PATENT/ANWALT E.
27212U
A. GRÜNECKER H. KINKELDEY W. STOCKMAIR
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K. SCHUMANN
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P. H. JAKOB
G. BEZOLO
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8 MÜNCHEN 22
MAXIMILIANSTRASSS 43
11. Mai 1977
PH 11635 - 19/sg
Maschinenfabrik
Zuckermann Komm. Ges.
Anastasius-Grün-Gasse 22-24·
A-1181 Wien
Österreich
Vorrichtung zum Kopierschleifen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Kopierschleifen
von insbesondere aus Holz oder einem ähnlich zerspanbaren Werkstoff, z.B. Aluminium, bestehenden Werkstücken,
die eine unebene Oberfläche aufweisen, mit einer bei Bearbeitung rotierenden Spanneinrichtung für die Aufnahme eines
Werkstücks und wenigstens einem, von einer ein Modell abtastenden Kopierrolle zwangsweise zugestellten, angetriebenen
Schleifwerkzeug, das durch den Vorschub in Richtung der Drehachse am Werkstück entlang führbar ist.
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Aus der DT-AS 1 04-3 161 ist eine Vorrichtung der ebengenannten
Art bekannt, bei welcher das Schleifwerkzeug von einem Bandschleifaggregat gebildet ist, das in einer zur Drehachse der
Spanneinrichtung senkrechten Ebene umläuft.
Eine derartige Vorrichtung ist zum Bearbeiten von runden oder im wesentlichen balligen Werkstücken gut geeignet. Auch ebene
Werkstücke oder Werkstücke mit leicht unebenen Oberflächenbereichen können in den meisten Fällen wunschgemäß geschliffen
werden. Schwierigkeiten treten Jedoch da auf, wo das Werkstück wellenartige Oberflächenbereiche aufweist. Vor allem bei im
Bezug auf die Drehachse quer gerichteten Wellen besteht die große Gefahr, daß das Schleifwerkzeug sich mit seiner Seitenflanke
in die Unebenheiten einsägt und sich damit keine glatt geschliffene Oberfläche ergibt. Ein gutes Beispiel für derartig
problembeladene Werkstücke sind Schuhsohlen bzw. das Fußbett von Holzsandalen. Bei diesen Werkstücken, bei denen sich senkenartige
Vertiefungen mit Querwellen abwechseln, führt auch ein Längsschleifen nicht zum gewünschten Erfolg.
Es ist bekannt, daß aufgrund der aus gesundheitlichen Gründen notwendigen Formgebung für das Fußbett von Schuhen Holzsandalen
bzw. gleichartig gestaltete Holzeinlagen zu denjenigen Werkstücken gehören, die sich nur schwierig kopierschleifen lassen.
Die Schwierigkeiten treten bei diesen Werkstücken vor allem im Bereich des Vorderfußes auf, wo für die orthopädisch notwendige
Unterstützung der Zehen eine im Querschnitt hügelartige Schwelle vorgesehen ist. Derartige Holzsandalen können mit der bekannten
Vorrichtung nicht bearbeitet werden, weil es vor allem im Bereich der Schwelle durch das Schleifen zu einer ruppigen Oberfläche
kommt. Wollte man die Bearbeitung durch Längsschleifen vornehmen, so trifft man zumindest bei der im Fersenbereich vorhandenen
Senke auf Schwierigkeiten.
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Io
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit Hilfe derer auch Werkstücke
mit schwierig zu bearbeitenden Oberflächenparfcien. automatisch geschliffen werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für die Bearbeitung von Werkstücken mit im wesentlichen quer zur Drehachse
verlaufenden, wellenartigen, nach innen gehöhlten Oberflächenbereichen das Schleifwerkzeug zur Änderung des Anstellwinkels
um eine zur Drehachse in etwa senkrechte Achse verschwenkbar gelagert ist.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wurde überraschenderweise
festgestellt, daß die eingangs dargelegten Schwierigkeiten bei der Bearbeitung der Werkstücke nichb auftreten. Es wird vermutet,
daß durch die schwenkbare Lagerung des Schleifwerkzeuges es bei der Erfindung möglich ist, das Schleifwerkzeug so anzustellen,
daß sich das Schleifwerkzeug nicht mehr mit einer seiner Planken seitlich in die über das Niveau der umgebenden Oberfläche
herauserhebenden Oberflächenbereiche einschneiden kann. Der exakte Anstellwinkel kann für jedes Werkstück einmal empirisch ermittelt
werden. Es hat sich gezeigt, daß es genügt, das Schleifwerkzeug
so schräg gegenüber einer auf die Drehachse senkrechten Ebene anzustellen, daß bei Berücksichtigung der Drehrichtung des Werkstücks
und der Vorschubrichtung das angetriebene Schleifwerkzeug an den Unebenheiten gleichsam wie ein Rad hochläuft, ohne daß das
Schleifwerkzeug die Möglichkeit hätte, sich mit seinen Flanken in den Unebenheitsbereich einzusägen.
Um für das Schleifwerkzeug eine stabile und gut mit der Kopierrolle
koppelbaren Halterung zu schaffen ist vorgesehen, das Werkzeug an verschwenkbaren Parallellenkern zu lagern. Um dabei
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auf einfache Weise die Verdrehbarkeit des Schleifwerkzeuges zu
erreichen, ist bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung
das Schleifwerkzeug an jedem Lenker in einer Führungsbüchse
drehbar gelagert. Aufgrund dieser stabilen Halterung ist es möglich, den Antrieb für das Schleifwerkzeug,z.B. in
Form eines Elektromotores,in unmittelbarer Nähe desselben anzuordnen.
Bei einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
daß das Schleifwerkzeug mit der ebenfalls verschwenkbaren Kopier rolle über eine den gewählten Anstellwinkel des Schleifwerkzeuges
übermittelnden Koppelung verbunden ist.Diese Koppelung bietet eine
Gewähr für das gleichzeitige Verschwenken von Schleifwerkzeug und
Kopierrolle bei Änderung des Anstellwinkels.
Um einen punktartigen Werkzeugeingriff zu erhalten ist es günstig,
wenn das Schleifwerkzeug eine ballige Werkzeugoberfläche aufweist·
Bei Verwendung eines Bandschleifaggregates als Schleifwerkzeug ist
es vorteilhaft, wenn wenigstens die Andrückrolle des Bandschleifaggregates torusartig, also mit einer im Querschnitt halbkreisförmigen Oberfläche, geformt ist.
Ein sich an die ballige Andrückrolle anschmiegendes Schleifband erhält man gemäß einer günstigen Weiterbildung der Erfindung
dann, wenn das Schleifband aus mehreren an den Stirnseiten miteinander verbundenen, gewebten Bandabschnitten besteht, deren
Kettfaden gegenüber der Bandrichtung leicht schräg verlaufen.
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Um das Schleifband in Bandrichtung zugfest zu machen, ist es günstig, wenn in jedem Bandabschnitt wenigstens ein Kettfaden
von einer Verbindungsstelle zur anderen durchgeführt ist.
TJm die Nachteile der Verdickung des Schleifbandes im Bereich der Verbindungsstellen zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn das
Schleifband beidseitig an jeder Verbindungsstelle segmentartige Einbuchtungen aufweist. Das Schleifband wird dadurch an den Verbindungsstellen
elastischer.
Mit Rücksicht auf haltbare Verbindungsstellen zwischen den Bandabschnitten
ist es günstig, wenn die Stirnseiten der Bandabschnitte parallel zu der Richtung der Schußfäden enden. Dies hat
nicht nur den Vorteil, daß die Bandabschnitte durch einfaches Abschneiden parallel zu den Schußfäden hergestellt werden
können, es wird dadurch auch vermieden, daß die Bandabschnitte an den Verbindungsstellen bei der Herstellung zu leicht ausfransen
können.
Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
Figur 1 eine schematisierte Draufsicht auf eine Vorrichtung gemäß der Erfindung,
Figur 2 einen Schnitt durch die in Figur Λ gezeigte Vorrichtung
gemäß der II-II,
Figur 3 eine Detailseitenansicht eines an Paralleilenkern
gelagerten Bandschleifaggregates,
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Figur 4 eine Vorderansicht eines ähnlichen Bandschleifaggregates
wie in den Figuren 2 und 3>
Figur 5 eine Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform
eines Bandschleifaggregates,
Figur 6 eine schematische Darstellung der Koppelung zwischen einer Kontaktschleifrolle und einer Kopierrolle,
Figur 7 eine Draufsicht auf ein Schleifband, Figur 8 eine Draufsicht auf eine Holzsandale,
Figur 9 eine Seitenansicht der in Figur 8 gezeigten Holzsandale
und
Figur 10 eine perspektivische Ansicht einer balligen, torus-^
artigen Andrückrolle.
In der Zeichnung ist eine Vorrichtung 1 zum Kopierschleifen von
Werkstücken 2 gezeigt, die eine unebene Oberfläche aufweisen.
Im vorliegenden Fall sind die Werkstücke Holzsandalen, wie sie z.B. in den Figuren 8 und 9 gezeigt sind. Es sind deutlich die
geschwungenen Formen der Sandale und insbesondere des Fußbetts zu erkennen. Im Bereich der Ferse ist eine senkenartige Vertiefung
3 vorhanden, die sich zur Fußbettmitte hin zu einem sanften Gefälle 4- hin öffnet. Im Bereich der Zehen weist die
Holzsandale eine im Querschnitt hügelförmige Schwelle 5 auf, die
sich in Bezug auf die Längsachse der Holzsandale 2 in etwa in Querrichtung hinzieht. Der höchste Punkt des Fußbetts ergibt sich
ungefähr an der Innenseite der Holzsandale bei dem dem Gefälle be-
nachbarten Punkt 6. Von dieser Stelle fällt die Oberfläche, zum
Teil nach innen gehöhlt, nach allen Seiten hin ab.
Im Bereich der Fußspitze ergibt sich durch den Rand der Schuhsohle
noch eine weitere leicht aufsteigende Oberflächenkontur 7·
An beiden Enden des gezeigten Werkstückes sind Ansätze 8 und zu sehen, die zum Einspannen des Werkstücks 2 in eine Spanneinrichtung
10 üblicher Bauart dienen. Figur 1 kann entnommen werden, daß im vorliegenden Fall die Längsachse des Werkstücks
2 mit der Drehachse L der bei der Bearbeitung rotierenden Spanneinrichtung 10 zusammenfällt. Dies gilt ebenso für ein parallel
zum Werkstück 2 in einer identischen Spanneinrichtung 10 eingespanntes Modell 11.
Im vorliegenden Fall besitzen die ortsfesten Spanneinrichtungen 10 hydraulisch betätigte nicht näher erläuterte Spannzylinder 12,
die jeweils das Modell bzw. das Werkstück an den jeweils vorhandenen Ansätzen zwischen zwei sich entgegenstehenden Spannfingern
13 einspannen.
Der Antrieb für die gleichzeitige Rotation von Werkstück und Modell ist in dem Gehäuse 14 untergebracht.
Wie man der Figur 2 entnehmen kann, ist das erwähnte Getriebe ein Schneckengetriebe, das einen zweiten Ausgang besitzt, dessen
Zweck noch erläutert wird.
Die Vorrichtung 1 weist darüber hinaus als Schleifwerkzeug 15 ein Bandschleifaggregat auf, das an Parallellenkern 16 verschwenkbar
gelagert ist. Aus den Figuren 2 und 3 ist ersichtlich,
daß der o"bere Parallellenker 16 mit einem an einem Querträger
17 befestigten Anlastzylinder 18 verbunden ist, der das Bandschleifaggregat
für die Bearbeitung des Werkstücks 2 in Richtung der Pfeile P im Sinne einer Zustellbewegung aus der Bereitschaftsstellung
A in die gestrichelt angedeutete Arbeitsstellung B verschwenken kann. Die beiden freien Enden der Parallellenker
sind mit einem Träger 19 versehen, der für die Aufnahme einer
Achse 20 des Bandschleifaggregates 15 zwei mit Abstand von
einander angeordnete Führungsbuchsen 21 besitzt. Das Bandschleif aggregat
ist in diesen Führungsbuchsen um die Achse 20 zwecks Änderung des Anstellwinkels β des Bandschleifaggregates in Bezug
auf die Drehachse L der Einspannvorrichtung verschwenkbar gelagert und in seiner Schwenkstellung mit Hilfe der Arretierschraube 22 feststellbar. Im vorliegenden Fall steht die Achse
20 senkrecht zur Drehachse L, ist also dieser gegenüber nicht geneigt.
Aus Figur 4 ist ersichtlich, daß jedes Bandschleifaggregat eine
Andrückrolle 23 und eine Treibrolle 24 aufweist. Ein Schleifband 25 von später noch zu erläuternder Art ist um die beiden
Rollen gelegt. Dabei kann das Schleifband entweder direkt über die Andrückrolle geführt sein oder über benachbarte Führungen,
die, wie in Figur 4 gezeigt, Hilfsrollen 26 sein können. In der
Figur 5 sind Führungsschienen 27 dargestellt, die bei Verwendung der Hilfsrollen bei der Andrückrolle der Kopierrolle
nebengeordnet werden.
In allen Fällen ist die Andrückrolle torusartig ausgebildet, wie
es besonders gut aus den Figuren 3 und 10 ersichtlich ist.
Die Treibrolle 24 ist im vorliegenden Fall direkt mit dem als Elektromotor ausgebildeten Antrieb 28 verbunden. Dieser ist zu-
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sammen mit der Andrück- und der Treibrolle auf der Achse 20
verschwenkbar gelagert. An seiner Unterseite weist er an einer Nase 29 einen Koppelungshebel 30 auf, dessen Funktion später
noch erläutert wird.
Das Schleifband 25 setzt sich aus mehreren, an den Stirnseiten
miteinander verbundenen, gewebten Bandabschnitten 3Ί zusammen,
deren Kettfaden 32 gegenüber der Bandlängsachse B in einem Winkel <
schräg verlaufen. In jedem Bandabschnitt 31 ist wenigstens
ein Kettfaden 32 von einer Verbindungsstelle V zweier benachbarter
Bandabschnitte zur anderen durchgeführt, um pro Bandabschnitt wenigstens einen durchgehenden Zugfaden zur Aufnahme
der Achslast zu haben.
Das Schleifband ist darüber hinaus im Bereich einer jeden Verbindungsstelle
V beidseitig mit segmentartigen Einbuchtungen 33 versehen, die zur Vermeidung der Nachteile der Verdickung
des Schleifbandes an den Verbindungsstellen dienen sollen. Figur 7 kann entnommen werden, daß die Stirnseiten der Bandabschnitte
im Bereich der Verbindungsstellen parallel zur Richtung der Schußfäden 34-» d.h. senkrecht zur Richtung der Kettfäden.,
enden.
Durch die eben angegebene Gestaltung des Schleifbandes wird er reicht, daß sich dasselbe ohne Verwerfungen glatt an die Andrückrolle
anschmiegt und auf diese Weise bei Vorhandensein einer balligen Andrückrolle ein punktförmiger Arbeitseingriff
des Schleifbandes erzielbar ist.
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Es wurde "bereits eingangs ausgeführt, daß es sich bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung 1 um eine Kopierschleifmaschine handelt. Es ist also eine in Figur 6 andeutungsweise
gezeigte Kopierrolle 35 vorhanden, die dem Modell 11 zugeordnet ist. Diese Kopierrolle ist an einer nicht gezeigten Halterung
gelagert, die identisch ausgebildet ist zu derjenigen des Bandschleifaggregates 15» d.h. die Kopierrolle 35 ist ebenso wie
die Andrückrolle 23 auf einer zur Drehachse L senkrecht stehenden Achse gelagert. Im Gegensatz zur Andrückrolle ist sie jedoch
frei drehbar, also nicht angetrieben.
Die für das Kopierschleifen notwendige Koppelung geschieht einerseits über den am Ende des oberen Parallellenkers 16 vorhandenen
Rahmen36»der die beiden Parallellenkersysteme bewegungsgleich
miteinander verbindet, andererseits geschieht die Koppelung über den bereits erwähnten Koppelhebel 30,der die jeweiligen
Verschwenkachsen mit dem Ziele der gleichen winkeligen Anstellung β miteinander koppelt. Es wird also nicht nur die in
Figur 3 gezeigte Zustellbewegung bewegungsgleich ausgeführt, auch die in Figur 6 angedeutete Verstellung des Anstellwinkels
wird bewegungsgleich durchgeführt.
Das Kopierrollenlenkersystem ist mit dem Schleifwerkzeuglenkersystem
über den bereits erwähnten Querträger 17 verbunden, der, wie Figur 1 entnommen werden kann, mit seinen beiden Enden an
Führungswagen 37 befestigt ist, die auf Führungen 38 in Richtung
der Drehachse L verschiebbar sind. Der Vorschub der Führungswagen
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geschieht mit Hilfe des bereits erwähnten zweiten Ausgangs des Getriebes 14, d.h. mit Hilfe der Spindeln 39. Die Führungswagen
sind jeweils über eine Spindelmutter 40 im Eingriff mit der
Spindel.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Das
Schleifwerkzeug 15 befindet sich zusammen mit der Kopierrolle
z.B. in der Nähe des rechten Endes des Werkstücks 2. Der Antriebsmotor 28 setzt das Schleifband in Bewegung, ebenso wird
über das im Gehäuse 14 vorhandene Getriebe die Spanneinrichtung
und damit das Werkstück 2 in Drehung versetzt. Auch die Spindeln 39 drehen sich. Sobald nunmehr der Anlastzylinder 18 in Tätigkeit
gesetzt wird, greift die Kopierrolle 35 das Modell 11 ab
und führt bewegungsgleich die Andrückrolle 23, d.h. das Schleifwerkzeug wird aus der in Figur 3 gezeigten Bereitstellungsposition A in die Arbeitsposition B verschwenkt.
Da es sich bei dem vorliegenden Werkstück um ein Werkstück mit im wesentlichen quer zur Drehachse L verlaufenden Unebenheitsbereichen z.B. in Form der Schwelle 5,handelt, wird das Schleifwerkzeug
aus der in Figur 3 gezeigten, streng zur Drehachse L rechtwinkligen Stellung in die in Figur 2 gezeigte leicht
winkelig angestellte Stellung verschwenkt und anschließend arretiert. Die um den Winkel β verschwenkte Stellung ist auch
gut aus Figur 10 erkennbar. Aufgrund der Koppelung wird dabei auch,
die Kopierrolle im gleichen Sinne und im Winkel (o ebenso wie das
Schleifwerkzeug 15 verschwenkt. Dreht sich nunmehr das Werkstück
in der in den Figuren 2 und 3 angegebenen Drehsinn , so bereitet die Schleifbearbeitung der welligen Unebenheiten keinerlei
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Schwierigkeiten, da das über die ballige Andrückrolle 23 geführte Schleifband punktartig am Werkstück angreift und durch
die schräge Anstellung keine Gelegenheit hat mit seinen Flanken in die Unebenheiten einzuschneiden.
Das Maß und die Art der Anstellung muß bei jedem Werkstück empirisch herausgefunden werden. Im vorliegenden Fall kann die
Art der Bearbeitung durch das Schleifwerkzeug als leicht schräg angestelltes Querschleifen bezeichnet werden. Durch den Vorschub
der Führungswagen 37 und die gleichzeitige Rotation des Modells und des Werkstückes werden in der Folge die gesamte Oberfläche
des Modells abgegriffen und die gesamte Oberfläche des Werkstücks bearbeitet.
Nach der Bearbeitung kann das Schleifwerkzeug zusammen mit der
Kopierrolle wieder in die Bereitschaftsstellung A verfahren werden und seine für die Bearbeitung notwendige Ausgangslage
wieder einnehmen.
Durch die schwenkbare Lagerung des Schleifwerkzeuges ist es bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht nur möglich, in Bezug auf die Längsachse der Spanneinrichtung quer zu schleifen, sondern
auch längs zu schleifen, d.h. mit einem in der Ebene der Längsachse der Spanneinrichtung umlaufenden Schleifwerkzeug zu arbeiten.
Je nach der Form des Werkstücks ist es mitunter vorteilhaft, die bereits erwähnten Zwischenstellungen zwischen längs- und querschleifen
zu verwenden.
TJm bei besonders komplizierten Werkstücken die Möglichkeit zu
haben das Schleifwerkzeug bei einigen Oberflächen oder an der ge
samten Oberfläche jeweils optimal anzustellen, kann vorgesehen
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