DE2258637C3

DE2258637C3 - Druckmittelbetätigte Einspannvorrichtung fur eine Innenrundschleifmaschine

Info

Publication number: DE2258637C3
Application number: DE2258637A
Authority: DE
Inventors: Katsutoshi Ichikawa Chiba Ishii (Japan)
Original assignee: Seiko Seiki KK
Current assignee: Seiko Seiki KK
Priority date: 1971-11-30
Filing date: 1972-11-30
Publication date: 1980-02-21
Also published as: DE2258637B2; CH568815A5; DE2258637A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine druckmittelbetätigte Einspannvorrichtung für eine Innenrundschleifmaschine entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer bekannten Einspannvorrichtung dieser Art wird das zu schleifende Werkstück mit einem mit diesem umlaufenden Kolben gegen eine Anlagefläche eines Spindelkopfes der Schleifmaschine angedrückt, um den Drehantrieb des Werkstücks zu ermöglichen (DE-AS 10 64 372). Dabei wird als nachteilig angesehen, daß der starr zur Spindeiachse zentrierte, nicht umlaufende Zylinder in axialer Richtung bewegbar sein muß, damit er von dem Werkstück durch eine zusätzliche pneumatische Einrichtung von dem Werkstück fortgedrückt werden kann, um das Werkstück freizugeben. Bei dieser bekannten Einspannvorrichtung dient ferner das Drucköl sowohl zum Einspannen, als auch zur Kühlung der Werkstücke beim Schleifen. Dabei wird jedoch noch als nachteilig angesehen, daß em verhältnismäßig hoher Öldruck erforderlich ist, und daß das als Kühlmittel dienende öl nicht durch den Innenrauin des Werkstücks in einer Richtung hindurchfließen kann. Ferner kann durch den Ringspalt am Umfang des Kolbens praktisch kein Kühlmittel zu der Umfangsfläche des Werkstücks gelangen.

Es ist ferner bereits bekannt, das Werkstück am Außenumfang durch eine Dreipunktanlage mit zwei etwa diametral gegenüberliegenden Antriebsscheiben für den Werkstück-Drehantrieb abzustützen, deren Drehachsen parallel zu der Achse des Werkstücks angeordnet sind (US-PS 31 69 351). Dabei ist jedoch eine Abschrägung der Umfangsfläche der Antriebsscheiben vorgesehen, um einen axialen Anlagedruck auf eine Endfläcne der Werkstücke auszuüben. Dabei wird als nachteilig angesehen, daß ein einwandfreier Drehantrieb des Werkstücks insbesondere dann nicht ohne weiteres möglich ist, wenn die Endflächen der Werkstücke noch nicht fertig bearbeitet sind.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine druckmittelbetätigte Einspannvorrichtung der eingangs genannten Art unter möglichst weilgehender Vermeidung der genannten Nachteile und Schwierigkeiten derart zu verbessern, daß ein großer Druckmittelstrom des sowohl als Kühlmittel wie auch als Druckmittel für die axiale Spannung des Werkstücks dienenden Druckmediums durch die Bohrung und am Umfang des Werkstücks mit verbessertem Wärmeübergang und einer verbesserten Mitnahme von Schleifspänen erzielt werden kann und trotz eines verringerten axialen Spanndrucks am Werkstück ein einwandfreier Drehantrieb des Werkstücks ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Einspannvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäB durch das Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei einer derartigen Einspannvorrichtung erfolgt deshalb der Drehantrieb durch am Außenumfang des Werkstücks angreifende Antriebsscheiben. Deshalb muß durch den innen angeordneten Kolben nur ein geringerer Anlagedruck ausgeübt werden. Die außen angeordnete Frontplatte kann verhältnismäßig dünn sein, so daß nur ein kürzerer Trägerschaft für das Schleifwerkzeug erforderlich ist. Das Druckmittel kann aus der zentralen Bohrung des Kolbens entlang der Innenwand des Werkstücks in einer im wesentlichen geradlinigen Strömungsrichtung hinausfließen. Vorzugsweise sind auf der an dem Werkstück angreifenden Stirnfläche des Kolbens radial verlaufende Kanäle ausgebildet, die mit der Bohrung des Kolbens in Verbindung stehen, so daß auch ein Austritt von Kühlmittel auf die Umfangsfläche des Werkstücks erfolgen kann, insbesondere wenn ein an sich bekannter Meßstift in die Bohrung des Werkstücks vorgeschoben wird.

Vorzugsweise ist der Kolben am vom Werkstück abgewandten Ende mit einem Ringflansch versehen, der einen Durchflußspalt zu einem Drucknittelauslaß begrenzt, wobei der Durchflußspait enger als der zwischen Kolben und Zylinder gebildete· Durchflußspait zur Bohrung des Kolbens ist Deshalb kann bei einem Schleifvorgang praktisch das gesamte Drucköl als Kühlmittel durch das Werkstück fließen, weil die stirnseitigen Kanäle und der Durchflußspalt zum Druckmittelauslaß einen verhältnismäßig geringen Querschnitt aufweisen können. Da andererseits keine Abdichtung erforderlich ist, kann auch eine Überlastung der Druckmittelpumpe vermieden werden. Die Hochdruckpumpe kann für einen verhältnismäßig kleinen Überdruck von beispielsweise 10 kg/cm² ausgelegt sein und ermöglicht in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung mit Hilfe eines Umsteuerschiebers eine schnelle und zuverlässige Zurückbewegung dr.s Kolbens in dem ortsfest angeordneten Zylinder nach Beendigung eines Schleifvorganges. Eine schnelle und genaue Zurückbewegung ist besonders dann von Bedeutung, wenn das nächste Werkstück etwas größer ist

Ein Vorteil gegenüber schräg an einer Stirnfläche des Werkstücks aufsitzenden Antriebsscheiben ist ferner darin zu sehen, daß höhere Kräfte beim Drehantrieb übertragen werden können, und daß es bei nicht fertig bearbeiteten unebenen Stirnflächen der Werkstücke vermieden werden kann, daß eine fehlerhafte Ausbildung der Bohrung erfolgt

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Innenrundschleifmaschine mit einer Einspannvorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig.2 eine der Maschine in Fig. 1 entsprechende Vorderansicht;

F i g. 3 eine Schnittansicht durch die Einspannvorrichtung in F i g. 1 und 2;

Fig.4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 in Fig.3;

F i g. 5 eine Schnittansicht durch ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer Einspannvorrichtung gemäß der Erfindung; und

F i g. 6 eine schematische Darstellung der hydraulischen Einrichtung.

Das in Fig. 1 bis 4 dargestellte Ausführungsbeispiel betrifft eine Innenrundschleifmaschine mit einer Basis 1 (Fig. 1), an der ein Block 2 angeordnet ist, an dem eine Welle 4 mit einer Antriebsrolle 3 gelagert ist, deren Achse parallel zur Achse eines Schleifwerkzeugs 26 (F i g. 3) verläuft Am anderen Ende der Welle 4 ist eine untere Antriebsscheibe 5 befestigt. Parallel zu der Welle

4 ist eine Welle 7 in einem Block 6 gelagert, der über dem Block 2 angeordnet ist Am einen Ende der Welle 7 ist eine Antriebsrolle 8 und am anderen Ende der Welle 7 eine Antriebsscheibe 9 gegenüber der Antriebsscheibe

5 angeordnet Der Block 6 ist mit dem Endteil eines Einstellarmes 10 (Fig. 1) verbunden, der an einem Schwenkarm 12 verstellbar angeordnet ist. Der Schwenkarm 12 ist um einen Zapfen 11 an einem vorspringenden Teil Γ der Basis 1 angeordnet. Eine Einstellschraube 13 ragt durch die Frontfläche des Blocks 6 und greift am einen Ende des Schwenkarms 12 an, um die Lage der oberen Antriebsscheibe 9 entsprechend der Größe des Werkstücks einstellen zu können.

Ein Bolzen 14 dient zur Befestigung des Einstellarmes 10 an dem Schwenkarm 12. Das andere Ende dps Schwenkarms 12 wird durch eine Fedei 15 nach unten gezogen. An der Seite des Schwenkarms 12, an der die Feder angreift, steht eine Abgriffroüe 17 aufgrund der Wirkung der Feder in Berührung mit einer Steuerscheibe 18. Die untere öffnung 2ö' einer Rutsche 20 ist an einer Führung 23 für die Werkstücke angeordnet, die horizontal zwischen einer Frontplatte 21 .der Einspannvorrichtung und unter einer Halteplatte 22 angeordnet ist Ein Ende dieser Führung 23 öffnet sich zu der

ίο Bearbeitungslage a zwischen den Antriebsscheiben 5 und 9. Ein Einstoßer 24 transportiert ein Werkstück 19 zu der Bearbeitungslage a, welcher Einstoßer in der Führung 23 verschiebbar ist und synchron mit der Bewegung der Antriebsscheibe 9 betätigt wird. Ein Schuh 25 steht in Berührung mit dem Umfang des Werkstücks 19 und dient zur Halterung des Werkstücks in der Arbeitslage a (F i g. 4).

In den F i g. 3 und 4 sind die wesentlichen Teile dieses Ausführungsbeispiels einer Einspannvorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt Die Frontplatte 21 ist entsprechend der Bearbeitungslage des Werkstücks 19 angeordnet und weist eine öffnung 27 auf, durch welche das Schleifwerkzeug 26 in Eingriff mit dem Werkstück 19 verschoben werden kann.

An der Halteplatte 22 ist eine mit der öffnung 27 in der Frontplatte 21 fluchtende Bohrung 28 ausgebildet, in der ein Kolben 29 mit einem zylindrischen Teil 29' in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist, durch den ein axialer Anlagedruck auf das Werkstück 19 ausgeübt werden kann, mit dem der Kolben 29 dann umläuft An der an dem Werkstück angreifenden Stirnfläche des Kolbens 29 sind radial verlaufende Kanäle 30 ausgebildet An der dem Werkstück 19 gegenüberliegenden Stirnfläche des Kolbens 29 ist ein Ringflansch 31 vorgesehen, welcher in einem in der Halteplatte 22 ausgebildeten Zylinderraum 32 angeordnet ist. Der Außenumfang des Ringflansches 31 begrenzt zusammen mit der Außenwand des Zylinderraums 32 einen Durchflußspalt d\ für Druckmittel.

An einem an die Halteplatte 22 angrenzenden Block 34 ist ein Druckmitteleinlaß 36 vorgesehen, von dem Kanäle 39 zu dem Zylinderraum 32 führen, der über einen Kanal C mit einem Druckmittelauslaß 37 in Verbindung steht. Der Druckmitteleinlaß 36 ist über einen Ringkanal 38 am Außenumfang einer Führungsbuchse 33 mit den Kanälen 39 verbunden. In einer zentralen Bohrung 33' der Führungsbuchse 33 ist ein Meßstift 35 gleitend verschiebbar gelagert, der eine Feststellung des Innendurchmessers des Werkstücks 19 ermöglicht. Der Meßstift 35 kann in die Bohrung des Werkstücks 19 durch den hohlzylindrischen Teil 29' des Kolbens 29 vorgeschoben werden. Ein Endteil 33" der Führungsbuchse 33 ragt in den hohlzylindrischen Teil 29' des Kolbens 29 vor und begrenzt mit dessen Innenwand einen Durchflußspalt O₂, der größer als der Durchflußspalt d\ ist.

Wie aus F i g. 3 und 4 ersichtlich ist, weist die Stirnfläche der Halteplatte 22 eine in Fig.3 oben liegende, zurückspringende Abstufung 22' auf. In F i g. 4 ist diese Abstufung durch eine zentrale vertikale Linie L angedeutet, die senkrecht zu der Achse des Werkstücks 19 in der Bearbeitungslage a verläuft. Wenn der Kolben 29 zurückgezogen ist, ragt er gegenüber der linken Seite der Halteplatte 22 in F i g. 4 vor und springt gegenüber der rechten Seite der Halteplatte zurück.

Im folgenden soll die Arbeitsweise näher erläutert werden. Ein Werkstück 19 in der Rutsche 20 wird in die Bearbeitungslage zwischen die Antriebsscheiben 5 und

9 durch den Einstoßer 24 in Fig. 1 gebracht. In der Bearbeitungslage greift die obere Antriebsscheibe 9 an dem Umfang des Werkstücks wegen des Angriffs der Steuerscheibe 18 an, so daß für das Werkstück 19 durch die Antriebsscheiben 5 und 9 und den Schuh 25 eine Dreipunktanlage vorhanden ist. Wenn dann die Antriebsscheiben durch einen Motor im entgegengesetzten Uhrzeigersinn gedreht werden, dreht sich das an dem Schuh 25 anliegende Werkstück 19 im Uhrzeigersinn.

Wenn dem Zylinderraum 32 über den Ringkanal 38 und die Kanäle 39 Drucköl zugeführt wird, wird der Öldruck in dem Zylinderraum 32 auf den Ringflansch 31 ausgeübt, so daß der Kolben 29 gegen das Werkstück 19 mit einer entsprechenden axialen Kraft angedrückt wird. Dadurch erfolgt ein zuverlässiger Andruck des Werkstücks 19 gegen die Frontplatte 21. Synchron damit wird das Schleifwerkzeug 26 durch die Öffnung 27 in der Frontplatte 21 eingeführt, um eine Bearbeitung der Innenwand des Werkstücks 19 durchzuführen.

Ein Teil des von dem Druckmitteleinlaß 36 in den Zylinderraum 32 eintretenden Drucköls gelangt durch den Durchflußspalt cfe in den Innenraum des Werkstücks 19 und fließt durch dieses als Kühlmittel hindurch, wodurch auch eine verbesserte Mitnahme von Schleifspänen erzielt wird. Das übrige Drucköl fließt über den Durchflußspalt d\ durch den Druckmittelauslaß 37 bzw. den Kanal b aus. Ferner dringt auch Drucköl in den Lagerteil des Kolbens 29 als Schmiermittel ein, so daß bei dem Umlauf des Kolbens 29 mit dem Werkstück 19 eine geeignete Schmierung vorhanden ist.

Das Verhältnis der Größe der Durchflußspalte d\ und ei und des Querschnitts des von dem Zylinderraum 32 zu der Außenseite führenden Kanals b (F i g. 3) wird derart gewählt, daß auch ein schneller Rückhub des Kolbens 29 erfolgen kann, indem der Druckmitteleinlaß 36 bzw. der Druckmittelauslaß 37 wahlweise über ein Mehrwegeventil von einer Hochdruckpumpe her beaufschlagbar sind, wie in Verbindung mit F i g. 6 noch näher erläutert werden soll.

Wenn zur Bestimmung des Innendurchmessers eines Werkstücks der Meßstift 35 vorgeschoben wird, wird die Bohrung des Werkstücks 19 durch den Meßstift verschlossen. Dabei kann jedoch durch die Kanäle 30 in der Stirnfläche des Kolbens 29 öl aus dem Zylinderraum 32 zu dem Werkstück gelangen, weil der Außendurchmesser des Meßkopfs 35' des Meßstifts 35 kleiner als der Innendurchmesser des hohlzylindrischen Teils 29' des Kolbens 29 ist so daß auch während der Durchführung einer Messung ein ausreichender Öldurchfluß erfolgt

Nach Beendigung einer Bearbeitung des betreffenden Werkstücks wird die Zufuhr von Drucköl zu dem Druckmitteleinlaß 36 abgestellt und es wird über das erwähnte Mehrwegeventil Drucköl über den Druckmittelauslaß 37 dem Zylinderraum 32 zugeführt so daß der Kolben schnell von dem Werkstück abgehoben wird. Gleichzeitig gibt die obere Antriebsscheibe 9 das Werkstück frei, und ein neues Werkstück wird in die Bearbeitungslage a zwischen den beiden Antriebsscheiben durch den Einstoßer 24 aus der Rutsche 20 zugeführt so daß das fertige Werkstück einer Ausgaberutsche 40 (Fig. 1) durch das neue Werkstück zugeführt wird. Diese Arbeitsvorgänge wiederholen sich zyklisch, so daß die Werkstücke automatisch und kontinuierlich bearbeitet werden.

Fig.5 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer Einspannvorrichtung gemäß der Erfindung, bei dem das Werkstück durch Antriebsscheiben 9' und 5' mit einer verhältnismäßig großen Dicke angetrieben und gehaltert wird. Damit kann ein genaues Innenschleifen, eine Bearbeitung mit höherer Schleifleistung und eine Bearbeitung von längeren Werkstücken erfolgen, selbst wenn die Endflächen der betreffenden Werkstükke noch nicht fertig geschliffen sind.

F i g. 6 zeigt eine hydraulische Einrichtung für die oben beschriebene druckmittelbetätigte Einspannvorrichtung. Eine in Verbindung mit F i g. 1 bis 5 beschriebene Einspannvorrichtung ist an der innenrundschleifmaschine 41 vorgesehen. Ein Öltank 47 enthält das öl, das nach seiner Verwendung als Drucköl und als Kühlmittel aus der Maschine 41 über einen Magnetabscheider 48 austritt. Durch eine Niederdruckpumpe 49 wird das öl einer Filtriereinrichtung 50 zugeleitet, deren Auslaß über ein Ventil A mit einer Hochdruckpumpe 51 verbunden ist welche den Öldruck beispielsweise auf 10 kg/cm² erhöht Der Auslaß der Hochdruckpumpe 51 ist über ein Mehrwegeventil 52 und Regelventile 53a, 53£> mit dem Druckmitteleinlaß 36 bzw. dem Druckmittelauslaß 37 in Fi g. 3 verbunden. In der Ölleitung zwischen der Hochdruckpumpe 51 und dem Mehrwegeventil 52 ist ferner ein Überdruckventil 55 und ein Manometer 56 vorgesehen.

Bei der in Fig.6 dargestellten Lage des Mehrwegeventils 52 gelangt das Drucköl zu dem Druckmitteleinlaß 36 in F i g. 3 über das Regelventil 53a. Das zu dem Werkstück 19 als Kühlmittel gelangende öl wird in den Öltank 47 zurückgeleitet. Aus dem Druckmittelauslaß 37 austretendes öl gelangt durch das Regelventil 53i und über das Mehrwegeventil 52 zurück in den Öltank 47. Die Rückführleitung zwischen dem Mehrwegeventil 52 und dem Öltank 47 ist in Fig.6 der Einfachheit halber nicht dargestellt

Wie bereits erwähnt wurde, kann durch Umschaltung des Mehrwegeventils 42 dem Druckmittelauslaß 37 Drucköl zugeführt werden, um einen schnellen Rückhub des Kolbens 29 der Einspannvorrichtung zu ermöglichen.

Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen kann in der Dreipunktanlage anstelle des Schuhs auch eine dritte Antriebsscheibe vorgesehen werden.

Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen wird ferner durch den verschiebbar in der Halteplatte angeordneten Kolben eine ausreichende axiale Haltekraft auf das Werkstück ausgeübt so daß sich bei vereinfachter Konstruktion auch die Möglichkeit ergibt Werkstücke mit kleineren Endflächen bearbeiten zu können. Die Pumpe für den Vorschub und den Rückhub des Kolbens müssen lediglich für einen verhältnismäßig niedrigen Druck von etwa 10 kg/cm² ausgelegt werden, so daß bei Verwendung eines Kühlmittels als Druckmittel nur ein einziger Kreislauf mit einem einzigen Druckmittelmedium erforderlich ist Bei der Entfernung eines bearbeiteten Werkstücks nach Durchführung eines schnellen Rückhubs des Kolbens trägt auch die abgestufte Ausbildung der Stirnfläche der Halteplatte des Kolbens dazu bei, einen störungsfreien Ausschub und Einschub der Werkstücke zu gewährleisten.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Druckmittelbetätigte Einspannvorrichtung für eine Innenrundschleifmaschine zur stirnseitigen Einspannung eines Werkstücks zwischen einer Anlagefläche und einem durch Druckmittel axial verschiebbaren, mit dem Werkstück umlaufenden und eine mit der Werkstückbohrung fluchtende Bohrung aufweisenden Kolben in einem nicht umlaufenden Zylinder, wobei das Druckmittel durch einen zwischen Kolben und Zylinder gebildeten Spalt zum Werkstück hin gedrosselt abfließt, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise das Werkstück (19) am Außenumfang durch eine Dreipunktanlage mit zwei etwa diametral gegenüberliegenden Antriebsscheiben (5, 9) ^für den Werkstück-Drehantrieb abgestützt ist, deren Drehachsen parallel zu der Achse des Werkstücks (19) angeordnet sind, daß die Anlagefläche als Gleitfläche an einer mit einer öffnung (27) für das Schleifwerkzeug (26) versehenen ortsfesten Frontplatte (21) vorgesehen ist, und daß das abfließende Druckmittel überwiegend durch die fluchtenden Bohrungen von Kolben (29) und Werkstück (19) durch die öffnung (27) der Frontplatte (21) nach außen abfließt

2. Druckmittelbetätigte Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der an dem Werkstück (19) angreifenden Stirnfläche des Kolbens (29) radial verlaufende Kanäle (30) ausgebildet sind, die mit der Bohrung des Kolbens (29) in Verbindung stehen.

3. Druckmittelbetätigte Einspannvorrichtung nach Anspruch 2, mit einem axial in das Werkstück einschiebbaren Werkstückdurchmesser-Meßstift, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßstift (35) in der Bohrung des Kolbens (29) längsverschiebbar angeordnet ist und daß der Außendurchmesser des Meßstiftes (35) kleiner als der Innendurchmesser der Bohrung des Kolbens (29) ist.

4. Druckmittelbetätigte Einspannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (29) am vom Werkstück (19) abgewandten Ende einen Ringflansch (31) aufweist, der einen Durchflußspalt ^) zu einem Druckmittelauslaß (37) begrenzt, wobei der Durchflußspalt (d\) enger als der zwischen Kolben (29) und Zylinder gebildete Durchflußspalt (d₂) zur Bohrung des Kolbens (29) ist.

5. Druckmittelbetätigte Einspannvorrichtung nach so Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder auf der einen Seite des Ringflansches (31) mit einem Druckmitteleinlaß (36) und auf der anderen Seite des Ringflansches (31) mit dem Druckmittelauslaß (37) versehen ist, wobei der Druckmitteleinlaß (36) bzw. der Druckmittelauslaß (37) wahlweise über ein Mehrwegeventil (52) von einer Hochdruckpumpe (51) her beaufschlagbar sind.