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Es handelt sich um einen Antrieb und eine Steuervorrichtung für eine Schleifmaschine,
die ein drehbares Schleifrad (2) enthält, Übersetzungsglieder (3) für das Rad (2) mit
Bezug auf ein rotierendes zu schleifendes Werkstück (4), und abrichtende Mittel (5) zur
Feinabrichtung des Rades (2), die ein Diamantfeinabrichtglied (6) und ein
Auswuchtungsglied (7) enthalten, und die Vorrichtung enthält Sensorenglieder (10), die
dazu in der Lage sind, die Werkstückrundheit zu erfassen und elektronische Mittel (19),
die dazu in der Lage sind; Betätigungssignale (23) der abrichtenden Mittel (5) bei
Vorhandensein einer Rundheit des Werkstückes (5) zu erzeugen, die von einer
vorbestimmten Rundheit abweicht. Das Verfahren besteht im Schleifen des
Werkstückes und der gleichzeitigen Messung des Werkstückdurchmessers bis zum
Erreichen eines vorbestimmten Durchmessers, der Erfassung der Werkstückrundheit
sowie dem Einsatz der besagten abrichtenden Mittel in einem zu der erfaßten Rundheit
abhängigen Verhältnis.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Antrieb, eine Steuervorrichtung und ein sich
darauf beziehendes Verfahren für eine Schleifmaschine, welche in den jeweiligen
Präambeln der begleitenden Ansprüche 1 und 3 definiert sind.
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Es ist bekannt, daß die Verwendung einer Schleifmaschine zur Bearbeitung eines
Werkstückes das mindestens über einen kreisförmigen Abschnitt verfügt, durch Mittel
eines Schleifrades eine gewisse Unsicherheit im Bezug auf die Qualität der
ausgeführten Arbeit erzeugen kann, welche vom Schleifradzustand abhängig ist.
In der Tat sind, wenn man die Bearbeitung eines Werkstückes mit kreisförmigen
Abschnitten betrachtet, die Instandhaltungsmaßnahmen am Schleifrad im Bezug auf die
Erzielung des gewünschten Qualitätsniveaus von größter Bedeutung.
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Diese Vorgänge bestehen insbesondere in Auswuchtungsvorgängen, die am Rad unter
Verwendung von entsprechenden Auswuchtungsgliedern vorgenommen werden, die
entlang der Radachse angeordnet sind, sowie aus Eingriffen zur Vorbereitung des
Schleifbelages vom Rad durch Mittel mit entsprechenden Diamantabrichtgliedern, die
dazu in der Lage sind, besagte Vorbereitung vorzunehmen.
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Die besagten Vorgänge sollten im Idealfall sehr häufig wiederholt werden, um einen
hohen Verarbeitungsqualitätsstandard beizubehalten, aber tatsächlich sollten sie
vermieden werden, wenn dies nicht unbedingt erforderlich ist, da sie zeitraubend sind
und zusätzlich sowohl zur Abnutzung des Rades als auch des
Diamantfeinabrichtwerkzeuges führen, was zu hohen Kosten führt.
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Praktisch wird bei der Festsetzung der Frequenz der obigen Maßnahmen eine
Zwischenwahl zwischen diesen gegensätzlichen Anforderungen auf der Grundlage der
fallweise zu erreichenden Qualität getroffen.
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Es sollte auch darauf hingewiesen werden, daß die gute Qualität bei dieser Wahl durch
Kontrollen festgestellt wird, die am bereits bearbeiteten Werkstück erfolgen, und durch
diese Kontrollen wird festgesetzt, welche Werkstücke ausgesondert werden müssen,
welche verwendet werden können, und welche, wenn möglich, einer nochmaligen
Bearbeitung unterzogen werden müssen.
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Es ist offensichtlich, daß das Aussondern von bearbeiteten Werkstücken oder deren
erneutes Eingliedern in einen Bearbeitungszyklus enorme wirtschaftliche Belastungen
mit sich bringt.
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Daher ist bei der Verwaltung einer Schleifmaschine ein Nachteil darin zu finden, daß
jedesmal sorgfältig die Frequenz der Durchführung von Instandhaltungsmaßnahmen am
Schleifrad ausgewählt werden muß.
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Jede falsche Wahl, die zu einer zu geringen Frequenz führt, bringt eine abfallende
Arbeitsqualität der Maschine sowie eine zu große Anzahl von Ausschußteilen mit sich.
Andererseits bringt eine falsche Wahl, die zu einer zu hohen Frequenz führt, hohe
Kosten sowie geringe Produktionsraten mit sich.
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EP-A-O 566 853 enthält eine Schleifmaschine mit mindestens einem drehbaren
Schleifrad, Übersetzungsglieder zur Versetzung des besagten Rades mit Bezug auf ein
rotierendes zu schleifendes Werkstück, abrichtende Mittel für besagtes Schleifrad, die
ein Diamantfeinabrichtglied für besagtes Rad enthalten, Sensorenglieder zur Erfassung
der Rundheit des besagten zu bearbeitenden Werkstückes und elektronische Mittel zur
Verarbeitung der von den besagten Sensorengliedern vorgenommenen Erfassungen
sowie zur Erzeugung von Signalen zur Durchführung der Vorbereitung für die
Verwendung des besagten Diamantfeinabrichtgliedes bei Vorhandensein einer Rundheit
des besagten Werkstückes, die von einer vorbestimmten Rundheit nach einer
vorbestimmten Zeit abweicht.
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In dieser bekannten Vorrichtung erfolgt die Vorbereitung des Schleifrades, wenn die
gewünschte Rundheit des verarbeiteten Werkstückes flicht innerhalb der ersten
festgesetzten Zeit erreicht wird, oder wenn eine vorher festgesetzte Anzahl von
Werkstücken geschliffen worden ist.
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Eine zweite Zeit wird festgesetzt, die länger als die erste ist, und wenn die gewünschte
Rundheit nicht innerhalb der besagten zweiten Zeit erzielt worden ist, wird dem
Bediener auf einem Display mitgeteilt, daß sich eine ungewöhnliche Bedingung
ereignet hat, und somit angezeigt, daß die Maschine nicht dazu in der Lage ist, die
gewünschte Rundheit zu erzielen.
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Dieses System verhindert unnötige Vorbereitungsvorgänge, kann jedoch die
Aussonderung von Werkstücken nicht verhindern, die die zulässige Rundheit nicht
erreicht haben.
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EP-A-0569 747 dient zur Illustration des Vorrichtungstyps und Verfahrens im
allgemeinen, wie diese in den Präambeln der Ansprüche 1 und 3 definiert worden sind,
obwohl die spezielle Bauart des Vorbereitungsgliedes nicht detailliert angegeben ist.
Unter diesen Umständen besteht die technische Aufgabe, die von der vorliegenden
Erfindung verrichtet wird, darin, einen Antrieb, eine Steuervorrichtung und ein sich
darauf beziehendes Verfahren für eine Schleifmaschine zu erfinden, die dazu in der
Lage sind, die Nachteile vorheriger Art zu vermeiden, und insbesondere dazu in der
Lage sind, die Frequenz der Ausgleich- und Diamantvorbereitungsarbeiten am
Schleifrad die von dem geforderten Qualitätsniveau abhängig sind, zu optimieren und
zusätzlich dazu in der Lage sind, die Qualitätskontrollen, die am Ende der
Bearbeitungsvorgänge an den Werkstücken durchgeführt werden, im Wesentlichen
unnötig zu machen.
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Die spezifizierte technische Aufgabe wird im Wesentlichen durch einen Antrieb und
eine Steuervorrichtung für eine Schleifmaschine wie unter den Ansprüchen 1 und 3
beansprucht, erzielt.
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Bevorzugte Verkörperungen der Erfindung werden in den Ansprüchen 2 und 4
angegeben.
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Die Beschreibung einer bevorzugten Verkörperung der Erfindung wird nun durch ein
Beispiel mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen gegeben, in welchen:
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Abb. 1 die Vorrichtung bei der Anwendung an einer Schleifmaschine zeigt;
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Abb. 2 einen Teil der Vorrichtung zeigt; und
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Abb. 3 das durch die Vorrichtung verkörperte Verfahren zeigt.
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Mit Bezug auf die Zeichnungen wird die Vorrichtung in Übereinstimmung mit der
Erfindung an einer Schleifmaschine angewendet, die mit der Bezugsnummer 1
gekennzeichnet ist.
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Die Maschine 1 enthält in einer in sich bekannten Art mindestens ein drehbares
Schleifrad 2, dessen Rotation durch einen entsprechenden Motor, zum Beispiel einen
Elektromotor, erzielt wird.
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Das Schleifrad 2 ist auf Übersetzungsglieder 3 montiert, die schematisch in Abb. 1
gezeigt und durch einen Radschlitten verkörpert sind, der dazu in der Lage ist, sämtliche
erforderlichen Verschiebungsbewegungen durch Drücken auf das Schleifrad 2 mit
Bezug zu einem Werkstück 4, das mindestens ein effektiv kreisförmiges zu schleifendes
Profil enthält, zu übertragen.
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Das Werkstück 4 wird ebenfalls während des Bearbeitungsvorganges, bei dem es in der
bekannten Form durch eine Arbeitsspindel gehalten und durch einen entsprechenden
Motor in Rotation versetzt wird, gedreht.
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Die Maschine 1 enthält des weiteren abrichtende Mittel 5 für das Rad 2, die dazu in der
Lage sind, das Rad selbst in optimalem Zustand zu erhalten.
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Insbesondere enthalten die abrichtenden Mittel 5 ein Diamantfeinabrichtglied 6, das mit
einem Diamantfeinabrichtwerkzeug 6a ausgestattet ist, das auf Kontakt mit dem
Schleifbelag des Rades 2 angebracht werden kann, um diesen vorzubereiten und ihm
seine Modellier- und Schleiffähigkeit wieder zurückzugeben, und mit einem
Auswuchtungsglied 7, das sich eng an der Radachse befindet und durch eine
entsprechende Anordnung von daran enthaltenden exzentrischen Gewichten dazu in der
Lage ist, sämtliche Radunwuchten und Vibrationen, die sich aus den besagten
Unwuchten ergeben, zu kompensieren, wenn sich das Rad mit hoher Geschwindigkeit
dreht.
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Die Vorrichtung wird im allgemeinen in Übereinstimmung mit der Erfindung durch 8
angezeigt und enthält einen Meßkopf 9, der sich in der Nähe des zu bearbeitenden
Werkstückes 4 befindet.
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Der Kopf 9, der im Detail in der Abb. 2 gezeigt wird, ist mit Sensorengliedern 10
ausgestattet, die dazu dienen, die Rundheit des zu bearbeitenden Werkstückes 4 zu
erfassen, und mit Tastergliedern 11, die dazu dienen, den Durchmesser dieses
Werkstückes 4 zu erfassen.
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Vorteilhafterweise sind die Sensorenglieder 10 und die Tasterglieder 11 miteinander
kombiniert, und in der Tat bedienen sie sich zum Teil derselben strukturellen Bauteile.
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Im Detail bestehen die Tasterglieder 11 zur Erfassung des Werkstückes 4 aus
Kontaktelementen 12, die dazu dienen, das zu bearbeitende Werkstück 4 fest an
gegenüberliegenden Positionen zu halten, aus Schwingarmen 13, von denen jeder eines
der Kontaktelemente 12 auf der einen Seite von diesen festhält, und welche drehbar an
festen Bolzen 14 auf der anderen Seite befestigt sind, sowie zwei
Magnetinduktivtransduktoren 15, die in sich bekannt sind, oder Transduktoren einer
anderen Art, von denen jeder mit einem entsprechenden Schwingarm 13 verbunden und
dazu in der Lage ist, die Bewegungen des besagten Schwingarmes 13 zu erfassen.
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In der Abb. 2 sind Transduktoren 15 vom Typ Magnetinduktivtransduktoren
dargestellt, die mit einer Struktur 15a, die am Meßkopf 9 befestigt ist, sowie einem
beweglichen Stab 15b ausgestattet sind, der dazu in der Lage ist, den geringfügigen
Schwankungen der Schwingarme 13 zu folgen.
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Jeder der Transduktoren 15 überträgt Durchmesserangabenbewegungssignale der
Schwingarme 13 über das Kabel 16.
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Die Sensorenglieder 10 benutzen zur Erfassung der Rundheit des Werkstückes 4 einen
Bereich der Tasterglieder 11 und genauer gesagt ein Kontaktelement 12, einen
Schwingarm 13 sowie einen der Transduktoren 15 und das Kabel 16.
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Zusätzlich enthalten die Sensorenglieder 10 einen Phasensensor 17, der dazu in der
Lage ist, die Winkelposition des bearbeiteten Werkstückes 4 im Bezug auf eine
Referenzposition zu erfassen und ein Synchronisationssignal durch ein Kabel 18 zu
übertragen.
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Der Phasensensor 17 kann an der Maschinenspindel angebracht werden, um die
Winkelposition der Spindel selbst und folglich des Werkstückes 4 zu erfassen.
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Praktisch prüfen die Sensorenglieder 10, während die Tasterglieder 11 die Änderung
zwischen zwei Kontaktelementen 12 (und somit den Werkstückdurchmesser) erfassen
die Werkstückrundheit, indem sie die Variation der Position jedes einzelnen
Kontaktelementes 12 in Abhängigkeit zum Rotationswinkel des Werkstückes 4, der sich
auf eine vorbestimmte Nullposition bezieht, erfassen.
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Die Vorrichtung 8 enthält des weiteren elektronische Mittel 19, die an die
Sensorenglieder 10 und Tasterglieder 11 durch entsprechende Kabel 18 und 16
angeschlossen und dazu in der Lage sind, Signale zu erzeugen, die zur Begünstigung
des Einsatzes der abrichtenden Mittel 5 verwendet werden, welche dazu dienen, das
Schleifrad 2 abzurichten.
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Im genaueren Detail enthalten die elektronischen Mittel 19 mindestens erste
elektronische Mittel 19a, die Erfassungen von den Sensorenmitteln 10 und den
Tastermitteln 11 ausarbeiten und die dazu in der Lage sind, mindestens zwei Arten von
Signalen zu erzeugen: maßliche Signale 20, die den Durchmesser vom Werkstück 4
angeben, sowie Signale 21, die eine ungenügende Rundheit des bearbeiteten Profils im
Vergleich zu einem vorbestimmten Profil angeben.
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In der in Abb. 1 gezeigten Anordnung werden Signale 20 und 21 an zweite
elektronische Mittel 19b übertragen, die dazu in der Lage sind, nach der Ausarbeitung
von diesen Signalen mindestens Stoppsignale 22 zu erzeugen, die an die
Übersetzungsglieder 3 des Schleifrades 2 gerichtet sind, und Einschaltsignale 23 zu
erzeugen, die an die abrichtenden Mittel 5 gerichtet sind.
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Besagte Einschaltsignale 23 bestehen in Vorbereitungseinschaltsignalen 23a, die an das
Diamantfeinabrichtglied 6 gerichtet sind, sowie in Auswuchtungseinschaltsignalen 23b,
die an das Auswuchtungsglied 7 gerichtet sind.
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Die Stoppsignale 22, die an die Übersetzungsglieder 3 gerichtet sind, sind insbesondere
dazu in der Lage, eine Veränderung der Entfernung zwischen dem Rad 2 und dem
bearbeiteten Werkstück 4 zu vermeiden, während sich das Rad 2 in Rotation befindet.
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Die Vorbereitungseinschaltsignale 23a betätigen das Diamantfeinabrichtglied 6,
welches die Vorbereitung des Schleifbelages des Rades 2 durch Annähern des
Diamantfeinabrichtwerkzeuges 6a an das besagte Rad 2 vornimmt, während sich die
Letztere dreht. Die Elemente, die das Signal 23a in Bewegungen des
Diamantfeinabrichtwerkzeuges umsetzen, sind in elektrischen Aktuatoren enthalten, die
in sich bekannt sind.
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Die Auswuchtungseinschaltsignale 23b setzen das Auswuchtungsglied 7 in Gang,
welches die Unwuchten des Schleifrades 2 kompensiert. Die Vorrichtung eines
Auswuchtungsgliedes an der. Rotationsachse eines Schleifrades ist üblich, und es ist
bekannt, daß es sich bei den Auswuchtungsgliedern im Allgemeinen um Strukturen
handelt, in denen exzentrische Massen enthalten sind, die so positioniert werden, daß sie
dazu in der Lage sind, mögliche Unwuchten im Schleifrad auszugleichen. Die
Versetzung der besagten exzentrischen Massen in den Auswuchtungsgliedern wird zum
Beispiel durch Rotoren erreicht, und es ist genau dafür gesorgt, daß die
Auswuchtungseinschaltsignale 23b die besagten Rotoren möglichst durch das
Dazwischensetzen von in sich bekannten elektrischen Gliedern antreiben könnten, um
die Position der besagten exzentrischen Massen zu ändern.
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Es wird hervorgehoben, daß die elektronischen Mittel 19 in Übereinstimmung mit der
Erfindung auf verschiedene Art und Weise strukturiert sein und entweder getrennt
untergebracht oder als einzelne Einheit angeordnet werden können.
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In Übereinstimmung mit dem Einschalt- und Steuerverfahren, das durch die oben
beschriebene Vorrichtung in die Praxis umgesetzt wird, werden die folgenden
Arbeitsschritte, wie in der Abb. 3 gezeigt, durchgeführt.
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In erster Linie wird ein bearbeitetes Werkstück 4 einem Schleifschritt 24 unterzogen
und gleichzeitig werden sowohl die Messungen 25 des Durchmessers des bearbeiteten
Werkstückes 4 als auch der Vergleich 26 zwischen den schrittweise erreichten
Durchmessern und dem vorbestimmten Enddurchmesser ausgeführt.
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Signale, die einen noch nicht erreichten Enddurchmesser anzeigen, veranlassen die
Fortsetzung des Schleifvorganges 24 am Werkstück 4, während sich das Schleifrad 2
weiterhin durch den Betrieb der Übersetzungsglieder 3 schrittweise dem Werkstück 4
annähert.
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Bei Erreichen des vorbestimmten Durchmessers werden die Übersetzungsglieder 3
gestoppt und bei Schritt 27 wird die Werkstückrundheit bei dem gerade erreichten
Durchmesser erfaßt, wobei das Werkstück 4 noch in der Maschine 1 eingespannt ist.
Die erfaßte Rundheit wird in 28 mit der gewünschten Rundheit verglichen, und wenn
eine ausreichende Rundheit erreicht worden ist, wird der Stopp der Maschine 1 bei
Schritt 29 veranlaßt. Wenn hingegen Signale feststellen, daß eine mangelhafte Rundheit
vorliegt, wird als aller erstes ein Abrundungsschritt 30 ausgeführt, bei dem das
Schleifrad 2 dazu veranlaßt wird, sich in einem Berührungsverhältnis mit dem
rotierenden Werkstück 4 zu drehen, während sich die Übersetzungsglieder 3 noch im
Stillstand befinden.
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Gleichzeitig finden Messungen der Rundheit des Werkstückes 4 statt, und der
Abrundungsschritt 30 setzt sich solange fort, bis die vorbestimmte Rundheit erreicht ist.
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Bei einem länger andauernden Abrundungsschritt, bei dem die vorbestimmte Zeit
überschritten ist, wird der Abrundungsschritt 30 gestoppt, und die abrichtenden Mittel 5
für das Schleifrad 2 werden in Schritt 31 angewandt, wobei das Diamantfeinabrichtglied
6 und das Auswuchtungsglied 7 selektiv und hintereinander bei einer andauernden
Erfassung einer sich von der vorbestimmten Rundheit unterscheidenden Rundheit zum
Einsatz kommen.
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Üblicherweise wird das Diamantfeinabrichtglied 6 verwendet, und nur wenn letzteres
nicht die gewünschten Resultate erzielt hat, kommt auch das Auswuchtungsglied 7 zum
Einsatz.
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Die Erfindung erreicht bedeutende Vorteile.
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Insbesondere ist eine automatische und optimale Wahl der Wartungsfrequenz sowie der
Einstellmaßnahmen des Schleifrades in Abhängigkeit zum geforderten Qualitätsniveau
möglich.
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Auf diese Art und Weise werden die Arbeitszeit und die Unterhaltskosten des Rades
optimiert und der Verarbeitungsausschuß wird in Abhängigkeit zum geforderten
Qualitätsniveau enorm reduziert.
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Zusätzlich wird aufgrund der Tatsache, daß sämtliche geometrischen Formen der
verarbeiteten Werkstücke direkt am Maschinenwerkzeug gemessen werden und die
Verarbeitung von diesen Messungen abhängig ist, eine anschließende Qualitätskontrolle
vermieden, und die Lieferung von Werkstücken mit einer konstanten Qualität
sichergestellt.