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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Schleifbandvorrichtung zum Bearbeiten einer zylindrischen Lagerfläche eines
Werkstücks,
insbesondere eines Achszapfens und/oder eines Kurbelzapfens einer
Kurbelwelle, mit zwei gegenüberliegenden
Backen, welche gegen die zu bearbeitende Lagerfläche geschlossen werden können, um
ein Schleifband während
der Drehung des Werkstücks
gegen letztere aufzubringen.
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Eine Bearbeitungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 ist aus der EP-A-0382336 bekannt.
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Solche Vorrichtungen sind beispielsweise aus
dem Gebrauchsmuster
DE 86 01
817 bekannt. Gemäß diesem
Dokument trägt
jede Backe zwei Gleitschuhe für
das Aufbringen des Schleifbands, welche elastisch an der Backe angebracht
sind und sich jeweils in einem Winkel zwischen 15 und 45° zum Umfang
der zu bearbeitenden Lagerfläche
erstrecken. Diese Bearbeitungsvorrichtung hat viele Nachteile, unter
denen insbesondere die schlechte Verteilung des Drucks auf die vier
Gleitschuhe zu nennen ist, der begrenzte Kontaktwinkel der Gleitschuhe
und so auch des Schleifbands mit der zu bearbeitenden Lagerfläche, und
daher die Unmöglichkeit,
eine Bearbeitung zu realisieren, die nicht nur einen guten Zustand
der Oberfläche
schafft, sondern auch eine Kompensation von eventuellen Formfehlern
der Lagerfläche,
und außerdem
die Abwesenheit von integrierten Steuermitteln für den Durchmesser der Lagerfläche während der
Bearbeitung.
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Aus dem Dokument FR-A-2 702 693 (= US-A-5
522 762) ist eine Bearbeitungsvorrichtung bekannt, in welcher drei
Gleitschuhe für
das Aufbringen des Schleifbands zusammenwirken, die sich jeweils
in einem Winkel und zwischen 60° und
120° erstrecken
und wahrnehmbar in den drei Ecken eines gleichseitigen Dreiecks
angeordnet sind. Diese Bearbeitungsvorrichtung ist trotz der Vorteile,
die sie gegenüber
einer Vorrichtung mit vier Gleitschuhen für die Aufbringung aufweist,
noch nicht zufriedenstellend, was die Kompensation der Formfehler
der zu bearbeitenden Lagerfläche
angeht.
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Das Dokument FR-A-2 719 516 (= US-A-5 651
719) betrifft eine Bearbeitungsvorrichtung, die allgemein den gleichen
Aufbau aufweist wie die Vorrichtung gemäß dem vorher genannten Dokument, jedoch
mit Mitteln zum Steuern des Durchmessers der Lagerfläche während ihrer
Bearbeitung versehen ist.
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Die bekannten Bearbeitungsvorrichtungen können jedoch
all die Anforderungen, die gegenwärtig an sie gestellt werden,
insbesondere was die Bearbeitung von Achszapfen und Kurbelzapfen
einer Kurbelwelle von Automobilmotoren betrifft, nicht erfüllen.
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Die vorliegende Erfindung hat zum
Ziel, eine Schleifbandvorrichtung zum Bearbeiten einer zylindrischen
Lagerfläche
eines Werkstücks
zu schaffen, insbesondere eines Achszapfens und/oder eines Kurbelzapfens
einer Kurbelwelle, welche Vorrichtung bei einem einfachen Aufbau
auf optimale Art und Weise die auf diesem Gebiet gestellten Anforderungen
erfüllt,
unter dem Gesichtspunkt der Genauigkeit der Bearbeitung und der
Kompensation von Formfehlern. Die Erfindung hat außerdem zum
Ziel, eine Schleifbandvorrichtung zum Bearbeiten einer zylindrischen
Lagerfläche
eines Werkstücks
zu schaffen, in welche Mittel zum Steuern des Durchmessers der Lagerfläche während der
Bearbeitung integriert sind. Diese Ziele werden gelöst durch
eine Bearbeitungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Die Schleifbandvorrichtung zum Bearbeiten einer
zylindrischen Lagerfläche
eines Werkstücks
gemäß der Erfindung,
insbesondere eines Achszapfens und/oder eines Kurbelzapfens einer
Kurbelwelle, mit zwei gegenüberliegenden
Backen, welche gegen die zu bearbeitende Lagerfläche geschlossen werden können, um
ein Schleifband gegen letztere während der
Drehung des Werkstücks
aufzubringen. Eine erste Backe trägt einen Bremsschuh mit einer
festen Anschlagfläche,
die konkav ist und einen Zylindersektor darstellt und in der Form
an die Form der zu bearbeitenden Lagerfläche angepasst ist, und Mittel
zum Festlegen des Schleifbands bezüglich der Anschlagfläche während der
Bearbeitung. Eine zweite Backe trägt zwei Reaktionsanschläge, welche
in Umfangsrichtung der zu bearbeitenden Lagerfläche voneinander beabstandet
sind und parallel zur Achse dieser Lagerfläche orientiert sind, und zwei
Messanschläge, die
einander gegenüberliegen,
und zwar so, dass beim Schließen
der Backen um die Lagerfläche
herum der Bremsschuh das Schleifband gegen die zu bearbeitende Lagerfläche in einem
Umfangswinkel aufbringt, der zwischen 120° und weniger als 180° liegt, wobei
die Reaktionsanschläge
direkt gegen die zu bearbeitende Lagerfläche aufgebracht werden sollen
und die Messanschläge
mit der zu bearbeitenden Lagerfläche
zusammenwirken in diametral gegenüberliegenden Positionen. Die
beiden Reaktionsanschläge
sind voneinander in einem Umfangswinkel zwischen 60° und 120° beabstandet,
die beiden Messanschläge
sind beweglich an der zweiten Backe angebracht, und letztere weist
Mittel zum Beabstanden der beiden Messanschläge voneinander auf, wenn die
Backen nicht geschlossen sind, und zum Annähern der beiden Messanschläge, wenn
die Backen geschlossen sind.
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Im Rahmen der Erfindung kann das
Schleifband bezüglich
der Anschlagfläche
des Bremsschuhs mittels Klebstoff befestigt werden, wobei das Schleifband
auf die Anschlagfläche
geklebt wird, oder vorzugsweise über
gesteuerte Befestigungsmittel, die auf beiden Seiten des Bremsschuhs
angeordnet sind und diesem am nächsten,
wodurch es möglich
wird, das Schleifmittel durch einfaches Weiterbewegen des Bandes
zwischen zwei Bearbeitungsvorgängen
zu erneuern.
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Die beiden Reaktionsanschläge können Gleitschuhe
sein, aber um die Reibung der Reaktionsanschläge auf der zu bearbeitenden
Lagerfläche zu
reduzieren, wird es bevorzugt, zwei Rollen zu verwenden, die auf
der zweiten Backe angebracht sind, so dass die Achsen der Rollen
parallel zur Achse der zu bearbeitenden Lagerfläche liegen.
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Um die Reibung der Reaktionsanschläge auf der
zu bearbeitenden Lagerfläche
weiter zu reduzieren, können
die Reaktionsanschläge
eine axiale Beweglichkeit bezüglich
ihrer Backe haben. So können die
Reaktionsanschläge
durch Reibung an der axialen translatorischen oszillatorischen Bewegung
teilnehmen, der die Lagerfläche
auf an sich bekannte Art und Weise zusätzlich zu ihrer Drehung während ihrer Bearbeitung
durch das Schleifband unterliegt.
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Im Rahmen der Erfindung können die
Mittel zum Beabstanden und Annähern
der beiden Messanschläge
bezüglich
einander direkt durch die Öffnungs-
und Schließbewegung
der Backen betätigt werden,
oder als Funktion dieser Bewegung zum Beabstanden und Annähern der
Messanschläge.
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Mit Bezug auf die anliegende schematische Zeichnung
werden nun zwei beispielhafte, nicht begrenzende Ausführungsbeispiele
einer Schleifbandvorrichtung gemäß der Erfindung
beschrieben, wobei:
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1 eine
Ansicht einer ersten Ausführungsform
einer Vorrichtung gemäß der Erfindung
ist;
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2 eine
Ansicht einer zweiten Ausführungsform
einer Vorrichtung gemäß der Erfindung
ist;
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3 eine
Ansicht im Sinne des Pfeils III in 2 ist.
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Wie in 1 dargestellt,
geschieht die Schleifbandbearbeitung einer zylindrischen Lagerfläche 1 eines
Werkstücks
mittels einer Bearbeitungsvorrichtung, welche Teil einer Bearbeitungsmaschine sein
kann, die mehrere Vorrichtungen aufweist, um gleichzeitig mehrere
Lagerflächen
eines Werkstücks zu
bearbeiten, beispielsweise mehrere Achszapfen und/oder Kurbelzapfen
einer Kurbelwelle. Für
mehr Details bezüglich
des allgemeinen Aufbaus und der Funktion einer solchen Maschine
ist es möglich,
beispielsweise auf das Dokument FR-A-2 636 877 (= US-A-5 058 325)
Bezug zu nehmen.
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Die Vorrichtung weist im Wesentlichen
eine erste Backe 3 auf, welche schwenkbar um eine Achse 2 herum
angebracht ist, und eine zweite Backe 5, welche schwenkbar
um eine horizontale Achse 6 an der ersten Backe 3 angebracht
ist, wobei das Gleichgewicht der Vorrichtung mittels eines Gleichgewichtszylinders 4 sichergestellt
ist. Ein Zylinder 7 stellt das Öffnen und Schließen der
beiden Backen 3 und 5 sicher, und ein Blockiersystem
mit einer Rampe 8, die unter Einwirkung eines Zylinders 9 mit
der Backe 5 zusammenwirkt, ist vorgesehen, um die beiden
Backen 3, 5 irreversibel in der geschlossenen Position
zu blockieren. Dies ermöglicht
eine Verbesserung der Geometrie der Lagerfläche, da sich die Backen nicht
voneinander wegbewegen können,
um die Formfehler der Lagerfläche
während
der Bearbeitung "freizugeben".
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Die erste Backe 3 trägt einen
Bremsschuh 10, der auf seiner zur zu bearbeitenden Lagerfläche 1 hingedrehten
Seite eine konkave feste Anschlagfläche 11 aufweist, die
einen Zylindersektor darstellt und in der Form an die Form der zu
bearbeitenden Lagerfläche 1 angepasst
ist, wobei die axiale Länge der
Anschlagfläche 11 geringer
ist als die axiale Länge
der zu bearbeitenden Lagerfläche 1.
Beispielsweise kann der Bremsschuh 10 aus Stahl bestehen,
wobei die Anschlagfläche 11 mit
hoher Genauigkeit bearbeitet ist. In dem dargestellten Beispiel
erstreckt sich die Anschlagfläche 11 im
Zylindersektor in einem Umfangswinkel von ungefähr 130°.
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Auf beiden Seiten des Bremsschuhs 10 trägt die Backe 3 eine
Einrichtung 12 zum Festlegen eines Schleifbands 13,
welches, abgewickelt von einer Aufbewahrung 14, an der
ersten Einrichtung 12 zur Festlegung vorbeiläuft, auf
einer Anschlagfläche 11 des Bremsschuhs 10,
vorbei an der zweiten Einrichtung 12 zum Festlegen und
von dort aus auf eine Aufwickeleinrichtung 15.
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Die zweite Backe 5 trägt eine
Reaktionshalterung 16, die eine Gestalt hat, die im Wesentlichen der
des Bremsschuhs 10 der ersten Backe 3 entspricht,
jedoch zwei Reaktionsrollen 17 aufweist, die drehend an
der Halterung 16 angebracht sind, wobei ihre Achsen parallel
zur Achse der zu bearbeitenden Lagerfläche 1 verlaufen, und
zwar so, dass die beiden Rollen 17 ein wenig über die
konkave Fläche
im Zylindersektor hinübertreten,
die die Halterung 16 auf der zur Lagerfläche 1 hingewandten
Seite aufweist. Im dargestellten Beispiel haben die beiden Rollen 17 einen
Durchmesser, der geringer ist als der Durchmesser der Lagerfläche 1,
und sie sind an der Halterung 16 so angebracht, dass bei
der Schließung
der beiden Backen 3 und 5 gegen die Lagerfläche 1 die beiden
Rollen 17 direkt gegen die Lagerfläche 1 aufgebracht
werden und dabei zwei Erzeugenden der Lagerfläche folgen, die voneinander
um einen Umfangswinkel in der Größenordnung
von 90° beabstandet
sind.
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Die Backe 5 trägt außerdem zwei
Messanschläge 18,
die auf beiden Seiten der Reaktionshalterung 16 an Achsen 19 befestigt
sind, die parallel zur Achse der Lagerfläche verlaufen, damit sie voneinander
getrennt und aneinander angenähert
werden können,
um an diametral gegenüberliegenden
Positionen gegen die zu bearbeitende Lagerfläche 1 angelegt werden
zu können.
Nicht dargestellte Mittel sind vorgesehen, um die beiden Anschläge 18 voneinander
zu trennen, und zwar durch Schwenken der Achsen 19, wenn
die Backen 3, 5 nicht geschlossen sind, und um
sie einander anzunähern,
wenn die Backen geschlossen sind, wobei diese Mittel durch die Öffnungs-
und Schließbewegung
der Backen direkt betätigt
werden können
oder als Funktion dieser Bewegung betätigt werden können.
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Die in den 2 und 3 dargestellte
Bearbeitungsvorrichtung hat einen Aufbau, der allgemein dem der
Bearbeitungsvorrichtungen der Maschine gemäß der FR-A-2 636 877 (= US-A-S 058 325) entspricht.
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Zwei Backen 103 und 105 sind
schwenkbar um Achsen 101 und 102 herum an einer
gemeinsamen Halterung 100 angebracht, wobei das Gleichgewicht
der Vorrichtung durch einen Zylinder 104 sichergestellt
ist. Die Betätigung
ist so gewählt,
dass die Backen 103 und 105 einander angenähert und voneinander
weg bewegt werden können
im Hinblick auf das Schließen
gegen die zu bearbeitende Lagerfläche 1, und zwar eher
durch "horizontale" Bewegungen als durch "vertikale" Bewegungen, wie
es bei den Backen der Ausführungsform
der 1 der Fall ist.
Diese Bewegungen werden gesteuert durch einen Zylinder 107,
der auf die Backe 103 einwirkt, wobei die beiden Backen 103 und 105 durch
Verzahnungen 106 gekoppelt sind. Ein Blockiersystem mit einer
Rampe 108, die mit der Backe 105 unter Einwirkung
eines Zylinders 109 zusammenarbeitet, ist vorgesehen, um
die beiden Backen 103 und 105 irreversibel in
der geschlossenen Position zu blockieren.
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Die erste Backe 103 trägt einen
Bremsschuh 110, der auf seiner zur zu bearbeitenden Lagerfläche 1 hingewandten
Seite eine konkave feste Anschlagfläche 111 aufweist,
im Zylindersektor, mit einer Form, die an die der zu bearbeitenden
Lagerfläche 1 angepasst
ist.
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Auf beiden Seiten des Bremsschuhs 110 trägt die Backe 103 eine
Einrichtung 112 zum Festlegen eines Schleifbands 113,
welches, abgewickelt von einer nicht dargestellten Aufbewahrung,
an der ersten Einrichtung zum Festlegen 112 vorbeiläuft, auf der
Anschlagfläche 111 des
Bremsschuhs 110, wobei an der zweiten Einrichtung zum Festlegen 112 und dann
auf einer nicht dargestellten Aufwickeleinrichtung wieder aufgewickelt
wird.
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Die zweite Backe 105 besteht
aus zwei Teilbacken 105a und 105b, die nebeneinander
angeordnet sind (siehe vor allem 3).
Die Teilbacke 105a ist mit der Backe 103 gekoppelt
(Verzahnungen 106), während
die Teilbacke 105b durch die Teilbacke 105a mitgenommen
wird, im Vorübergehen
an einer Feder 114.
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Die Teilbacke 105a trägt eine
Reaktionshalterung 116 mit zwei Reaktionsrollen 117,
die drehend an der Halterung 116 angebracht sind, wobei
ihre Achsen parallel zur Achse der zu bearbeitenden Lagerfläche 1 liegen.
Die beiden Rollen 117 sind voneinander so beabstandet,
dass sie gegen die zu bearbeitende Lagerfläche 1 so angelegt
werden, dass sie zwei Erzeugenden der letzteren folgen, die voneinander
in einem Umfangswinkel von weniger als 90° beabstandet sind, beispielsweise
in einem Winkel der Größenordnung
von 75°.
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Die Teilbacke 105b trägt zwei
Messanschläge 118,
die so angebracht sind, dass sie um Achsen 119 herumschwenken
können,
die parallel zur Achse der Lagerfläche 1 liegen, um einander
angenähert werden
zu können
und voneinander getrennt werden zu können im Hinblick auf ihre Festlegung
in diametral gegenüberliegenden
Positionen gegen die zu bearbeitende Lagerfläche 1. Die Bewegungen
zur Annäherung
und Beabstandung der Reaktionsanschläge 118 werden erzeugt
durch Betätigungsmittel 120, die
in Funktion der Bewegung des Schließens und Öffnens der Backen 103, 105 betätigt werden.
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Außerdem trägt die Halterung 100 einen Stopper 121,
gegen welchen die Teilbacke 105b, mitgenommen von der Teilbacke 105a,
bei der Schließung
der beiden Backen 103, 105 anliegt, so dass der
Stopper 121 die Position definiert, in welcher die beiden
Messanschläge 110 gegen
die zu bearbeitende Lagerfläche 1 angelegt
werden.
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Dies stellt die Unabhängigkeit
der Messanschläge 118,
getragen durch die Teilbacke 105b, bezüglich der Reaktionshalterung 116,
getragen von der Teilbacke 105a, sicher und ermöglicht eine
sehr genaue Einstellung der Position der Messanschläge 118,
so dass letztere genau auf dem Durchmesser der zu bearbeitenden
Lagerfläche 1 positioniert
sind, wenn sie in Kontakt mit der letzteren stehen.
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Es ist selbstverständlich,
dass die dargestellten Ausführungsformen
nur beispielhaft gegeben sind und dass viele verschiedene Modifikationen
und Variationen im Rahmen der Erfindung möglich sind. Dies betrifft nicht
nur den allgemeinen Aufbau der Bearbeitungsvorrichtung, sondern
auch beispielsweise den Winkel, in welchem das Schleifband 13,113 gegen
die Lagerfläche 1 durch
den Bremsschuh 10, 110 der ersten Backe 3, 103 angelegt
wird, welcher Winkel vorzugsweise zwischen 120° und weniger als 180° liegt, und
den Winkel, der die beiden Erzeugenden des Kontakts der Reaktionsrollen 17, 117 mit
der Lagerfläche 1 bilden,
wobei dieser Winkel vorzugsweise zwischen 60 und 120° liegt.
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Außerdem können die Rollen 17, 117 durch nicht
drehbare Anschläge
oder Auflagen ersetzt werden, in Form von Gleitschuhen, obwohl die
Rollen es ermöglichen,
die Reibung mit der Lagerfläche 1 während der
Drehung zu reduzieren.
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Außerdem sollte darauf hingewiesen
werden, dass die Reaktionsrollen 17, 117 (oder
die nicht drehbaren Reaktionsanschläge) translatorisch axial bezüglich der
Backe 5, 105 beweglich sein können, um der oszillatorischen
axialen translatorischen Bewegung zu folgen, der die Lagerfläche 1 während ihrer
Bearbeitung durch das Schleifband 13, 113 unterliegt,
zusätzlich
zu ihrer Rotation, wie dies für
die Bearbeitung mit Schleifmittel wohlbekannt ist, nämlich für die Feinstbearbeitung.
Eine andere Möglichkeit bestünde darin,
die Backe 5, 105 axial bezüglich der Backe 3, 103 beweglich
zu machen und es so zu gestalten, dass sie in die Kurbelwelle "wieder hineintritt", zwischen den beiden
Teilen, die die zu bearbeitende Lagerfläche 1 begrenzen, so
dass die Rollen 17, 117 direkt durch das zu bearbeitende
Werkstück in
seiner oszillatorischen translatorischen axialen Bewegung mitgenommen
werden.
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Schließlich könnte das Schleifband 13,
wie es in der 1 dargestellt
ist, anstatt von einer Aufnahme 14 abgewickelt zu werden
und durch die Einrichtungen zum Festlegen 12 auf der Anschlagfläche 11 des
Bremsschuhs 10 festgelegt zu werden, auch beispielsweise
ein Schleifband mit einer Klebefläche sein, um durch Kleben auf
der Anschlagfläche 11 festgelegt
zu werden.