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"Verfahren und Vorrichtung zum Fertigbearbeiten von Werk-
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stücken, insb. Kolben- oder Öldichtungsringen't Die Erfindung betrifft
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fertigbearbeiten, wie Honen oder Läppen der
äußeren Umfangsfläche eines allgemein zylindrischen Werkstückes, insb. von geschlitzten
Kolben- oder Öldichtungsringen.
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Es geht dabei um die Bearbeitung der gesamten äußeren Umfangsfläche
eines allgemein zylindrischen Werkstückes oder von C-förmigen Ringen, die zu einem
hohlzylindrischen Stapel zusammengefaßt sind. Insbesondere sind Verfahren und Vorrichtung
zum Fertigbearbeiten von Kolbenringaußenflächen bestimmt und geeignet.
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Die Herstellung von beispielsweise Kolbenringen, welche Verwendung
finden bei üblichen Brennkraftmaschinen, ist eine komplizierte und viele Stufen
umfassende Maßnahme. Insbesondere umfaßt ein solches Verfahren typischerweise das
Gießen einer hohlen Schale aus ringmaterial, worauf die hohle Schale an L einer
Kante eingeschlitzt wird, worauf die Schale in einzelne
C-förmige
Ringe unterteilt wird. Jeder Ring weist eine obere Seite und eine flache untere
Seite auf, welche fertigbearbeitet werden müssen. Außerdem muß diejenige Fläche,
die typischerweise an der Zylinderwand einer Brennkraftmaschine anliegt, mit einer
Nut oder einem Kanal versehen sein, und zwar in Abhängigkeit von der Art des herzustellenden
Ringes, worauf schließlich diese mit der Nut oder einem Kanal versehene Außenfläche
in einem Läpp- oder Honvorgang fertigbearbeitet werden muß.
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Die typischen Läppvorgänge für die Ringflächen werden bekannterweise
ausgeführt in einer Gußeisenhülse unter Vorhandensein von einer aus Diamantmaterial
bestehenden Schleifmasse. Ein solcher Schleifvorgang erfordert typischerweise 10
Minuten, um den Schleifvorgang zu beenden. Dabei tritt eine rasche Abnützung der
Gußeisenhülse auf. sodaß ein häufiges Ersetzen dieser Hülsen notwendig ist, sobald
diese eine Abnutzung von 6/1000 oder 8/1000 Zoll zeigen. Das Säubern der Ringe ist
außerordentlich schwierig, nachdem die Oberfläche feinbearbeitet worden ist und
das Schleifmaterial ist sehr teuer.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung hier Abhilfe zu schaffen
und ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, um die genannten Werkzeuge fertigzubearbeiten,
wobei die Bearbeitungszeit wesentlich verringert werden kann, die Bearbeitungskosten
wesentlich niedriger liegen, die Säuberungszeit für die Teile herabgesetzt werden
kann und die Bearbeitung in wesentlich verbesserten, also engeren Toleranzen gewährleistet
wird.
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Diese Aufgabe wird gemäß dem neuen Verfahren dadurch gelöst, daß während
der Bearbeitung der äußeren Umfangsfläche das Werkstück in radiale Richtung ausschließlich
an seiner äußeren Umfangsfläche abgestützt und allein durch Reibung über die äußere
Umfangsfläche in Drehung um die Werkstückachse angetrieben wird.
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Hierbei wird die relative Lage zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und
der zu bearbeitenden Oberfläche ausschließlich durch die Oberfläche selbst bestimmt,
die fertig bearbeitet wird. Das Verfahren ist besonders geeignet für das Fertigbearbeiten
der äußeren Umfangsfläche von Kolben- oder Öldichtungsringen, jedoch können auch
größere zylindrische Werkstücke auf diese Weise bearbeitet werden.
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Vorteilhafterweise wird das in Form eines geschlitzten Ringes hergestellte
Werkstück zunächst elastisch radial zusammengedrückt und dann in eine Arbeitsstellung
zwischen mehreren in Umfangsrichtung verteilten, linienförmigen Kontaktflächen elastisch
eingespannt, wobei das Werkstück allein über diese Kontaktflächen in Drehung versetzt
wird. Die Oberflächenbearbeitung erfolgt dabei zweckmäßigerweise Jeweils zwischen
benachbarten Kontaktflächen.
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Die Kantaktstelle zwischen Werkstück und Werkzeug kann vorteilhafterweise
in Richtung senkrecht zur Bewegung der Werkstückumfangsfläche in Umfangsrichtung
hin und her wandern lassen, wobei es besonders vorteilhaft ist, mehrere solche Kontaktstellen
vorzusehen, die an verschiedenen Umfangsbereichen angreifen
aber
asynchron gegenüber der Rotationsbewegung der Werkstücke hin und her bewegt werden.
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Zum Ausführen des Verfahrens sieht die Erfindung vor, daß eine Einrichtung
zur Aufnahme eines Werkstückes oder Werkstückstapels mit zylindrischer Umfangsfläche
vorgesehen ist, welche aus mehreren zur Stapelachse parallelen zylindrischen Rollen
besteht, deren zur Stapelachse weisenden Mantellinien auf einer gemeinsamen Zylinderfläche
liegen, die im wesentlichen der fertigbearbeiteten Umfangsfläche des Werkstückes
entspricht.
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Wenigstens eine derRollen ist zweckmäßigerweise um ihre Achse antreibbar.
Es ist ein Träger für ein Bearbeitungswerkzeug vorgesehen, insb. ein Hon- oder Läppwerkzeug,
welches in radialer Richtung und in Richtung parallel zur Achse der Zylinderfläche
bewegbar ist. Dabei sind vorzugsweise wenigstens zwei, in einem besonders vorteilhaften
Ausführungsbeispiel Jedoch drei voneinander sowohl in radialer Richtung als auch
in axialer Richtung unabhängig voneinander bewegbare Träger mit Honwerkzeugen vorgesehen,
die an unterschiedlichen Umfangsstellen zwischen Jeweils zwei verschiedenen benachbarten
Rollen angeordnet sind.
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Die Rollen sind vorzugsweise alle synchron antreibbar, wobei diese
zweckmäßigerweise gleiche Radien aufweisen, sodaß deren Achsen auf einem gemeinsamen
Kreis angeordnet sind.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an
mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigen: Figur 1 eine Seitenansicht der bevorzugten Ausführungsform,
teilweise im Schnitt gezeigt, um Werkstück und die zugehörigen Teile deutlich werden
zu lassen.
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Figur 2 eine Draufsicht auf die Maschine nach Fig. 1.
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Figur 3 eine Ansicht von oben auf einen Schnitt der Maschine nach
Fig. 1 einschließlich des Antriebes für die verschiedenen Rollen.
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Figur 4 eine perspektivische Darstellung des Teils der Maschine nach
Fig. 1, der ein Werkzeug beweglich unterstützt.
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Figur 5 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt zur Veranschaulichung
des Werkzeughalters und eines Werkzeuges, das an einer Mehrzahl von Kolbenringen
zur Bearbeitung angreift.
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Figur 6 im größeren Maßstabe einen Schnitt eines Bereiches der Fig.
5, wobei die Figur den Eingriff zwischen Werkzeug und Werkstückoberfläche zeigt.
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Figur 7 eine perspektivische Darstellung eines typischen Kolbenringes,
dessen Außenfläche mit dem Verfahren nach der Erfindung fertig bearbeitet werden
kann.
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Figur 8 ein Schaltdiagramm der Steueranordnung für die Maschine nach
Figur 1.
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Figur 9 ein pneumatisches Schaltdiagramm in der bevorzugten Form für
die Maschine nach der Erfindung.
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Figur 10 ein schematisches Diagramm von der Kraftquelle und den Hauptantriebseinrichtungen
für die pneumatischen und mechanischen Teile des Systems.
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Figur 11 eine pneumatische Darstellung des Steuerkreises für die pneumatischen
Steuersolenuide mit der Leitungsschnittstelle zwischen elektrischen und pneumatischen
Teilen des Systems.
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Die Figuren 12 und 13 eine Darstellung der Steuerrelais und der Schnittstelle
des Steuerkreises, wobei Figur 12 oben an Figur 13 angefügt werden kann.
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Die Figuren 14a und 14b alternative Ausführungsformen für Einzelheiten
der Erfindung und Figur 15 ein Diagramm, aus dem die Verbesserung der Genauigkeit
bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung verglichen mit den herkömmlichen
Verfahren zu entnehmen ist.
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In den verschiedenen Figuren sind gleiche Bezugszeichen für gleiche
Elemente verwendet.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist ersichtlich, daß die Maschine 11 zum
Fertigbearbeiten der Oberfläche eines Werkstückes 13 mehrere allgemein parallel
und axial verlaufende zylindrische Rollen 15 aufweist. Jede Rolle ist um ihre Achse
drehbar gelagert und so angeordnet, daß die Rollen gleichzeitig am Werkstück 13
angreifen. Eine oder mehrere der Rollen wird angetrieben, um um die Jeweilige Achse
zu rotieren. Dies erfolgt beispielsweise mit Hilfe von im gegenseitigen Eingriff
stehenden Zahnrädern 17 und 19, die über ein Geschwindigkeitsreduziergetriebe 21
und einer Keilriemenscheibe 23 mit einem Elektromotor gekuppelt sind. Ein Werkzeug
25 zur Bearbeitung der Werkzeugoberfläche kann als Schleifelement ausgebildet sein
und wird durch einen Werkzeughalter 27 unterstützt, und zwar so, daß eine Bewegung
zwischen zwei benachbarten Rollen erfolgt. Die Anordnung ist so getroffen, daß das
Werkstück und das Werkzeug in gegenseitigem Eingriff gehalten werden und wenigstens
eine Rolle angetrieben wird, um dem Werkstück eine Bewegung relativ zum Werkzeug
zu erteilen, um die Werkstückoberfläche fertig zu bearbeiten.
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Die Maschine ist in größeren Einzelheiten in den Figuren 1, 2 und
3 gezeigt. Die Maschine nach der Erfindung weist eine erhöhte Tischplatte 29 auf,
unterhalb der der Motor 30 angeordnet ist. Der Motor 30 treibt einen Keilriemen,
der den Motor mit
der Riemenscheibe 23 verbindet. Die Rotation
der Riemenscheibe Z5 wird auf eine Welle 31 übertragen, welche die Eingangswelle
für das Geschwindigkeitsreduziergetriebe 21 ist. Die Ausgangswelle 33 dieses Getriebes
ist über Keil 35 mit dem Zahnrad 19 verbunden. Das Zahnrad 19 dient als Antriebszahnrad
und steht mit einer Reihe von acht angetriebenen Zahnrädern 17 in Eingriff.
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Die getriebenen Zahnräder sind Jeweils in ähnlicher Weise durch einen
Keil 37 mit der zugehörigen Welle 39 verkeilt. Die Wellen 39 sind in geeigneter
Weise bei 41 und mechanisch gekuppelt oder einstückig mit den zylindrischen Rollen
15 ausgebildet. Auf diese Weise rotiert Jede der acht zylindrischen Rollen um parallele
Achsen, wobei diese Achsen um den Umfang eines Kreises von dem Radius r1 gemäß Figur
3 verteilt angeordnet sind. Die Rotation des Zahnrades 19 induziert selbstverständlich
eine Rotation Jeder der zylindrischen Rollen im gleichen Sinne, z.B.
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im Uhrzeigersinne, mit Blickrichtung von oben, um die Jeweilige Achse.
Es können natürlich auch Rollen unterschiedlicher Größe verwendet werden, die von
der Mitte der Achse 33 unterschiedliche Abstände aufweisen. Es ist Jedoch bequemer,
Rollen von gleichem Radius r2 zu verwenden, die im gleichen Abstand von der Mitte
angeordnet sind, sodaß ein Kolbenring, wenn er zusammengedrückt und zwischen die
Rollen eingepaßt ist, eine allgemein kreisförmige Gestalt mit einem Außenradius
r3 einnimmt, worin dieser Radius gleich der Differenz der Radien r1 und r2 ist.
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Die Maschine wird für die Betriebsaufnahme beladen, indem der Arm
43 zur Seite bewegt wird in einer Weise, die nachfolgend beschrieben wird. Darauf
wird der Kolbenring radial nach innen zusammengepreßt und der zusammengepreßte Ring
in den Käfig eingeführt, der durch die acht Rollen gebildet wird, worauf man den
Ring sich wieder nach außen federnd erweitern läßt, sodaß er mit allen oder nahezu
allen acht Rollen in Eingriff gelangt. Während ein Kolbenring so behandelt werden
kann, wird es bevorzugt, wenn man einen Stapel von etwa 50 Kolbenringen bildet,
deren Oberflächen gleichzeitig fertigbearbeitet werden, und zwar innerhalb von zwei
Minuten, was einen wesentlichen Vorteil gegenüber der bisherigen Letztdauer von
annähernd 10 Minuten bedeutet.
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Der unterste Kolbenring 45 liegt auf einem Satz von typischerweise
vier Halterollen, von denen die Rollen 47 und 49 zu sehen sind. Der oberste Kolbenring
51 wird gegen Bewegung nach oben während der Behandlung durch eine ähnliche Gruppe
von Niederhalterrollen beaufschlagt, wie sie bei 53 und 55 gezeigt sind.
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Diese Rollen sind an dem Arm 43 unterstützt, der für die Arbeitsphase
in die Stellung nach Figur 1 bewegt wird. Der Kolbenringstapel bildet nunmehr einen
angemein hohlen Zylinder, der innerhalb der Rollen gehalten und durch diese drehbar
antreibbar ist, um die gesamte äußere Umfangsfläche des Zylinderstapels fertigbearbeiten
zu können.
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Ein zur Bearbeitung der Oberfläche dienendes Werkzeug, z.B. der aus
Schleifmaterial oder dgl. bestehende Honstein 25 wird an einem Werkzeughalter 27
unterstützt und zwischen zwei benachbarte
zylindrische Rollen eingeführt,
um an der Außenumfangsfläche des Werkstückes oder des zylindrischen Stapels anzugreifen.
Wie am besten aus Figur 4 hervorgeht, wird dieses Werkzeug gegen die Kolbenringoberfläche
mit Hilfe eines Luftzylinders 57 gepreßt.
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Der Luftzylinder ist wiederum auf zwei Führungsstangen 59 und 61 verschiebbar
geführt und kann in Richtung allgemein parallel zu den Achsen der Rollen 15 durch
Betätigung eines Luftzylinders 63 verschoben werden. Wenn dem Zylinder 63 Luft zugeführt
wird, wird die Kolbenstange nach oben bewegt, um das Werkzeug 25, den Werkzeughalter
27 und den Luftzylinder 57 anzuheben. Eine Halterung 67 unterstützt eine Gewindestange
69, welche einstellbare Lageanzeigeelemente 71 und 71 auf dem Gewinde drehbar aufnimmt.
Wenn die Stange 69 ausreichend weit nach oben bewegt ist, greift der Lageanzeiger
73 an einem Arm 75 an und bewegt diesen nach oben, um den Zustand beispielsweise
eines Mikroschalters 77 zu ändern. Dieser ist so eingeschaltet, daß die Luftzufuhr
zu dem Zylinder 63 umgekehrt wird, sodaß die ganze Anordnung nunmehr ihren nach
unten gerichteten Hub beginnt. Ähnliches geschieht, wenn die Anzeige 71 an dem Arm
75 angreift und den Zustand des Mikroschalters 77 erneut ändert, sodaß die ganze
hin- und her bewegbare Anordnung nun den nach oben gerichteten Hub beginnt.
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Während ein Mikroschalter 77 vorgesehen sein kann, können auch andere
Ventileinrichtungen verwendet werden, bei denen die Bewegung eines Steuerhebels
oder Armes 75 eine Anderung in dem Weg des Betätigungsfluids bewirkt, z.B. von Luft
zum Zylinder 63.
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Wesentlich ist lediglich die gesteuerte Auf- und Abbewegung des Werkzeuges.
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Bequemerweise sind drei im wesentlichen identische Anordnungen 79,
81 und 83 vorgesehen, um Jeweils ein Werkzeug zu unterstützen. Diese sind unter
Winkelabständen um das Werkstück angeordnet. Jede Stützeinrichtung weist ein Werkzeug
auf, das jeweils zwischen zwei benachbarten Rollen 15 zum Angreifen an der Werkstückoberfläche
hindurchragt. Die Anordnung ist zweckmäßigerweise so getroffen, daß zwischen zwei
Rollen nur Jeweils ein Werkzeug hindurchgreift. Da die Mikroschalter oder Ventile
77 im wesentlichen voneinander unabhängig sind und da weiterhin die Stellungsanzeige-einrichtungen,
z.B. die Gewindemuttern 71 und 73, praktisch irgendwo entlang der zugehörigen Gewindestange
69 angeordnet werden können, ist die hin- und hergehende Bewegung der verschiedenen
Werkzeuge unabhängig voneinander. Diese asynchrone Arbeitsweise ermöglicht es, die
auf den Ringstapel durch die Werkzeuge ausgeübten axialen Kräfte auf ein Minimum
zu halten.
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Eine solche asynchrone Arbeitsweise hilft dazu die Rollen 53 und 55
zur axialen Ausrichtung der benachbarten Ringe im Stapel in enger Nähe zueinander
zu unterstützen. Jedem Werkzeughalter ist eine entsprechende Leitung 85 zugeordnet,
die zur Zuführung eines Fluids in den Eingriffsbereich zwischen Werkstück und Werkzeug
dient und loses Schleifmaterial sowie abgeschliffenes Ringmaterial aus diesem Bereich
abführt. Das Spülfluid kann Kerosin sein und kann, falls erwünscht, im Kreislauf
zurückgeführt werden.
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Die Figuren 5 und 6 zeigen in Einzelheiten die Art und Weise, mit
der das Werkzeug unterstützt und an der Werkstückoberfläche angreift. Ein als Beispiel
herausgegriffener mitten im Stapel
liegender Kolbenring 87 steht
gemäß Figur 6 mit seiner Ringfläche oder äußeren Umfangsfläche 89 in Eingriff mit
dem Werkzeug 25, welches in der bevorzugten Ausführungsform ein Honstein aus Aluminiumoxyd
in einem relativ weichem Bindematerial ist.
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Dieses gebundene Schleifmaterial wird in Führungen 91 und 93 verschiebbar
unterstützt, sodaß das gebundene Schleifmaterial nach links oder nach rechts in
Bezug auf Figur 5 bewegt werden kann. Die Führungen 91 und 93 sind an einer senkrechten
Platte 95 befestigt, die wiederum am Hauptteil 97 des Druckluftzylinders 57 befestigt
ist. Der Kolben 99 ist verschiebbar, wenn er durch eine Kraft beaufschlagt wird,
und zwar über eine Platte 101, die an dem gebundenen Schleifmittel 25 anliegt. Dadurch
wird das Schleifmittel in Richtung auf das Werkstück und von diesem weg bewegt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Kraft von 4,22 bis 5,62 kg/cm2 zwischen
dem Schleifhonkörper 25 und der Kolbenringoberfläche aufgebracht worden.
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Der als Beispiel herausgegriffene Ring 87 kann von irgendeiner Art
von Kolbenring sein. In den Figuren 6 und 7 ist der Ring Jedoch als sogenannter
Kompressionsring dargestellt mit einer Nut 103, die um den gesamten äußeren Umfang
eingeschnitten ist.
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Eine solche Nut neigt dazu, sich mit Kohlenstoff zu füllen, wenn der
Ring in Gebrauch ist. Der Kohlenstoff liefert eine Schmierwirkung, um die Kolbenringabnutzung
klein zu halten.
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Beim Honen der Fläche des Ringes 87 wird der Vorgang typischerweise
unterbrochen, bevor diese Nut 103 angearbeitet ist. Ölabdichtungsringe können selbstverständlich
ebenfalls gemäß dem
aufgezeigten Verfahren bearbeitet werden. Solche
Abdichtungsringe haben typischerweise radial verlaufende Öffnungen, die von der
Ringfläche ausgehen und mit der ringförmigen Innenfläche 102 des Ringes in Verbindung
stehen, und zwar zu Schmierzwecken. Hier ist als Beispiel ein Druckring gezeigt.
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Ein solcher exemplarischer Druckring ist in Figur 7 wiedergegeben,und
zwar in perspektivischer Darstellung. Die Werkstückfläche oder Ringfläche 89 enthält
wiederum eine Nut 103.
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Die flache Oberfläche 105 entspricht der Oberfläche des obersten Ringes
51 nach Figur 1, auf der die Rollen 53 und 55 angreifen. Eine ähnliche flache Bodenfläche
ist in Figur 7 nicht zu sehen, würde aber Jedoch der Bodenfläche des Bodenringes
45 in Figur 1 entsprechen, an der die Rollen 47 und 49 anliegen.
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Die Steueranordnung der dargestellten Maschine kann auf verschiedene
Weise ausgerüstet werden. Figur 8 veranschaulicht in allgemeinen Angaben eine solche
Steueranordnung. Das Schaltbild nach Figur 8 zeigt eine Wechselstromquelle 107,
die selektiv durch einen Hauptschalter 109 mit einem Wechselstrommotor verbunden
ist. Der Rotor des Motors 30 treibt über eine oder mehrere Wellen 111 eine Flüssigkeitspumpe
113, ein Geschwindigkeitsreduziergetriebe 115 und einen Druckluftkompressor 117
an. Die Flüssigpumpe 113 führt nach Öffnen des Ventils 119 die Spülflüssigkeit beispielsweise
über die Leitung 85 nach Figur 1 in den Eingriffsbereich zwischen Werkstück und
Werkzeug. Die Geschwindigkeitsreduzieranordnung 115
entspricht
im wesentlichen dem Reduziergetriebe 21, dem Zahnrad 19 und dem getriebenen Zahnrad
17 zusammen mit der Riemenscheibe und der Riemenkupplung 23 nach Figur 1 und dient
dazu, die Rollen, wie zuvor beschreiben, anzutreiben. Der Druckluftkompressor 117
kann bei Maschinen weggelassen werden, die in einer Fabrik stehen, in der eine Druckluftquelle
ohnehin zur Verfügung steht. Zur Vervollständigung ist Jedoch ein Druckluftkompressor
zur Zuführung von Luft zu einem Ventil 121 gezeigt, was unter der Kontrolle der
Bedienungsperson arbeitet, um den Arm 43 anzuheben und abzusenken, und zwar zum
Zwecke des Beladens und des Entladens der Kolbenringe. Der Kompressor 117 liefert
außerdem über eine von der Bedienungsperson betätigbare Ventileinrichtung 123 Luft
zu dem Umkehrschalter 77, um die Hin- und Herbewegung der Werkzeuge mit Hilfe des
Druckluftzylinders 63 in Richtungen parallel zu den Rollenachsen zu veranlassen.
Die mehrfache Anordnung der Werkzeugträger erfordert eine entsprechende mehrfache
Verbindung in ähnlicher Weise, wie sie gestrichelt in Figur 8 angedeutet ist, wobei
die einzelnen Werkzeuge unabhängig voneinander durch die Bedienungsperson gesteuert
werden können. Der Druckluftkompressor 122 liefert weiterhin Luft einem Ventil 125
zu, das geeignet ist, die Luft nur weiterzuleiten, wenn der Arm 43 sich in der ordnungsgemäßen
Stellung befindet, um die Ringe innerhalb der Maschine für den Arbeitsvorgang zu
halten. Wenn der Arm sich in der Arbeitsstellung befindet, kann die Bedienungsperson
das Ventil 127 betätigen, um das oder die Werkzeuge gegen das Werkstück zur Oberflächenbearbeitung
heranzubewegen. Ähnliche Steuereinrichtungen
könnten für die anderen
Werkzeuge vorgesehen sein. Während nur eine Verriegelung oder ein Sicherheitsorgan
in der Figur in Form des Ventils 125 dargestellt ist, können andere solche Sicherheitselemente
vorgesehen sein, um beispielsweise zu verhindern, daß die Rollen betätigt werden,
wenn der Arm sich noch nicht in der ordnungsgemäßen Arbeitsstellung befindet oder
die verhindern, daß das Werkzeug an den Kolbenringen angreift.
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Während Figur 8 das Konzept zur Steuerung veranschaulicht, wie es
bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, zeigen die Figuren 9 bis 13
im einzelnen ein bevorzugtes Ausftlhrungsbeispiel, wobei Bezugszeichen aus den früheren
Figuren soweit möglich auf die schematischen Figuren der Figuren 9 bis 13 übertragen
worden sind. In Fig. 9 ist eine Anzahl von durch Solenuid betätigbaren Ventilen
vorgesehen, wobei die Steuersolenuide durch die Bezugsziffern 136, 137, 139, 141,
143, 145 und 147 angegeben sind. In Figur 11 sind die entsprechenden Spulen dieser
Solenuide durch die gleichen Bezugszeichen zuzüglich eines Beistriches gekennzeichnet.
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Figur 9 ist ein pneumatisches Schaltdiagramm. Die Luftzufuhr erfolgt
bei 117. Die zugeführte Luft gelangt durch einen Luftfilter 149 und einen Luftschmierapparat
151 z.B. zu einer Druckregeleinrichtung 153 und einem Ventil 155. Hierdurch werden
die einzelnen Luftzylinder 157, 159 und 57 mit Druckluft gespeist bzw. von der Druckluft
abgeschaltet. Diese dienen dazu, um die Werkzeuge oder Honsteine in Eingriff mit
den Ringflächen zu
bringen. Die Luft tritt aus der entgegengesetzten
Seite Jedes der zuvor erwähnten Zylinder über einen Auspufftopf 161 ins Freie. Ein
Druckmeßgerät, z.B. das Gerät 163, kann ebenfalls vorgesehen sein.
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Die hin- und hergehende Bewegung der verschiedenen Steine wird durch
Luftzylinder bewirkt, z.B. durch den Luftzylinder 63.
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Jeder wird durch eigene, individuelle Ventile 165, 167, 169 bewegt.
Jedes der drei Ventile weist einen Drucklufteingangsregulator 171 und ein entsprechendes
Druckmeßgerät 173 auf.
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Am Ausgang des Ventils ist ein Auspufftopf 175 angeordnet. Ein weiteres
Ventil 177 dient zur Steuerung der Luftzufuhr zu einem Zylinder 129 zum Heben und
Senken des Armes 43. Strömungsdrosselsteuereinrichtungen 179 und 181 ebenso wie
Rückschlagventile, wie das Ventil 183 können soweit erwünscht vorgesehen sein.
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Die Figuren 10, 11, 12 und 13 illustrieren einen vollständigen elektrischen
Steuerkreis für ein Ausführungsbeispiel. Die Steuerrelais und die zugehörigen Kontakte
sind in üblicher Weise dargestellt. Typischerweise wird ein Steuerrelais durch einen
Kreis mit einer Bezugsziffer und beschreibenden Buchstaben bezeichnet, z.B. mit
CR. Die normalerweise offenen Kontakte eines solchen Relais tragen die gleiche Bezeichnung
und sind durch zwei parallele Linien wiedergegeben. Normalerweise geschlossene Kontakte
der Relais tragen die gleiche Bezifferung und parallele Linien, welche zusätzlich
einen schräg verlaufenden Querstrich aufweisen, der die normale Schließung des Kontaktes
andeutet.
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In Figur 10 ist die Quelle 107 eimes Dreiphasen-Wechselstromes gezeigt,
der durch Schließen des Hauptschalters 109 dem System zugeführt wird. Eine Phase
liefert über einen Transformator 185 Energie für den übrigen elektrischen Schaltkreis.
Die Dreiphasenenergie wird über Schmelzsicherungen 187, 189, 191 einem Spindelantriebsmotor
30 und einem Pumpenmotor 30' zugeführt.
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Die Sekundärwindung des Transformators 185 liefert Energie zu den
Anschlüssen X1 und X2 über weitere Schmelzsicherungen 193 und 195. Die Maschine
wird durch momentanes Niederdrücken des Einschalters 197 in Gang gesetzt. Dieser
schaltet über die normalerweise geschlossenen Uberlastkontakte 199 das Steuerrelais
201 an, um die Kontakte 203 zu verriegeln und die Kontakte 205 und 207 zu schließen,
sodaß Energie den übrigen Teilen des Steuerkreises zugeführt wird. Das Steuerrelais
201 kann durch momentanes Niederdrücken des normalerweise geschlossenen Hauptstopschalters
209 abgeschaltet werden. Die Motoren 30 und 30' können nun eingeschaltet werden,
indem momentan der normalerweise offene Schalter 211 niedergedrückt wird.
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Wenn der Vorwärts/Rückwärtsschalter 213 sich in der Vorwärtsstellung
befindet, wird hierdurch das Steuerrelais 215 eingeschaltet. Hierdurch wird der
Umgehungsschalter 217 eingeschaltet, sodaß das Steuerrelais angezogen bleibt. Zusätzlich
wird der Pumpemmotor aufgrund der gleichzeitigen Einschaltung des Steuerrelais 219
in Gang gesetzt. Es sollte bemerkt werden, daß dann, wenn der Schalter 213 sich
in der Umkehrstellung befindet, also entgegengesetzt zu der dargestellten Stellung,
das Steuerrelais 221
statt des Steuerrelais 215 eingeschaltet wird
und statt der Kontakte 225 in Figur 10 die Kontakte 223 eingeschaltet werden.
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Das bedeutet, daß der Motor 30 in entgegengesetzter Richtung arbeitet.
Der Pumpenmotor 30' wird auf Jeden Fall aufgrund des Schließens der drei Kontakte
227 eingeschaltet.
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Der Ringniederhalter 43 wird gehoben und gesenkt durch Schließen entweder
des Schalters 229 oder des Schalters 231, um die entsprechenden Steuerrelais einzuschalten.
Die Kontakte dieser Relais sind bei 235 und 237 oder im Fall für das Anheben des
Armes bei 239 und 241 in Figur 11 gezeigt.
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Wenn der Arm 43 sich in der ordnungsgemäßen abgesenkten Stellung befindet,
um die Ringe in ihrer Stellung zu halten, wird der Begrenzungsschalter 243 geschlossen
und der Honvorgang kann durch gleichzeitiges Niederdrücken der verzweigten Schalter
245 und 247 in Gang gesetzt werden. Diese Schalter sind physikalisch an der Maschine
getrennt angeordnet und erfordern ein gleichzeitiges Herabdrücken mit der linken
Hand und der rechten Hand und zwar aus Sicherheitsgründen. Das Niederdrücken der
Schalter 245 und 247 schaltet das Steuerrelais 249 ein, wodurch die zugehörigen
Kontakte geschlossen und der Honzyklus eingeleitet wird.
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Mit den Kontakten 251 des Wiederholungskontrollschalters in der geschlossenen
Stellung für die automatische Wiederholung mehrerer Honvorgänge bleiben die korrespondierenden
Kontakte 253 offen und die Wiederholungssteuerung wird nur eingeschaltet, im Falle,
daß
das Steuerrelais 255 eingeschaltet ist. Dieses Steuerrelais bleibt eingeschaltet
solange, als der Zyklusstopschalter nicht zum Öffnen der Kontakte 257 niedergedrückt
wird und solange als die Steuerrelais 249 und 219 eingeschaltet sind oder solange
als das Steuerrelais 255 selbst eingeschaltet bleibt und das Steuerrelais 259 nicht
eingeschaltet wird. Unter diesen Umständen bewegen sich die drei Honsteine hin und
zurück.
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Mit Jedem Stein sind zwei gekuppelte Grenzschalter 261, 263 und 265
verbunden, von denen Jeder nur einen Satz von Kontakten Jeweils geschlossen aufweist.
Un die besonderen Kontakte, die geschlossen sind, ändern sich Jedesmal, wenn ein
Stein die Grenze des Hubes in Jeder Richtung erreicht. Miteinander gekuppelte Schalter
267 sind ein Mehrstellungsauswahlschalter, der gestattet, daß irgendein Stein betätigt
oder hin- und hergefahren werden kann, oder der es gestattet, daß alle drei Stein
in Anhängigkeit von der Stellung hin- und herbewegt werden. Wenn der Schalter 267
geschlossen wird, um Strom zu einem der Steine über Leitung 269 zuzuführen, und
zwar solange als der Schalter 261 geschlossen ist in der in der Figur dargestellten
Stellung, kann das Steuerrelais 271 die Kontakte 273 und 275 schließen, um den Honstein
in der ausgewählten Richtung zu bewegen. Wenn der Stein die Begrenzung des Hubes
erreicht, wechselt der Schalterzustand des Schalters 261 und gestattet, daß das
Relais 277 die Kontakte 279 öffnet, während Steuerrelais 271 abfällt. Indem daran
erinnert wird, daß das korrenpondierende Ventil 169 in Figur 9 durch Feder vorgespannt
ist, um den Zustand zu wechseln, wenn das Solenuid 139 abfällt, kann
die
Richtung der Hin- und Herbewegung des Steines nach Wunsch umgekehrt werden. die
anderen Steuerrelaisanordnungen für die anderen Honsteine arbeiten in ähnlicher
Weise.
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Das Einschalten des Steuerrelais 255 schliein die Kontakte 281, um
ein Zeitrelais 283 von kurzem Zeitinterwall in Gang zu setzen. Nach Verstreichen
der vorbestimmten Periode wird der Schalter 285 geschlossen. Das Steuerrelais 287
wird eingeschaltet, um die Steine in Richtung auf die Werkstückoberfläche zu bewegen
und auch die Kontakte zu schließen, um einen im Handel erhältlichen Motor zum Antreiben
eines Zeitgebers 291 einzuschalten. Bei Beginn des Zeitzyklus hat der Zeitgeber
291 die Kontakte 293 geschlossen und die Kontakte 295 offen. Am Ende des Zyklus
des Zeitgebers 291 öffnen die Kontakte 293, sodaß der Zeitgeber abgeschaltet wird,
während die Kontakte 295 schließen, um das Steuerventil 259 einzuschalten. Die Einschaltung
des Steuerrelais 259 unterbricht den Uberbrückungskreis für das Steuerrelais 255
durch Öffnen des Kontaktes 297. Wenn das Relais 255 abgefallen ist, ist der Zyklus
beendet.
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Mehrere zusätzliche Schmelzsicherungen wie bei 299 und 301 können
nach Wunsch vorgesehen sein. Auch können verschiedene Anzeigeeinrichtungen wie die
Anzeigeeinrichtung 303 vorgesehen sein, um anzuzeigen, daß die Honsteine sich an
Ort und Stelle in Anlage an der Werkstückoberfläche befinden bzw. bei 305, welche
Einrichtung anzeigt, daß die Motoren laufen. Der Anzeigeteil 307 zeigt an, daß die
Maschine eingeschaltet ist. All diese
Anzeigeeinrichtungen können
nach Wunsch vorgesehen sein. Es sollte klar bemerkt werden, daß beispielsweise das
Steuerrelais 309 die Funktion zum Anheben des Armes liefert, während das Steuerrelais
311 als Antiwiederholungsrelais funktioniert.
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Dieses wird eingeschaltet, wenn der Startknopf niedergedrückt wird.
Die Steuerrelais 313 und 315 dienen in einer analogen Weise zu dem Steuerrelais
371, während die korrespondierenden Steuerrelais 317 und 319 dem Steuerrelais 277
analog sind, und den anderen Honsteinen zugeordnet sind. In ähnlicher Weise kann
das Steuerrelais 321 betätigt werden, um die Steine von der Werkstückoberfläche
abzuheben, wenn das Steuerrelais 255 für das Anhalten des Zyklus abgeschaltet wird.
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Es wird nun Bezug genommen auf die Figuren 14a und 14b. Diese zeigen
abgewandelte Maßnahmen gegenüber Fig. 4. Diese dienen zum beweglichen Unterstützen
des Werkzeuges. Ein Luftzylinder 323 treibt hin- und hergehend eine Zahnstange 325
an, die in einem Zahnrad 327 eingreift, um das Zahnrad zu drehen, wenn der Luftzylinder
betätigt wird. Im inneren des Zahnrades 327 ist ein Gewindeabschnitt 329 der mit
der Welle 331 in Eingriff steht.
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Eine Drehung des Zahnrades 327 schiebt die Welle 331 nach links oder
nach rechts in Figur 14a und sorgt dabei für das Zurückziehen oder das Vorschieben
eines Honsteines 333 gegenüber dem Werkstück. Die Halterung 335 kann zur senkrechten
Verschiebung unterstützt werden, wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Das Ausführungsbeispiel nach Figur 14a und 14b ist besonders wünschenswert wegen
der genauen Steuerung über den
Druck, der durch die Honsteine 333
auf das Werkzeug ausgeübt wird.
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Um die Kolbenringfläche fertig zu bearbeiten wird der notwendige Arbeitsvorgang
nachfolgend vereinfacht erläutert. Ein oder mehrere Ringe werden radial zusammengedrückt,
entsprechend den Pfeilen in Figur 7, um eine allgemein kreisförmige Gestalt anzunehmen
und werden in den Satz der Rollen nach Figur 1 eingesetzt.
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Dann wird das Ventil 121 betätigt, um den Arm 43 nach unten mit Hilfe
des Zylinders 129 zu bewegen. Dieser Druckluftzylinder ist wie die anderen Zylinder
vom doppelt wirkenden Typ. Ein Lagebestimmungsstift 131 kann in ein fluchtendes
Loch eingreifen, um sicherzustellen, daß der Arm seine gewünschte Stellung einnimmt.
Ein Mikroschalter kann durch den Stift betätigt werden um eine Meldung zu geben,
daß sich der Arm in der abgesenkten richtigen Stellung befindet. Ein Werkzeug,zum
Beispiel der Honstein 25, wird dann gegen die Ringfläche durch Betätigen des Ventils
127 angestellt. Der Ring wird dann zum Drehen gebracht durch Rotation der Rollen,
wenn die Rollensteuerung 135 eingeschaltet ist. Vor oder gleichzeitig mit der Betätigung
der Steuerung 135 wird das Ventil 119 geöffnet, um Spülflüssigkeit in den Eingriffsbereich
zu bringen. Das Werkzeug kann in einer festen senkrechten Stellung verbleiben. Es
kann auch das Ventil 123 betätigt werden, um ein Auf- und Abbewegen des Werkzeugs
zu veranlassen. Wenn Material von der Ringoberfläche abgetragen wird, dehnt sich
der Ring allmählich radial nach außen.
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Er behält einen konstanten Ringaußendurchmesser, der durch die
Stellung
der Rollen 15 bestimmt wird. Auf diese Weise wird der Ring insgesamt lediglich durch
den Außendurchmesser unterstützt und an der Außenseite bearbeitet. Der Ring kann
somit seine Form und Gestalt während der Bearbeitungszeit ändern und wird so perfekt
rund wie überhaupt möglich.
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Die Figur 15 veranschaulicht die Verbesserung bezüglich der Exzentrizität,
die durch das vorliegende Verfahren erzielt wird, verglichen mit den früheren Honverfahren
bei Kolbenringen. Die fest ausgezogene Kurve 337 veranschaulicht die gemessenen
Drücke, die durch einen Kolbenring an verschiedenen zahlreichen Punkten am Umfang
ausgeübt werden, wenn der Ring auf den gewünschten Durchmesser gedrückt wird. Die
Kurve 337 ist eine Kurve, die an einem Kolbenring gemessen wurde, der nach früheren
Verfahren hergestellt wurde. Die Kurve 339, die gestrichelt dargestellt ist, zeigt
in ähnlicher Weise den Druck an den gleichen Punkten eines Ringes, der nach der
vorliegenden Erfindung bearbeitet worden ist. Es ist ersichtlich, daß der Ring der
früheren Herstellungsart Variationen von annähernd O - 1,5 kg Druck an den verschiedenen
Punkten aufweist, die am Umfang verteilt sind, während ein Ring der nach der Erfindung
hergestellt worden ist, nur Druckänderungen zwischen 0,45 und o,9 kg aufweist. Die
Druckpunkte 1 und 17 korrespondieren selbstverständlich mit den beiden Kanten der
Ringe unmittelbar angrenzend an den Ringspalt.
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Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, daß eine neue Vorrichtung zur
Feinbearbeitung von Werkstückoberflächen geschaffen worden ist, sowie ein Verfahren,
mit denen die zuvor beschriebenen Ziele und Vorteile erzielt werden können.
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