DE69808785T2 - Aussenschleifmaschine - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Außenschleifmaschine, d. h. ein Maschinenwerkzeug, das für die Abtragung von Material von der äußeren Mantelfläche eines im wesentlichen zylindrischen oder ringförmigen Werkstücks und/oder von seinen Flanschen konstruiert ist, und insbesondere eine Außenschleifmaschine zum Schleifen der äußeren Oberfläche und/oder- der Flansche von Lagerringen und des Typs, der im Oberbegriff des beigefügten Anspruchs 1 definiert ist.
- Materialabtragende Maschinen, wie etwa Schleifmaschinen, Läppmaschinen, Honmaschinen, Fräsmaschinen usw. sind in vielen sich etwas unterscheidenden Konstruktionen und Ausführungsformen bekannt. Es ist erwünscht, daß die Maschine kompakt und so weit wie möglich raumsparend ist. Zum Erreichen eines guten Arbeitsergebnisses ist es einerseits wichtig, daß die zusammenwirkenden Teile der Maschine eine hohe gegenseitige Steifigkeit und eine geringe Neigung zu Vibrationen besitzen. Diese zuletzt erwähnten Eigenschaften werden häufig dadurch erreicht, daß die Maschine mit einem schweren Bett und einer starken und robusten Konstruktion versehen wird, und deswegen sind diese beiden Forderungen häufig gegensätzlich zu den Wünschen nach Kompaktheit und raumsparenden Eigenschaften.
- Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Außenschleifmaschine zu schaffen, die diese teilweise gegensätzlichen Eigenschaften erfüllt, wobei dies erreicht wurde, indem der Maschine die Merkmale verliehen wurden, die im beigefügten Anspruch 1 definiert sind.
- Auf diese Weise war es möglich gewesen, in der Maschine sehr kurze Abstände zu erreichen, was bedeutet, daß eine Ungenauigkeit, die in herkömmlichen Maschinen z. B. durch thermischen Einfluß und Materialelastizität bei langen Wellen usw. bewirkt wird, auf ein Minimum reduziert wird, wodurch der Maschine eine hervorragende Präzision verliehen wird.
- Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf eine Ausführungsform beschrieben, die in der beigefügten Zeichnung schematisch gezeigt ist.
-
1 zeigt einen Längsschnitt einer schematischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Außenschleifmaschine. -
2 ist eine Stirnansicht eines Abschnitts der in1 gezeigten Maschine. - Die
3 –6 zeigen schematische Querschnitte einer Stirnansicht gemäß2 , wobei die verschiedenen Elemente der Maschine in unterschiedlichen gegenseitigen Positionen sind. -
7 zeigt in größerem Maßstab einen Abschnitt der Vorrichtung gemäß1 , die für die spanabhebende Bearbeitung der äußeren Oberfläche und der seitlichen Oberfläche von Außenflanschen an einem Lagerring geeignet ist. -
1 der Zeichnung zeigt schematisch die Hauptkomponenten einer neuartigen Außenschleifmaschine, die in der gezeigten Ausführungsform als ein Außenschleifer gemäß der vorliegenden Erfindung entworfen ist. Danach enthält die Maschine einen in der Ausführungsform angedeuteten Rahmen1 , der als Maschinenbett konstruiert ist, mit einem Abschnitt2 zum Halten eines einseitig eingespannten Gehäuses, das als ein äußeres zylindrisches und im wesentlichen röhrenförmiges längliches Element3 konstruiert ist, das eine sich longitudinal erstreckende Bohrung4 aufweist, die in bezug auf das longitudinale Zentrum des zylindrischen Elements3 exzentrisch angeordnet ist. Das zylindrische Element3 ist vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise; drehfest mit dem Rahmen1 verbunden. An der äußeren Mantelfläche des zylindrischen Elements3 wird ein drehbares äußeres Element5 , ein Scheibenträger, drehbar gehalten, das von einem Motor6 , vorzugsweise einem Elektromotor angetrieben wird. In der exzentrischen Bohrung4 des Gehäuses ist eine Welle7 vorgesehen, die gedreht oder indexiert und axial verschoben werden kann. Diese Welle7 besitzt einen Abschnitt8 , der aus der Gehäusebohrung4 in einer Richtung zum Trageabschnitt2 des Gehäuses1 vorsteht und in der in der Zeichnung angedeuteten Ausführungsform einen kleineren Durchmesser aufweist als der Abschnitt der Welle7 , der im Gehäuse aufgenommen ist. Der Abschnitt8 der Welle, der somit aus dem Gehäuse vorsteht, ist in einem Raum9 aufgenommen, der im Abschnitt2 des Rahmens1 vorgesehen ist und der mit Mitteln zum Drehen der Welle7 , vorzugsweise ein Drehmomentmotor10 , und Mitteln für die axiale Verschiebung der Welle7 , vorzugsweise ein Linearmotor11 , versehen ist. Die Drehung und die axiale Verschiebung der Welle werden von Sensoren12 bzw.13 gesteuert, die vorzugsweise außerdem in dem Raum9 des Rahmenabschnitts2 enthalten sind. Es ist klar, daß die Mittel zum Drehen und zum axialen Verschieben der Welle nicht in der in der Zeichnung gezeigten Weise angeordnet sein müssen, sondern z. B. in einem ausgesparten Abschnitt der Welle enthalten sein können. - Von der Welle
7 wird ein Träger14 für eine geeignete und im weiteren nicht gezeigte Einspannanordnung für ein Werkstück15 , z. B. ein Lagerlaufring, getragen, dessen äußere Mantelfläche spanabhebend bearbeitet, z. B. geschliffen werden soll. An ihrem, dem vorstehenden Abschnitt8 gegenüberliegenden Ende besitzt die Welle7 einen inneren Raum7a (siehe z. B.3 ), in dem ein Motor17 mit integriertem Arbeitskopf16 getragen wird, wobei der Arbeitskopf und die Einspannanordnung gemeinsam so beschaffen sind, um dazwischen ein Werkstück15 einzuspannen. Das drehbare äußere Element5 oder der Scheibenträger, der an seinem vorderen Ende, d. h. an seinem Ende, das dem freien Ende des zylindrischen Elements3 benachbart ist, röhrenförmig ist, erstreckt sich etwas aus dem zylindrischen Element3 und ist mit einem fest verbundenen, im wesentlichen tellerförmigen Deckelelement19 versehen, das eine mittige Öffnung20 aufweist (siehe2 ). In der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform ist die Kante der Öffnung20 als eine ringförmige Schleifscheibe18 konstruiert. Im Betrieb dreht sich die Schleifscheibe gemeinsam mit dem äußeren Mantel5 . Der Träger14 für die Einspannanordnung erstreckt sich durch die Öffnung20 und der Arbeitskopf16 steht durch diese mittige Öffnung20 vor, so daß das Werkstück15 , das zwischen der Einspannanordnung und dem Arbeitskopf gehalten wird, zwischen Positionen, die auf das Deckelement19 ausgerichtet sind, sowie im Deckelelement19 verschoben werden kann, worauf eine axiale Bewegung der Welle7 folgt, die vom Linearmotor11 auf sie übertragen wird. Die Öffnung20 in dem Deckelelement19 besitzt eine solche Größe, daß der Arbeitskopf und die Einspannanordnung mit ausreichendem Freiraum hindurchpassen, um zu ermöglichen, daß die Welle7 und damit der Arbeitskopf16 in Bezug auf die Deckelementöffnung20 exzentrisch gedreht werden können, wodurch der Arbeitskopf16 mit dem Werkstück15 in Winkelrichtung auf einer Bahn verschoben werden kann, die ermöglicht, daß er dem inneren Umfang der Schleifscheibe18 folgt. - Um ein Richten oder Abrichten des Werkzeugs, d. h. der Schleifscheibe
18 zu erreichen, ist der Arbeitskopf16 vorzugsweise mit einer Richt- oder Abrichtwalze21 versehen, die bewirkt, daß die Schleifscheibe18 oder dergleichen ein gewünschtes oder geeignetes Profil annimmt, wenn der Welle eine Bewegung relativ zum Werkzeug verliehen wird, die von den Mitteln zum Drehen und/oder zur axialen Verschiebung auf sie übertragen wird. - Es ist klar, daß das verwendete Einspannverfahren keine wesentliche Bedeutung für die vorliegenden Erfindung besitzt und jedes der herkömmlichen Verfahren verwendet werden kann, wie etwa das zentrische Einspannen, das mikrozentrische Einspannen oder das magnetische Einspannen.
- In den
3 -6 ist in angedeuteten Querschnitten von unterschiedlichen Ausführungsformen gezeigt, wie die Hauptkomponenten der erfindungsgemäßen Schleifmaschine angeordnet sein können und relativ zueinander in Winkelrichtung verschoben werden können. -
3 zeigt, wie die Hauptkomponenten, der äußere Mantel5 , das Gehäuse3 und die Welle7 mit ihrem inneren Raum7a gemäß der in1 gezeigten Ausführungsform angeordnet sind. In dieser Ausführungsform dreht sich der Mantel5 um das feststehende drehfeste Gehäuse3 , wohingegen die Welle7 mit Hilfe ihres Motors10 (1 ) relativ zum Gehäuse gedreht werden kann. Zu diesem Zweck sind die Oberflächen zwischen dem Gehäuse3 und dem Mantel5 und zwischen dem Gehäuse3 und der Welle7 als Lagerflächen23 gebildet. - Wie aus dieser Figur ersichtlich ist, in der die Welle und ihr inneren Raum
7a ohne eingesetzten Motor gezeigt sind, ist der Raum7a in dieser Ausführungsform als eine längliche Bohrung gebildet. Dadurch ist es möglich, Motore mit unterschiedlicher Größe einzusetzen und sie außerdem an unterschiedlichen Positionen, die vom Zentrum24 des Gehäuses versetzt sind, zu positionieren. - In der Figur ist außerdem deutlich erkennbar, wie das Zentrum
25 vom Zentrum des Gehäuses versetzt ist. -
4 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Zeichnung wie die von3 aussieht, die sich jedoch dadurch etwas unterscheidet, daß die Welle7 feststehend und in Winkelrichtung unbeweglich sein kann, wohingegen das Gehäuseelement3 relativ zur Welle7 gedreht werden kann. In diesem Fall ist außerdem der Mantel5 drehbar und zwischen dem Mantel3 und dem Gehäuse 5 und zwischen dem Gehäuse5 und der Welle7 sind Lagerflächen23 vorgesehen. -
5 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform, bei der das Gehäuse5 innerhalb einer äußeren feststehenden Struktur26 mit einer dazwischen vorgesehenen Lagerfläche27 versehen ist. Zwischen dem Mantel5 und dem feststehenden Gehäuse3 befindet sich in diesem Fall keine Lagerfläche sondern ein Abstand28 . - In der in
6 angedeuteten Ausführungsform ist wie in der in5 gezeigten Ausführungsform eine feststehende äußere Struktur26 vorgesehen, wobei jedoch in diesem Fall Lagerflächen außerdem zwischen dem äußeren Mantel5 und dem Gehäuse5 vorgesehen sind, wobei das zuletzt erwähnte Gehäuse5 drehfest ist. -
7 zeigt in größerem Maßstab einen Abschnitt einer Vorrichtung gemäß der in1 gezeigten Vorrichtung. Demzufolge enthält die Maschine einen nicht gezeigten Rahmen, der ein einseitig eingespanntes Gehäuse trägt, das als ein äußerlich zylindrisches und im wesentlichen röhrenförmiges langgestrecktes Element3 konstruiert ist, das eine sich in Längsrichtung erstreckende Bohrung aufweist, die in bezug auf das longitudinale Zentrum des zylindrischen Elements3 exzentrisch angeordnet ist. Das zylindrische Element3 ist vorzugsweise drehfest mit dem Rahmen verbunden. An der äußeren Manteloberfläche des zylindrischen Elements3 wird ein angetriebenes drehbares äußeren Element5 , ein Scheibenträger, drehbar gehalten. In der exzentrischen Bohrung des Gehäuses ist eine Welle7 vorgesehen, die gedreht oder indexiert und axial verschoben werden kann. Von der Welle7 wird ein Träger14 für eine geeignete und im weiteren nicht gezeigte Einspannanordnung für ein Werkstück15 , z. B. einen Lagerlaufring gehalten, an dem äußere Flansche29 und/oder die äußere Mantelfläche spanabhebend bearbeitet, z. B. geschliffen werden sollen. Die Welle7 nimmt einen Motor7 mit integriertem Arbeitskopf auf, der zusammen mit der Einspannanordnurng so beschaffen ist, daß sie dazwischen ein Werkstück15 festklemmen. Das drehbare äußere Element5 oder der Scheibenträger, der röhrenförmig ist, erstreckt sich an seinem vorderen Ende, d. h. an seinem Ende, das denn freien Ende des zylindrischen Elements3 benachbart ist, etwas aus dem zylindrischen Element3 und ist mit einem fest verbundenem, im wesentlichen tellerförmigen Deckelelement19 mit einer mittigen Öffnung versehen, deren Kante als ringförmige Schleifscheibe18 konstruiert ist. Im Betrieb dreht sich die Schleifscheibe18 gemeinsam mit dem äußeren Mantel5 . Der Träger14 für die Einspannanordnung erstreckt sich durch die Öffnung und der Arbeitskopf steht durch die mittige Öffnung20 vor, so daß das Werkstück15 , das zwischen der Einspannanordnung und dem Arbeitskopf gehalten wird, zwischen ausgerichteten Positionen und im Deckelelement19 verschoben werden kann, woraufhin eine axiale Bewegung durch die Welle7 folgt. Die Öffnung in dem Deckelelement19 besitzt eine solche Größe, daß der Arbeitskopf und die Einspannanordnung mit ausreichendem Freiraum hindurchpassen, um zu ermöglichen, daß die Welle7 und damit der Arbeitskopf in bezug auf die Deckelementöffnung20 exzentrisch gedreht werden können, wodurch der Arbeitskopf16 mit dem Werkstück15 in Winkelrichtung auf einer Bahn verschoben werden kann, die ermöglicht, daß er dem inneren Umfang der Schleifscheibe18 folgt. Wie gezeigt ist, können die Seitenflächen der Schleifscheibe18 die beiden Seitenflächen der äußeren Flansche29 , die radial vom Lagerring abstehen, spanabhebend bearbeiten und die innere Mantelfläche der Schleifscheibe18 kann gleichzeitig oder in einem weiteren Bearbeitungsschritt die spanabhebende Bearbeitung der äußeren Mantelfläche des Werkstücks15 zwischen dessen beiden Flanschen bewirken. - Um ein Richten oder Abrichten des Werkzeugs, der Schleifscheibe
18 , zu erreichen, ist der Arbeitskopf außerdem mit einer Richt- oder Abrichtwalze21a versehen, die bewirkt, daß die Schleifscheibe18 oder dergleichen ein gewünschtes oder geeignetes Profil annimmt, wenn die Welle in eine Bewegung relativ zum Werkzeug versetzt wird, die durch die Mittel zum Drehen und/oder für die axiale Verschiebung auf sie übertragen wird. Dieses Richten der Schleifscheibe kann sowohl für die innere Mantelfläche der Schleifscheibe18 als auch für deren Seitenflächen ausgeführt werden. - Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsform beschränkt, die in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung gezeigt und beschrieben wurde, es sind statt dessen Modifikationen und Änderungen im Umfang der beigefügten Ansprüche möglich.
- Das zylindrische Gehäuse ist mit einem zylindrischen inneren Raum gezeigt, dieser Raum kann jedoch eine von der zylindrischen Form verschiedene Form aufweisen und die Welle kann jeden geeigneten Querschnitt besitzen, der ermöglicht, daß sie im inneren Raum des Gehäuses gedreht oder indexiert wird. Die Welle kann gleichfalls als das Gehäuse der eigentlichen Spindel konstruiert sein und es ist sogar möglich, die Welle durch ein System gelenkiger Verbindungen oder dergleichen zu ersetzen, das die Spindel in geeigneter Weise drehen oder indexieren kann.
Claims (12)
- Außenschleifmaschine, insbesondere Außenschleifer für die Abtragung von Material von der äußeren Mantelfläche eines ringförmigen Werkstücks und/oder von seinen Flanschen, insbesondere von Lagerlaufbahnringen, und des Typs, der ein rotatorisch angetriebenes Werkzeug wie etwa eine Schleifscheibe (
18 ), eine Einspannanordnung (14 ) für ein spanabhebend zu bearbeitendes Werkstück (15 ) und Vorschubmittel (10 ,11 ), die relative Vorschubbewegungen zwischen Werkstück und Werkzeug bewirken, umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine ferner ein röhrenförmiges Gehäuse (3 ), das einen longitudinalen, zylindrischen Innenraum (4 ) besitzt, dessen Längsachse in Bezug auf die Längsachse des Gehäuses versetzt ist, sowie eine Welle (7 ) umfaßt, die in dem Innenraum (4 ) vorgesehen ist und eine Aussparung (7a ) besitzt, in der ein Motor (17 ) angeordnet ist, der mit einem drehbaren Arbeitskopf (16 ) gekoppelt ist, der zusammen mit der Einspannanordnung ein zu bearbeitendes Werkstück halten und drehen kann, wobei die Welle in dem Raum in Winkelrichtung beweglich ist, wobei das Gehäuse (3 ) von einem rotatorisch angetriebenen äußeren Mantel (5 ) umschlossen ist, wobei der Mantel (5 ) mit einem Deckelelement (19 ) fest verbunden ist, das eine Öffnung (20 ) besitzt, die an ihrer Innenkante ein Werkzeug wie etwa eine Schleifscheibe (18 ) bildet, wobei die Welle (7 ) dann, wenn sie in dem Raum in Winkelrichtung bewegt wird, den Arbeitskopf (16 ) zusammen mit dem Werkstück (15 ) auf einer Bahn verschiebt, was ermöglicht, das Werkstück dem inneren Umfang des Werkzeugs (18 ) anzunähern und mit ihm in Kontakt zu bringen. - Außenschleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (
7 ) an ihrem der Aussparung gegenüberliegenden Ende (8 ) in einem ausgesparten Abschnitt (9 ) eines Tragrahmens (1 ,2 ) drehbar angeordnet ist. - Außenschleifmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (
8 ) der Welle (7 ), das in den ausgesparten Abschnitt (9 ) des Tragrahmens (1 ,2 ) vorsteht, so angeordnet ist, daß es durch einen in dem ausgesparten Abschnitt vorgesehenen Drehmomentmotor (10 ) gedreht wird. - Außenschleifmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (
8 ) der Welle (7 ), das in den ausgesparten Abschnitt (9 ) des Tragrahmens (1 ,2 ) vorsteht, durch Betätigung durch einen Linearmotor (11 ) axial verschiebbar ist. - Außenschleifmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (
7a ) in der Welle (7 ) in der Weise geformt ist, daß das Einsetzen von Arbeitskopf-Motoren (17 ) unterschiedlicher Größe und/oder das Positionieren des Motors (17 ) an unterschiedlichen Versatzpositionen in Bezug auf das Wellenzentrum möglich ist. - Außenschleifmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskopf (
16 ) durch Betätigung des Linearmotors zwischen Positionen, in denen das Werkstück (15 ) auf die Öffnung (20 ) ausgerichtet ist, und Positionen außerhalb hiervon axial verschiebbar ist. - Außenschleifmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskopf (
16 ) mit einem Richtwerkzeug (21 ,21a ) ausgerüstet ist, um das Werkzeug (18 ) zu richten oder auszurichten, wenn der Arbeitkopf (16 ) an eine Positionen vorgeschoben wird und das Richtwerkzeug (21 ,21a ) sich der Kante des Werkzeugs (18 ) annähert und mit dieser in Kontakt gelangt. - Außenschleifmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Richtwerkzeug eine Richtwalze (
21 ) ist, deren Profil zu dem gewünschten Profil der Schleifscheibe (18 ) komplementär ist. - Außenschleifmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Richtwerkzeug eine Richtscheibe (
21a ) ist, die die innere Mantelfläche der Schleifscheibe (18 ) sowie deren Seitenflächen richtet. - Außenschleifmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (
3 ) an dem Rahmen (1 ,2 ) fest angebracht ist und daß der drehbare äußere Mantel (5 ) durch einen von dem Gehäuse getragenen Motor (6 ) angetrieben wird. - Außenschleifmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (
7 ) mit Sensoren (11 ,12 ) ausgerüstet ist, die ihre Winkel- und ihre Axialbewegung steuern. - Außenschleifmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubmittel für relative Vorschubbewegungen zwischen Werkstück und Werkzeug Elektromotoren (
10 ,11 ) sind.
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