EP2732915A2

EP2732915A2 - Federendenschleifmaschine mit Schutzvorrichtung

Info

Publication number: EP2732915A2
Application number: EP20130192737
Authority: EP
Inventors: Joachim Reichel; Martin Schnizler
Original assignee: Wafios AG
Current assignee: Wafios AG
Priority date: 2012-11-20
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2033-11-13
Also published as: EP2732915B1; CN103831708A; EP2732915A3; DE102012221221A1

Abstract

Eine Federendenschleifmaschine (100) zum Schleifen von Federenden von Schraubendruckfedern hat eine Schleifeinheit (120), die ein Schleifscheibenpaar mit zwei drehbaren Schleifscheiben (130, 140) aufweist, zwischen denen ein Schleifraum (135) gebildet ist, eine Ladeeinheit (150), die mindestens einen im Wesentlichen achsparallel mit den Schleifscheiben drehbaren Ladeteller (160, 170) aufweist, der eine Vielzahl von außeraxialen Federaufnahmen (166) zur Aufnahme jeweils einer Schraubendruckfeder (F) hat, und eine Steuereinheit (102) zur Steuerung der Ladeeinheit und der Schleifeinheit. In Federaufnahmen aufgenommene Schraubendruckfedern (F) sind durch Drehung eines in einer Arbeitsposition angeordneten Ladetellers sukzessive ertlang einer Schleifbahn durch den Schleifraum transportierbar. Während einer Bearbeitungsphase stehen jeweils beide Federenden der im Schleifraum befindlichen Schraubendruckfedern gleichzeitig in einem Kontaktbereich derart in spanabtragendem Eingriff mit einer zugeordneten Schleifscheibe, dass von dem Kontaktbereich ein Partikelstrom mit abgetragenen Partikeln des Werkstoffs der Schraubenfedern ausgeht. An mindestens einer durch den Partikelstrom erreichbaren Position der Federendenschleifmaschine ist eine Schutzeinrichtung (221, 222, 223, 224, 225, 226, 227) angebracht. Zumindest eine dem Partikelstrom ausgesetzte Oberfläche der Schutzeinrichtung besteht aus einem anorganischen Nicht-Eisen-Material, z.B. aus Messing. Dadurch kann die Entstehung von störenden eisenhaltigen Ablagerungen an den geschützten Stellen weitgehend unterdrückt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Federendenschleifmaschine zum Schleifen von Federenden von Schraubendruckfedern gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Schraubendruckfedern sind Maschinenelemente, die üblicherweise aus kaltverformtem Draht hergestellt und beispielsweise als Tragfedern oder Ventilfedern in großen Mengen im Automobilbau benötigt werden. Von besonderer Bedeutung für die sichere Funktion von Schraubendruckfedern bei der bestimmungsgemäßen Verwendung sind die Federenden, d.h. die beiden axialen Endbereiche der Schraubendruckfedern. Die Federenden dienen zur Überleitung der Federkraft auf die Anschlusskörper und sind in der Regel so auszubilden, dass bei jeder Federstellung ein möglichst axiales Einfedern bewirkt wird. Das Federendenschleifen, d.h. die Material abtragende Bearbeitung der Federenden mittels Schleifen, trägt in diesem Zusammenhang dazu bei, an den Federenden rechtwinklig zur Federachse ausreichende Auflageflächen für die Anschlusskörper zu schaffen.
Es werden erhebliche Anstrengungen unternommen, den Prozess des Federendenschleifens so zu optimieren, dass Schraubendruckfedern mit guter Qualität mit hoher Produktivität hergestellt werden können.
Für das Federendenschleifen hat sich in vielen Bereichen das DoppelSeitenplanschleifverfahren mit ungespannten Federn durchgesetzt. Beim Schleifen mit rotierendem Werkzeug handelt es sich bekanntlich um ein spanendes Fertigungsverfahren mit geometrisch unbestimmten Schneiden. Die Bezeichnung des DoppelSeitenplanschleifprozesses richtet sich nach der Art der zu erzeugenden Flächen (Planflächen), der Anzahl der zu schleifenden Flächen (zwei), dem sich hauptsächlich in Eingriff befindlichen Teil der Schleifscheibe (Seitenfläche) und dem Verfahren (Schleifen). Eine Besonderheit dieses Verfahrens ist die Tatsache, dass die Schraubendruckfedern den Schleifdruck selbst aufbringen.
Eine für das Doppel-Seitenplanschleifverfahren geeignete numerisch gesteuerte Federendenschleifmaschine hat eine Schleifeinheit, eine Ladeeinheit und eine Steuereinheit zur Steuerung der Ladeeinheit und der Schleifeinheit. Die Schleifeinheit hat ein Schleifscheibenpaar mit zwei drehbaren Schleifscheiben, deren Drehachsen normalerweise koaxial zueinander angeordnet oder leicht gegeneinander verkippt sind. Zwischen den einander zugewandten Seitenflächen der Schleifscheiben wird ein Schleifraum gebildet. Die Ladeeinheit hat mindestens einen mehr oder weniger achsparallel mit den Schleifscheiben drehbaren Ladeteller, der eine Vielzahl von außeraxialen Federaufnahmen zur Aufnahme von jeweils einer Schraubenfeder hat. Die Federachsen der in den Federaufnahmen aufgenommenen Schraubendruckfedern sollen dabei möglichst parallel zur Drehachse der Ladeeinheit und damit senkrecht zu den schleifenden Seitenflächen der Schleifscheiben stehen. Zusätzlich können weitere Einheiten, z.B. eine Abrichteinheit zur Wiederherstellung der Ebenheit der Schleifscheiben, ein Federlängenmessgerät etc. vorgesehen sein.
Zwischen den Achsen der Schleifscheiben und der Drehachse des Ladetellers besteht bei der Schleifoperation ein Abstand. Während einer Schleifoperation werden diejenigen Schraubendruckfedern, die in Federaufnahmen des Ladetellers aufgenommen sind, durch Drehung des Ladetellers sukzessive entlang einer kreisbogenförmigen Schleifbahn oder Spur durch den Schleifraum zwischen den drehenden Schleifscheiben transportiert. Dabei werden jeweils beide Federenden der im Schleifraum befindlichen Schraubendruckfedern gleichzeitig durch Schleifen bearbeitet.
Beim Schleifen von federartig umgeformten Drahtwerkstoffen wird ein Gemisch aus Verschleißprodukten der Schleifscheiben und Abtrag des Drahtwerkstoffes erzeugt, das sich teilweise im Inneren der Federendenschleifmaschine sowie an den Werkzeugen, wie beispielsweise dem Ladeteller und/oder Führungswellen und/oder an anderen Stellen dauerhaft ablagert. Diese festen Ablagerungen können sich negativ auf den Schleifprozess, die Absaugung der Partikel und die Qualität der geschliffenen Schraubendruckfedern auswirken. Aus diesen Gründen werden die Ablagerungen normalerweise regelmäßig zum Beispiel mit einem Meißel entfernt. Dieser Vorgang verringert die Produktionszeit der Federendenschleifmaschine, verursacht Kosten und bindet Personal.

AUFGABE UND LÖSUNG

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Maschinenverfügbarkeit bei konstanter Teilequalität und ohne negative Beeinflussung der Funktionsflächen der Maschine, wie beispielsweise Aufnahmen der Schraubenfedern, Maschineninnenraum, Absaugung, zu erhöhen.
Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung eine Federendenschleifmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Beim Federendenschleifen stehen die im Schleifraum befindlichen Schraubendruckfedern mit ihren Endbereichen jeweils in einem Kontaktbereich derart in spanabtragendem Eingriff mit einer sich drehenden Schleifscheibe, dass von dem Kontaktbereich ein Partikelstrom mit abgetragenen Partikeln des Werkstoffs der Schraubenfeder ausgeht. Der Partikelstrom enthält in der Regel auch Abtrag von Schleifscheibenmaterial. Gemäß der beanspruchten Erfindung ist an mindestens einer durch den Partikelstrom erreichbaren Position der Federendenschleifmaschine eine Schutzeinrichtung angebracht, bei der zumindest eine dem Partikelstrom ausgesetzte Oberfläche aus einem anorganischen Nicht-Eisen-Material besteht. Die Eigenschaften der Oberfläche werden somit durch die Materialeigenschaften des Nicht-Eisen-Materials mitbestimmt.
Schraubenfedern werden in der Regel aus Federstahldraht hergestellt. Der Partikelstrom enthält somit unter anderem feste, teilflüssige oder flüssige Partikel eines überwiegend aus Eisen bestehenden Drahtwerkstoffs. Es wurde erkannt, dass derartige Partikel an einer durch ein anorganisches Nicht-Eisen-Material gebildeten Oberfläche wesentlich weniger stark anhaften als an bei herkömmlichen Federendenschleifmaschinen vorhandenen Funktionsflächen, z.B. lackierten oder unlackierten Bauteilen aus Stahl. Die Entstehung von permanenten eisenhaltigen Ablagerungen kann somit vermieden oder erheblich vermindert werden. Auftreffende Partikel haften entweder überhaupt nicht an der Oberfläche an oder die auftretenden Haftkräfte sind so gering, dass eine sich ggf. aufbauende kleine Ablagerung bald wieder ohne Fremdeingriff abgelöst wird oder leicht abgewischt oder auf andere Weise abgelöst werden kann. Es wird somit eine Schutzeinrichtung zur Verminderung oder Vermeidung von Ablagerungen in und/oder an ablagerungsgefährdeten Stellen einer Federendenschleifmaschine und den zugehörigen Anbauanlagen und Werkzeugen bereitgestellt.
Der Begriff "Nicht-Eisen-Material" (NE-Material) soll hierbei anorganische Materialien umfassen, deren Materialeigenschaften nicht durch Eigenschaften des Elements Eisen (Fe) dominiert werden. Ein "Nicht-Eisen-Material" im Sinne dieser Anmeldung hat weniger als 50 Gew.% Fe, vorzugsweise weniger als 10 Gew. % Fe.
Geeignet sind insbesondere alle anorganischen Nicht-Eisen-Materialien, die im Vergleich zu Eisen-Werkstoffen wie Stahl etc. haftungsvermindernd für die beim trockenen Schleifen entstehenden, z.T. glühenden, teilflüssigen oder flüssigen eisenhaltigen Partikel wirken.
Bei einer Ausführungsform ist das Nicht-Eisen-Material ein Nicht-Eisen-Metall, also ein metallischer Werkstoff. Der Begriff Nicht-Eisen-Metall (NE-Metall) soll in dieser Anmeldung sowohl weitgehend reine Metalle (z.B. Buntmetalle wie Cu etc.) umfassen als auch Metall-Legierungen mit zwei oder mehr metallischen Komponenten. Viele geeignete Nicht-Eisen-Metalle lassen sich gut und kostengünstig zu dauerhaft wirksamen Schutzeinrichtungen verarbeiten.
Es wurde beobachtet, dass sich die beim Trockenschleifen erzeugten Fe-haltigen Partikel kaum an kupferhaltigen Werkstoffen, Aluminiumwerkstoffen und zinkhaltigen Werkstoffen anlagern. Es wird vermutet, dass dieser Effekt durch die hohe Wärmeleitfähigkeit und die geringe Aufwärmung dieser Metalle bei gleichzeitig hoher Wärmeabstrahlung begünstigt wird. Eventuell spielt auch die begrenzte Löslichkeit von Fe in desen Materialien eine Rolle.
Bei bevorzugten Ausführungsformen werden daher für die Herstellung einer Schutzehrichtung Nicht-Eisen-Metalle verwendet, die als Hauptelement (d.h. Anteil von mehr als 50 Gew. %) Kupfer (Cu), Aluminium (Al) oder Zink (Zn) enthalten. Besonders NE-Metalle auf Basis von Kupfer (Cu) haben sich hier bewährt. Es kann z.B. weitgehend reines Kupfer oder reines Aluminium verwendet werden. In der Regel werden Legierungen mit zwei oder mehr metallischen Komponenten verwendet. Messinglegierungen (Legierungen auf Basis Cu-Zn, evtl. mit weiteren Komponenten) oder Bronzelegierungen (Legierungen auf Basis Cu-Sn, evtl. mit weiteren Komponenten) verbinden dabei hervorragende haftungsmindernde Eigenschaften mit guter Verarbeitbarkeit und Haltbarkeit.
Es ist auch möglich, eine Schutzeinrichtung unter Verwendung eines nichtmetallischen Nicht-Eisen-Materials herzustellen. Beispielsweise kann die Schutzeinrichtung zumindest in dem an die Oberfläche nach innen angrenzenden Bereich aus einem keramischen Material bestehen, z.B. aus einem nicht-oxidischen keramischen Material wie z.B. Borcarbid (BC), Siliziumcarbid (SiC) oder Bornitrid (BN). Hier ergibt sich als zusätzlicher Vorteil eine hohe Beständigkeit gegen abrasiven Verschleiß durch die auftreffenden Partikel. Möglich sind auch keramische Schichten aus Aluminiumoxid oder Aluminiumtitanoxid, die z.B. durch thermisches Spritzen erzeugt werden können.
Es ist auch möglich, eine Schutzeinrichtung unter Verwendung eines Hartmetalls herzustellen. Die Schutzeinrichtung kann somit zumindest in dem an die Oberfläche angrenzenden Bereich aus einem Hartmetall bestehen, wie z.B. Wolframcarbid (WC), Titancarbid (TiC) oder Titannitrid (TiN), ggf. mit Zusätzen wie Cobalt, Nickel und/oder Molybdän etc.. Derartige Materialien werden üblicherweise dort verwendet, wo Härte und Verschleißfestigkeit benötigt werden. Bei der hier vorgeschlagenen Verwendung steht allerdings die mangelnde Affinität zu eisenhaltigen Partikeln in Schleifabtrag im Vordergrund.
An manchen Stellen könnte auch eine Schicht aus einem Glasmaterial oder ein Glaselement als Schutzeinrichtung dienen.
Die Art der Schutzeinrichtung kann in Abhängigkeit von den zu schützenden Stellen und den zur Verwendung vorgesehenen Materialien gewählt werden.
Beispielsweise ist es möglich, dass eine Schutzeinrichtung ein Blech bzw. ein Blechteil aus einem Nicht-Eisen-Metall ist oder ein Blech oder Blechteil aufweist, welches eine Beschichtung aus einem Nicht-Eisen-Material trägt. Der Begriff "Blech" bezeichnet hierbei ein flaches Walzfertigprodukt aus Metall. Das Blech bzw. das daraus gefertigte Blechteil kann im Wesentlichen eben gestaltet sein oder in eine geeignete dreidimensionale Form gebracht sein, z.B. in Hülsenform. Ein Blechteil kann an einem Trägerelement durch Schrauben, Schweißen, Löten, Kleben und/oder Klemmen oder auf andere Weise befestigt sein. Es kann partiell freitragend eingebaut sein oder flächig an einer Trägerfläche anliegen. Blechteile können als Konstruktionselemente der ursprünglichen Konstruktion der Federendenschleifmaschine vorgesehen sein oder nachgerüstet werden. Blechteile eignen sich besonders gut zur Auskleidung ablagerungsgefährdeter Innenräume. Beispielsweise können Blechhülsen in die Federaufnahmen eines Ladetellers eingefügt werden und/oder in einen Absaugkanal zur Innenauskleidung.
Eine Schutzeinrichtung kann auch ein massives Bauteil sein, das z.B. durch spanende Bearbeitung aus einem Vorprodukt hergestellt wird. Auch Schutzeinrichtungen in Form von Hohlkörpern sind möglich, z.B. in Form von Ringen oder Hülsen.
Es ist auch möglich, dass die Schutzeinrichtung eine auf einem Trägerelement aufgebrachte Beschichtung mit einem Nicht-Eisen-Material aufweist, wobei die freie Oberfläche der Beschichtung die dem Partikelstrom ausgesetzte Oberfläche bildet. Eine solche Beschichtung wird hier auch als "Schutzschicht" bezeichnet. Das Trägerelement kann z.B. ein Blech oder ein massives Bauteil aus einem Stahlwerkstoff sein. Bei der Beschichtung kann es sich z.B. um eine Hartmetall-Beschichtung oder um eine keramische Beschichtung oder um eine metallische Beschichtung aus einem Nicht-Eisen-Metall handeln. Auch eine Glasschicht kann als Schutzschicht dienen.
An und in einer Federendenschleifmaschine gibt es nach den Feststellungen der Erfinder an unterschiedlichen Stellen Komponenten und Oberflächen, die durch Anbringen einer Schutzeinrichtung gegen die Entstehung störender dauerhafter Ablagerungen geschützt werden können. Einige Möglichkeiten werden im Zusammenhang mit der Beschreibung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Bevorzugte Ausführungsformen von Federendenschleifmaschinen haben einen Anschlussstutzen zum Anschluss an eine Absaugeinrichtung zum Absaugen von Bearbeitungsrückständen aus einem teilweise umschlossenen Arbeitsraum der Federendenschleifmaschine. Der Anschlussstutzen kann integraler Bestandteil des Maschinengehäuses sein. Im Arbeitsraum liegen die Schleifscheiben und die Kontaktbereiche, an denen der Materialabtrag stattfindet. Die Absaugeinrichtung zieht mittels Luftstrom einen großen Anteil des Partikelstroms an und dient dem gesteuerten Abtransport der Bearbeitungsrückstände. Vorzugsweise ist an einer oder mehrerer ablagerungsgefährdeten Stellen des Anschlussstutzens eine Schutzeinrichtung angeordnet. In der Regel mündet ein Absaugkanal der Absaugeinrichtung in einem Mündungsbereich des Anschlussstutzens in dem Arbeitsraum. Vorzugsweise ist eine Schutzeinrichtung in dem Mündungsbereich angeordnet. Weiterhin kann der Anschlussstutzen und/oder der Absaugkanal zumindest in einem an den Mündungsbereich anschließenden Abschnitt mit einer Schutzeinrichtung ausgekleidet sein. Das Innere des Absaugkanals kann beispielsweise ausgehend vom Mündungsbereich über eine große Länge in der Größenordnung von einem oder mehreren Metern mit einer Schutzeinrichtung ausgekleidet sein. Eine Auskleidung mit einer Schutzvorrichtung kann insbesondere in stärker gekrümmten oder abgewinkelten Abschnitten sinnvoll sein, wo die Gefahr von Ablagerungen größer ist als in geraden Abschnitten.
Im Bereich des Arbeitsraumes gibt es in der Regel unterschiedliche Oberflächenabschnitte, in denen die vom Kontaktbereich ausgehenden Partikel unter relativ steilem Auftreffwinkel auftreffen, so dass eine relativ hohe Dichte auftreffender Partikel und damit die Gefahr eines schnellen Aufwachsens einer Ablagerung vorliegen kann. Entsprechende Schutzeinrichtungen können so angeordnet sein, dass ihre Oberfläche derart schräg zum Partikelstrom ausgerichtet ist, dass Auftreffwinkel der Partikel im Bereich von 20° bis 90° liegen.
Nach den Beobachtungen der Erfinder sind nicht nur solche Oberflächen ablagerungsgefährdet, die parallel bzw. im Wesentlichen parallel zu den Drehachsen von Schleifscheibe und Ladeteller ausgerichtet sind. Insbesondere durch Verwirbelungen des Partikelstromes kann es auch an solchen Oberflächen zu störenden Ablagerungen kommen, welche im Wesentlichen senkrecht zu den Drehachsen und somit in der Regel mehr oder weniger horizontal ausgerichtet sind. Beispielsweise können sich oberhalb des Schleifraums Ablagerungen bilden, die sich bei ausreichender Größe wieder von der Oberfläche ablösen und in den Schleifraum fallen können. Auch solche Oberflächen können mittels einer Schutzeinrichtung gegen den Aufbau von Ablagerungen geschützt werden.
Gemäß einer anderen Formulierung der Erfindung wird die Verwendung eines anorganischen Nicht-Eisen-Materials zur Herstellung einer Schutzeinrichtung zur Verminderung von Ablagerungen mit abgetragenen Partikeln eines eisenhaltigen Werkstoffs an einer einem Partikelstrom mit eisenhaltigen Partikeln ausgesetzten Oberfläche einer Federendenschleifmaschine vorgeschlagen. Das Nicht-Eisen-Material kann z.B. in Form einer Beschichtung auf eine ablagerungsgefährdete Fläche der Federendenschleifmaschine aufgebracht werden. Das Nicht-Eisen-Material kann auch zu einem beschichteten oder unbeschichteten Blech oder Blechteil oder einem massiven Bauteil verarbeitet werden, welches dann an einer ablagerungsgefährdeten Stelle der Federendenschleifmaschine anstelle eines entsprechenden Bauteils oder zusätzlich dazu angebracht wird.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können. Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1: zeigt eine schematische Seitenansicht einer Federendenschleifmaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 2: zeigt einen horizontalen Schnitt durch den Arbeitsraum der Federendenschleifmaschine von Fig. 1 mit einer schematischen Draufsicht auf die untere Schleifscheibe und einen Ladeteller während einer Schleifoperation.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Im Folgenden werden einige Aspekte von Ausführungsformen der Erfindung am Beispiel einer vertikal aufgebauten Federendenschleifmaschine 100 dargestellt, die für die Trockenbearbeitung von Schraubendruckfedern (vereinfacht auch als Federn bezeichnet) im Doppel-Seitenplanschleifverfahren mit ungespannten Federn im Zustellverfahren eingerichtet ist. Die Maschine ist in Single-Bauweise mit zwei Schleifspindeln und zwei Ladetellern aufgebaut. Sie umfasst im Wesentlichen eine Schleifeinheit 120, eine Ladeeinheit 150 sowie eine Steuereinheit 102 zur Steuerung von steuerbaren Komponenten der Ladeeinheit 150 und der Schleifeinheit 120.
Die Schleifeinheit 120 hat ein Schleifscheibenpaar mit zwei koaxial drehbaren Schleifscheiben 130, 140, zwischen denen im Betrieb der Maschine ein Schleifraum 135 gebildet wird. Die obere Schleifscheibe 130 ist am unteren Ende einer oberen Schleifspindel 132 befestigt, die mit vertikaler Drehachse 134 im oberen Teil der Tragekonstruktion der Schleifeinheit gelagert ist und mittels eines oberen Motors 136 angetrieben werden kann. Die untere Schleifscheibe 140 wird von einer im unteren Teil der Tragekonstruktion drehbar gelagerten unteren Schleifspindel 142 getragen, die mittels eines unteren Motors 146 um eine vertikale Drehachse 144 gedreht werden kann, die koaxial zur Drehachse 134 der oberen Schleifspindel verläuft.
Der in der Höhe variable Schleifraum wird nach oben durch die im Wesentlichen serkrecht zur Drehachse 134 verlaufende Seitenfläche 131 der oberen Schleifscheibe 130 und nach unten durch die im Wesentlichen senkrecht zur unteren Drehachse 144 ausgerichtete Seitenfläche 141 der unteren Schleifscheibe begrenzt.
Die obere Funktionseinheit mit oberer Schleifspindel 132 und Motor 136 ist zur Anpassung an verschiedene Federlängen höhenverstellbar. Die untere Schleifspindel ist zum Verschleißausgleich vertikal verfahrbar. Bei Ausführungsformen, die auch für das Federendenschleifen im Durchlaufverfahren genutztwerden können, ist als Option vorgesehen, eine der Schleifscheiben bzw. eine der Schleifspindeln in eine definierte Schrägstellung zu bringen. Um einen Schleifprozess im Zustellverfahren durchführen zu können, ist die obere Schleifspindel 132 durch Bewegung parallel zur Spindelachse 134 in Richtung auf die untere Schleifscheibe zustellbar, wobei die Zustellgeschwindigkeit bzw. das Zustellgeschwindigkeitsprofil durch die Steuereinheit 102 vorgegeben werden kann.
Die unmittelbar neben der Schleifeinheit 120 angeordnete Ladeeinheit 150 hat zwei achsparallel mit den Schleifscheiben unbegrenzt drehbare Ladeteller 160, 170, die gemeinsam von einem Drehtisch 180 getragen werden, der mittels eines nicht gezeigten Antriebs um eine vertikale Drehachse 182 drehbar ist. Der erste Ladeteller 160 wird von einer ersten Ladetellerwelle 162 getragen, die mit vertikaler Drehachse 164 am Drehtisch gelagert ist. Der erste Ladeteller befindet sich in Fig. 1 in seiner Arbeitsposition mit teilweisem Eingriff in den Schleifraum. Der zweite Ladeteller 170 wird durch eine zweite Ladetellerwelle 172 getragen, die um eine vertikale Drehachse 174 drehbar ist. Die Drehachsen der Ladeteller liegen in gleichen radialen Abständen von der Drehachse 182 des Drehtischs an diametral gegenüberliegenden Positionen. Der zweite Ladeteller befindet sich in seiner Ladeposition, die ein maschinelles oder manuelles Be- und Entladen der Federaufnahmen gestattet. Die Ladeteller sind jeweils leicht auswechselbar, um die Maschine für unterschiedliche Federgeometrien einzurichten.
Die Ladetellerwellen können jeweils durch eigene Antriebe angetrieben werden. Es ist auch möglich, einen einzelnen Antrieb im Bereich der Arbeitsposition anzubringen und die Ladetellerwelle des jeweils in die Arbeitsposition gefahrenen Ladetellers mechanisch an diesen Antrieb anzukoppeln. Anstelle eines Drehtischs könnten auch linear verfahrbare Einheiten als Träger für die Ladeteller vorgesehen sein.
Jeder Ladeteller hat eine Vielzahl von außeraxial zu seiner Drehachse angeordneten Federaufnahmen 166, die jeweils eine einzige Schraubendruckfeder F für die Bearbeitung aufnehmen sollen (vgl. Fig. 2) Schraubendruckfedern haben im Allgemeinen eine zylindrische Form, andere Formen, wie z.B. kegelige Formen, konvexe oder konkave doppelkeglige Formen oder zylindrische Formen mit kegeligen Federenden sind möglich. Federaufnahmen können mit und ohne Federbüchsen genutzt werden. Es können einstöckige oder mehrstöckige Ladeteller verwendet werden. Beim Ausführungsbeispiel sind die Ladeteller einstöckig und haben Federaufnahmen in drei unterschiedlichen radialen Abständen zur Drehachse des Ladetellers. Die Federaufnahmen sind in drei konzentrischen Ringen oder Reihen um die Drehachse herum angeordnet (vgl. Fig. 2)
Die Ladeteller können durch Drehung des Drehtisches 180 jeweils zwischen einer Arbeitsposition und einer Ladeposition hin- und herbewegt werden. In den Darstellungen der Fig. 1 und 2 befindet sich der erste Ladeteller 160 in seiner Arbeitsposition, während der zweite Ladeteller 170 in der Ladeposition steht. In der Arbeitsposition ist der Achsabstand zwischen dem Drehzentrum der Schleifscheiben, d.h. deren Drehachsen, und der Drehachse 164 des Ladetellers so bemessen, dass alle Federaufnahmen bei Drehung des Ladetellers um seine Drehachse auf einer kreisbogenförmigen Schleifbahn oder Spur durch den Schleifraum zwischen den sich drehenden Schleifscheiben transportiert werden. Während dieser Drehbewegung werden die beiden einander gegenüberliegenden Federenden der im Schleifraum befindlichen Schraubendruckfedern jeweils gleichzeitig durch die damit in Kontakt kommenden Seitenflächen der Schleifscheiben geschliffen. Dabei wird die erzielbare Abtragsleistung im Wesentlichen durch die Lage der Spur der einzelnen Schraubendruckfedern im Schleifraum, durch die Schleifgeschwindigkeit, die Ladetellerdrehzahl den an den jeweiligen bearbeiteten Flächen entstehenden Schleifdruck sowie die Beschaffenheit der Feder, z.B. durch die Federgeometrie und den Federwerkstoff, bestimmt.
Die Schleifscheiben 130, 140 befinden sich in einem zur Ladeeinheit hin offenen, aber schließbaren Arbeitsraum 190, der nach oben durch das Maschinenoberteil, nach unten durch das Maschinenunterteil und zur Rückseite durch bogenförmig um die Schleifscheiben herum angeordnete vertikale Platten 192 umschlossen ist.
Um während des Schleifprozesses den außerhalb des Schleifraums 135 legenden Teil der Ladeeinheit sowie die Umgebung vor Funkenflug, Abrieb und Lärm zu schützen, hat die Federendenschleifmaschine an der der Ladeeinheit zugewandten Seite der Schleifeinheit einen vertikal verfahrbaren Schutzschild 128, der einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein kann und im Beispiel bogenförmig gewinkelt gestaltet ist. Beim Einrichten der Maschine ist der Schutzschild nach oben gefahren, damit der Bereich zwischen den Schleifscheiben leicht zugänglich wird. Weiterhin ist eine vertikal verfahrbare Schutzhaube 129 vorgesehen, die an ihrer Unterkante eine Gummilippe aufweist. Die Schutzhaube wird vor Beginn der Schleifoperation nach unten gefahren, bis ihre Unterkante auf dem Tisch aufliegt und den Ladeteller verdeckt. Die Schutzhaube schließt dann den in Arbeitsposition befindlichen Ladeteller ein. Der Schutzschild und die Schutzhaube sind in Fig. 1 und Fig. 2 gestrichelt dargestellt.
Eine der Federendenschleifmaschine zugeordnete Absaugeinrichtung hat ein nicht dargestelltes Sauggebläse, welches über einen mehrere Meter langen Absaugkanal 210 an den Arbeitsraum angeschlossen ist. Die den Innenraum des Absaugkanals umschließenden Wandteile 220 können beispielsweise aus verzinktem Stahlblech gefertigt sein. Am Gehäuse der Federendenschleifmaschine ist ein Anschlussstutzen 240 gehäusefest montiert. Dieser bildet einen Teil der Federendenschleifmaschine und dient zum Anschluss externer Komponenten der Absaugeinrichtung.
Der Absaugkanal 210 mündet in einen innerhalb des Anschlussstutzens liegenden Mündungsbereich 230 in den Arbeitsraum. Die Längsrichtung des Absaugkanals und des Anschlussstutzens verläuft im Wesentlichen tangential zu den Schleifscheiben ausgehend von demjenigen Bereich, in welchem die Federn in den Schleifraum zwischen den Schleifscheiben eintreten (Eintrittsseite). Dadurch wird ein großer Anteil der beim Schleifen entstehenden Bearbeitungsrückstände (abgeschliffene Partikel, ggf. Abrieb der Schleifscheiben etc.) aufgrund der zusammenwirkenden Rotationsbewegungen von Schleifscheiben und Ladeteller in Richtung des Absaugkanals geschleudert. In Fig. 2 sind Hauptrichtungen des von dem eintrittsseitigen Kontaktbereichen ausgehenden Partikelstroms mit Pfeilen HR dargestellt.
Eine sekundäre Flugrichtung der Partikel geht von demjenigen Kontaktbereich aus, in dem die Federn aus dem Schleifraum wieder austreten (Austrittsbereich). Entsprechende Pfeile SF sind in Fig. 2 gezeigt.
Es ist ersichtlich, dass diejenigen Oberflächenbereiche, die diesem direkt von den Kantaktbereichen abgehenden Partikelstrom ausgesetzt sind, besonders ablagerungsgefährdet sind. Aufgrund der hohen Drehzahl der Schleifscheiben kommt es jedoch im Arbeitsbereich auch zu Verwirbelungen, so dass auch alle anderen den Arbeitsraum umschließenden inneren Oberflächen prinzipiell ablagerungsgefährdet sind. Nach den Beobachtungen der Erfinder kann es auch jenseits des Mündungsbereichs 230 innerhalb des Anschlussstutzens zu Ablagerungen kommen.
Bei der Ausführungsform werden störende Ablagerungen von Schleifrückständen durch besondere Ausgestaltung von ablagerungsgefährdeten Oberflächenbereichen vermieden, indem einige oder alle gefährdeten Oberflächen mit Hilfe von Schutzeinrichtungen geschützt werden, die eine dem Partikelstrom ausgesetzte Oberfläche aus einem anorganischen Nicht-Eisen-Material haben.
Alle inneren Oberflächen des Absaugkanals im Anschlussstutzen 240, vor allem auch der Mündungsbereich 230, sind mit einer Schutzeinrichtung in Form eines einige Millimeter dicken unlackierten Messingblechs 221 verkleidet, welches von innen an die Wandteile 220 des Anschlussstutzens angeschraubt, angeklebt oder auf andere Weise befestigt sein kann. Dadurch formen die vom Kontaktbereich kommenden, hier auftreffenden Partikel keine störenden Ablagerungen mehr. Soweit dünne Ablagerungen entstehen, können diese während Routine-Wartungsphasen ohne Mühe abgewischt werden. Die Auskleidung mit Messingblech kann sich bis in eine Tiefe von mehreren Metern in den Absaugkanal hinein erstrecken.
Auch an der zylindrisch gekrümmten Hinterseite des Arbeitsraums 190 kann eine Schutzeinrichtung in Form eines Messingblechs 222 angebracht sein, um in diesem Bereich Ablagerungen zu vermindern oder vermeiden. In der Rückwand können auch Löcher für Sensoren zur Verschleißkontrolle untergebracht sein. Die Schutzeinrichtung 222 kann entsprechende Löcher haben. Wenn durch die Schutzeinrichtung Ablagerungen verhindert werden, kann ein Zusetzen der Sensoren verhindert werden.
Die dem Arbeitsraum zugewandte Innenseite des Schutzschilds 128 ist mit einer Schutzeinrichtung in Form eines Messingblechs 223 verkleidet. Die dem Arbeitsraum zugewandte Innenseite der Schutzhaube 129 ist oberhalb der Gummileiste ebenfalls mit einer Schutzeinrichtung in Form eines Messingblechs 226 verkleidet. Diese Schutzeinrichtung erstreckt sich um den gesamten inneren Umfang der Schutzhaube und schützt dadurch insbesondere auch denjenigen Bereich, im welchen die Partikel der sekundären Flugrichtung SF auftreffen. Dadurch wird u.a. vermieden, dass Ablagerungen das Anheben oder Absenken dieser Komponenten stören können.
Zusätzlich zu diesen senkrecht zur Schleifebene ausgerichteten Oberflächen können weitere Oberflächen durch Schutzeinrichtungen mit Nicht-Eisen-Material geschützt werden. Beispielsweise befindet sich im Zentrum der Schleifscheiben eine flachzylindrische Ausnehmung dort, wo Befestigungsschrauben zur Befestigung der Schleifscheiben an der zugeordneten Schleifspindel sitzen. Diese innere Ausnehmung kann sich im Laufe des Schleifprozesses mit Ablagerungen füllen. Besonders problematisch ist dies in der Regel an der oberen Schleifschiebe 130, da sich in der inneren Ausnehmung bildende Ablagerungen bei ausreichend Gewicht lösen und in den Schleifraum fallen können. Dadurch kann es zu Störungen des Schleifprozesses kommen. Störende Ablagerungen werden bei der Ausführungsform dadurch vermieden, dass sowohl im Zentrum der unteren Schleifscheibe als auch im Zentrum der oberen Schleifscheibe ein aus einem Messingblech geformter topfförmiger Einsatz 224 als Schutzeinrichtung ehgesetzt ist.
Bei manchen Ausführungsformen ist im Arbeitsraum ein nicht dargestelltes Federlängenmessgerät angebracht. Die Messgenauigkeit kann durch Ablagerungen beeinträchtigt werden. Eine nicht dargestellte Schutzeinrichtung schützt vor Ablagerungen und verbessert dadurch die Präzision der Messung.
Beim Federendenschleifen werden gleichmäßig gute Bearbeitungsergebnisse dann erreicht, wenn sich die in den Federaufnahmen 166 aufgenommenen Federn F während der Schleifbearbeitung in der Federaufnahme drehen können, so dass die Federenden mit unterschiedlichen Schleifrichtungen bearbeitet werden können. Durch Anlagerung von Bearbeitungsrückständen kann diese gewünschte Drehbewegung unter Umständen verhindert werden. Bei der Ausführungsform ist in jede Federaufnahme 166 eine kreiszylindrische Messinghülse 225 als Schutzeinrichtung gegen Ablagerung eingesetzt. Hierdurch kann eine freie Drehung der bearbeiteten Federn während des Schleifprozesses sichergestellt werden.
Die Außenseite der Ladetellerwellen 162 kann mit einer Hartmetallschicht oder einer keramischen Beschichtung 227 beschichtet sein, um eine Schutzschicht zu erhalten, die Ablagerungen an der Ladetellerwelle verhindert. Die aus Stahl gefertigte Ladetellerwelle dient dann als Trägerelement für die Beschichtung. Alternativ könnte auch eine Schutzhülse, z.B. aus Messing, übergestülpt werden.

Claims

Federendenschleifmaschine (100) zum Schleifen von Federenden von Schraubendruckfedern umfassend:
eine Schleifeinheit (120), die ein Schleifscheibenpaar mit zwei drehbaren Schleifscheiben (130, 140) aufweist, zwischen denen ein Schleifraum (135) gebildet ist;

eine Ladeeinheit (150), die mindestens einen im Wesentlichen achsparallel mit den Schleifscheiben drehbaren Ladeteller (160, 170) aufweist, der eine Vielzahl von außeraxialen Federaufnahmen (166) zur Aufnahme jeweils einer Schraubendruckfeder (F) hat; und

eine Steuereinheit (102) zur Steuerung der Ladeeinheit und der Schleifeinheit,

wobei in Federaufnahmen aufgenommene Schraubendruckfedern (F) durch Drehung eines in einer Arbeitsposition angeordneten Ladetellers sukzessive ertlang einer Schleifbahn durch den Schleifraum transportierbar sind und während einer Bearbeitungsphase jeweils beide Federenden der im Schleifraum befindlichen Schraubendruckfedern gleichzeitig in einem Kontaktbereich derart in spanabtragendem Eingriff mit einer zugeordneten Schleifscheibe stehen, dass von dem Kontaktbereich ein Partikelstrom mit abgetragenen Partikeln des Werkstoffs der Schraubenfedern ausgeht,

dadurch gekennzeichnet,
dass an mindestens einer durch den Partikelstrom erreichbaren Position der Federendenschleifmaschine eine Schutzeinrichtung (221, 222, 223, 224, 225, 226, 227) angebracht ist, wobei mindestens eine dem Partikelstrom ausgesetzte Oberfläche der Schutzeinrichtung aus einem anorganischen Nicht-Eisen-Material besteht.
Federendenschleifmaschine nach Anspruch 1, worin das Nicht-Eisen-Material ein Nicht-Eisen-Metall ist, insbesondere ein Nicht-Eisen-Metall, das als Hauptelement Kupfer, Aluminium oder Zink enthält.
Federendenschleifmaschine nach Anspruch 2, worin das Nicht-Eisen-Metall eine Messinglegierung ist.
Federendenschleifmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin eine Schutzeinrichtung (221, 222, 223, 224, 225, 226) ein Blech oder Blechteil aus einem Nicht-Eisen-Metall ist oder worin eine Schutzeinrichtung ein Blech oder Blechteil aufweist, welches eine Beschichtung aus einem Nicht-Eisen-Material trägt.
Federendenschleifmaschine nach einem der vorherhehenden Ansprüche, worin eine Schutzeinrichtung zumindest in dem die Oberfläche bildenden Bereich aus einem Hartmetall besteht, insbesondere aus Wolframcarbid (WC), Titancarbid (TC) oder Titannitrid (TiN).
Federendenschleifmaschine nach einem der vorherhegenden Ansprüche, worin eine Schutzeinrichtung zumindest in dem die Oberfläche bildenden Bereich aus einem keramischen Material besteht, vorzugsweise aus einem nicht-oxidischen keramischen Material, insbesondere aus Borcarbid (BC), Siliziumcarbid (SiC) oder Bornitrid (BN).
Federendenschleifmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin eine Schutzeinrichtung eine auf einem Trägerelement (162) aufgebrachte Beschichtung (227) aus dem Nicht-Eisen-Material aufweist, wobei die freie Oberfläche der Beschichtung die dem Partikelstrom ausgesetzte Oberfläche bildet.
Federendenschleifmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Federendenschleifmaschine (100) einen Anschlussstutzen (240) für eine Absaugeinrichtung zum Absaugen von Bearbeitungsrückständen aus einem Arbeitsraum (190) aufweist und an einer oder mehreren ablagerungsgefährdeten Stellen des Anschlussstutzens eine Schutzeinrichtung (221) angeordnet ist.
Federendenschleifmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin der Kontaktbereich in einem teilweise umschlossenen Arbeitsraum (190) der Federendenschleifmaschine liegt, ein Absaugkanal (210) der Absaugeinrichtung in einem Mündungsbereich (230) in den Arbeitsraum mündet und eine Schutzeinrichtung (221) im Mündungsbereich angeordnet ist.
Verwendung eines anorganischen Nicht-Eisen-Materials zur Herstellung einer Schutzeinrichtung (221, 222, 223, 224, 225, 226, 227) zur Verminderung von Ablagerungen mit abgetragenen Partikeln eines eisenhaltigen Werkstoffs an einer einem Partikelstrom mit eisenhaltigen Partikeln ausgesetzten Oberfläche einer Federendenschleifmaschine.
Verwendung nach Anspruch 10, worin als Nicht-Eisen-Material ein Nicht-Eisen-Metall verwendet wird, vorzugsweise ein Nicht-Eisen-Metall, das als Hauptelement Kupfer, Aluminium oder Zink enthält, insbesondere eine Messinglegierung.
Verwendung nach Anspruch 11, worin das Nicht-Eisen-Metall zu einem Blech oder Blechteil oder einem massiven Bauteil verarbeitet wird, welches an einer ablagerungsgefährdeten Stelle der Federendenschleifmaschine angebracht wird.
Verwendung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, worin das Nicht-Eisen-Material in Form einer Beschichtung auf eine ablagerungsgefährdete Fläche der Federendenschleifmaschine aufgebracht wird, wobei als Beschichtungsmaterial vorzugsweise ein Hartmetall, insbesondere Wolframcarbid (WC), Titancarbid (TC) oder Titannitrid (TiN), oder ein keramisches Material, insbesondere Borcarbid (BC), Siliziumcarbid (SiC) Bornitrid (BN), Aluminiumoxid oder Aluminiumtitanoxid verwendet wird.