DE1752362B2 - Werkzeugmaschine zum bearbeiten unrunder werkstuecke, insbesondere nockenwellen-schleifmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs.

Bei einer derartigen Vorrichtung, wie z.B. durch die US-PS 25 81 759 oder die US-PS 23 23 189 bekanntgeworden ist, ist die Wiege in reibungsarmen Wälzlagern gehalten und bildet eine selbsttragende Konstruktion, die in besonderem Maße unerwünschten Schwingungen ausgesetzt ist. In beiden Fällen wird die Wiege mittels Meisternocken angetrieben, wobei bei einer größeren Anzahl verschiedenartiger Nockenumrisse am zu bearbeitenden Werkstück eine entsprechende Anzahl Meisternocken vorgesehen sein kann, die über ein längs verschiebbares Übertragungsmittel auf die Wiege einzuwirken vermögen (vgl. auch DT-PS 5 38 895 und US-PS 20 53 866).

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wiegendrehlagerung spielfrei und zugleich auch schwingungsdämpfend zu gestalten, ohne dabei die Schwenkfähigkeit der Wiege zu stark einzuschränken.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 vorgeschlagen.

Dadurch, daß die Blattfedern, die das Bestreben haben, ihre Ebene, neutrale Stellung und Form beizubehalten, zueinander kreuzweise angeordnet sind, kann sich die eine Blattfeder jeweils nur um eine Achse biegen, die zugleich auch durch die Ebene der anderen Blattfeder geht und umgekehrt. Hierdurch ist die Drehachse jeder Stützeinrichtung sehr genau definiert und eng begrenzt, insbesondere wegen der relativen Kürze der Federn.

Die Verwendung von Blattfedern, allerdings von solchen mit abgewinkelten Schenkeln und vorbereiteten Schwächungsstellen nahe dem Scheitelwinkel zur Festlegung der Drehachse, ist an sich durch die US-PS 31 41 267 für eine Drehlagerung bei einem Schleifscheibensupport einer Schleifmaschine bekannt. Dieser Schleifscheibensupport besteht aus einem oberen und einem unteren Teil, die miteinander durch ein Blattfedergelenk so verbunden sind, daß die vom oberen, einen Hebelarm bildenden Teil getragene Schleifscheibe auf einem Bogen geführt werden kann, wenn der obere Teil angehoben wird. Der Bogenweg der Schleifscheibe bildet einen geringfügigen Vorschubweg, wobei Gleitreibungen im Gelenk vermieden werden sollen.

Die fluchtende Anordnung der besonders hergestellten und komplizierten Schwächungsstellen des Blattfedergelenkes ist teuer und unpraktisch. Im übrigen dient diese Federlagerung auch nicht als einzige Stützeinrichtung, womit auch eine Lösung der eingangs gestellten Aufgabe der Schwingungsdämpfung und Genauigkeit einer Wiegendrucklagerung entfällt.

Das freie Ende des oberen Teiles des keineswegs freischwingenden Schleifscheibensupports ist auf Stiften und dgl. ortsfesten Stützgliedern gehalten und unterliegt der Betätigung eines Hebels. Das Blattfedergelenk hat hier somit nicht die Funktion eines Schwinglagers, sondern definiert allein die Schwenkachse zwischen beiden Teilen des Schleifscheibensupports.

Demgegenüber handelt es sich bei der Erfindung um eine Schwinglagerung, bei der mindestens zwei Stütz- und Lagereinrichtungen verwendet sind, die ausschließlich aus Blattfedern bestehen und eine genaue Schwingachse für die Wiege definieren. Andere Stützeinrichtungen sind hierbei nicht vorgesehen.

Die Blattfederlager dienen einerseits der genauen Lagerung und nachgiebigen Halterung der Wiege und einer genau definierten Achslage und andererseits auch der Schwingungsdämpfung und bewirken eine Rückstellbewegung der Wiege in ihre Ruhelage.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird darin gesehen, daß jede Stützeinrichtung in an sich bekannter Weise aus zwei äußeren, miteinander fluchtenden Blattfedern und einer zwischen dieser hierzu senkrechten Blattfeder besteht.

Durch die erfindungsgemäßen Stützeinrichtungen werden jegliche Resonanz- oder sonstige Schwingungserscheinungen stark gedämpft oder gar eliminiert. Die Ausbildung der Lager der Wiege mittels Blattfedern hat den Vorteil, daß die Wiege eine sehr feste Lagerung erhält, insbesondere eine solche, die radiale Verschiebungen der Schwenkachse in weitaus größerem Maße vermeidet als die bisher verwendeten Wälzlager. Durch entsprechende Auslegung der Federkennzahlen ist es sogar möglich, bei mehreren Stützeinrichtungen das System so zu verstimmen, daß mit Sicherheit Resonanzschwingungen ausgeschaltet werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Stützeinrichtungen mit geringerem Reibungswiderstand arbeiten als die bekannten Wälzlager. Bei den Blattfedergelenken treten lediglich innere, jedoch keine äußeren Reibungen auf. Bekanntlich haben Blattfedern das Bestreben, ihre ebene Form beizubehalten, d.h. in ihrer neutralen Stellung zu beharren. Dies ist besonders dann der Fall, wenn es sich um relativ steife und/oder wie in vorliegendem Fall um relativ kurze Blattfedern handelt, die nur eine geringe Verformung zulassen.

Abgesehen von der begrenzten Verformungsmöglichkeit der Federn kann wegen der Nebeneinander-Anordnung der Federn keine Feder ausgelenkt werden ohne daß die benachbarte Feder ebenfalls gebogen wird. Wenn eine Blattfeder versuchen sollte auszulenken, würde dies eine Verschiebung der hierzu kreuzweise angeordneten benachbarten Feder erfordern, was natürlich nicht möglich ist. Auf diese Weise ist die einzig mögliche Biegung der Feder auf eine Biegung um die gemeinsame Achse beschränkt, die durch den Kreuzungspunkt bestimmt ist.

Hinzu kommt noch der Umstand, daß die Drehachse der Wiege selbst nicht durch einen Kreuzungspunkt, sondern durch die Verbindungslinie der Kreuzungspunkte der beiden Stützeinrichtungen bestimmt ist. Auch hierdurch unterscheidet sich der Anmeldungsgegenstand sehr wesentlich von der Ausführung der US-PS 31 41 267, bei der nur ein Blattfedergelenk vorgesehen ist.

Obwohl Blattfedern an sich nur elastischen Verformungen unterliegen, bewirkt aber, insbesondere bei sehr steifen Federn, jede Feder infolge der inneren Reibung eine Dämpfung, die sich aus dem Unterschied der Schwingungsamplituden aufeinanderfolgender Schwingungen (Dakrement) ergibt. Da durch die vorliegende, insbesondere durch die kreuzende Anordnung der Federn ein sehr starkes Rückstellbestreben der Federn besteht, kann auch mit Recht von einer dämpfenden Wirkung der Anordnung auf die Bewegung der Wiege die Rede sein.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung wiedergegeben und zwar zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Nockenwellen-Schleifmaschine mit einer Wiege gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Vorderansicht einer Wiege entlang der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 eine teilweise Längsschnittansicht der Wiege,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung der Einzelheiten einer Stützeinrichtung der Wiege in Explosionsdarstellung,

Fig. 5 eine teilweise Vorderansicht der Wiege vor ihrem Einbau,

Fig. 6 einen Querschnitt durch die Wiege nach der Linie 6-6 in Fig. 1,

Fig. 7 einen teilweisen Längsschnitt durch die Wiege nach der Linie 7-7 in Fig. 6,

Fig. 8 eine perspektivische Explosionsdarstellung ihrer auf dem Schlitten angebrachten mittleren Stützeinrichtung und

Fig. 9 einen vergrößerten Schnitt durch einen mittleren Teil der Wiege ohne Federn.

Fig. 1 zeigt eine Nockenwellen-Schleifmaschine 10, die abgesehen von der Lagerung einer Wiege einer üblichen Bauform entspricht. Dementsprechend sind nachstehend nur diejenigen Teile der Maschine erläutert, die sich unmittelbar auf die Erfindung beziehen.

Auf dem Maschinenständer 11 ist ein in Längsrichtung geführter und gesteuerter Schlitten 12 angeordnet, dessen oberer Teil die Form einer Schwenkplatte 13 besitzt und eine, um eine feste Achse schwenkbare Wiege 14 zeigt.

Die Erfindung bezieht sich vornehmlich auf die Lagerung dieser Wiege 14. Die Wiege 14 trägt am einen Ende einen Spindelstock 15 mit einer Körnerspitze 16 für das eine Ende einer Nockenwelle C und an ihrem anderen Ende einen Reitstock 17 mit einer Körnerspitze 18, die am anderen Ende der Nockenwelle C angreift. Die Nockenwelle C ist um eine feste, durch die Körnerspitzen 16, 18 definierte Achse drehbar gelagert und mit einem entsprechenden Drehantrieb verbunden.

Die Schleifmaschine 10 besitzt ferner einen Schleifscheiben-Support 20 mit einer von diesem getragener Schleifscheibe 21, die in bezug auf den Maschinenständer 11 quer, d.h. senkrecht zur Drehachse der Wiege 14 verschiebbar ist, so daß die Schleifscheibe 21 zur Ausführung des notwendigen Nockenwellenschliffes relativ zur Nockenwelle C bewegt werden kann.

Die zur Ausführung der gewünschten Umrißform der Nockenwelle erforderliche Schwenkbewegung der Wiege erfolgt in bekannter Weise (USA-Patent 23 23 189), wobei mindestens ein Steuer- oder Meisternocken, der am einen Ende der Wiege koaxial zum Werkstück gelagert ist, mit einer quer zur Wiegenachse befestigten, umlaufenden Abtastrolle zusammenwirkt.

Im Betrieb wird die Wiege 14 entsprechend der Umrißform des mit der Abtastrolle in Berührung stehenden Steuer- oder Meisternockens hin- und hergeschwenkt. Dabei ist die Schwenkachse der Wiege 14, sowie der von ihr getragenen Nockenwelle C ortsfest und von den Stützeinrichtungen der Wiege 14 festgelegt.

Um im mittleren Teil der Wiege 14 Vibrationen zu unterdrücken, ist der Wiege 14 mindestens eine vorzugsweise, wie die Fig. 1 zeigt, sogar zwei mittlere Stützeinrichtungen zugeordnet. Da der Aufbau der Stützeinrichtungen 22 identisch ist, sind nachstehend nur die Einzelteile einer Stützeinrichtung 22 beschrieben.

Gemäß den Fig. 6 bis 9 weist die Wiege 14 im Bereich der mittleren Stützeinrichtung 22 einen geringeren Querschnitt mit einem Vorsprung 23 und einem daran angebrachten Puffer 24 auf. Der Puffer 24 weist eine allgemein lotrechte Befestigungsfläche 25 und eine allgemeine waagerechte Anlagefläche 26 auf.

Fig. 8 zeigt eine Konsole 27 mit einer Grundplatte 28 zum Aufsetzen auf der Tischplatte 13 und entsprechend den Schraubenlöchern 29. Die Konsole 27 besitzt ferner einen aufrecht stehenden Schenkel 30, der gegenüber der Grundplatte 28 durch eine Verstärkungsrippe 31 od. dgl. abgestützt ist.

Die Konsole 27 ist am Schenkel 30 so bearbeitet, daß sie dort eine obere Lagerfläche 32 bildet. Die Verstärkungsrippe 31 weist eine obere Auflagefläche 33 auf, die unmittelbar am Schenkel 30 anliegt, der seinerseits eine an die Auflagefläche 33 anschließende und diese schneidende lotrechte Anlagefläche 34 besitzt.

Die Stützeinrichtung 22 umfaßt drei Metallblattfedern 35, 36 und 37. Die Blattfeder 36 ist in der Mitte angeordnet und an der Anlagefläche 34 mittels eines T-förmigen Blocks 38 befestigt, der seinerseits auf die Auflagefläche 33 mittels Schrauben 40 befestigt ist. Weitere Schrauben sind durch die Blattfeder 36 gesteckt und in die Anlagefläche 34 eingeschraubt. Das andere Ende der Feder trägt einen Tragblock 42 mit Schrauben 43, die durch die Blattfeder 36 gesteckt sind.

Die Blattfedern 35 und 37 sind beiderseits der Blattfeder 36, und zwar um 90° versetzt, angeordnet und mittels Schrauben 44, die durch Blöcke 45 gehen, an der Lagerfläche 32 befestigt. Der Block 45 dient dabei als Halte- oder Befestigungsblock. An den freien Enden der Blattfedern 35 und 37 sind andere Trag- oder Befestigungsblöcke 46 befestigt, die Schrauben 47 aufweisen, die sich durch die Blattfedern erstrecken. Auf diese Weise besteht die Stützeinrichtung aus einander kreuzenden Blattfedern.

Die Grundplatte 28 ist mit einer Keilnut 48 versehen, in die ein von der Tischplatte 13 getragener Keil 49 eingreift, der ein genaues Fluchten der Konsole 27 mit der Tischplatte 13 und dem Schlitten 12 sicherstellt. Die Konsole 27 ist mit einem hochstehenden Teil 50 der Tischplatte 13 lösbar mittels Schrauben 51 verbunden, die in geeignete Bohrungen eingreifen.

Aus den Fig. 6 und 7 geht hervor, daß das obere Ende der Blattfeder 36 durch den Tragblock 42 mit der Befestigungsfläche 25 fest verbunden ist. In gleicher Weise sind die Enden der Blattfedern 35, 37 mittels des Befestigungsblocks 46 entfernt von der Konsole 27 an der Anlagefläche 26 festgeschraubt.

Die Stützeinrichtung 22 ist mit ihren Blattfedern 36, 35 und 37 so angeordnet, daß die breiten Ebenen dieser Blattfedern parallel zur Schwenkachse der Wiege 14 liegen und sich längs dieser Achse schneiden. Die Blattfedern arbeiten somit als Gelenklager. Es ergibt sich dabei, daß, wenn die Blattfedern 35, 36 und 37 auch relativ steif und zugleich genügend elastisch sind, um ein Schwenken der Wiege 14 zuzulassen, sie sowohl dazu dienen, den mittleren Teil der Wiege abzustützen, als auch die während des Schleifens in der Wiege 14 entstehenden normalen Schwingungs- und Resonanzerscheinungen abzudämpfen.

Jede Stützeinrichtung kann je nach den besonderen Erfordernissen eine beliebige Anzahl Federn aufweisen. Auch kann entsprechend den Gegebenheiten die Anzahl der Stützeinrichtungen verschieden sein. Bei der hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung ist eine Stützeinrichtung 22 neben dem spindelstockseitigen Ende der Nockenwelle C und eine weitere Stützeinrichtung 22 am reitstockseitigen Ende der Nockenwelle C angeordnet. Auf diese Weise wird die Wiege 14 zwischen denjenigen Punkten abgestützt, wo eine maximale Neigung zu Schwingungen besteht.

Die Enden der Wiege 14
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Lagerfläche 62 ist eine Keilnut 64 und in der Anlagefläche 63 eine Keilnut 65 eingearbeitet.

Die Konsole 55 trägt drei Blattfedern, zwei äußere lotrechte Federn 66, 67 und eine mittlere waagerechte Feder 68. Die Blattfedern 66, 67 sind an der Konsole 55 mittels allgemein T-förmiger Blöcke 69 befestigt, von denen jeder einen waagerechten, in die Keilnut 65 eingreifenden Schenkel 70 aufweist. Jeder Block 69 weist ferner noch einen lotrechten Winkel 71 auf, der an der Anlagefläche 63 anliegt und die Blattfedern 66 bzw. 67 daran anklemmt. Die Schenkel 70, 71 tragen Befestigungsschrauben 72 bzw. 73, die in den Schenkel 61 der Konsole 55 eingeschraubt sind. Die Befestigungsschrauben 73 dienen ferner dazu, die Blattfedern 66, 67 an den Blöcken 69 zu befestigen. Am freien Ende jeder Blattfeder 66, 67 ist ein Klemmblock 74 angeordnet der diese mittels Schrauben 75, die durch die Blattfedern 66 bzw. 67
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die Konsole 56 anklemmt.

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Die Blattfeder 68 ist an der Konsole 55 mittels eines weiteren T-förmigen Klemmblocks 76 befestigt, der ebenso wie der Klemmblock 69 ausgebildet sein kann.

Der eine Schenkel 77 des Klemmblockes 76 greift in die Keilnut 64 ein, während der andere Schenkel 76 ab der Lagerfläche 62 anliegt und gegen diese
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Feder 68 anklemmt. Der Schenkel 77 zeigt eine Befestigungsschraube 80 und der Schenkel 78 ein Paar Schrauben 81, die den Block 76 fest mit der Konsole 55 verbinden. Die Befestigungsschraube 81
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auch durch die Blattfeder 68 und befestigt diese am Klemmblock 76.

Durch das andere Ende der Blattfeder 68
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Befestigungsschrauben 63 eines Klemmblockes 82, die die waagerecht angeordnete Blattfeder 68 an der Konsole 56 festklemmen.

Den Fig. 3 und 5 ist zu entnehmen, daß die Konsole 56 an ihrem Außenumfang allgemein einen bogenförmigen Umriß und an ihrem Innenumfang allgemein winklig ist. Sie ist in einer Ausnehmung 85,
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Wiege 14, untergebracht und an der Anschlußwand 86 der Wiege 14 mittels mehrerer längerer Schrauben 87 befestigt. Die Konsole 56 ist ferner mit
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Anklemmflächen 68, 89 für die Blattfedern
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wobei die Anklemmfläche 88 lotrecht
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Blattfeder 68 in einer waagerechten Ebene. Dabei schneiden sich die Ebenen der Blattfedern
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Stützeinrichtungen 54 entlang einer Linie, die mit der Schwenkachse der Wiege 40 übereinstimmt.

Die Blattfedern der Stützeinrichtungen 54 an den Enden der Wiege 14 dienen jedoch nicht nur dazu, der Wiege 14 die notwendige Schwenkbewegung zu gestatten, sondern bewirken zugleich wegen ihrer inneren Reibung auch eine Dämpfung der Schwingungs- und Resonanzerscheinungen der Wiege 14. Diese zusätzliche Wirkung lassen die bekannten Wälzlagerungen vermissen. Beim Betrieb der Schleifmaschine 10 wird die Wiege 14 entsprechend der Umrißform des mit der Testrolle zusammenwirkenden umlaufenden Steuer- oder Meisternockens hin- und hergeschwenkt. Die Schwenkachse geht dabei durch die Schnittlinien der von den waagerechten und lotrechten Blattfedern gebildeten Ebenen. Die Blattfedern der am Ende der Wiege 14 befindlichen Stützeinrichtungen arbeiten zwar genauso wie diejenigen der mittleren Stützeinrichtungen 22, haben aber doch den zusätzlichen Vorteil, daß sie im Vergleich zu Wälzlagern auch eine radiale Verschiebung der Wiege 14 verhindern. Die einzige bei der Schwenkbewegung auftretende Reibung ist die innerhalb der Federn wirkende Reibung. Die Blattfedern unterliegen keinerlei radialer Verschiebung der

Schwenkachse, wie dies bei Wälzlagern infolge in radialer Richtung eintretender Deformationen der Fall ist. Die Federverbindungen zwischen der Wiege 14 und der Tischplatte 13 an den mittleren Stützeinrichtungen 22 dienen nicht nur zum Dämpfen der Schwingungs- und Resonanzerscheinungen in der Wiege, sondern unterstützen zugleich auch die an den
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Stützeinrichtungen 54 darin, radiale Verschiebungen der Schwenkachse der Wiege 14 zu verhindern.

Claims (2)

1. Werkzeugmaschine zum Bearbeiten unrunder Werkstücke, insbesondere Nockenwellen-Schleifmaschine, mit einem auf dem Maschinenständer gegenüber dem Werkzeug in Längsrichtung des Werkstückes hin- und herführbaren Schlitten, mit einer auf dem Schlitten angeordneten Wiege, in der das Werkstück drehbar gelagert ist und mit einer mindestens zwei Stützeinrichtungen aufweisenden Gelenkanordnung zwischen der Wiege und dem Schlitten als Schwenklagerung für die Wiege, um deren Drehachse herum die Wiege samt Werkstück entsprechend der unrunden Werkstückform in eine hin- und herschwingende Bewegung versetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Stützeinrichtung (22, 54) nur aus mindestens zwei nebeneinander angeordneten und einander kreuzenden ebenen Blattfedern (35 - 37; 66 - 68) besteht, deren jeweils eine Ende an der Wiege (14) und deren jeweils anderes Ende am Schlitten (12) befestigt sind, wobei die Verbindungslinie der Kreuzungsstellen der Stützeinrichtungen (22, 54) die Drehachse der Wiege (14) verkörpert.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Stützeinrichtung (22, 54) in an sich bekannter Weise aus zwei äußeren, miteinander fluchtenden Blattfedern (35, 37; 66, 67) und einer zwischen diesen hierzu senkrechten Blattfeder (36, 68) besteht.