DE69808785T2

DE69808785T2 - Aussenschleifmaschine

Info

Publication number: DE69808785T2
Application number: DE69808785T
Authority: DE
Inventors: Mats Heijkenskjöld
Original assignee: LIDKOEPING MACHINE TOOLS LI AB; Lidkoping Machine Tools AB
Current assignee: LIDKOEPING MACHINE TOOLS LI AB; Lidkoping Machine Tools AB
Priority date: 1997-07-04
Filing date: 1998-07-03
Publication date: 2004-03-11
Anticipated expiration: 2018-07-04
Also published as: ID23886A; SK189499A3; CA2294743A1; SE9702588D0; CN1126637C; CN1261837A; SE511542C2; IL133744A0; HUP0003107A2; BG104128A; HUP0003107A3; ZA985885B; PL337872A1; DE69808785D1; EP1009585A1; AU731880B2; YU71499A; AR018499A1; ATE226126T1; US6241590B1

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 in 1 gezeigten Maschine.
Die 3–6 zeigen schematische Querschnitte einer Stirnansicht gemäß 2, wobei die verschiedenen Elemente der Maschine in unterschiedlichen gegenseitigen Positionen sind.
7 zeigt in größerem Maßstab einen Abschnitt der Vorrichtung gemäß 1, 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 Rahmen 1, der als Maschinenbett konstruiert ist, mit einem Abschnitt 2 zum Halten eines einseitig eingespannten Gehäuses, das als ein äußeres zylindrisches und im wesentlichen röhrenförmiges längliches Element 3 konstruiert ist, das eine sich longitudinal erstreckende Bohrung 4 aufweist, die in bezug auf das longitudinale Zentrum des zylindrischen Elements 3 exzentrisch angeordnet ist. Das zylindrische Element 3 ist vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise; drehfest mit dem Rahmen 1 verbunden. An der äußeren Mantelfläche des zylindrischen Elements 3 wird ein drehbares äußeres Element 5, ein Scheibenträger, drehbar gehalten, das von einem Motor 6, vorzugsweise einem Elektromotor angetrieben wird. In der exzentrischen Bohrung 4 des Gehäuses ist eine Welle 7 vorgesehen, die gedreht oder indexiert und axial verschoben werden kann. Diese Welle 7 besitzt einen Abschnitt 8, der aus der Gehäusebohrung 4 in einer Richtung zum Trageabschnitt 2 des Gehäuses 1 vorsteht und in der in der Zeichnung angedeuteten Ausführungsform einen kleineren Durchmesser aufweist als der Abschnitt der Welle 7, der im Gehäuse aufgenommen ist. Der Abschnitt 8 der Welle, der somit aus dem Gehäuse vorsteht, ist in einem Raum 9 aufgenommen, der im Abschnitt 2 des Rahmens 1 vorgesehen ist und der mit Mitteln zum Drehen der Welle 7, vorzugsweise ein Drehmomentmotor 10, und Mitteln für die axiale Verschiebung der Welle 7, vorzugsweise ein Linearmotor 11, versehen ist. Die Drehung und die axiale Verschiebung der Welle werden von Sensoren 12 bzw. 13 gesteuert, die vorzugsweise außerdem in dem Raum 9 des Rahmenabschnitts 2 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 Träger 14 für eine geeignete und im weiteren nicht gezeigte Einspannanordnung für ein Werkstück 15, z. B. ein Lagerlaufring, getragen, dessen äußere Mantelfläche spanabhebend bearbeitet, z. B. geschliffen werden soll. An ihrem, dem vorstehenden Abschnitt 8 gegenüberliegenden Ende besitzt die Welle 7 einen inneren Raum 7a (siehe z. B. 3), in dem ein Motor 17 mit integriertem Arbeitskopf 16 getragen wird, wobei der Arbeitskopf und die Einspannanordnung gemeinsam so beschaffen sind, um dazwischen ein Werkstück 15 einzuspannen. Das drehbare äußere Element 5 oder der Scheibenträger, der an seinem vorderen Ende, d. h. an seinem Ende, das dem freien Ende des zylindrischen Elements 3 benachbart ist, röhrenförmig ist, erstreckt sich etwas aus dem zylindrischen Element 3 und ist mit einem fest verbundenen, im wesentlichen tellerförmigen Deckelelement 19 versehen, das eine mittige Öffnung 20 aufweist (siehe 2). In der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform ist die Kante der Öffnung 20 als eine ringförmige Schleifscheibe 18 konstruiert. Im Betrieb dreht sich die Schleifscheibe gemeinsam mit dem äußeren Mantel 5. Der Träger 14 für die Einspannanordnung erstreckt sich durch die Öffnung 20 und der Arbeitskopf 16 steht durch diese mittige Öffnung 20 vor, so daß das Werkstück 15, das zwischen der Einspannanordnung und dem Arbeitskopf gehalten wird, zwischen Positionen, die auf das Deckelement 19 ausgerichtet sind, sowie im Deckelelement 19 verschoben werden kann, worauf eine axiale Bewegung der Welle 7 folgt, die vom Linearmotor 11 auf sie übertragen wird. Die Öffnung 20 in dem Deckelelement 19 besitzt eine solche Größe, daß der Arbeitskopf und die Einspannanordnung mit ausreichendem Freiraum hindurchpassen, um zu ermöglichen, daß die Welle 7 und damit der Arbeitskopf 16 in Bezug auf die Deckelementöffnung 20 exzentrisch gedreht werden können, wodurch der Arbeitskopf 16 mit dem Werkstück 15 in Winkelrichtung auf einer Bahn verschoben werden kann, die ermöglicht, daß er dem inneren Umfang der Schleifscheibe 18 folgt.
Um ein Richten oder Abrichten des Werkzeugs, d. h. der Schleifscheibe 18 zu erreichen, ist der Arbeitskopf 16 vorzugsweise mit einer Richt- oder Abrichtwalze 21 versehen, die bewirkt, daß die Schleifscheibe 18 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 Mantel 5, das Gehäuse 3 und die Welle 7 mit ihrem inneren Raum 7a gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform angeordnet sind. In dieser Ausführungsform dreht sich der Mantel 5 um das feststehende drehfeste Gehäuse 3, wohingegen die Welle 7 mit Hilfe ihres Motors 10 (1) relativ zum Gehäuse gedreht werden kann. Zu diesem Zweck sind die Oberflächen zwischen dem Gehäuse 3 und dem Mantel 5 und zwischen dem Gehäuse 3 und der Welle 7 als Lagerflächen 23 gebildet.
Wie aus dieser Figur ersichtlich ist, in der die Welle und ihr inneren Raum 7a ohne eingesetzten Motor gezeigt sind, ist der Raum 7a 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 Zentrum 24 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 von 3 aussieht, die sich jedoch dadurch etwas unterscheidet, daß die Welle 7 feststehend und in Winkelrichtung unbeweglich sein kann, wohingegen das Gehäuseelement 3 relativ zur Welle 7 gedreht werden kann. In diesem Fall ist außerdem der Mantel 5 drehbar und zwischen dem Mantel 3 und dem Gehäuse 5 und zwischen dem Gehäuse 5 und der Welle 7 sind Lagerflächen 23 vorgesehen.
5 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform, bei der das Gehäuse 5 innerhalb einer äußeren feststehenden Struktur 26 mit einer dazwischen vorgesehenen Lagerfläche 27 versehen ist. Zwischen dem Mantel 5 und dem feststehenden Gehäuse 3 befindet sich in diesem Fall keine Lagerfläche sondern ein Abstand 28.
In der in 6 angedeuteten Ausführungsform ist wie in der in 5 gezeigten Ausführungsform eine feststehende äußere Struktur 26 vorgesehen, wobei jedoch in diesem Fall Lagerflächen außerdem zwischen dem äußeren Mantel 5 und dem Gehäuse 5 vorgesehen sind, wobei das zuletzt erwähnte Gehäuse 5 drehfest ist.
7 zeigt in größerem Maßstab einen Abschnitt einer Vorrichtung gemäß der in 1 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 Element 3 konstruiert ist, das eine sich in Längsrichtung erstreckende Bohrung aufweist, die in bezug auf das longitudinale Zentrum des zylindrischen Elements 3 exzentrisch angeordnet ist. Das zylindrische Element 3 ist vorzugsweise drehfest mit dem Rahmen verbunden. An der äußeren Manteloberfläche des zylindrischen Elements 3 wird ein angetriebenes drehbares äußeren Element 5, ein Scheibenträger, drehbar gehalten. In der exzentrischen Bohrung des Gehäuses ist eine Welle 7 vorgesehen, die gedreht oder indexiert und axial verschoben werden kann. Von der Welle 7 wird ein Träger 14 für eine geeignete und im weiteren nicht gezeigte Einspannanordnung für ein Werkstück 15, z. B. einen Lagerlaufring gehalten, an dem äußere Flansche 29 und/oder die äußere Mantelfläche spanabhebend bearbeitet, z. B. geschliffen werden sollen. Die Welle 7 nimmt einen Motor 7 mit integriertem Arbeitskopf auf, der zusammen mit der Einspannanordnurng so beschaffen ist, daß sie dazwischen ein Werkstück 15 festklemmen. Das drehbare äußere Element 5 oder der Scheibenträger, der röhrenförmig ist, erstreckt sich an seinem vorderen Ende, d. h. an seinem Ende, das denn freien Ende des zylindrischen Elements 3 benachbart ist, etwas aus dem zylindrischen Element 3 und ist mit einem fest verbundenem, im wesentlichen tellerförmigen Deckelelement 19 mit einer mittigen Öffnung versehen, deren Kante als ringförmige Schleifscheibe 18 konstruiert ist. Im Betrieb dreht sich die Schleifscheibe 18 gemeinsam mit dem äußeren Mantel 5. Der Träger 14 für die Einspannanordnung erstreckt sich durch die Öffnung und der Arbeitskopf steht durch die mittige Öffnung 20 vor, so daß das Werkstück 15, das zwischen der Einspannanordnung und dem Arbeitskopf gehalten wird, zwischen ausgerichteten Positionen und im Deckelelement 19 verschoben werden kann, woraufhin eine axiale Bewegung durch die Welle 7 folgt. Die Öffnung in dem Deckelelement 19 besitzt eine solche Größe, daß der Arbeitskopf und die Einspannanordnung mit ausreichendem Freiraum hindurchpassen, um zu ermöglichen, daß die Welle 7 und damit der Arbeitskopf in bezug auf die Deckelementöffnung 20 exzentrisch gedreht werden können, wodurch der Arbeitskopf 16 mit dem Werkstück 15 in Winkelrichtung auf einer Bahn verschoben werden kann, die ermöglicht, daß er dem inneren Umfang der Schleifscheibe 18 folgt. Wie gezeigt ist, können die Seitenflächen der Schleifscheibe 18 die beiden Seitenflächen der äußeren Flansche 29, die radial vom Lagerring abstehen, spanabhebend bearbeiten und die innere Mantelfläche der Schleifscheibe 18 kann gleichzeitig oder in einem weiteren Bearbeitungsschritt die spanabhebende Bearbeitung der äußeren Mantelfläche des Werkstücks 15 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 Abrichtwalze 21a versehen, die bewirkt, daß die Schleifscheibe 18 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 Schleifscheibe 18 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

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.