學系統(tǒng)"含義是光學傳感器,包括附設(shè)的 光學傳感器輸出信號評估裝置在內(nèi)。例如,這種光學系統(tǒng)為光柵,在該 光柵中高度聚焦的光線指向砂帶,被砂帶反射并且該反射的光線例如由 一個光電二極管或多個光電二極管接收并評估.對于各種光學系統(tǒng)而 言,共同的是能夠區(qū)分砂帶的停止和運動。有些光學系統(tǒng)還能夠另外確 定砂帶所經(jīng)過的距離。因為本發(fā)明本身不關(guān)于光學系統(tǒng),而是能夠動用 市場上現(xiàn)有的產(chǎn)品,因此在此將省略對工作原理的詳細描述。在下面將 為了簡化而把所提到的"光學系統(tǒng)"稱為光柵。
通過采用光學系統(tǒng)(尤其是光柵),可以檢測砂帶的運動。當傳送 裝置活動并且同時砂帶在布置光柵的位置處不運動時,就可能亳無疑問 地識別出帶斷裂.這與斷裂的帶是否夾住、是否遵循沒有規(guī)定的路線或 者是否出現(xiàn)其他不期望的情況無關(guān)。由此無誤地檢測帶斷裂,并且因此
能夠持續(xù)地減小由于帶斷裂導致的連續(xù)損害(Folgesch3den )。
當至少一個光柵定位在超精加工機床的開始處(即由輥子展開新的 砂帶的地方)并且在光柵與傳送裝置之間進行實際的工件加工時,這自 然是特別有益的.
當將至少一個光柵構(gòu)造成單路光柵時,能夠?qū)崿F(xiàn)特別緊湊且簡單的 結(jié)構(gòu)形式。例如可以將直徑12或18亳米的商業(yè)化的單路光柵作為商品 提供。通過檸入這種單路光柵而將發(fā)射器和附屬的接收器安置在一個殼 體內(nèi),這簡化了光柵的安裝并且當然也簡化了光柵的電纜敷設(shè)。但也可 以采用其光源和接收器布置在砂帶的不同側(cè)的光柵。
當至少一個光柵采用激光(尤其是波長大約650納米的激光)作為 光源時,被證明是尤其有益的.
激光具有以下優(yōu)點,即它提供了直徑小于1.5亳米的極細光線。由 此可以可靠地檢測最小的砂帶運動,因為在砂帶進行最小運動時,砂帶 的反射特性已經(jīng)改變了.另外還可能檢測砂帶的經(jīng)過位移。由此使超精 加工機床的、額外的監(jiān)測或控制功能和調(diào)整功能,而不會引起額外的費
5用。
然而不言而喻的是,本發(fā)明不局限于單路激光光柵,也可以釆用其
他商業(yè)化的光柵,例如具有一個或多個作為光源的LED的光柵。
為了能夠在工件加工過程中固定砂帶并且在工件區(qū)域內(nèi)對妙-帶施 加限定的應力,在本發(fā)明的其他有益的配置中為砂帶設(shè)置夾緊裝置。
在其他有益的配置中,在夾緊裝置與傳送裝置之間^1置一個或多個 公知的銜磨盤(Honschalen ),通過該奸磨盤引導妙-帶.
開始提到的任務同樣通過用于加工機床的砂帶來實現(xiàn),該砂帶具有 正面和背面,其中磨料裝在正面上,通過在砂帶縱向上以規(guī)則的間隔在 砂帶上設(shè)置記號來實現(xiàn)。
由此可以借助于單路光柵檢測砂帶經(jīng)過的位移。這在采用激光以外 的其他光源時也是可能實現(xiàn)的。在光柵的光線交替檢測記號和兩個記號 之間的間隙時獲得的單路光柵輸出信號的變換,能夠從該變換得出砂帶 的傳送位移.這以記號之間的間隔已知為前提。不言而喻,所能夠得到 的砂帶傳送位移的精度取決于記號的尺寸。
還有可能借助于這種根據(jù)本發(fā)明在砂帶上的記號而識別出砂帶的 磨削過程。即,當帶向側(cè)面移位到使帶的記號運動到光柵的采樣區(qū)域之 外的程度時,在砂帶的亮暗部分之間不再出現(xiàn)交替,并且不再向機床的 控制裝置發(fā)出相應的故障信息。
可以將根據(jù)本發(fā)明的記號設(shè)置在砂帶的背面和/或正面上。在將激光 作為光源的光柵中,還可能將砂帶的磨料拿來作為記號。另外,還可能 將砂紙背面上的粗糙度用作記號。
在本發(fā)明的其他的有益配置中,還可以規(guī)定將記號構(gòu)造成妙-帶中 的缺口。這樣就可能利用其發(fā)射器和接收器設(shè)置在砂帶的相對側(cè)的光柳。
開始提到的任務同樣還通過用于使超精加工機床運轉(zhuǎn)的方法來實 現(xiàn),該超精加工機床具有砂帶、用于砂帶的夾緊裝置、用于砂帶的傳送 裝置和至少一個用于監(jiān)測砂帶的光柵,用該超精加工機床來加工工件,
6使得砂帶的用過的部分在加工完一個工件之后被砂帶的沒有用過的部 分所代替,其中至少一個光柵同時檢測砂帶工具的運動,并且在盡管傳 送裝置活動而砂帶卻不運動時輸出故障信息。
因為總是與在光柵和傳送裝置與斷裂的砂帶之間發(fā)生了什么無關(guān), 所以該方法可以無誤地檢測帶斷裂,當帶斷裂時,砂帶在光柵的區(qū)域內(nèi) 不能再由布置在更靠后的傳送裝置傳送。
根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個優(yōu)點在于,無需額外的硬件就能夠在完 好無缺的砂帶上檢測砂帶的傳送運動。通過一旦達到砂帶的額定進給量 就關(guān)掉傳送裝置,可能由此調(diào)整砂帶的傳送。根據(jù)工件的幾何形狀和珩 磨盤來規(guī)定額定進給量。通過使現(xiàn)有技術(shù)的砂帶傳送控制過渡到才艮據(jù)本 發(fā)明的調(diào)整,能夠?qū)⑸皫魉蜁r的安全系數(shù)降低到有效值,并進而將砂
帶的消耗降低到有效值。由此能夠?qū)⑸皫淖疃嘟档?0%,這使用于 砂帶的費用相應下降。
本發(fā)明的其他優(yōu)點和有益配置將從下面的附圖、對附圖的描述和下 文中得出。所有在附圖中、在對附圖的描述中以及在下文中公開的特征 既可以單獨地也可以彼此任意組合地成為本發(fā)明的要素。
圖l示出根據(jù)本發(fā)明的超精加工機床的第一實施例的示意圖2示出根據(jù)本發(fā)明的超精加工機床的第二實施例;
圖3示出帶有根據(jù)本發(fā)明設(shè)置的記號的砂帶的一部分;以及
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的用于使超精加工機床運轉(zhuǎn)的方法的流程圖。
具體實施例方式
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的超精加工機床的示意側(cè)視圖。在圖l所示實 施例中,根據(jù)本發(fā)明的超精加工機床l用于對圓柱形工件3——例如曲 柄軸的軸承——進行超精加工。
借助于砂帶5對工件3進行精加工,通過珩磨盤7來引導該砂帶5。 在圖l所示的狀態(tài)下,超精加工機床1與工件3不接合,由此砂帶5也
7不與工件3接合。
圖1中,在珩磨盤7上方布置夾緊裝置9和根據(jù)本發(fā)明的光柵11。 在珩磨盤7下方通過各種輥子使砂帶轉(zhuǎn)向,直到砂帶5最終通過傳送輥 13引導為止。
在傳送輥13的區(qū)域內(nèi),將砂帶5壓在傳送輥13上。這例如能夠通 過未圖示的按壓滾筒實現(xiàn)。在圖1所示的實施例中,用直線驅(qū)動裝置19 經(jīng)由齒輪15以及曲柄17來操縱傳送輥13。在曲柄17和齒輪15之間存 在未圖示的空轉(zhuǎn),從而能夠通過重復操縱直線驅(qū)動裝置19而將傳送輥 13傳送到任意遠的地方。
不言而喻,還可能規(guī)定用電動機或其他用于傳送輥13的驅(qū)動器來
砂帶5首先從上方運動經(jīng)過光柵11,穿過夾緊裝置9,經(jīng)過絎磨盤 7,并且經(jīng)由傳送輥13傳送。
在應該加工工件3時啟動夾緊裝置9,使得砂帶5不能再進一步拉緊 (nachziehen )。同時在傳送方向上對傳送輥13施加預定的扭矩,4吏得砂 帶5具有預應力。在此狀態(tài)下,工件3和超精加工機床1彼此相向運動。 在加工期間,使工件3旋轉(zhuǎn)并且絎磨盤7在垂直于圖面的方向上進行震蕩 運動。
在工件3加工結(jié)束時,超精加工機床和工件3又再次運動到圖1所示 的位置。此后,放入一個新的工件3并替換由于加工而磨損并變光滑的砂 帶5。這通過打開夾緊裝置9并使傳送輥13旋轉(zhuǎn)預定量來實現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明,同時啟動光柵ll。當砂帶5未損壞時,在夾緊裝置9打 開時通過轉(zhuǎn)動傳送輪13而將砂帶5拉過光柵11。光柵11檢測出砂帶的這 個運動。
在所示的實施例中,光柵11利用激光光源工作并且指向砂帶5的背面。 當砂帶運動時,由于砂帶5的反射特性變化了 ,因此光柵11發(fā)出相應的輸 出信號到未圖示的超精加工機床的控制裝置。由此超精加工機床的控制裝 置識別出砂帶5是完好的。
在此情況下,尤其是在光柵ll利用激光光源工作的時候,根據(jù)本發(fā)明
8的光柵11不僅能夠^1供包含砂帶5是否運動或靜止信息的輸出信號。還很 可能算出砂帶5所執(zhí)行的位移。該信息可以用于調(diào)整砂帶5的進給量。除 了使砂帶5移動精確的距離直到辨磨盤7又完全被未使用過的新鮮砂帶5 所覆蓋為止,這沒有其他意義。接著能夠?qū)ο乱粋€工件3進行加工。
根據(jù)本發(fā)明的、對砂帶5傳送的檢測以及傳送輥13的相應反饋或 者控制使得砂帶的消耗顯著減少,因為能夠完全充分利用砂帶5的整個 長度。在常規(guī)的超精加工機床1中,通常以10-50%的安全系數(shù)進行加 工,因為只控制帶進給量而不調(diào)整帶進給量。
當砂帶5要斷裂時,則盡管夾緊裝置9打開且傳送輥13旋轉(zhuǎn),但砂、帶 5不運動經(jīng)過光柵U。在此之后,光柵11的輸出信號相對于完好的砂帶5 變化,控制裝置識別出這種變化。根據(jù)本發(fā)明,由此可能更可靠g測斷 裂的砂帶5并給出相應的警告信號和/或^^精加工機床1停機。
圖2中示出根據(jù)本發(fā)明的^lt加工機床的另一實施例。相同的部件用 相同的附圖標記標示,結(jié)合圖l所述的內(nèi)斜目應有效。根據(jù)圖l的實施例 和根據(jù)圖2的實施例之間的主要區(qū)別在于,在第二實施例中采用兩個絎磨 盤7.1和7.2,并且另外實現(xiàn)帶引導.
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的砂帶5背面的一部分。在砂帶5的背面上印上 矩形的記號21。當例如用帶有作為光源的LED的it^ 11代替帶有激光光 源的光柵11時,可能同樣借助于記號21監(jiān)測砂帶5的傳送。
其中未圖示的光柵11的光源指向記號,使得在傳送砂帶5時在砂帶5 的縱向上一系列暗的記號21和亮的間隙23交^ft輸經(jīng)過光柵11下方。由 此首先能夠確定砂帶5是否運動。此外還能夠通過對記號21和/或間隙23 的計數(shù)算出傳輸砂帶5的位移。在圖3中標出了記號LM的長度和間隙 23LZ的長度。
然而在該實施例中,另外還有可能檢測砂帶的引導.即在砂帶5側(cè)向 偏移時,則記號21移動到光柵11 (未圖示)的工作區(qū)域之外,以致盡管 有砂帶5被傳送但光柵11卻無法識別出暗的記號21和亮的間隙23的序列。 因此,光柵11發(fā)出^:信號并且停止超精加工機床。
圖4中示出^iL據(jù)本發(fā)明的方法的實施例。在開始以后,在第一功能模 塊25中松開加緊裝置9并且啟動傳送裝置。這意味著,例如控制和驅(qū)動傳 送輥13。
9在第二功能模塊27中,借助于光柵11檢測砂帶5的運動。
接著在模塊29中檢測傳送裝置是否活動并且砂帶5是否同時運動。當 該應答("Y ")為正時,則在功能模塊31中檢測砂帶5的傳輸位移。
在另一模塊33中,比i^砂帶5經(jīng)過的位移是否小于或等于預定的額定 值。當砂帶5經(jīng)過的位移大于或等于額定值,則功能模塊35關(guān)閉傳送裝置 并且結(jié)束該方法。
只要在模塊中應答為負,這就是說,只要砂帶5實際經(jīng)過的位移小于 額定值,程序就在功能模塊31 (檢測砂帶的位移)之前分支。
當在功能模塊29中給出傳輸裝置活動而砂帶5不運動的應答時,則在 功能模塊37輸出故障信息。該故障信息則能夠釋放聲音警告信號和/或借 助于機床控制裝置而^^精加工機床1關(guān)閉。
10
權(quán)利要求
1.一種超精加工機床,具有砂帶(5)、用于所述砂帶(5)的夾緊裝置(9)、用于所述砂帶(5)的傳送裝置(13)和用于監(jiān)測所述砂帶(5)的工具,其特征在于,將所述用于監(jiān)測的工具構(gòu)造成光學系統(tǒng)(11)。
2. 如權(quán)利要求1所述的超精加工機床,其特征在于,所述光學系 統(tǒng)包括至少一個光柵(11),優(yōu)選包括至少一個單路光柵。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的超精加工機床,其特征在于,所述光學 系統(tǒng)的光源或所述至少一個光柵(11)的光源為激光,尤其是波長為大 約650納米的激光。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的超精加工機床,其特征在于,所述光學 系統(tǒng)的光源或所述至少一個光柵(11)的光源為一個或多個LED。
5. 如前面任意一項權(quán)利要求所述的超精加工機床,其特征在于, 在所述砂帶(5)的延伸方向上,在所述夾緊裝置(9)之前布置光學系 統(tǒng)或光柵(11 )。
6. 如前面任意一項權(quán)利要求所述的超精加工機床,其特征在于, 在所述夾緊裝置(9)與所述傳送裝置(13)之間布置光學系統(tǒng)或光柵(11 )。
7. 如前面任意一項權(quán)利要求所述的超精加工機床,其特征在于, 通過一個或多個珩磨盤(7)引導所述砂帶(5)。
8. —種用于加工裝置的砂帶,所述砂帶具有正面和背面,其中在 所述正面上連接有磨料,其特征在于,在所述砂帶(5)上沿所述>^、帶(5)的縱向以規(guī)則的間距布置記號(21)。
9. 如權(quán)利要求8所述的砂帶,其特征在于,在所述背面和/或所述 正面上印上所述記號(21)。
10. 如權(quán)利要求8所述的砂帶,其特征在于,將所述記號構(gòu)造成所述砂帶(5)中的缺口。
11. 一種用于使超精加工機床運轉(zhuǎn)的方法,所述超精加工機床具有 砂帶(5)、用于所迷砂帶(5)的夾緊裝置(9)、用于所述砂帶(5)的 傳送裝置(13)和至少一個用于監(jiān)測所述砂帶(5)的光學系統(tǒng),尤其 是光柵(ll),其特征在于,所述方法具有以下方法步驟加工工件(3),用所述砂帶(5)的、沒用過的部分代替所述^J^帶(5)的用過的部分,利用所述至少一個光柵(11)檢測所述砂帶(5)的運動,以及在 所述砂帶(5)不運動的時候發(fā)出故障信息。
12. 如權(quán)利要求ll所述的方法,其特征在于,利用所述至少一個光 學系統(tǒng),尤其是所述至少一個光柵(11)來檢測所述砂帶(5)的位移, 一旦達到所述砂帶(5)的額定進給量則結(jié)束所述妙、帶(5)的運動。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法,其特征在于,通過啟動所述夾緊裝 置(9)和/或停止所述傳送裝置(13)來結(jié)束所述矽、帶(5)的運動。
14. 如權(quán)利要求11至13中任意一項所述的方法,其特征在于,在 加工工件(3)期間,啟動所述夾緊裝置(9)并且將所述砂帶(5)固 定在第一位置處。
15. 如權(quán)利要求11至14中任意一項所述的方法,其特征在于,在 加工工件(3)期間,所述傳送裝置(13)在所述矽、帶(5)的第二位置 處向所述砂帶(5)上施加張力。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有砂帶的超精加工機床和超精加工機床和用于使超精加工機床運轉(zhuǎn)的方法,借助于該方法可能監(jiān)測超精加工機床的砂帶(5)。同時還可能調(diào)整砂帶(5)的進給量,這使得明顯節(jié)省成為可能。
文檔編號B24B21/00GK101633142SQ200910151148
公開日2010年1月27日 申請日期2009年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月25日
發(fā)明者赫爾曼·比爾哈茨 申請人:德國索菲納有限公司