具有砂带的超精加工机床和使超精加工机床运转的方法 【技术领域】
很久以来就已知有利用砂带工作的超精加工机床。超精加工也被称为短行程珩磨。
背景技术
在工件的超级研磨加工中，砂带具有两项任务。首先，用砂带中的尖锐磨粒切削加工工件的表面。在加工过程中，磨粒的尖端磨损并且砂带变光滑。由此砂带的磨削效率降低，并进而将工件的表面磨光。每个工件均需要一段新的、没用过的砂带。
在两个工件的加工之间进行为此所需的砂带传送。为此相应地控制传送装置，该传送装置在任何情况下均包括传送辊。
为了能够识别出砂带的断裂，在市场上现有的机床中常见的是通过弹簧加载的按键(Taster)或推杆来引导砂带。通过预紧砂带将按键保持在确定位置上，该位置是完好砂带的标志。当砂带断裂时，弹簧使推杆运动离开该位置，并由此断开或关闭电气接触。该推杆位置的变化被转换成相应的电气信号，并在机床控制装置中被作为故障信息或者作为关于砂带断裂的提示进行评估。
这种砂带监测的缺点在于，仅当砂带也在推杆附近断裂时才能够识别出带断裂。换句话说，当砂带在其他位置断裂时，可能是剩下的砂带残留应力还足以将推杆保持在第一位置上，从而不发出故障信息。
另外，还可能发生推杆、弹簧和/或加工带在断裂之后卡住，并且由于该原因而无法识别砂带的断裂。
【发明内容】
本发明的任务在于，改善砂带的监测，并且同时使砂带的消耗最少。
根据本发明，在具有砂带、用于砂带的夹紧装置、用于砂带的传送装置和用于砂带监测工具的超精加工机床中，通过将用于砂带监测工具构造成光学系统来实现该任务。
就本发明而言，术语“光学系统”含义是光学传感器，包括附设的光学传感器输出信号评估装置在内。例如，这种光学系统为光栅，在该光栅中高度聚焦的光线指向砂带，被砂带反射并且该反射的光线例如由一个光电二极管或多个光电二极管接收并评估。对于各种光学系统而言，共同的是能够区分砂带的停止和运动。有些光学系统还能够另外确定砂带所经过的距离。因为本发明本身不关于光学系统，而是能够动用市场上现有的产品，因此在此将省略对工作原理的详细描述。在下面将为了简化而把所提到的“光学系统”称为光栅。
通过采用光学系统(尤其是光栅)，可以检测砂带的运动。当传送装置活动并且同时砂带在布置光栅的位置处不运动时，就可能毫无疑问地识别出带断裂。这与断裂的带是否夹住、是否遵循没有规定的路线或者是否出现其他不期望的情况无关。由此无误地检测带断裂，并且因此能够持续地减小由于带断裂导致的连续损害
当至少一个光栅定位在超精加工机床的开始处(即由辊子展开新的砂带的地方)并且在光栅与传送装置之间进行实际的工件加工时，这自然是特别有益的。
当将至少一个光栅构造成单路光栅时，能够实现特别紧凑且简单的结构形式。例如可以将直径12或18毫米的商业化的单路光栅作为商品提供。通过拧入这种单路光栅而将发射器和附属的接收器安置在一个壳体内，这简化了光栅的安装并且当然也简化了光栅的电缆敷设。但也可以采用其光源和接收器布置在砂带的不同侧的光栅。
当至少一个光栅采用激光(尤其是波长大约650纳米的激光)作为光源时，被证明是尤其有益的。
激光具有以下优点，即它提供了直径小于1.5毫米的极细光线。由此可以可靠地检测最小的砂带运动，因为在砂带进行最小运动时，砂带地反射特性已经改变了。另外还可能检测砂带的经过位移。由此使超精加工机床的、额外的监测或控制功能和调整功能，而不会引起额外的费用。
然而不言而喻的是，本发明不局限于单路激光光栅，也可以采用其他商业化的光栅，例如具有一个或多个作为光源的LED的光栅。
为了能够在工件加工过程中固定砂带并且在工件区域内对砂带施加限定的应力，在本发明的其他有益的配置中为砂带设置夹紧装置。
在其他有益的配置中，在夹紧装置与传送装置之间设置一个或多个公知的珩磨盘(Honschalen)，通过该珩磨盘引导砂带。
开始提到的任务同样通过用于加工机床的砂带来实现，该砂带具有正面和背面，其中磨料装在正面上，通过在砂带纵向上以规则的间隔在砂带上设置记号来实现。
由此可以借助于单路光栅检测砂带经过的位移。这在采用激光以外的其他光源时也是可能实现的。在光栅的光线交替检测记号和两个记号之间的间隙时获得的单路光栅输出信号的变换，能够从该变换得出砂带的传送位移。这以记号之间的间隔已知为前提。不言而喻，所能够得到的砂带传送位移的精度取决于记号的尺寸。
还有可能借助于这种根据本发明在砂带上的记号而识别出砂带的磨削过程。即，当带向侧面移位到使带的记号运动到光栅的采样区域之外的程度时，在砂带的亮暗部分之间不再出现交替，并且不再向机床的控制装置发出相应的故障信息。
可以将根据本发明的记号设置在砂带的背面和/或正面上。在将激光作为光源的光栅中，还可能将砂带的磨料拿来作为记号。另外，还可能将砂纸背面上的粗糙度用作记号。
在本发明的其他的有益配置中，还可以规定将记号构造成砂带中的缺口。这样就可能利用其发射器和接收器设置在砂带的相对侧的光栅。
开始提到的任务同样还通过用于使超精加工机床运转的方法来实现，该超精加工机床具有砂带、用于砂带的夹紧装置、用于砂带的传送装置和至少一个用于监测砂带的光栅，用该超精加工机床来加工工件，使得砂带的用过的部分在加工完一个工件之后被砂带的没有用过的部分所代替，其中至少一个光栅同时检测砂带工具的运动，并且在尽管传送装置活动而砂带却不运动时输出故障信息。
因为总是与在光栅和传送装置与断裂的砂带之间发生了什么无关，所以该方法可以无误地检测带断裂，当带断裂时，砂带在光栅的区域内不能再由布置在更靠后的传送装置传送。
根据本发明的方法的另一个优点在于，无需额外的硬件就能够在完好无缺的砂带上检测砂带的传送运动。通过一旦达到砂带的额定进给量就关掉传送装置，可能由此调整砂带的传送。根据工件的几何形状和珩磨盘来规定额定进给量。通过使现有技术的砂带传送控制过渡到根据本发明的调整，能够将砂带传送时的安全系数降低到有效值，并进而将砂带的消耗降低到有效值。由此能够将砂带消耗最多降低50％，这使用于砂带的费用相应下降。
本发明的其他优点和有益配置将从下面的附图、对附图的描述和下文中得出。所有在附图中、在对附图的描述中以及在下文中公开的特征既可以单独地也可以彼此任意组合地成为本发明的要素。
【附图说明】
图1示出根据本发明的超精加工机床的第一实施例的示意图；
图2示出根据本发明的超精加工机床的第二实施例；
图3示出带有根据本发明设置的记号的砂带的一部分；以及
图4示出根据本发明的用于使超精加工机床运转的方法的流程图。
【具体实施方式】
图1示出根据本发明的超精加工机床的示意侧视图。在图1所示实施例中，根据本发明的超精加工机床1用于对圆柱形工件3——例如曲柄轴的轴承——进行超精加工。
借助于砂带5对工件3进行精加工，通过珩磨盘7来引导该砂带5。在图1所示的状态下，超精加工机床1与工件3不接合，由此砂带5也不与工件3接合。
图1中，在珩磨盘7上方布置夹紧装置9和根据本发明的光栅11。在珩磨盘7下方通过各种辊子使砂带转向，直到砂带5最终通过传送辊13引导为止。
在传送辊13的区域内，将砂带5压在传送辊13上。这例如能够通过未图示的按压滚筒实现。在图1所示的实施例中，用直线驱动装置19经由齿轮15以及曲柄17来操纵传送辊13。在曲柄17和齿轮15之间存在未图示的空转，从而能够通过重复操纵直线驱动装置19而将传送辊13传送到任意远的地方。
不言而喻，还可能规定用电动机或其他用于传送辊13的驱动器来代替所述驱动器。
砂带5首先从上方运动经过光栅11，穿过夹紧装置9，经过珩磨盘7，并且经由传送辊13传送。
在应该加工工件3时启动夹紧装置9，使得砂带5不能再进一步拉紧(nachziehen)。同时在传送方向上对传送辊13施加预定的扭矩，使得砂带5具有预应力。在此状态下，工件3和超精加工机床1彼此相向运动。在加工期间，使工件3旋转并且珩磨盘7在垂直于图面的方向上进行震荡运动。
在工件3加工结束时，超精加工机床和工件3又再次运动到图1所示的位置。此后，放入一个新的工件3并替换由于加工而磨损并变光滑的砂带5。这通过打开夹紧装置9并使传送辊13旋转预定量来实现。
根据本发明，同时启动光栅11。当砂带5未损坏时，在夹紧装置9打开时通过转动传送轮13而将砂带5拉过光栅11。光栅11检测出砂带的这个运动。
在所示的实施例中，光栅11利用激光光源工作并且指向砂带5的背面。当砂带运动时，由于砂带5的反射特性变化了，因此光栅11发出相应的输出信号到未图示的超精加工机床的控制装置。由此超精加工机床的控制装置识别出砂带5是完好的。
在此情况下，尤其是在光栅11利用激光光源工作的时候，根据本发明的光栅11不仅能够提供包含砂带5是否运动或静止信息的输出信号。还很可能算出砂带5所执行的位移。该信息可以用于调整砂带5的进给量。除了使砂带5移动精确的距离直到珩磨盘7又完全被未使用过的新鲜砂带5所覆盖为止，这没有其他意义。接着能够对下一个工件3进行加工。
根据本发明的、对砂带5传送的检测以及传送辊13的相应反馈或者控制使得砂带的消耗显著减少，因为能够完全充分利用砂带5的整个长度。在常规的超精加工机床1中，通常以10-50％的安全系数进行加工，因为只控制带进给量而不调整带进给量。
当砂带5要断裂时，则尽管夹紧装置9打开且传送辊13旋转，但砂带5不运动经过光栅11。在此之后，光栅11的输出信号相对于完好的砂带5变化，控制装置识别出这种变化。根据本发明，由此可能更可靠地检测断裂的砂带5并给出相应的警告信号和/或使超精加工机床1停机。
图2中示出根据本发明的超精加工机床的另一实施例。相同的部件用相同的附图标记标示，结合图1所述的内容相应有效。根据图1的实施例和根据图2的实施例之间的主要区别在于，在第二实施例中采用两个珩磨盘7.1和7.2，并且另外实现带引导。
图3示出根据本发明的砂带5背面的一部分。在砂带5的背面上印上矩形的记号21。当例如用带有作为光源的LED的光栅11代替带有激光光源的光栅11时，可能同样借助于记号21监测砂带5的传送。
其中未图示的光栅11的光源指向记号，使得在传送砂带5时在砂带5的纵向上一系列暗的记号21和亮的间隙23交替传输经过光栅11下方。由此首先能够确定砂带5是否运动。此外还能够通过对记号21和/或间隙23的计数算出传输砂带5的位移。在图3中标出了记号LM的长度和间隙23LZ的长度。
然而在该实施例中，另外还有可能检测砂带的引导。即在砂带5侧向偏移时，则记号21移动到光栅11(未图示)的工作区域之外，以致尽管有砂带5被传送但光栅11却无法识别出暗的记号21和亮的间隙23的序列。因此，光栅11发出错误信号并且停止超精加工机床。
图4中示出根据本发明的方法的实施例。在开始以后，在第一功能模块25中松开加紧装置9并且启动传送装置。这意味着，例如控制和驱动传送辊13。
在第二功能模块27中，借助于光栅11检测砂带5的运动。
接着在模块29中检测传送装置是否活动并且砂带5是否同时运动。当该应答(“Y“)为正时，则在功能模块31中检测砂带5的传输位移。
在另一模块33中，比较砂带5经过的位移是否小于或等于预定的额定值。当砂带5经过的位移大于或等于额定值，则功能模块35关闭传送装置并且结束该方法。
只要在模块中应答为负，这就是说，只要砂带5实际经过的位移小于额定值，程序就在功能模块31(检测砂带的位移)之前分支。
当在功能模块29中给出传输装置活动而砂带5不运动的应答时，则在功能模块37输出故障信息。该故障信息则能够释放声音警告信号和/或借助于机床控制装置而使超精加工机床1关闭。