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Die Erfindung betrifft eine Schleifmaschine zum Schleifen innenprofilierter Werkstücke, umfassend einen Schleifarm, in dem mindestens eine Schleifscheibe zum Schleifen des Profils des Werkstücks gelagert ist, und eine an der Schleifmaschine angeordnete Aufnahme zur Halterung des Schleifarms.
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Eine Schleifmaschine mit einem solchen Schleifarm ist aus der
EP 0 416 151 B1 bekannt. Der rohrförmige Arm wird hier an seinem einen axialen Ende über eine Antriebswelle angetrieben, wobei ein Ritzel angetrieben wird, über das ein Zahnriemen läuft. Am anderen axialen Ende des Arms ist eine weitere Welle angeordnet, die gleichermaßen ein Ritzel trägt, über das der Zahnriemen läuft. Über diese Welle wird dann die Schleifspindel angetrieben. Der Schleifarm wird an seinem von der Schleifscheibe abgewandten Ende an einer Aufnahme der Schleifmaschine befestigt.
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Abhängig von den zu fertigenden Werkstücken ist es dabei erforderlich, einen geeigneten Schleifarm in die Schleifmaschine zu montieren. Demgemäß gilt es, bevorratete Schleifarme bedarfsgemäß nach der aktuell gegebenen Schleifaufgabe in die Schleifmaschine einzubauen.
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Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit ist es dabei erforderlich, einen möglichst schnellen Wechsel des Schleifarms durchzuführen, um die Stillstandszeiten der Maschine gering zu halten. Auf der anderen Seite kommt einer sehr präzisen Positionierung des Schleifarms in der Schleifmaschine und damit in der Aufnahme für den Schleifarm eine wesentliche Bedeutung zu, um das Werkstück präzise bearbeiten zu können.
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Bei vorbekannten Lösungen sind für den Schleifarm an seiner Aufnahme präzise geschliffener Anschlagsleisten vorgesehen, um den Schleifarm relativ zur Schleifmaschine bzw. zur Aufnahme in einer definierten Lage anordnen zu können. Der Schleifarm wird dann an seiner Aufnahme festgeschraubt. Anschließend wird der zunächst lose aufgelegte Antriebsriemen eingefädelt und in seine benötigte Position gebracht. Dann werden der Stecker für die Riemenriss-Überwachung und gegebenenfalls für den Ausrichtsensor oder einen Messtaster montiert sowie die Kühlschmierstoff-Versorgung bzw. die Ölnebelschmierung für die Lager im Schleifarm angeschlossen. Nach durchgeführter Montage des Schleifarms wird der Verfahrweg abgefahren und das System auf Kollisionsfreiheit geprüft.
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Nachteilig werden hierfür eine relativ lange Montagezeit und eine entsprechende Expertise benötigt, um einen Schleifarmwechsel vornehmen zu können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Schleifmaschine zum Schleifen von Innenprofilen mittels eines Schleifarms so weiterzubilden, dass es möglich wird, den Wechsel des Schleifarms zu vereinfachen, und dabei dennoch eine präzise Lage desselben relativ zur Aufnahme sicherzustellen. Somit sollen die Rüstzeiten optimiert werden, die für die Anordnung des Schleifarms in der Maschine benötigt werden. Weiterhin soll der Komfort für den Maschinenbediener erhöht werden. Mögliche Fehlerquellen bei der Montage des Schleifarms sollen beseitigt werden, beispielsweise durch ein falsches Einstecken von Schläuchen oder Kabeln oder durch eine falsche Eingabe von schleifarmspezifischen Daten.
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Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schleifarm mindestens zwei voneinander beabstandet angeordnete Spannzapfen aufweist und dass die Aufnahme zwei korrespondierende Ausnehmungen zur Aufnahme der Spannzapfen aufweist, wobei in der Aufnahme Verriegelungsmittel angeordnet sind, mit denen die Spannzapfen in den Ausnehmungen verriegelt werden können, so dass der Schleifarm relativ zur Aufnahme lösbar in einer definierten Lage fixiert ist.
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Der Schleifarm weist dabei bevorzugt eine Antriebswelle auf, mit der die Schleifscheibe angetrieben werden kann, wobei die Antriebswelle mit einem Kupplungselement drehfest verbunden ist und wobei in der Aufnahme ein Antriebselement angeordnet ist, das mit dem Kupplungselement in drehfeste Verbindung gebracht werden kann. In diesem Falle ist bevorzugt vorgesehen, dass das Kupplungselement als Profilelement ausgebildet ist, das über den Umfang eine Anzahl radial herausragender Vorsprünge aufweist, wobei das Antriebselement eine hierzu komplementäre Form aufweist. Zwecks leichter Zusammenführung von Schleifarm und Aufnahme kann das Kupplungselement als aus der Grundkontur des Schleifarms heraustretendes Bauteil ausgebildet sein, wobei das Antriebselement in der Aufnahme eine Ausnehmung zum Eintritt des Kupplungselements umfasst.
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Die Drehbewegung der Antriebswelle wird bevorzugt über einen Riemen oder eine Kette auf eine Welle übertragen, die mit der Schleifscheibe drehfest verbunden ist.
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Im Schleifarm und in der Aufnahme können lösbare Kupplungsmittel zur Übertragung eines unter Druck stehenden Fluids angeordnet sein. Hierbei ist insbesondere daran gedacht, dass die Kupplungsmittel zur Übertragung von Öl, Kühlschmierstoff oder Ölnebel ausgebildet sind.
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Im Schleifarm und in der Aufnahme können weiterhin lösbare Kontaktmittel zur Übertragung von Elektrizität oder von elektrischen Signalen angeordnet sein. Damit kann in einfacher Weise eine elektrische Verbindung zwischen dem Schleifarm und der Aufnahme und somit der Schleifmaschine hergestellt werden, was beispielsweise für die Überwachung des Systems wesentlich ist.
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Am oder im Schleifarm kann weiterhin ein Speicherelement angeordnet sein, auf dem schleifarmspezifische Daten speicherbar sind. Dieses Speicherelement ist bevorzugt als RFID-Transponder ausgebildet.
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Es können sowohl abrichtbare Schleifscheiben als auch solche mit Stahlgrundkörper verwendet werden, der mit Abrasivmaterial belegt ist.
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Mit der vorgeschlagenen Lösung ist ein wiederholgenaues und schnelles Wechseln eines Schleifarms zur Hartfeinbearbeitung einer Innenverzahnung bzw. eines Innenprofils möglich. Die Zeit, die für das Wechseln des Schleifarms benötigt wird, kann dabei kleiner als 30 s sein.
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Somit ist eine Rüstzeit-Optimierung beim Rüsten der Schleifmaschine mit einem Schleifarm möglich, wobei eine Positionier-Wiederholgenauigkeit für den Schleifarm auf seiner Aufnahme von weniger als 5 µm möglich ist.
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Die für das vorgeschlagene Konzept benötigten Spannzapfen und Verriegelungsmittel sind als solche bekannt und werden auch als Nullpunktspannsystem bezeichnet. Mit ihnen ist die wiederholgenaue Positionierung des Schleifarms auf seiner Aufnahme gewährleistet.
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Die Übertragung von Medien wird durch die genannten Fluid-Kupplungselemente ermöglicht. Die benötigte bzw. gewünschte Sensorik wird durch die genannten Elektrokupplungen elektrisch gekoppelt. Der Drehantrieb für die Schleifscheibe wird über die genannten steckbaren Kupplungsmittel realisiert.
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Zusätzlich kann ein RFID-Transponder vorgesehen werden, um schleifarmspezifische Daten zu speichern und wieder abzurufen und somit den Einrichtvorgang für den Schleifarm zu vereinfachen. Natürlich können auch alternative Speicherelemente für die schleifarmspezifischen Daten vorgesehen werden, wie beispielsweise ein QR-Code.
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Durch das oben skizzierte Konzept wird es möglich, in einfacher Weise und sehr schnell einen Schleifarm positionsgenau in eine Schleifmaschine montieren zu können; insbesondere ist hierfür keine besondere Expertise nötig.
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Wie oben beschrieben, trägt der Schleifarm die mindestens zwei Spannzapfen, während die Aufnahme, die mit der Schleifmaschine verbunden ist, die Ausnehmungen mit den Verriegelungsmitteln aufweist. Generell ist es in kinematischer Umkehr natürlich auch möglich, dass die Spannzapfen an der Aufnahme angeordnet sind und der Schleifarm die Ausnehmungen mit den Verriegelungsmitteln trägt. Diese Lösung ist allerdings nicht bevorzugt, wenngleich im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht ausgeschlossen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die einzige Figur zeigt einmal einen Schleifarm zum Schleifen eines nicht dargestellten innen profilierten Werkstücks und einmal die Aufnahme der Schleifmaschine für den Schleifarm.
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In der Figur ist im oberen linken Bereich eine Aufnahme 3 zu sehen, die Bestandteil einer Schleifmaschine ist. Im rechten unteren Bereich der Figur ist ein Schleifarm 1 dargestellt, der eine Schleifscheibe 2 aufweist, mit der ein nicht dargestelltes innenprofiliertes Werkstücks geschliffen werden kann (beispielsweise eine Innenverzahnung).
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Aufnahme 3 und Schleifarm 1 sind dabei in einer noch nicht zusammengeführten, d. h. montierten Position dargestellt. Werden die Aufnahme 3 und der Schleifarm 1 montiert, gelangt die Oberfläche 17 der Aufnahme 3 in flächigen Kontakt der Oberfläche 18 des Schleifarms 1.
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Für eine schnelle Montage des Schleifarms 1 an bzw. in der Aufnahme 3 ist vorgesehen, dass der Schleifarm 1 zwei voneinander beabstandet angeordnete Spannzapfen 4 und 5 aufweist; die Aufnahme 3 weist indes zwei korrespondierende Ausnehmungen 6 und 7 zur Aufnahme der Spannzapfen 4 und 5 auf. Nur schematisch angedeutet sind Verriegelungsmittel 8 und 9, die in der Aufnahme 3 angeordnet sind, mit denen die Spannzapfen 4, 5 in den Ausnehmungen 6, 7 verriegelt werden können. Damit ist der Schleifarm 1 relativ zur Aufnahme 3 lösbar in einer definierten Lage fixiert.
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Betreffend die Ausgestaltung der Spannzapfen 4, 5 sowie der Verriegelungsmittel 8, 9 wird auf sogenannte Nullpunktspannsysteme Bezug genommen, die als solche im Stand der Technik verfügbar sind, so dass deren Aufbau an dieser Stelle nicht näher beschrieben werden muss.
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Werden die beiden Oberflächen 17 und 18 in flächigen Kontakt gebracht, werden also die Spannzapfen 4 und 5 in die Ausnehmungen 6 und 7 eingeführt, erfolgt gleichzeitig eine Kopplung verschiedener Elemente, die sowohl an bzw. in der Aufnahme 3 als auch am bzw. im Schleifarm 1 angeordnet sind.
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Ein insofern wesentliches Element ist die Ankopplung des Drehantriebs für die Schleifscheibe
2. Die Schleifscheibe
2 ist auf einer Welle gelagert, die - was in der Figur nicht dargestellt ist, wozu allerdings auf die
EP 0 416 151 B1 hingewiesen wird - von einem im Inneren des Schleifarms
1 verlaufenden Riemen angetrieben wird, der über ein Riemenrad läuft, das mit der Antriebswelle
10 drehfest verbunden ist. Weiterhin drehfest mit der Antriebswelle
10 verbunden ist ein Kupplungselement
11, welches eine zahnradähnliche Form aufweist, d. h. mehrere über den Umfang verteilt angeordnete radiale Vorsprünge.
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In der Aufnahme 3 ist ein korrespondierendes Antriebselement 12 vorgesehen, welches um eine auf der Zeichenebene senkrecht stehende Drehachse von einem nicht dargestellten Motor drehangetrieben wird. Das Antriebselement 12 hat eine zur Form des Kupplungselements 11 korrespondierende Form, d. h. wird der Schleifarm 1 auf die Aufnahme 3 aufgesetzt, tritt das aus der Grundkontur des Schleifarms 1 heraustretende Kupplungselement 11 in das Antriebselement 12 ein, so dass eine drehfeste Verbindung hergestellt ist, mit der die Antriebswelle 10 und somit auch die Schleifscheibe 2 angetrieben werden kann.
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Um sowohl den Komfort des Schleifarmwechsels zu erhöhen als auch um die Fehleranfälligkeit hierbei zu vermindern, sind weiterhin (zwei Paare) Kupplungsmittel 15, 16 und 19, 20 am Schleifarm 1 bzw. an der Aufnahme 3 vorgesehen, mit der eine fluidische Kopplung zwischen der Aufnahme 3 und dem Schleifarm 1 hergestellt werden kann. Über diese fluidische Kopplung kann beispielsweise Kühlschmierstoff zur Schleifscheibe und/oder Ölnebel zur Lagerschmierung gefördert werden, um eine entsprechende Versorgung zu gewährleisten.
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Möglich ist es auch, dass von besagten Kupplungsmitteln 15, 16, 19, 20 auch mehr als zwei Paare vorgesehen sind, um weitere Fluide zu übertragen; ist kein entsprechend hoher Bedarf an zu übertragenden Fluiden vorhanden, kann auch ein Paar Kupplungsmittel ausreichend sein.
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Weiterhin sind elektrische Kontaktmittel 13 und 14 vorgesehen, die gleichermaßen automatisch bei der Anlage der beiden Oberflächen 17 und 18 in Kontakt gelangen und es ermöglichen, dass elektrische Energie bzw. elektrische Signale übertragen werden können. Hier ist zum Beispiel die elektrische Ankopplung einer Sensorik relevant, mit der ein Reißen des Antriebsriemens detektiert werden kann. Auch betreffend die elektrischen Kontaktmittel können mehr als ein Paar vorgesehen werden.
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Weiterhin sind ein RFID-Transponder 21 und eine zugehörige RFID-Antenne 22 vorgesehen, um in einfacher Weise Daten vom Schleifarm 1 auf die Aufnahme 3 bzw. Maschine übertragen zu können. Bei der Anlage der Oberfläche 18 des Schleifarms 1 an die Oberfläche 17 der Aufnahme 3 gelangen der Transponder und die Antenne in Wirkkontakt.
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Um ein zuverlässiges Vorausrichten des Schleifarms 1 relativ zur Aufnahme 3 zu bewerkstelligen, sind weiterhin Bolzen bzw. Stifte 23 und 24 am Schleifarm 1 vorgesehen, für die entsprechenden Bohrungen 25 und 26 in der Aufnahme 3 vorhanden sind. Natürlich können insofern auch in kinematischer Umkehr die Bohrungen im Schleifarm 1 und die Bolzen bzw. Stifte an der Aufnahme 3 angeordnet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schleifarm
- 2
- Schleifscheibe
- 3
- Aufnahme
- 4
- Spannzapfen
- 5
- Spannzapfen
- 6
- Ausnehmung für Spannzapfen
- 7
- Ausnehmung für Spannzapfen
- 8
- Verriegelungsmittel
- 9
- Verriegelungsmittel
- 10
- Antriebswelle
- 11
- Kupplungselement
- 12
- Antriebselement
- 13
- Kontaktmittel für Elektrizität / für Signalübertragung
- 14
- Kontaktmittel für Elektrizität / für Signalübertragung
- 15
- Kupplungsmittel für Fluid
- 16
- Kupplungsmittel für Fluid
- 17
- Oberfläche der Aufnahme
- 18
- Oberfläche des Schleifarms
- 19
- Kupplungsmittel für Fluid
- 20
- Kupplungsmittel für Fluid
- 21
- RFID-Transponder
- 22
- RFID-Antenne
- 23
- Bolzen / Stift zum Vorausrichten
- 24
- Bolzen / Stift zum Vorausrichten
- 25
- Bohrung für Bolzen / Stift zum Vorausrichten
- 26
- Bohrung für Bolzen / Stift zum Vorausrichten
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0416151 B1 [0002, 0028]
