DE2221822B2

DE2221822B2 - Kopierschleifmaschine

Info

Publication number: DE2221822B2
Application number: DE2221822A
Authority: DE
Inventors: Nils Ove Short Hills N.J. Hoglund (V.St.A.)
Original assignee: Tri Ordinate Corp
Current assignee: Tri Ordinate Corp
Priority date: 1971-05-26
Filing date: 1972-05-04
Publication date: 1981-01-29
Also published as: CH561582A5; GB1383342A; AU4189372A; SE7505016L; RO64097A; IL48361A0; CA968161A; ES430538A1; NL158422B; GB1383341A; HU169003B; FR2138965A1; SE394384B; ES430537A1; IL39308A0; PL72330B1; NO141336C; DE2221822C3; HK74478A; DE2221822A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kopierschleifmaschine zum Herstellen von Werkstürkoberflächen mit wechselndem Krümmungsradius mit einer beweglichen Schablone, die eine der herzustellenden Oberfläche entsprechende Musterfläche und eine der Musterfläche gegenüberliegende Lauffläche aufweist, mit einer an der Musterfläche der Schablone in einem Berührungspunkt anliegenden Tastrolle und einer mit der Lauffläche der Schablone in Eingriff stehenden und die Schablone gegen die Tastrolle drückenden Führung, mit einem mit der Schablone verbundenen Werkstücktisch und einer relativ gegen die zu schleifende Oberfläche eines auf dem Werkstücktisch aufgespannten Werkstückes zustellbaren Schleifscheibe.

Eine solche Kopierschleifmaschine ist aus der US-PS 21 548 bekannt. Bei dieser Kopierschleifmaschine wird die Führung von einer Antriebsrolle gebildet, die am Ende eines Schwenkarmes gelagert ist, so daß ihr Abstand von der Tastrolle durch Verschwenken dieses Armes veränderbar ist. Weiterhin ist die Tastrolle auf einem in seiner Axialrichtung verschiebbaren konischen Kopf gelagert, so daß durch Verschieben dieses Kopfes eine Radialverstellung der Tastrolle möglich ist. Diese Radialverschiebung hat den Zweck, die Lage der ortsfest angeordneten Schleifscheibe in bezug auf die Lage der Musterfläche an der Schablone zu verändern.

Schleifen eines Werkstückes mit hoher Präzision. Abweichungen zwischen der Musterfläche an der Schablone und der geschliffenen Fläche am Werkstück ergeben sich beispielsweise daraus, daß die als Führung dienende Antriebsrolle eine auf einem Kreisbogen liegende Bewegung ausführt, die zur Folge hat, daß die für die Lage der Schablone in bezug auf die Tastrolle maßgebende Verbindungslinie zwischen dem Zentrum der Tastrolle und dem Zentrum der Antriebsrolle eine

ίο Schwenkung erfährt Diese Schwenkung wird noch dadurch verstärkt, daß die Tastrolle nicht konzentrisch auf dem kegelförmigen Kopf gelagert ist, sondern mit der Kontur einer großen Innenbohrung am Umfang des kegelförmigen Kopfes anliegt Dabei kann die Tastrolle auf dem kegelförmigen Kopf Abrollbewegungen ausführen, die ebenfalls Lageungenauigkeiten zur Folge haben. Solche Abrollbewegungen können von der Antriebsrolle eingeleitet werden, welche die einzige Antriebskraft zur Bewegung der Schablone um die

Tastrolle herum bildet

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bekannte Kopierschleifmaschine derart weiterzubilden, daß theoretisch eine genaue Übereinstimmung zwischen der herzustellenden Oberfläche und der Musterfläche besteht und auch in der Praxis diese Übereinstimmung mit sehr hoher Genauigkeit erzielt werden kann.

Diese Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Führung aus zwei links und rechts neben der im Berührungspunkt zur Musterfläche der Schablone senkrechten Ebene und höhenversetzt angeordneten Rollen besteht und die Lauffläche der Schablone in zwei parallel nebeneinander liegende Laufbahnen unterteilt ist, deren Konturen entsprechend dem Nach- bzw. Vorlauf der Rollen gegenüber der Tastrolle unterschiedlieh korrigiert sind.

Durch die Verwendung zweier unterschiedlicher Laufbahnen für die beiden die Führung bildenden Rollen ist es möglich, unter allen Umständen die Bedingung zu erfüllen, daß die Tastrolle eine solche Lage einnimmt, in der sowohl ihre Achse als auch der Berührungspunkt auf dem Krümmungsradius der Musterfläche liegen, so daß bei entsprechender Anordnung der Schleifscheibe diese gleiche Bedingung auch für die Schleifscheibe erfüllt ist. Auf diese Weise stimmen sowohl Berührungspunkt als auch die Tangente von Tastrolle und Schleifscheibe stets überein, so daß eine genaue Übertragung der Musterfläche auf die herzustellende Oberfläche möglich ist.

Aus der FR-PS 12 27 965 ist es nun zwar an sich bereits bekannt, eine ringförmige Schablone in zwei parallel nebeneinander liegende Laufbahnen zu unterteilen und auch eine der erfindungsgemäßen Konstruktion vergleichbare Führung mit gegenüber der Tastrolle seitlich versetzten Führungsrollen zu verwenden, jedoch handelt es sich dort um eine von Hand angetriebene Kopiereinrichtung, der vor allem die für ein genaues Arbeiten unerläßliche Korrektur der

Laufbahnen entsprechend dem Nach- und Vorlauf der Führungsrollen gegenüber der Tastrolle fehlt. Ansonsten ist noch zu vermerken, daß es im Rahmen

der vorliegenden Erfindung gleichgültig ist, ob die Innen- oder die Außenfläche als Musterfläche gewählt wird. Dies hängt nur davon ab, ob die herzustellende Fläche eine Innenfläche oder eine Außenfläche ist. So können beispielsweise Schablonen mit einer innen liegenden Musterfläche zum Schleifen der Kammern von Wankelmotoren verwendet werden, die mit sehr hoher Genauigkeit hergestellt sein müssen, damit ein übermäßiger Verschleiß durch den darin umlaufenden

Rotor vermieden wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausfflhrungsbeispiels näher beschrieben und erläutert Es zeigt

Fig. 1 eine schematisch dargestellte teilweise geschnittene Ansicht einer Kopierschleifmaschine nach der Erfindung,

Fig.2 eine schematische Grundrißdarstellung der Schablone und der Antriebseinrichtung der Kopierschleifmaschine nach F i g. 1, ι ο

Fig.3 den Schnitt 3-3 aus Fig.2 durch die Kopierschleifmaschine nach F i g. 1,

Fig.4 den Schnitt 4-4 aus Fig.2 durch die Kopierschleifmaschine nach F i g. 1 und

F i g. 5 den Schnitt 5-5 aus F i g. 4.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung weist eine ringförmige Schablone 1 auf, deren Musterfläche 3 von der Innenfläche gebildet wird. Eine Tastrolle 2, welche zugleich als Antriebsrolle dient, steht mit der Musterfläche 3 der Schablone 1 in Eingriff. An der Außenfläche der Schablone 1 liegt eine Führung 4 an, welche die Schablone 1 mit der Tastrolle 2 in Eingriff hält Die Schablone 1 ist an einem Ende einer Trageinrichtung 6 befestigt, die an ihrem anderen Ende das Werkstück 7 trägt Mit der Innenfläche 9 des Werkstückes 7 steht eine Schleifscheibe 8 in Eingriff. Damit die Schablone 1 eine Bewegung längs eines Weges ausführen kann, der dem Verlauf ihrer Musterfläche 3 entspricht, ist die Trageinrichtung 6 in einem Lager 10 angeordnet. Eine Bewegung de Schablone 1 hat eine gleiche Bewegung des Werkstükkes 7 relativ zur Schleifscheibe 8 zur Folge.

Bei der in der Zeichnung dargestellten, speziellen Ausführungsform hat die Musterfläche 3 der Schablone 1 eine Form, die der Umfangsfläche der Kammer im Stator eines Wankelmotors entspricht. Die Form dieser Innenfläche ist besonders gut aus F i g. 2 ersichtlich. Die Tastrolle 2 liegt an der Musterfläche 3 in einem Berührungspunkt 11 an. In diesem Berührungspunkt verlaufen die Tastrolle 2 und die Musterfläche 3 der Schablone 1 tangential zueinander. Die entsprechende Tangente ist durch eine Linie T dargestellt. Senkrecht zur Tangente T erstreckt sich durch den Berührungspunkt 11 eine Ebene P-I.

Die Tastrolle 2 ist derart angeordnet, daß ihre Rotationsachse 12 in der Ebene P-I liegt. Die Führung 4, die mit der Außenfläche der ringförmigen Schablone 1 in Eingriff steht, umfaßt zwei Rollen 13 und 14, deren Drehachsen in einer Ebene P-2 liegen, die auf der Ebene P-I senkrecht steht. Die Rollen 13, 14 werden derart gegen die Schablone 1 gedrückt, daß sie eine in der Ebene P-I liegende resultierende Kraft erzeugen.

Die als Lauffläche für die Rollen 13, 14 dienende Außenfläche der Schablone 1 weist eine obere Laufbahn 15 und eine untere Laufbahn 16 auf, von denen die erste mit der Rolle 13 und die andere mit der Rolle 14 zusammenwirkt. Die beiden Rollen 13,14 sind ihrerseits in einem Schieber 17 gelagert, der in einem auf geeignete Weise im Maschinenbett 19 befestigten Gehäuse 18 angeordnet ist. Der Schieber 17 ist von einer Feder 20 belastet, die den gesamten Schieber 17 in der Ebene P-I in Richtung auf den Berührungspunkt 11 drückt. Auf diese Weise werden die Rollen 13,14 gegen die entsprechenden Laufbahnen 15, 16 der Schablone 1 gedrückt und halten die Schablone 1 mit der Tastrolle 2 in Eingriff.

Wie aus F i g. 2 ersichtlich, haben die beiden

Konturen. Die genaue Kontur jeder Laufbahn ist durch die Musterfläche 3 der Schablone 1 bestimmt Wie Fig.2 zeigt unterscheiden sich die Laufbahnen im Bereich derjenigen Abschnitte der Musterfläche 3, in denen die konvexe Krümmung der Musterfläche 3 in eine konkave Krümmung übergeht und umgekehrt Durch die unterschiedliche Form der Laufbahnen 15,16 ist in Verbindung mit der Verwendung der beiden Führungsrollen 13, 14 gewährleistet, daß sich die Rotationsachse 12 der Tastrolle Pstets in der Ebene P-I befindet, die sich senkrecht zur Tangente T an die Musterfläche 3 im Berührungspunkt 11 erstreckt

Wenn die Umfangsfläche der Kammer des Stators eines Wankelmotors zu schleifen ist hat die zu schleifende Fläche einen ständig wechselnden Krümmungsradius. Demgemäß haben die beiden Laufbahnen 15, 16 für die im Abstand voneinander angeordneten Rollen auf ihrem gesamten Umfang verschiedene Formen. Der Unterschied ist jedoch gering und außer im Bereich der unterschnittenen Stellen in F i g. 2 nicht dargestellt

Die zum Halten der Schablone 1 dienende Trageinrichtung 6 umfaßt eine Welle 21. Am unteren Ende der Welle 21 ist ein Halter 22 befestigt an dem die Schablone 1 angeschraubt ist Am oberen Ende der Welle 21 befindet sich ein Werkstücktisch 23, an dem das zu schleifende Werkstück 7 befestigt ist Die Weile 21 ist um ihre I ängsachse drehbar und hat außerdem die Freiheit sich während dieser Drehung seitwärts längs einer Bahn zu bewegen, die durch die Musterfläche 3 der Schablone 1 bestimmt ist Zu diesem Zweck weist die Welle 21 eine kreisförmige Lagerplatte 24 auf, die im mittleren Bereich der Welle 21 angebracht ist. Der Randabschnitt der Lagerplatte 24 ist innerhalb eines Gehäuses 25 angeordnet Das Gehäuse 25 weist eine Vielzahl oberer und unterer Taschen 26 bzw. 27 auf, die den einander entgegengesetzten Flächen der Lagerplatte 24 gegenüberstehen.

Bei der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird den Taschen 26, 27 Druckluft zugeführt, die auf die einander entgegengesetzten Seiten der Lagerplatte 24 wirkt Die Größe der oberen und unteren Taschen 26 und 27 kann so dimensioniert und/oder der Luftdruck so eingestellt werden, daß das Gewicht der Welle 21 und der daran angebrachten Teile aufgehoben wird und die Lagerplatte 24 auf einem Luftpolster schwimmt. Stattdessen können aber auch hydraulische Druckmittel angewendet werden. Weiterhin ist es möglich, die Unterseite der Lagerplatte 24 mit Preßluft zu beaufschlagen und Ol zu verwenden, um die Gleitfähigkeit der Oberseite der Lagerplatte 24 gegenüber der angrenzenden Wand des Gehäuses 25 zu gewährleisten. In jedem Fall ist damit also eine Lagerkonstruktion geschaffen, die ein Drehen der Welle 21 und eine seitliche Bewegung in einer zu ihrer Drehachse senkrechten Ebene mit einem Minimum an Reibung zuläßt.

Um das Werkstück 7 zu Schleifen an der Schleifscheibe 8 vorbeizuführen, wird die Schablone 1 zwischen der Tastrolle 2 und den Rollen 13, 14 hindurchgeführt, so daB die Musterfläche 3 der Schablone 1 fortlaufend am Berührungspunkt 11 vorbeiwandert Zu diesem Zweck bildet die Tastrolle 2 zugleich eine Antriebsrolle, und ist am Ende einer in einem Gehäuse 29 gelagerten Welle 28 befestigt, deren anderes Ende mit einer Rolle 30 versehen ist, die von einem Antriebsriemen 31 umschlungen wird. Der Antriebsriemen 31 läuft auch um

Laufbahnen 15 und IS der Schablone 1 verschiedene eine Rcüe 32, die an der Antriebswelle 33 eineE Motors

34 befestigt ist. Es wird ein mit konstanter Drehzahl laufender Motor benutzt, um der Tastrolle 2 eine konstante Drehzahl zu erteilen.

Wenn die Tastrolle 2 umläuft, bewirkt sie infolge ihres Eingriffes mit der Musterfläche 3 der Schablone 1 deren Vorschub. Die auf die Schablone 1 wirkende Führung 4 hält die Schablone 1 in bezug auf die Tastrolle 2 in einer solchen Lage, daß der Berührungspunkt 11 unverändert bleibt Weiterhin hat die Musterfläche 3 der Schablone 1 im Berührungspunkt 11 stets die Tangente Γ und steht ι ο daher senkrecht zur Ebene PA. Bei konstanter Drehzahl der Tastrolle 2 wird die Musterfläche 3 am Berührungspunkt 11 mit konstanter Geschwindigkeit vorbeigeführt.

Durch die Verwendung zweier Rollen, die zu beiden Seiten der Ebene FA angeordnet sind, werden die is Trägheitskräfte wirksam überwunden, welche die Tendenz haben, die Schablone 1 um die Tastrolle 2 zu verschwenken und dadurch den Berührungspunkt 11 aus der Ebene PA zu verschieben.

Die Schleifscheibe 8 ist mit ihrer Achse in der gleichen Ebene P-I angeordnet wie die Tastrolle 2 mit ihrer Rotationsachse 12. Während jedoch die Rotationsachse 12 der Tastrolle 2 in der Ebene PA festliegt, kann die Schleifscheibe 8 in dieser Ebene zum Anstellen gegen die Innenfläche 9 des Werkstückes 7 verschoben werden. Zu diesem Zweck ist die Schleifscheibe 8 zusammen mit ihrem Antriebsmotor 35 auf einem Schlitten 36 befestigt Eine Gewindespindel 37 erstreckt sich parallel zur Ebene P-I und greift in eine am Schlitten 36 angebrachte Mutter 38 ein. Zum Drehen der Gewindespindel 37 ist ein Schrittmotor 39 vorhanden. Ein Drehen der Gewindespindel 37 hat eine Bewegung des Schlittens 30 mit der Schleifscheibe 8 in der Ebene PA zur Folge.

Da die Bewegung der Drehachse der Schleifscheibe 8 auf die Ebene P-I beschränkt ist hat eine Änderung der Größe der Schleifscheibe 8 durch Abnutzung oder durch Einsetzen einer neuen Scheibe keine Auswirkung auf den Schleifvorgang. Diese Tatsache läßt Fig.2 deutlich erkennen, in der mittels ausgezogener und gestrichelter Linien Schleifscheiben 8 verschiedener Größe dargestellt sind. Die Stelle, an der die Schleifscheiben 8 mit dem Werkstück 7 in Eingriff stehen, entspricht immer dem Berührungspunkt 11, in dem die Tastrolle 2 an der Musterfläche 3 der Schablone -!5 1 anliegt und es steht die Oberfläche der Schleifscheibe 8 im Berührungspunkt 11 stets senkrecht zur Ebene P-I.

Da weiterhin die Bewegung des Werkstückes 7 in einer festen Beziehung zur Bewegung der Schablone 1 steht hat der mit konstanter Geschwindigkeit erfolgende Vorschub der Musterfläche 3 der Schablone 1 gegenüber dem Berührungspunkt 11 zur Folge, daß das Werkstück 7 auch an der Schleifscheibe 8 mit konstanter Vorschubgeschwindigkeit vorbeigeführt wird. Hierdurch ist wiederum gewährleistet, daß die zu schleifende Fläche des Werkstückes 7 eine gleichförmige Oberflächengüte aufweist. Dieser konstante Vorschub gewährleistet außerdem ein wirksameres Schleifen und eine geringere Abnutzung der Schleifscheibe 8.

Während des Schleifens der Innenfläche des Werkstückes 7 wird die Schleifscheibe 8 vorteilhaft in senkrechter Richtung hin- und herbewegt. Zu diesem Zweck ist die Schleifscheibe 8 mit dem Schlitten 36 durch einen vertikal bewegbaren, zweiten Schlitten 40 verbunden. Zum Antrieb dieses Schlittens 40 dient der in Fig. 3 dargestellte Nockenantrieb. Im einzelnen ist der zweite Schlitten 40 mit einer Anlaufrolle 41 versehen, die an einer Nockenscheibe 42 anliegt. Die Nockenscheibe 42 ist ihrerseits am Ende der Abtriebswelle eines Motors 43 befestigt. Die Drehung dieser Abtriebswelle hat ein Drehen der Nockenscheibe 42 zur Folge. Die Fläche der Nockenscheibe 42, an der die Anlaufrolle 41 anliegt hat beispielsweise eine elliptische Form, so daß sie die gewünschte vertikale Hin- und Herbewegung des zweiten Schlittens 40 bewirkt

Die Lagerung der Schleifscheibe 8 auf dem Vertikalschlitten 40 hat noch den weiteren Vorteil daß sie das Anheben der Schleifscheibe 8 zum leichteren Befestigen des Werkstückes 7 am Werkstücktisch 23 bzw. zum Lösen des Werkstückes 7 ermöglicht Um den zweiten Schlitten 40 anheben zu können, ist eine hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit 44 vorgesehen.

Zur Benutzung der erfindungsgemäßen Kopierschleifmaschine wird die spezielle Schablone, deren Innenfläche die Form hat welche die herzustellende Fläche des Werkstückes 7 annehmen soll, an dem Halter 22 befestigt Bei angehobener Schleifscheibe 8 wird das Werkstück 7 mit dem Werkstücktisch 23 verbunden. Dann wird die Schleifscheibe 8 in das Werkstück 7 abgesenkt Die Drehung der Tastrolle 2 bewirkt den Vorschub der Schablone 1 längs einer Bahn, die mit deren Musterflächen 3 übereinstimmt Dadurch wird dem Werkstück 7 eine gleiche Bewegung erteilt Die Schleifscheibe 8 wird mit dem Schrittmotor 39 gegen das Werkstück 7 zugestellt Während des Schleifens dient der Schrittmotor 39 zum Einstellen der Stärke der bei jedem Durchgang des Werkstückes 7 abzuschleifenden Schicht bis die geschliffene Fläche des Werkstückes 7 die gleiche Größe hat wie die Musterfläche 3 der Schablone 1.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Kopierschleifmaschine zum Herstellen von Werkstückoberflächen mit wechselndem Krümmungsradius mit einer beweglichen Schablone, die eine der herzustellenden Oberfläche entsprechende Musterfläche und eine der Musterfläche gegenüberliegende Lauffläche aufweist, mit einer an der Musterfläche der Schablone in einem Berührungspunkt anliegenden Tastrolle und einer mit der Lauffläche der Schablone in Eingriff stehenden und die Schablone gegen die Tastrolle drückenden Führung, mit einem mit der Schablone verbundenen Werkstücktisch und mit einer relativ gegen die zu schleifende Oberfläche eines auf dem Werkstücktisch aufgespannten Werkstückes zustellbaren Schleifscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung aus zwei links und rechts neben der im Berührungspunkt (11) zur Musterfläche (3) der Schablone (1) senkrechten Ebene (PA) und höhenversetzt angeordneten Rollen (13; 14) besteht und die Lauffläche der Schablone (1) in zwei parallel nebeneinander liegende Laufbahnen (15; 16) unterteilt ist, deren Konturen entsprechend dem Nachbzw. Vorlauf der Rollen (13; 14) gegenüber der Tastrolle (2) unterschiedlich korrigiert sind.

2. Kopierschleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachsen der an den Laufbahnen (15; 16) anliegenden Rollen (13; 14) in einer gemeinsamen Ebene (Pl) liegen, die zu der zur Musterfläche (3) der Schablone (1) senkrechten Ebene (PA) senkrecht steht.

3. Kopierschleifmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachsen der Rollen (13; 14) in gleichen Abständen von der zur Musterfläche (3) senkrechten Ebene (PA) angeordnet sind.