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Eine solche Finishsteinhaltevorrichtung ist außerdem aus Vorbenutzungen der Anmelderin bekannt. Bei diesen ist ein hydraulischer Antrieb vorgesehen, welcher den Finishsteinhalter um 180° um eine Schwenkachse verschwenkt, sodass ein an oder in dem Finishsteinhalter gehaltener Finishstein wahlweise mit einer von zwei um 180° einander abgewandten Wirkflächen mit einer finishend zu bearbeitenden Werkstückoberfläche in Eingriff bringbar ist. Bei einer Finishbearbeitung wird das finishend zu bearbeitende Werkstück in Rotationsrichtung angetrieben; dieser Rotationsbewegung wird eine oszillierende Hin- und Herbewegung zwischen Finishstein und Werkstück überlagert, sodass eine für das Finishverfahren charakteristische Kreuzschliffstruktur entsteht.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompakte und einfach handhabbare Finishsteinhaltevorrichtung zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst, wobei eine konzentrisch zur Schwenkachse verschwenkbare Wellenbaugruppe vorgesehen ist, welche mittels der Antriebseinrichtung in Schwenkrichtung antreibbar ist und welche mittels einer Verriegelungseinrichtung von der Antriebseinrichtung unabhängig in vorbestimmten Schwenklagen verriegelbar ist, wobei die vorbestimmten Schwenklagen mittels einer Schwenklagenerfassungseinrichtung detektierbar sind.
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Erfindungsgemäß ist eine Baugruppe vorgesehen, welche in Schwenkrichtung um die Schwenkachse antreibbar ist, wobei eine Verriegelungseinrichtung eine von der Antriebseinrichtung unabhängige Verriegelung der Wellenbaugruppe in einer vorbestimmten Schwenklage ermöglicht. Die vorbestimmten Schwenklagen wiederum sind mittels einer Schwenklagenerfassungseinrichtung detektierbar.
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Die erfindungsgemäße Finishsteinhaltevorrichtung ermöglicht es, Antriebseinrichtungen zu verwenden, welche nur vergleichsweise niedrige Antriebskräfte aufbringen, die aber ausreichend sind, um die Wellenbaugruppe um die Schwenkachse zu verschwenken. Hingegen ist es nicht erforderlich, dass die Antriebseinrichtung den Finishsteinhalter auch in einer vorbestimmten Schwenklage fixiert; diese Funktion wird mittels einer Verriegelungseinrichtung realisiert. Die Schwenklagenerfassungseinrichtung ermöglicht es dann, zu erfassen, in welcher Schwenklage die Wellenbaugruppe sich befindet. Insbesondere kann eine diskrete Anzahl von relativ zueinander winkelversetzten Lagen der Wellenbaugruppe erfasst werden, insbesondere der Anzahl der Wirkflächen einer an oder in dem Finishsteinhalter angeordneten Finishsteinanordnung entsprechend, beispielsweise genau zwei vorzugsweise um 180°, genau drei vorzugsweise um 120° oder genau vier vorzugsweise um 90° in Schwenkrichtung relativ zueinander winkelversetzte Lagen.
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Die erfindungsgemäße Finishsteinhaltevorrichtung ermöglicht somit einen vergleichsweise kompakten Aufbau und eine einfache, insbesondere raumsparende Integration in den Arbeitsraum einer Werkzeugmaschine.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verriegelungseinrichtung ein Verriegelungselement umfasst, dass in einem Verriegelungszustand der Verriegelungseinrichtung die Wellenbaugruppe gegen ein Verschwenken um die Schwenkachse durch Eingriff in einer an der Wellenbaugruppe vorgesehene Verriegelungselementaufnahme sperrt, und welches in einem Freigabezustand der Verriegelungseinrichtung außer Eingriff mit der Verriegelungselementaufnahme steht und ein Verschwenken der Wellenbaugruppe mittels der Antriebseinrichtung um die Schwenkachse ermöglicht. Auf diese Weise kann eine kompakte und einfache Verriegelungseinrichtung geschaffen werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Verriegelungselement in im Wesentlichen radialer Richtung relativ zu der Schwenkachse bewegbar ist. In diesem Fall genügt ein vergleichsweise kleiner Bewegungsweg eines Verriegelungselements.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Überwachungseinrichtung vorgesehen, mittels welcher erfasst wird, ob das Verriegelungselement eine Lage einnimmt, welche dem Verriegelungszustand oder dem Freigabezustand der Verriegelungseinrichtung entspricht. Zu diesem Zweck ist es bevorzugt, wenn das Verriegelungselement eine Referenzfläche trägt, welche mit einem bezogen auf das Verriegelungselement ortsfesten Sensor detektiert werden kann.
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Ferner ist es bevorzugt, wenn die Schwenklagenerfassungseinrichtung einen ortsfesten Sensor umfasst, welcher mit einer mit der Wellenbaugruppe verbundenen Sensorreferenzfläche zusammenwirkt. Bei dieser Sensorreferenzfläche handelt es sich insbesondere um eine Umfangsfläche der Wellenbaugruppe, dessen Umfang von einem zylindrischen Querschnitt abweicht.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass eine Axialverstellungseinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher der Finishsteinhalter relativ zu der Wellenbaugruppe in zu der Schwenkachse paralleler Richtung verstellbar ist. Dies ermöglicht die kompakte Integration einer Höhenjustage des Finishsteinhalters und eines an dem Finishsteinhalter angeordneten Finishsteins. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Axialverstellungseinrichtung als Teil der Wellenbaugruppe eine Hohlwelle und eine innerhalb der Hohlwelle in Axialrichtung bewegbar angeordnete Innenwelle umfasst.
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Eine weiter vereinfachte Handhabung ergibt sich, wenn die Finishsteinhaltevorrichtung einen Halter zur Schwenklagerung der Wellenbaugruppe umfasst. Ein solcher Halter ist vorzugsweise mit einem Gestell oder mit einem Schlitten einer Werkzeugmaschine verbunden.
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Bevorzugt ist es ferner, wenn ein Verriegelungselement der Verriegelungseinrichtung und/oder ein Sensor der Schwenklagenerfassungseinrichtung an dem Halter befestigt ist oder sind. Auf diese Weise kann eine modulare Baueinheit bereitgestellt werden.
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Bei einer bevorzugten Antriebseinrichtung ist ein Zahnstangengetriebe vorgesehen, mit einem Zahnrad, das integral mit der Wellenbaugruppe ausgebildet ist oder drehfest mit der Wellenbaugruppe verbunden ist. Dies ermöglicht eine besonders einfache Integration eines Teils der Antriebseinrichtung in die Wellenbaugruppe.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Antriebseinrichtung und/oder die Verriegelungseinrichtung einen pneumatischen Antrieb umfasst. Ein pneumatischer Antrieb erzeugt im Vergleich zu einem hydraulischem Antrieb niedrigere Antriebskräfte; ein pneumatischer Antrieb hat aber den Vorteil, dass kleinere und leichtere Bauteile verwendet werden können. Bei Verwendung eines Zahnstangengetriebes ist es besonders bevorzugt, wenn das Antriebsteil des pneumatischen Antriebs eine pneumatisch antreibbare Zahnstange ist, welche ihrerseits ein Zahnrad der Wellenbaugruppe antreibt.
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Auch für die Verriegelungseinrichtung ist ein pneumatischer Antrieb vorteilhaft, da die für eine Bewegung des Verriegelungselements erforderlichen Antriebskräfte relativ gering sind.
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Zur weiteren Vereinfachung der Handhabung der Finishsteinhaltevorrichtung wird eine lösbare Kupplungseinrichtung zur Versorgung der Wellenbaugruppe und/oder der Verriegelungseinrichtung mit einem pneumatischen Fluid und/oder zum Anschluss von Sensoren der Verriegelungseinrichtung und/oder der Schwenklagenerfassungseinrichtung vorgeschlagen, wobei ein erster Teil der Kupplungseinrichtung ortsfest, insbesondere an einer Werkzeugmaschine, angeordnet ist, und wobei ein mit dem ersten Teil lösbar verbindbarer zweiter Teil der Kupplungseinrichtung zumindest mittelbar mit der Wellenbaugruppe verbunden ist. Der zweite Teil der Kupplungseinrichtung ist insbesondere mit einem vorstehend beschriebenen Halter zur Schwenklagerung der Wellenbaugruppe verbunden. Die Kupplungseinrichtung ermöglicht es, die gesamte Finishsteinhaltevorrichtung in einem Arbeitsgang an einer Werkzeugmaschine zu installieren und bei Bedarf wieder zu demontieren. Ein Beispiel für eine solche Kupplungseinrichtung ist eine Kupplung aus dem Bereich „Multiline“ der Firma Eisele Pneumatics GmbH + Co. KG, 71332 Waiblingen, Deutschland.
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Die erfindungsgemäße Finishsteinhaltevorrichtung ermöglicht einen besonders zuverlässigen Wendebetrieb eines Finishsteins. Die Handhabung einer solchen Finishsteinhaltevorrichtung kann weiter vereinfacht werden, indem an oder in dem Finishsteinhalter eine Finishsteinanordnung angeordnet ist, welche um vorzugsweise 180° einander abgewandte Wirkflächen aufweist, die voneinander verschiedene Eigenschaften haben, beispielsweise hinsichtlich der Geometrie, Härte und/oder Rauigkeit der Wirkflächen. Insbesondere kann eine der Wirkflächen rauer sein als die andere der Wirkflächen. Bei einer solchen Anordnung kann man davon sprechen, dass eine der Wirkflächen eine Schruppfläche ist und die andere der Wirkfläche eine Schlichtfläche.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.
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In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Finishsteinhaltevorrichtung;
- 2 eine Seitenansicht der Finishsteinhaltevorrichtung gemäß 1 längs einer horizontalen Schnittebene;
- 3 eine Unteransicht der Finishsteinhaltevorrichtung längs einer in 2 mit III - III bezeichneten Schnittebene;
- 4 eine Unteransicht der Finishsteinhaltevorrichtung längs einer in 2 mit IV - IV bezeichneten Schnittebene;
- 5 eine der 2 entsprechende Seitenansicht längs einer um 90° versetzten horizontalen Schnittebene; und
- 6 eine perspektivische Ansicht eines Wellenteils der Finishsteinhaltevorrichtung gemäß 1.
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Eine Ausführungsform einer Finishsteinhaltevorrichtung ist in der Zeichnung insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Vorrichtung 10 umfasst einen L-förmigen Halter 12, welcher an einer Werkzeugmaschine, beispielsweise einem Schlitten 14 einer Werkzeugmaschine fixiert ist, beispielsweise mittels Schrauben 16. Der Halter 12 umfasst einen Arm 18, der zur Anordnung einer Zahnstange 20 (vergleiche 2 und 3) einer Antriebseinrichtung 22 dient.
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Die Zahnstange 20 kämmt mit einem Zahnrad 24 (vergleiche 3 und 6) einer insgesamt mit dem Bezugszeichen 26 bezeichneten Wellenbaugruppe (vergleiche 2).
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Die Wellenbaugruppe 26 ist um eine Schwenkachse 28 verschwenkbar. Um diese Achse herum ist ein Finishsteinhalter 30 in um 180° relativ zueinander winkelversetzte Schwenklagen verschwenkbar. Eine Finishsteinanordnung 32 (vergleiche 1) lässt sich somit wahlweise mit zwei um 180° voneinander abgewandten Wirkflächen 34 und 36 mit einer finishend zu bearbeitenden Werkstückoberfläche 38 eines Werkstücks 40 in Eingriff bringen. Die Wirkflächen 34 und 36 der Finishsteinanordnung 32 können hinsichtlich ihrer Geometrie und/oder ihrer Rauigkeit und/oder Härte identisch sein; es ist aber auch möglich und für bestimmte Anwendungen bevorzugt, wenn die Wirkflächen 34 und 36 zumindest hinsichtlich einer Eigenschaft (Geometrie, Härte, Rauigkeit) relativ zueinander unterschiedliche Eigenschaften aufweisen.
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Zur Lagerung der Wellenbaugruppe 26 weist der Halter 12 einen vorzugsweise integral mit dem Arm 18 ausgebildeten Lagerabschnitt 42 auf. Der Lagerabschnitt 42 dient zur Anordnung von Wälzlagern 44, 46 zur Schwenklagerung eines Wellenteils 48 (vergleiche 2 und 6) der Wellenbaugruppe 26. Das Wellenteil 48 weist einen nach radial außen weisenden Kragen 50 auf, welcher sich an einer oberen Begrenzung des Lagerabschnitts 42 abstützt.
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Das Wellenteil 48 ist in Form einer Hohlwelle ausgebildet, wobei der Hohlraum des Wellenteils 48 unrund begrenzt ist. Beispielsweise weist das Wellenteil 48 eine Innendreikantfläche 52 auf zur in Drehrichtung um die Schwenkachse 28 drehfesten Verbindung mit einer Innenwelle 54 (vergleiche 1, 2 und 5).
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Die Innenwelle 54 ist über den Formschluss mit dem Wellenteil 48 in Drehrichtung mittels der Antriebseinrichtung 22 um die Schwenkachse 28 antreibbar. Die Innenwelle ist mit dem Finishsteinhalter 30 verbunden.
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Ein Abschnitt der Innenwelle 54, beispielsweise ein endseitiger Abschnitt (vergleiche 1), kann entlang seines Umfangs mit relativ voneinander getrennten Gewindeflächen 56 versehen sein. Diese Gewindeflächen wirken mit einem Innengewinde 58 einer Höheneinstellmutter 60 zusammen. Die Einstellmutter 60 ist konzentrisch zu der Schwenkachse 28 angeordnet und in zu der Schwenkachse 28 paralleler Richtung relativ zu dem Wellenteil 48 fixiert. Zu diesem Zweck weist das Wellenteil 48 einander zugewandte und zueinander parallele Lagerflächen 62 und 64 auf, zwischen denen die Stirnseiten der Mutter 60 aufgenommen ist. Die Lagerfläche 64 ist vorzugsweise von einer integral mit dem Wellenteil 48 ausgebildeten Haltenase 66 (vergleiche 6) gebildet.
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Bei Drehung der Mutter 60 wird die Innenwelle 54 parallel zu der Schwenkachse 28 verschoben. Somit wird die Höhe des Finishsteinhalters 30 und der Finishsteinanordnung 32 relativ zu dem Halter 12 eingestellt.
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Die Mutter 60, das Wellenteil 48 und die Innenwelle 54 bilden eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 68 bezeichnete Axialverstellungseinrichtung (vergleiche 5).
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Die Antriebseinrichtung 22 der Vorrichtung 10 umfasst einen pneumatischen Antrieb, welcher über Anschlüsse 70, 72 (vergleiche 1) mit pneumatischen Kammern 74, 76 (vergleiche 3) zusammenwirkt, um die Zahnstange 20 längs des Arms 18 des Halters 12 verstellen zu können, um auf diese Weise die Wellenbaugruppe 26 um die Schwenkachse 28 zu verschwenken.
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Die Wellenbaugruppe 26 ist in zwei relativ zueinander um 180° versetzte Winkellagen an dem Halter 12, insbesondere an dessen Lagerabschnitt 42, verriegelbar. Zu diesem Zweck ist eine Verriegelungseinrichtung 78 vorgesehen (vergleiche 2 und 4). Die Verriegelungseinrichtung 78 umfasst ein Verriegelungselement 80, welches vorzugsweise bezogen auf die Schwenkachse 28 in radialer Richtung verschiebbar angeordnet ist und insbesondere an dem Lagerabschnitt 42 gelagert ist. Das Verriegelungselement 80 umfasst einen Eingriffsabschnitt 82, welcher der Wellenbaugruppe 26 zugewandt ist und in einem Verriegelungszustand der Verriegelungseinrichtung 78 mit einer Verriegelungselementaufnahme 84 des Wellenteils 48 zusammenwirkt. Beispielsweise ist der Eingriffsabschnitt 82 konisch oder keilförmig ausgebildet und die Verriegelungselementaufnahme 84 kegeltrichter- oder rinnenförmig.
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Vorzugsweise sind genau zwei Verriegelungselementaufnahmen 84 vorgesehen. Diese sind vorzugsweise an der Außenseite des Wellenteils 48 in Umfangsrichtung um 180° relativ zueinander versetzt angeordnet.
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Es ist denkbar, ein Verriegelungselement 80 manuell zu betätigen. Bevorzugt ist es jedoch, wenn das Verriegelungselement 80 pneumatisch betätigbar ist, beispielsweise indem es mit einem Kolbenabschnitt 86 verbunden ist, welcher mittels voneinander abgewandten Druckkammern 88 beziehungsweise 89 (vergleiche 2) beaufschlagbar und somit in einander entgegengesetzten Richtungen antreibbar ist.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn der pneumatische Teil der Antriebseinrichtung 22 und die Verriegelungseinrichtung 78 von einer gemeinsamen Pneumatikfluidquelle versorgt werden. In diesem Zusammenhang ist die Verwendung einer Kupplungseinrichtung bevorzugt, welche vorzugsweise mindestens vier Pneumatikverbindungen herstellt, welche mit den Kammern 74, 76, 88 und 89 zusammenwirken.
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Optional ist es möglich, die Lage des Verriegelungselements 80 zu detektieren, beispielsweise mittels eines Sensors 90 (vergleiche 4), der mit einer an dem Verriegelungselement angeordneten Referenzfläche 94, beispielsweise einer Keilfläche, zusammenwirkt.
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Die Vorrichtung 10 umfasst ferner eine Schwenklagenerfassungseinrichtung 96 mit einem ortsfesten, insbesondere an dem Lagerabschnitt 42 gehaltenen Sensor 98, der mit einer Sensorreferenzfläche 100 der Wellenbaugruppe 26 zusammenwirkt. Die Sensorreferenzfläche 100 erstreckt sich entlang eines Umfangs des Wellenteils 48.
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Bevorzugt ist es außerdem, wenn das Wellenteil 48 Aufnahmen 102 (vergleiche 6) zur Aufnahme von Klemmelementen 104 (vergleiche 5) aufweist. Die Klemmelemente 104 können beispielsweise in Form von Stiftschrauben ausgebildet sein. Diese dienen dazu, nach Höhenjustage der Innenwelle 54 relativ zu den Wellenteil 48 die Innenwelle 54 mit dem Wellenteil 48 zu verklemmen.
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Während des Betriebs der Vorrichtung 10 ist die Wellenbaugruppe 26 in Schwenkrichtung um die Schwenkachse 28 mittels der Verriegelungseinrichtung 78 in einer der Schwenklagen derart verriegelt, dass eine der Wirkflächen 34, 36 einem finishend zu bearbeitenden Werkstück 40 zugewandt ist, beispielsweise eine erste Wirkfläche 34 in Form einer Schruppfläche. Diese Schwenklage kann mittels der Schwenklagenerfassungseinrichtung 96 detektiert werden. In diesem Zustand ist es möglich, dass der pneumatische Teil der Antriebseinrichtung 22 drucklos ist.
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Für ein Verschwenken der Wellenbaugruppe 26 mit dem Finishsteinhalter 30 um die Schwenkachse 28 wird die Verriegelungseinrichtung 78 in ihren Freigabezustand überführt, indem das Verriegelungselement 80 nach radial außen bewegt wird, insbesondere durch Druckbeaufschlagung der Kammer 88.
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Nach Freigabe der Wellenbaugruppe 26 kann diese um die Schwenkachse 28 verschwenkt werden, und zwar durch Druckbeaufschlagung einer der Kammern 74 oder 76 und einer damit einhergehenden Antriebsbewegung der Zahnstange 20. Dies wiederum treibt das Wellenteil 48 und somit die Innenwelle 54 und den damit verbundenen Finishsteinhalter 30 in Schwenkrichtung um die Schwenkachse 28 an. Mittels der Schwenklagenerfassungseinrichtung 96 kann dann eine zu der ersten Schwenklage um 180° versetzte Schwenklage detektiert werden. Vorzugsweise geht die Detektion einer solchen, weiteren Schwenklage mit einem Abschalten der Antriebseinrichtung 22 einher und, zeitlich einander folgend oder gleichzeitig, mit der Überführung der Verriegelungseinrichtung 78 in den Verriegelungszustand. Hierfür wird der Eingriffsabschnitt 82 des Verriegelungselements 80 in Eingriff mit der Verriegelungselementaufnahme 84 gebracht, vorzugsweise, indem die Kammer 90 druckbeaufschlagt wird.
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Anschließend kann das Werkstück 40 mit der zweiten Wirkfläche 36 in Form einer Schlichtfläche bearbeitet werden.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn die Kupplungseinrichtung zur Herstellung und Unterbrechung der vorstehend beschriebenen pneumatischen Verbindungen gleichzeitig auch zur Herstellung und Unterbrechung eines elektrischen Anschlusses der Sensoren 92 und/oder 96 dient.
