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Zustellvorrichtung für Schleifmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Zustellvorrichtung für Schleifmaschinen, bei der als Zustellteil ein mindestens eine Schleif- oder Regelscheibe tragender Support vorgesehen ist, der mit einem durch
Hand, mechanisch, elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigten Kniehebel derart in Wirkver- bindung steht, dass der Support beistreckung des Kniehebels eine Bewegung in Richtung auf das Werkstück ausführt, wobei das eine freie Ende des einen Kniehebelarmes unmittelbar in der Aufnahme des Supportes gelagert ist, wogegen der andere Arm des Kniehebels in einem während der Zustellbewegung des Supportes mit der Schleifmaschine starr verbundenen Widerlager abgestützt ist und wobei der Kniehebel gegen Ende des Schleifvorganges eine gestreckte Lage aufweist und dabei gegen ein starres, ungefedertes Widerlager anliegt.
Es ist bereits eine Einrichtung zur spielfreien Zustellung des Schlittens einer Schleifmaschine od. dgl. bekanntgeworden, bei der der Schlitten mit Hilfe eines Kniehebels gegen das Werkstück bewegt wird. Die Steuerung des Kniehebels erfolgt dabei über eine Nockenscheibe und einen Stössel. Noch bevor der Knie- hebel seine Strecklage erreicht hat, trifft der Schlitten auf einen festen Anschlag auf und der weitere Streckvorgang wird durch ein federndes Nachgeben im Bereich des einenKniehebelwiderlagersermöglicht. Bei der bekannten Einrichtung wird also der Kniehebel lediglich zur Schlittenbewegung über eine bestimmte Wegstrecke benutzt, wobei der Endpunkt der Zustellung nicht durch den Kniehebel, sondern durch den festen Anschlag bestimmt wird und der Kniehebel vor Erreichen seiner Strecklage einen Leerweg ausführt,
der sich nicht auf die Zustellung auswirkt. Dies ist nachteilig, weil gerade während der letzten Bewegungsphasen eines Kniehebels vor seiner Strecklage das Übersetzungsverhältnis gegen unendlich geht und damit auch die Vorschubbewegung bzw. deren Geschwindigkeit in wünschenswerter Weise allmählich abnimmt. Ausserdem lässt die Genauigkeit der Zustellung zu wünschen übrig, da lediglich beim Anschlag Verstellmöglichkeit besteht. Schliesslich kann mit einer Nockenscheibe die Charakteristik der Zustellbewegung nicht beliebig verändert werden.
Es ist auch schon bekannt, bei einer Kniehebelanordnung das eine Kniehebelende an einem starren ungefederten Widerlager abzustützen, wenn der Kniehebel gegen Ende des S chleifvorganges eine gestreckte Lage einnimmt. Hiebei handelt es sich aber um eine Trennschleifmaschine, bei der das zweite Kniehebelende an einem das Werkzeug tragenden doppelarmigen Schwenkhebel angreift und bei dem es auf eine genaue Zustellung nicht ankommt.
Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung der eingangs beschriebenen Zustellvorrichtung und erreicht dies im wesentlichen dadurch, dass dem eigentlichen Zustellkniehebel ein zweiter die Zustellkraft aufbringender Kniehebel zugeordnet ist. Durch diese Kombination zweier Kniehebel wird eine stetige Abnahme der Zustellgeschwindigkeit gegen Null bei gleichwertiger Einstellmöglichkeit dieser Zustellgeschwindigkeit erzielt, wobei es sich um eine verhältnismässig einfache und ebenfalls spielfreie Konstruktion handelt, die sehr präzise Arbeitsergebnisse gewährleistet.
In weitererAusbildung derErfindung sind zwei denSpreizbereich des zweiten Kniehebels begrenzende Anschläge vorgesehen. Dabei kann das eine Ende des zweiten Kniehebels gegen das Gelenk des ersten Kniehebels und das andere Ende gegen einen mit einer Verstelleinrichtung zusammenwirkenden Einstellschieber anliegen. Zweckmässig ist es, wenn die Verstelleinrichtung einen mit einer Schrägfläche ver-
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sehenen Verstellkeil sowie eine Verstellspindel besitzt. Das Gelenk des zweiten Kniehebels kann an die Kolbenstange eines in einem Druckölzylinder verschiebbaren Kolbens angeschlossen sein.
Vorzugsweise sind beideKniehebel mit Kolbenstange. Druckölzylinder undVerstellkeil einschliesslich Verstellspindel im Widerlager untergebracht. Dieses Widerlager kann für sich verstellbar und am Maschinenbett festklemmbar sein.
Um eine statische Bestimmtheit der miteinander wirksam verbundenen Kniehebel und damit eine aus- reichendestabilität des Systems zu erlangen, sind nach einem weiteren Merkmal der Erfindung das Mittelgelenk des zweitenKniehebels und das Zwischengelenk zwischen dem ersten und dem zweiten Kniehebel als Rollen ausgebildet, wogegen das Ende des zweiten Kniehebels gegenüber dem Einstellschieber als Kugel ausgebildet ist.
Erfindungsgemäss kann dem freien Ende des zweiten Kniehebels ein Zylinder für Weithubverstellung zugeordnet sein und die das Gelenk bildende Rolle od. dgl. des zweiten Kniehebels längs einer Schablone geführt sein, wobei dem Zylinder für die Weithubverstellung in an sich bekannter Weise ein Anschlag zugeordnet ist. In weiterer Ausbildung der Erfindung kann schliesslich die verschiebbar gelagerte Schablone mit einem Zustellzylinder verbunden und in an sich bekannter Weise dem Zustellzylinder ein Anschlag für das Schleifende und der Schablone ein Anschlag für den Schleifbeginn zugeordnet sein.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung, in der der Erfindungsgegenstand rein beispielsweise dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen Fig. l die erfindungsgemässe Zustellvorrichtung bei einer spitzen- 10senSchleifri : laschine schematisch im Teilschnitt und Fig. 2 das Schema einer andern Ausführungsvariante der Zustellvorrichtung.
Auf dem Maschinenbett 1 ist ein Schleifscheibenschlitten 2 und ein Regelscheibensupport 3 mit Regelscheibe 4 gelagert. Zwischen der Regelscheibe 4 und der Schleifscheibe 5 ist das zu schleifende Werkstück 6 angeordnet. Der Support 3 wird mit Hilfe eines Kniehebels 7 bewegt, der sich einerseits mit dem Hebelarm 7'am Support und anderseits mit dem Hebelarm 7" an einem Widerlager 8 abstützt. Das Widerlager 8 kann zusammen mit demSupport 3 auf dem Maschinenbett 1 mittels einer Gewindespindel 18 mit Handrad 27 verstelltwerden. Eine genauereEinstellung kann mit Hilfe von Schneckenrad 25 und Schnecke 26 erfolgen. DerSupport 3 wird durch eine Feder 17 gegen das Widerlager 8 gezogen, wobei der Kniehebel 7 die Federkraft aufnimmt.
DemKniehebel 7 ist ein zweiter die Zustellkraft aufbringender Kniehebel 9 zugeordnet. Dabei stützt sich der eine Hebelarm 9'an einem Verstellschieber 10 ab, wogegen der andereHebel 9"über eineRolle 11 auf das Mittelgelenk 7'"des Kniehebels 7 einwirkt. Der Kniehebel 9 wird mittels einer hydraulisch beaufschlagten Zylinder-Kolbeneinheit 12, 13 betätigt. Selbstverständlich könnte dieser Kolbentrieb auch durch andere Mittel, beispielsweise eine Gewindelspindel od. dgl., ersetzt werden. Der im Zylinder 12 gleitende Kolben 13 ist über die Kolbenstange 14 mit dem Mittelgelenk 9'"des Kniehebels 9 verbunden.
Zwischen dem Kniehebelarm 9'und dem Verstellschieber 10 ist eine kugelige Lagerung 15 vorgesehen, es sind also die zusammenwirkenden Flächen des Kniehebelarmes 9'und des Verstellschiebers 10 kugelig ausgebildet. DieKn'iehebel 7 und 9 mit dem Einstellschieber 10 und dem Zylinder 12 bilden eine im Widerlager 8 befindliche Einheit, die mit-Hilfe der Gewindespindel 18 und des Handrades 27 zum oder vom Werkstück 6 bewegt werden kann. Während des Schleifens und während den Zustellbewegungen des Kniehebels wird das Widerlager 8 mit der Spannschraube 16 am Maschinenbett festgestellt.
Die Rückzugbewegung des Supportes 3 mit der Regelscheibe 4 wird durch die Feder 17 oder durch irgend eine andere Kraftquelle, wie Pressluft oder'Hydrauliköl, bewirkt.
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messer sollte nur dann erreicht sein, wenn sich der Kniehebel 9 in völlig gestreckter Lage befindet. Mittels der Zustellspindel 18 ist eine diesbezügliche genaue Einstellung nicht möglich, dagegen wird eine hohe Genauigkeit durch denverstellschieber 10 erzielt. DerVerstellschieber 10 wird nämlich mittelseineseinstellbaren Keiles 19 betätigt, der etwa rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Schiebers 10 mit einer Schraubenspindel 20 verschoben werden kann. Die genaue Einstellung wird entweder während oder vor der Schleifoperation vorgenommen und ist deswegen notwendig, weil die Regelscheibe und bzw. oder die Schleifscheibe sich abnutzen.
Ein anderer Grund für eine genaue Nachstellung ergibt sich gegebenenfalls aus der thermischen Dehnung der Schleifmaschine selbst. Axiales Spiel der Gewindespindel 20 wird durch Drucklager 21, 21'verhindert, die durchFedern u. dgl. beaufschlagt sein können. Die Drehung derGewindespindel 20 zum Zwecke der genauen Einstellung des Verstellschiebers 10 erfolgt durch einen Drehmagneten 22, der sich in jeder Richtung schrittweise um einen bestimmten, aber einstellbaren Winkel drehen kann. DieDrehung des Drehmagneten 22 wird durch die elektromagnetische Kupplung 23 auf die Gewindespindel 20 übertragen. DieKupplung 23 kann auch durch eine mechanisch oder hydraulisch betätig-
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bare Kupplung ersetzt werden. Es ist auch möglich, an Stelle des Drehmagneten einen in seiner Drehrichtung umsteuerbaren Motor und eine feste Kupplung vorzusehen.
Die Bewegung des Keils 19 kann durch Endschalter begrenzt werden, die dem Bedienungsmann gleichzeitig ein optisches oder akustisches Signal übermitteln können.
Die äusseren Enden der Hebelarme 7', 7" sind halbkugelförmig und die inneren Enden als teilzylindrische Flächen ausgebildet, die den Zylinder 7'", der als Mittelgelenk des Kniehebels dient. aufnehmen. Die Lagerflächen des Kniehebels 9 sind mit Ausnahme der am Verstellschieber 10 anliegenden Abstützfläche zylindrisch. Die Teile 9'"und 11 sind daher als zylindrische Rollen ausgebildet, die sich in den zylindrischen Enden der Kniehebelarme passend abstützen. Der Vorteil dieser Art der Lagerung liegt in einer grossen Stabilität der Kniehebel 7 und 9. Das gesamte System wird durch die Kraft der Rückholfeder 17, die den Support 3 dauernd gegen das Widerlager 8 drückt, kraftschlüssig zusammengehalten.
Der Kolben 13 drückt mit seiner Kolbenstange 14 gegen das Mittelgelenk 9'"des Kniehebels 9, wogegen der Druckzylinder 12 mit Hilfe eines Kugelgelenkes 24 im Widerlager 8 gehalten ist.
Bei der idealen Zustellkurve einer Schleifmaschine beginnt der Schruppvorschub mit grösstmöglicher Zustellgeschwindigkeit. Kurz vor Erreichen des Solldurchmessers am Werkstück sollte dieser Schruppvorschub stetig in eine genaue Feinzustellung übergehen, derart, dass die Zustellrate pro Zeiteinheit kontinuierlich kleiner wird, bis sie bei Erreichen des Solldurchmessers zu Null geworden ist. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass beim Schruppschleifprozess schnell Material weggenommen wird und ein sicherer und kontinuierlicher Übergang in das Feinschleifen und Ausfeuern erfolgt. Die Gesamtschleifzeit wird so auf ein Minimum reduziert.
Die Kniehebelanordnung nach der Erfindung nähert sich diesen Idealbedin- gungen ausserordentlich stark, weil eine Geschwindigkeitsuntersetzung des Kniehebels allmählich von einem bestimmten Wert, beispielsweise 5 : 1, in eine unendlich grosse Untersetzung bei Erreichen der ganz gestreckten Lage des Kniehebels 9 übergeht. Um die Arbeitsgeschwindigkeit beim Einstechschleifen nicht weiter zu steigern, kann der Druckkolben 13 während des Rücklaufs der Schleifmaschine auf Eilrück- lauf umgeschaltet werden.
BeimEinstechschleifen dient die Spindel 18 zunächst der Voreinstellung des Widerlagers 8 einschliesslich dessen Zustellmechanismus und damit der Voreinstellung des Supportes 3. Dann wird der Kolben 13 nach vorn gefahren, bis der Kniehebel 9 seine gestreckte Lage erreicht. Das sollte dann den am Werkstück 6 gewünschten Durchmesser ergeben, der mit dem Abstand zwischen Regelscheibe 4 und Schleifscheibe 5 übereinstimmt. Dies ist jedoch im Normalfall nicht ganz zutreffend, weil die Einstellung mittels der Gewindespindel 18 und Schnecke 26 nicht genügend genau ist.
Die erforderliche Feineinstellung wird daher durch den Verstellschieber 10 mit Hilfe des Keils 19 und des Drehmagneten 22 oder Motors herbeigeführt. Der gestreckte Kniehebel 9 wird nun durch Einstellung des Verstellschiebers 10 bewegt, aber niemals so weit, dass der Kniehebel 7 seine ganz gestreckte Lage erreicht. Zum Einlegen des Werkstückes 6 für das Schleifen wird zunächst der Kolben 13 zurückgefahren, so dass der Support 3 unter der Kraft der Feder 17 gegen das Widerlager 8 bewegt wird, mit dem Ergebnis, dass nun Regelscheibe 4 und Schleifscheibe 5 den für das Einlegen des Werkstückes 6 nötigen Abstand besitzen.
Um die Möglichkeit auszuschalten, dass die in den Lagern der Kniehebel 7 und 9 auftretenden Reibungskräfte die Bewegung des Regelscheibenschlittens 3 in Richtung auf das Widerlager 8 verhindern oder beeinträchtigen, ist eine zusätzliche Feder 17'vorgesehen, die den Kniehebel 7 immer in Richtung gegen den Kniehebel 9 zieht.
Anschliessend an dasEinlegen des Werkstückes 6 wird der Kolben 13 vorwärts bewegt, der Kniehebel 9 in seine gestreckte Lage gebracht und das Werkstück 6 während dieser Bewegung auf seinen gewünschten Solldurchmesser geschliffen, was der idealen Zustellkurve entsprechend erfolgt. Wenn sich die Schleifscheibe 5 oder die Regelscheibe 4 abnutzen, dann wird mit Hilfe des Keils 19 und des Verstellschiebers 10 nachreguliert.
Für das Durchlaufschleifen, das besonders bei spitzenlosen Schleifmaschinen sehr häufig angewendet wird, bleibt derKolben 13 in der äusserstenstellung und der Kniehebel 9 gestreckt, da bei diesem Schleifprozess keine grossen Änderungen des Schleifspalts zwischen Schleifscheibe 5 und Regelscheibe 4 erforderlich sind. Jede gewünschte Feineinstellung des Schleifspalts wird dabei mit Hilfe des Drehmagneten 22 bzw. des Motors, der Spindel 20 und des Keils 19 vorgenommen. Die Kommandogabe für diese Feineinstellung kann in bekannter Weise mit Hilfe eines ebenfalls bekannten Messsteuergerätes erfolgen, durch dessen Messwertgeber die fertiggeschliffenen Teile gemessen werden.
Alle notwendigen Änderungen können in bekannter Weise automatisch durch dem Drehmagneten 22 oder Motor zugeleitete elektrische Impulse vorgenommen werden, womit dann das Mass der Teile nachjustiert wird.
Wird die Drehrichtung der Spindel 20 umgekehrt, dann kann jedes beliebige kleine Spiel, das auf-
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treten könnte, oder jede noch so geringiugigeElastizität der Zustellvorrichtung durch Zuleitung einer zusätzlichen Anzahl von Impulsen kompensiert werden, wobei diese Impulse bei Änderung des Drehsinnes zusätzlich zu den vom Mass her notwendigen Impulsen dem Drehmagneten 22 zugeleitet werden. Man kann bei Benutzung eines Motors auch so verfahren, dass man den Motor in dem geänderten Drehsinne jeweils nur nach der Änderung des Drehsinns eine zusätzliche und einstellbare Anzahl von Zeiteinheiten laufen lässt.
Diese Methode zur Umkehrung der Drehrichtung ist an sich bekannt, doch ist sie bei herkömmlichen spitzenlosen Schleifmaschinen nicht mit Erfolg anwendbar, weil grosse Zustellkräfte nötig sind, die die Bauteile stark elastisch verformen. Bei den kleinen Verstellkräften am Keil 19 kann diese Methode dagegen leicht angewendet werden, weil die diese Kräfte weiter übertragendenBauteile sehr stark sind.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Zustelleinrichtung wird vorausgesetzte dass ein brauchbarer Verstellkörper für Masskorrekturen vorhanden ist. Dieser Verstellkörper ist in Fig. 2 mit 28 bezeichnet ; er tritt an die Stelle, an der in Fig. l der Support 3 angeordnet ist. Dort, wo in Fig. l der Verstellschieber 10 und der Keil 19 sind, ist nun in Fig. 2 ein Zylinder 29 für die Weithubschnellverstelíung. Eine Weithubschnellverstellung bildet besondere Vorteile beim Einlegen von Teilen mit Bund. Ein Anschlag 30 zur Begrenzung des Hubs des Zylinders 29 erlaubt eine Einstellung der Länge der Weithubschnellverstellung.
An Stelle des Zylinders 12 mit Kolben 13 und Kolbenstange 14 entsprechend der Anordnung in Fig. l tritt ein Zustellzylinder 31 mit Kolben 31'und Kolbenstange 31", die eine Zustellschablone 32 bewegt, auf welcher die Rolle 911t abrollt bzw. sich bewegt. Druckfedern17" gewährleisten dauernden Kraftschluss zwischen Rollen 9'"und Zustellschablone 32.
Anstatt der Verwendung von Federn 17" kann die Rolle 9111 auch durch eine geeignete Doppelscha- blone derart geführt werden, dass die Rolle 9' in beidenRichtungen durch die Schablone sicher und gegebenenfalls spielfrei gehalten wird. An Stelle der Schablone 32 kann auch eine Nocke Verwendung finden.
Wird eine Schablone verwendet, dann ist es möglich, jede gewünschte Zustellcharakteristik zu erzielen, trotz der sich ändernden Übersetzungen des Kniehebels. Ein Anschlag 33 für die Wahl des Endpunktes der Zustellung und ein Anschlag 34 für die Wahl des Beginns der Zustellung erlauben zusätzlich, die Zustellcharakteristik, also die Zustellkurve der gewählten Genauigkeit und dem zu schleifenden Werkstoff anzupassen. Der Anschlag 33 für die Beendigung der Schleifoperation gewährleistet, dass entweder nur einer, aber vorzugsweise beide Kniehebel 9 und 7 (s. auch Fig. l) sich mehr oder weniger ihrer gestreckten Lage nähern, wodurch sich die'Übersetzung entweder dem Betrag unendlich nähert oder. falls beide Kniehebel die gestreckte Lage erreichen, unendlich wird.
Der Anschlag 34 für den Beginn der Schleifoperation gewährleistet, dass sich die Regelscheibe 4 und die Schleifscheibe 5 in Fig. l nur soweit voneinander wegbewegen, dass entsprechend den Abmessungen des Werkstückes 6 ein sicheres Einlegen gewährleistet ist.
Da die Masskorrektur der in Fig. 2 dargestellten, Zustelleinrichtung durch einen besonderen Verstellkörper 28 vorgenommen wird, ist diese Einrichtung nicht für das Durchlaufschleifen geeignet. Die Druckfedern 17 werden zur Aufrechterhaltung des Kraftschlusses zwischen allen Bauteilen zur Zurückführung des Verstellkörpers 28 benötigt,
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Zustellvorrichtung fürschleifmaschinen, bei der als Zustellteil ein mindestens eine Schleif- oder
Regelscheibe tragender Support vorgesehen ist, der mit einem durchHand, mechanisch, elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigtenKniehebel derart in Wirkverbindung steht, dass der Support bei Strekkung desKniehebels eine Bewegung in Richtung auf das Werkstück ausführt, wobei das eine freie Ende des einen Kniehebelarmes unmittelbar in der Aufnahme des Supports gelagert ist, wogegen der andere Arm
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Lage aufweist und dabei gegen ein starres, ungefedertes Widerlager anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass dem eigentlichen Zustellkniehebel (7) ein zweiter, die Zustellkraft aufbringender Kniehebel (91, 9") zugeordnet ist.