-
Schneid- und/oder Schleifvornchtung für rotierende Werkstücke Die
Erfindung bezieht sich auf eine Schneid- und/oder Schleifvorrichtung für rotierende
Werkstücke. Mit dieser Vorrichtung kann eine planetarische Bewegung während der
Drehung durchgeführt werden, so daß das Werkstück exzentrisch relativ zudem an einer
bestimmten Stelle angeordneten Schneid- oder Schleifwerkzeug drehbar ist, ohne daß
hierzu ein Nockenscheiben-Mechanismus benötigt wird. Wenn das Schneid- oder Schleifwerkzeug
während des Schneid- oder Schleifvorganges ständig an dem Werkstück anliegt, wird
durch dessen Drehung eine elliptische, längliche, ovale oder anders geformte, gewünschte
Konfiguration ausgebildet. Die Vorrichtung kann leicht betrieben werden und den
gewünschten Schneid- und/ oder Schleifvorgang mit hoher Geschwindigkeit ausführen.
-
Da sich bei einer herkömmlichen Drehbank die einzelnen Umrisse eines
Werkstückes auf einer Kreisbahn bewegen, kann hierpraktisch unmöglich eine elliptische,
längliche oder ovale Konfiguration ausgebildet werden. Bei einer herkömmlichen Schleifmaschine
ist es äußerst schwierig, einen Gegenstand zu schleifen, der genau eine solche Konfiguration
aufweist. Soll aber ein Gegenstand eine solche spezielle Form erhalten, dann muß
die Drehbank mit einem speziellen Nockenscheiben-Mechanismus ausgestattet werden,
um auf diese Weise dann den Gegenstand auf eine solche gewünschte Form zu drehen
oder zu schleifen. Bei herkömmlichen Drehbänken oder Schleifmaschinen ist eine große
Geschicklichkeit erforderlich, um derartige Dreh- oder Schleifvorgänge durchzuführen;
aus mechanischen Gründen können diese Arbeiten auch nicht mit einer hohen Geschwindigkeit
durchgeführt werden, so daß der Wirkungsgrad sehr gering und die Kosten für derartige
Produkte sehr hoch sind.
-
Diese Nachteile und Unzuträglichkeiten bei den herkömmlichen Dreh-
und Schieifvorrichtungen sollen mit der Erfindung überwunden werden0 Gemäß der Erfindung
ist daher eine Schneid- unX/od@r Schleifvorrichtung für rotierende Werkstücke vorgesehen,
bei der eine Antriebswelle mit einem Lager außen an einem Gehäuse veränderlich einstellbar
ist, eine Qntriebsstange senkrecht zur Achse der Antriebswelle an dieser gehaltert
ist, ein zylindrischer, äußerer Laufkranz in dem Gehäuse drehbar in einer bestimmten
fest#en Lage untergebracht ist, ein zylindrischer, innerer Lauflcranz im Inneren
und parallel zu dem äußeren Laufkranz angeordnet ist, die Antriebsstange lose in
der zylindrischen Wandung des inneren Laufkranzes geführt ist, ein Spannfutter an
einer Seite des inneren Laufkranzes zum festen Einspannen des Werkstückes angebr#cht
ist, und eine
Kuppelstange an dem äußeren Laufkranz befestigt ist,
die senkrecht zu den Achsen des inneren und äußeren Laufkranzes und der Antriebsstange
verläuft und in Metallbuchsen des inneren Laufkranzes gleitet, so daß durch Verstellung
der Lage der Antriebswelle der innere Laufkranz exzentrisch relativ zu dem äußeren
Laufkranz und das mittels des Spannfutters an dem inneren Laufkranz gehalterte Werkstück
drehbar ist, und mit einem Schneid- oder SchliSwerkzeug die gewünschte Form exzentrisch
herausschneidbar oder abschleifbar ist.
-
Mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung lassen sich auf einfache Weise
kreisförmige, elliptische, ovale oder ähnlich geformte Gegenstände aus anorganischem
Material, wie beispielsweise Metall oder Glas, oder aus faserigem Material, wie
Holz oder Papier, oder aus synthetischem Material oder ähnlichem Material herstellen;
es ist also ohne weiteres möglich, den Gegenstand auf eine solche gewünschte Form
abzudrehen oder abzuschleifen. Der Hauptvorteil der Erfindung ist also darin zu
sehen, daß auf mechanischem Weg eine Massenproduktion von Gegenständen mit elliptischer,
länglicher, eiförmiger oder irgendeiner anderen gewünschten Form durch Abdrehen
oder Abschleifen herstellbar sind.
-
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand von
Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen im einzelnen erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Vorderansicht eines Mechanismus gemäß der ersten Ausführungsform
der Erfindung, bei der der innere Laufkranz unmittelbar angetrieben wird.
-
Fig, 2 eine Querschnittsdarstellung in Längsrichtung entlang d#r Linie
2-2 der Fig. 1.
-
Fig. 3 eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie 3-3 der Fig.
1.
-
Fig. 4 eine Vorderansicht des Mechanismus gemäß der zweiten Ausführungsform
der Erfindung, bei der der äußere Laufkranz unmittelbar angetrieben wird.
-
Fig. 5 eine Qlerschnittsdarstellung entlang der Linie 5-5 der Fig.
4; und Fig. 6 eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie 6-6 der Fig. 4.
-
Die vorliegende Erfindung kann auf zwei verschiedene Arten wiedergegeben
werden; bei dem einen Mechanismus wird der innere Laufkranz unmittelbar angetrieben
und dadurch der äußere Laufkranz in Bewegung versetzt; bei dem anderen Me-Mechanismus
wird der äußere Laufkranz unmittelbar angetrieben und dadurch der innere Laufkranz
in Bewegung gesetzt.
-
Im folgenden werden nunmehr im einzelnen diese zwei verschiedenen,
die Erfindung verk-örpernden Mechanismen beschrieben, wobei mit denselben Bezugszeichen
dieselben Elemente oder Teile bezeichnet sind.
-
In den Fig. 1 bis 3 ist der Mechanismus dargestellt, bei dem der innere
Laufkranz unmittelbar angetrieben wird. Ein äußeres, in einem Trägerblock lo befestigtes
Gehäuseelement 12 und weitere äußere Gehäuseelemente 13 und 14, die lösbar mit dem
Gehäuseelement 12 verbunden sind, sind über Dichtungen 15,16 zusammengesetzt und
bilden einen geschlossenen, äußeren Gehäuseaufbau; auf der Innenseite der im Inneren
des
Gehäuses ausgebildeten Wandungen 18,19 ist über ringförmige Metallelemente 20 und
21 drehbar ein zylindrischer, äußerer Laufkranz 22 untergebracht, der aus einem
Teil 41 mit einem kleineren Durchmesser und einem Teil 42 mit einem größeren Durchmesser
besteht, die beide miteinander das zentrale, stufenförmige Teil bilden. An deräißeren
Schmalseite des Teils 41 mit dem größeren Durchmesser sind Kugellager 23 angeordnet,
die auf der inneren Oberfläche des äußeren Gehäuseelements 14 abrollen und für einen
weichen Lauf des äußeren Laufkranzes 22 sorgen.
-
Auf der Innenseite des äußeren Laufkranzes 22 ist ein zylindrischer
Innenlaufkranz 24 angeordnet. Der innere und der äußere Laufkranz weisen in ihrem
Inneren eine Kuppelstange 25 auf, die durch das Teil 41 des äußeren Laufkranzes
22 und durch die Mittelpunkte der Laufkränze 22 und 24 hindurchgeht und durch die
zylindrische Wandung des inneren Laufkranzes 24 senkrecht zu dessen Achse verläuft.Beide
Seiten der Kuppelstange 25 sind mit dem Teil 41 des äußeren Laufkranzes fest verbunden.
Die zwei zylindrischen Laufkränze 22 und 24 sind durch die Kuppelstange 25 so miteinander
verbunden, wie die Stange gedreht wird. In jedem Teil der Wandung des inneren Laufkranzes
24, durch den die Kuppelstange hindurchgeht, ist ein Metallelement 26 eingesetzt,
so daß der innere Laufkranz axial auf der Kuppelstange 25 gleiten kann. In dem Teil
42 des äußeren Laufkranzes 22 ist eine Antriebsstange 27 angeordnet, die senkrecht
an einem Ende 43 einer axial zu dem Laufkranz verlaufenden Antriebswelle angebracht
ist; die Antriebsstange 27 verläuft durch den Mittelpunkt des inneren Laufkranzes
24 und durch die zylindrische Wandung hindurchsso daß sie senkrecht zu der Achse
des Laufkranzes drehbar ist.
-
In jeder Wandung des inneren Laufkranzes 2ru~, in dem die Antriebsstange
verläuft,
ist ein Metallelement 28 eingesetzt, wodurch der Laufkranz axial auf der Antriebsstange
27 gleiten kann. Die Antriebsstange 27 ist senkrecht zu der Kuppelstange 25 eingestellt,
so daß sie von der Seite betrachtet eine Art Kreuz bilden (Fig. 1). Diese Stellung
der Stangen zueinander ändert sich nicht, auch wenn die Drehwinkel der beiden Stangen
25 und 27 verändert werden0 Aufgrund dieser Anordnung dreht sich die Anntriebsstange
27 bei einer Drehung der Antriebswelle 26 und entsprechend auch der innere Laufkranz
24, während sich der äußere Laufkranz 22 entsprechend mit der Kuppelstange 25 dreht
die durch die Wandung des inneren Laufkranzes 24 hindurchgeht.
-
Während einer solchen Drehung kann der innere Laufkranz 24 eine exzentrische
Bewegung relativ zu der Antriebswelle 36 ausführen.
-
Der Außenrand auf einer Schmalseite des inneren Laufkranzes 24 drückt
auf Kugellager 30, die auf der Innenfläche 29 des äußeren Gehäuseelements 14 abrollen;
an dem Außenrand auf der anderen Schmalseite des inneren Laufkranzes 24 ist außen
in dem äußeren Gehäuseelement 12 eine Öffnung 34 ausgebildet und so angeordnet,
da£ ihr Mittelpunkt auf die Achse des inneren Laufkranzes 24 eingestellt ist. Das
Spannfutter 33 1 et h.n 7 t@m Einspannkopf 32 gelagert, der in eine in de@ äußeren
Gehäusselement ausgebildete Nut 35 eingepaßt ist und fest an dem Spannfutter33 angebracht
ist, um irgendeine schwingung zu unterbinden.
-
Die Antriebswelle 36, an deren Ende der mittlere Teil der durch die
zylinderwandung des inneren Laufkranzes 24 verlaufenden Antriebsstange 27 befestigt
ist, , ist durch ein @chslager 39 in den Führungsrahmen 37,38 an der Außenseite
d@s äußeren Gehäus@elements 14 gelag@rt. In jedem Teil des
äußeren
Gehäuseelements 14, in dem der innere Teil 54 des Lagers 39 gelagert ist, ist ein
Raum 55 ausgebildet, so daß das Lager 39 senkrecht zu der Antriebswelle 36 bewegbar
ist. Auf beiden Seiten des Lagers 39 sind an dem äußeren Gehäuseelement 14 befestigte
Auflager 50 51 mit Bohrungen 52,53 mit Gewinden ausgebildet, in die einstellbare
Stangen 44,45 eingeschraubt sind, an deren Enden das Lager 39 angebracht ist, wie
in Fig. 2 dargestellt ist, um die Lage des Lagers zwischen den Führungsrahmen 37
und 38 einzustellen. Durch Verdrehen der Einstellstangen 44,45 kann das Lager 39
in eine gewünschte Lage zwischen den Auflagern 50,51 verschoben werden, so daß die
Mittellinie der in dem Lager 39 gelagerten Antriebswelle 36 so verändert werden
kann, daß ihr horizontaler Verlauf im Inneren des äußeren Laufkranzes 22 in der
gewünschten Lage fest eingestellt werden kann.
-
Hierdurch wird dann auch die mit der Antriebswelle 36 fest verbundene
Antriebsstange 27 in dem Metallelement bzw. der Metallbuchse 28 in der Wandung des
inneren Laufkranzes 24 verschoben, so daß die Antriebswelle 36 exzentrisch relativ
zu der Achse des inneren Laufkranzes 24 bewegt werden kann. Die senkrecht zu der
Antriebswelle 36 fest eingebaute Antriebsstange 27 dreht sich konform mit der Drehung
der Antriebswelle 36, so daß der innere, an der Antriebsstange 27 angebrachte Laufkranz
exzentrisch relativ zu der Antriebswelle 36 gedreht wird. Andererseits wird der
äußere Laufkranz 22 durch die Kuppelstange 25,die durch den inneren Laufkranz 24
mitgenommen wird, ebenfalls gedreht. Obwohl die Mittelachse des inneren Laufkranzes
24 exzentrisch zu der inneren Achse des äußeren Laufkranzes eingestellt ist, führt
letztere keine exzentrische Drehung aus.
-
Bei der Drehung des Mechanismus dieser Ausführungsform ergibt sich
folgende Beziehung zwischen dem äußeren Laufkranz 22, der um eine feste, in Fig.
2 dargestellte Achse 0-0 gedreht wird, und dem inneren Laufkranz 24, der mittig
zu einer parallel zu der Achse 0-0 verlaufenden Linie P-P eingestellt ist und eine
horizontale Ebene einschließt.
-
Hierbei beschreibt der innere Laufkranz 24 bei einer Umdrehung einen
geometrischen Ort, der den Mittelpunkt eines kleinen Kreises mit einem Durchmesser
O-a umgibt Ca ist der Abstand zwischen der Linie'0 und der Linie P).
-
Wenn der Mittelpunkt des inneren Laufkranzes sich zweimal entlang
des geometrischen Ortes des kleinen Kreises dreht, und wenn der äußere Laufkranz
22 synchron mit dem inneren Laufkranz 24 gedreht wird, dann wird der innere Laufkranz
exzentrisch relativ zu dem äußeren Laufkranz gedreht und die größte Exzentrizität
des Mittelpunktes des inneren Laufkranzes ist gleich dem Abstand a von der Linie
0, während der nächstliegende Punkt mit dem Mittelpunkt 0 des äußeren Laufkranzes
übereinstimmt. Wenn dann der innere Laufkranz 24, dessen axiale Mittellinie P-P
um einen Abstand a von der festen axialen Mittellinie 0-0 des äußeren Laufkranzes
22 verschoben ist, gedreht wird, ergibt sich-ein fester Punkt, beispielsweise der
Punkt O, auf dem Werkstück 60, entlang dem ein äußerer Rand des Werkstücks verläuft,
während der verbleibende Teil exzentrisch gedreht wird. Mit dem Punkt C als festem
Punkt wird ein elliptischer, länglicher oder ovaler geometrischer Ort erhalten;
an der Stelle des festen Punktes C kann ein Schneid- oder Schleifwerkzeug 48 eingesetzt
werden. In diesem Fall kann dann der Abstand a zwischen der festen Achse 0-0 und
der axial-en Linie P-P des inneren Laufkranzes so gewählt werden, daß ein elliptischer
Artikel der gewünschten Größe erhalten wird. Durch eine entsprechende Veränderung
der
Stellung des Schneidwerkzeugs, d.h. durch Festlegung des Abstandes a, kann ein ovaler
oder eiförmiger Gegenstand erhalten werden.
-
In den Fig. 4 bis 6 ist ein Mechanismus dargestellt, bei dem der äußere
Laufkranz unmittelbar angetrieben wird.
-
Ein äußeres, an einem Trägerteil 61 befestigbares Gehäuseteil 62 und
lösbare äußere Gehäuseteile 63 sind über eine Dichtung 65 zusammengesetzt und bilden
ein von außen einheitliches Gehäuse. Zwischen den äußeren Gehäuseteilen 63 und 64
befindet sich ein freier Raum qo, in den ein mit einer Nut versehener, an dem äußeren
Laufkranz 72 angebrachter Ring 67 und ein in die Ringnut passender,umlauf ender
Riemen 66 lose eingelegt sind. Auf der Innenseite der durch die äußeren Gestellteile
63,64 ausgebildeten Wandungen 68,69 ist drehbar über ringförmige Metallteile 70s71
ein zylindrischer, äußerer Laufkranz 72 untergebracht, der aus einem Teil 81 mit
einem kleineren Durchmesser und einem Teil 82 mit einem größeren Durchmesser besteht;
der äußere Laufkranz 72 ist über den Riemen 66 antreibbar. An der äußeren Schmalseite
des Teils 82 mit dem größeren Durchmesser sind Kugellager 73 angebracht, die auf
der inneren Seitenwandung des äußeren Gehäuseteils 64 abrollen und dadurch für einen
weichen Lauf des äußeren Laufkranzes 72 sorgen.
-
In dem äußeren Laufkranz 72 ist ein innerer Laufkranz 74 untergebracht.
Wie Fig. 6 zu entnehmen ist, enthalten die inneren und äußeren Laufkränze eine Kuppelstange
75t die durch das Teil 71 des äußeren Laufkranzes 72 durch die Mittelpunkte der
beiden Laufkränze und durch die zylindrische Wandung des inneren Laufkranzes 74
hindurchgeht. Die beiden Laufkränze sind hierbei so angeordnet, daß sie sich bei
einer Drehung der Kuppelstange 75 gleichzeitig in derselben Richtung drehen.
-
In weder der zylindriscl#eri Wandungen des inneren Laufkranzes 749
durch die die Kuppelstange 75 hindurchgeht, ist ein Metallstück 76 eingesetzt, wodurch
eine Gleitbewegung des inneren Laufkranzes axial zu der Kuppelstange ermöglicht
ist. Beide Enden der Kuppelstange 75 sind in der zylindrischen Wandung des äußeren
Laufkranzes 72 gehaltert. Bei einer Drehung des äußeren Laufkranzes 72 wird der
innere Laufkranz 74 über die Kuppelstange 75 mitgedreht. Im Inneren des Teils 82
des äußeren Laufkranzes 72 befindet sich eine Antriebsstange 77, die senkrecht an
einem Ende 94 einer Antriebswelle 86 angebracht ist, die ihrerseits relativ zu der
Achse Q-Q des äußeren Laufkranzes 72 bewegbar ist. Die Antriebsstange 77 ist so
angeordnet, daß sie durch die zylindrische Wandung des inneren Laufkranzes 74 und
durch deren Mittelpunkt hindurchgeht; in jeder der zylindrischen Wandungen, durch
die die Antriebsstange hindurchgeht, ist ein Metallteil bzw. eine Metallbuchse 78
eingesetzt, so daß eine Gleitbewegung des inneren Laufkranzes 74 axial zu der Antriebsstange
77 ermöglicht ist. Auf der einen Seite des inneren Laufkranzes sind Lager 80 vorgesehen.
Die Antriebs stange 77 ist senkrecht zu zur Kuppelstange 75 angeordnet; anch wen
die Drehwinkel verändert werden, bleibt kiese Beziehung unveränder-t erhalten. Wenn
die Achse R-R des inneren Laufkranzes 74 relativ zu der Achse Q-Q des äußeren Laufkranzes
72 durch eine Drehung der Antriebswelle 86 gedreht wirts t-Twe es in Fig. 5 dargestellt
ist, kann der innere Laufkranz 74 eine exzentrische Bewegung relativ zu der Achse
Q-Q des äußeren Laufkranzes 72 a#sführen# Der andere Anßenrand des inneren Laufkranzes
74 ist in einer Ealtevorrichtung 92 mit einem Flansch 91 gelagert. Eben
so
ist ein Spanfutter 83 in der Haltevorridtung 92 gelagert und gegenüber der Achse
R-R des inneren Laufkranzes 74 gesichert; das Spannfutter liegt in einer Bohrung
84 des äußeren Gehäuseteils 62. Eine drehbare Platte 95 ist an dem Spannfutter befestigt
und mit diesem drehbar; an der Drehplatte ist eine Einspannvorrichtung 89 angebracht,
mit der ein Werkstück 60 festgespannt werden kann.
-
Die Haltevorrichtung 92 ist fest in dem äußeren Gehäuseteil 62 gelagert,
wodurch ein Pendeln oder Schwingen des inneren Laufkranzes 74 und der Drehplatte
75 während einer Drehbewegung unterbunden ist.
-
Wie in Fig. 6 dargestellt ist, ist die Antriebswelle 86, die in der
Mitte der durch die zylindrische Wandung des inneren Laufkranzes 74 hindurchgehenden
Antriebsstange 77 befestigt ist, durch ein Achlager 88 gelagert, das in den außen
an dem äußeren Gehäuseteil 64 angebrachten J?ührungsrahmenelementen 96,97 Seite.
Das Trägerteil 87 des Lagers 88 ist lose in einen Raum 85 eingesetzt, der in dem
äußeren Gehäuseteil 64 ausgebildet ist und in dem das Lager seitlich zur Veränderung
seiner Lage bewegbar ist. Auf beiden Seiten des Lagers 88 sind an dem äußeren Gestellteil
64 angebrachte Auflager 98,99 vorgesehen; die Auflager weisen mit Gewinde versehene,
durchgehende Bohrungen 1o1,1o2 auf, in die auf der einen Seite mit dem Lager 88
verbundene Justierstangen 103,104 zur Halterung des Lagers 88 eingeschraubt sind,
wie in Fig. 5 dargestellt ist; mittels der Justierstangen kann also das Lager 88
in jeder Lage zwischen den Führungsrahmenelementen 96 und 97 fest eingestellt werden.
Die Achse R-R der in dem Lager 88 gelagerten Welle 86 kann also in eine bestimmte
Lage auf einer parallel zu der Achse Q-Q des äußeren Laufkranzes 72 verlaufenden
Linie fest eingestellt werden. Die an der Welle 86 befestigte Antriebsstange 77
wird bei einer Drehung
des inneren Laufkranzes 74 mitgedreht; letzterer
dreht sich dann exzentrisch relativ zu der Achse Q-Q des äußeren Laufkranzes 72,
der entlang der Achse der Antriebsstange 77 gleitet.
-
Obwohl in Fig. 5 die Achse Q-Q des äußeren Laufkranzes 72 immer fest
eingestellt ist, kann die Achse R-R des inneren Laufkranzes 74 in ihrer Lage durch
Einstellung des Lagers 88 auf die oben beschriebene Weise verändert werden, wobei
dann der innere Laufkranz 74 über den äußeren Laufkranz 72 und die Kuppelstange
75 gedreht wird.
-
Die beiden Achsen können dann zueinander exzentrische Stellungen einnehmen,
so daß bei einer Drehung um eine exzentrische Achse ebenso wie um die eigene Achse
der innere Laufkranz 74 planetarische Bewegungen durchführt und dabei einen länglichen
oder ovalen geometrischen Ort ausbildet. Wenn dagegen beide Achsen Q-Q und R-R miteinander
fluchten, dann besitzen der innere und äußere Laufkranz dieselbe Achse und führen
eine einfache Kreisbewegung aus.
-
Zur Durchführung der Erfindung sind die zwei Achsen so zueinander
eingestellt, daß sie einen bestimmten Abstand b auseinanderliegen. Je größer der
Abstand b ist, um so mehr wird eine Ellipse oder eine andere längliche#Figur ausgebildet;
durch die Einstellung der Welle 86 und die Justierung des Lagers 88 läßt sich demnach
die Größe des Werkstücks 60 einrichten. Ein Schneidwerkzeug 48 ist zu dem Werkstück
60 immer an einer bestimmten festen Stelle angebracht. Während des Schneidvorgangs
kommt ein Teil der Oberfläche, die aus dem Werkstück herausgeschnitten werden soll,
an dem festen Punkt c mit der Schneidkante des Sc#hneidwerkzeugs in Eingriff; der
übrige Teil des Werkstücks
beschreibt um diesen Punkt eine kreis
ähnliche Figur entsprechend dem geomtrischen Ort des inneren Laufkranzes 74; hierdurch
wird die gewünschte Form aus dem Werkstück herausgeschnitten. Der Schneidvorgang
wird auf dieselbe Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel 1 durchgeführt.