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Die
Erfindung betrifft eine Flügelnut-Schleifvorrichtung
zum Innenschleifen eines Kompressorzylinders mit einer Innenöffnung und
einer von der Innenöffnung
radial nach außen
verlaufende Flügelnut.
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8 zeigt eine perspektivische
Ansicht eines Typs herkömmlicher
Flügelnut-Schleifvorrichtungen,
bei dem ein Kompressorzylinder 1, der mittels einer (nicht
gezeigten) Haltevorrichtung in Position gehalten wird, eine Innenöffnung 2 (Mittellinie
01) und eine radial nach außen
von der Innenöffnung 2 verlaufende
Flügelnut 3 aufweist.
In die Innenöffnung 2 sind
ein Halter 5 und ein Innenschleifelement 6 vom Toothpick-Typ
eingeführt,
wobei der Halter 5 an dem linken Ende eines Körpers 4 der
Schleifvorrichtung befestigt ist, ein rechtes Ende des Schleifelements 6 mit
einer Spindel 7 verbunden ist und ein linkes Ende des Schleifelements 6 drehbar
von dem Halter 5 aufgenommen ist. Während das Schleifelement 6 mittels der
Spindel 7 eine Hochgeschwindigkeits-Drehbewegung ausführt, und
dabei der Kör per 4 zusammen
mit dem Schleifelement 6 in der Richtung des Pfeils X1 bewegt
wird, schleift das Schleifelement 6 eine Fläche der
einander gegenüberliegenden
Flächen
der Nut 3, und wenn der Körper 4 in Gegenrichtung
des Pfeils X1 bewegt wird, schleift das Schleifelement 6 die
jeweils andere der einander gegenüberliegenden Flächen der
Nut 3. Bei 8 ist ein offener Raum vorgesehen.
Generell ist bei einem Kompressor vom Flügel-Typ der Zylinder 1 von beiden
Seiten her jeweils durch ein Seitengehäuse bedeckt, und eine in der Nut 3 angeordnete
rechteckige Flügelplatte
kontaktiert die Außenfläche eines
(nicht gezeigten) exzentrischen Rotors.
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Bei
dem oben erläuterten
Schleifsystem variiert jedoch die durch das Schleifelement 6 erzeugte Abrasion
an Stellen unterschiedlicher Abstände vom proximalen Ende des
Schleifelements, so dass der Grad (die Präzision) der Ebenheit und der
Grad (die Präzision)
der Parallelität
der einander gegenüberliegenden
Flächen
der Nut 3 beeinträchtigt
werden. Zudem sind aufgrund des kleinen Durchmessers des Schleifelements 6 dessen
Schleifgeschwindigkeit an der Fläche
und dessen Härte
unvermeidlicherweise nur gering, wobei sich diese Nachteile mit
abnehmender Breite der Nut 3 noch verstärken.
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Bei
dem in
9 gezeigten Plattenschleifsystem,
das beispielsweise aus
DE
25 52 259 A1 bekannt ist und als nächstliegender Stand der Technik angesehen
wird, ist eine Schleifplatte
10 an einem stangenförmigen Halter
9 gehalten
und wird mittels einer innerhalb des Haltes
9 installierten
Antriebskraftübertragungsvorrichtung
in Pfeilrichtung angetrieben. Wenn der Halter
9 in Richtung
des Pfeils X2 nach links bewegt wird, schleift die Schleifplatte
10 eine
der einander gegenüberliegenden
Flächen
der Nut
3, und wenn der Halter
2 in Gegenrichtung
des Pfeils X2 zurück
in die Position gemäß
9 bewegt wird, schleift
er die andere Fläche
der Nut
3.
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Da
sich jedoch bei dem Schleifsystem gemäß 9 mit fortschreitendem Schleifvorgang
der Abstand, um den der Halter 9 vorsteht, verändert, und
der Halter 9 ein Ausleger ist, lässt sich nicht vermeiden, dass
der Grad der Ebenheit und der Grad der Parallelität ungleichmäßig werden.
Zudem ist es schwierig, die Schleifscheibe auszuwechseln, da zu diesem
Zweck nicht nur die Schleifscheibe 10, sondern auch Riemen,
Lager etc. ausgewechselt werden müssen.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, eine Flügelnut-Schleifvorrichtung für einen
Kompressorzylinder zu schaffen, die eine verbesserte Herstellungspräzision,
insbesondere hinsichtlich der Ebenheit und der Parallelität, sowie
eine verbesserte Herstellungseffizienz ermöglicht.
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Zur
Lösung
der Aufgabe wird mit der Erfindung eine für einen Kompressorzylinder
vorgesehene Flügelnut-Schleifvorrichtung
gemäß Anspruch
1 vorgeschlagen; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen
aufgeführt.
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Im
folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine teilweise geschnittene
Seitenansicht der Flügelnut-Schleifvorrichtung
während
einer Schleifoperation;
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2 eine entlang der Linie
II-II von 1 angesetzte
schematische Schnittansicht;
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3 eine entlang der Linie
III-III von 1 angesetzte
schematische Schnittansicht;
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4 eine vergrößerte Teilansicht
von 1;
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5 eine vergrößerte Teilansicht
von 2;
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6 eine vergrößerte Teilansicht
von 3;
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7A, 7B und 7C jeweils
Ansichten eines Teils von 5 zur
Darstellung modifizierter Ausgestaltungen;
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8 eine perspektivische Teilansicht
einer Flügelnut-Schleifvorrichtung
gemäß dem Stand
der Technik; und
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9 eine perspektivische Teilansicht
einer weiteren Flügelnut-Schleifvorrichtung
gemäß dem Stand
der Technik.
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In 1-3, die einer erste Ausführungsform der
Flügelnut-Schleifvorrichtung
gemäß der Erfindung
zeigen, sind diejenigen Teile, die Teilen der herkömmlichen
Vorrichtungen gemäß 8 und 9 gleich sind oder diesen entsprechen,
mit gleichen Bezugszeichen versehen. Gemäß 1 ist auf einer Basis 14 ein
vor- und rückwärts verfahrbarer
Schlitten 16 von einer Schiene 15 gehalten, die
in der Vor- und
Rückwärts-Bewegungsrichtung
verläuft,
d.h. in 1 senkrecht
zur Blattebene. Ein an der Unterfläche des vorwärts und
rückwärts verfahrbaren
Schlittens 16 ausgebildetes Innengewinde 17 befindet
sich über
Kugeln (die eine Kugelspindel bilden) im Gewindeeingriff mit einer
Führungsschraube 18,
die mit der Abtriebswelle eines Wechselstrom-Servomotors (beide
nicht gezeigt) verbunden ist, der an der Basis 14 befestigt
ist. Somit wird durch Antreiben des Vorwärts-/Rückwärts-Schlittens 16 in
einer Hin- und Herbewegungsrichtung, d.h. in irgendeiner Richtung,
die in 1 senkrecht zur
Blattebene verläuft,
eine Schleifscheibe 11 unter einem rechten Winkel auf die Flächen der
Flügelnut 3 hin
bewegt. Dies ermöglicht das
Zustellen der Schleifscheibe 11 mit vorbestimmter Schnitttiefe
zu der gegenüberliegenden
Fläche der
Flügelnut 3.
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An
dem vor- und rückwärts verfahrbaren Schlitten 16 ist
ein nach rechts und links verfahrbarer Schlitten 21 von
einer Schiene 20 gehalten; dieser Schlitten 21 ist
zwecks Bewegung nach rechts und links über einen weiteren (nicht gezeigten)
Kugelspindelmechanismus mit einem Wechselstrom-Servomotor 22 verbunden,
der an dem vor- und rückwärts verfahrbaren
Schlitten 16 befestigt ist.
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An
einer vertikalen Schiene 24 des Rechts-links-Schlittens 21 ist
ein auf- und abwärts verfahrbarer
Schlitten 25 gelagert, der zwecks Auf- und Abwärtsbewegung über einen
weiteren (nicht gezeigten) Kugelspindelmechanismus mit einem Wechselstrom-Servomotor 26 verbunden
ist, welcher seinerseits am oberen Bereich des Rechts-links-Schlittens 21 befestigt
ist.
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In
einer Ausnehmung 28, die an der rechten Seitenfläche im mittleren
Höhenbereich
des auf- und abwärts
verfahrbaren Schlittens 25 ausgebildet ist, greift ein
linker Endteil eines Index-Tisches 30 einer Index-Maschine 29 ein.
An der rechten Seitenfläche des
auf- und abwärts
verfahrbaren Schlittens 25 ist über der Ausnehmung 28 eine
Basis 31 befestigt, die mit einem Motor 32 und
einem Schleifplattenhalter 33 versehen ist, wobei eine
Abtriebs-Riemenscheibe 34 des Motors 32 über einen
Synchronriemen 35 mit einer Riemenscheibe 36 verbunden
ist, und wobei ein Zahnrad 38, das fest mit einer Achse 37 verbunden ist,
welche ebenfalls fest mit der Riemenscheibe 36 verbunden
ist, mit einem außerhalb
des Umfangs der Schleifscheibe 11 ausgebildeten Zahnrad 39 (siehe 5) kämmt. Zwei an den untersten
Enden der Halter 33 angeordnete keilförmige Vorsprünge 40 greifen
mit einem keilförmigen
konkaven Bereich 42 zusammen, der am oberen Ende eines
Trägerteils 41 ausgebildet
ist, wobei sich der Punkt des Zusammengriffs innerhalb einer in
dem Index-Tisch 30 ausgebildeten Öffnung 43 befindet.
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Das
Trägerteil 41 ist
auf- und abwärtsbewegbar
an einer vertikalen Schiene 45 geführt, die an der rechten Seitenfläche des
auf- und abwärts
verfahrbaren Schlit tens 25 befestigt ist, wobei das untere
Ende des Trägerteils 41 mit
einer Stange 47 eines am Auf-/Abwärts-Schlitten 25 befestigten
Hydrauliköl-Zylinders 46 verbunden
ist.
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In
einem oberen Umfangsbereich der Öffnung 43 des
Index-Tisches 30 befindet sich ein C-förmiger Abstandhalter-Ring 49 derart
im Eingriff, dass sein Spalt 49a in die in 1 rechte Richtung weist (d.h. zur Mitte
des Index-Tisches 30 hin). An diesem Abstandhalter-Ring 49 ist
der Zylinder 1 angeordnet, wobei sich seine Flügelnut 3 direkt
an dem Schlitz 49a befindet, und der Zylinder 1 mittels
eines Paares von Armen 50a einer Klemmvorrichtung 50 (bei
der es sich um ein Beispiel für
die Haltevorrichtung handelt) klemmend gehalten ist. Da die Flügelnut 3 des Zylinders 1 relativ
zu der Öffnung 43 zur
Seite der Tisch-Mitte hin angeordnet ist, wird ein Moment, das auf
den Index-Tisch 30 aufgrund der Schleifkraft ausgeübt wird,
die während
des Schleifvorgangs rechtwinklig auf eine der einander gegenüberliegenden Flächen der
Flügelnut 3 einwirkt,
reduziert, so dass es leichter wird, den Index-Tisch 30 stationär und fest zu
halten und die Herstellungsgenauigkeit zu erhöhen. In 2 ist bei 51 ein an dem Index-Tisch 30 festgelegter
Hydrauliköl-(Klemm-)Zylinder
gezeigt, und 52 ist eine Klemm-Mutter, die mit dem oberen Ende
des von dem Zylinder 51 abstehenden Stiftes zusammengreift.
Gemäß 3 sind an dem Index-Tisch 30 Arbeitsstationen
vorgesehen, z.B. eine Lade-/Entlade-Station P1, eine Schleif-Station P2 und
eine Mess-Station P3, die in regulären Intervallen schrittweise
bewegbar auf einem Kreis angeordnet sind. Wenn ein Werkstück geklemmt
wird, werden die Arme 50a, die, wie in 3 bei der Lade-Station P1 gezeigt, zur
Mitte des Tischs hin gerichtet sind, auf die Richtung der Zylinder-Mitte hin gedreht, wie
an der Schleif-Station P2 gezeigt, und dann zwangsweise nach unten
hin bewegt, um das Werkstück
(Zylinder 1) zu klemmen. Wenn der klemmende Angriff an
dem Werkstück
gelöst
werden soll, werden die Arme 50a, die, wie an der Mess-Station
P3 gezeigt, auf einer Kreislinie angeordnet sind, zwangsweise aufwärts bewegt,
um ihren Klemmgriff zu lösen,
und derart gedreht, dass sie zur Mitte des Index-Tisches 30 hin
weisen, wie an der Entlade-Station P1 gezeigt ist.
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4, 5, 6 zeigen
vergrößerte Teilansichten von 1, 2 bzw. 3.
Wie 5 deutlich zeigt,
weist die Schleifplatte 11 eine kreisförmige Stahlplatte auf, die
an ihrem Umfang mit einem Zahnkranz 39 versehen ist und
auf beiden Seiten mit Schleifschichten 55 (Membranen, dünnen Platten
etc.) wie z.B. aus cBN (kubischem Bornitrid) versehen ist. Ein zentraler Achsstift 56 ist
mittels eines Lagers 57 in Öffnungen 58 des zweigeteiltern
Halters 33 gelagert. Die Schleifschichten 55 sind
durch kleine Zwischenräume
von verzahnten Teilen 54 beabstandet. Mit 59 ist eine
Mutter, mit 60,60 sind Abdeckteile und mit 61 ist ein
Stift gekennzeichnet. Gemäß 4 ist die Schleifscheibe 11 relativ
zu dem Halter 33 weiter nach rechts hin exponiert, so dass
die Schleifschichten 55 der Schleifscheibe 11 in
der Lage sind, während
ihrer Auf- und Abwärtsbewegung
jede der einander gegenüberliegenden
Flächen
der Flügelnut 3 vollständig abzudecken
oder zu schleifen, und dass der Zahnkranz 39 in den offenen
Raum 8 hinein abstehen kann.
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Obwohl 1 den Zustand zeigt, in
dem die Schleifoperation abläuft,
wird vor den Schleifoperation das Trägerteil 41 auf die
Position 41' abgesenkt, der
Aufwärts-/Abwärts-Schlitten 25 auf
die Position 25' angehoben,
um das Trägerteil 41 unterhalb
der Öffnung 43 zu
halten sowie den Halter 33 oberhalb der inneren Öffnung 2 und
oberhalb der Klemmvorrichtung 50 zu halten, der Index-Tisch 30 in
Richtung des Pfeils gemäß 3 gedreht und ein ungeschliffener
Zylinder 1 zu der Schleif-Station P2 bewegt. Dann wird die Rechts-/Links-Position
des Rechts-/Links-Schlittens 21 festgelegt, wenn die Schleifscheibe 11 die
Position gemäß 1 oder 6 einnimmt. Der Motor 32 wird
durchgehend betätigt.
Wenn der Halter 33 abgesenkt wird, wird das Trägerteil 41 angehoben,
wodurch gemäß 1 die keilförmigen Vorsprünge 40 in
Eingriff mit den keilförmigen
konkaven Bereichen 42 bewegt werden. Der Aufwärts-/Abwärts-Schlitten 25 wiederholt
seine Auf- und Abwärtsbewegung,
so dass eine der einander gegenüberliegenden
Flächen
der Flü gelnut 3 mittels des
vor- und rückwärts verfahrbaren
Schlittens 16 allmählich
geschnitten bzw. geschliffen wird. Wenn der vorbestimmte Schnitt
hergestellt worden ist, wird die andere Fläche auf die gleiche Weise geschnitten. Wenn
die Schleifoperation beendet ist, wird der Schlitten 25 auf 25' angehoben,
das Trägerteil 41 auf 41' abgesenkt und
der Index-Tisch 30 in Richtung des Pfeils gemäß 3 um 120° gedreht, so dass der Zylinder 1 frei
von dem Aufwärts-/Abwärts-Schlitten 25 und
dem Trägerteil 41 wird.
Zu diesem Zeitpunkt werden das Laden und Entladen an der Station P1
sowie das Messen an der Station P3 beendet.
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Gemäß 7A können in einem Fall, in dem die
radiale Tiefe eines offenen Raums 8a klein ist und es schwierig
wäre, an
einer Schleifscheibe einen Zahnkranz 39 wie in 1 und 5 anzubringen, eine ohne Verzahnung belassene
Schleifscheibe 11a und ein angrenzender Zahnkranz 65 in
einem Körper z.B.
mit Hilfe federbeaufschlagter Stifte 66 kombiniert werden,
wobei die Verzahnung 65 durch einen (nicht gezeigten) Führungszahnkranz
angetrieben wird, der in den Haltern 33 gehalten ist. Bei
dieser Ausgestaltung erhält
die Schleifscheibe 11a, die periodisch zwecks Reparatur
ausgetauscht werden muss, eine einfache Struktur, so dass ein Austausch
weniger häufig
erforderlich ist oder ganz entfallen kann und die Betriebskosten
reduziert werden.
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Statt
des Zahnkranzes 65 kann eine Riemenscheibe 68 (7B) verwendet werden, die
von einem Riemen mit kreisförmigem
Querschnitt, einem Synchronriemen oder dgl. angetrieben werden kann. In
diesem Fall kann der gleiche Effekt wie gemäß 7A erzielt werden.
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Anstelle
der Riemenscheibe 68 kann ein Kegelrad 69 (7C) verwendet werden, das
mit einem von den Haltern 33 gehaltenen Kegelradritzel 70 zusammengreift,
welches seinerseits durch ein (nicht gezeigtes) Kabel angetrieben
wird. Diese Ausgestaltung ermöglicht
einen kompakten Antriebsmechanismus und eine Reduzierung der Herstellungskosten.
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Ferner
können
anstelle der keilförmigen
Vorsprünge 40 und
des keilförmigen
konkaven Bereichs 42 ein konischer Vorsprung und ein konischer
Ausnehmungsbereich verwendet werden. Bei dieser Variante wird eine
Festlegung sowohl in der Rechts-/Links-Richtung als auch in der
Vorwärts-/Rückwärts-Richtung
erzielt, wodurch sich eine hohe Herstellungsgenauigkeit und niedrige
Herstellungskosten ergeben. Andererseits gewährleisten der keilförmige Vorsprung 40 und
der keilförmige konkave
Bereich, die in den Figuren gezeigt sind, eine feste Positionshaltung
in der Vorwärts-/Rückwärts-Richtung
der Schleifscheibe 11,11a, sowie einen exakten
Abstand und ein exaktes Maß an
Parallelität
und Ebenheit der einander gegenüberliegenden
Flächen
der Flügelnut 3.
Die zweigeteilten Halter 33,33 gemäß 2 und 5 gewährleisten
eine einfache Montage.
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Da
bei der gemäß Anspruch
1 ausgebildeten ersten Ausführungsform
der Erfindung während
des mittels des Auf-/Abwärts-Schlittens 25 erfolgenden Schleifens
der Flügelnut 3 das
untere Ende des Halters 33 fest von dem Trägerteil 41 eingeschlossen
ist, d.h. die Schleifscheibe 11 sowohl an der oberen als auch
an der unteren Seite und somit nicht lediglich freischwebend gehalten
ist, ist eine stabile Halterung gewährleistet, so dass das Maß der Ebenheit
und der Parallelität
der Flügelnut
beträchtlich
verbessert werden.
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Mit
der in Anspruch 2 angegebenen zweiten Ausführungsform werden eine präzise Arbeitsposition
und eine hohe Schleifeffizienz erreicht.
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Bei
der dritten Ausführungsform
gemäß Anspruch
3 wird das untere Ende des Halters 33 von dem Trägerteil 41 fest
in Position gehalten.
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Bei
der vierten Ausführungsform
gemäß Anspruch
4 können
die Vorwärts-/Rückwärts-, Rechts-/Links-
und Auf-/Abwärts-Bewegungen
der Schleifscheibe 11 stabil und leicht durchgeführt werden,
und die Führungsmechanismen
werden vereinfacht.