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Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung zur Finishbearbeitung gekrümmter Flächen mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, insbesondere mehrfach gekrümmter Flächen mit einer um eine Rotationsachse umlaufenden kreisförmigen Krümmung und einer in Längsrichtung der Rotationsachse verlaufenden mikro-balligen oder mikro-hohlen Krümmung, wie sie beispielsweise bei Lagerflächen an Wellen auftreten. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Bearbeitung von Kurbelwellenlagerflächen im Einstechverfahren.
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Unter Finishbearbeitung, nachfolgend kurz Finishen genannt, wird ein spanendes Bearbeitungsverfahren mit geometrisch unbestimmter Schneide verstanden, bei dem zwischen einem vielschneidigen Finishwerkzeug und der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche meist eine aus zwei Komponenten bestehende Schnittbewegung realisiert wird, indem einer Dreh- oder Hubbewegung eine kurzhubige Oszillationsbewegung überlagert wird. Die Dreh- oder Hubbewegung kann dabei sowohl vom Finishwerkzeug als auch vom Werkstück ausgeführt werden, während die kurzhubige Oszillationsbewegung überwiegend nur vom Finishwerkzeug, speziell dem Finishkopf, ausgeführt wird. Das Finishwerkzeug wird zum Finishen mit einer definierten Anpresskraft gegen die zu bearbeitende Werkstückoberfläche gedrückt. Durch das Finishen werden die Spitzen des Rautiefenprofiles einer Werkstückoberfläche abgetragen, wodurch die Oberflächenrauheit verringert wird. Eine Formgebung des Werkstückes ist beim Finishen nicht angestrebt, vielmehr soll beim Finishen die in vorangegangenen Bearbeitungsschritten erzeugte Form erhalten bleiben und lediglich das Rautiefenprofil der Oberfläche verändert werden. Bei der Finishbearbeitung von Lagerflächen an Wellen im Einstechverfahren wird das Finishwerkzeug in Position zu der zu bearbeitenden Lagerfläche gebracht und in dieser Position mit einer definierten Andrückkraft gegen die Lagerfläche gehalten. Die Schnittbewegung wird durch die Rotation der Welle und die längs zur Rotationsachse der Welle gerichtete Oszillationsbewegung des Finishwerkzeuges erzeugt. Die bearbeitbare Breite eines Lagers entspricht der Finishwerkzeugbreite zuzüglich dem Oszillationshub des Finishwerkzeuges.
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Zur Erzeugung der kurzhubigen Oszillationsbewegung des Finishwerkzeuges sind Exzentersysteme, pneumatische und hydraulische Schwingungssysteme, elektrodynamische Erreger sowie durch Piezoaktoren bewegte Finishwerkzeuge bekannt.
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So wird beispielsweise in der
DE 2 305 026 A eine Vorrichtung zur Feinstbearbeitung von Werkstücken beschrieben, bei der ein Feinstbearbeitungswerkzeug mittels einer von einem Exzenter angetriebenen Schwingeinrichtung in eine oszillatorische Bewegung versetzt wird. Auch in der
DE 3919359 C1 sowie der
DE 295 14 753 U1 werden Lösungen beschrieben, bei denen die von einem Elektromotor erzeugte Rotationsbewegung über einen Exzenter in eine kurzhubige Oszillationsbewegung umgewandelt wird. Nachteilig bei diesen Lösungen ist, dass die Bearbeitung gekrümmter, insbesondere mehrfach gekrümmter Flächen kaum oder nur mit erheblichem Aufwand möglich ist. Ein weiterer Nachteil dieser Lösungen ist der nur begrenzte bzw. aufwendig zu realisierende Stellbereich der Parameter, insbesondere der Frequenz sowie der Amplitude, der Oszillationsbewegung.
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Aus der
DE 1 957 766 A ist eine pneumatische Superfinish-Maschine zur Feinstbearbeitung bekannt, die über einen pneumatisch angetriebenen Schwingungserreger mit einem doppelseitig wirkenden Kolben in einem Pneumatikzylinder verfügt. Auch diese Lösung ist zur Bearbeitung gekrümmter, insbesondere mehrfach gekrümmter Flächen nicht geeignet. Weiterhin ist der realisierbare Stellbereich der Parameter der Oszillationsbewegung erheblich eingeschränkt.
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Aus der
DE 10 2010 036 470 A1 ist eine Vorrichtung zum Honen von Laufflächen an Wälzlagerringen bekannt, die einen an einem Träger schwenkbeweglich gelagerten Grundkörper, wobei die Schwenkbewegung des Grundkörpers mittels eines NC-gesteuerten Servoantriebes realisiert wird, und einen am Grundkörper linearbeweglich angeordneten Werkzeug-Basisträger, der mit einem am Grundkörper befestigten Antrieb zur Erzeugung einer Oszillationsbewegung des Werkzeug-Basisträgers funktionell verbunden ist, aufweist. Die Schwenkachse des Grundkörpers und die Oszillationsachse des Werkzeugbasisträgers stehen orthogonal zueinander. Die Bewegung des Werkzeug-Basisträgers ergibt sich somit aus einer Überlagerung der Schwenkbewegung des Grundkörpers mit der von dem am Grundkörper befestigten Antrieb erzeugten Oszillationsbewegung. Nachteilig hierbei ist, dass der Antrieb zur Erzeugung der Oszillationsbewegung am schwenkbeweglichen Grundkörper angeordnet ist. Damit muss zur Erzeugung der Schwenkbewegung eine vergleichsweise große Masse bewegt werden, was sich auf die realisierbare Frequenz der Schwenkbewegung nachteilig auswirkt.
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Ein erheblich verbesserter Stellbereich der Parameter der Oszillationsbewegung kann durch die Verwendung von Piezoaktoren erreicht werden. So wird in der
DE 10 2005 027 727 B4 eine Antriebseinrichtung zur Finishbearbeitung beschrieben, bei der ein in einem Rahmen in einer Ebene beweglich angeordneter, den Finishkopf tragender Oszillationskörper mittels mindestens eines Piezoaktors in eine in einer Ebene liegende Oszillationsbewegung versetzt wird. Der Oszillationskörper wird dabei durch als Stege ausgeführte Festkörpergelenke, deren Längsachsen in Richtung des Drehpunktes des Oszillationskörpers weisen, im Rahmen gehalten.
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Keine der aus dem Stand der Technik bekannte Lösung ist jedoch hinreichend gut zur Finishbearbeitung gekrümmter Flächen, insbesondere mehrfach gekrümmter Flächen mit einer um eine Rotationsachse umlaufenden kreisförmigen Krümmung und einer in Längsrichtung der Rotationsachse verlaufenden mikro-balligen oder mikro-hohlen Krümmung, geeignet.
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Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Antriebseinrichtung zur Finishbearbeitung gekrümmter Flächen, insbesondere mehrfach gekrümmter Flächen mit einer um eine Rotationsachse umlaufenden kreisförmigen Krümmung und einer in Längsrichtung der Rotationsachse verlaufenden mikro-balligen oder mikro-hohlen Krümmung. Dabei sollen die Parameter der erzeugte Oszillationsbewegung gut einstellbar sein, um insbesondere das Finishen von Lagerflächen an Wellen im Einstechverfahren mit hoher Präzision und ohne ein Verändern der in vorangegangenen Berabeitungsschritten erzeugten Form der Lagerfläche durchführen zu können.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des 1. Patentanspruches gelöst. In den Patentansprüchen 2 bis 5 sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Antriebseinrichtung beschrieben.
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Eine erfindungsgemäße Antriebseinrichtung zur Finishbearbeitung gekrümmter Flächen umfasst ein Gestell und mindestens eine am Gestell angeordnete Einrichtung zur Erzeugung einer Oszillationsbewegung eines einen Finishkopf tragenden Oszillationskörpers orthogonal zu einer Achse des Gestelles und eine Einrichtung zur Erzeugung einer Kippbewegung um eine vom Oszillationskörper entfernt auf der vorgenannten Achse des Gestelles liegenden, zu dieser vorgenannten Achse im Wesentlichen orthogonal gerichteten Drehachse, wobei die Einrichtung zur Erzeugung der Kippbewegung derart mit dem Oszillationskörper wirkverbunden ist, dass eine Übertragung der Kippbewegung auf den Oszillationskörper erfolgt, so dass die Kippbewegung der Oszillationsbewegung überlagert wird. Der Oszillationskörper ist mittels zweier paralleler Feststoffgelenkbleche, deren Drehachsen parallel zueinander liegen, mit dem Gestell der Antriebseinrichtung verbunden, so dass die Oszillationsbewegung des Oszillationskörpers auf eine Bewegung in einer orthogonal zu den Drehachsen der Feststoffgelenkbleche liegenden Ebene begrenzt ist. Die Feststoffgelenkbleche sind zum einen am Oszillationskörper befestigt und zum anderen an einem Verbindungsteil angebracht, das über ein weiteres Feststoffgelenk mit einer parallel zu den Drehachsen der Feststoffgelenkbleche liegenden Drehachse mit dem Gestell der Antriebseinrichtung verbunden ist. Das vorgenannte Verbindungsteil ist mit der Einrichtung zur Erzeugung einer mit der Oszillationsbewegung synchronisierbaren Kippbewegung derart wirkverbunden, dass eine zur Oszillationsbewegung des Oszillationskörpers in der orthogonal zu den Drehachsen der Feststoffgelenkbleche liegenden Ebene synchronisierbare Kippbewegung des Verbindungsteiles um die Drehachse des Feststoffgelenkes, mit dem das Verbindungsteil mit dem Gestell der Antriebseinrichtung verbunden ist, erzeugbar ist. Dabei sind die Feststoffgelenkbleche so an dem Verbindungsteil angebracht, dass diese Kippbewegung des Verbindungsteiles über die Feststoffgelenkbleche auf den Oszillationskörper übertragen und der Oszillationsbewegung des Oszillationskörpers überlagert wird. Der Oszillationskörper führt somit in der genannten orthogonal zu den Drehachsen der Feststoffgelenkbleche liegenden Ebene eine Oszillationsbewegung aus, der eine Kippbewegung in dieser Ebene überlagert ist.
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Bevorzugt besteht die Einrichtung zur Erzeugung der Oszillationsbewegung aus einem Servoantrieb mit einer Exzenterwelle, an die der Oszillationskörper so angekoppelt ist, dass die Oszillationsbewegung des Oszillationskörpers orthogonal zur Drehachse der Exzenterwelle gerichtet ist. Dementsprechend stimmt die Drehachse der Exzenterwelle mit jener Achse des Gestelles überein, zu der der Oszillationskörper orthogonal oszilliert.
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Das Verbindungsteil, an dem die Feststoffgelenkbleche mit jeweils einer Seite angebracht sind, ist bevorzugt als ein um die Drehachse des Feststoffgelenkes, über welches es mit dem Gestell der Antriebseinrichtung verbunden ist, kippbarer Wippbalken ausgebildet, wobei die Feststoffgelenkbleche an den beiden freien Enden des Wippbalkens angebracht sind. Am Gestell der Antriebseinrichtung ist ein Piezoaktor so angebracht, der mit einem freien Ende des Wippbalkens so verbunden ist, dass, wenn dieser bei Anlegen einer elektrischen Spannung an den Piezoaktor eine Längenausdehnung erfährt, auf das freie Ende des Wippbalkens eine Kraft einwirkt, die ein Kippen des Wippbalkens um die Drehachse des Feststoffgelenkes, über welches der Wippbalken mit dem Gestell verbunden ist, bewirkt wird. Weiterhin ist an dem Gestell ein Federelement angebracht, das auf das andere freie Ende des Wippbalkens wirkt, und zwar derart, dass durch das Federelement eine dem Kippen des Wippbalkens infolge der Kraftwirkung des Piezoaktors entgegenwirkende Kraft auf den Wippbalken wirkt, so dass bei einer Längenausdehnung des Piezoaktors infolge des Anlegens einer elektrischen Spannung und Kippen des Wippbalkens das Federelement gespannt wird und nach einem Abschalten der elektrischen Spannung und einer Verkürzung des Piezoaktors der Wippbalken durch die Karftwirkung des Federelementes zurückgekippt wird. Dabei ist es zweckmäßig, wenn Mittel zur Vorspannung des Federelementes vorgesehen sind, so dass der Piezoaktor und das Federelement unabhängig vom Betätigungszustand des Piezoaktors ständig im Kontakt mit dem jeweils zugehörigen freien Ende des Wippbalkens stehen, das Hin- und Herkippen des Wippbalkens also auch Abschnittsweise nicht frei, sondern ständig geführt durch die Kraftwirkung des Piezoaktors und des Federelementes erfolgt. Ein wiederholtes Anlegen und Abschalten einer elektrischen Spannung an den Piezoaktors und folglich eine wiederholte Längenausdehnung und Verkürzung des Piezoaktors führt zu einem alternierenden Hin- und Herkippen des Wippbalkens. Über die Feststoffgelenkbleche wird diese Kippbewegung, wie bereits beschrieben, auf den Oszillationskörper übertragen. Wird der Piezoaktor synchron zur Oszillationsbewegung des Oszillationskörpers betätigt, so wird eine zur Oszillationsbewegung des Oszillationskörpers synchrone Kippbewegung des Wippbalkens erzeugt.
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Bei einer alternativen bevorzugten Ausführung der Erfindung ist anstelle des Federelementes ein zweiter Piezoaktor vorgesehen. Dabei ist je ein Piezoaktor mit je einem freien Ende des Wippbalkens wirkverbunden, so dass bei alternierendem asynchronen Anlegen und Abschalten einer elektrischen Spannung an die beiden Piezoaktoren ein Hin- und Herkippen des Wippbalkens bewirkt wird. Auch bei dieser Ausbildung der Erfindung sollte zweckmäßig die Wirkverbindung der Piezoaktoren mit dem jeweiligen Ende des Wippbalkens so ausgebildet sein, dass das Hin- und Herkippen des Wippbalkens auch Abschnittsweise nicht frei, sondern ständig geführt durch die alternierende Kraftwirkung der beiden Piezoaktoren erfolgt.
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Mittels einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung kann eine Bewegungsbahn des Finishkopfes erzeugt werden, die die Finishbearbeitung einer mehrfach gekrümmten Fläche mit einer um eine Rotationsachse umlaufenden kreisförmigen Krümmung und einer in Längsrichtung der Rotationsachse verlaufenden mikro-balligen oder mikro-hohlen Krümmung ermöglicht, ohne dabei die mehrfache Krümmung der Fläche zu verändern, weil der Finishkopf durch die Antriebseinrichtung so bewegt wird, dass er dieser mehrfachen Krümmung der Fläche bei der Finishbearbeitung folgt.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in
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1: den Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Antriebseinrichtung, in
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2: eine perspektivische Ansicht einer Antriebseinrichtung, in
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3a: eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung in neutraler Stellung, in
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3b: eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung mit in Längsrichtung ausgedehntem Piezoaktor und in
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3c: eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung mit in Längsrichtung verkürztem Piezoaktor.
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Die Antriebseinrichtung umfasst ein Gestell 1, in welches eine Einrichtung 2 zur Erzeugung einer Oszillationsbewegung eingebaut ist, die mit einem Oszillationskörper 3 wirkverbunden ist. Am Oszillationskörper 3 ist ein Finishkopf 4 angebracht. Die Einrichtung 2 zur Erzeugung einer Oszillationsbewegung umfasst einen Servoantrieb 2.1 und eine über eine Kupplung 2.2 mit dem Servoantrieb 2.1 verbundene Exzenterwelle 2.3. Die Exzenterwelle 2.3 greift mit ihrem abtreibenden Ende über ein Schiebeelement 5 in den Oszillationskörper 3 ein. Die Drehachse der Exzenterwelle 2.3 fällt mit der Längsachse 6 des Gestells 1 zusammen. In Richtung der Längsachse 6 des Gestelles 1, gegenüberliegend zum Oszillationskörper 3, ist ein Wippbalken 7 über ein Feststoffgelenk 8 mit dem Gestell 1 verbunden. Das Feststoffgelenk 8 ist als Metallstreifen ausgebildet und ist um eine orthogonal zur Längsachse 6, die Längsachse 6 schneidende Drehachse 9 drehbar. Die Länge des Wippbalkens 7 entspricht der Breite des Oszillationskörpers 3. Die beiden freien hin- und herkippbaren Enden des Wippbalkens 7 sind über zwei parallel zueinander und parallel zur Längsachse 6 des Gestells 1 verlaufende Feststoffgelenkbleche 10, 11 mit dem Oszillationskörper 3 verbunden. Die Drehachsen 12, 13 der Festoffgelenkbleche 10, 11 verlaufen parallel zueinander und parallel zu der Drehachse 9 des Feststoffgelenkes 8, über welches der Wippbalken 7 mit dem Gestell 1 verbunden ist. Die drei Drehachsen 9, 12 und 13 des Feststoffgelenkes 8 und der Feststoffgelenkbleche 10, 11 verlaufen orthogonal zu einer Ebene, in der die Längsachse 6 des Gestelles 1 liegt. Die vorgenannte Ebene entspricht der Schnittebene des in 1 gezeigten Längsschnittes der Antriebseinrichtung. Zwischen dem Gestell 1 und einem freien Ende des Wippbalkens 7 ist ein Piezoaktor 14 angeordnet. Die Richtung der Kraftwirkung des Piezoaktors 14 verläuft parallel zur Längsachse 6 des Gestelles 1 und liegt in der vorgenannte Ebene. Des Weiteren ist zwischen dem Gestell 1 und dem anderen freien Ende des Wippbalkens 7 ein Federelement 15 angeordnet. Die Richtung der Kraftwirkung des Federelementes 15 verläuft ebenfalls parallel zur Längsachse 6 des Gestelles 1 und liegt in der vorgenannten Ebene. Das Federelement 15 ist vorgespannt und drückt mit einer vorbestimmten Kraft gegen das freie Ende des Wippbalkens 7, so dass sowohl das Federelement 15 als auch der Piezoaktor 14 stets kraftschlüssig an den freien Enden des Wippbalkens 7 anliegen. Am freien Ende des Wippbalkens, an dem der Piezoaktor 14 anliegt, ist ein als Stellschraube 16 ausgebildetes Stellelement zum Austarieren des Wippbalkens 7 angeordnet. Mittels dieser Stellschraube 16 können die Kippwege der freien Enden des Wippbalkens 7 bei seinem Hin- und Herkippen eingestellt werden.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Antriebseinrichtung, wie sie zu 1 beschrieben wurde. Dargestellt sind insbesondere das Gestell 1, der Oszillationskörper 3, der Finishkopf 4, der Wippbalken 7, das Feststoffgelenk 8, über welches der Wippbalken 7 mit dem Gestell 1 verbunden ist, und die Feststoffgelenkbleche 10, 11 sowie die Längsachse 6 des Gestelles 1, die Drehachse 9, um welche das Feststoffgelenk 8 drehbar ist, und die Drehachse 13 des Feststoffgelenkbleches 11. 2 veranschaulicht insbesodere die Ausbildung der Feststoffgelenkbleche 10, 11 und ihre Anordnung an den beiden freien Enden des Wippbalkens 7 und am Oszillationskörper 3. Durch diese Ausbildung und Anordnung der Feststoffgelenkbleche 10, 11 wird erreicht, dass der Oszillationskörper 3 nur Bewegungen in einer orthogonal zu den Drehachsen 9, 12 und 13 liegenden Ebene ausführen kann.
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Die 3a bis 3c zeigen schematische Darstellungen einer Antriebseinrichtung gemäß 1. In den 3a bis 3c sind die für eine Beschreibung der Funktion der Antriebseinrichtung wichtigen Baugruppen, das Gestell 1, die Einrichtung zur Erzeugung einer Oszillationsbewegung 2 mit der Exzenterwelle 2.3, der Oszillationskörper 3, das Schiebeelement 5, der Wippbalken 7, welcher über das Feststoffgelenk 8 mit dem Gestell 1 verbunden ist, die Festoffgelenkbleche 10, 11, der Piezoaktor 14 und das Federelement 15 schematisch dargestellt. Außerdem sind die Längsachse 6 des Gestelles 1 sowie die Drehachsen 9, 12 und 13 des Feststoffgelenkes 8 und der Feststoffgelenkbleche 10 und 11 in die 3a bis 3c eingezeichnet. Ein Pfeil 17 veranschaulicht die mögliche bzw. ausgeführte Oszillationsbewegung des Oszillationskörpers 3, ein Pfeil 18 die durch in Längsrichtung erfolgte Ausdehnung des Piezoaktors 14 bewirkbare Kippbewegung des Wippbalkens 7 und ein Pfeil 19 das durch die Kraftwirkung des Federelementes 15 bewirkbare Zurückkippen des Wippbalkens 7 bei in Längsrichtung verkürztem Piezoaktor 14.
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3a zeigt die Antriebseinrichtung in „neutraler” Stellung, d. h. der Oszillationskörper 3 steht symmetrisch und orthogonal zur Längsachse 6 und der Wippbalken 7 orthogonal zur Längsachse 6. Der Piezoaktor 14 ist mechanisch vorgespannt. Seine Länge liegt zwischen der bei Anlegen einer maximalen positiven Spannung bewirkbaren maximalen Längenausdehnung und der bei einer mechanischen Vorspannung des Piezoaktors 14 durch Anlegen einer negativen Spannung bewirkbaren maximalen Verkürzung des Piezoaktors 14. Die in den 3b und 3c gezeigten Stellungen zeigen die maximale Auslenkung des Oszillationskörpers 3 bei einer mit der Oszillationsbewegung synchronisierten Kippbewegung. In 3b hat der Oszillationskörper 3 durch Verdrehung der Exzenterwelle 2.3 seine maximale Verschiebung in einer Oszillationsrichtung gemäß dem Pfeil 17, in der 3b nach oben, eingenommen. Gleichzeitig ist der Wippbalken 7 durch Anlegen einer positiven elektrischen Spannung an den Piezoaktor 14, der dadurch in seiner Länge ausgedehnt ist, um die Drehachse 9 aus der orthogonalen Stellung zur Längsachse 6 gekippt. Diese Kippbewegung des Wippbalkens 7 wird über die Drehgelenkbleche 10 und 11 auf den Oszillationskörper 3 übertragen, wodurch dieser ebenfalls aus der orthogonalen Stellung zur Längsachse 6, in der 3b nach links, gekippt wird. Die Drehgelenkbleche verdrehen sich dabei um ihre zugehörigen Drehachsen 12 bzw. 13. In 3c hat der Oszillationskörper 3 durch eine gegenüber 3b halbe Drehung der Exzenterwelle 2.3 seine maximale Verschiebung in die zu 3b entgegengesetzte Oszillationsrichtung gemäß dem Pfeil 17, in der 3c nach unten, eingenommen. Gleichzeitig oder synchron dazu ist der Wippbalken 7 durch Anlegen einer negativen Spannung an den Piezoaktor 14 und somit einer Verkürzung des Piezoaktors 14 in Längsrichtung durch die Wirkung der Federkraft des Federelementes 15 um die Drehachse 9, in der 3c nach rechts, zurückgekippt. Diese Zurückkippbewegung des Wippbalkens 7 wird ebenfalls über die Drehgelenkbleche 10 und 11 auf den Oszillationskörper 3 übertragen.
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Bei einer fortlaufenden Drehung der Exzenterwelle 2.3 und dem zur Drehzahl der Exzenterwelle 2.3 synchron wechselnden Anlegen einer positiven und einer negativen elektrischen Spannung an den Piezoaktor 14, also einer zur Drehzahl der Exzenterwelle 2.3 synchron abwechselnden Verlängerung und Verkürzung des Piezoaktors 14, ist die Bewegung des Oszillationskörpers 3 dadurch charakterisiert, dass bei einer sich wiederholenden Oszillationsbewegung des Oszillationskörpers 3 in Richtung des Pfeiles 17, in den 3b und 3c nach oben und unten, eine synchrone Kippbewegung, d. h. ein synchrones Hin- und Herkippen, in den 3b und 3c nach links und rechts, überlagert ist. Dabei wird die Länge des Piezoaktors 14 durch Anlegen einer positiven elektrischen Spannung synchron zur Drehung der Exzenterwelle 2.3 so ausgedehnt, dass, wie in der 3b veranschaulicht, der Oszillationskörper 3 nach links kippt, wenn er infolge der Oszillationsbewegung in Richtung des Pfeiles 17 nach oben ausgelenkt ist. Entsprechend wird die Länge des Piezoaktors 14 durch Anlegen einer negativen Spannung verkürzt, wenn der Oszillationskörper 3 in Richtung des Pfeiles 17 nach unten ausgelenkt ist, so dass durch die Kraftwirkung des Federelementes 15 der Oszillationskörper 3 nach rechts kippt, wie in 3c gezeigt.
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Die Amplitude der Oszillationsbewegung des Oszillationselementes 3 wird durch die Form, d. h. den Exzenter der Exzenterwelle 2.3, bestimmt, die Amplitude der Hin- und Herkippbewegung des Oszillationselementes 3 durch den Hub des Piezoaktors 14 in Verbindung mit seiner Anbindung an den Wippbalken 7, wodurch bei Bedarf eine Hebelwirkung realisiert werden kann.
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Die vorstehend beschriebene Ausbildung der Antriebseinrichtung, verbunden mit den durch die 3b und 3c veranschaulichten Bewegungsablauf des Oszillationskörpers 3, ist für eine Finishbearbeitung einer mehrfach gekrümmten Fläche mit einer um eine Rotationsachse umlaufenden kreisförmigen Krümmung und einer in Längsrichtung der Rotationsachse verlaufenden mikro-balligen Krümmung konzipiert.
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Selbstverständlich ist eine Synchronisation der Hin- und Herkippbewegung auch phasenverschoben zu der in den 3b und 3c gezeigten Bewegung möglich. Eine Phasenverschiebung um 180° zu dem in den 3b und 3c gezeigten Bewegungsablauf, d. h. eine Längenausdehnung des Piezoaktors 14 und dadurch bewirkt ein nach links Kippen des Oszillationskörpers 3, wenn er infolge der Oszillationsbewegung in Richtung des Pfeiles 17 nach unten ausgelenkt ist, und entsprechend eine Verkürzung des Piezoaktors 14 bewirkt durch die Kraftwirkung des Federelementes 15 ein nach rechts Kippen des Oszillationskörpers 3, wenn er infolge der Oszillationsbewegung in Richtung des Pfeiles 17 nach oben ausgelenkt ist. Dies führt zu einer Bewegungsbahn des Oszillationskörpers 3, die für eine Finishbearbeitung einer mehrfach gekrümmten Fläche mit einer um eine Rotationsachse umlaufenden kreisförmigen Krümmung und einer in Längsrichtung der Rotationsachse verlaufenden mikro-hohlen Krümmung konzipiert ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gestell
- 2
- Einrichtung zur Erzeugung einer Oszillationsbewegung
- 2.1
- Servoantrieb
- 2.2
- Kupplung
- 2.3
- Exzenterwelle
- 3
- Oszillationskörper
- 4
- Finishkopf
- 5
- Schiebeelement
- 6
- Längsachse
- 7
- Wippbalken
- 8
- Feststoffgelenk
- 9
- Drehachse
- 10
- Feststoffgelenkblech
- 11
- Feststoffgelenkblech
- 12
- Drehachse
- 13
- Drehachse
- 14
- Piezoaktor
- 15
- Federelement
- 16
- Stellschraube
- 17
- Pfeil
- 18
- Pfeil
- 19
- Pfeil
