DE3200937A1 - Doppelspindel-schleifmaschine - Google Patents

Description

Anmelderin: Seiko Seiki Kabushiki Kaisha, Chiba, Japan

Doppelspindel-Schleifmaschine

Die Erfindung betrifft eine Doppelspindel-Schleifmaschine, die eine verbesserte Bearbeitung von Werkstücken ermöglichen soll.

Beispielsweise weisen Düsen für Dieselmotore Innenbereiche mit sich verjüngenden Stirnflächen und zylindrische Teile auf. Um jeden Innenbereich genau zu schleifen, sind zwei Schleifvorgänge erforderlich. Bei üblichen Schleifmaschinen ist jedoch nur eine Schleifspindel vorgesehen, so daß nur ein Werkstück während eines Arbeitszyklus der Schleifmaschine geschliffen werden kann. Wenn mehrere Schleifvorgänge an einem Werkstück durchgeführt werden müssen, ist es durch Erhöhung der Drehzahl nicht möglich, beispielsweise die doppelte Produktivität bei jeder Schleifmaschine zu erzielen, da die Schleifgeschwindigkeit jeder Schleifmaschine begrenzt ist.

Es sind ferner bereits Mehrfachspindel-Schleifmaschinen bekannt, bei denen eine Anzahl von Arbeitsspindeln gegenüber betreffenden Schleifspindeln in einer Trommel angeordnet sind, und wobei an jedem'Werkstück gleichzeitig und parallel ein Schleifvorgang durchgeführt wird. Die Trommel wird absatzweise in einer Richtung über ein Malteserkreuz-Getriebe nach Beendigung jedes Arbeitsvorgangs intermittierend gedreht. Ein Vorteil einer Mehrspindel-Schleifmaschine ist darin zu sehen, daß die Bearbeitung im Vergleich zu üblichen Einspindel-Schleifmaschinen, in denen

nur ein Werkstück bearbeitet wird, beschleunigt werden kann.

Mehrspindel-Schleifmaschinen weisen jedoch noch eine Reihe von Nachteilen auf. Da sich die Trommel, an der die Arbeitssp'indeln angeordnet sind, intermittierend in einer Richtung dreht, muß bei jeder Teildrehung eine Sperre einer Positionierungseinrichtung in oder außer Berührung mit der Trommel gebracht werden. Deshalb ist eine verhältnismäßig komplizierte Positionierungseinrichtung erforderlich und die Genauigkeit der Positionierung ist in vielen Fällen nicht zufriedenstellend. Ein zweiter Nachteil ist darin zu sehen, daß bei der in einer Richtung erfolgenden Drehung der Trommel und der Anschlußleitungen des Schmiersystems zu jeder Arbeitsspindel sich ergibt, daß die automatische Einspannvorrichtung für die Werkstücke verhältnismäßig kompliziert ausgebildet werden muß. Ein dritter Nachteil ist darin zu sehen, daß die Antriebsmotoren jeder Arbeitsspindel auf der Trommel angeordnet sind, so daß die Bewegung der Trommel aufgrund des Gewichts der Motoren verlangsamt wird. Ein vierter Nachteil ist darin zu sehen, daß die Antriebsmotoren entsprechend den betreffenden Arbeitsspindeln angeordnet werden müssen, um unterschiedliche Schleifbedingungen zu ermöglichen.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, bei Mehrspindel-Schleifmaschinen bestehende Schwierigkeiten der genannten Art möglichst weitgehend zu vermeiden, und eine Doppelspindel-Schleifmaschine zu schaffen, mit der an zwei Werkstücken gleichzeitig zwei Arbeitsvorgänge mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit und Genauigkeit durchführt werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann eine Klemmeinrichtung angrenzend an den Stützrahmen angeordnet sein.

Bei einer Doppelspindel-Schleifmaschine gemäß der Erfindung werden deshalb mindestens zwei Arbeitsspindeln umgesteuert, die symmetrisch an einem Stützrahmen angeordnet sind, der an einer Schwingwelle befestigt ist. Dabei werden nach Beendigung eines Arbeitsvorgangs die Arbeitsspindeln wieder gegenüber den betreffenden Schleifsteinen angeordnet, wobei eine Sperre einer Positionierungseinrichtung ortsfest angeordnet werden kann und der Zuleitungs- und Verdrahtungsmechanismus des Schmiersystems vereinfacht werden kann. Ferner werden die Motoren zum Antreiben der

Arbeitsspindeln getrennt vorgesehen, indem die Drehung der Arbeitsspindeln auf ein Rotationszentrum der Schwingwelle über eine koaxiale Zwischenwelle übertragen wird.

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

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine schematische Darstellung einer Doppelspindel-Schleifmaschine gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht der Schleifmaschine in Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 in Fig. 2; und

Fig. 4 eine Rückansicht der Schleifmaschine in Fig. 2.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine Doppelspindel-Innenschleifmaschine mit einem Bett 1, auf dem zwei Zuführtische 2,3 parallel angeordnet sind und durch Gleichstrom-Servomotoren M1 und M2 angetrieben werden. An den Zuführtischen 2 und 3 sind Schleifspindelstöcke 4 und 5 angeordnet. Gegenüber dem mittleren Bereich der Zuführtische 2 und 3 ist ein Werkstückhalter 6 auf dem Bett 1 angeordnet.

Der eine Spindelstock 4 dient zum Schleifen eines zylindrischen Innenteils eines Werkstücks W. Ein Spindelmotor 7 ist an dem Zuführtisch 2 rechtwinkelig dazu angeordnet und an einem Schleifzuführtisch 8 befestigt, der durch einen Impuls-Motor M3 angetrieben wird.

Der andere Spindelstock 5 dient zur Ausbildung einer konischen Verjüngung in einem zylindrischen Innenbereich des Werkstücks W. Ein Spindelmotor 9 ist an dem Zuführtisch 3 in einem der Ausbildung der konischen Verjüngung entsprechenden Winkel angeordnet und an einem Schleifzuführtisch 10 befestigt, der durch einen Impuls-Motor M4 angetrieben wird. An den vorderen Enden der Spindelmotore 7 und 9 ist ein zylindrischer Schleifstein 11 bzw. ein sfch konisch verjüngender Schleifstein 12 angeordnet.

Der Werkstückhalter 6 enthält eine Schwingwelle 14, die in entgegensetzten Richtungen um jeweils 180° durch einen Gleichstrom-Servomotor 13 verschwenkbar ist, der auf der Rückseite des Werkstückhalters angeordnet ist. An der Schwingwelle 14 ist ein dazu rechtwinkelig verlaufender Stützrahmen 15 befestigt. Auf einer

Seite des Stützrahmens 15 ist eine Klemmeinrichtung 17 angeordnet, um den Stützrahmen 15 nach jeder Schwenkbewegung um 180° festzuhalten. Auf gegenüberliegenden Seiten des Servomotors 13 ist je ein Antriebsmotor 18 für jeden Werkstück-Spindelstock 16 an dem Bett 1 befestigt. Gegenüber dem betreffenden Schleifstein 11 bzw. 12 wird jeweils ein Werkstück W angeordnet, das auf der Stirnseite des betreffenden Spindelstocks 16 eingespannt ist.

Die Enden der Schwingwelle 14 sind in Lagerrahmen 19 und 20 (Fig. 2) drehbar gelagert. Ein Zahnrad 21 mit einem großen Durchmesser ist am hinteren Ende der Schwingwelle 14 befesigt und kämmt mit einem Ritzel 22, das an der Welle 13a des Servomotors 13 befestigt ist. Die Schwingwelle 14 wird in entgegengesetzten Richtungen um jeweils 180 durch den Servomotor 13 nach jeder Beendigung eines Arbeitsvorgangs verschwenkt.

Eine in Zentrum der Schwingwelle 14 befestigte Hülse 23a und das Zahnrad 21 sind mit einer koaxial mit der Schwingwelle verlaufenden Bohrung 23 versehen. Eine erste hohlzylindrische Zwischenwelle 24 ist mit Hilfe von Lagern drehbar in der Bohrung 2 3 gelagert. Eine zweite Zwischenwelle 25 ist in der hohlzylindrischen Zwischenwelle 24 koaxial angeordnet und mit Hilfe von Lagern oder dergleichen Einrichtungen drehbar gelagert. Die Zwischenwellen 24 und 25 sind in einer Zwischenwelleneinheit 25a enthalten.

An den rückwärtigen Enden der beiden Zwischenwellen 24 und 25 ist jeweils eine Riemenscheibe 26 bzw. 27 gelagert, an denen jeweils ein Riemen 29 angreift, wie aus Fig. 2 und 4 ersichtlich ist. An den Riemen 29 greift eine Riemenscheibe 2 8 an dem betreffenden der beiden Antriebsmotore 18 an, um das Antriebsdrehmomcnt der Motoren 18 auf die Zwischenwellen 24 und 25 zu übertragen. Die Bohrung 23 in der Schwingwelle 14 ist am vorderen Ende der Zwischenwellen 24 und 25 erweitert, um quer zu der Achse der Schwingwelle 14 verlaufende öffnungen 30 (Fig. 2) zu bilden. Am vorderen Ende der Zwischenwellen 24 und 25 ist eine Riemenscheibe 31 bzw. 32 angeordnet. Wie in Fig. 3 mit strichpunktierten Linien dargestellt ist, erfolgt die Antriebsverbindung der Spindelstöcke 16 mit Hilfe von Riemen 34, die um die Riemenscheiben 31, 32 und 33 und durch die öffnungen 30 verlaufen. Riemenscheiben 35 dienen zum Spannen der Riemen 34.

Die Klemmeinrichtung 17 hat einen an dem Bett 1 befestigten Rahmen 36. Sie enthält zwei Klertunstangen 37, 38, die sich nach oben bzw. nach unten parallel zu dem ortsfesten Rahmen 36 erstrecken und in vertikaler Richtung gleitend verschiebbar sind. Auf der Rückseite des ortsfesten Rahmens 36 ist ein Druckluftzylinder 39 angeordnet.

Einstückig mit dem ortsfesten Rahmen 36 ist ein davon nach vorne vorspringender Anschlagblock 40 ausgebildet, auf dessen Oberseite und Unterseite symmetrisch zueinander angeordnete Anschläge 41 vorgesehen sind. Durch den Anschlag der Köpfe von Schrauben 42, die mit den beiden Enden des Stützrahmens 15 verschraubt sind, wird die Schwenkbewegung des Stützrahmens 18 um jeweils 180 begrenzt.

Die Klemmstangen 37 und 38 sind mit einer Kolbenstange 43 des Druckluftzlyinders 39 über Verbindungshebel 44 bzw. 45 verbunden, um eine vertikale Verschiebung der Klemmstangen in Abhängigkeit von der Betätigung des Kolbens des Druckluftzylinders 39 zu ermöglichen. Weitere Klemmblöcke 46,47 sind mit den vorderen Enden der Klemmstangen 37,38 verschraubt, um einen Anschlag des gegenüberliegenden Endes der Schrauben 42 bzw. eine Freigabe durch die Unterseite der Klemmblöcke 46 bzw. 47 in Abhängigkeit von der Kolbenbewegung zu ermöglichen.

In die Klemmblöcke 46, 47 in Fig. 3 sind Anschlagschrauben 48 eingeschraubt, die Anschlägen 49 zugeordnet sind, welche an einer oberen bzw. einer unteren Schulter des Rahmens 36 befestigt sind. Während sich der eine Block 46 in Berührung mit dem Kopf der einen Schraube 42 befindet, befindet sich der andere Klemmblock 47 in Berührung mit dem zweiten Anschlagblock 49.

In der Anschlaglage des einen Anschlagblocks 46 ergibt sich ein kleines Spiel, zwischen der Anschlagschraube 48 und dem Anschlag 49. Um den Rest des zurückgelegten Abstands zwischen den Klemmstangen 37 und 38 entsprechend diesem Spiel aufzunehmen, ist der Druckluftzylinder 39 mit Hilfe einer Welle 50 verschwenkbar angeordnet und mit Hilfe von Stützblöcken 51 lose abgestützt.

Ein Bearbeitungszyklus für jedes Werkstück W erfolgt in der in Fig. 3 dargestellten Klemmlage. Wenn die Schleifsteine 11 und 12 in eine Wartelage zurückgezogen werden, wird diese durch einen

Begrenzungsschalter nachgewiesen und der Druckluftzylinder wird in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Begrenzungsschalters betätigt, so daß die Klemmstangen 37 und 38 angehoben bzw. abgesenkt werden, um den Stützrahmen 15 freizugeben. Dann wird die Schwingwelle 14 um 180° durch den Antrieb des Servomotors 13 zurückgeschwenkt, so daß die rechte Schraube in Fig. 3 gegen den unteren Anschlag 41 anschlägt. Der Kolben des Druckluftzylinders 39 wird dann in der entgegengesetzten Richtung verschoben, um den unteren Anschlagblock 47 zu betätigen. Der Servomotor 13 wird derart angetrieben, daß die Schwingwelle 14 schnell verschwenkt wird, wobei jedoch die Schwenkbewegung kurz vor der Berührung mit dem Anschlag 41 verzögert wird, so daß die Winkelgeschwindigkeit beim Anschlag praktisch gleich Null ist.

Die Nachweiseinrichtung zur Feststellung des Drehwinkels der Schwingwelle enthält erste Näherungsschalter 51a zum Nachweis der Drehrichtung, einen gemeinsamen zweiten Näherungsschalter 52 gegenüber einer hinteren Endfläche des Zahnrads 21, sowie erste und zweite Mitnehmerplatten 53,54 (Fig. 4) mit unterschiedlicher Umfangslänge, welche Platten segmentringförmig ausgebildet sind und entsprechend den regulären bzw. irregulären Anschlaglagen an den Enden des Zahnrads 21 gegenüber jedem der betreffenden Näherungsschalter befestigt sind.

Der erste Näherungsschalter 51 entspricht der ersten Mitnehmerplatte 53 und der zweite Näherungsschalter 52 entspricht der zweiten Mitnehmerplatte 54. Die Schwingwelle 14 wird durch die Drehung des Servomotors 13 verschwenkt. Wenn der Servomotor 13 bei Annäherung der Anschlaglage angreift, wird die zweite Mitnehmerplatte 54 durch den zweiten Näherungsschalter 52 nachgewiesen. Beim Empfang des Nachweissignals wird die Drehgeschwindigkeit des Servomotors 13 verringert. Wenn die Schwingwelle 14 in die Drehlage gelangt, in der sie den Anschlag berührt, wird die erste Mitnehmerplatte 53 durch den ersten Näherungsschalter 51 nachgewiesen, um den Servomotor 13 beim Empfang dieses Nachweissignals anzuhalten. Ferner wird der Druckluftzylinder 39 durch dieses Nachweissignal betätigt, um den Klemmvorgang durchzuführen, und die beiden Werkstücke W werden gegenüberliegend dem betreffenden Schleifstein 11 bzw. 12 in einer zu der vorhergehenden Lage symmetrischen Lage angeordnet, woraufhin der nächste Bearbeitungs-

• σ ft · V a m ψ ν m o

© ♦ · *» β « _u & φ

β »α·«*« ■ U ν« φ χ>

• O · » ·> WW«

-'δ -' —

zyklus durchgeführt werden kann.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel werden mindestens zwei Werkstück-Spindeln, die symmetrisch an dem an der Hauptwelle (Schwingwelle) befestigten Stützrahmen angeordnet sind, gegenüber den Schleifsteinen wieder in der umgekehrten Lage durch Verschwenken der Schwingwelle um 180° nach Fertigstellung eines Werkstücks angeordnet, so daß bei einer Durchführung von zwei Bearbeitungen zwei Werkstücke gleichzeitig bearbeitet werden können. Deshalb können die Anschläge der Positionierungseinrichtung für die Schwingwelle ortsfest vorgesehen werden, so daß die Anschlaglage der Schwingwelle sehr genau bestimmbar ist. Da die Schwingwelle um 180 wiederholt in entgegengesetzten Richtungen verschwenkt wird, ist eine einfachere Konstruktion der Zuleitungen und der Verdrahtung des Schmiersystems gegenüber den Werkstück-Spindelstöcken möglich und es wird eine Vereinfachung der Konstruktion der automatischen Einspanneinrichtungen für Werkstücke im Vergleich zu bekannten Schleifmaschinen ermöglicht, bei denen eine Drehbewegung in der jeweils gleichen Drehrichtung erfolgt. Deshalb können die erforderlichen Mechanismen einfacher und billiger hergestellt werden.

Gemäß der Erfindung wird die Rotation der Werkstück-Spindelanordnungen durch koaxiale Zwischenwellen auf das Drehzentrum der Hauptwelle übertragen, so daß die Antriebsmotoren für die Werkstück-Spindeln getrennt davon vorgesehen werden können. Dadurch kann das Gewicht der zu verschwenkenden Einrichtung verringert und damit die Bewegungsgeschwindigkeit erhöht werden. Durch die koaxial angeordneten Zwischenwellen kann jede Spindelwelle getrennt angetrieben und gesteuert werden, wodurch der Wirkungsgrad der Bearbeitung verbessert werden kann.

Da die Schwingwelle direkt durch den Servomotor über ein Zahnrad angetrieben wird, kann im Vergleich zu bekannten Konstruktionen ein vereinfachter Mechanismus Verwendung finden, da bei den vergleichbaren bekannten Konstruktionen ein Maltesergetriebe oder dergleichen Einrichtung erforderlich ist, Durch die Vereinfachung des erforderlichen Mechanismus kann die Drehgeschwindigkeit und die Beschleunigung, der Durchführung der entgegengesetzten Schwenkbewegungen frei gesteuert werden.

Die beschriebene Doppelspindel-Schleifmaschine ist besonders gut zum genauen Schleifen von Innenflächen von Werkstücken oder Durchführung von zwei Bearbeitungsvorgängen mit hoher Drehzahl geeignet, beispielsweise zur Herstellung von Düsenteilen für Dieselmotoren .

Claims (1)

1. Patentansprüche

   Doppelspindel-Schleifmaschine mit zwei auf einem Bett (1) parallel angeordneten Zuführtischen (2,3), mit einer Schleifspindeleinheit (4,5) an jedem der Zuführtische, mit einer zwischen den Zuführtischen angeordneten, um jeweils 180 in entgegengesetzten Richtungen verschwenkbaren Schwingwelle (14), mit einem an der Schwingwelle (14) angeordneten Stützrahmen (15), mit zwei auf gegenüberliegenden Seiten des Stützrahmens drehbar angeordneten Werkstück-Spindeln (16), mit einem Antriebsmotor (13) zum Verschwenken der Schwingwelle (14), mit einer· koaxialen Anordnung von zwei Zwischenwellen (24,25) in der Schwingwelle (14), sowie mit Motoren

   (18) zum getrennten Antrieb der Werkstück-Spindeln, wobei der Antrieb durch jeden Antriebsmotor (18) für die Werkstück-Spindeln (16) getrennt auf jede Werkstück-Spindel über die betreffende der Zwischenwellen (24,25) übertragen und die Bearbeitungslage der Werkstücke (W) durch Verschwenken der Schwingwelle (14) um 180° austauschbar ist.

   Doppelspindel-Schleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine ortsfeste. Klemmeinrichtung (37,38,39) angrenzend an den Stützrahmen (15) angeordnet ist.