EP4178761B1

EP4178761B1 - Schleifkopf für die maschinelle bearbeitung von werkstücken

Info

Publication number: EP4178761B1
Application number: EP21740485.4A
Authority: EP
Inventors: Bruno Vogelsang
Original assignee: Verwo Ag
Current assignee: Verwo Ag
Priority date: 2020-07-07
Filing date: 2021-07-05
Publication date: 2024-05-22
Anticipated expiration: 2041-07-05
Also published as: CH716134B1; WO2022008455A1; EP4178761A1

Description

Diese Erfindung betrifft einen Schleifkopf für das maschinelle Bearbeiten von Werkstücken, um darin längs einer vorgegebenen Spur eine Schleifspur anzulegen. Solche Schleifspuren werden benötigt, um Dichtungen aufzunehmen, etwa in der Vakuumtechnik oder auch umgekehrt, um erhöhte Innendrücke gegen aussen abzudichten.
Schleifköpfe sind bisher bekannt und werden ausschliesslich auf eigens dafür vorgesehenen Maschinen eingesetzt. Sie beinhalten ein Prisma, um dessen äussere Spitze ein Schleifband läuft, welches gleich beschaffen sein kann wie die üblichen Schleifblätter oder Schleifpapiere. Meist weist das Schleifband eine textile Unterlage auf, auf deren einen Seite eine körnige Struktur aufgebracht ist. Ein solches etwa 1 bis 6 mm breites Schleifband läuft dann vorne um die gerundete Spitze des Prismas am Schleifkopf. Auf einer Seite des Prismas ist eine Schleifband-Spenderrolle angeordnet, ab welcher das Schleifband nach vorne um die gerundete Spitze des Prismas geführt ist und hernach auf der anderen Seite des Prismas zurück an eine Aufwickelrolle geführt ist, nach dem gleichen Prinzip, wie ein Schreibmaschinen-Farbband von einer Rolle über die Schreibstelle zur anderen aufwickelnden Rolle geführt ist.
Der Schleifkopf wird mit dieser mit Schleifband überspannten Prismaspitze längs eines Schleifpfades geführt, um eine Schleifspur auf dem Werkstück zu erzeugen, was die Schleifmaschine vollführt, in welche der Schleifkopf eingespannt ist. Die Schleifmaschine kann hierzu programmgesteuert den Schleifkopf in allen Richtungen und Ebenen hin und her verschieben und je nach Schleifmaschine auch um eine oder gar um alle Achsen drehen. Die Werkzeugmaschine verfügt über einen Stromanschluss, mittels dessen der eingespannte Schleifkopf mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Die elektrische Energie wird dafür benötigt, einen Nachstell-Mechanismus am Schleifkopf anzutreiben. Wenn nämlich nach einem gewissen zurückgelegten Schleifweg das Schleifband an der schleifenden Stelle abgenützt ist, muss das Schleifband am Prisma nachgestellt werden. Hierzu wird mittels eines elektrischen Motors, zum Beispiel mittels eines Schrittmotors, im Innern des Schleifkopfes das Schleifband um jeweils mindestens eine Schleifstelle nachgestellt, durch Aufwickeln und Nachziehen des Schleifbandes über die Schleifstelle, das heisst über die gerundete Spitze am Prisma und Abrollen von Schleifband um einen solchen kleinen Weg der Schleifstelle von der Schleifbandrolle. Dieser Vorgang wiederholt sich Dutzende Male, bis die Schleifbandrolle vollends aufgebraucht ist. Es handelt sich bei dieser Schleifmaschine um eine sogenannte stand-alone-Maschine, die also nur gerade für diese Bearbeitung, nämlich das Schleifen einer Schleifspur auf dem Werkstück, eingesetzt wird.
Wird nun ein Werkstück mit spanabhebenden Bearbeitungen mittels einer Werkzeugmaschine, etwa einer CNC-Fräsmaschine oder auf einer CNC-Drehmaschine, bearbeitet, und fallen dann im Zuge des Arbeitsfortschrittes Schleifarbeiten an, wenn etwa eine Schleifspur auf eine Dichtfläche geschliffen werden soll, so muss das Werkstück aus der CNC-Fräsmaschine oder aus der Drehmaschine ausgespannt werden und hernach in der Schleifmaschine eingespannt werden. Während des Zeitfensters, das für die Schleifarbeiten benötigt wird, lohnt es sich meistens nicht, die Fräsmaschine oder die Drehmaschine mit anderen Werkstücken zu bespannen und an diesen Maschinen überhaupt neue Arbeiten zu beginnen. Zu kurz sind die zeitlichen Unterbrüche durch das Schleifen auf der stand-alone-Schleifmaschine. Die meist teure Fräsmaschine oder die Drehmaschine bleiben eine zeitlang unbenützt und unausgelastet. Ausserdem müssen insgesamt die Werkstücke ausgespannt, in der Schleifmaschine eingespannt und hernach für die weitere Bearbeitung erneut in die CNC-Fräsmaschine oder Drehmaschine eingespannt werden. Jedes Einspannen eines Werkstückes in eine Maschine birgt aber potentielle Fehlerquellen und ist anspruchsvoll. Damit geht erstens wertvolle Zeit verloren, zweitens besteht die Gefahr, beim Einspannen einen Fehler zu begehen, und drittens entstehen je nach dem entsprechende Kosten. Der nächstliegende Stand der Technik aus DE 43 20 945 C2 offenbart eine Bandschleifmaschine zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken mit gewölbten Flächen. Sie funktioniert mit einem Einmal-Schleifband, wobei über eine Bandfördereinrichtung jedes Mal unverbrauchtes Schleifband an die zu bearbeitende Fläche des Werkstücks herangeführt wird und die Bandfördereinrichtung zur Förderung des Schleifbandes einen Hydraulikantrieb oder einen Pneumatikantrieb aufweist. Zwei am Schleifband angreifende Bandklemmeinrichtungen sorgen dafür, dass das Schleifband und das Werkstück Relativbewegungen zueinander ausführen. Das Schleifband wird also während der Bearbeitung hub- bzw. schrittweise weitertransportiert. Es wird eine Hydraulikantrieb mit Linearmotor und mit zwei Differentialzylindern mit Arbeitskolben unterschiedlichen Durchmessers benötigt. Zur Erzeugung einer Zugspannung sowie einer definierten Antriebsrichtung des Hydraulikantriebs weisen die Kolben unterschiedliche grosse wirksame Kolbenflächen auf. Zum sicheren Klemmen des vorderen und hinteren Endes des Schleifbandes vor Transportbeginn durch die Bandfördereinrichtung ist der Ausgang der Differentialzylinder des Hydraulikantrieb an eine verzögernd wirkende Feindrossel angeschlossen. Über diese Feindrossel ist ausserdem die Fördergeschwindigkeit des Schleifbandes einstellbar. Beim hier vorliegenden Schleifkopf soll das Schleifband wesentlich einfacher nachstellbar sein.
Die Aufgabe dieser Erfindung ist es deshalb einen Schleifkopf zu schaffen, der die mit den Schleifarbeiten verbundenen Arbeitsschritte auf ein Minimum reduziert, unter wesentlicher Einsparung von Aufwand und Kosten. Des Weiteren ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Schleifkopf anzugeben, mittels dem sich potentielle Fehlerquellen in der Bereitstellung des Werkstücks minimieren lassen. Es wäre vorteilhaft, einen Schleifkopf zu haben, der die genau gleichen Schleifarbeiten ausführen kann wie ein herkömmlicher Schleifkopf, der aber ohne elektrische Energie auskäme und deshalb auf einer Fräsmaschine oder an einer Drehmaschine bzw. Drehbank eingesetzt werden könnte, wo keine elektrische Energie an der Einspannvorrichtung für das Bearbeitungswerkzeug oder überhaupt an der Maschine verfügbar ist. Könnte man die Schleifarbeiten direkt auf einer Werkzeugmaschine wie einer Fräsmaschine oder einer Drehmaschine durchführen, ohne zwischenzeitliches Ausspannen des Werkstückes, so ging das erheblich schneller, und Fehlerquellen würden beseitigt.
Die Lösung dieser Aufgabe bringt ein Schleifkopf gemäss Patentanspruch 1 sowie das Verfahren gemäss Anspruch 7 und die Werkzeugmaschine gemäss Anspruch 10. Das stromlose Nachstellen von Schleifband wird realisiert, indem das verschlissene Schleifband von einer Aufwickelrolle aufgenommen wird. Zum Verschieben des Schleifbandes wird ein Antriebsmechanismus mit einem auf einer Welle der Aufwickelrolle sitzenden Zahnrad mit Freilauf betätigt. Diese ist von einer Zahnstange direkt oder indirekt um einen Winkelbereich verdrehbar ist, wobei die Zahnstange mittels des pneumatischen oder hydraulischen Druckes der Bearbeitungsmaschine gegen eine Federkraft verschiebbar ist. Erfindungsgemäss wird also ohne Strom von einer pneumatischen oder hydraulischen Druckquelle, die ohnehin an der Bearbeitungsmaschine, das heisst an einer Fräs- oder Drehmaschine zur Verfügung steht, und an welcher der Schleifkopf angekoppelt ist, der Nachstellmechanismus des Schleifkopfs pneumatisch bzw. hydraulisch gespeist und über eine mechanische Übersetzung mit Zahnstange und Freilauf-Zahnrad wird das Schleifband angetrieben. Mit jedem Druckstoss wird es ein stückweit nachgestellt. Die Lösung mit der Zahnstange und dem Zahnrad mit Freilauf ist höchst einfach und platzsparend und in ihrer Funktion narrensicher. Sie ist weit weniger kompliziert als ein Hydraulikantrieb mit Linearmotor und mit zwei Differentialzylindern mit je einem Arbeitskolben, wie etwa DE 43 20 945 C2 dargestellt.
Dieser Schleifkopf wird nachfolgend anhand einer beispielsweisen Ausführung vorgestellt und anhand der Figuren beschrieben und seine Funktion wird erläutert.
Es zeigt:

Figur 1 :: Den Schleifkopf perspektivisch in liegender Lage;
Figur 2 :: Den Schleifkopf in lotrechter Lage;
Figur 3 :: Einen Längsschnitt durch den Schleifkopf längs der Linie B-B in Figur 2;
Figur 4 :: Einen Längsschnitt durch den Schleifkopf längs der Linie A-A in Figur 2;
Figur 5 :: Eine Ansicht des Schleifkopfes nach Figur 2 von unten;
Figur 6 :: Einen Schnitt längs der Linie C-C in Figur 5;
Figur 7 :: Einen Schnitt längs der Linie D-D in Figur 5;
Figur 8 :: Das Führungsprisma für das Schleifband vergrössert und perspektivisch dargestellt;
Figur 9 :: Ein Werkstück mit einem fertig geschliffenen Schleifpfad in einer Draufsicht.

Zunächst zeigt die Figur 1 ein Beispiel eines Schleifkopfes perspektivisch in liegender Lage dargestellt. Er weist einen Trägerkörper 1 aus Stahl auf, an welchen vorne ein Aufsatz 2 anschliesst, an dem ein dreieckiges Führungsprisma 3 angebaut ist, um welches das Schleifband 4 von zum Beispiel 1 bis 6 mm Breite längs der beiden Seiten bzw. Flanken 17, 18 des Führungsprismas 3 geführt ist. Das Schleifband 4 wird von einer Spenderrolle 6 abgerollt, von dort an der dem Betrachter abgewandten Flanke 17 des Prismas 3 nach vorne zur Spitze 5 des Prismas 3 geführt und hernach über die Flanke 18 zu einer Aufwickelrolle 7. Diese Spitze 5 des Prismas 3 ist leicht abgerundet, sodass das Schleifband 4 rund um diese Spitze geführt ist und hernach zur Aufwickelrolle 7 geführt ist. Dieses Abrollen und Aufwickeln vollzieht sich in gleicher Weise wie bei einem Farbband einer Schreibmaschine. Zum Schleifen wird der Schleifkopf von einer Fräsmaschine in einer Ebene am zu bearbeitenden Werkstück entlang geführt, und zwar in einer eindimensionalen Bewegung wie mit den beiden Richtungspfeilen angegeben. Diese Pfeile liegen in der Ebene des Prismas 3. Der Schleifkopf kann auch in eine Drehmaschine eingespannt werden, genauso wie ein spanabhebendes Werkzeug, und es ist dann das Werkstück, das der Schleifspitze 5 oder Schleifstelle entlang unter derselben gedreht wird, etwa zum Erzeugen einer geschliffenen Kreisnut. Der Aufsatz 2 bildet einen rotationssymmetrischen Teller 12, welcher auf der Rotationsachse druckfederbelastet beabstandet zum Trägerköper 1 mit demselben verschraubt ist, während alle weiteren Teile des Aufsatzes 2 unterhalb des Tellers 12 innerhalb dessen äusserem Radius angeordnet sind. Das betrifft den hier nicht sichtbaren Antriebsmechanismus für die Aufwickelrolle 7 zum Nachstellen des Schleifbandes 4, dann das Führungsprisma 3 für das Schleifband 4 sowie die zugehörige Spenderrolle 6 und Aufwickelrolle 7 für das Schleifband 4. Am hinteren Ende ist der Trägerkörper 1 in ein Kupplungsstück 28 ausgeformt, zum Einspannen an einer Werkzeugmaschine, etwa an einer Fräsmaschine oder an einer Drehmaschine bzw. Drehbank, insbesondere an einer CNC-Werkzeugmaschine, wie einer CNC-Fräs- oder Drehmaschine.
Die Figur 2 zeigt diesen Schleifkopf nach Figur 1 in lotrechter Lage. Oben erkennt man das Kupplungsstück 28 des Trägerkörpers 1, und unterhalb des Trägerkörpers, mit einem hier nicht ersichtlichen Schlitz 11 beabstandet gehalten den Aufsatz 2. Im unteren Bereich des Aufsatzes 2 erkennt man in einer Draufsicht die Spenderrolle 6 und die Aufwickelrolle 7, sowie mittig unterhalb derselben angeordnet das Führungsprisma 3. Das Schleifband 4 ist ebenfalls eingezeichnet, wie es ab der Spenderrolle 6 längs der hier im Bild rechten Flanke 17 des Führungsprismas 3 um dessen untere gerundete Spitze 5 läuft und hernach längs der im Bild linken Flanke 18 zur Aufwickelrolle 7. In dieser Figur sind ausserdem zwei Schnittlinien A-A und B-B eingezeichnet.
Die Figur 3 zeigt einen Längsschnitt durch den Schleifkopf längs der Linie B-B in Figur 2, wobei dieser Schleifkopf aus Figur 2 um 90° um die Hochachse gedreht dargestellt ist. Oben erkennt man die inwendige Ausgestaltung des Kupplungsstücks 28 am Trägerkörper 1 des Schleifkopfs. Unten am Trägerkörper 1 ist der Aufsatz 2 aufgesetzt und mittels druckbelasteter Schrauben um einen Schlitz 11 vom Trägerkörper 1 beabstandet auf demselben gehalten. Damit kann die Schleifspitze 5 des Prismas 3 mitsamt dem ganzen Aufsatz 2 gegenüber dem Trägerköper 1 auf Druck ein stückweit nachgeben, verfügt also über einen entsprechenden Federungsweg. Im Aufsatz 2 untergebracht erkennt man hier eine Welle 10, auf welcher ein Zahnrad 8 mit Freilauf sitzt, sodass es also nur in einer Richtung die Welle 10 mitnimmt. Im Zentrum des Schleifkopfes ragt das Führungsprisma 3 nach unten und endet mit seiner Spitze 5, um die das Schleifband 4 geführt wird. Eine der Schrauben 21, mit denen das Führungsprisma 3 mit dem Aufsatz 2 verspannt ist, erkennt man geschnitten dargestellt.
Die Figur 4 zeigt einen Längsschnitt durch den Schleifkopf längs der Linie A-A in Figur 2. Hier erkennt man das Zahnrad 8 auf der Welle 10 und dahinter eine Zahnstange 9, die sich hier in vertikaler Richtung erstreckt. Sie steht in Eingriff mit der Zahnung des Zahnrades 8 und ist im Aufsatz 2 auf- und abwärts bewegbar. Diese Zahnstange 9 hängt federbelastet an einem Kolben 24, unterhalb dessen eine Druckfeder 25 eingebaut ist. Wenn immer die Druckfeder 25 zusammengedrückt wird, drückt dies die Zahnstange 9 von oben nach unten, wodurch das Zahnrad 8 jedes Mal um einen gleichbleibenden Drehwinkel dreht, und zwar in jener Richtung, die dann ein Aufwickeln der Aufwickelrolle 7 für das Schleifband 4 bewirkt. Hernach wird infolge Rückstellkraft die Zahnstange 9 unter Drehens des Freilaufs des Zahnrades 8 von der Druckfeder 25 wieder in ihre Ausgangsposition zurückgestellt. Beim Abwickeln wird ein Stück Schleifband 4 von der Spenderrolle 6 abgewickelt, deren Drehung gebremst ist, damit sie beim Abrollen nicht zu weit dreht. Das Ausüben von Druck von oben auf die Zahnstange 9 wird hier mit einem Pneumatikdruck erzielt. Die Fräsmaschine oder die Drehmaschine bieten hierzu eine Pneumatik-Druckquelle. Daher kann dieser Pneumatikdruck unterhalb des Kupplungsstücks 28 und über den Kanal 26 in einen Zylinder 27 geführt werden, in welchem der Kolben 24 mit seiner Fassung für die Zahnstange 9 geführt ist. Eine Entlastungsbohrung mit Einwegventil führt aus diesem Zylinder 27 hinaus. Als Alternative kann anstelle von Pneumatikdruck auch hydraulischer Druck verwendet werden. Hierzu kann beispielsweise das von der Werkzeugmaschine verwendete bzw. von ihr gelieferte Kühlschmiermittel oder die Bohrmilch eingesetzt werden. Es wirkt dann deren Hydraulikdruck in genau gleicher Weise und drückt bei Bedarf den Kolben 24 mit der Zahnstange 9 nach unten, was schliesslich die Aufwickelrolle 7 um einen festen Drehwinkel dreht, was das Nachstellen des Schleifbandes 4 um mindestens eine Schleifstelle bewirkt. Je mehr Schleifband 4 um die Aufwickelrolle 7 aufgewickelt ist, umso grösser wird der Weg der Nachstellung, weil dann der wirksame Radius der Aufwickelrolle 7 grösser wurde, aber der Drehwinkel für die Verstellung immer derselbe ist. Am Aufsatz 2 erkennt man noch einen Bolzen 14 mit zugehöriger Büchse 15 zur axialen Führung des Aufsatzes 2 am Trägerkörper 1. Der Aufsatz 2 ist indessen mit drei Schrauben 20 mit dem Trägerkörper 1 verschraubt, unter Freilassens eines Schlitzes 11, und dieser Schlitz 11 wird von (in Figur 4 nicht sichtbaren) Druckfedern 13 offengehalten, innerhalb welcher Druckfedern 13 die hier nicht sichtbaren Schrauben 20 stecken, mit welchen der Aufsatz 2 mit dem Trägerkörper 1 verschraubt ist. In der Figur 3 erkennt man teilweise eine der Druckfedern 13, welche den gewählten Schlitz 11 zwischen Trägerkörper 1 und Aufsatz 2 offenhalten.
Die Figur 5 zeigt eine Ansicht des Schleifkopfes nach Figur 2 von unten, in welcher Figur die Schnittlinien C-C und D-D eingezeichnet sind, und die entsprechenden Schnitte werden anhand der folgenden Figuren erläutert. Im Zentrum des Aufsatzes 2 und seines rotationssymmetrischen Tellers 12 ist das Führungsprisma 3 mit Blick auf seine untere Spitze 5 und den beiden auf sie zuführenden Flanken 17, 18 sichtbar.
Die Figur 6 zeigt einen Schnitt längs der Linie C-C in Figur 5. Hier erkennt man eine der Schrauben 16, die in einer Druckfeder 13 steckt, und mit welcher der Aufsatz 2 mit dem Trägerkörper 1 verschraubt ist, unter Freihaltens eines Schlitzes 11, um dem Aufsatz 2 auf dem Trägerkörper 1 einen gewissen Federweg zu bieten. Dank dieser Druckfedern 13 und des Federweges führt das Schleifband 4 an seiner Schleifstelle 5 mit einem permanenten Anpressdruck über das Werkstück. Rechts im Bild sieht man den Bolzen 14 mit seiner Büchse 15 für die Führung des Aufsatzes 2 am Trägerkörper 1. Unten am Aufsatz 2 erkennt man die Welle 10 mit dem darauf über einen Freilauf sitzenden Zahnrad 8 für den Antrieb der Aufwickelrolle 7, und gegen unten ragend erkennt man das Führungsprisma 3.
Die Figur 7 zeigt den Schnitt längs der Linie D-D in Figur 5. Dieser Schnitt gibt den Blick frei in den Zylinder 27, in welchem der Kolben 24 mit Fassung für die Zahnstange 9 läuft. Die Zahnstange 9 ragt ab dem Kolben 24 nach unten und der Kolben 24 sitzt unten auf einer Druckfeder 25, die ihn stets nach oben in seine Ausgangslage zurückschiebt und damit die Zahnstange 9 hochzieht, wenn von oben kein Pneumatik- oder Hydraulikdruck auf den Kolben 24 wirkt. Beim Hochziehen der Zahnstange 9 dreht das Zahnrad 8 auf der Welle 10 leer, dank des Freilaufs. Ab der Ausgangsposition, wenn die Zahnstange 9 am oberen Ende ihres Verschiebungsweges steht, kann durch Beaufschlagen mit Pneumatikdruck oder Hydraulikdruck - stromlos, also ohne dass der Schleifkopf von einer elektrischen Stromquelle abhängig ist - die Zahnstange 9 gegen die wirkende Kraft der Druckfeder 25 nach unten geschoben werden, was die Drehung des Zahnrades 8 und der Aufwickelrolle 7 um einen stets gleichbleibenden Drehwinkel bewirkt.
Die Figur 8 zeigt das Führungsprisma 3 für das Schleifband 4 vergrössert und gesondert dargestellt. Unten erkennt man die gerundete Spitze 5, über welche das Schleifband 4 läuft, und in den beiden Flanken 17, 18 sind Nuten 19 eingelassen, in die das Schleifband 4 bündig einpasst und daher sauber geführt ist. Zwei Bohrungen 23 dienen zur Aufnahme der Befestigungsschrauben 21 für das Führungsprisma 3 am Aufsatz 2.
Mithilfe dieses Schleifkopfes gelingt es daher, ein Verfahren zum Schleif-Bearbeiten von Werkstücken zu betreiben, mittels eines Schleifkopfs mit einem stromlos nachstellbaren Schleifband 4, das um ein Führungsprisma 3 geführt ist und das mit einer Spitze 5 des Führungsprismas 3 das Werkstück beaufschlägt. Der Schleifkopf kann daher in einer programmgesteuerten Werkzeugmaschine eingespannt, etwa in einer CNC-Maschine - beispielsweise einer CNC-Fräs- oder Drehmaschine - stromlos und programmgesteuert längs eines programmierten Schleifweges geführt werden. Nach ebenfalls von der Software der (CNC-)Maschine programmgesteuerten Perioden kann das Schleifband 4 stromlos um mindestens den Weg einer Schleifstelle nachgestellt werden. Dazu wird es von der gebremsten Spenderrolle 6 kraft der pneumatisch oder hydraulisch um ein gleichbleibendes Winkelmass verdrehten Aufwickelrolle 7 von der Spenderrolle 6 abgerollt, nachgezogen und auf der angetriebenen Aufwickelrolle 7 aufgerollt. Der Schleifkopf wird von der (CNC-)Werkzeugmaschine programmgesteuert längs eines programmierten Schleifweges geführt wird.
Der erfindungsgemässe Schleifkopf kann somit die genau gleichen Schleifarbeiten ausführen wie ein herkömmlicher Schleifkopf, kommt aber ohne elektrische Energie aus und kann deshalb auf einer Werkzeugmaschine wie einer Fräsmaschine oder an einer Drehmaschine, beispielsweise auf CNC-Maschinen, eingesetzt werden, wo keine elektrische Energie an der Einspannvorrichtung für das Bearbeitungswerkzeug oder überhaupt an derselben verfügbar ist. Da man mit dem erfindungsgemässen Schleifkopf die Schleifarbeiten direkt auf einer (CNC-) Werkzeugmaschine durchführen kann, ohne zwischenzeitliches Ausspannen des Werkstückes aus derselben, können wesentliche Arbeitsschritte eingespart und die Werkzeugmaschine durchgehend eingesetzt werden, was den Produktionsprozess erheblich beschleunigt und seine Effizienz steigert. Schliesslich können Fehlerquellen auch effektiv minimiert werden, weil der komplette Vorgang des Aus- und wieder Einspannens des Werkstückes obsolet wird. Dies spart Aufwand und Kosten.
Die Figur 9 zeigt ein Beispiel eines solchermassen geschliffenen Schleifpfades 16 auf einer hier in einer Draufsicht dargestellten Dichtfläche an einem Werkstück 22. Dieser Schleifpfad 16 oder Schleifweg dient dann typischerweise zur Aufnahme einer darauf zu liegenden Stahl- bzw. Metalldichtung.
In der hier vorgestellten Ausführung ist das Führungsmittel 3 zum Führen des Schleifbandes 4 als Prisma realisiert. Selbstverständlich kann das Führungsmittel auch anderswie geformt sein, solange daran ein Schleifband 4 über die Schleiffläche 5 geführt bzw. abgespult wird. Das Getriebe, über welches die pneumatische oder hydraulische Druckbewegung des Kolbens 24 auf die Drehbewegung der Aufwickelrolle 7 übersetzt wird, ist in der vorliegenden Ausführung mittels Zahnrad 8 und Zahnstange 9 und einer Welle 10, auf der das Zahnrad 8 sitzt, realisiert. Das Getriebe kann aber auch anderswie gestaltet sein, solange es eine direkte oder indirekte mechanische Übersetzung der Bewegung des Kolbens 24 auf die Drehung der Aufwickelrolle 7 sicherstellt. Des Weiteren werden in der vorliegenden Ausführung als Mittel für das Spenden von Schleifband 4 eine Spenderrolle 6 und für die Entgegennahme von verschlissenem Schleifband 4 eine Aufwickelrolle 7 verwendet. Dies lässt sich ebenso mit alternativen Mitteln ausführen, solange die Zufuhr von Schleifband 4 für das Führungsmittel 3 sichergestellt wird, hernach das verschlissene Schleifband 4 von einem Mittel entgegengenommen und dabei das Schleifband 4 nachgestellt wird. Letzteres Mittel wird erfindungsgemäss ohne Strom betrieben, indem es von einer pneumatischen oder hydraulischen Druckquelle der Fräs- oder Drehmaschine, an welcher der Schleifkopf angekoppelt ist, gespeist und über eine mechanische Übersetzung angetrieben wird.
Zudem kann am oder neben dem Schleifkopf optional ein separater Zufuhrkanal in Form eines Schlangenhalses vorhanden sein, für die Zufuhr von Kühlschmiermittel oder Bohrmilch zur Kühlung und Schmierung der Schleifstelle.
Die Erfindung betrifft die Verwendung des pneumatischen oder hydraulischen Drucks einer - beispielsweise CNC-gesteuerten - Werkzeugmaschine wie einer Fräsmaschine oder Drehmaschine zum stromlosen Verschieben, und damit Nachstellen des Schleifbandes 4 eines Schleifkopfs. Dabei wird das Mittel zum Nachstellen des Schleifbandes 4 von den Druckluft- oder Hydraulikquellen bzw. -aggregaten der Werkzeugmaschine gespeist und kraft mechanischer Übersetzung angetrieben. In der hydraulischen Version ist das Kühlschmiermittel oder die Bohrmilch als hydraulisches Mittel verwendbar.

Ziffernverzeichnis

1: Trägerkörper
2: Aufsatz mit Führungsprisma 3
3: Führungsprisma
4: Schleifband
5: Spitze des Führungsprismas 3
6: Spenderrolle für das Schleifband 4
7: Aufwickelrolle für das Schleifband 4
8: Zahnrad mit Freilauf
9: Zahnstange
10: Welle für Zahnrad 8
11: Schlitz zwischen Aufsatz 2 und Trägerkörper 1
12: Rotationssymmetrischer Teller des Aufsatzes 2
13: Druckfedern zum Offenhalten des Schlitzes 11
14: Führungsbolzen für Aufsatz 2 am Trägerkörper 1
15: Büchse für Führungsbolzen 14
16: Schleifpfad
17: erste vom Schleifband 4 zu passierende Flanke
18: zweite vom Schleifband 4 zu passierende Flanke
19: Nut für Schleifband 4 am Prisma 3
20: Schrauben am Aufsatz 2 zu dessen Verschraubung am Trägerkörper 1
21: Schrauben für Befestigung Prisma 3
22: Werkstück
23: Bohrung für Spannschrauben für Prisma 3
24: Kolben mit Fassung für Zahnstange 9
25: Druckfeder für Kolben 24
26: Kanal für Luft/Hydraulikflüssigkeit
27: Zylinder für Kolben 24
28: Kupplung

Claims

Schleifkopf für die maschinelle Bearbeitung von Werkstücken, einschliessend einen Trägerkörper (1) und einen Aufsatz (2) mit einem Führungsmittel (3) zur Führung eines Schleifbandes (4) vor und nach seiner Schleifstelle (5) und ausserhalb des Führungsmittels (3) angeordnete Mittel (6, 7) für das Spenden von Schleifband (4) sowie für das Entgegennehmen von verschlissenem Schleifband (4), wobei
das Schleifband (4) mittels pneumatischem oder hydraulischem Druck verschiebbar ist, zum stromlosen Nachstellen von Schleifband (4),
dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel für das Entgegennehmen von verschlissenem Schleifband (4) als Aufwickelrolle (7) ausgebildet ist und dieselbe zum Verschieben des Schleifbandes (4) von einem Antriebsmechanismus mit einem auf einer Welle (10) der Aufwickelrolle (7) sitzenden Zahnrad (8) mit Freilauf antreibbar ist, indem dieses von einer Zahnstange (9) direkt oder indirekt um einen Winkelbereich verdrehbar ist, wobei die Zahnstange (9) mittels des pneumatischen oder hydraulischen Druckes gegen eine Federkraft (25) verschiebbar ist, zum stromlosen Nachstellen von Schleifband (4).
Schleifkopf für die maschinelle Bearbeitung von Werkstücken nach Anspruch 12, wobei die Zahnstange (9) mittels eines pneumatisch oder hydraulisch mit Kühlschmiermittel betätigbaren Kolbens (24) gegen eine Federkraft (25) verschiebbar ist, zur stromlosen Nachstellung von Schleifband (4).
Schleifkopf für die maschinelle Bearbeitung von Werkstücken nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei der Aufsatz (2) mit Führungsmittel (3) und den Mitteln (6, 7) für das Spenden und Entgegennehmen des Schleifbandes (4) sowie das Zahnrad (8) für den Antrieb der Aufwickelrolle (7) über einen Schlitz (11) von 2 mm bis 6 mm beabstandet vom Trägerkörper (1) mit ihm verschraubt ist, wobei der Aufsatz (2) mittels Druckfedern (13) druckfederbelastet vom Trägerkörper (1) beaufschlagt ist, sodass der Aufsatz (2) gegenüber dem Trägerkörper (1) gefedert ist und je nach Belastung des Führungsmittels (3) variabel nachgiebig gelagert ist.
Schleifkopf für die maschinelle Bearbeitung von Werkstücken nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mittels der Zahnstange (9) bei jedem Nachstellen das Zahnrad (8) auf der Welle (10) der Aufwickelrolle (7) durch einen gleichbleibenden Verschiebeweg der Zahnstange (9) um einen gleichbleibenden Drehwinkel verdrehbar ist.
Schleifkopf für die maschinelle Bearbeitung von Werkstücken nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Trägerkörper (1) rotationssymmetrisch gestaltet ist und am unteren, zum Führungsmittel (3) hin gerichteten Ende des Trägerkörpers (1) der Aufsatz (2) einen rotationssymmetrischen Teller (12) bildet, unterhalb dieses Tellers (12), in Richtung des Führungsmittels (3) gesehen, innerhalb dessen äusserem Radius der Antriebsmechanismus für die Aufwickelrolle (7) zum Verschieben des Schleifbandes (4) mittels des auf seiner Welle (10) sitzenden Zahnrads (8) mit Freilauf, weiter das Führungsmittel (3) für das Schleifband (4) sowie eine zugehörige Spenderrolle (6) als Mittel für das Spenden von Schleifband (4) und die Aufwickelrolle (7) für das Schleifband (4) angeordnet sind, und wobei ein separater Zufuhrkanal in Form eines Schlangenhalses für Kühlschmiermittel zum Schleifkopf gehörend vorhanden ist, durch den Kühlschmiermittel an die Schleiffläche führbar ist, zur Kühlung und Schmierung der Schleifstelle.
Verfahren zum Schleif-Bearbeiten von Werkstücken, bei dem ein Schleifkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einem nachstellbaren Schleifband (4), das mit einem Führungsmittel (3) geführt ist, mit einer Schleifstelle (5) des Schleifbandes (4) das Werkstück beaufschlägt und von einer Werkzeugmaschine längs eines programmierten Schleifweges geführt wird, wobei das Schleifband (4) mittels pneumatischem oder hydraulischem Druck verschoben wird, zum stromlosen Nachstellen desselben, und nach programmgesteuerten Perioden stromlos um mindestens den Weg der Schleifstelle (5) nachgestellt wird, indem es von einer gebremsten Spenderrolle (6) kraft einer pneumatisch oder hydraulisch um ein gleichbleibendes Winkelmass verdrehten Aufwickelrolle (7) abgewickelt, nachgezogen und auf der angetriebenen Aufwickelrolle (7) aufgerollt wird.
Verfahren zum Schleif-Bearbeiten von Werkstücken nach Anspruch 6, bei dem das nachstellbare Schleifband (4), das um das als Führungsprisma ausgebildete Führungsmittel (3) in Nuten (19) geführt ist, welche Nuten (19) aus dessen Flanken (17, 18) ausgenommen sind, um eine abgerundete Spitze des Führungsprismas (3) geführt ist, und der Schleifkopf mit der Schleifstelle (5) des Schleifbandes (4) an der Spitze des Führungsprismas (3) das Werkstück beaufschlägt.
Werkzeugmaschine mit einem angekoppelten Schleifkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5.