DE3921509A1 - Vorrichtung zum planlaeppen von werkstuecken - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Planläppen von Werkstücken nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Als Läppvorgang wird das Aneinanderreiben zweier Flächen mit dazwischenliegendem Medium (Läpp-Flüssigkeit und Läppkorn) bezeichnet. Durch unzählige lose Körner wird dabei ein Material-Abtrag zwischen Trägerfläche (Läppscheibe) und dem angedrückten Werkstück erzeugt.

Bei herkömmlichen Läppmaschinen befindet sich auf der Läppscheibe ein oder mehrere Läppringe oder auch Abrichtringe genannt, in die die Werkstücke entweder lose oder geordnet in einem Käfig eingelegt werden. Mittels eines Anpreßgewichtes werden die Werkstücke dann gegen die Läppscheibe gedrückt, während diese im Kreis rotiert. Nach erfolgtem Läppvorgang wird die Rotation der Läppscheibe gestoppt und die Werkstücke werden manuell von Hand herausgenommen.

Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß nur ein diskontinuierlicher Betrieb vorgenommen werden kann, da die Maschine zum Werkstückwechsel stets angehalten werden muß. Die Läppringe bzw. Abrichtringe zur Aufnahme der Werkstücke dienen weiterhin zum Abrichten der Läppscheibe, d. h. zur Herstellung einer vollständigen Ebenheit. Eine nicht optimale Anordnung und Führung dieser Abrichtringe kann jedoch zu einer ungewollten Beeinflußung der Ebenheit der Läppscheibe führen. Diese kann insbesondere ballig oder hohl werden, was die zu bearbeitenden Werkstücke entsprechend beeinflußt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß hierdurch ein Planläppen von Werkstücken im Durchlaufverfahren mit einer automatischen Be- und Entladung ermöglicht wird. Dabei werden die Teile erfindungsgemäß taktweise einem umlaufenden Werkstückträgerring zugeführt, der aus einzelnen Werkstückträgern besteht. Hierfür ist eine Einschubvorrichtung vorgesehen, die die Werkstücke insbesondere einem ringförmigen Transportkäfig zuführen, wobei eine Hubeinrichtung eine Andrückbewegung des Werkstücks auf die Läppscheibe bewirkt. Die Werkstücke werden dann in einer sehr langsamen Bewegung des Werkstückrings auf der sich schnell drehenden Läppscheibe über diese bogenförmig hinweggeführt und am Ende der bogenförmigen Bewegung mittels der Hubeinrichtung von der Läppscheibe abgehoben. Eine nachfolgende Abnahme oder Abstreifvorrichtung nimmt die bearbeiteten Teile vom Werkstückträgerring wieder ab.

Die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen stellen vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung dar.

Besonders vorteilhaft ist die exzentrische Anordnung zwischen Läppscheibe und Werkstückträgerring derart, daß ein Teil des Werkstückträgerrings außerhalb der Läppscheibe angeordnet ist, wobei dieser Bereich zur Zuführung und zur Abnahme der Werkstücke verwendbar ist. Die exzentrische Anordnung hat weiterhin die Aufgabe, daß die Werkstücke die Läppscheibe über den gesamten Radiusbereich überstreichen, so daß eine gleichmäßige Abnützung der Läppscheibe erfolgt.

Besonders vorteilhaft ist weiterhin, daß die federbelastete Hubeinrichtung sowohl für die Druckbeaufschlagung des Werkstücks während des Läppvorgangs als auch für die Abhebung des Werkstücks am Ende der Läppscheibe dient. Dabei ist in Weiterbildung vorgesehen, daß die Hubeinrichtung in ihrem unteren Bereich einen Magneten insbesondere mit einem Silikonkautschuküberzug aufweist, der bei seiner Aufwärtsbewegung das bearbeitete Werkstück von der Läppscheibe abhebt. Es kann dann an einem nachfolgenden Ort von dem Werkstückträgerring abgenommen werden.

Besonders vorteilhaft ist die Weiterbildung der Erfindung dahingehend, daß das Werkstück selbst in eine Eigenrotation versetzt wird. Hierfür weist der Werkstückträger ein Rotationsteil bzw. eine Rotationshülse auf, die mittels der Hubbewegung der Hubeinrichtung auf das Werkstück während des Bearbeitungsvorganges aufsetzbar ist und das Werkstück in eine Eigen-Rotationsbewegung versetzt. Diese Rotation wird zweckmäßigerweise dadurch herbeigeführt, daß die Hülse als Zahnriemenscheibe bzw. Zahnrad ausgebildet ist, an welcher ein umlaufender Zahnriemen eingreift. Es muß sichergestellt sein, daß die Rotation insbesondere dann stattfindet, wenn sich das Werkstück auf der Läppscheibe befindet, d. h. der Zahnriemen wird durch Umlenkrollen in Teilbereichen des Werkstückträgerrings außer Eingriff gebracht. Dies gilt insbesondere auch für den letzten Bereich des auf der Läppscheibe sich bewegenden Werkstücks, in welchem die Rotation beendet wird, so daß die Werkstückoberfläche einen gleichmäßigen Läppstrich erhält.

Besonders vorteilhaft ist weiterhin die sägeblattartige Ausbildung des Transportkäfigs mit Werkstück-Auf­ nahmetaschen. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die zu bearbeitenden Teile kreiszylindrisch sind oder einen entsprechenden Halteansatz haben. Hierdurch werden die Teile zentrisch unter der Hubeinrichtung gehalten und mittels den sägeblattartigen Aufnahmetaschen auf einer Kreisbahn des Werkstückträgerrings mitgenommen. Eine zusätzliche Führungsschiene im Bereich der Werkstückbearbeitung dient zur zusätzlichen Führung der Werkstücke. Durch die sägeblattartige Ausbildung des Transportkäfigs laufen die Werkstücke jedoch in diese Aufnahmetaschen hinein.

Der Werkstückträgerring bewegt sich mit relativ geringer Geschwindigkeit exzentrisch über die schnell umlaufende Läppscheibe, während die Werkstücke selbst mit hoher Geschwindigkeit eine Eigenrotation durchführen. Diese Geschwindigkeiten sind stufenlos regelbar wobei der Werkstückträgerring gleichläufig oder gegenläufig mit der Läppscheibe und die Werkstücke selbst im Links- oder Rechtslauf mittels dem Zahnriemen ebenfalls stufenlos antreibbar sind. Die Rotation der Werkstücke wird dabei mittels der absenkbaren Hubeinrichtung mit Rotationsteil bewirkt, das sich auf das Werkstück im Transportkäfig aufsetzt. Der Anpreßdruck der Teile auf die Läppscheibe ist mittels der Andruckfeder einstellbar. Der Transportkäfig ist direkt über der Läppscheibe angeordnet und verhindert damit ein Kippen der Teile bei der Bewegung. Die äußere Führungsschiene neben dem Transportkäfig dient zur Sicherstellung der zentrischen Rotation der Werkstücke.

Durch diese Maßnahmen wird eine hohe Teilequalität in Geradheit, Ebenheit, Parallelität und Rauheit gewährleistet.

Zeichnung

Ein vorteilhaftes und zweckmäßiges Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Werkstückträger,

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Transportkäfig mit Führungsschiene und

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Transportkäfig in der Endstellung des Läppvorgangs.

Beschreibung der Erfindung

In der Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Planläppen von Werkstücken in Draufsicht schematisch dargestellt. Diese Planläppvorrichtung 1 besteht aus einer rotierenden, kreiszylindrischen Läppscheibe 2 in an sich bekanntem Aufbau, d. h. je nach Anwendungsfall kann eine Gußscheibe, eine Festkornscheibe, eine Siliziumkarbitscheibe oder Diamantscheibe usw. Verwendung finden. Die Läppscheibe 2 hat einen Kreismittelpunkt 3 und weist innen eine konzentrische kreiszylindrische Aussparung 4 auf. Die wirksame Läppfläche ist deshalb ein Kreisring.

Exzentrisch auf der Läppscheibe 2 ist ein kontinuierlich umlaufender Werkstückträgerring 5 angeordnet, der eine Vielzahl von einzeln nebeneinander angeordneten Werkstückträgern 6 aufweist. Im in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind es zweiunddreißig auf einem Kreisring angeordnete Werkstückträger 6. Jeder Werkstückträger 6 ist in Fig. 1 symbolisch als Kreis, in Fig. 2 als Längsschnitt dargestellt. Anstelle von zweiunddreißig Werkstückträgern 6 können auch mehr oder weniger, z. B. achtundvierzig Werkstückträger auf dem Werkstückträgerring angeordnet sein. Der Werkstückträgerring 5 besteht aus einem Aluminiumring 7 (Fig. 2) der die einzelnen noch zu beschreibenden Bauteile enthält. Der Kreismittelpunkt des Werkstückträgerrings 5 ist mit Bezugszeichen 8 bezeichnet, wobei die Exzentrizität e zwischen dem Kreismittelpunkt 3 der Planläppscheibe 2 und dem Kreismittelpunkt 8 des Werkstückträgerrings 5 so groß bemessen ist, daß die Werkstückträger 6 zumindest über einen Teilwinkelbereich α₁ von der Läppscheibe 2 sich entfernen. Die Drehbewegung der Läppscheibe 2 (Pfeil 9) kann gleichsinnig oder gegenläufig zur Drehbewegung des Werkstückträgerrings 5 (Pfeil 10) sein. Im Punkt 11 verläßt der zugehörige Werkstückträger 6, 12 die Läppscheibe 2 und gelangt im Punkt 13 als Werkstückträger 6, 14 wieder auf die Läppscheibe.

Das in Fig. 1 schematisch dargestellte zu bearbeitende Werkstück 15 ist beispielsweise als kreiszylindrische Zwischenscheibe oder Platine ausgebildet und wird aus einem vertikalen Magazin 16 entnommen und mittels einer pneumatischen Einschubvorrichtung 17 taktweise in den langsam umlaufenden Werkstückträgerring 5 eingeschoben. Diese Einschubposition erfolgt im Werkstückträger 6, 18 in Fig. 1. Es werden beispielsweise mit einer Taktzeit von 4 Sekunden je ein Werkstück 15 in den Werkstückträger 6, 18 eingeschoben woraus sich die Umlaufgeschwindigkeit des Werkstückträgerrings 5 ergibt. Bei zweiunddreißig Werkstückträgern 6 ergibt dies 4×32 Takte = 128 Sekunden, bis der Werkstückträgerring 5 eine Umdrehung vollzogen hat.

Die in den Werkstückträger 6 eingebrachten Werkstücke 15 werden in der Position 19 auf die Läppscheibe 2 aufgesetzt und angepreßt und beschreiben einen Bearbeitungswinkel α₂ auf der Läppscheibe 2. In der Position 20, d. h. kurz vor dem Verlassen des Werkstücks 15 von der Läppscheibe 2 ist der eigentliche Läppvorgang beendet und das Werkstück 15 wird danach von der Läppscheibe abgehoben (Position 20′) und nach einem weiteren Transportwinkel α₃ in der Position 21 über eine Rinne oder dgl. als fertig bearbeitetes Werkstück 15′ aus der Apparatur ausgetragen. Während der Drehbewegung α₄ des Werkstückträgerrings 5 ist demnach kein Werkstück 15 unterhalb oder im Werkstückträger 6.

Nähere Einzelheiten dieses Bearbeitungsvorgangs bzw. Handhabungsvorgangs sind in den nachfolgenden Fig. 2 bis 4 näher erläutert.

Der in Fig. 2 näher im Längsschnitt dargestellte Werkstückträger 6 dient als Halteeinrichtung, als Druckbeaufschlagungsvorrichtung, als Hubeinrichtung sowie als Rotationseinrichtung für das Werkstück 15. Hierfür weist jeder Werkstückträger 6 in seinem unteren Bereich einen ringförmigen Transportkäfig 22 auf, der fest mit dem Aluring-Gehäuse 7 verbunden ist. Wie aus Fig. 3 und 4 in Draufsicht ersichtlich, ist der Transportkäfig 22 sägezahnartig ausgebildet, d. h. er besitzt sägezahnartige Werkstück-Aufnahmetaschen 23, die in ihrer Formgebung bzw. ihrem Radius exakt auf das Werkstück 15 angepaßt sind. Durch Einschieben des Werkstücks 15 mittels der Einschubvorrichtung 17 gelangt das Werkstück in der Position 18 (Fig. 1) jeweils in eine Aufnahmetasche 23 des Transportkäfigs 22. Die sägezahnartige Formgebung der Aufnahmetasche 23 bewirkt eine Mitnahme des Werkstücks 15. Eine im Bereich des Bearbeitungs-Umlaufwinkels α₂ angeordnete Führungsschiene 24 verhindert darüber hinaus ein Herausrutschen des Werkstücks 15 aus der Aufnahmetasche 23.

Der Werkstückträger 6 weist einen vertikal bewegbaren Vertikalstößel 25 auf, der mittels einer Feder 26 druckbelastbar ist. Eine Verstellschraube 27 regelt die nach unten gerichtete Federkraft 28. Mit dieser Federkraft 28 drückt der Stößel 25 nach unten auf das im Transportkäfig 22 geführte Werkstück 15 und damit gegen die Läppscheibe 2. Die gezielte Auf- und Abwärtsbewegung (Pfeil 29) des Vertikalstößels 25 und damit des Werkstücks 15 in den verschiedenen in Fig. 1 beschriebenen Positionen 19′, 20′ erfolgt mittels einer in Fig. 2 symbolisch dargestellten Kulissenführung 30, die mit einem Kugellager 31 und einem mit dem Vertikalstößel 25 verbundenen Verbindungszapfen 32 zusammenwirkt. In der Position 19′ in Fig. 1 läuft demnach das Kugellager 31 in eine tiefer gelegene Kulissenposition 30, wodurch sich der Stößel 25 nach unten hin senkt. Die abgesenkte Position 19, d. h. die feste Berührung des Werkstücks 15 mit der Läppscheibe 2 ist in Fig. 2 dargestellt. Die umgekehrte Bewegung erfolgt in Position 20, 20′ in Fig. 1. Dies ist zu Fig. 4 näher erläutert.

Erfindungsgemäß ist es weiterhin vorgesehen, daß das Werkstück 15 selbst eine Drehbewegung um die eigene Längsachse durchführt. Hierfür ist zwischen Werkstück 15 und Stößel 25 ein antreibbares Rotationsteil 33 bzw. Rotationshülse 33 vorgesehen. Dieses Rotationsteil 33 besteht aus einem auf den Vertikalstößel 25 aufgesetztes Kugellager 34 und einer hierauf aufgesetzten drehbaren Zahnriemenscheibe 35, die mit einem umlaufenden Zahnriemen 36 in Eingriff steht. Dieser Eingriff erfolgt über den Winkelbereich α₂ in Fig. 1, d. h. das Werkstück wird im Bearbeitungswinkel α₂ sowohl mittels der Federkraft 28 nach unten gedrückt und mittels des Zahnriemens 36 in Eigenrotation versetzt. Diese Eigenrotation ist mit Pfeil 37 in Fig. 3 gekennzeichnet.

Die Entkopplung des Zahnriemens 36 von den Zahnriemenscheiben jedes Werkstückträgers erfolgt mittels Umlenkrollen 38, 39, die ein tangentiales Eingreifen (Position 19) bzw. Ausklinken (Position 20) bewirken.

Die Berührung des Zahnriemens 36 im Winkelbereich α₃, α₄ mit den entsprechenden Zahnriemenscheiben ist nicht erforderlich, da in diesem Bereich eine Drehbewegung des Werkstücks nicht notwendig ist. Die Führung des Zahnriemens 36 kann in diesem Bereich auch anders ausgeführt werden.

In Fig. 4 ist die Endphase des Bearbeitungsvorgangs unter dem Winkel α₂ nochmals näher dargestellt. Die Läppscheibe 2 führt die Drehbewegung laut Pfeil 9, der Transportkäfig 22 die Drehbewegung laut Pfeil 10 durch. Durch diese Bewegung gelangen die Werkstückträger 6 mit den Werkstücken 15 in die Position 12, in welcher der Werkstückträgerring 5 und damit der Transportkäfig 22 die Läppscheibe verläßt. Kurz vor Erreichen dieser Position 12 soll die durch den Zahnriemen 36 bewirkte Drehbewegung der Zahnriemenscheibe 35 gestoppt werden (Position 20), so daß die Drehbewegung 37 des Werkstücks 15 gestoppt wird. Dies wird durch das Ausklinken des Zahnriemens 36 über die Umlenkrolle 39 erzielt. Diese Ausklinkposition ist in Fig. 4 entsprechend der Darstellung in Fig. 1 mit Position 20 dargestellt. Hierdurch erhält das Werkstück 15 einen in einer Richtung verlaufenden Läppstrich 40, der zur Beurteilung der Qualität der Läppung von Vorteil ist.

Damit das Werkstück 15 in der Position 12 nicht über den Rand der Läppscheibe herabgleitet, wird es vor dem Verlassen der Läppscheibe 2 (Position 20′), wie zu Position 19, 19′ sinngemäß beschrieben, angehoben. Hierfür ist unterhalb des Rotationsteils 33 ein Magnet 41 vorgesehen, dessen Unterseite mit einer Silikonkautschukschicht 42 überzogen ist.

Zwischen Magneten 41 und Rotationsteil 33 ist noch ein weiteres Druckstück 43 zur Übertragung der nach unten gerichteten Druckkräfte vorgesehen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet zusammenfassend wie folgt:
Über die Einschubvorrichtung 17 werden die Werkstücke 15 in die Werkstückaufnahmetaschen 23 des Transportkäfigs 22 taktweise eingeschoben und mittels der Kulissenführung 30, 29 wird der Stößel 25 in der Arbeitsposition 19 nach unten gedrückt. Hierdurch wird das Werkstück 15 gegen die Läppscheibe 2 über den Arbeitswinkel α₂ nach unten gedrückt. Gleichzeitig kommt in der Position 19 der Zahnriemen 36 in Eingriff mit der Zahnriemenscheibe 35 und dreht damit das Werkstück 15 um die eigene Längsachse, so daß das Werkstück sowohl die langsame Drehbewegung 10 des Werkstückträgerrings 5 und die schnelle Eigendrehbewegung 37 ausführt, stets angepreßt gegen die sich schnell drehende (Pfeil 9) Läppscheibe 2.

Durch die exzentrische Anordnung zwischen Läppscheibe 2 und Werkstückträgerring 5 mit den einzelnen Werkstückträgern 6 wandern die Werkstückträger 6 auf einem Kreisbogen vom äußeren Bereich (Position 19) in einen inneren Bereich (Position 44) und von dort aus wieder zu einem äußeren Bereich (Position 20) der Läppscheibe. Der Läppscheibenring 2 wird deshalb über ihren gesamten wirksamen Radius von den Werkstückträgern und damit den Werkstücken überdeckt, so daß eine gleichmäßige Abnützung der Läppscheibe erfolgt. Ein gesonderter Abrichtring ist deshalb nur bei Bedarf vorgesehen.

In der Position 20 wird zum einen die Eindrehbewegung 37 des Werkstücks 15 gestoppt und das Werkstück nach einer kurzen weiteren Bewegung (Position 20′) mittels der Hubeinrichtung 30, 31 sinngemäß wie bei Position 19, 19′ wieder von der Läppscheibe abgehoben. Nach einem weiteren Drehwinkel α₃ wird das bearbeitete Werkstück 15′ in der Position 21 entnommen.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt auch vielmehr alle Weiterbildungen und Verbesserungen ohne eigenen erfinderischen Gehalt.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Planläppen von Werkstücken auf einer rotierenden, kreiszylindrischen Läppscheibe, mit einer Haltevorrichtung zur Aufnahme einer Vielzahl gleichzeitig zu bearbeitenden Werkstücke und mit einer Druckeinrichtung zur Anpressung der Werkstücke gegen die Läppscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke (15) mittels einer automatischen Einschubvorrichtung (17) taktweise einem auf der Läppscheibe (2) umlaufenden Werkstückträgerring (5) mit einzelnen Werkstückträgern (6) zuführbar sind, der exzentrisch gegenüber der Läppscheibe (2) angeordnet ist, daß der Werkstückträgerring (5) im unteren Bereich einen ringförmigen Transportkäfig (22) für die Werkstückaufnahme und im oberen Bereich für jeden einzelnen Werkstückträger (6) eine kombinierte Druck- und Hubeinrichtung (26, 25) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückträgerring (5) mit einem Segmentbereich (Segmentwinkel α₁) außerhalb der Läppscheibe (2) angeordnet ist, wobei das Werkstück (15) in diesem Bereich dem Werkstückträger (6) zuführbar (Position 18) und wieder abnehmbar (Position 21) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubeinrichtung des Werkstückträgers (6) einen federbelasteten (Feder 26) Vertikalstößel (25) für eine nach unten gerichtete Druckbewegung (Kraft 28) auf das Werkstück (15) und eine Kulissensteuerung (30, 31) zum Absenken (Position 19, 19′) bzw. Abheben (Position 20, 20′) des Werkstücks (15) auf bzw. von der Läppscheibe (2) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubeinrichtung des Werkstückträgers (6) in ihrem, dem Werkstück (15) zugewandten Bereich eine, mittels Zahnriemenscheibe (35) und Zahnriemen (36) antreibbare Rotationshülse bzw. ein Rotationsteil (33) aufweist, welches auf das Werkstück (15) aufsetzbar ist, wobei ein über Umlenkrollen (38, 39) umlaufender Zahnriemen (36) für alle im Bearbeitungsvorgang (Winkel α₂) stehenden Werkstückträger (6) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Transportkäfig (22) des Werkstückträgerrings (5) sägezahnartig ausgebildete Werkstück-Aufnahmetaschen (23) aufweist, die im Bereich der Läppscheibenüberstreichung (Winkel α₂) von einer Führungsschiene (24) nach außen hin begrenzt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in sich rotierenden Werkstücke (15) im Transportkäfig (22) eine bogenförmige Durchlaufbewegung (Winkel α₂) auf der Läppscheibe (2) durchführen und daß die Zahnriemenscheibe (35) schon vor dem Ende des Läppvorgangs außer Eingriff steht mit dem, die Eigenrotation des Werkstücks (15) bewirkenden Zahnriemens (36).

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotationsteil (33) in seinem unteren Bereich ein mit Silikonkautschuk (42) oder dgl. überzogenen Halte- bzw. Hubmagneten (41) zum Abheben des Werkstücks (15) am Ende des Läppvorgangs (Position 20′) aufweist.