DE3200937C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Doppelspindel-Schleifmaschine ent­ sprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bei üblichen Schleifmaschinen ist nur eine Schleifspindel vorgesehen, der eine einzige Werkstück-Spindel mit einem daran angeordneten Spannfutter für ein Werkstück zugeordnet ist. Bei gewissen Werkstücken ist es jedoch erforderlich, zwei unterschiedliche Schleifvorgänge durchzuführen, bei­ spielsweise beim Schleifen von Düsen für einen Dieselmotor, welche Düsen einen zylindrischen Innenbereich mit einem konischen vorderen Ende aufweisen.

Um an einem Werkstück mehrere Schleifvorgänge auf einer einzigen Schleifmaschine durchführen zu können, wurden von der Anmelderin bereits Mehrfach-Spindel-Schleif­ maschinen entwickelt, bei denen eine Anzahl von Werkstück- Spindeln in einer Trommel gegenüber den Schleifspindeln angeordnet sind, wobei an jedem Werkstück gleichzeitig unterschiedliche Schleifvorgänge durchgeführt werden können. Nach Beendigung der gleichzeitig erfolgenden Schleifvorgänge wird die Trommel im Uhrzeigersinn jeweils um einen Schritt gedreht. Bei derartigen Mehrspindel- Schleifmaschinen bestehen jedoch noch einige Schwierig­ keiten.

Bei bekannten Mehrspindel-Drehautomaten, die so ausgebildet sind, daß die die Spannfutter tragenden Werkstück-Spindeln re­ lativ zu einem feststehenden Werkstückträger-Schlitten weiterge­ schaltet werden können, besteht insbesondere die Schwierigkeit, daß ein Weiterschalten der Spindeln auf einem Kreisbogen Einrichtungen erfordert, mit denen die Spindeln in jeder Drehlage zu dem Werk­ zeugschlitten genau ausgerichtet werden. Zur Vermeidung dieser Schwierigkeit ist bereits der Vorschlag bekannt, kreisförmig gleichmäßig verteilt angeordnete Werkstückspindeln ortsfest im Maschinengestell anzuordnen, an deren einer Stirnseite die Spannfutter lösbar angeordnet sind, wobei ein relativ zu den Spindeln vor- und zurückschiebbarer Spannfutterträger vorgesehen wird, mit dem die Spannfutter mit den Werkstücken von Spindel zu Spindel transportierbar sind (DE-PS 14 77 419). Dabei wird als nachteilig angesehen, daß die automatische Einspannvorrich­ tung für die Werkstücke verhältnismäßig kompliziert ausgebildet werden muß. Entsprechendes gilt für die dort vorgeschlagene An­ schlageinrichtung, die ein Getriebe mit einem Schneckenrad auf­ weist, bei dessen vollständiger Umdrehung mit der Schaltwelle der Spannfutterträger um einen Schritt weitergedreht wird und insbesondere weist die dem Riegel zugeordnete Einrichtung ein gewisses Spiel auf, und der Anschlag greift nicht direkt an dem Spannfutterträger an, so daß die Verwendung einer derartigen Anschlageinrichtung zu Positionierungsfehlern führen kann.

Es ist ferner bereits ein Werkstückspindelantrieb für einen Mehrspindel-Drehautomaten bekannt, bei dem für jeden Spindel­ antriebszug eine besondere Antriebseinheit vorgesehen ist, und wobei der Antrieb der Drehspindeln über koaxial ineinander ge­ lagerte Wellen erfolgen kann (DE-AS 14 77 880). Dabei ist jedoch lediglich ein einziges Werkzeug vorgesehen, so daß eine gleich­ zeitige Bearbeitung mehrerer Werkstücke nicht möglich ist. Ins­ besondere ist in dieser Vorveröffentlichung keine Fortschalt­ einrichtung für die Spindeltrommel beschrieben, die eine An­ wendung einer derartigen Einrichtung bei Schleifmaschinen der interessierenden Art nahelegen könnte.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schleifmaschine der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß mit einer Doppelspindel- Schleifmaschine zwei unterschiedliche Schleifvorgänge gleichzei­ tig und automatisch mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit und Genauig­ keit durchführbar sind. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Vor­ teilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Besondere Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, daß die Anschlageinrichtung ortsfeste Anschläge für die beiden Endlagen des Stützträgers in beiden Drehlagen aufweisen kann, so daß die Anschlaglage genau bestimmbar ist. Durch die jeweils in entgegengesetzten Richtungen verdrehbare Anordnung ist ferner eine verhältnismäßig einfache Konstruktion der Zuleitungen des Schmiersystems im Gegensatz zu einer sich in einer Richtung schrittweise drehenden Trommel möglich.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher er­ läutert werden. Es zeigt

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 Doppel­ spindel-Innenschleifmaschine mit einem Bett 1, auf dem zwei Zu­ stellschlitten 2, 3 parallel angeordnet sind und durch Gleichstrom- Servomotoren M 1 und M 2 angetrieben werden. An den Zustellschlitten 2 und 3 sind Schleifspindelstöcke 4 und 5 angeordnet. Gegenüber dem mittleren Bereich der Zustellschlitten 2 und 3 ist ein Werkstück­ halter 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 Zu­ stellschlitten 2 rechtwinkelig dazu angeordnet und an einem Schleifzu­ führtisch 8 befestigt, der durch einen Schrittmotor M 3 angetrie­ ben wird.

Der andere Spindelstock 5 dient zur Ausbildung einer konischen Verjüngung in einem zylindrischen Innenbereich des Werkstücks W. Ein Spindelmotor 9 ist an dem Zustellschlitten 3 in einem der Ausbil­ dung der konischen Verjüngung entsprechenden Winkel angeordnet und an einem Schleifzuführtisch 10 befestigt, der durch einen Schrittmotor M 4 angetrieben wird. An den vorderen Enden der Spindel­ motore 7 und 9 sind ein zylindrischer Schleifstein 11 bzw. ein sich konisch verjüngender Schleifstein 12 angeordnet.

Der Werkstückhalter 6 enthält eine Schwingwelle 14, die in entge­ gengesetzten Richtungen um jeweils 180° durch einen Gleichstrom- Servomotor 13 verdrehbar ist, der auf der Rückseite des Werk­ stückhalters 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 Drehbewegung um 180° festzu­ halten. 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 Stirnsei­ te 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 befestigt und kämmt mit einem Ritzel 22, das an der Welle 13 a des Servomotors 13 befestigt ist. Die Schwingwelle 14 wird in entgegengesetzten Richtungen um jeweils 180° durch den Servomotor 13 nach jeder Beendigung eines Arbeitsvorgangs verdreht.

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

An den rückwärtigen Enden der beiden Zwischenwellen 24 und 25 ist jeweils eine Riemenscheibe 26 bzw. 27 gelagert, an denen je­ weils ein Riemen 29 angreift, wie aus Fig. 2 und 4 ersichtlich ist. An dem Riemen 29 greift eine Riemenscheibe 28 an dem betref­ fenden der beiden Antriebsmotore 18 an, um das Antriebsdrehmoment der Motoren 18 auf die Zwischenwellen 24 und 25 zu übertragen. Die Bohrung 23 in der Schwingwelle 14 ist am vorderen Ende der Zwi­ schenwellen 24 und 25 erweitert, um quer zu der Achse der Schwing­ welle 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 darge­ stellt 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 Rah­ men 36. Sie enthält zwei Klemmstangen 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 Drehbewegung des Stützrahmens 18 um jeweils 180° be­ grenzt.

Die Klemmstangen 37 und 38 sind mit einer Kolbenstange 43 des Druckluftzylinders 39 über Verbindungshebel 44 bzw. 45 verbunden, um eine vertikale Verschiebung der Klemmstangen in Abhängigkeit von der Betätigung des Kolbens des Druckluftzylinders 39 zu er­ möglichen. Weitere Klemmblöcke 46, 47 sind mit den vorderen Enden der Klemmstangen 37, 38 verschraubt, um einen Anschlag des gegen­ überliegenden 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 ein­ geschraubt, 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 Klemmblocks 46 ergibt sich ein kleines Spiel zwischen der Anschlagschraube 48 und dem Anschlag 49. Um den Rest des zurückgelegten Abstands zwischen den Klemm­ stangen 37 und 38 entsprechend diesem Spiel aufzunehmen, ist der Druckluftzylinder 39 mit Hilfe einer Welle 50 verdrehbar an­ geordnet 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 dies durch einen Begrenzungsschalter erfaßt und der Druckluftzylinder wird in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Begrenzungsschalters betätigt, so daß die Klemmstangen 37 und 38 angehoben bzw. abge­ senkt werden, um den Stützrahmen 15 freizugeben. Dann wird die Schwingwelle 14 um 180° durch den Antrieb des Servomotors 13 zu­ rückgedreht, 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 verdreht wird, wobei jedoch die Drehbewegung 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 51 a zum Nachweis der Drehrichtung, einen gemeinsamen zweiten Näherungsschalter 52 ge­ genüber einer hinteren Endfläche des Zahnrads 21, sowie erste und zweite Mitnehmerplatten 53, 54 (Fig. 4) mit unterschiedlicher Umfangslänge, welche Platten ringsegmentförmig ausgebildet sind und entsprechend den regulären bzw. irregulären Anschlaglagen an den Enden des Zahnrads 21 gegenüber jedem der betreffenden Nähe­ rungsschalter befestigt sind.

Der jeweils erste Näherungsschalter 51 a entspricht der ersten Mitnehmer­ platte 53 und der zweite Näherungsschalter 52 entspricht der zweiten Mitnehmerplatte 54. Die Schwingwelle 14 wird durch die Drehung des Servomotors 13 verdreht. Wenn der Servomotor 13 bei Annäherung der Anschlaglage angreift, wird die zweite Mit­ nehmerplatte 54 durch den zweiten Näherungschalter 52 nachgewie­ sen. 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 a nachge­ wiesen, 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 sym­ metrischen Lage angeordnet, woraufhin der nächste Bearbeitungs­ 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 Verdrehen 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 verdreht wird, ist eine einfachere Konstruktion der Zuleitungen und der Verdrahtung des Schmiersystems gegenüber den Werkstück-Spindel­ stöcken möglich und es wird eine Vereinfachung der Konstruktion der automatischen Einspanneinrichtungen für Werkstücke im Ver­ gleich zu bekannten Schleifmaschinen ermöglicht, bei denen eine Drehbewegung in der jeweils gleichen Drehrichtung erfolgt. Deshalb können die erforderlichen Mechanismen einfacher und billiger her­ gestellt werden.

Gemäß der Erfindung wird die Rotation der Werkstück-Spindelanord­ nungen durch koaxiale Zwischenwellen auf das Drehzentrum der Hauptwelle übertragen, so daß die Antriebsmotoren für die Werk­ stück-Spindeln getrennt davon vorgesehen werden können. Dadurch kann das Gewicht der zu verdrehenden Einrichtung verringert und damit die Bewegungsgeschwindigkeit erhöht werden. Durch die koaxial angeordneten Zwischenwellen kann jede Spindelwelle ge­ trennt angetrieben und gesteuert werden, wodurch der Wirkungs­ grad 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 ver­ gleichbaren 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 Dreh­ bewegungen frei gesteuert werden.

Die beschriebene Doppelspindel-Schleifmaschine ist besonders gut zum genauen Schleifen von Innenflächen von Werkstücken oder Durch­ führung von zwei Bearbeitungsvorgängen mit hoher Drehzahl geeig­ net, beispielsweise zur Herstellung von Düsenteilen für Diesel­ motoren.

Claims (4)

1. Doppelspindel-Schleifmaschine mit zwei auf einem Bett parallel angeordneten Zustellschlitten mit jeweils einer Schleifspindeleinheit, wobei den beiden Schleifspindel­ einheiten zwei an einem Stützträger angeordnete Werkstück- Spindeln mit einem daran vorgesehenen Spannfutter für je­ weils ein Werkstück zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützträger (15) an einer um jeweils 180° in ent­ gegengesetzten Richtungen verdrehbaren Schwingwelle (14) angeordnet ist, die durch einen Antriebsmotor (13) zwischen ihre beiden Drehlagen abwechselnd verdrehbar ist, daß zwei Zwischenwellen (24, 25) koaxial in der Schwingwelle (14) angeordnet sind, von denen jede mit einem Motor (18) zum getrennten Antrieb der beiden Werkstück-Spindeln (16) in Verbindung steht, und daß eine die Endlage des Stützträgers (15) in den beiden Drehlagen definierende, an dem Bett (1) befestigte Anschlageinrichtung (17) vorgesehen ist.

2. Doppelspindel-Schleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlageinrichtung (17) zwei in Längsrichtung verschiebbare Klemmstangen (37, 38) aufweist, an denen jeweils ein Klemmblock (46 bzw. 47) befestigt ist, und daß die Klemmstangen (37, 38) durch Verschiebung in entgegengesetzten Richtungen in bzw. aus einer Klemmlage für das betreffende von zwei Anschlagelementen (42) an dem Stützträger (15) verstellbar sind.

3. Doppelspindel-Schleifmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der beiden Anschlag­ elemente (42) an dem Stützträger (15) ein ortsfester An­ schlag (41) an der Anschlageinrichtung (17) zugeordnet ist.

4. Doppelspindel-Schleifmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Klemmstangen (37, 38) über zwei Verbindungshebel (44, 45) an der Kolbenstange (43) eines Druckluftzylinders (39) angelenkt sind.