DE10013340A1 - Bandschleifmaschine mit Andruckregelung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Bandschleifmaschine mit einer Anordnung zumindest aus einer gelagerten Antriebsrolle (7) bzw. Umlenkrolle (6), einer verstellbaren Spannrolle (2) mit einem die Spannrolle (2) belastenden Kraftelement (8), ein in zumindest einer Richtung (14) verschiebbares Kontaktelement (1) mit einem das Kontaktelement (1) in dieser Richtung (14) relativ zu einem Werkstück (17) belastenden Andruckelement (4) sowie ein um das Kontaktelement (1), die Antriebsrolle (7) bzw. Umlenkrolle (6) und die Spannrolle (2) geführtes Schleifband (5). Das Kontaktelement (1) und das Kraftelement (8) der Spannrolle (2) sind derart funktional miteinander gekoppelt, daß das Kraftelement (8) abhängig von als Führungsgröße dienenden jeweiligen Lageänderungen (15) des Kontaktelementes (1) die Lage der Spannrolle (2) derart ändert, daß sich unabhängig von den jeweiligen Lageänderungen (15) des Kontaktelementes (1) eine vorgebbare Andruckkraft (10) zwischen dem Kontaktelement (1) und dem Werkstück (17) einstellt.

Description

Industrieroboter werden vermehrt auch für Bearbeitungsaufgaben insbesondere zum Schleifen, Polieren, Fräsen und Bürsten von Werkstücken eingesetzt. Aufgrund der Möglichkeit, verschleißfeste Werkzeuge einzusetzen (hohe Bandlänge beim Schlei­ fen, leistungsstarke Motoren), wird der werkstückgeführte Prozeß, d. h. das Werk­ stück wird vom Roboter geführt, meistens bevorzugt, wenn die Größe und das Handhabungsgewicht des Werkstückes dies zulassen.

Die hohe Bahngenauigkeit moderner Roboter mit einer relativen Wiederholgenauig­ keit von kleiner 0,1 mm führt beim Bandschleifen zu einem konstant gutem Arbeits­ ergebnis, wenn alle am Prozeß beteiligten Komponenten geometrisch eng toleriert sind. In der Regel wird die Prozeßqualität und -sicherheit jedoch durch Fehler bzw. durch deren Kumulierung negativ beeinträchtigt. Fehler sind beispielsweise Spann­ fehler durch Greiferungenauigkeit, Spannfehler durch Magazinierungenauigkeit, Spannfehler durch Werkstücktoleranzen, die Werkstücktoleranzen selbst und der Werkzeugverschleiß sowie auch Programmierfehler. Beim manuellen Schleifen tre­ ten diese Fehler größtenteils gar nicht auf bzw. werden sie durch den Schleifer mit Hilfe seiner sensorischen Fähigkeiten direkt ausgeglichen. Für das automatisierte Bandschleifen existieren verschiedene Ansätze, die auch kombiniert werden können, um die Prozeßqualität zu sichern. Dies sind im einzelnen ein Vermessen der Kom­ ponenten im Vorfeld der Bearbeitung und Anpassung der Bearbeitungsprogramme, die Verwendung von Robotern mit kraftgeregelter Steuerung (diese befinden sich derzeit aber noch im Forschungsstadium), der Einsatz von elastischen Werkzeugen wie z. B. weichen Kontaktscheiben sowie der Floating-Process-Point in Form einer Andruckkraftregelung.

Bei einer Andruckkraftregelung wird versucht, die Schleifmaschine so zu gestalten, daß die Kontaktscheibe das Band mit einer frei definierten, konstanten Andruckkraft auf das Werkstück drückt. Hier existieren zwei grundsätzliche Ansätze: einmal die bewegliche Lagerung der ganzen Maschine und zum anderen die bewegliche Lage­ rung der Kontaktscheibe kombiniert mit einer Nachregulierung der Bandspannung, die sich aufgrund der veränderlichen Umschlingungslänge des Rollengerüstes bei einer Verschiebung der Kontaktscheibe aufgrund obengenannter Ungenauigkeiten laufend ändern kann.

Aufgrund der großen zu bewegenden Massen, insbesondere des Motors, bei statio­ nären Maschinen und der damit verbundenen geringen Dynamik der Regelbewe­ gung, kommt die erste Variante hauptsächlich im Bereich der werkzeuggeführten Bearbeitung mit kleinen und leichten Maschinen mit geringer Leistung zum Einsatz. Hier besteht jedoch als zusätzliche Problematik ein nicht zu vernachlässigender Ein­ fluß der Schwerkraft, d. h. die Abhängigkeit von der veränderlichen Lage des Werk­ zeuges im Raum, auf die Andruckregelung.

Bei der beweglichen Lagerung der Kontaktscheibe kombiniert mit einer Nachregulie­ rung der Bandspannung muß noch einmal nach der Art der notwendigen Nachregu­ lierung der Bandspannung unterschieden werden zwischen einer Regelung der Bandspannung unabhängig von der Andruckkraftregelung und einer Regelung der Bandspannung gekoppelt an die Andruckkraft.

Eine (in Fig. 1 noch näher dargestellte) Maschine mit einer Regelung der Bandspannung unabhängig von der Andruckkraftregelung weist einige prinzipbe­ dingte Nachteile hinsichtlich der Güte der Andruckkraftregelung auf. Grundsätzliches Ziel einer Andruckkraftregelung ist es, das Band mit einer konstanten Kraft auf das Werkstück zu drücken. Dies muß sowohl schnell (Dynamik), als auch mit sehr gerin­ gen Andruckkräften (feinfühlig z. B. mit Kräften kleiner als 30 N) möglich sein. Eine hohe Dynamik wird vorrangig erreicht durch die Reduktion der bewegten Massen auf ein Minimum. Eine hohe Feinfühligkeit wird vor allem durch die Lagerung der Kon­ taktscheibe sowie durch reibungsarme Lagerungen und Stellglieder erzielt. Bei der vergleichsweise hohen Reibung von hier typischerweise verwendeten Pneumatikzy­ lindern wirkt sich jedoch der Einfluß der Bandspannung besonders negativ auf die Feinfühligkeit aus. Die Bandspannung zieht an der Kontaktrolle. Um eine minimale Andruckkraft (0 N, Kontaktscheibe am vorderen Anschlag) einzustellen, muß der Andruckkraftzylinder so mit Druck beaufschlagt werden, daß Bandspannung und Andruckzylinder an der Kontaktscheibe im Gleichgewicht sind. Wird nun die Kontakt­ scheibe verfahren, muß die freiwerdende Bandlänge durch die Bandspannungsre­ gelung aufgefangen werden.

Die Reibungskräfte wirken immer entgegen der Bewegungsrichtung. Hierdurch kommt es zu einem Hystereseeffekt an jeder Form von mechanischen Stellgliedern und Lagerungen. Z. B. muß beim Einfahren der Kolbenstange des Andruckzylinders die Reibungskraft zusätzlich zur eingestellten Zylinderkraft aufgebracht werden (die Andruckkraft steigt um die Reibungskraft). Beim Ausfahren verringert sich die durch den Zylinder aufgebrachte Andruckkraft um den Betrag der Reibungskraft. Insge­ samt ergibt sich also eine Kraftdifferenz zwischen Ein- und Ausfahren vom doppelten der Reibungskraft.

Hinzu kommt, daß der Bandspannungszylinder beim Einfahren des Andruckzylinders selbst ausfahren und das Band nachspannen muß. Beim Ausfahren kann er jedoch aufgrund der Reibung nicht seine volle Zylinderkraft aufbringen, so daß die Bandspannung abfällt. Eine abfallende Bandspannung beeinflußt allerdings das ein­ gestellte Gleichgewicht zwischen Andruckkraftzylinder (diese Kraft bleibt konstant) und Bandspannung (fällt ab), so daß die Andruckkraft zusätzlich um den vektoriellen Einfluß der Bandspannungsabfalls ansteigt. Die Hystereseffekte an den reibungsbe­ hafteten Komponenten der Andruck- und Bandspannungs-Regelvorrichtung addie­ ren sich also vektoriell und erzeugen eine Kraftdifferenz (Hysterese) zwischen Ein- und Ausfahren, die je nach dem wirkenden Übersetzungsverhältnis ein vielfaches der auftretenden Reibungskräfte betragen kann. Dies hat konkret zur Folge, daß bei geringen Andruckkräften der Andruckzylinder nach einer Ausgleichsbewegung aus eigener Kraft die Kontaktscheibe nicht in ihre Nullposition zurückfahren kann.

Ein weiterer prinzipbedingter Nachteil ergibt sich aus der Trägheit des Systems, ins­ besondere des Bandspannungs-Regelsystems. Bei einer schnellen Ausgleichbewe­ gung der Andruckkraftregelung (Einfahren) bleibt der Bandspannungshebel aufgrund seiner Trägheit zunächst zurück. Der Abfall der Bandspannung geht dann wie oben beschrieben in die Andruckkraft ein und verursacht ein starkes Ansteigen der An­ druckkraft.

Eine ebenfalls bekannte Bandschleifmaschine der Firma SIG gemäß Patent DE 42 26 708 C2 (siehe hierzu auch die noch näher erläuterte Fig. 1b) zeichnet sich vor allem dadurch aus, daß eine verbesserte Dynamik der Regelbewegung erzielt wird. Der Aufbau der Maschine bringt jedoch einige Nachteile mit sich. Um eine hohe Schleifleistung zu erzielen, muß ein möglichst hoher Umschlingungswinkel an der Antriebsscheibe (untere Rolle) realisiert werden. Hierdurch reduziert sich jedoch der erzielbare Umschlingungswinkel und damit der mögliche Arbeitsbereich an der Kon­ taktscheibe.

Eine ebenfalls bekannte Bandschleifmaschine einer Firma Löser (siehe hierzu auch die noch näher erläuterte Fig. 1c) verbessert mit zwei zusätzlichen Umlenkrollen zwar die Zugänglichkeit des Kontaktelementes, hebt jedoch den eigentliche beab­ sichtigten Effekt einer möglichst konstanten Umschlingungslänge wieder auf. Diese Bandschleifmaschine versucht ebenfalls das Prinzip einer möglichst konstanten Um­ schlingungslänge zu realisieren. Die Andruckkraftregelung über eine Wippe ist im Vergleich zu einer Linearführung zwar deutlich reibungsärmer, jedoch ergibt sich als Nachteil ein in zwei Dimensionen veränderlicher Arbeitspunkt. Dies führt zu einer nur bedingten Eignung der Maschine für die automatisierte Bearbeitung. Bezüglich der Zugänglichkeit gilt hier ebenfalls das oben gesagte, wobei die Zugänglichkeit durch die zweite Rolle im Arbeitsbereich eher noch stärker eingeschränkt ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Andruckkraftre­ gelung der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß es möglichst auch bei schnellen Lageänderungen der Kontaktscheibe nicht zu wesentlichen Veränderungen der Andruckkraft kommt und sich daher das Bearbeitungsergebnis des Werk­ stückes auch bei vorliegenden Ungenauigkeiten und dergleichen nicht ändert.

Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 in Zusammenwirken mit den Merkmalen des Oberbe­ griffes. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung geht aus von einer Bandschleifmaschine, die eine Anordnung zumin­ dest aus einer drehbar gelagerten Antriebsrolle bzw. Umlenkrolle, einer verstellbaren Spannrolle mit einem die Spannrolle belastenden Kraftelement, ein in zumindest ei­ ner Richtung verschiebbares Kontaktelement mit einem das Kontaktelement in die­ ser Richtung relativ zu einem Werkstück belastenden Andruckelement sowie ein um das Kontaktelement, die Antriebsrolle bzw. Umlenkrolle und die Spannrolle geführtes Schleifband aufweist. Eine derartige gattungsgemäße Bandschleifmaschine wird da­ durch in erfindungsgemäßer Weise weitergebildet, daß das Kontaktelement und das Kraftelement der Spannrolle derartig funktional miteinander gekoppelt sind, daß das Kraftelement abhängig von als Führungsgröße dienenden jeweiligen Lageänderun­ gen des Kontaktelementes die Lage der Spannrolle derart ändert, daß sich unab­ hängig von den jeweiligen Lageänderungen des Kontaktelementes eine vorgebbare Andruckkraft zwischen dem Kontaktelement und dem Werkstück einstellt. Hierbei wird die Lage der Spannrolle nicht mehr dadurch geändert, daß weitgehend unab­ hängig von der Lageänderung des Kontaktelementes im wesentlichen nur die Bandspannung des Schleifbandes konstant gehalten wird, sondern die Spannrolle wird direkt abhängig von der Lageänderung des Kontaktelementes in ihrer eigenen Lage so geändert, daß die Andruckkraft zwischen dem Kontaktelement und dem Werkstück auf einem vorgebbaren Wert eingestellt oder gehalten werden kann. Hierdurch ist es möglich, auch unabhängig von Lageänderungen des Kontaktele­ mentes immer gleiche Bearbeitungsbedingungen des Schleifbandes beim Andrüc­ ken an das Werkstück zu erzielen, so daß beispielsweise Unrundheiten oder Ein­ spannfehler des Werkstückes, die eine Lageveränderung des Kontaktelementes hervorrufen, kompensiert werden und keine negativen Auswirkungen auf die Ober­ flächenbearbeitung des Werkstückes hervorrufen. Dabei kann die Lageänderung der Spannrolle auch aktiv an die jeweilige Lageänderung des Kontaktelementes angepaßt werden, wodurch sich die Kraftwirkungen aus der Bandspannung des Schleif­ bandes und der Andruckbelastung des Kontaktelementes in Richtung auf das Werk­ stück zu gegenseitig kompensieren können und das Kontaktelement sich im wesent­ lichen im Gleichgewicht befindet. Unter dem Kraftelement der Spannrolle soll hierbei jede Art von Verstelleinrichtung verstanden werden, durch die die Spannrolle in ihrer Lage verändert werden kann. Hiermit geht beim Andrücken der Spannrolle gegen das Schleifband dann auch eine Kraftwirkung einher. Somit umfaßt der Begriff Kraf­ telement sowohl reine Kraftelemente als auch reine Wegstelleinrichtungen als selbstverständlich auch Kombinationen hiervon.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß durch die Ausgleichbewegungen der Spannrolle die Andruckkraft zwischen dem Kontaktelement und dem Werkstück un­ abhängig von Lageänderungen des Kontaktelementes im wesentlichen konstant bleibt. Eine konstante Andruckkraft hat auch konstante Schleifverhältnisse zwischen dem Schleifband und dem Werkstück zur Folge, so daß sich gleichmäßige Oberflä­ chenbearbeitungen auch unabhängig von Toleranzen des Werkstückes und Lage­ fehlern des Werkstückes erzielen lassen.

Nach einer anderen Ausgestaltung ist es denkbar, daß bei einer Lageänderung des Kontaktelementes die Spannrolle derart verstellbar ist, daß durch die Ausgleichsbe­ wegung der Spannrolle die Umschlingungslänge um die Spannrolle, das Kontakte­ lement und die Antriebsrolle bzw. Umlenkrolle herum größer wird und dadurch an dem Schleifband Kräfte auftreten, die an dem Kontaktelement angreifenden Rei­ bungskräften und dynamischen Kräften entgegenwirken. Eine derartige Überkom­ pensation der aufgetretenen Lageänderung des Kontaktelementes kann dazu ge­ nutzt werden, um in der Andruckeinrichtung des Kontaktelementes oder in sonstigen an dem Kontaktelement angeordneten Bauteilen auftretende und nicht vermeidbare Einflüsse wie z. B. Reibungskräfte, Massenkräfte oder sonstige dynamische Einflüs­ se zu kompensieren, indem durch die Ausgleichsbewegung der Spannrolle auf das Schleifband Kräfte ausgeübt werden, die auf das Kontaktelement zurückwirken und dabei zumindest Komponenten aufweisen, die entsprechenden Kräften an dem Kontaktelement aus der Reibung oder dynamischen Kräften entgegengesetzt sind. Hierdurch heben sich diese Kräfte gegenseitig weitgehend auf, so daß im Resultat eine weitgehend von Reibungskräften oder dynamischen Effekten befreite Bewe­ gung des Kontaktelementes erreichbar ist.

Eine Weiterbildung hierzu sieht vor, daß zur funktionalen Kopplung von Lageände­ rungen des Kontaktelementes mit der Ausgleichsbewegung der Spannrolle ein sol­ ches Übertragungsverhältnis vorgegeben wird, durch das die Umschlingungslänge größer als die Länge des Schleifbandes wird. Hierdurch wird dafür gesorgt, daß die Ausgleichsbewegung der Spannrolle größer als die Lageänderung des Kontaktele­ mentes ist und somit die Spannrolle überproportional in ihrer Position verändert wird und auf das Schleifband drückt. Hierbei wird etwa das Schleifband aufgrund seiner elastischen Eigenschaften gedehnt und übt daher seinerseits entsprechende Kräfte auf die Spannrolle aus. Das Übertragungsverhältnis kann z. B. mechanisch, pneuma­ tisch, hydraulisch oder elektrisch/elektronisch vorgegeben bzw. zwischen Kontakte­ lement und Spannrolle übertragen werden, wobei auch unterschiedliche Übertra­ gungsverhältnisse während einer Ausgleichsbewegung der Spannrolle denkbar sind. Daher kann das Übertragungsverhältnis auch auf unterschiedliche Reibungsverhält­ nisse oder dynamische Effekte an dem Kontaktelement abgestimmt werden.

Eine andere Ausgestaltung sieht vor, daß die Reaktionskräfte aufgrund der Bandspannung des Schleifbandes funktional auf das Kontaktelement rückgekoppelt werden. Diese funktionale Rückkopplung kann über mechanische Getriebe, pneu­ matisch, hydraulisch oder über elektrische Stellglieder in Kombination mit einer Kraftmessung erfolgen. Die Auslegung der Übertragungsfunktion und die Einlei­ tungsrichtung der Kraft in das Kontaktelement erfolgt derartig, daß sich ein Übertra­ gungsverhältnis der Eingangskraft zur Ausgangskraft ergibt, welches die die über das Schleifband auf das Kontaktelement einwirkenden Kräfte, hervorgerufen durch die Spannrolle, vektoriell ausgleicht, so daß die rückgekoppelte Kraft und die Kräfte des Schleifbandes in Richtung der Lageänderung des Kontaktelementes über den gesamten Bereich der Lageänderung ein Kräftegleichgewicht ausbilden.

Eine Änderung der Bandspannung des Schleifbandes hat bei einer derartigen Ge­ staltung keinen Einfluß mehr auf die sich ausbildende Andruckkraft. Insbesondere ungewollte Schwankungen in der Bandspannung hervorgerufen durch Reibungsef­ fekte oder dynamische Kräfte in einem hierfür vorsehbaren Stellglied an dem Kontaktelement wirken sich nicht auf die Größe der Andruckkraft zwischen Werkstück und Kontaktelement aus. Über die Auslegung der Übertragungsfunktion kann dieser Effekt bei beliebigen Rollenkonfigurationen umgesetzt werden, die bezüglich anderer Kriterien wie der Maximierung des Umschlingungswinkels an dem Kontaktelement (Größe des Arbeitsbereiches, Zugänglichkeit bei stark konvexen Flächen) und der Antriebsrolle (max. Leistungsübertragung) oder eines optimierten Raumbedarfs der Anordnung bei einer gleichzeitigen Maximierung der Umschlingungslänge (lange Bänder) bestmöglich gestaltet werden können.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß die funktionale Kopplung zwi­ schen Kontaktelement und Kraftelement der Spannrolle mechanisch erfolgt. Hierbei sind Kontaktelement und Kraftelement der Spannrolle mechanisch miteinander ver­ bunden, so daß eine direkte Abhängigkeit der Ausgleichsbewegung der Spannrolle mit der Lageänderung des Kontaktelementes gegeben ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die funktionale Kopplung zwischen Kontaktelement und Kraftelement der Spannrolle dadurch erfolgt, daß ein Anlenkungspunkt des zwischen Kontaktelement und Spannrolle angeordneten Kraft­ elementes direkt mechanisch mit dem Kontaktelement verbunden ist und gleichsin­ nig mit der Lageänderung des Kraftelementes seine Lage verändert, während der andere Anlenkungspunkt des Kraftelementes an der Spannrolle festgelegt ist. Hier­ durch wird bei einer Verschiebung des Kontaktelementes ein Teil des Kraftelemen­ tes gleichsinnig mit dem Kontaktelement verschoben. Dies kann durch die mechani­ sche Festlegung des einen Teiles des Kraftelementes an dem Kontaktelement erfol­ gen. Wird dann der andere Teil des Kraftelementes an der Spannrolle festgelegt, so bildet das Kraftelement insgesamt eine Art elastische Federung, die an dem Kon­ taktelement festgelegt ist und sich mit diesem verschiebt. Tritt also beispielsweise eine Verschiebung des Kontaktelementes aufgrund einer Kraftwirkung zwischen Werkstück und Kraftelement auf, so wird der eine Teil des Kraftelementes mit ver­ schoben und der andere Teil wird sich aufgrund der Verschiebung des Kontaktele­ mentes ergebende Änderungen der Umschlingungslänge des Schleifbandes aus­ gleichen können. Hierdurch wird durch die Kraftwirkung zwischen Spannrolle und Schleifband die Bandspannung nachgeregelt, wodurch sich im wesentlichen ein Kräftegleichgewicht für das Kontaktelement ergibt. Dabei sind die notwendigen Ausgleichsbewegungen der Spannrolle zusammengesetzt aus der zwangsläufigen Ver­ schiebung des einen Teiles des Kraftelementes der Spannrolle und der Federwir­ kung des Kraftelementes, wobei die Federwirkung des Kraftelementes nur einen re­ lativ geringen Teil der Ausgleichsbewegung der Spannrolle aufbringen muß. Dies ist insbesondere bei dynamischen Ausgleichsbewegungen von Vorteil, da durch die mechanische Kopplung der Bewegung des einen Teiles des Kraftelementes der Spannrolle der weit überwiegende Teil der Ausgleichsbewegung mechanisch zwangsgekoppelt und zeitgleich mit der Bewegung des Kontaktelementes ausgeführt wird.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß das Kraftelement der Spannrolle einen Pneumatikzylinder oder einen Hydraulikzylinder aufweist, der die Spannrolle gegen das Schleifband drückt und dadurch das Schleifband mit seiner Bandspannung be­ aufschlagt. Derartige pneumatische oder hydraulische Zylinder können große Kräfte aufbringen und sind gleichwohl relativ kostengünstig, so daß sich das Kraftelement der Spannrolle einfach gestalten läßt. Auch ist die Druckregelung eines Pneumatik- oder Hydraulikzylinders einfach und mit Standardbauteilen möglich, ohne daß auf­ wendige Sensorik hierfür erforderlich wird. Der Nachteil relativ großer Reibungskräfte innerhalb eines Pneumatik- bzw. Hydraulikzylinders bei Verstellbewegungen läßt sich beispielsweise dadurch kompensieren, daß wie vorstehend beschrieben eine Überkompensation zwischen Lageänderung des Kontaktelementes und Ausgleichs­ bewegung der Spannrolle einstellen läßt, die gerade bei der Verwendung von Pneumatik- bzw. Hydraulikzylindern die dort auftretenden relativ großen Reibungs­ kräfte kompensiert.

Ebenfalls ist es denkbar, daß der an der Spannrolle festgelegte Pneumatikzylinder oder Hydraulikzylinder so mit Druck beaufschlagbar ist, daß der Anpreßdruck der Spannrolle gegen das Schleifband im wesentlichen konstant ist. Hierdurch ist er­ reichbar, daß der Pneumatikzylinder bzw. Hydraulikzylinder ähnlich wie eine mecha­ nische Feder wirkt, die dafür sorgt, daß eine Änderung der Umschlingungslänge des Schleifbandes, die nicht schon durch die mechanische Kopplung der Ausgleichsbe­ wegung der Spannrolle mit der Lageänderung des Kontaktelementes kompensiert wird, durch die Federwirkung nachgeregelt werden kann, wobei in weiterer Ausge­ staltung die Kraft des Pneumatikzylinders oder Hydraulikzylinders einstellbar konstant gehalten wird. Man könnte anschaulich sagen, daß die Kraftwirkung des Pneumatikzylinders bzw. Hydraulikzylinders an der Spannrolle dann eine Feinkom­ pensation von Änderungen der Umschlingungslänge des Schleifbandes bewirkt.

Eine andere Ausgestaltung sieht vor, daß die funktionale Kopplung zwischen Kon­ taktelement und Kraftelement der Spannrolle dadurch erfolgt, daß ein Wegaufneh­ mer die Lageänderung des Kontaktelementes erfaßt und eine Steuereinrichtung des Kraftelementes aufgrund der weiter gemeldeten Lageänderung die Kraftwirkung des Kraftelementes derart verändert, daß die Andruckkraft zwischen Kontaktelement und Werkstück auch bei Lageänderungen des Kontaktelementes im wesentlichen kon­ stant bleibt. Eine solche beispielsweise in Form eines Regelkreises aufgebaute Übertragung der Lageänderung des Kontaktelementes auf die Steuereinrichtung des Kraftelementes der Spannrolle kann für eine aktive Regelung der Andruckkraft zwi­ schen Kontaktelement und Werkstück genutzt werden, wobei als Führungsgröße für den Regelkreis die Lageänderung des Kontaktelementes gemessen und ausgewer­ tet wird. Durch ein entsprechendes Stellsignal der Steuereinrichtung des Kraftele­ mentes kann dann die Spannrolle sehr schnell und sehr genau eine entsprechende Ausgleichsbewegung ausführen, mit der die Bandspannung des Schleifbandes be­ einflußt wird und damit die Kraftwirkung zwischen Kontaktelement und Werkstück nachgeregelt werden kann. Ein derartiger Regelkreis bietet ebenfalls die Möglichkeit, Reibungseinflüsse in den Verstelleinrichtungen von Kontaktelement und Spannrolle auszugleichen.

Das Kraftelement der Spannrolle kann in weiterer Ausgestaltung einen elektrischen Stellantrieb oder auch einen Pneumatikzylinder oder einen Hydraulikzylinder aufwei­ sen, mit dem die Spannrolle gegen das Schleifband gedrückt wird. Hierbei haben die verschiedenen Ausgestaltungen des Kraftelementes jeweils von Kosten und Ge­ nauigkeit unterschiedliche Eigenschaften, so daß sich an die jeweils geforderte Güte der Regelung entsprechende Anpassungen finden lassen.

Weiterhin ist es denkbar, daß an dem Kontaktelement ein Pneumatikzylinder oder ein Hydraulikzylinder angeordnet ist, der das Kontaktelement druckbeaufschlagt in die Richtung auf das Werkstück vorspannt, so daß die vorteilhaften Federeigen­ schaften von Pneumatikzylinder oder Hydraulikzylinder für das Aufbringen der Andruckkraft zwischen Kontaktelement und Werkstück einsetzbar sind. Ebenfalls ist es denkbar, daß an dem Kontaktelement ein elektrisch ansteuerbares und/oder elek­ trisch angetriebenes Stellglied angeordnet ist, das das Kontaktelement in Richtung auf das Werkstück vorspannt. Hierdurch können beispielsweise beim Aufbau einer elektronischen Andruckkraftregelung notwendige Änderungen der Andruckkraft des Kontaktelementes auch durch Beeinflussung der Wirkung des Andruckelementes feinfühlig, genau und schnell dem Kontaktelement auf elektrischem/elektronischem Wege aufgegeben werden.

Weiterhin ist denkbar, daß die Bewegungen des Kontaktelementes entlang einer geraden Linie folgen, wobei in weiterer Ausgestaltung die Bewegungen der Spannrolle ebenfalls entlang einer geraden Linie erfolgen können. Ein derartiger Fall linearer Bewegungen von Kontaktelement und Spannrolle ist kinematisch einfach zu beherrschen und kostengünstig aufzubauen.

Es ist allerdings auch denkbar, daß die Bewegung der Spannrolle entlang einer funktionalen Kurve erfolgt, beispielsweise kann die Spannrolle an Hebeleinrichtun­ gen oder dgl. angeordnet werden, die die Spannrolle auf Kreisbahnen oder sonsti­ gen Kurven bewegen, wenn das Kontaktelement in seiner Lage verändert wird.

Weiterhin ist es auch denkbar, daß mehr als eine Spannrolle vorgesehen ist, die aufgrund der Lageänderung des Kontaktelementes gleichwirkend gegen das Schleifband drücken und dabei eine Beeinflussung der Kraftwirkung zwischen Kon­ taktelement und Werkstück erlauben.

Auch ist denkbar, daß mindestens ein weiteres Kontaktelement von dem Schleifband umspannt ist, wodurch entsprechende zusätzliche Bearbeitungen durch andere Formgebungen oder Abmessungen der jeweiligen hinzutretenden Kontaktelemente ermöglicht werden. Es ist ebenfalls denkbar, daß die weiteren Kontaktelemente be­ nachbart zu dem ersten Kontaktelement angeordnet sind, so daß sie beispielsweise im Arbeitsraum eines an der Bandschleifmaschine angeordneten Roboters liegen.

Von Vorteil ist es, wenn mindestens ein Kontaktelement über ein Übertragungsglied mit einem Antriebsmotor gekoppelt ist, der unabhängig von den Lageänderungen des Kontaktelementes ortsfest angeordnet ist. Eine derartige Kopplung des Antriebs von der Lageänderung des Kontaktelementes bietet den Vorteil, daß nur relativ ge­ ringe bewegte Massen des Kontaktelementes vorliegen und daher eine hochdyna­ mische Regelung aufgebaut werden kann. Die Übertragung der Wirkung des An­ triebsmotors auf das Kontaktelement kann hierbei beispielsweise mit sich ebenfalls an die Lageänderung des Kontaktelementes anpassenden Riementrieben oder dgl. folgen.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bandschleif­ maschine zeigt die Zeichnung.

Es zeigen:

Fig. 1a - der grundsätzliche Aufbau einer im Stand der Technik bekannten Andruckeinrichtung für Bandschleifmaschinen,

Fig. 1b - eine andere Ausgestaltung zur Kompensation von Lageveränderun­ gen der Andruckrolle aus dem Stand der Technik,

Fig. 1c - eine weitere Ausgestaltung zur Andruckregelung aus dem Stand der Technik,

Fig. 2 - grundsätzlicher Aufbau einer erfindungsgemäßen Bandschleifma­ schine mit Kopplung von Lageänderung des Andruckelementes und einer Ausgleichsbewegung der Bandspannrolle,

Fig. 3 - ein Prinzipbild mit einer ersten Ausgestaltung der erfindungsgemä­ ßen Bandschleifmaschine mit mechanischer Kopplung von Andruck­ element und Spannrolle,

Fig. 4 - zwei Konfigurationen der erfindungsgemäßen Bandschleifmaschine vor und nach dem Einwirken einer Andruckkraft auf das Kontaktele­ ment,

Fig. 5a-5c - weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Bandschleifma­ schine mit unterschiedlichen Rollenanordnungen und unterschiedlich angeordneten Spannrollen.

In den Fig. 1a bis 1c sind verschiedene Ausgestaltungen von Andruckeinrichtun­ gen an Bandschleifmaschinen aus dem Stand der Technik dargestellt, die zur Kom­ pensation von Verschiebungen 14 einer Kontaktrolle 1 dienen, die aufgrund von Un­ genauigkeiten oder Lagefehlern eines Werkstückes 17 in ihrer Relativlage entlang der Verstellrichtung 14 verschoben werden. Beispielsweise können diese Wirkungen des Werkstückes 17 aufgrund von Unrundheiten, Spannfehlern oder dgl. auftreten, die gegenüber einer vorher einprogrammierten Bewegungsbahn des Werkstückes 17 Abweichungen hervorrufen. Da zum Schleifen mit dem Schleifband 5 eine ent­ sprechende Andruckkraft 10 erforderlich ist, die möglichst weder unterschritten oder überschritten werden soll, ist die Kontaktrolle 1 über ein häufig als Pneumatikzylinder 4 ausgelegtes Federelement entgegen der Andruckkraft 10 vorgespannt, mit der die Kontaktrolle 1 an das Werkstück 17 angepreßt wird. Die Kontaktrolle 1 trägt hierzu ein häufig wie ein Balken 12 ausgebildetes lineares Element, das in einer linearen Lagerung 3 gelagert ist und eine Bewegung der Kontaktrolle 1 in Verstellrichtung 14 zuläßt.

Wird nun durch die Einwirkung des Werkstückes 17 auf die Kontaktrolle 1 diese ent­ lang der Verstellrichtung 14 verschoben, so ändert sich die geometrische Anordnung der Kontaktrolle 1 zu der oder den Spannrollen 2 bzw. den Antriebsrollen 7 oder Umlenkrollen 6. Durch diese geometrische Änderung wird die Umschlingungslänge, also die Länge, die das Schleifband 5 bei der Umschlingung der jeweils beteiligten Rollen 1, 2, 6, 7 als Länge aufweisen muß, verändert. Da das Schleifband 5 in erster Näherung steif oder nur wenig dehnbar ausgelegt ist, das Schleifband 5 gleichzeitig aber unter Anpressung an die Rollen 1, 2, 6, 7 auf den Rollen 1, 2, 6, 7 umlaufen muß, muß zumindest eine der Rollen 1, 2, 6, 7, hier die Spannrolle 2 in ihrer Lage zu den anderen Rollen 1, 6, 7 so verändert werden, daß die Umschlingungslänge mög­ lichst wieder gleich der Länge des Schleifbandes 5 ist.

Hierzu sind verschiedene kinematische Einrichtungen aus dem Stand der Technik bekannt, von denen in der Fig. 1a eine Verstellung mit einem Bandspannhebel 9 dargestellt ist, an dessen einem Ende die Spannrolle 2 befestigt und an dessen an­ derem Ende der Spannhebel 9 gelenkig gelagert ist. Im Mittenbereich des Bandspannhebels 9 wirkt ein hier als Zylinder 8 angedeutetes Kraftelement auf den Bandspannhebel 9, so daß der Bandspannhebel 9 entsprechend der Krafteinwirkung des Schleifbandes 5 sowie des Zylinders 8 auf die Spannrolle 2 in seiner Lage ver­ stellt wird. Federt beispielsweise die Kontaktrolle 1 in Verstellrichtung 14 nach rechts ein, so muß der Bandspannhebel 9 durch den Zylinder 8 nach oben verstellt werden und die freiwerdende Bandlänge des Schleifbandes 5 wieder auffangen und für eine in etwa konstante Bandspannung sorgen. Bei einem Ausfedern der Kontaktrolle 1 hingegen wird über die zunehmende Bandspannung die Spannrolle 2 durch eine Verdrehung des Bandspannhebels 9 in Verdrehrichtung 18 sich nach unten bewe­ gen und dadurch die Umschlingungslänge des Schleifbandes 5 verringern.

Nachteilig an einer derartigen Anordnung in einer Bandschleifmaschine ist es, daß die Bewegungen von Kontaktrolle 1 und Bewegungssystem für die Spannrolle 2 voneinander relativ unkoordiniert mit Kräften beaufschlagt werden, wobei eine Ab­ stimmung der Kräfte überwiegend durch die Bandspannung des Schleifbandes 5 bzw. die jeweils vorliegende Umschlingungslänge im Verhältnis zu der tatsächlichen Länge des Schleifbandes 5 ermöglicht wird. Bildlich gesprochen drückt das Spann­ system für die Spannrolle 2 mit nahezu konstanter Kraft auf das Schleifband 5, wo­ bei bei einer Verlängerung der Umschlingungslänge durch die nachlassende Bandspannung ein entsprechendes Ausfahren der Spannrolle 2 mit einer sich dar­ aus ergebenden Wiederverlängerung der Umschlingungslänge stattfindet und umge­ kehrt. Somit reagiert eine derartige Andruckregelung relativ träge, da zum einen recht hohe bewegte Massen erforderlich sind und insbesondere mit hoher Ge­ schwindigkeit ablaufende Lageänderungen der Kontaktrolle 1 nur über das Schleif­ band 5 mit Verzögerung auf die Spannrolle 2 übertragen werden. Somit gewährlei­ sten Andruckregelungen wie in der Fig. 1a dargestellt keine sichere Berücksichti­ gung von Lageänderungen der Kontaktrolle 1.

In den Fig. 1b und 1c sind andere Ausführungen aus dem Stand der Technik bekannt, bei denen eine Anordnung gewählt wurde, die nur geringe Verstellungen der Spannrolle 2 erfordern und bei denen die Bandspannung abhängig von der An­ druckkraft geregelt wird.

In der Fig. 1b ist eine Anordnung dargestellt, bei der die Kontaktrolle 1 und eine Umlenkrolle 6 auf einem etwa als Balken 12 ausgebildeten, in sich starren und ent­ lang einer Verstellrichtung 14 in einer Lagerung 3 verstellbaren Bauteil angeordnet sind und auf die Andruckkraft 10 reagieren und sich gemeinsam verschieben kön­ nen. Hierdurch wird bei einer Einfederung der Kontaktrolle 1 eine gleich große, da mechanisch gekoppelte Verschiebung der Umlenkrolle 6 stattfinden, so daß zumin­ dest bei kleinen Verschiebungen der Kontaktrolle 1 die Umschlingungslänge des Schleifbandes 5 im wesentlichen gleich bleibt. Hierzu sind zwei Rollen 2, 6 oberhalb und unterhalb des Balkens 12 etwa senkrecht zu diesem verlaufend angeordnet, von denen eine als Umlenkrolle 6 und eine als Spannrolle 2 ausgebildet ist. Die Spannrolle 2 wird hierbei durch einen Zylinder 8 in einer Verstellrichtung 13 verscho­ ben, die senkrecht zur Verstellrichtung 14 der Kontaktrolle 1 ist. Aufgrund der kine­ matischen Anordnung der Rollen 1, 2, 6 und der mechanischen Kopplung von Kon­ taktrolle 1 und Umlenkrolle 6 muß bei diesem System die Spannrolle 2 nur relativ kleine Verschiebungen in Verstellrichtungen 13 ausführen, so daß eine Verbesse­ rung hinsichtlich der Andruckkraftregelung gegenüber der Ausführung in der Fig. 1a festzustellen ist. Allerdings sind hierbei ebenfalls sehr hohe bewegte Massen un­ ausweichlich, da die Kontaktrolle 1, der Balken 12 und die Umlenkrolle 6 bei jeder kleinsten Verlagerung der Kontaktrolle 1 mit verschoben werden müssen und daher die ganze Einrichtung relativ träge reagiert.

In der Fig. 1c ist eine Anordnung zur Andruckkraftregelung beschrieben, die eben­ falls eine möglichst konstante Umschlingungslänge zu realisieren versucht. Hierzu ist zur Regelung der Andruckkraft 10 eine wippenartige Anordnung vorgesehen aus einer Umlenkrolle 6, auf die ein Zylinder 4 in Verstellrichtung 14 einwirkt und an der über eine mittig gelenkig gelagerte Wippe die Kontaktrolle 1 mit verstellt wird. Hierbei sind zwar wesentlich reibungsärmere Lagerungen realisiert, doch ändert sich der Arbeitspunkt zwischen Kontaktrolle 1 und Werkstück 17 in zwei Dimensionen, so daß eine derartige Bandschleifmaschine nur bedingt für die automatisierte Bearbei­ tung mit Industrierobotern geeignet ist. Auch ist die Zugänglichkeit der Kontaktrolle 1 wesentlich gegenüber den anderen Ausführungen verschlechtert.

In der Fig. 2 ist in einer schematischen Darstellung noch einmal angedeutet, daß in erfindungsgemäßer Weise die Kontaktrolle 1 gegenüber einer Andruckkraft 10 aus dem berührenden Kontakt mit einem Werkstück 17 eine Verschiebung in Verstell­ richtung 14 ausführt, die durch eine funktionale Kopplung mit der Verschiebung der Spannrolle 2 gekoppelt sein kann, wobei die Spannrolle 2 selbst wieder über eine Lagerung 11 und ein Kraftelement in Form eines Zylinders 8 gegen das Schleifband 5 drückt.

Hierbei wird die Verschiebung der Kontaktrolle 1 direkt als Führungsgröße für eine auf die Spannrolle 2 aufzuprägende Verstellbewegung genutzt, so daß die Kompen­ sation der Veränderung der Umschlingungslänge des Schleifbandes 5 nicht erst über eine Reaktion der Spannrolle 2 auf nachlassende Bandspannung des Schleifbandes 5 erfolgt, sondern direkt aus der beispielsweise gemessenen Verschiebung der Kontaktrolle 1 herleitbar ist. Dieses Prinzip kann dabei in verschiedenster Form für die Praxis umgesetzt werden, wobei in den Figuren nicht genauer dargestellt, sich für den Fachmann aus der Lehre der vorliegenden Erfindung aber unmittelbar erge­ bend eine erste Möglichkeit zur Umsetzung darin besteht, daß über eine nur als Prinzipbild dargestellte Wegmessung 19 die Verschiebung der Kontaktrolle 1 ge­ messen wird und diese gemessene Verschiebung dann für eine Ausgleichsbewe­ gung der Kontaktrolle 1 durch ein aktives Verstellen der Spannrolle 2 kompensiert werden kann. Hierzu kann beispielsweise eine Verstelleinrichtung auf die Spannrolle 2 derart einwirken, daß diese abhängig von der Richtung und der Größe der Ver­ schiebung der Kontaktrolle 1 wie in der Fig. 2 dargestellt entlang einer linearen Verstellrichtung 13 einfährt bzw. ausfährt, hier etwa durch Veränderung des Drucks in dem Zylinder 8, wobei selbstverständlich verschiedenste Antriebe wie hydrauli­ sche, pneumatische und/oder elektrische genutzt werden können. Somit kann mit einer derartigen Andruckkraftregelung wesentlich schneller und genauer auf Ver­ stellungen der Kontaktrolle 1 reagiert werden, auch ohne daß die Bandspannung des Schleifbandes 5 sich schon so deutlich geändert hat, daß sich die Spannrolle 2 aufgrund der Federwirkung des Zylinders 8 von alleine verstellen würde.

In den Fig. 3 und 4 ist eine vorteilhafte Ausgestaltung dieser Kopplung zwischen Verschiebung der Kontaktrolle 1 und Ausgleichsbewegung der Spannrolle 2 darge­ stellt, bei der die Kontaktrolle 1 mechanisch über eine Kraft-Weg-Kopplung mit der Spannrolle 2 verbunden ist. Hierzu sind in der Fig. 3 die Kontaktrolle 1 sowie der mit der Kontaktrolle 1 verbundene Balken 12 direkt mechanisch an einen Teil des hier als Zylinder 8 ausgebildeten Kraftelementes angebunden, wobei an dem ande­ ren Teil des als Zylinder 8 ausgebildeten Kraftelementes die Spannrolle 2 mecha­ nisch festgelegt ist. Der Balken 12 ist in grundsätzlich bekannter Weise in einer Lagerung 3 linear verstellbar entlang einer Verstellrichtung 14 geführt, so daß eine Verschiebung der Kontaktrolle 1 aufgrund einer Kraftwirkung 10 des nicht weiter dargestellten Werkstückes 17 eine Verschiebung des Balkens 12 und damit des ei­ nen Teiles des Zylinders 8 hervorruft. Hierbei ist weiterhin die Verstellrichtung 14 der Kontaktrolle 1 parallel zur Verstellrichtung 13 der Spannrolle 2 angeordnet, wobei das Schleifband 5 über eine Umlenkrolle 6 abläuft und die Rollen 1, 2 und 6 zuein­ ander etwa auf den Eckpunkten eines Dreiecks angeordnet sind. Es versteht sich von selbst, daß dieses in der Fig. 3 nur sehr schematisch dargestellte Prinzip sich auf verschiedenste Rollenanordnungen mit mehr als diesen dort dargestellten Rollen 1, 2, 6 sowie auch unterschiedlichen Kinematiken übertragen läßt.

Wird nun die Kontaktrolle 1 aufgrund der Kraftwirkung 10 in Verstellrichtung 14 bei­ spielsweise nach rechts verschoben, so wird auch mechanisch gekoppelt und daher zeitgleich und um den gleichen Betrag der eine Teil des Zylinders 8 in diese Rich­ tung verschoben, wodurch ähnlich wie in der Ausgestaltung gemäß der Fig. 1b nä­ herungsweise eine mechanische Konstanthaltung der Umschlingungslänge erreicht wird. Allerdings ist abweichend von der Ausgestaltung gemäß der Fig. 1b die Ver­ stellung der Spannrolle 2 zwangsäufig mit der Verstellung des Balkens 12 und damit der Kontaktrolle 1 gekoppelt, wobei durch die Verstellung des Balkens 12 eine grobe Konstanthaltung der Umschlingungslänge erreicht wird und über den Zylinder 8, dessen Verstellrichtung 13 hier parallel zur Verstellrichtung 14 des Balkens 12 ist, eine Feinjustierung der Usmchlingungslänge erfolgen kann. Anschaulich gesprochen wird die Spannrolle 2 weit überwiegend durch die mechanische Kopplung von Zylin­ der 8 an dem Balken 12 und der Kontaktrolle 1 mit verschoben, wohingegen die ge­ naue Einstellung von Umschlingungslänge und Bandspannung des Schleifbandes 5 dann über den Zylinder 8 und dessen Relativverschiebung in die Verstellrichtung 13 erfolgt. Hierdurch sind nur relativ geringe bewegte Massen vorgegeben, die bei jeder Lageänderung der Kontaktrolle 1 mit verstellt werden müssen, darüber hinaus kann beispielsweise durch Konstanthalten der Kraftwirkung des Zylinders 8 dafür gesorgt werden, daß die Kraft zwischen Schleifband 5 und Spannrolle 2 in etwa auf dem gleichen Wert gehalten wird.

Eine derartige mechanische Kopplung von Kontaktrolle 1 und Spannrolle 2 hat dar­ über hinaus bei Verwendung von Pneumatik- oder Hydraulikzylndern als Kraftelement für die Kontaktrolle 1 bzw. die Spannrolle 2 den großen Vorteil, daß bei ent­ sprechender Auslegung der Rollenanordnung zumindest eine teilweise Kompensati­ on von Reibungseinflüssen innerhalb der Zylinder 4 bzw. 8 erfolgt. Beispielsweise haben Pneumatikzylinder relativ hohe innere Reibungskräfte bei einer Verstellung, so daß beispielsweise beim Einfedern der Kontaktrolle 1 eine Reibungskraft in dem Pneumatikzylinder 4 gegen die Andruckkraft 10 wirkt. Die Reibungskräfte wirken da­ bei immer entgegen der Bewegungsrichtung, so daß die Andruckkraft 10 verringert wird. Normalerweise wird bei einem Einfedern der Kontaktrolle 1 die Spannrolle 2 ausfedern müssen, so daß auch hier eine Kraftwirkung entsteht, die aufgrund der Reibung innerhalb des Zylinders 8 eine Verringerung der Andruckkraft 10 zur Folge hat. Ist allerdings eine Kinematik vorgegeben, bei der ein Einfedern der Kontaktrolle 1 eine Verringerung der Umschlingungslänge zur Folge hat, so dreht sich gegenüber dem vorstehend geschilderten Normalfall die Verstellrichtung der Spannrolle 2 genau um und wirkt damit entgegen derjenigen Kraftrichtung, die sich aus der Reibung in­ nerhalb des Zylinders 4 auf die Kontaktrolle 1 ergibt. Somit kompensieren sich bei entsprechender Abstimmung die dann gegeneinander wirkenden Reibungskräfte der Zylinder 4 bzw. 8, wodurch eine weitgehend hysterefreie Andruckkraftregelung reali­ siert werden kann.

Ebenfalls kann mit einer derartigen Ausgestaltung erreicht werden, daß die Trägheit des Bandspannungsstellgliedes bei einer ansteigenden Bandspannung die Aus­ gleichsbewegung des Kontaktelementes 1 unterstützt und somit auch bei schnellen Lageänderungen des Kontaktelementes 1 keine dynamischen Effekte auf die An­ druckkraft 10 einwirken.

In der Fig. 4 ist die Arbeitsweise einer erfindungsgemäßen Bandschleifmaschine noch einmal ausführlicher dargestellt, wobei in der oberen Teilfigur die Bandschleif­ maschine gemäß Fig. 3 vor dem Einfedern der Kontaktrolle 1 und in der unteren Teilfigur nach dem Einfedern der Kontaktrolle 1 dargestellt ist. Der Aufbau entspricht hierbei im wesentlichen demjenigen der Fig. 3, wobei allerdings die Zylinder 4 bzw. 8 nebeneinander und hinter dem Balken 12 angeordnet sind.

Ein Einfedern der Kontaktrolle 1 um einen Betrag 15 der Lageänderung führt zu ei­ ner Verschiebung der Kolbenstange des Zylinders 4 gemäß der Verschiebung des Balkens 12 entlang der Verstellrichtung 14, wobei dieser Zylinder 4 die Funktion ei­ ner mechanischen Vorspannung der Kontaktrolle 1 in Richtung auf das nicht weiter dargestellte Werkstück 17 aufweist. Durch die gleich große Verschiebung des Bal­ kens 12 entsprechend der Verschiebung der Kontaktrolle 1 wird auch die Kolben­ stange des Zylinders 8 in Verstellrichtung 13 mechanisch gekoppelt um den gleichen Betrag verschoben, wodurch sich in dem Zylinder 8 Druckverhältnisse aufbauen, die ein Ausfahren dieses Zylinders 8 bewirken und damit die Spannrolle 2 um einen Be­ trag 16 entsprechend der Ausgleichsbewegung in Verstellrichtung 13 hervorruft. Damit wird ein Großteil der Änderung der Umschlingungslänge des Schleifbandes 5 allein schon aufgrund der mechanischen Verschiebung des Balkens 12 und damit der Verschiebung der Kolbenstange des Zylinders 8 hervorgerufen, die Nachregulie­ rung der Druckverhältnisse in dem Zylinder 8 führt dann zu einer Feinkorrektur der Umschlingungslänge, die sich über die Bandspannung des Schleifbandes 5 regelt.

In den Fig. 5a bis 5c sind nun weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfin­ dungsgemäßen Bandschleifmaschine dargestellt, bei denen andere Rollenanord­ nungen bzw. andere Kinematiken für die Verstellung der Spannrolle 2 angegeben sind.

In der Fig. 5a ist ein Vier-Rollen-Gerüst dargestellt, daß gegenüber der Band­ schleifmaschine der Fig. 3 eine zusätzliche Umlenkrolle 6 unterhalb der Kontak­ trolle 1 aufweist und damit einen symmetrischen Aufbau der Bandschleifmaschine ermöglicht. Die Funktion sowie die vorteilhaften Wirkungen entsprechen allerdings denjenigen der Fig. 3, daher sei für die weitere Beschreibung auf die Fig. 3 ver­ wiesen.

In den Fig. 5b und 5c sind modifizierte Bandschleifmaschinen dargestellt, bei denen die Spannrolle 2 über ein Hebelsystem in ihrer Lage relativ zum Schleifband 5 verändert wird, wobei allerdings ebenfalls die Kopplung zwischen Lageveränderung der Kontaktrolle 1 und Ausgleichsbewegung der Spannrolle 2 realisiert ist. Hierzu ist in beiden Ausgestaltungen die Spannrolle 2 auf einem Bandspannhebel 9 verdreh­ bar angeordnet, der eine Verdrehbewegung entlang einer Kreisbahn 18 um einen an dem Balken 12 fest angeordneten Drehpunkt 20 herum ausführt. Dieser Drehpunkt 20 bewegt sich mit der Verschiebung des Balkens 12 und damit der Verschiebung der Kontaktrolle 1 in Verstellrichtung 14 gegen die Kraft eines Andruckzylinders 4, wobei etwa mittig an dem Bandspannhebel 9 ein Zylinder 8 angelenkt ist, der mit einem Ende ortsfest an der Umgebung festgelegt ist und mit dem anderen Ende auf den Bandspannhebel 9 drückt. Hierbei verursacht eine Verschiebung der Kontak­ trolle 1 bzw. des Balkens 12 entlang der Verstellrichtung 14 eine Verschiebung bei­ spielsweise der Kolbenstange des Zylinders 8 entlang der Verstellrichtung 13, wo­ durch der Bandspannhebel 9 um die Verdrehrichtung 18 herum verschwenkt wird. Dabei bewirkt ein Einfedern der Kontaktrolle 1 ein Ausfahren des Zylinders 8 und damit ein Schwenken des Bandspannhebels 9 nach außen. Somit wird freiwerdende Länge des Schleifbandes 5 durch aus Ausschwenken des Bandspannhebels 9 auf­ gefangen und damit die Kontaktverhältnisse zwischen dem nicht weiter dargestellten Werkstück 17 und der Kontaktrolle 1 hinsichtlich der Andruckkräfte 10 nahezu kon­ stant gehalten.

In der Fig. 5c ist eine Modifikation der Ausgestaltung gemäß der Fig. 5b darge­ stellt, bei der zwei symmetrisch angeordnete Bandspannhebel 9 jeweils Spannrollen 2 tragen, die symmetrisch zur Verstellrichtung 14 der Kontaktrolle 1 ihre jeweiligen Spannrollen 2 nach außen an das Schleifband 5 anpressen. Die Funktion entspricht dabei weitgehend wiederum der schon für die Fig. 5b beschriebenen Anordnung, wobei allerdings ebenfalls wieder ein symmetrischer Aufbau der Bandschleifmaschi­ ne gewährleistet ist.

Sachnummernliste

1

Kontaktrolle

2

Spannrolle

3

Lagerung Kontaktrolle

4

Zylinder Kontaktrolle

5

Schleifband

6

Umlenkrolle

7

Antriebsrolle

8

Zylinder Spannrolle

9

Bandspannhebel

10

Andruckkraft

11

Lagerung Spannrollenantrieb

12

Balken

13

Verstellrichtung Spannrolle

14

Verstellrichtung Kontaktrolle

15

Betrag der Lageänderung Kontaktelement

16

Betrag der Ausgleichsbewegung Spannrolle

17

Werkstück

18

Verdrehrichtung Bandspannhebel

19

Wegmessung

20

Drehpunkt

Claims (22)

1. Bandschleifmaschine aufweisend eine Anordnung zumindest aus einer drehbar gelagerten Antriebsrolle (7) bzw. Umlenkrolle (6), einer verstellbaren Spannrolle (2) mit einem die Spannrolle (2) belastenden Kraftelement (8), ein in zumindest einer Richtung (14) verschiebbares Kontaktelement (1) mit einem das Kontak­ telement (1) in dieser Richtung (14) relativ zu einem Werkstück (17) belasten­ den Andruckelement (4) sowie ein um das Kontaktelement (1), die Antriebsrolle (7) bzw. Umlenkrolle (6) und die Spannrolle (2) geführtes Schleifband (5), dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktelement (1) und das Kraftelement (8) der Spannrolle (2) derart funktional miteinander gekoppelt sind, daß das Kraftelement (8) abhängig von als Führungsgröße dienenden jeweiligen Lageänderungen (15) des Kontakte­ lementes (1) die Lage der Spannrolle (2) derart ändert, daß sich unabhängig von den jeweiligen Lageänderungen (15) des Kontaktelementes (1) eine vor­ gebbare Andruckkraft (10) zwischen dem Kontaktelement (1) und dem Werk­ stück (17) einstellt.

2. Bandschleifmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Ausgleichsbewegungen (16) der Spannrolle (2) die Andruckkraft (10) zwischen dem Kontaktelement (1) und dem Werkstück (17) unabhängig von Lageänderungen (15) des Kontaktelementes (1) im wesentlichen konstant bleibt.

3. Bandschleifmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ausgleichsbewegung (16) der Spannrolle (2) mit zu­ mindest einer Komponente parallel zu der Lageänderung (15) des Kontaktele­ mentes (1) verläuft.

4. Bandschleifmaschine gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Lageänderung des Kontaktelementes (1) die Spannrolle (2) derart verstellbar ist, daß durch die Ausgleichsbewegung der Spannrolle (2) die Umschlingungslänge um Spannrolle (2), Kontaktelement (1) und Antriebsrolle (7) bzw. Umlenkrolle (6) herum größer wird und dadurch an dem Schleifband Kräfte auftreten, die an dem Kontaktelement angreifenden Reibungskräften und/oder dynamischen Kräften entgegenwirken.

5. Bandschleifmaschine gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur funktionalen Kopplung von Lageänderung des Kontaktelementes (1) mit der Ausgleichbewegung der Spannrolle (2) ein Übertragungsverhältnis vorgebbar ist, durch das die Umschlingungslänge größer als die Länge des Schleifbandes (5) wird.

6. Bandschleifmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die an der Spannrolle (2) auftretenden Reaktionskräfte aufgrund der Bandspannung des Schleifbandes (5) funktional auf das Kontaktelement (1) derart rückkoppelbar sind, daß Veränderungen der Bandspannung des Schleif­ bandes (5) keine Veränderung der Andruckkraft (10) an dem Kontaktelement (1) hervorrufen.

7. Bandschleifmaschine gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die funktionale Kopplung zwischen Kontaktelement (1) und Kraftelement (8) der Spannrolle (2) mechanisch erfolgt.

8. Bandschleifmaschine gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die funktionale Kopplung zwischen Kontaktelement (1) und Kraftelement (8) der Spannrolle (2) dadurch erfolgt, daß ein Anlenkungspunkt des zwischen Kon­ taktelement (1) und Spannrolle (2) angeordneten Kraftelementes (8) direkt me­ chanisch mit dem Kontaktelement (1) verbunden ist und gleichsinnig mit der Lageänderung (15) des Kontaktelementes (1) seine Lage verändert und der andere Anlenkungspunkt des Kraftelementes (8) an der Spannrolle (2) festge­ legt ist.

9. Bandschleifmaschine gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Kraftelement (8) der Spannrolle (2) einen Pneuma­ tikzylinder (8) oder einen Hydraulikzylinder (8) aufweist, der die Spannrolle (2) gegen das Schleifband (5) drückt und dabei das Schleifband (5) mit einer Bandspannung beaufschlagt.

10. Bandschleifmaschine gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der an der Spannrolle (2) festgelegte Pneumatikzylinder (8) oder Hydraulikzylinder (8) so mit Druck beaufschlagbar ist, daß der Anpreßdruck der Spannrolle (2) gegen das Schleifband (5) im wesentlichen konstant ist.

11. Bandschleifmaschine gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft in dem an der Spannrolle (2) festge­ legten Pneumatikzylinder (8) oder Hydraulikzylinder (8) einstellbar konstant ist.

12. Bandschleifmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die funktionale Kopplung zwischen Kontaktelement (1) und Kraftelement (8) der Spannrolle (2) dadurch erfolgt, daß ein Wegaufnehmer die Lageänderung (15) des Kontaktelementes (1) erfaßt und eine Steuereinrich­ tung des Kraftelementes (8) aufgrund der weiter gemeldeten Lageänderung (15) die Kraftwirkung des Kraftelementes (8) derart verändert, daß die An­ druckkraft (10) zwischen Kontaktelement (1) und Werkstück (17) auch bei La­ geänderungen (15) des Kontaktelementes (1) im wesentlichen konstant bleibt.

13. Bandschleifmaschine gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftelement (8) der Spannrolle (2) einen elektrischen Stellantrieb aufweist, der die Spannrolle (2) gegen das Schleifband (5) drückt.

14. Bandschleifmaschine gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftelement (8) der Spannrolle (2) einen Pneumatikzylinder oder einen Hy­ draulikzylinder aufweist, der die Spannrolle (2) gegen das Schleifband (5) drückt.

15. Bandschleifmaschine gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Kontaktelement (1) ein Pneumatikzylinder (4) oder Hydraulikzylinder (4) angeordnet ist, der das Kontaktelement (1) druckbe­ aufschlagt in Richtung auf das Werkstück (17) vorspannt.

16. Bandschleifmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an dem Kontaktelement (1) ein elektrisch ansteuerbares und/oder elektrisch angetriebenes Stellglied angeordnet ist, das das Kontakte­ lement (1) in Richtung auf das Werkstück (17) vorspannt.

17. Bandschleifmaschine gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Kontaktelementes (1) entlang einer geraden Linie erfolgt.

18. Bandschleifmaschine gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Spannrolle (2) entlang einer geraden Linie erfolgt.

19. Bandschleifmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bewegung der Spannrolle (2) entlang einer funktionalen Kur­ ve (18) erfolgt.

20. Bandschleifmaschine gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als eine Spannrolle (2) vorgesehen ist, die auf­ grund der Lageänderung (15) des Kontaktelementes (1) gleichwirkend gegen das Schleifband (5) drücken.

21. Bandschleifmaschine gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiteres Kontaktelement (1), vorzugs­ weise benachbart zu dem ersten Kontaktelement (1) von dem Schleifband (5) umspannt ist.

22. Bandschleifmaschine gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kontaktelement (1) über ein Übertra­ gungsglied mit einem Antriebsmotor gekoppelt ist, der unabhängig von den La­ geänderungen (15) des Kontaktelementes (1) ortsfest angeordnet ist.