DE3925274C2

DE3925274C2 -

Info

Publication number: DE3925274C2
Application number: DE19893925274
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr.-Ing. 6052 Muehlheim De Simpfendoerfer; Alexander Dipl.-Ing. 6072 Dreieich De Hofsess; Klaus 6000 Frankfurt De Biebesheimer
Original assignee: DISKUS WERKE FRANKFURT AM MAIN AKTIENGESELLSCHAFT 6000 FRANKFURT DE
Current assignee: DISKUS WERKE FRANKFURT AM MAIN AKTIENGESELLSCHAFT 6000 FRANKFURT DE
Priority date: 1989-07-31
Filing date: 1989-07-31
Publication date: 1991-10-24
Also published as: DE3925274A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Feinbearbeitungsma schine zum Läppen, Feinschleifen und Polieren.

Es sind Feinbearbeitungsmaschinen beispielsweise nach der DE 29 50 881 A1 und US 46 65 658 für solche Zwecke bekannt mit zwei getrennt antreibbaren, ringförmigen, vertikal achsigen Arbeitsscheiben, wobei im Bereich der unteren Scheibe ein antreibbarer, innerer sowie ein insbesondere stillstehender, äußerer Stiftkranz vorgesehen sind, zwi schen welchen Halter zur Werkstückbearbeitung angeordnet sind, welche zu deren planetären Bewegung um die Scheiben achse in beide Stiftkränze mittels Zahnung eingreifen, vorzugsweise in Ausleger- oder Portalbauweise mit horizon tal verfahrbarer oberer Arbeitsscheibe, wobei ein Regel kreis zur Beeinflussung der auf die obere, vertikal beweg liche Arbeitsscheibe wirkenden Axialkraft vorgesehen ist.

Es ist bekannt, den bevorzugt pneumatisch oder hydraulisch, bisweilen auch elektromechanisch erzeugten Belastungsdruck bei derartigen Feinbearbeitungsmaschinen entweder direkt innerhalb des Belastungssystems über Drucksensoren konstant zu regeln oder derart zu messen, daß die axiale Relativbe wegung zweier im Lagerbereich der oberen Arbeitsscheibe befindlichen Elemente in ein Signal umgesetzt wird, wel ches kennzeichnend ist für die Höhe der während des Ein griffs auf die Werkstücke wirkenden Axialkräfte. Bei solchen mit der oberen Arbeitsscheibe kommunizierenden Einrich tungen ist es jedoch grundsätzlich so, daß an den Lagerstellen der oberen Arbeitsscheibe bzw. inner halb der Belastungseinrichtungen entstehende Reibungskräf te und Stick-Slip-Effekte die gewünschte Minimierung der Abweichung zwischen Eingriffsist- und Eingriffssolldruck begrenzen.

Aufgabe der Feinbearbeitungsmaschine gemäß der Erfindung ist demgegenüber die Konstantregelung des vorgewählten Ein griffsdrucks zwischen den Wirkpartnern innerhalb extrem enger Toleranzgrenzen während des Bearbeitens und Abrich tens.

Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich die Feinbear beitungsmaschine zum Läppen, Feinschleifen oder Polieren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs gemäß der Erfindung dadurch, daß die (auf die obere Arbeitsscheibe wirkende) Axialkraft (bei deren mittel- oder unmittelbarer Kontaktie rung mit der unteren Arbeitsscheibe) über zwischen der La gereinheit der unteren Arbeitsscheibe und dem Untergestell der Maschine angeordnete Kraftaufnehmer ableitbar ist und die über die Kraftaufnehmer am Untergestell axial abge stützte Lagereinheit durch in einer zur Arbeitsebene paral lelen Ebene angeordnete und zwischen dem Untergestell und der Lagereinheit verspannte (vorzugsweise dünne) Bänder gegen Verdrehen gesichert ist. Somit wird ein von der axialen Istkraft abhängiges Signal mittels des vorgenann ten, im Untergestell der Maschine befindlichen hochauflö senden Meßsystems, z. B. auf DMS-Basis, erzeugt. Dieses Signal wird mit einem Signal verglichen, das der axialen Sollkraft entspricht. Das Differenzsignal ist die Regelab weichung. Sie verändert den Druck innerhalb der Belastungs einheit derart, daß als wesentliches Kriterium für die Erzielung reproduzierbarer Prozeßverhältnisse der Eingriffsdruck zwischen den Wirk partnern innerhalb eng vorgegebener Toleranzgrenzen kon stant bleibt.

Die erfindungsgemäße Möglichkeit zur exakten, feinfühligen und weitgehend hysteresefreien Axialkrafteinstellung bie tet insbesondere bei der Schlichtbearbeitung sowie zu Be ginn der Bearbeitung Vorteile; dies insofern, als die Teile in dieser Phase in aller Regel noch über eine uneinheitli che Dicke verfügen, wodurch sich die obere Arbeitsscheibe bevorzugt auf einigen wenigen Teilen abstützt. Ferner er zwingt die Bearbeitung extrem dünner- bruchempfindlicher Teile über die gesamte Bearbeitungsdauer eine bestmögliche Feinfühligkeit der Axialkrafteinstellung.

Eine bevorzugte Ausführungsform einer Feinbearbeitungsma schine gemäß der Erfindung ist beispielsweise in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend beschrieben und zwar zeigen:

Fig. 1 die Pinolenlagerung der oberen Arbeitsscheibe im Längsschnitt mit Hub- und Belastungseinrich tung,

Fig. 2 die Lagerung und Höhenverstellung der unteren Arbeitsscheibe im Längsschnitt mit Kraftauf nehmer,

Fig. 3 den Querschnitt nach Linie A-B in Fig. 2 und

Fig. 4 das Prinzip der Konstantregelung des Eingriffs drucks.

In Fig. 1 ist der Maschinenaufbau 1 mit einer axial beweg lichen Pinole 2 und einer sie lagernden, zur Drehmomentüber tragung dienenden Hohlwelle 3 zu sehen. Die Pinole 2 wird im Lagerbereich 4, der sich über Wälzlager 6 und 7 am Maschinenaufbau 1 abstützenden Hohlwelle 3 form schlüssig aufgenommen. Die Pinole 2, an welcher über ein Gelenklager 5 die obere Arbeitsscheibe 8 pendelnd aufge hängt ist, wird über die Hohlwelle 3 durch einen Riementrieb 9 in Drehung versetzt. Hierbei dient eine aus zwei Hydrau likzylindern 10 bestehende Hub- und Belastungseinrichtung der Aufbringung des Axialdrucks über eine Quertraverse 11 mit Stützlagern 12, während die Aufnahme des aus der Lager reibung resultierenden Drehmoments über Führungsstangen 13 erfolgt.

Beim Läppen gelangt das Läppgemisch bei Zuführung über eine Abstreifereinrichtung 14 mit Abstreifern 15 in einen Ringka nal 16 und über Bohrungen 17 in der oberen Arbeitsscheibe 8 in die Wirkzone.

Da günstige kinematischeVerhältnisse vielfach mit einer sehr langsamen Drehung der oberen Arbeitsscheibe 8 einher gehen und der Transport des Läppgemisches in die Wirkzone eine hinreichend schnelle Relativbewegung zwischen oberer Arbeitsscheibe 8 und Abstreifereinrichtung 14 erfordert, wird die letztgenannte beim Unterschreiten einer vorgege benen Drehzahlgrenze der oberen Arbeitsscheibe 8 mittels eigenem Antrieb 18 selbsttätig in eine zur Scheibendrehung gegensinnige Rotation versetzt. Hierbei ist der Antriebs motor 18 der Abstreifereinrichtung 14 am Maschinenaufbau 1 so angeordnet, daß eine Drehung um die Achse der oberen Arbeitsscheibe 8 unterdrückt, jedoch deren Pendelbewegung mit vollzogen wird.

Im übrigen kann der Maschinenaufbau 1, wie hier nicht im einzelnen dargestellt, in Portalbauweise, z. B. entsprechend der DE 24 42 081 C3 ausgeführt und somit gegenüber dem Maschi nenuntergestell 19 mit der Lagereinheit und oberen Arbeits scheibe 8 horizontal verfahrbar sein.

Aaus Fig. 2 und 3 ist das Maschinenuntergestell 19 mit einer Hohlwelle 20 und einem höhenverstellbaren Führungsgehäuse 21 zu ersehen. Die dem Antrieb der unteren Arbeitsscheibe 22 dienende Hohlwelle 20 wird von Wälzlagern 23 und 24 aufgenommen und das Führungsgehäuse 21 ist über mehrere äquidistant zur Zentralachse angeordnete und synchronisier te Schraubengewindetriebe 25 mit einer Quertraverse 26 höhenver stellbar gelagert mit Führungsstangen 27. Die Hohlwelle 20 ist über einen Riementrieb 28 in Drehung versetzbar.

Eine Höhenverstellbarkeit der unteren Arbeitsscheibe 22 solcherart hat den Vorteil, daß eine Absenkung der Arbeits höhe als Folge des Scheibenverschleißes kompensierbar ist. In der Möglichkeit zur weitgehenden Konstanthaltung der Höhenlage der Wirkfläche der unteren Arbeitsscheibe 22 ist eine notwendige Voraussetzung für die Automatisierbarkeit der Maschinenbeschickung zu sehen. Die Verstellbarkeit der Höhenlage der unteren Arbeitsscheibe 22 ist ferner geeignet, das Verschleißmessen sowie das nachfolgende Beseitigen von Unebenheiten der Arbeitsscheiben 8, 22 welche mit einer Ver schlechterung der erzielbaren Teileformgenauigkeit einher gehen, unter zusätzlicher Nutzung einer radial angeordne ten Meß- und Abdreheinrichtung in eine automatische Ab lauffolge zu integrieren.

Die Lagereinheit 29 der unteren Arbeitsscheibe 22 ist über Kraftaufnehmer 30 am Untergestell 19 der Maschine abge stützt, wobei die Lagereinheit 29 in einer zur Arbeitsebe ne parallelen Ebene durch zwischen Gestell 19 und Lager einheit 29 verspannte, dünne Bänder 31 gegen Verdrehen ge sichert ist. Die Kraftaufnehmer 30 am Untergestell 19 die nen der Konstantregelung der von der Hub- und Belastungs einrichtung 10 aufzubringenden Axialkraft.

Schließlich sind in Fig. 2 noch ein über einen Riementrieb 32 aus angetrie bener innerer Stiftkranz 33 sowie ein hier stillstehender, äußerer Stiftkranz 34 mit zwischenliegendem Werkstückhalter 35 für Werkstücke 36, wobei die Halter 35 in die inneren und äußeren Stiftkränze 33, 34 eingreifen, zu sehen.

Hierbei wird bei Antrieb eines oder beider Stiftkränze 33, 34 eine planetäre Bewegung der Halter 35 mit den Werk stücken 36 um die Zentralachse der Maschine erreicht.

In Fig. 4 ist sodann die Regelung der Axialkraft F sche matisch dargestellt. Hier sind die obere und untere Ar beitsscheibe 8 und 22 im Maschinenaufbau 1 und dem Maschi nenuntergestell 19 mit zwischenliegenden Werkstücken 36 zu sehen, wobei im Untergestell 19 die Kraftaufnehmer 30 und im Aufbau 1 die Hub- und Belastungseinrichtung 10 als Hydrau likzylinder dargestellt sind mit einem Signalwandler 37. Hierbei erzeugt die Bela stungseinheit 10 aufgrund des im Zylinder herrschenden Differenzdrucks Δp_H eine axial wirkende Kraft. Diese als Istkraft wirkende Kraft F beaufschlagt die obere Arbeits scheibe 8 derart, daß sich je nach Kontaktfläche zwischen den Wirkpartnern ein charakteristischer Eingriffsdruck Pe ergibt. Die solcherart in das Lagersystem der unteren Ar beitsscheibe 22 eingeleitete Istkraft wird über die bevorzugt äquidistant zur Achse der Arbeitsscheiben 8, 22 im Untergestell 19 der Maschine angeordneten Druckkraftaufnehmer 30 abge leitet.

Im Zuge der Belastung der Druckkraftaufnehmer 30 wird ein summatorisches, zur Istkraft proportionales Spannungssig nal u_ist erzeugt, welches mit einem der axialen Sollkraft entsprechenden Spannungssignal u_soll verglichen wird. Das Differenzsignal Δu ist die Regelabweichung. Sie verändert den Differenzdruck Δp_H innerhalb des Druckzylinders - Be lastungseinheit 10 - derart, daß der Eingriffsdruck Pe in nerhalb eng vorgebener Grenzen konstant bleibt.

Die Anordnung der Druckkraftaufnehmer 30 im Untergestell 19 der Maschine hat gegenüber bekannten Lösungen den Vor teil, daß der durch die Wirkzone geleitete Kraftfluß un verfälscht erfaßt wird. Das Meßergebnis wird mithin durch Reibungsverluste und Stick-Slip-Effekte an den Lagerstel len der oberen Arbeitsscheibe bzw. innerhalb der Bela stungseinrichtung nicht beeinträchtigt.

Claims

Feinbearbeitungsmaschine zum Läppen, Feinschleifen oder Polieren mit zwei getrennt antreibbaren, ring förmigen, vertikalachsigen Arbeitsscheiben, wobei im Be reich der unteren Scheibe ein antreibbarer, innerer sowie ein äußerer Stiftkranz vorge sehen sind, zwischen welchen Halter zur Werkstückbearbei tung angeordnet sind, welche zu deren planetären Bewegung um die Scheibenachse in beide Stiftkränze mittels Zahnung eingreifen, vorzugsweise in Ausleger- oder Portalbauweise mit horizontal verfahrbarer oberer Arbeitsscheibe, wobei ein Regelkreis zur Beeinflußung der auf die obere, vertikal bewegliche Arbeitsscheibe wirkenden Axialkraft vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialkraft über zwischen der Lagereinheit (29) der unteren Arbeitsscheibe (22) und dem Untergestell (19) der Maschine angeordnete Kraftaufnehmer (30) ableitbar ist und die über die Kraftaufnehmer (30) am Untergestell (19) axial abgestützte Lagereinheit (29) durch in einer zur Arbeits ebene parallelen Ebene angeordnete und zwischen dem Unter gestell (19) und der Lagereinheit (29) verspannte Bänder (31) gegen Verdrehen gesichert ist.