DE3918847A1 - Verfahren und vorrichtung zum schleifen von innenradiusflaechen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schleifen von Innenradiusflächen, beispielsweise von Trommelbremsbelägen, mit einer um ihre Längsachse rotierenden Schleifwalze, wie Diamantschleifwalze, und einer Aufnahme für das zu bearbeitende Werkstück.

Für das Herstellen maßgenauer Innenradiusflächen von Trommelbremsbelägen werden bisher Schleifwalzen eingesetzt, und zwar für jeden Innenradius eine Schleifwalze mit entsprechendem Durchmesser. Um bei hohen Stückzahlen der herzustellenden Bremsbeläge hohe Standzeiten der Schleifwalzen und gleichzeitig kurze Schleifzeiten zu erzielen, werden diamantbesetzte Schleifwalzen benutzt. Diese sind jedoch außerordentlich teuer, so daß sich die Vorratshaltung für das Herstellen von Bremsbelägen unterschiedlicher Innenradien außerordentlich teuer durch hohe Kapitalbindung gestaltet. Es ist auch möglich, Innenradien von Bremsbelägen mittels Schleifbändern herzustellen, diese weisen jedoch nur sehr kurze Standzeiten von wenigen Stunden auf, so daß sich das ständige Umrüsten bei hohen Produktionszahlen wiederum als wirtschaftlich sehr nachteilig herausstellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Innenradiusflächen durch Schleifen zu schaffen, bei dem mit nur einem Schleifkörper mit hoher Standzeit Innenradiusflächen unterschiedlicher Innenradien bearbeitet und hergestellt werden können.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einem Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Schleifwalze zusätzlich zu der Rotation eine Pendelbewegung um eine zu ihrer Längsachse achsparallel verlaufende Schwenkachse ausführt. Die Länge des Pendels, d.h. der Abstand der Längsachse der Schleifwalze von der Schwenkachse zuzüglich des Radius der Schleifwalze, ergibt den Radius der herzustellenden Innenradiusfläche. Durch eine erfindungsgemäße zusätzliche Möglichkeit der Veränderung des Abstandes der Schleifwalze von der Schwenkachse, wobei die Schwenkachse ortsfest verbleibt und die Schleifwalze hierzu achsparallel verschoben wird, wird die Pendellänge verändert und damit können Innenradiusflächen unterschiedlicher Innenradien realisiert werden.

Eine Vorrichtung zum Schleifen von Innenradiusflächen zeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch aus, daß die Schleifwalze in einem um eine ortsfest Schwenkachse schwenkbaren Pendelgerüst, das in einem Gestell gelagert ist, verstellbar angeordnet ist, wobei die Längsachse der Schleifwalze achsparallel zu der Schwenkachse verlaufend ausgerichtet ist. Die Verstellbarkeit der Schleifwalze in dem Pendelgerüst, wodurch die Pendellänge verändert wird und damit unterschiedliche Innenradiusflächen unterschiedlicher Radien geschliffen werden können, wird beispielsweise dadurch erreicht, daß die Schleifwalze mit Antrieb und Schleifmotor in einem Halterahmen gelagert ist, der in dem Pendelgerüst verstellbar gehalten ist, und zwar höhenverstellbar in bezug auf die Schwenkachse des Pendelgerüstes. Damit wird es möglich, den Abstand der Schleifwalze von der Schwenkachse zu verändern, was eine Veränderung der Pendellänge und damit der Pendelbahn zur Folge hat.

Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird der Halterahmen mit dem Schleifkörper und Schleifmotor motorisch innerhalb des Pendelgerüstes verstellt, um die entsprechenden Radien für die zu schleifenden Innenflächen einzustellen. Eine achsparallele einwandfreie Verstellung wird beispielsweise durch eine Vorrichtung realisiert, bei der der Halterahmen mit mindestens einer Gewindespindel für die Höhenverstellung ausgerüstet ist und die Gewindespindeln gemeinsam über einen Antrieb, z.B. Zahnriemenantrieb, motorisch parallel bewegbar sind.

Die gleichmäßige Pendelbewegung oder Schwenkbewegung des Pendelgerüstes während des Schleifens wird beispielsweise mittels eines Antriebes realisiert. Der Antrieb kann hydraulisch, elektrisch, mechanisch, motorisch oder pneumatisch erfolgen. Nach einer Ausführung ist mindestens ein Antrieb, wie z.B. Hydraulikzylinder, mit hin- und herbewegbarer Kolbenstange für die Durchführung der Pendelbewegung des Pendelgerüstes vorgesehen, wobei der Hydraulikzylinder an dem Gestell mittels eines Schwenklagers drehbeweglich gelagert ist und mit dem freien Ende der Kolbenstange mit Ausnehmung drehbeweglich an dem Pendelgerüst angelenkt ist. Bevorzugt ist der Schwenkantrieb für das Pendelgerüst mit einer Geschwindigkeitsregelung über Proportionalventile für eine konstante Vorschubgeschwindigkeit bei der Schwenkbewegung der Schleifwalze ausgerüstet.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung können zur Verarbeitung von parallelen oder konischen Trommelbremsbelägen unterschiedlicher Innenradiusflächen unterschiedlicher Innenradien eingesetzt werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Innenschleifmaschine für das Schleifen von Innenradien an parallelen und konischen Bremsbelägen werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Schleifmaschine für Innenradiusflächen,

Fig. 2 einen vertikalen Querschnitt gemäß der Seitenansicht nach Fig. 1 ohne Aufnahmeeinrichtung für das Werkstück.

Fig. 3 eine Vorderansicht auf die Schleifmaschine nach Fig. 1,

Fig. 4 eine Prinzipskizze der Arbeitsweise der Schleifmaschine.

Die Schleifmaschine gemäß den Fig. 1 bis 3 weist das solide Maschinengestell 1 auf mit der Aufnahmeeinrichtung 2 mit Spannvorrichtung für das Werkstück. Das zu bearbeitende Werkstück wird beispielsweise manuell eingelegt und festgespannt. Die Schleifwalze 3 sitzt auf der Schleifwelle 33, die in Lagern 31, 32, die an dem Halterahmen 12 befestigt sind, gelagert ist. Die Schleifwalze 3 wird von dem Schleifmotor 5 über den Riemenantrieb 4 angetrieben. Mit 16 ist eine Abdrückschraube zum Verstellen der Riemenspannung des Riementriebes 4 bezeichnet. Der Schleifmotor 5 ist ebenfalls an dem Halterahmen 12 befestigt, und zwar oberhalb der Schleifwalze. Die zu bearbeitenden Werkstücke mit der Aufnahmevorrichtung sind unterhalb der Schleifwalze angeordnet. Die Schleifwalze 3 rotiert um die Schleifwellenachse 30, d.h. ihre Längsachse, deren Lage in dem Maschinengestell durch die Lage des Halterahmens 12 definiert und bestimmt ist.

Der Halterahmen 12 ist in einem weiteren Rahmen, dem Pendelgerüst 6 verstellbar befestigt. Der Halterahmen bildet einen viereckigen Rahmen aus der Welle 33 mit den Lagern, zwei seitlichen plattenförmigen Streben 121, 122 und einer oberseitigen Strebe 123. Das Pendelgerüst 6 umfaßt den Halterahmen 12 an beiden vertikalen Seiten außenseitig mit den Platten 63, 64, wobei der Halterahmen in den Langlöchern 60 der Platten 63, 64 geführt ist. Die Stellung des Halterahmens 12 innerhalb des Pendelgerüstes 6 kann verändert werden. Hierzu ist beispielsweise eine motorische Verstellung mittels Gewindespindeln vorgesehen. Auf jeder Seite des Pendelgerüstes 6 ist eine Gewindespindel 14 bzw. 13 angeordnet, die mittels des Zahnriemenantriebes 15 als Synchronantrieb gemeinsam verstellbar sind und von dem Motor 11 angetrieben werden. Durch vertikale Auf- und Abwärtsbewegung in Pfeilrichtung H wird die Schleifwellenachse 33 und damit der Schleifkörper 3 mit dem Halterahmen 12 verstellt, wodurch eine entsprechende Veränderung der Größe des zu schleifenden Innenradius erfolgt. Das Pendelgerüst 6 ist mit den seitlichen Lagerzapfen 63, die die Schwenkachse 7 bestimmen, in dem Maschinengestell 1 in den Lagern 18 und 19 gelagert. In Mittenstellung des Pendelgerüstes, d.h. in vertikaler Ausrichtung, sind die Schleifwellenachse 30 und die Schwenkachse 7 des Pendelqerüstes übereinander angeordnet und achsparallel zueinander ausgerichtet. Die Schwenkachse 7 des Pendelgerüstes ist ortsfest in dem Grundgestell 1 untergebracht. Die Schwenkbewegung oder Pendelbewegung S des Pendelgerüstes 6 mit Halterahmen 12, Schleifwalze 3 und Schleifmotor erfolgt z.B. über einen hydraulisch betätigten Schwenkantrieb 8. Dieser besteht aus zwei Hydraulikzylindern 8, die beidseitig des Pendelgerüstes außenseitig mit den Kolbenstangen 81 an einem Lagerzapfen 61 des Pendelgerüstes angreifen, d.h. mit der Ausnehmung 81 auf dem Lagerzapfen 61 drehbeweglich angelenkt sind. Der eigentliche Hydraulikzylinder 8 ist über das Schwenklager 9 drehbeweglich an dem Grundgestell 1 befestigt. Durch Hin- und Herbewegung der Kolbenstange 81 in Pfeilrichtung A wird das Pendelgerüst 6 um die Schwenkachse 7 auf der Pendelbahn 10, durch die die Achse des Lagerzapfens 63 als Angriffspunkt der Kolbenstange 81 verläuft, geführt. Die Geschwindigkeitsregelung des hydraulisch betätigten Schwenkantriebes 8 erfolgt über Proportionalventile, um eine konstante Vorschubgeschwindigkeit der Pendelbewegung und damit der hin- und herbewegten Schleifwalze zu erhalten. Es ist auch möglich, die Vorschubgeschwindigkeit für die Pendelbewegung des Pendelgerüstes motorisch mit Richtungsumkehr zu steuern. Die Ruhelagen des Pendelgerüstes sind zu beiden Seiten des Werkstückes, d.h. im Bereich der Umkehrpunkte der Pendelbewegung.

In der Fig. 4 ist schematisch das Prinzip der Schleifmaschine für Innenradiusflächen gemäß der Erfindung mit den einzelnen Bewegungsabläufen dargestellt. Eine Schleifwalze 3 mit vorgegebenem Radius rs ist an dem Pendel 6 befestigt und kann sich um die Achse 30 drehen. Das Pendel 6 ist an der Schwenkachse 7 angehängt und pendelt in Pfeilrichtung S hin und her. Das Pendel hat die Länge R. Die Schwenkachse 7 ist ortsfest. Die Länge des Pendels R + der Radius rs der Schleifwalze ergeben den Radius Ri der zu schleifenden Innenradiusfläche. Das zu bearbeitende Werkstück 20 ist so unterhalb der Schleifwalze 3 in der Aufnahmevorrichtung 2 angeordnet, daß die in Pfeilrichtung D rotierende Schleifwalze gleichzeitig die Pendelbewegung in Pfeilrichtung S hin und her mit konstanter Vorschubgeschwindigkeit ausführen kann. Um Innenradiusflächen unterschiedlicher Innenradien bearbeiten zu können, ist die Länge des Pendels R bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung veränderbar. Diese Veränderung der Pendellänge R erfolgt, wie vorangehend erläutert, durch die Höhenverstellung des die Schleifwalze 3 haltenden Rahmens 12 innerhalb des Pendelgerüstes 6. Ergänzend wird hierzu die Werkstück-Aufnahmevorrichtung 2 höhenverstellt, um das zu bearbeitende Werkstück in der zugehörigen Bearbeitungsposition abzulegen.

Die Innnenschleifmaschine gemäß den Fig. 1 bis 3 kann zusätzlich mit einem Beschickungssystem für Werkstücke ausgerüstet werden. Es ist auch möglich, die Werkstücke beispielsweise mittels Unterdruck in der Aufnahmeeinrichtung 2 zu fixieren. Die Werkstückzufuhr kann beispielsweise mittels Zuführschieber in die Bearbeitungsposition erfolgen, so daß mit jedem erneuten Werkstück, das zugeführt wird, gleichzeitig das fertig bearbeitete Werkstück aus der Bearbeitungsposition herausgeschoben werden kann.

Für die Bearbeitung von Trommelbremsbelägen für Kraftfahrzeuge kann beispielsweise eine mit Diamanten bestückte Schleifwalze mit 160 mm Durchmesser und 260 mm Länge eingesetzt werden, die angetrieben eine Schnittgeschwindigkeit von 35 m/Sek. bei einer mittleren Vorschubgeschwindigkeit der Pendelbewegung von 3,5 m/Min. aufweist. Bei einer entsprechenden Verstellbarkeit der Schleifwalze innerhalb des Pendelgerüstes können Innenradien von etwa 130 bis 250 mm bzw. beliebig bei entsprechender konstruktiver Auslegung geschliffen werden.

Wie aus dem gezeigten Beispiel gemäß der Zeichnung hervorgeht, ist die Schleifwalze und der zu dieser achsparallel versetzt angeordnete Schleifmotor über einen Flansch und insbesondere dreifachen Riemenantrieb auf dem stabilen Halterahmen befestigt. Dieser wiederum ist so auf einem auf dem Maschinengestell aufgebauten Pendelgerüst oder Schwenkrahmen gelagert, daß die Schleifwellenachse zur Lagerachse des Pendelgerüstes bzw. Schwenkrahmens parallel verstellt werden kann. Hierfür können beispielsweise ein Getriebemotor und spielfreie Kugelgewindespindeln vorgesehen werden, womit der Halterahmen innerhalb des Pendelgerüstes motorisch auf das gewünschte Maß einstellbar ist. Diese Einstellung des Innneradiusmaßes kann auch digital angezeigt werden. In der Arbeitsstellung, d.h. in der gewünschten Stellung des Innenradiusmaßes, wird der Halterahmen mit dem Pendelgerüst beispielsweise hydraulisch verklemmt. Das Pendelgerüst wird jeweils durch Vor- und Rückhub in seine Grundstellung verfahren. Für die konstante Vorschubgeschwindigkeit der Pendelbewegung sorgen hierbei Proportionalventile in der Vor­ und Rückhubleitung.

Bei Inbetriebnahme der Schleifmaschine kann die automatische hydraulische Klemmung zwischen Halterahmen und Pendelgerüst mittels eines Programmvorwahlschalters gelöst werden, danach der Halterahmen auf den zu schleifenden Innenradiuswert motorisch verfahren werden und nach Erreichen des gewünschten Istwertes wiederum durch Umlegen des Programmvorwahlschalters der Halterahmen an dem Pendelgerüst hydraulisch fixiert werden. Für das Einführen des zu bearbeitenden Werkstückes und gleichzeitige Ausschieben des bearbeiteten Werkstückes ist das Pendelgerüst mit der Schleifwalze in eine Grundstellung zu verfahren, die beispielsweise einer in eine Richtung ganz ausgelenkte Pendelstellung entspricht. Erst nach Festklemmen des neueingelegten zu bearbeitenden Werkstückes werden die Hydraulikaggregate für die Schwenkbewegung des Pendelgerüstes wiederum betätigt, und unter Vorschubgeschwindigkeit und Pendelbewegung beginnt die Bearbeitung. Am Ende des Schleifvorganges wird das Pendelgerüst mit der Schleifwelle wieder in eine seitliche oder hintere Grundstellung gefahren, um den Werkstückwechsel vornehmen zu können. Bei allen diesen Vorgängen kann die Schleifwalze in Rotation verbleiben. Je nach zu bearbeitenden Werkstoffen der Bremsbeläge und der erfinderlichen Abtragsleistung sind Taktzeiten und Schleifzeiten von nur wenigen Sekunden erforderlich, um die einzelnen Werkstücke zu bearbeiten. Es ist auch möglich, die Schleifmaschine mit einer automatischen Werkstückzu- und -abfuhr auszustatten, ebenso kann eine motorische Mittenverstellung, die für das Bearbeiten konischer Bremsbeläge erforderlich ist, vorgesehen werden.

Claims (7)

1. Verfahren zum Schleifen von Innenradiusflächen, beispielsweise von Trommelbremsbelägen, mit einer um ihre Längsachse rotierenden Schleifwalze, wie Diamantschleifwalze, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifwalze zusätzlich zu der Rotation eine Pendelbewegung um eine zu ihrer Längsachse achsparallel verlaufende Schwenkachse ausführt.

2. Vorrichtung zum Schleifen von Innenradiusflächen, beispielsweise von Trommelbremsbelägen, mit einer um ihre Längsachse rotierbaren Schleifwalze, wie einer Diamantschleifwalze, und einer Aufnahmeeinrichtung für das zu bearbeitende Werkstück, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifwalze (3) in einem um eine ortsfeste Schwenkachse (7) schwenkbaren Pendelgerüst (6), das in einem Gestell (1) gelagert ist, verstellbar angeordnet ist, wobei die Längsachse (30) der Schleifwalze (3) achsparallel zu der Schwenkachse (7) verlaufend ausgerichtet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Schleifwalze von der Schwenkachse, wobei die Schwenkachse ortsfest verbleibt, durch achsparalleles Verschieben der Schleifwalze veränderbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifwalze (3) mit Antrieb und Schleifmotor (5) in einem Halterahmen (12) gelagert ist, der in dem Pendelgerüst (6) in bezug auf die Schwenkachse (7) höhenverstellbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Halterahmen (12) mit mindestens einer Gewindespindel (13, 14) für die Höhenverstellung ausgerüstet ist und die Gewindespindeln gemeinsam über einen Antrieb, z.B. Zahnriemenantrieb (15), motorisch (11) verfahrbar bzw. verstellbar sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Antrieb (8) mit hin- und herbewegbarer Kolbenstange (81), für die Durchführung der Pendelbewegung des Pendelgerüstes (6) vorgesehen ist, daß der Antrieb (8) an dem Gestell (1) mittels Schwenklager (9) drehbeweglich gelagert ist und mit dem freien Kolbenende mit Ausnehmung (82) drehbeweglich an dem Pendelgerüst (6) angelenkt ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (8) zum Schwenken des Pendelgerüstes mit einer über Proportionalventile steuerbaren Geschwindigkeitregelung für eine konstante Vorschubgeschwindigkeit bei der Schwenkbewegung der Schleifwalze vorgesehen ist.