DE2722021C2 - Innenschleif- oder poliermaschine mit einer Mittenverlagerungseinrichtung für das Werkzeug - Google Patents

Description

3. Innenschleifmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilriemenscheibe (22) mittels eines Wälzlagers (20) in dem Support (18) gelagert ist.

4. Innenschleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittenverlagerungseinrichtung eine mit dem Werkzeugträger (22) fest verbundene, vertikal angeordnete Stütze (53) und einen daran gelenkig (52) angeordneten Bügel (51) trägt, der mittels einer Feder (54) auf Rollen (49) einwirkt, die am Antriebsmotor (31) für die Spindel (32) angeordnet sind, wobei die Achse der Rollen parallel zur Schwenkachse (X-X') verläuft.

5. Innenschleifmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen an einer mit dem Antriebsmotor (31) einstellbar verbundenen Platte (45) angeordnet sind, die senkrecht zur Achse der Rollen (49) einstellbar ist.

6. Innenschleifmaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (54) an dem der Schwenkachse (52) des Bügels (51) gegenüber liegenden freien Ende angreift und daß bei der Auslenkung des A ntriebsmotors (31) durch die Feder (54) eine Verschiebung der Rollen (49) in Richtung auf die Schwenkachse (52) erfolgt.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Innenschleif- oder -poliermaschine mit einem Gestell, das einen horizontalen Tisch zur Aufnahme des an seiner Innenmantelfläche zu schleifenden bzw. zu polierenden Werkstückes und einen in vertikaler Richtung verstellbaren Support für einen über dem Tisch angeordneten Werkzeugträger umfaßt, der einen Antriebsmotor für eine Werkzeug-Spindel mit im wesentlichen vertikaler Hauptachse trägt und um eine vertikale Achse drehbar im Support gelagert ist und durch einen Antriebsmotor in Umdrehung versetzbar ist, und mit einer Mittenverlagerungseinrichtung für das Werkzeug.

Bei einer bekannten Ausführungsform dieser Art (DE-GM 19 32 134) ist die Mittenverlagerungseinrichtung in Abhängigkeit von dem Umlauf des Werkzeugträgers und insbesondere in Abhängigkeit von dessen Höhenverschiebung zwangsgesteuert, wobei das Ausmaß der Mittenverlagerung in Abhängigkeit von der vertikalen Verschiebung des Werkzeugträgers einstellbar ist Mit Hilfe dieser Vorrichtung ist es möglich, einen Zylinder oder einen Hohikegel zu schleifen oder zu polieren, wobei die Einstellung der Mittenverlagerung entsprechend dem gegebenen Konuswinkei vorgenommen werden muß. Eine unregelmäßige Innenform, bei der der Innendurchmesser in der Höhe der Form betrachtet unterschiedliche Durchmesser aufweist, ist dagegen mit dieser Vorrichtung nicht bearbeitbar, da keine selbsttätige Anpassung an einen sich ändernden Innenquerschnit* der Form erfolgen kann. Vielmehr erfolgt die Änderung der Mittenverlagerung des Werkzeuges aufgrund eines vorher genau festgelegten Wertes.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Innenschleif- oder -poliermaschine der eingangs erläuterten Art so auszugestalten, daß jede rotationssymmetrische Innenmantelfläche einer Form auch dann ohne Eingriff eines Facharbeiters geschliffen oder poliert werden kann, wenn sich der Innenquerschnitt der zu schleifenden Form in beliebiger Weise verändert.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird das Werkzeug durch die Mittenverlagerungseinrichtung soweit aus seiner vertikalen Lage ausgelenkt, bis es an der Innenmantelfläche der zu schleifenden oder polierenden Form anliegt. Mit zunehmender Auslenkung des Werkzeuges und des oberhalb der Schwenkachse angeordneten Antriebsmotors wird aufgrund der Drehung des Werkzeugträgers die Zentrifugalkraft auf das Werkzeug immer größen Da die Mittenverlagerungseinrichtung ein elastisches Mitte! aufweist, welches die Auslenkung des Antriebsmotors der Spindel und des Werkzeuges bewirkt, kann das Warkzeug jeder beliebigen rotationssymmetrischen Form der zu schleifenden oder zu polierenden Innenmantelfläche folgen. Die Mittenverlagerung wird also durch die zu schleifende Form selbst gesteuert und nicht durch eine mechanische Einrichtung gemäß dem DE-GM 19 32 134.

Es ist zwar eine schwenkbare Lagerung eines Werkzeuges bereits aus der DE-OS 19 10 833 bekannt, doch ist dort die schwenkbare Anordnung nur deshalb vorgesehen, um einen harten Anschlag des an einem Schwenkarm gehaltenen Schleifkopfes gegen die Innenmantelfläche einer Form zu verhindern, bei welcher der Boden geschliffen werden soll. Wenn das Werkzeug mit Hilfe des Schwenkarmes gegen die Innenmantelfläche der Form gedrückt wird, kann der Schleifkopf entgegen der Wirkung einer elastischen Abstützung ausweichen und bei dieser Ausweichbewegung einen Endschalter betätigen, der ein Zurück-

schwenken des Schwenkarmes bewirkt. Zum Schleifen von Seitenwänden wird der Schwenkarm mit Hilfe eines Antriebselementes gegen die Wand gedrückt und die ganze Anordnung wird nach jedem Umlauf um die Höhe des Werkzeuges angehoben. Eine selbsttätige Anpassung an die Innenkontur der zu schleifenden Form kann hier nicht eintreten; vielmehr muß das Werkzeug mittels der Antriebseinheit gegen die zu schleifende Wand gedrückt werden.

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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindmg ergeben sich aus den Unteransprüchen. In der anschließenden Beschreibung und der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine 'nnenschleif- oder -poliermaschine nach der Erfindung-

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie ΙΙ-Ί in F i g. 1;

Fig. 3 einen Teilschritt nach der Linie III—111 in Fig. 2;

F i g. 4 eine Draufsicht nach der L^;nie IV-IV in F i g. 1, und

Fig.5 einen Schnitt nach der Linie V-V in Fig.2, wobei in größerem Maßstab das Funktionsprinzip der Maschine nach der Erfindung dargestellt ist

Wie aus F i g. 1 ersichtlich umfaßt die Innenschleif- oder -poliermaschine ein Gestell 1 mit einem horizontalen Tisch 2, der eine vertikale Säule 3 trägt, welche in axialer Richtung verlängerbar ist. Die Säule 3 ist durch einen Arbeitszylinder, vorzugsweise einen Hydraulikzylinder, gebildet, dessen Zylinder 4 durch e^:nen oberen Bund 5 auf dem Tisch 2 befestigt ist, durch weichen der ■Zylinder hindurchgeführt ist. Der Zylinder 4 ist an seinem unteren Ende durch tin Bodenteil 6 verschlossen, durch welches ein Kanal 7 in den Zylinder für die Zuführung und Ableitung von Hydraulikflüssigkeit mündet.

Der Bund 5 des Zylinders 4 nimmt eine Laufbüchse 8 auf, die im Inneren mit zwei abdichtenden Gleitführungsringen 9 versehen ist, die mit einem Plungerkolben 10 zusammenwirken, der in Form einer Kolbenstange eines üblichen Hydraulikzylinders hergestellt ist. Dasjenige Ende des Plungerkolbens 10, welches ständig sich im Inneren des Zylinders 4 befindet, ist mit einem Anschlag 11 versehen, der zur Begrenzung der maximalen Axialbewegung dient und mit dem Bodente*il 6 oder dem unteren Ring 9 zusammenwirkt. Das obere Ende des Plungerkolbens 10 trägt einen Auflagebock 12, der an seiner Basis mit einer mit einem Ring 13 versehenen Verlängerung zur Halterung einer Gleitführung 14 ausgerüstet ist, welche aus einer zylindrischen Stange besteht, die sich parallel zum Plungerkolben 10 erstreckt. Die Gleitführung 14 ist ständig durch Führungsringe 15 geführt, die durch Führungsarme 16 getragen sind, welche verstellbar an der Laufbüchse 8 bzw. an dem Zylinder 4 befestigt sind. Im vorliegenden Falle sind zwei Führungsarme 16 zu beiden Seiten des Tisches 2 vorgesehen, welcher ein Loch 17 für den freien Durchgang der Gleitführung 14 aufweist.

Der in vertikaler Richtung verschiebbar geführte Auflagebock 12 bildet einen Support 18 mit einem zylindrischen Lager 19, das mit einem Rollenlager oder einem Axialkugellager 20 ausgerüstet ist. Das Rollenlager oder Axialkugellager 20 nimmt eine Nabe 21 eines als Keilriemenscheibe ausgebildeten Werkzeugträgers 22 auf, der durch einen Keilriemen 23 mit einer Antriebsriemenscheibe 24 verbunden ist, welche auf der Ausgangswelle eines Antriebsmotors 25 aufgekeilt ist, der am Support 18 festliegt.

Die Nabe 21 des Werkzeugträgers 22 trägt einen Arbeitskopf 26, der so angeordnet ist, daß er gegenüber der Nabe 21 einen Freiheitsgrad aufweist. Im vorliegenden Falle ist der Freiheitsgrad zwischen der Nabe 21 und dem Arbeitskopf 26 durch eine Schwenkachse X-X' definiert, die im allgemeinen parallel zum Tisch 2 und demnach senkrecht zur Säule 3 verläuft. Die Achse X-X' ist durch zwei Spitzenlagerschrauben 27 gebildet, die einander diametral gegenüberliegend in der Nabe 21 vorgesehen sind, um in kegelstumpfförmige Vertiefungen 28 einzugreifen, die einander gegenüberliegend auf dem gleichen Durchmesser in die äußere Umfangsfläche eines Zylinderansatzes 29 eingearbeitet sind, welcher an einem der Seitenflansche 30 eines mit vertikaler Hauptachse angeordneten Antriebsmotors 31 vorgesehen ist. Der Antriebsmotor 31 ist in den Richtungen des Doppelpfeiles f\ (F i g. 2) nach beiden Seiten der mit P bezeichneten Vertikalebene um die Schwenkachse X-X' ausschwenkbar gehalten. Aus F i g. 3 ist ersichtlich, daß -die Spitzenlagerschrauben 27 axial einstellbar sind, um eine Einstellung des Spiels zwischen dem Antriebsmotor 31 und dem Werkzeugträger 22 sowie die Zentrierung des Antriebsmotors in bezug auf die Achse des Werkzeugträgers 22 zu ermöglichen.

Die Ausgangswelle des Antriebsmotors 31 ist über den Zylinderansatz 29 hinaus verlängert und bildet eine Spir-del 32, deren unteres Ende mit einem abnehmbaren Werkzeug 33 versehen sein kann.

Der obere Flansch 34 des Antriebsmotors 31 ist mit einem Ring 35 verbunden, der einen Kühlventilator 36 umgibt, welcher an dem der Spindel 32 gegenüber liegenden Ende der Motorwelle befestigt ist Der Ring 35 trägt eine starre Platte 37, die in ihrem Zentrum ein Lager für die Abstützung und Befestigung einer oberen Spindel 38 begrenzt, die unabhängig von der Motorwelle des Antriebsmotors 31 ist, zu der sie koaxial verläuft. Die Spindel 38 ist mit einem elektrischen Bürstenkollek tor 39 für mehrere Bürsten 40, z. B. drei versehen, die über nicht dargestellte Leitungen mit dem Antriebsmotor 31 verbunden sind. Die Bürsten sind auf einem Träger 41 angeordnet, welcher durch ein Wellenlager 42 getragen ist, das am oberen Ende der Spindel 38 vorgesehen ist. Der Träger 41 ist im übrigen mit einer Gabel 43 verbunden, die fest auf dem Support 18 angeordnet ist, wodurch der Träger 41 in einer fest definierten Winkellage festgelegt ist.

Die Platte 37 ist mit Führungsstiften 44 für die Abstützung einer Mittenverlagerungsplatte 45 versehen, die auf der Platte 37 aufliegt. Die Führungsstifte 44 stützen die Mittenverlagerungsplatte 45 so ab, daß Ansaugöffnungen 46 für den Kühlventilator 36 steis offenbleiben. Die Führungsstifte 44 sind derart angeordnet, daß sie eine winkelmäßige Festlegung der Mittenverlagerungsplatte 45 in bezug auf die Platte 37 bestimmen, jedoch auch eine diametral gerichtete Verschiebung dieser Platte bezogen auf den Tisch in Richtung des Pfeiles /2 senkrecht zur Schwenkachse X-X' gestatten, wie dies insbesondere aus F i g. 2 hervorgeht. Die Einstellung der MittenverlagerungK-platte 45 in bezug auf die Platte 37 wird mit Hilfe von zwei Schrauben 47 durchgeführt, die einander gegenüberliegend in seitlichen Verlängerungen 48 der Mittenverlagerungsplatte 45 vorgesehen sind. Die Schrauben 47 stützen sich am Außenrand der Platte 37 ab. Die Mittenverlagerungsplatte 45 trägt zwei Rollen 49, deren Achse senkrecht zu derjenigen Achse verläuft, die durch die Einstellschrauben 47 bestimmt ist. Die Rollen 49, die diametral einander gegenüberliegen, stützen sich an der Unterseite paralleler Schenkel 50 eines Bügels 51 ab, der mittels einer Schwenkachse 52 auf einer Stütze 53 angeordnet ist, die auf den Werkzeugträger 22 derart befestigt ist, daß sie sich außerhalb des Antriebsmotors 31 parallel zur Achse desselben und insbesondere parallel zur Ebene tP erstrecken, wie dies aus F i g. 2 hervorgeht. Die Schenkel 50 des Bügels 51 sind ständig gegen die Rollen mittels elastischer Elemente in Form von zwei

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Zugfedern 54 gehalten, die zwischen den freien Enden der Schenkel 50 und dem Werkzeugträger 22 angeordnet sind. Die Federn 54 sind mittels Schrauben 55 in ihrer Zugspannung veränderbar. Die Schrauben 55 sind an den Enden der Schenkel 50 angeordnet.

Da der Bügel 51 an der Stütze 53 schwenkbar gelagert ist, ist er auch drehfest mit dem Werkzeugträger 22 verbunden, derart, daß der Bügel 51 eine bestimmte winkelmäßige Ausrichtung in bezug auf den Antriebsmotor 31 und in Bezug auf die parallel zur eventuellen Verschiebung der Mittenverlagerungsplatte 45 verlaufende Hauptrichtung aufweist. Die Einstellung der Lage quer zur letzteren wird durchgeführt, um eine Versetzung der Achse der Rollen 49 in bezug auf die Ebene Phervorzurufen, wie dies aus F i g. 2 hervorgeht, und zwar derart, daß die ständige Wirkung der Feder 54, die auf die Schenkel 50 des Bügels 51 einwirken, dazu neigt, eine Verschiebung der Rollen 49 in Richtung des Pfeiles /3 hervorzurufen und somit eine Kraftwirkung auf die Motoranordnung und die Spindel um die Schwenkachse X-X' zu erzeugen, insbesondere im Sinne a der Richtung des Pfeiles f\. Hieraus ergibt sich nun, wie dies in F i g. 2 mit strichpunktierten Linien dargestellt ist, daß der Antriebsmotor 31 und die Spindel 32 im Ruhezustand eine geneigte Lage einnehmen, in welcher sich das Werkzeug 33 außerhalb der geometrischen Achse befindet, die durch das Lager 19 und parallel zur verlängerbaren Säule 3 verläuft. Diese geometrische Achse befindet sich in der Ebene P.

Der Antriebsmotor 31 treibt die Spindel 32 im Sinne des Pfeiles /3 (F i g. 5) an. Der Antriebsmotor 25 treibt über die Antriebsriemenscheibe 24 mittels des Keilriemens 23 den Werkzeugträger 22 an, wodurch der Kopf 26 um die eigene Achse gedreht wird, beispielsweise in Richtung des Pfeiles f_A (F i g. 5).

Hieraus ergibt sich demnach, daß das Werkzeug 33 einer Art Planetenbewegung auf einer Kreisbahn C unterworfen wird, wobei es gleichzeitig eine Drehung um sich selbst, beispielsweise in Richtung des Pfeiles /3, ausführt. Das Werkzeug kann auch in entgegengesetzter Richtung des Pfeiles U bewegt werden. Die Planetenbahn C des Werkzeuges 33 ist definiert durch die Lage des Anschlages der Anordnung des Kopfes 26 auf der Schwenkachse X-X' in Abhängigkeit von der Anfangsstellung der Mittenverlagerungsplatte 45. Die Drehgeschwindigkeit des Werkzeugträgers 22 erzeugt eine Zentrifugalkraft, die sich zu beiden Seiten der Schwenkachse X-X'auf die Spindel 32 und auf den Kopf 26 auswirkt. Zur Bearbeitung der Innenmantelfläche E einer auf dem Tisch 2 festgehaltenen Form M wird die Spindel 32 in das Innere dieser Form eingeführt, deren größter Querschnitt oder deren größter Durchmesser kleiner als der größtmögliche Durchmesser der Planetenbahn C ist- Wenn man die Maschine in Betrieb nimmt, stützt sich das Werkzeug 33 an der Innenmantelfläche E ab, und zwar um so stärker, je stärker die Federn vorgespannt sind und um so größer die erzeugte Zentrifugalkraft ist Die planetenartige Umlaufbewegung und die Umdrehung um die eigene Achse des Werkzeuges 33 haben dann zur Folge, daß derjenige Teil der Innenmantelfläche E bearbeitet wird, welcher der Horizontalebene der Bahn des Werkzeuges 33 entspricht und es wird entsprechend der Beschaffenheit und der Qualität des Werkzeuges ein fortschreitendes Polieren bzw. Schleifen dieses Teils der Oberfläche des ^bi

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50 innenmantels ^durchgeführt.

Durch Zuführen von Hydraulikflüssigkeit zu dem Zylinder 4 wird der Support 18 in vertikaler Richtung verschoben und nimmt die gesamte Kopfanordnung 26 mit. Das Werkzeug 33 wird infolgedessen durch diese Verschiebung ebenfalls mitgenommen, um die gesamte Fläche der rotationssymmetrischen Innenmantelfläche E zu bearbeiten, wobei diese Fläche einen konstanten oder gegebenenfalls sich verändernden Querschnitt aufweisen kann. Das Werkzeug 33 wira durch die Wirkung der Federn 54 und durch die Zentrifugalkraft in Anlage an der Innenmantelfläche fgehalten. Falls die Innenmantelfläche E lokale Veränderungen des rotationssymmetrischen Querschnitts aufweist, wird ein Abschnitt mit großem Querschnitt eine Vergrößerung des Schwenkwinkels um die Achse X-X' zur Folge haben, während im Gegensatz hierzu eine Verminderung des Querschnitts ein Zurückbringen des Werkzeugs 33 in Richtung auf die Ebene P zur Folge hat, wobei der Schwenkwinkel des Kopfes 26 vermindert wird. Im Laufe dieser Betriebsphase werden die Rollen 49 mitgenommen, um die Schenkel 50 des Bügels 51 entgegen der Wirkung der Federn 54 anzuheben, die einen um so größeren Widerstand entgegensetzen, je mehr der Schwenkwinkel um die Achse X-X'abnimmt. Die Federn bilden daher auf das Werkzeug einwirkende Druckmittel als Verstärkung oder als Ersatz für die Verminderung der Zentrifugalkraft, die aus der Verminderung des Halbmessers der Umlaufbahn C entsteht. Infolgedessen ist im Laufe eines vollständigen Arbeitszyklus, der eine fortschreitende Aufwärtsbewegung und eine nachfolgende fortschreitende Abwärtsbewegung des Plungerkolbens 10 umfaßt, das Werkzeug 33 angetrieben, um eine Bearbeitung auf der gesamten rotationssymmetrischen Innenmantelfläche E durchzuführen, die so einem fortschreitenden Polier- oder Schleifvorgang durch abwechselnde vertikale Verschiebung des Kopfes 26 unterworfen ist, dessen Werkzeug seinerseits gleichzeitig einer planetenartigen Bewegung mit verschiedenen Durchmessern der Umlaufbahn sowie einer Rotationsbewegung um sich selbst unterworfen ist.

Die Hydraulikleitungen zum Zylinder 4 sind mit Regeleinrichtungen versehen, die eine Einstellung der Geschwindigkeit des vertikalen Bewegungsablaufes des Werkzeuges in Abhängigkeit vom angestrebten Polierbzw. Schleifzustand, von der Beschaffenheit des verwendeten Werkzeuges sowie von dem Material, welches die Form M bildet, ermöglichen. Der Verlauf des Arbeitszyklus ist im übrigen einem Folgeprogramm untergeordnet welches beispielsweise Umkehrschalter beeinflußt die durch die Verschiebung der Gleitführung 14 gesteuert sind. Obgleich dies nicht vorgesehen sein muß, ist es vorteilhaft, auch Umkehr- bzw. Endschalter den Vorrichtungen zuzuordnen, die den abwechselnden veränderbaren vertikalen Bewegungsablauf des Plungerkolbens steuern, derart daß die Bildung von Kanten am Übergang zwischen denjenigen Stellen der rotationssymmetrischea Fläche der innenmantelfläche E₁ die einer Bearbeitung durch das Werkzeug 33 unterworfen sind, und denjenigen; welche zu beiden Seiten der oberen und unteren Einstellungen der Arbeitsebene des Werkzeuges 33 liegen, vermieden wird.

Hierzu 2 Blatt-Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Innenschleif- oder -poIiermiOchine mit einem Gestell, das einen horizontalen Tisch zur Aufnahme des an seiner Innenmantel^äche zu schleifenden bzw. zu polierenden Wfvkstückes und einen in vertikaler Richtung venellbaren Support für einen über dem Tisch angeordneten Werkzeugträger umfaßt, der einen Antriebsmotor für eine Werkzeug-Spindel mit im wesentlichen vertikaler Hauptachse trägt und vm eine vertikale Achse drehbar im Support gelagert ist und durch einen Antriebsmotor In Umdrehung versetzbar ist, und mit einer Mittcnveriagerungseinrichtung für das Werkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (31) mit der Spindel (32) im Werkzeugträger (22) um eine horizontale Acä;se (X-X') schwenkbar gelagert ist und daß die Mittenverlagerungseinrichtung ein elastisches Element (54) umfaßt, das den Antriebsmotor (31) und die Spindel (32) stets aus der Vertikalen durch Verschwenken um die Achse (X-X') auszulenken sucht.

2. Innenschleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugträger als Keilriemenscheibe (22) mit einer topfförmigen Nabe (21) ausgebildet ist, die die Schwenkachse (X-X') für den Antriebsmotor (31) trägt.