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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Nachstellen eines zur mechanischen
Werkstückbearbeitung
eingesetzten Finishsteins. Sie umfasst einen an einen Werkzeugträger anschließbaren Steinhalter
zur Aufnahme eines Finishsteins sowie eine separate Betätigungsvorrichtung
zum Lösen
des im Steinhalter durch Klemmung fixierten Finishsteins, wobei
die Betätigungsvorrichtung
in eine Arbeitsposition am Steinhalter bewegbar ist.
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In
der Praxis ist es üblich,
den Finishstein manuell nachzustellen. Zum Nachstellen eines abgenutzten
Finishsteins wird eine Klemmeinrichtung am Steinhalter gelöst und der
Finishstein um ein Maß, welches
die Abnutzung kompensiert, nachgeschoben. Der Stellweg für das Nachschieben
muss genau eingehalten und durch Messen oder Lehren geprüft werden.
Der Zeitaufwand für
die Nachstellarbeit ist erheblich. Ferner besteht die Gefahr, dass
der Finishstein nicht korrekt nachgestellt wird.
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Aus
JP 2003-200341 A ist
eine Vorrichtung bekannt, mit der das Nachstellen eines Finishsteins automatisiert
werden kann. Die Vorrichtung umfasst eine separate Betätigungsvorrichtung
zum Lösen des
im Steinhalter fixierten Finishsteins, die auf einem Schlitten geführt ist
und zum Nachstellen des Finishsteins an dem Steinhalter heranbewegt
wird. Die Vorrichtung weist eine motorisch angetriebene Spindel
mit einem Werkzeug zum Betätigen
einer den Finishstein fixierenden Klemmschraube, einen festen Anschlag
zum Begrenzen des Nachstellwegs sowie einen hydraulisch betätigbaren
Stößel zur
Verstellung des Finishsteins auf. Die bekannte Vorrichtung setzt
voraus, dass der Finishstein mit einer Klemmschraube im Steinhalter
fixiert ist. Um eine definierte Klemmkraft zu gewährleisten,
muss die Betätigungsvorrichtung
mit einem technisch aufwendigen drehmomentgesteuerten Drehantrieb
für das
Werkzeug ausgerüstet
sein. Beim Lösen
der Klemmschraube kann ferner nicht gewährleistet werden, dass der
Finishstein noch mit einer definierten Rest-Klemmkraft, die eine unkontrollierte
Lageänderung
des Finishsteins verhindert, fixiert ist. Beim Nachstellen des Finishsteins
können
dadurch unkontrollierte Lageänderungen
auftreten.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zum automatischen Nachstellen
eines Finishsteins geeignete Vorrichtung anzugeben, die konstruktiv
einfach aufgebaut ist und gewährleistet,
dass der Finishstein sowohl zur Werkstückbearbeitung als auch beim
Nachstellen stets mit einer definierten Klemmkraft im Steinhalter
fixiert ist.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß weist
der Steinhalter eine Klemmvorrichtung mit einem federbelasteten
Stößel auf,
der auf den Finishstein wirkt und einen an der Außenseite
des Steinhalters zugänglichen
Betätigungskopf
aufweist. Die Betätigungsvorrichtung
umfasst einen Träger,
einen an dem Träger
schwenkbar gelagerten zweiarmigen Hebel sowie eine Stelleinrichtung
zur Betätigung des
Hebels. Der Hebel weist einen Arm mit einem gabelförmigen Kopf
auf, der zum Lösen
der Klemmvorrichtung in der Arbeitsposition den an der Außenseite des
Steinhalters zugänglichen
Betätigungskopf
hintergreift und bei einer Schwenkbewegung des Hebels den federbelasteten
Stößel der
Klemmvorrichtung zieht, wobei sich eine Stützfläche des Trägers an eine Gegenfläche des
Steinhalters anlegt und durch gegenseitige Abstützung dieser Flächen die Kraft
zum Ziehen des Stößels aufnehmbar
ist. Durch die erfindungsgemäße Federklemmung
des Finishsteins ist dieser stets mit einer definierten, durch die Federvorspannung
vorgegebenen Kraft fixiert. Der Lösehub der Betätigungsvorrichtung
kann mit einfachen Mitteln so eingestellt werden, dass der Finishstein
nach dem Zurückziehen
des Stößels noch
mit einer definierten Restkraft, die eine unkontrollierte Lageänderung
des Finishsteins verhindert, in der Klemmvorrichtung fixiert ist.
Damit sind Voraussetzungen für
ein präzises
Nachstellen des Finishsteins geschaffen. Beim Ziehen des Stößels entsteht
durch die erfindungsgemäße Anordnung
ein unmittelbarer Kraftfluss zwischen dem Träger der Betätigungsvorrichtung und dem
Steinhalter. Die beiden Teile werden an ihren korrespondierenden
Flächen
beim Ziehen des Stößels gegeneinander
verspannt, so dass sowohl die Linearführung der Betätigungsvorrichtung als
auch der Werkzeugträger,
an den der Steinhalter angeschlossen ist, kräftefrei bleiben und durch die auf
den Stößel wirkenden
Zugkräfte
nicht belastet werden.
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Die
Klemmvorrichtung des Steinhalters weist vorzugsweise eine Anordnung
aus zwei Klemmplatten auf, zwischen denen der Finishstein angeordnet ist.
Der Stößel ist
endseitig mit einer der beiden Klemmplatten verbunden. Zweckmäßig ist
die dem Stößel zugeordnete
Klemmplatte in einer Aufnahme des Steinhalters verschiebbar geführt und
beweglich an das Stößelende
angeschlossen. Durch die bewegliche Verbindung ist eine flächige Anlage
und eine gleichmäßige Krafteinleitung
in den Finishstein gewährleistet.
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Die
Stelleinrichtung zur Hebelbetätigung
ist vorzugsweise als Zylinder/Kolbenanordnung mit einem pneumatisch
verstellbaren Kolben ausgebildet, wobei der Kolben auf einen Arm
des zweiarmigen Hebels wirkt, der einen Steuerarm bildet und eine größere Hebellänge aufweist
als der mit dem gabelförmigen
Kopf versehene Arm des Hebels. Der Steuerarm liegt beispielsweise
unter der Wirkung einer Rückstellfeder
an einer Kolbenstange des Kolbens an. Eine weitere vorteilhafte
Ausgestaltung sieht vor, dass der Stellweg der Stelleinrichtung
durch ein einstellbares Anschlagelement begrenzt ist. Das Anschlagelement
ist so einstellbar, dass der Finishstein nach dem Zurückziehen
des Stößels noch
mit einer definierten Restkraft, die eine unkontrollierte Lageänderung
des Finishsteins verhindert, in der Klemmeinrichtung fixiert ist.
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Die
Stützfläche des
Trägers
und der gabelförmige
Kopf des Hebels sind zweckmäßig in räumlicher
Nähe übereinander
angeordnet. Vorzugsweise weist der Träger einen Steg auf, an dem
der Hebel drehbar gelagert ist, wobei der Steg einen Durchbruch
des Hebels durchfasst. Die Stirnfläche des Trägers zur Anlage an einer korrespondierenden
Fläche des
Steinhalters ist dabei an einem vorstehenden freien Ende des Stegs
angeformt und fluchtet im Wesentlichen mit dem gabelförmigen Kopf
des Hebels.
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Die
Betätigungsvorrichtung
ist entlang einer Linearführung
in die Arbeitsposition, in der sie mit dem Steinhalter zusammenwirkt,
bewegbar. Der dem Steinhalter zugeordnete Werkzeugträger ist
an einen Oszillationsantrieb anschließbar, an dessen Halter auch
die Linearführung
der Betätigungsvorrichtung befestigt
werden kann. Als Oszillationsantrieb kommt insbesondere ein Torquemotor
in Betracht, der auch genutzt werden kann, um den Steinhalter in
eine der Betätigungsvorrichtung
zugeordnete Position zu bewegen. Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung
weist der Oszillationsantrieb einen Torquemotor auf und ist der
Werkzeugträger
durch eine Drehbewegung des Torquemotors zwischen einer ersten Position,
in der der Finishstein einer zu bearbeitenden Werkstückfläche zugewandt
ist, und einer zweiten Position, in der der Finishstein mittels
der Betätigungsvorrichtung
im Steinhalter lösbar
und nachstellbar ist, verdrehbar. In weiterer Ausgestaltung lehrt
die Erfindung, dass der Oszillationsantrieb und die am Halter des
Oszillationsantriebs befestigte Betätigungsvorrichtung an einem
Vorschubschlitten angeordnet sind. Durch eine Bewegung des Vorschubschlittens
sind der Steinhalter sowie die Betätigungseinrichtung gemeinsam
verfahrbar und einer Einrichtung zuführbar, um den Finishstein nach
vorne um ein programmseitig festgelegtes Maß aus dem Steinhalter herauszuschieben.
Die Einrichtung weist einen Anschlag auf, gegen den die hintere
Seite des Finishsteins bewegt wird. Sämtliche Bewegungen sind automatisch
steuerbar.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung erläutert.
Es zeigen schematisch
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1a und 1b einen
Steinhalter mit einem darin eingesetzten Finishstein in einer perspektivischen
Darstellung sowie in einem Längsschnitt,
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2a und 2b eine
separate Betätigungsvorrichtung
zum Lösen
des im Steinhalter durch Klemmung fixierten Finishsteins in einer
perspektivischen Darstellung sowie im Längsschnitt,
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3 das
Zusammenwirken der beiden Vorrichtungen in der Arbeitsposition,
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4 die
Anordnung der in den Figuren dargestellten Vorrichtung an einer
Finishmaschine.
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Die
in den Figuren dargestellte Vorrichtung dient zum Nachstellen eines
Finishsteins, der zur mechanischen Werkstückbearbeitung verwendet wird. Die
Vorrichtung umfasst einen an einen Werkzeugträger anschließbaren Steinhalter 1 zur
Aufnahme eines Finishsteins 2 (1a und 1b)
sowie eine separate Betätigungsvorrichtung 3 zum
Lösen des
im Steinhalter 1 durch Klemmung fixierten Finishsteins 2 gemäß 2a und 2b.
Die Betätigungsvorrichtung 3 ist
entlang einer Linearführung
in eine Arbeitsposition bewegbar, die in 3 dargestellt
ist.
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Den
Darstellungen in den 1a und 1b entnimmt
man, dass der Steinhalter 1 eine Klemmvorrichtung 4 mit
einem federbelasteten Stößel 5 aufweist,
der auf den Finishstein wirkt und einen an der Außenseite
des Steinhalters 1 zugänglichen Betätigungskopf 6 aufweist.
Die Klemmvorrichtung 4 umfasst eine Anordnung aus zwei
Klemmplatten 7, zwischen den der Finishstein 2 angeordnet
ist. Das Stößelende
ist mit einer der beiden Klemmplatten 7 beweglich verbunden,
welche in einer Aufnahme des Steinhalters 1 verschiebbar
geführt
ist. Der Stößel 5 weist
eine Ringschulter 8 auf, die von einer Druckfeder 9 beaufschlagt
ist. Im Ausführungsbeispiel
besteht die Druckfeder 9 aus einem Polyurethanfederelement.
Andere Druckfedern, z. B. Schraubendruckfedern und dergleichen,
sollen nicht ausgeschlossen sein.
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Die
in den 2a und 2b dargestellte Betätigungsvorrichtung 3 besteht
in ihrem grundsätzlichen
Aufbau aus einem Träger 10,
einem an dem Träger 10 schwenkbar
gelagerten zweiarmigen Hebel 11 sowie einer Stelleinrichtung 12 zur
Betätigung des
Hebels. Der Hebel 11 weist einen Arm 13 mit einem
gabelförmigen
Kopf 14 auf, der zum Lösen
der Klemmvorrichtung 4 in der Arbeitsposition den an der Außenseite
des Steinhalters 1 zugänglichen
Betätigungskopf 6 hintergreift
und bei einer Schwenkbewegung des Hebels 11 den federbelasteten
Stößel 5 der Klemmvorrichtung 4 zieht.
Die Stelleinrichtung 12 zur Hebelbetätigung ist als Zylinder/Kolbenanordnung mit
einem pneumatisch verstellbaren Kolben 15 ausgebildet.
Der Kolben 15 wirkt auf einen Arm des zweiarmigen Hebels 11,
der einen Steuerarm 16 bildet und eine größere Hebellänge aufweist
als der andere Arm 13, der mit dem gabelförmigen Kopf 14 versehen ist.
Der Hebel 11 liegt unter der Wirkung einer Rückstellfeder 17 an
einer Kolbenstange des Kolbens 15 an. Der Stellweg ist
durch ein einstellbares Anschlagelement 18 begrenzt. Das
Anschlagelement 18 ist so einstellbar, dass der Finishstein 2 nach
dem Zurückziehen
des Stößels 5 noch
mit einer definierten Restkraft, die eine unkontrollierte Lageänderung
des Finishsteins 2 verhindert, in der Klemmvorrichtung 4 fixiert
ist.
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Das
Zusammenwirken des Steinhalters 1 und der Betätigungsvorrichtung 3 ist
in 3 dargestellt. Diese 3 zeigt
das Zusammenwirken der Teile in der Arbeitsposition. Der gabelförmige Kopf 14 des
zur Betätigungsvorrichtung 3 gehörenden Hebels 11 hintergreift
in der in der 3 dargestellten Arbeitsposition
den an der Außenseite
des Steinhalters 1 zugänglichen
Betätigungskopf 6 und
zieht mit einer Schwenkbewegung des Hebels 11 den federbelasteten
Stößel 5 der
Klemmvorrichtung 4. Dabei legt sich eine Stützfläche 19 des
Trägers 10 an
eine Gegenfläche 20 des
Steinhalters 1 an. Nach Anlage der beiden Flächen 19, 20 wird
die Druckfeder 9 durch Ziehen des Stößels 5 weiter gespannt
und der zwischen den Klemmplatten 7 eingespannte Finishstein 2 entspannt.
Der Lösehub
ist durch das einstellbare Anschlagelement 18, das im Ausführungsbeispiel
als Gewindestift ausgebildet ist, einstellbar. Durch die erfindungsgemäße Anordnung
des Stößels 5,
des Betätigungskopfes 6,
des Hebels 11 und der Stütz- und Gegenflächen 19, 20 entsteht
ein direkter Kraftfluss zwischen dem Träger 10 der Betätigungsvorrichtung 3 und
dem Steinhalter 1, die nach Maßgabe der auf den Stößel 5 wirkenden
Zugkraft an den Flächen 19, 20 gegeneinander
verspannt werden. Weder eine Linearführung, mit der die Betätigungsvorrichtung 3 in
die Arbeitsposition bewegbar ist, noch ein an den Steinhalter angeschlossener Werkzeugträger werden
durch die beim Lösen
des Finishsteins auftretende Zugkraft belastet. Aus einer vergleichenden
Betrachtung der 2a/2b und 3 wird
deutlich, dass die Stützfläche 19 des
Trägers 10 und
der gabelförmige
Kopf 14 des Hebels 11 in räumlicher Nähe übereinander angeordnet sind. Der
Träger 10 weist
im Ausführungsbeispiel
und gemäß einer
bevorzugten Ausführung
der Erfindung einen Steg 21 auf, an dem der Hebel 11 drehbar
gelagert ist. Der Steg 21 durchfasst einen Durchbruch des
Hebels 11. Die Stützfläche 19 des
Trägers 10 ist an
einem vorstehenden freien Ende des Stegs 21 angeformt und
fluchtet im Wesentlichen mit dem gabelförmigen Kopf 14 des
Hebels 11.
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Die 4 zeigt
in einem Ausführungsbeispiel
eine Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
an einer Finishmaschine. Der Steinhalter 1 ist an einem
Werkzeugträger 22 befestigt,
der an einen Oszillationsantrieb 23 angeschlossen ist.
Eine Linearführung 24,
entlang der die Betätigungsvorrichtung 3 in
die Arbeitsposition bewegbar ist, ist an einem Halter 25 des
Oszillationsantriebs 23 befestigt. Der Oszillationsantrieb 23 weist
einen Torquemotor auf. Durch eine Drehbewegung des Torquemotors
ist der Werkzeugträger 22 zwischen
einer ersten Position, in der der Finishstein 2 einer zu
bearbeitenden Werkstückfläche zugewandt
ist, und einer zweiten Position, in der der Finishstein mittels
der Betätigungsvorrichtung 3 im
Steinhalter 1 lösbar
und nachstellbar ist, verdrehbar. Während der Finishbearbeitung
ist die Betätigungsvorrichtung 3 nicht
aktiviert und in eine Ruheposition hochgefahren, so dass sie während der
Finishbearbeitung nicht stört.
Wenn der Finishstein 2 abgenutzt ist und nachgestellt werden muss,
schwenkt der Torquemotor um 90°,
so dass der Betätigungskopf 6 des
Steinhalters 1 zur Betätigungseinrichtung 3 hin
ausgerichtet ist. Danach fährt die
Betätigungsvorrichtung 3 in
die Arbeitsstellung, wobei der gabelförmige Kopf 14 des
Hebels 11 den Betätigungskopf 6 hintergreift,
wie dies in 3 dargestellt ist. Der Oszillationsantrieb
und die am Halter 25 des Oszillationsantriebs befestigte
Linearführung 24 der
Betätigungseinrichtung
sind an einem Vorschubschlitten 26 angeordnet. Durch Längsverfahren des
NC-gesteuerten Vorschubschlittens 26 wird der Finishstein 2 vor
einem Anschlag 27 positioniert. In dieser Position 2 wird
der Finishstein durch Ansteuerung der Betätigungsvorrichtung 3 gelöst und gegen den
Anschlag 27 bewegt. Anschließend wird der Finishstein 2 in
der Klemmvorrichtung 4 wieder fest fixiert und die Vorrichtung
zurückgefahren.
Der Torquemotor wird wieder um ca. 90° verschwenkt, so dass die Finishbearbeitung
fortgesetzt werden kann. Der beschriebene Vorgang zum Nachstellen
des Finishsteins beträgt
weniger als 15 Sekunden und ist automatisch durchführbar.