DE2346252B2 - Werkstückhaltevorrichtung für eine Innenrundschleifmaschine - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Werkstückhaltevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Wenn bei derartigen Innenschleifmaschinen das Werkstück durch eine übliche Spannvorrichtung, ζ. Β. ein Spannfutter od. dgl. gespannt wird, besteht die Gefahr, daß, da die Achse der Außenfläche des ss Werkstückes nicht unbedingt mit der Achse der Bohrung übereinstimmen muß, diese Achse der Bohrung nicht mit der Achse der Spindel fluchtet.

Dadurch auftretende Machteile werden durch eine Werkstückhaltevorrichtung für Innenrundschleifmaschinen gemäß dem Gattungsbegriff vermieden (US-PS 70148.US-PS18 17 953).

Diese bekannten Werkstückhaltevorrichtungen spannen das Werkstück axial gegen eine Anlagefläche an der Spindel und haben Zentriereinrichtungen zur Ausrichtung von Werkstück- und Spindelachse, sowie eine Meßlehre bzw. Meßeinrichtung, mit der die Abmessungen der zylindrischen Bohrung ermittelt werden.

Bei den bekannten WerkstückhaJtevorrichtungen sind die Meßeinrichtung und die Zentriereinrichtung getrennte Baugruppen, die auch über getrennte Stelleinrichtungen betätigt werden. Um dabei eine gegenseitige Behinderung von Meßeinrichtung und Zentriereinrichtung zu vermeiden, müssen Sperrverriegelungen vorgesehen sein, die sicherstellen, daß nur eine der beiden Einrichtungen in Arbeitsposition gelangt Dadurch und wegen der Ausführung von Meß- und Zentriereinrichtung als völlig getrennte Bauteile wird jedoch der Gesamtaufbau der Innenschleifmaschine und der Werkstückhaltevorrichtung äußerst kompliziert Insbesondere nehmen die doppelt vorhandenen Stelleinrichtungen viel Platz in Anspruch und sind relativ teuer in der Fertigung, da sie konzentrisch zur Spindel- und Werkstückachse geführt und gehalten werden müssen. Dabei sind bei' ihrer Fertigung, entsprechend den engen Schleiftoleranzen, sehr enge Fertigungstoleranzen einzuhalten

Um eine derartige bekannte Werkstückhaltevorrichtung für eine Innenschleifmaschine in einem automatischen Betriebsablauf zu integrieren, sind umfangreiche Übertragungs- und Kopplungseinrichtungen erforderlich, die sehr störungsanfällig sind. Auch neigen die bekannten Stelleinrichtungen zu Verschmutzungen, da sie an den entsprechenden Betätigungseinrichtungen frei liegen, so daß Schleifstaub auf die sich gegeneinander bewegenden Flächen gelangen kann, und dadurch die Arbeitszuverlässigkeit und Lebensdauer der Stelleinrichtungen beeinträchtigt wird.

Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, eine Werkstückhaltevorrichtung der bekannten Art in ihrem Aufbau wesentlich zu vereinfachen, und möglichst platzsparend und betriebszuverlässig sowohl die Zentrierfunktion, als auch die Meßfunktion der Werkstückhaltevorrichtung zu erfüllen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung, durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst

Nach dem Grundgedanken der Erfindung wird also der zur Zentrierung dienende kegelförmige Abschnitt mit der Meßlehre in einem Stück ausgebildet wobei dieses zwei Funktionen erfüllende Bauteil durch eine gemeinsame Stelleinrichtung betätigt wird, die es sowohl in die Meß- als auch in die Zentrierposition bringt

Durch die Integrierung dieser beiden Funktionen sind für die Werkstückhaltevorrichtung wesentlich weniger Einzelbauteile erforderlich, so daß sowohl die Fertigung vereinfacht als auch ihre Betriebssicherheit verbessert ist Gleichzeitig erreicht man hierdurch auch eine platzsparende Anordnung der Werkstückhaltevorrichtung selbst und einer gemeinsamen Stellvorrichtung für die Zentrier- und Meßeinrichtung in koaxialer Anordnung, ohne Gefahr einer Verschmutzung. Auch ist eine derartige erfindungsgemäße Werkstückhaltevorrichtung sehr gut in Verbindung mit einer automatischen Steuerung der Innenschleifmaschine geeignet, da nur ein Stellglied für die Betätigung der Stelleinrichtung erforderlich ist Zudem ist auch das Eigengewicht der Werkstückhaltevorrichtung als solches geringer, als bei den bekannten Werkstückhaltevorrichtungen, so daß geringere Trägheitskräfte bei der Werkstückhaltevorrichtung auftreten. Die Eigendurchbiegung dieser Vorrichtung ist wesentlich vermindert, so daß sich auch höhere Fertigungsgenauigkeiten erzielen lassen.

Eine vorzugsweise Ausbildung der Stelleinrichtung für die erfindungsgemäß ausgebildete Meß- und

Zentriereinrichtung ist im Anspruch 2 gekennzeichnet

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert

In den Zeichnungen zeigt s

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform einer Werkstückhaltevorrichtung,

Fig.2 eine Teildraufsicht auf die Ausführungsform gemäß F i g. 1 einer Werkstückhaltevorrichtung,

F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie ΙΙΙ-ΠΙ in F i g. 2,

Fig.4 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in F i g. 3.

Fig.5 eine schematische Ansicht des Steuerkreises für einen in der Werkstückhaltevorrichtung verwendbaren Stellzylinder, und

F i g. 6 in vergrößertem Maßstab einen Axialschnitt des Spannfutters.

In F i g. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein Bett auf dem ein Spindelkopf 2 mittels eines Schlittens 2a verschiebbar gelagert ist Auf einer Führungsfläche 4 des Schlittens 2a ist ein Drehtisch 3 gelagert mit dem ein Hauptkörper 5 durch einen Zapfen 6 verbunden ist um die Richtung der Achse einer Spindel 7 im Winkel einzustellen. Die Spindel 7 ist innerhalb des Hauptkörpers 5 drehbar gelagert wobei eine Keilriemenscheibe 8 am linken Teil der Spindel 7 verkeilt ist und durch einen Satz von Keilriemen 9 durch einen nicht gezeigten Motor angetrieben wird. Eine Stirnplatte 10 ist an der rechten Seitenfläche der Spindel 7 befestigt während ein Spannfuttergehäuse Ii auf der Stirnplatte 10 zur Drehung mit dieser sitzt Am rechten Ende ties Spannfuttergehäuses 11 ist eine Spannplatte 12 für ein Werkstück »^befestigt

Je eine Spannklaue 16 ragt in F i g. 1 nach rechts durch eine öffnung 12a (F i g. 6) der Spannplatte 12 an 3s wenigstens zwei Stellen aus dem Spannfuttergehäuse 11 heraus. Wie in F i g. 6 gezeigt sind die Spannklauen 16 durch Schwenkbolzen 17 schwenkbar gelagert die an einer Tragscheib; 15 befestigt sind. Diese Tragscheibe sitzt durch einen Bolzen 15a am rechten Ende einer Verbindungshülse 14, die wiederum mit einem Betätigungsglied 13 verbunden ist das in der Spindel 7 axial fluchtend, verschiebbar angeordnet ist. Ferner ist eine Druckfeder 18 zwischen dem einen Ende jeder der Spannklauen 16 und der Spannplatte 12 so angeordnet, daß die Spannklauen 16 immer in Löserichtung vom Werkstück IV vorgespannt sind. Wenn jedoch das Betätigungsglied 13 nach links bewegt wird (Fig.6), können die mit je einer Nockenfläche 16a versehenen Spannklauen 16 bei Verschiebung längs der Achse der so Spindel 7 durch das Zusammenwirken zwischen der Innenseite der öffnung 12a und der Nockenfläche 16a nach innen gedrückt und dabei das Werkstück Wauf der Spannplatte 12 gespannt werden.

Wie in F i g. 1 gezeigt ist ein Zylinder 20 auf der Riemenscheibe 8 befestigt in dem ein mit dem Betätigungsglied 13 verbundener Kolben 21 hin- und hergehend aufgenommen wird. Am linken Endteil des Zylinders 20 ist ein drehbarer Verteiler 22 vorgesehen, der die Zufuhr von Druckmittel in den Zylinder 20 steuert. Im drehbaren Verteiler 22 sind Kanäle 22a und 22b vorgesehen, die mit einer rechten bzw. linken Kammer des Zylinders 20 in Verbindung stehen. Darüber hinaus ist eine Kreisplatte 39 auf dem Betätigungsglied <3 an dessen linkem Ende in der Weise befestigt, daß sie einer Luftdüse 40 gegenüber eingestellt werdet kann, die das durch die Spannklauen 16 bewerkstelligte Spannen des Werkstücks W mittels eines Detektors 44 feststellt vgL F i g. Z

In der Spindel 7 ist verschiebbar eine Stange 23 fluchtend im Betätigungsglied 13 angeordnet Eine mit einem kegelförmigen Abschnitt 24a versehene Meßlehre 24 ist einteilig am in Fi g. 1 rechten Ende der Stange 23 mit der Achse der Spindel 7 fluchtend befestigt Ein Aufnahmeglied 25 ist auf der verschiebbaren Stange 23 an deren linkem Endteil durch Kugellager drehbar, jedoch axial unverschiebbar, gelagert

Ein Stellhebel 27 ist auf einer ersten Verbindungswelle 30 verkeilt die drehbar in einem vom Hauptgehäuse 5 abstehenden Tragsockel 26 gelagert ist Eine Kugel 28, die auf einen fest im Stellhebel 27 an dessen einem Ende eingebauten Führungszapfen 28a ausgebildet ist ist im Aufnahmeglied 25 gelagert Die Stange 23 kann daher Ober die Kugel 28 und das Aufnahmeglied 25 durch die Schwenkbewegung des Stellhebels 27 im Betätigungsglied 13 axial gleiten.

Wie in F i g. 2 gezeigt ist eine Feder 41 zwischen dem einen Ende des ersten Schwenkarmes 27 und dem Tragsockel 26 so eingespannt daß der Schwenkarm im Gegenuhrzeigersinn vorgespannt ist In einem am Hauptkörper 5 verschraubten Träger 29 ist eine zweite Verbindungswelle 32 drehbar gelagert die über eine Kupplung 31 mit der ersten Verbindungswelle 30 verbunden ist An der Kupplung 31 ist ein Schwenkarm 35 so befesligt daß er die Verschiebebewegung der verschiebbaren Stange 23 regelt Ein Schwenkarm 33 ist fest an der zweiten Verbindungswelle 32 an deren unterem Teil angebracht (F i g. 3) und wird durch eine zwischen dem Schwenkarm 33 und dem Gleitschlitten 2a angeordnete Zugfeder 34 im Gegenuhrzeigersinr. (Fig.4) beaufschlagt um hierdurch die verschiebbare Stange 23 nach rechts vorwärts zu bewegen (vgl. Fig. 1). Während jedoch die verschiebbare Stange 23 zurückgezogen ist steht der Schwenkarm 35 mit einem Grenzschalter 45 zum Einstellen deren Ausgangsstellung in Eingriff (vgl. F i g. 4).

Gemäß F i g. 4 und 5 ist ein Stellzylinder 36 am Träger 29 befestigt um den Schwenkarm 35 so einstellbar zu schwenken, daß die Vorschublage der verschiebbaren Stange 23 gesteuert wird. Im Stellzylinder 36 sind ein erster Kolben 46 und ein zweiter Kolben 47 verschiebbar angeordnet wobei der erstere eine größere Beaufschlagungsfläche als der letztere hat. An einer vom Kolben 47 aus dem Stellzylinder 36 verlängerten Kolbenstange ist an deren rechtem Ende ein Anschlag 48 befestigt der mit dem Schwenkarm 35 in Eingriff kommen kann, d. h. der Anschlag 48 ist durch die Gleitbewegung des Kolbens 47 axial bewegbar, so daß die Schwenkbewegung des Schwenkarms 35 durch dessen Zusammenarbeiten mit dem Anschlag 48 gesteuert werden kann. Hierdurch wird auch die Stellung der verschiebbaren Stange 23 und der Meßlehre 24 bestimmt Auf diese Weise wird die Meßlehre 24 in drei Stellungen verschoben, nämlich in eine zurückgezogene Stellung, in eine in F i g. 6 gezeigte Zwischenstellung (Zentrierstellung) und in eine vorwärts bewegte Meßstellung. Wie in F i g. 5 gezeigt, wird der Stellvorgang der Meßlehre 24 durch Steuern des Einstellzylinders 36 mittels eines Umschaltventils 49 ausgeführt Die Steuerung des Stellzylinders 36 wird im folgenden im einzelnen beschrieben.

Ir Fig.2 und 3 ist ein Grenzschalter 42 auf dem tragenden Unterteil 26 vorgesehen zur Abgabe eines Stellungssignals nach Berührung durch eine am anderen Ende des Stellhebels 27 eingeschraubte Anschlagschraube 43. Wenn die Bohrung des Werkstücks "Kauf

eine vorgegebene Abmessung bearbeitet ist, d. h. wenn ein gerades Flächenteil 246 der Meßlehre 24 in die zylindrische Bohrung des Werkstücks IV durch Bewegung der verschiebbaren Stange 23 nach rechts einschiebbar ist, betätigt die Anschlagschraube 43 den Grenzschalter 42 zur Ausgabe eines Signals zum Anhalten des Schleifvorgangs, vgl. F i g. 2 und 6.

Wie in F i g. 1 gezeigt, ist eine Schleifscheibe 19 drehbar auf einem Werkzeugkopf SO auf einem verschiebbar auf dem Bett 1 angeordneten Tisch 37 angeordnet Ein Anschlag 38 ist am Tisch 37 vorgesehen zum Schwenkbewegen des zweiten Schwenkarms 33 gegen die Kraft der Zugfeder 34 durch seinen Eingriff am Schwenkarm 33, wenn die Schleifscheibe 19 auf das Werkstück W zu bewegt wird. Die verschiebbare Stange 23 wird daher in ihre Ausgangsstellung durch die Schwenkbewegung des zweiten Schwenkarms 33 zurückgezogen. Durch diese Bewegung der verschiebbaren Stange 23 wird die Meßlehre 24 aus der Bohrung des Werkstücks IVherausgezogen.

Wenn der Schleifvorgang des Werkstücks IV vollständig beendet ist befindet sich der Werkzeugkopf 50 am hinteren Ende dieses Werkstücks. Der Anschlag 38 wird in Fig. 1 nach rechts bewegt und abseits vom zweiten Schwenkarm 33 angeordnet wodurch die Stange 23 durch die Zugkraft der Federn 34 und 41 nach rechts verschoben wird. Da jedoch das Umschaltventil 49 nach Beendigung des vorhergehenden Schleifzyklus in eine Stellung I verstellt wird, wird der erste und zweite Kolben 46 bzw. 47 in Fi g. 5 nach rechts bewegt, jo wodurch der Anschlag 48 auf der Kolbenstange des Kolbens 47 verstellt wird. Auf diese Weise wird der Schwenkarm 35 schwenkend zu der in F i g. 4 gezeigten Ausgangsstellung bewegt wodurch die Vorschubbewegung der verschiebbaren Stange und das Herausziehen der Meßlehre 24 aus dem Werkstück VVgesteuert wird.

Darüber hinaus werden die Spannklauen 16 vom Werkstück W nach außen verschwenkt durch die Beaufschlagungskraft der Druckfeder 18 nach Verschieben des Betätigungsglieds 13 in F i g. 1 nach links mittels der Betätigung des Kolbens 21 im Zylinder 20, wodurch das Werkstück W entspannt und von der Spannplatte frei wird. Wenn das Umschaltventil 49 in eine Stellung II in F i g. 5 verstellt wird, wird das Druckmittel in einen linken Zylinder 36a und einen rechten Zylinder 366 im Stellzylinder 36 geliefert Auf diese Weise wird der erste Kolben 46 zum rechten Ende verstellt während der zweite Kolben 47 nach links bewegt und von der rechten Oberfläche des Kolbens 46 in F i g. 5 getrennt wird. Der Kolben 46 ist nämlich noch unbewegbar, sogar wenn der so Kolben 47 hiermit in Eingriff kommt da die dem Druckmittel des Kolbens 46 ausgesetzte Fläche größer als diejenige des Kolbens 47 ist

Der Anschlag 48 wird demnach in F i g. 5 durch einen Hub nach links bewegt, der gleich der Gleitstrecke des zweiten Kolbens 47 ist Der Schwenkarm 35 wird dann im Gegenuhrzeigersinn in Berührung mit dem Anschlag 48 durch die Zugkraft der Federn 34 und 41 entsprechend der nach links genchteten Bewegung des Anschlags 48 aus der in Fig.4 gezeigten Stellung geschwenkt Der Stellhebe! 27 und der Schwenkarm 33 werden daher durch die Zugkräfte der Federn 41 bzw. 34 in der gleichen Richtung geschwenkt, vgl. F i g. 2 und 4. Auf diese Weise wird die verschiebbare Stange durch die Kugel 28 und das Aufnahmeglied 25 verschoben.

Durch die Bewegung der Stange 23 wird die Meßlehre 24 in einen zylindrischen Teil 12c gebracht der in der Spannplatte 12 fluchtend ausgebildet ist und wird so eingestellt daß deren kegelförmiger Abschnitt 24a um einen vorgegebenen Betrag über eine vorspringende Fläche 126 der Spannplatte 12 vorragt. Diese Zwischenstellung der Meßlehre 24 dient als Zentrierstellung für das Werkstück W, wenn dieses auf die Spannplatte 12 aufgesetzt wird.

Anschließend daran wird der Kolben 21 in Fig. 1 nach links in die zurückgezogene Stellung im Zylinder 20 bewegt, so daß er das Betätigungsglied 13 zurückzieht. Die Spannklauen 16 kommen daher in Eingriff am Werkstück W und spannen dieses. Gleichzeitig wird die Drehachse des Werkstücks W zwangsläufig mit der Achse der verschiebbaren Stange 23 zur Deckung gebracht

Wenn danach die kreisförmige Platte 39 entsprechend der Rucksicübewegung des Betätigungsglieds 13 der Düse 40 gegenüberliegt wird der Detektor 44 durch den in der Düse 40 erzeugten Rückdruck betätigt, wodurch ein Signal für das Spannen des Werkstücks W erzeugt wird. In Abhängigkeit von diesem Signal wird das Umschaltventil 49 in die Stellung I verstellt. Dies bewirkt, daß der Schwenkarm 35 durch den Anschlag 48 infolge der Vorwärtsbewegung des ersten und zweiten Kolbens 46 bzw. 47 im Uhrzeigersinn geschwenkt wird (F i g. 4). Auf diese Weise wird die Stange 23 in F i g. 1 nach links bewegt, d. h. in ihre Ausgangsstellung zurückgezogen. Der konische Teil 24a der Meßlehre 24 wird daher aus der zylindrischen Bohrung des Werkstücks Wzurückgezogen.

Danach wird der Werkzeugkopf 50 zum Werkstück IV hin bewegt Während des Schleifvorgangs wird der Grenzschalter 45 durch den Schwenkarm 35 betätigt um die verschiebbare Stange 23 in der zurückgezogenen Stellung zu halten. Die Schleifscheibe 19 kommt daher mit der Meßlehre 24 nicht in Berührung, während sie durch das Werkstück IV in ihrem entsprechenden Arbeitshub axial vorgeschoben wird.

Das Umschaltventil 49 wird in eine Stellung III verstellt wenn die Schleifscheibe 19 aus dem Werkstück IV bewegt wird und Druckmittel der linken Seite der Kammer 366 zugeführt und aus der linken Seite der Kammer 36a abgelassen (F i g. 5). Die Kolben 46 und 47 werden folglich nach links bewegt und verschieben den Anschlag 48 aus der in F i g. 5 gezeigten Stellung. Der Stellhebel 27 und der Schwenkarm 33 werden durch die Beaufschlagungskraft der Federn 41 und 34 im Gegenuhrzeigersinn geschwenkt Somit wird die Meßlehre 24 zur zylindrischen Bohrung des Werkstücks IV hin bewegt wenn dabei die Stange 23 vorgeschoben wird.

Falls die Bohrung des Werkstücks W noch nicht auf einen vorgegebenen Durchmesser oberflächenbearbeitet ist kann der gerade Flächenteil 246 der MeBlehre 24 nicht in die Bohrung des Werkstücks IV eingeschoben werden. Darauf wird die Schleifscheibe 19 wiederholt durch die Gleitbewegung des Tisches 37 am Werkstück angestellt und von diesem zurückgestellt Überdies wird die Meßlehre vom Werkstück W durch den Stellhebel 27 infolge der Berührung zwischen dem Schwenkarm 33 und dem Anschlag 38 am Tisch 37 zurückgezogen, wenn die Schleifscheibe 19 zum Werkstück W hin bewegt wird. Wenn die Schleifscheibe 19 vom Werkstück W weg bewegt wird, wird die MeBlehre 24 wieder zum Werkstück IVhin verschoben.

Sobald die Bohrung des Werkstücks W auf den vorgegebenen Durchmesser fertiggestellt ist, kann der gerade Flächenteil 246 in dessen Bohrung eingeschoben werden. Dadurch wird der Grenzschalter 42 durch die

Anschlagschraube 43 auf dem Stellhebel 27 betätigt und erzeugt hierdurch ein Lagesignal. SchlieBlich wird diese Schleifscheibe vom Werkstück W weg bewegt, das seinerseits durch das Lösen der Spannklauen 16 von der Spannplatte 12 gelöst wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Werkstückhaltevorrichtung für eine Innenrundschleifmaschine mit einer drehantreibbar in einem Spindelkopf gelagerten Arbeitsspindel, einem axial wirkenden Kraftspannfutter an einem Ende der Arbeitsspindel zum stirnseitigen Einspannen des Werkstücks unter Anlage an einer Stirnplatte an der Arbeitsspindel, einer in der Arbeitsspindel koaxial fluchtend gleitbar angeordneten, verschiebbaren Stange, an deren einem Ende eine Meßlehre zum Messen der zylindrischen Bohrung des Werkstücks vorgesehen ist, einer Stelleinrichtung, welche die verschiebbare Stange in eine erste Vorlaufstellung bringt, in der die Meßlehre in die Bohrung des Werkstückes eingeschoben ist, einer Werkstückzentriereinrichtung mit einem an dem dem Werkstück zugewandten Ende ausgebildeten kegelförmigen Abschnitt und einer Stelleinrichtung für die Werkstückzentriereinrichtung, durch die der kegelförmige Abschnitt zur Ausrichtung der Werkstückachse auf die Achse der Arbeitsspindel in die Werkstückbohrung einschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Achsausrichtung dienende kegelförmige Abschnitt (24a) mit der Meßlehre (24) ein Stück bildet, und daß hierfür eine gemeinsame Stelleinrichtung (36,41,49) vorgesehen ist, die das den kegelförmigen Abschnitt (2Aa) und die Meßlehre (24) umfassende einstückige Bauteil in eine Meßstellung und eine Zentrierstellung bringt

2. Werkstückhaltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Meßlehre (24) mit dem kegelförmigen Abschnitt (24a) tragende Stange (23) am entgegengesetzten Ende mittels einer Gelenkverbindung (25, 28) mit einem in einer 3s zur Achse der Stange (23) parallelen Ebene verschwenkbaren Stellhebel (27) in Verbindung steht, der an einer Welle (30) sitzt, die über einen Antriebshebel (33) in einer Drehrichtung gegen einen verstellbaren Anschlag (36, 46 bis 48) antreibbar ist und in entgegengesetzter Richtung durch eine Feder (41) vorgespannt ist