DE19646142A1 - Honmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Honmaschine. Bei Honmaschi­ nen ist eine Honspindel vorhanden, an der ein Honwerkzeug be­ festigt werden kann. Die Honspindel wird von einem Drehan­ trieb drehangetrieben und von einem Hubantrieb in ihrer eige­ nen Längsrichtung hin- und herbewegt. Bei den bekannten Hon­ maschinen dient zum Drehantrieb ein Elektromotor, der konti­ nuierlich mit konstanter Geschwindigkeit arbeitet. Der Huban­ trieb wird üblicherweise hydraulisch erzeugt, was zu einer über einen großen Teil des Hubes konstanten Lineargeschwin­ digkeit führt. Im Bereich des Umlenkens wird allerdings die Axialgeschwindigkeit kontinuierlich bis auf Null verringert und steigt anschließend kontinuierlich wieder an.

Eine Synchronisierung der beiden Antriebsbewegungen ist nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Honmaschine im Hinblick auf ein verbessertes Arbeitsergebnis weiter zu ver­ bessern.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Honma­ schine mit den im Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen vor. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteran­ sprüchen.

Unter Linearantrieb soll hierbei ein Antrieb verstanden werden, der eine steuerbare Linearbewegung durchführt, insbesondere ein Servo-Linearantrieb.

Aufgrund der von der Erfindung vorgeschlagenen Maßnahmen wird es möglich, mit dem Linearantrieb eine exakte, bestimmten Kriterien entsprechende Bewegung durchzuführen.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, daß der Drehantrieb mit der Honspindel axial mitbewegt wird, so daß der Linearmotor bei seiner Bewegung auch den Drehantrieb mitbewegt. In diesem Fall könnte die Honspindellagerung zusammen mit dem Drehan­ trieb mit sehr geringem Abstand in kompakter Bauweise an dem Linearmotor angebracht sein und von diesem bewegt werden.

Es ist ebenfalls möglich und wird von der Erfindung vorge­ schlagen, daß der Drehantrieb an einer bestimmten Stelle der Vorrichtung axial festgelegt ist, so daß nur die Honspindel­ lagerung axial bewegt wird. Die Drehübertragung von dem Dreh­ antrieb auf die Honspindellagerung kann über Gleitführungen oder ähnliche Einrichtungen erfolgen. In diesem Fall ist die von dem Linearmotor zu bewegende Masse deutliche kleiner.

Insbesondere kann vorgesehen sein, daß der Linearmotor den Hubantrieb bildet. Dabei kann die Honspindellagerung direkt am bewegbaren Teil des Linearmotors angebracht sein.

Ebenfalls möglich ist es, die Honspindellagerung über eine Getriebeverbindung mit dem bewegbaren Teil des Linearmotors zu verbinden, beispielsweise über einen Hebel.

Insbesondere schlägt die Erfindung vor, einen elektrischen Linearmotor als Antrieb zu verwenden. Bei diesem ist die Wicklung also linear angebracht. Die Bewegung wird direkt linear erzeugt. Es entfallen dadurch alle mechanischen Bauteile wie Getriebe, Spindeln, Riemen o. dgl. Der Vorteil liegt in der hohen Dynamik.

Insbesondere kann vorgesehen sein, daß die Honspindellagerung über einen Hebel mit dem Hubantrieb verbunden ist.

Bei der Verbindung der Honspindellagerung über einen Hebel mit dem Hubantrieb kann in Weiterbildung der Erfindung vor­ gesehen sein, daß die die Schwenkachse des Hebels bildende Welle durch einen Linearmotor verschiebbar ist. Dadurch kann man das Übersetzungsverhältnis des Hebels ändern.

Insbesondere kann vorgesehen sein, daß die Schwenkachse des Hebels zur Veränderung der Hubgröße und/oder mindestens einer Hubendlage den Hebel entlang verschoben wird. Man kann auf diese Weise auch solche Hubantriebe verwenden, bei denen eine Änderung des Hubes nur schwer möglich ist.

In nochmaliger Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Hubantrieb von einem Exzenter gebildet wird, der über einen Hebel mit der Honspindellagerung verbunden ist.

Exzenterantriebe haben den Vorteil, daß sie eine exakte Festlegung der Hubendlagen bewirken. Diese exakte Festlegung kann aber kaum verändert werden. Mit Hilfe der Verbindung über einen Hebel, dessen Drehachse den Hebel entlang verscho­ ben werden kann, ist dies aber möglich. Daher wird durch die Maßnahmen nach der Erfindung das Einsatzgebiet eines Exzen­ terantriebs erweitert.

Insbesondere schlägt die Erfindung vor, daß die Bewegung des Drehantriebs und die Bewegung des Hubantriebs synchronisier­ bar sind. Dies ist sowohl bei einem Linearmotor als auch bei einem Exzenterantrieb nach den Maßnahmen der Erfindung mög­ lich.

Die Synchronisierung kann dabei entweder durch eine elektro­ nische Steuerung der beiden Antriebe, oder aber auch mecha­ nisch erfolgen.

Insbesondere schlägt die Erfindung vor, im Bereich des Um­ steuerpunktes der Hubbewegung diese zu beschleunigen und/oder die Drehbewegung des Drehantriebes zu verlangsamen.

Auf diese Weise wird es möglich, die Bewegung des Honwerk­ zeugs einer Zickzack-Bewegung besser anzunähern als dies bis­ her möglich war. Eine Zickzack-Bewegung der Schneidkörner des Honwerkzeugs führt zu einer exakten Überschneidung der ein­ zelnen Schneidspuren, die ein wesentliches Merkmal der Honbe­ arbeitung darstellen.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge ergeben sich aus den Patentansprüchen, deren Wortlaut durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird, der folgenden Beschrei­ bung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:

Fig. 1 stark vereinfacht ein von einem elektrischen Linearmotor angetriebene Honspindel;

Fig. 2 den Hubantrieb einer Honspindel durch einen elektrischen Linearmotor über einen Hebel;

Fig. 3 den Hubantrieb einer Honspindel mit Hilfe eines Exzenterantriebs.

Von einer Honmaschine sind in den Figuren nur die im Zusam­ menhang mit der vorliegenden Erfindung interessanten Teile dargestellt. In Fig. 1 ist eine Honspindellagerung 1 darge­ stellt, mit deren Hilfe eine Honspindel 2 drehbar und axial hin- und hergehend verschiebbar gelagert wird. Für die Dre­ hung der Honspindel 2 ist ein Drehantrieb 3 vorgesehen, der einen Elektromotor 4 enthält. Die Welle 5 des Elektromotors 4 ist über beispielsweise einen Keilriemenantrieb 6 mit der Honspindel verbunden.

Zu der Honspindel gehört weiterhin eine Zustelleinrichtung 7, die an dem axialen Ende der Honspindel 2 angeordnet ist.

Mit der Honspindel 2 verbunden ist ein Honwerkzeug 8, das in den Figuren nur schematisch angedeutet ist. Das Honwerkzeug 8 soll in einer Bohrung eine Honbearbeitung durchführen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist die Honspindellage­ rung 1 direkt an dem bewegbaren Teil 9 eines elektrischen Linearmotors 10 angebracht. Linearmotore sind Antriebsele­ mente, die als Einheit zur Verfügung stehen. Mit Hilfe des Linearmotors 10 kann die Honspindellagerung 1 in Richtung des Doppelpfeils 11 auf- und abbewegt werden, d. h. in Axialrich­ tung der zu bearbeitenden Bohrung.

Da sowohl der Elektromotor 4 als auch der elektrische Linear­ motor 10 elektrisch angesteuert werden, ist es möglich, ihre Ansteuerung und damit ihre Arbeitsweise zu synchronisieren.

Fig. 2 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform, bei der die Honspindellagerung 1 direkt an einem feststehenden Bauteil eines Maschinenrahmens 12 angebracht ist. Die Honspindel 2 kann gegenüber der Honspindellagerung axial verschoben wer­ den. Der Drehantrieb 3 ist weiterhin mit der Honspindella­ gerung 1 verbunden, wird aber nicht zusammen mit der Honspin­ del 2 hin- und herbewegt. Der Keilriemenantrieb 6 greift mit einer Verzahnung oder einer sonstigen Einrichtung in die Hon­ spindel 2 ein, so daß die Drehbewegung unabhängig von der axialen Stellung der Honspindel 2 übertragen werden kann. Die Honspindel 2 ist in diesem Fall daher länger ausgebildet als bei der Ausbildung nach Fig. 1, so daß die erforderliche Hub­ bewegung bei stehenbleibender Honspindellagerung 1 durchge­ führt werden kann.

Zum Hubantrieb dient wiederum ein elektrischer Linearmotor 10, dessen Läufer 13 einen seitlichen Zapfen 14 aufweist. Auf der Honspindel 2 ist eine Muffe 15 gelagert, die sich nicht mitdreht, aber axial unverschiebbar gehaltert ist. Auch diese Muffe 15 weist einen radial abstehenden Zapfen 16, vorzugs­ weise zwei derartige, einander diametral gegenüberliegende Zapfen 16 auf.

Der Zapfen 14 des Läufers 13 und der Zapfen 16 der Muffe 15 greifen jeweils in einen Schlitz 17 eines zweiarmigen Hebels 18 ein. Dieser zweiarmige Hebel 18 ist an einem Maschinenteil 19 schwenkbar gelagert. Aufgrund der Anordnung der Fig. 2 müssen durch den elektrischen Linearmotor 13 nur geringere Massen bewegt werden. Außerdem ist es durch die Auswahl der Abmessungen des Hebels 18 möglich, eine Übersetzung oder Untersetzung vorzunehmen, so daß die Merkmale eines elektri­ schen Linearmotors besser an die Erfordernisse einer Honma­ schine angepaßt werden können.

Fig. 3 zeigt nun eine Anordnung, bei der der Hubantrieb der Honspindel wiederum über einen zweiarmigen Hebel 28 erfolgt. Der Eingriff des Hebels 28 in die Honspindel ist in gleicher Weise gelöst wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2, so daß dies nicht näher erläutert wird.

Das der Honspindel abgewandte Ende 20 des Hebels 28 steht über einen Zapfen 21 in Verbindung mit eine Exzenterscheibe 22. Der Zapfen 21 ist im Bereich des Umfangs der Exzenter­ scheibe 22 angeordnet und greift, ähnlich wie bei der Ausfüh­ rungsform nach Fig. 2, in einen Schlitz 23 des Hebels 28 ein. Durch einen Drehantrieb des Exzenters 22 wird also der Huban­ trieb bewirkt.

Der Hebel 28 weist im Bereich seiner Mitte einen in Hebel­ längsrichtung verlaufenden Schlitz 24 auf, der überall glei­ che Breite aufweist. Quer durch den Schlitz 24 greift eine Welle 25, deren Enden vor und hinter dem Hebel 28 in dem Läufer 13 eines Linearmotors 10 gelagert sind. Die Welle 25 bildet die Schwenkachse des Hebels 28. Die Verschiebungsrich­ tung des Linearmotors 10 verläuft im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Honspindel und damit zur Achse der Hub­ bewegung. Durch Verschieben des Läufers 13 des elektrischen Linearmotors kann der Drehpunkt des Hebels 28 in Längsrich­ tung des Hebels verschoben werden. Auf diese Weise kann das Hebelarmverhältnis des zweiarmigen Hebels 28 geändert werden. Nimmt man eine solche Veränderung nur vor dem Betrieb der Honvorrichtung vor, kann man auf diese Weise den Hub des Hub­ antriebs ändern, obwohl der Exzenter 22 einen festen Hub be­ wirkt.

Wenn man die die Drehachse des Hebels 28 bildende Welle 25 auch noch in einer zweiten Richtung verstellbar ausbildet, beispielsweise durch Vorsehen eines zweiten parallel zur Hubrichtung arbeitenden Linearmotors, so kann man außerdem noch die Hubgrenzlagen des Hubantriebs verändern.

Der Exzenter 22 kann ebenso wie der Elektromotor 4 elektrisch angesteuert werden, beispielsweise dadurch, daß man den Ex­ zenter ebenfalls von einem Elektromotor betreiben läßt. Auch in diesem Fall ist es möglich, die beiden Bewegungen der Hon­ spindel, also die Hubbewegung und die Drehbewegung, zu syn­ chronisieren. Beispielsweise kann man die Drehzahl des Exzen­ ters so steuern, daß die von dem umlaufenden Zapfen 21 er­ zeugte Bewegung keine reine Sinusbewegung mehr ist, sondern sich der Zickzack-Linie annähert. Dies kann dadurch gesche­ hen, daß man die Drehzahl des Exzenterantriebs über einen Umlauf ändert.

Besonders günstig ist es, wenn man, abgestimmt auf den Umlauf des Exzenters, auch die Drehzahl des Drehantriebs ändert.

Claims (15)

1. Honmaschine, mit
1.1 einer Honspindel (2) zur Anbringung eines Honwerkzeugs (8),
1.2 einer Honspindellagerung (1) zur Dreh- und axial hin- und hergehenden Lagerung der Honspindel (2),
1.3 einem Drehantrieb (3) für die Honspindel (2) sowie mit
1.4 einem Hubantrieb zum hin- und hergehenden An­ trieb der Honspindel (2), der
1.4.1 einen Linearmotor (10) aufweist.

2. Honmaschine nach Anspruch 1, bei der der Drehantrieb (3) mit der Honspindel (2) axial mitbewegt wird.

3. Honmaschine nach Anspruch 1, bei der der Drehantrieb (3) axial feststeht und nur die Honspindel (2) axial bewegt wird.

4. Honmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Linearmotor (10) den Hubantrieb bildet.

5. Honmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Honspindellagerung (1) direkt am bewegbaren Teil (9) des Linearmotors (10) angebracht ist.

6. Honmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Honspindel (2) über eine Getriebeverbindung mit dem bewegbaren Teil (9, 13) des Linearmotors (10) verbunden ist.

7. Honmaschine nach Anspruch 6, bei der die Honspindel (2) über einen Hebel (18, 28) mit dem Hubantrieb verbunden ist.

8. Honmaschine nach Anspruch 7, bei der die die Schwenk­ achse des Hebels (18, 28) bildende Welle (25) durch einen Linearmotor (10) verschiebbar ist.

9. Honmaschine nach Anspruch 8, bei der die Schwenkachse des Hebels (18, 28) zur Veränderung der Hubgröße und/ oder der Hubendlagen den Hebel (18, 28) entlang verscho­ ben wird.

10. Honmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Hubantrieb von einem Exzenter (22) gebildet wird, der über einen Hebel (28) mit den Honspindel (2) verbunden ist.

11. Honmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Bewegung des Drehantriebes (3) und die Bewegung des Hubantriebs synchronisierbar sind.

12. Honmaschine nach Anspruch 11, bei der die Synchronisie­ rung durch eine elektronische Steuerung der beiden An­ triebe erfolgt.

13. Honmaschine nach Anspruch 11, bei der die Synchronisie­ rung der beiden Antriebe mechanisch erfolgt.

14. Honmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei der im Bereich des Umsteuerpunktes der Axialbewegung die Axialbewegung beschleunigt und/oder die Drehbewegung des Drehantriebes verlangsamt wird.

15. Honmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei der die Axialbewegung bis zum Umkehrpunkt einer konstanten Geschwindigkeit durchgeführt wird.