WO2015169484A1 - Bandfinishvorrichtung und verfahren zum betrieb einer bandfinishvorrichtung - Google Patents

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WO2015169484A1
WO2015169484A1 PCT/EP2015/055078 EP2015055078W WO2015169484A1 WO 2015169484 A1 WO2015169484 A1 WO 2015169484A1 EP 2015055078 W EP2015055078 W EP 2015055078W WO 2015169484 A1 WO2015169484 A1 WO 2015169484A1
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belt
finishing
pressing
pressure
andrückarms
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PCT/EP2015/055078
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French (fr)
Inventor
Michael Woehrle
Marcus Stephan
Original Assignee
Supfina Grieshaber Gmbh & Co. Kg
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    • B24B19/08—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding non-circular cross-sections, e.g. shafts of elliptical or polygonal cross-section
    • B24B19/12—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding non-circular cross-sections, e.g. shafts of elliptical or polygonal cross-section for grinding cams or camshafts
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    • B24B5/00—Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor
    • B24B5/36—Single-purpose machines or devices
    • B24B5/42—Single-purpose machines or devices for grinding crankshafts or crankpins

Definitions

  • the invention relates to a belt finishing device, comprising a frame for the particular pivotable mounting of a pressure arm, wherein on the pressure arm a pressure element is arranged, by means of which a finishing belt against a workpiece surface to be machined is pressed.
  • Finish finishing of a workpiece is a method of surface machining a workpiece, also referred to as "superfinishing” or “microfinishing”.
  • an abrasive finishing tool such as a finishing stone or a finishing belt, pressed onto the workpiece surface to be machined.
  • the workpiece surface to be machined rotates. This rotation of the workpiece surface to be machined is superimposed on an oscillating movement, in which the finishing tool and the workpiece surface to be machined move relative to each other in directions parallel to the axis of rotation.
  • the object of the invention is to provide a particularly reliable band finishing device.
  • a position detection device is provided for detecting a deviating from a desired position of the Andschreibarms actual position of the Andschreibarms.
  • the belt finishing device makes it possible to detect undesired operating conditions of the belt finishing device.
  • a position detection device is used, which detects whether the pressure arm assumes a deviating from a desired position actual position.
  • a mechanical disturbance of the belt finishing device results, for example, if the pressing element is missing (forgotten, for example, in the context of the machine device) or fails during operation of the belt finishing device. Therefore, it is particularly advantageous if the desired position of the pressure element corresponds to an intact pressure element and if the actual position of the pressure element corresponds to a missing or defective, in particular broken or cracked, pressure element. A failure of the pressure element can thus be detected promptly and in a simple manner.
  • the pressing arm can be acted upon by means of a force application device with a pressing force, so that the pressing force causes a movement of the pressing arm from the desired position to the actual position in the event of failure of the pressing element.
  • the failure of the pressing element when the force application device is active has the consequence that the region of the pressure arm on which the pressure element is arranged, due to the pressing force, moves further in the direction of the workpiece surface to be machined.
  • the position detection device is designed as a path or angle measuring device, so that a movement path or a swivel angle of the pressing arm is detected.
  • the position detection device is designed as a distance measuring device, whereby a particular non-contact position detection of Andrückarms is made possible.
  • the position detection device comprises a first, frame-fixed sensor part and a second, connected to the Andschreibarm sensor part. This allows a simple construction of the position detection device, which can be retrofitted even with existing, conventional Bandfinishvorraumen.
  • a particularly simple and precise detection of the position of a pivotable Andschreibarms arises when one of the sensor parts has a cam surface with different radii of curvature and when the other sensor part detected in the course of a movement of the Andschreibarms varying distances between the sensor parts.
  • the strip finishing device according to the invention is particularly suitable for pressing elements, which are made of a metallic material, in particular of spring steel.
  • Metallic pressure elements are suitable for transmitting comparatively high pressure forces.
  • the pressure element is designed as a pressure belt, by means of which the finishing belt can be pressed against a partial circumference of the workpiece surface to be machined.
  • the invention makes it possible to detect a break or tear of such a pressing belt.
  • a pressing belt When using a pressing belt, it is possible that this is made of a metallic material and preferably has a maximum band thickness of 1 mm. In this way, a particularly flexible adaptability of the pressure belt to different diameters of the workpiece surface to be machined is made possible. Such adaptability can also be achieved by using a particular fiber-reinforced plastic tape, which has, for example, a tape thickness of about 3 to 5 mm.
  • the invention being able to detect breakage or cracking of the pressure belt, it is also possible to operate a force application device of the pressure arm in such a way that comparatively high pressure forces are generated which substantially exhaust the strength reserves of the pressure belt. If, nevertheless, a fracture or crack occurs, such a fracture or crack can be detected according to the invention, and the broken or cracked pressure band can be exchanged for a new, intact pressure band.
  • a pressing surface of the pressing element cooperating with a rear side of the finishing strip has a friction-increasing surface structure (for example a roughening with a roughness Rz of at least 0.03 mm, preferably of at most 0.07 mm) and / or a friction-increasing covering (in particular a diamond particle layer, preferably applied by electroplating) or have.
  • a friction-increasing surface structure for example a roughening with a roughness Rz of at least 0.03 mm, preferably of at most 0.07 mm
  • a friction-increasing covering in particular a diamond particle layer, preferably applied by electroplating
  • the invention further relates to a method for operating a belt finishing device, particularly described above, comprising a frame for the particular pivotable mounting of a pressure arm, wherein on the pressure arm a pressure element is arranged, by means of which a finishing belt is pressed against a workpiece surface to be machined.
  • a lack or a defect of the pressing element is detected by detecting an actual position of the pressing arm deviating from a desired position of the pressing arm.
  • Fig. 1 is a side view of an embodiment of a belt finishing in a work preparation state, with a Andschreibarm and a pressure element;
  • Fig. 2 is a view similar to Figure 2 is a side view of the belt finishing device in an operating condition in which a workpiece is machined finishend, wherein the pressing member is intact and wherein the Andschreibarm occupies a desired position.
  • Fig. 3 is a view corresponding to FIG. 2, wherein the pressure arm occupies a deviating from the desired position actual position after breakage of the pressing element.
  • the device 10 has a frame 12, which serves for the pivotal mounting of two Andrückarmen 14 and 16 about respective pivot axes 18, 20.
  • the frame 12 is movably arranged on a stationary machine frame; or the frame 12 is an immovable part of a stationary machine frame.
  • the pressing arms 14 and 16 each have a free end 22, 24, on each of which a pressing device 26, 28 is arranged.
  • the pressing devices 26, 28 are provided with pressing elements 29.
  • the pressing device 26 has a pressing element 29 in the form of a curved, bending-elastic pressure band 30.
  • the pressure belt 30 is preferably supported on two mutually spaced support points 32, 34 and fixed at its mutually remote belt ends on the pressing device 26.
  • the pressing element 29 of the pressing device 28 is, for example, V-shaped and has two mutually angled pressing portions.
  • the pressing elements 29 of the pressing devices 26, 28 serve to apply a pressing force to a back side of a finishing strip 36 facing the pressing devices 26, 28 in order to press a front side of the finishing strip 36 facing a workpiece 38 against a workpiece surface 40 of the workpiece 38 to be machined, cf. FIGS 1 and 2. It is possible for a pressing surface 42, cooperating with the back side of the finishing strip 36, of a pressing element, for example a pressing belt 30, to have a friction-increasing surface structure and / or a friction-increasing lining, in particular diamond particles.
  • pressing means 26, 28 may be formed identical to each other or that the pressure device 26 shown in the drawing can also be arranged in the installed position above the pressure device 28 shown in the drawing.
  • the force application device comprises, for example, a cylinder 46 and a piston 48 arranged displaceably within the cylinder 46.
  • the cylinder 46 is connected to its bottom 50 via a pivot bearing 52 with a lever 54 of the pressure arm 16.
  • the piston 48 is connected with its free piston end 56 via a pivot bearing 58 with a lever 60 of the pressing arm 14.
  • the position detection device 62 comprises a first frame-fixed sensor part 64 in the form of a distance sensor and a second sensor part 66, which is firmly connected to the pressure arm 14 and is pivoted together with the pressure arm 14 about the pivot axis 18 upon pivoting of the pressure arm 14.
  • the second sensor part 66 has a cam surface 68 facing the first sensor part 64, which has different radii of curvature, so that a distance measured between different sections of the cam surface 68 and the first sensor part 64 varies in dependence on the pivotal position of the pressing arm 14 about the pivot axis 18.
  • the pincer-like pressing arms 14 and 16 are opened so that the workpiece surface 40 to be machined, for example the bearing peripheral surface of a crankshaft main bearing or a crankshaft splined bearing, is freely positionable relative to the pressing means 26, 28.
  • the piston 48 is at least largely completely retracted into the cylinder 46, see Figure 1.
  • the finishing belt 36 is pressed against the workpiece surface 40 to be machined over a partial circumference.
  • This partial extent is marked in FIG. 2 with mutually angled, dashed lines and with a double arrow.
  • the wrap angle associated with this partial circumference is, for example, between at least approximately 5 ° and at most approximately 180 °.
  • the pressing belt 30 In order to allow the pressing belt 30 to nestle as flexibly as possible on workpiece surfaces 40 to be machined of workpieces 38 having diameters different from each other, the pressing belt 30 has a comparatively low belt thickness of, for example, a maximum of 1 mm. Thus, the pressing belt 30 has a curvature adapted to a workpiece surface diameter to be machined.
  • the pressing surface 42 of the Andschreibbands 30 having a friction-increasing surface structure (for example, a roughening) and / or a friction-increasing coating (for example diamond particles) act between the Andschreib constitutional 42 and the back of the finishing tape 36 increased frictional forces, that of the oscillatory motion are aligned parallel to the workpiece axis 68 and opposite to each other. These frictional forces can cause the pressing belt 30 to break or tear, so that the pressing belt 30 can no longer transfer any pressing force to the finishing belt 36.
  • a friction-increasing surface structure for example, a roughening
  • a friction-increasing coating for example diamond particles
  • the pressing belt 30 is shown in a broken or cracked state, in which the pressing belt 30 has two mutually separate Andschreibbandabête 30a and 30b.
  • the Andschreibband 30 is therefore not broken or cracked, a break or crack of the Andschreibbands 30 causes the Kraftbeaufschlagungs owned 44, in particular its piston 48, the Andschreibarm Pivoted about the pivot axis 18 so that the pressing device 26 moves further in the direction of the workpiece axis 68 of the workpiece 38 (see Figure 3).
  • the pressing arm 14 assumes an actual position, which deviates from the desired position when the pressure belt 30 is intact.
  • This deviation of the actual position of the pressing arm from a desired position can be detected by means of the position detection device 62, since the distance between the first sensor part 64 and respective sections of the cam surface 68 of the second sensor part 66 changes in the course of the movement of the pressing arm 14.
  • the position detection device 62 is coupled to a control device of the belt finishing device 10, so that the detection of the transfer of the Andschreibarms 14 from the desired position in a different actual position with the generation of a warning signal and / or associated with an end of the finish machining of the workpiece 38.
  • the pressing arms 14, 16 are not pivotally mounted, but movable along a rectilinear movement path.
  • the second sensor part 66 has no cam surface 68 but a straight plane which is inclined relative to the movement axis of the pressing arm 14, so that a distance between different sections of the plane and the frame-fixed first sensor part 68 changed in the course of a movement of Andschreibarms 14.
  • a position detection device 62 can also be provided on the pressure arm 16 in order to be able to detect a failure, in particular a fracture, of the prism-shaped pressure element 29 of the pressure device 28.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bandfinishvorrichtung (10), umfassend ein Gestell (12) zur insbesondere schwenkbaren Lagerung eines Andrückarms (14), wobei an dem Andrückarm (14) ein Andrückelement (29) angeordnet ist, mittels welchem ein Finishband (36) gegen eine zu bearbeitende Werkstückoberfläche (40) andrückbar ist, wobei eine Lageerfassungseinrichtung (62) zur Erfassung einer von einer Solllage des Andrückarms (14) abweichenden Istlage des Andrückarms (14) vorgesehen ist. Ein Fehlen oder ein Defekt des Andrückelementes (29) wird durch die von einer Solllage des Andrückarms (14) abweichende Istlage des Andrückarms (14) detektier.

Description

Bandfinishvorrichtung und Verfahren zum Betrieb einer Bandfinishvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine eine Bandfinishvorrichtung, umfassend ein Gestell zur insbesondere schwenkbaren Lagerung eines Andrückarms, wobei an dem Andrückarm ein Andrückelement angeordnet ist, mittels welchem ein Finishband gegen eine zu bearbeitende Werkstückoberfläche andrückbar ist.
Die finishende Bearbeitung eines Werkstücks ist ein auch als "Superfinishen" oder "Feinstbearbeitungsverfahren" bezeichnetes Verfahren zur Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks. Bei diesem Verfahren wird ein abrasiv wirkendes Finishwerkzeug, beispielweise ein Finishstein oder ein Finishband, auf die zu bearbeitende Werkstückoberfläche gedrückt. Dabei rotiert die zu bearbeitende Werkstückoberfläche. Dieser Rotation der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche wird eine oszillierende Bewegung überlagert, bei welcher sich das Finishwerkzeug und die zu bearbeitende Werkstückoberfläche in zu der Rotationsachse parallelen Richtungen relativ zueinander bewegen.
Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind beispielsweise aus der DE 20 2010 006 480 U1 und aus der EP 0 161 748 A2 bekannt. In diesen Druckschriften werden Bandfinishvorrichtungen beschrieben, welche Andrückelemente aufweisen, welche jeweils auf Höhe eines Andrückelements ein Finishband gegen eine finishend zu bearbeitende Werkstückoberfläche drücken.
Die DE 20 2010 006 480 U1 schlägt den Einsatz von starren oder von vergleichsweise weichen und nachgiebigen Andrückelementen vor. Die Verwendung von starren Andrückelementen hat den Vorteil, dass Ungenauigkeiten einer Ausgangsgeometrie eines zu bearbeitenden Werkstücks zumindest teilweise ausgeglichen werden können. Ein solcher Ausgleich ist jedoch durch die Elastizität des Finishbandes begrenzt. Die Verwendung von weichen und nachgiebigen Andrückelementen ermöglicht eine flächige Anlage des Finishbands an das Werkstück, hat jedoch den Nachteil, dass sich die Andrückelemente insbesondere im Bereich von Ölaustrittsbohrungen einer Kurbelwelle stark verformen können und in diesem Bereich einen zu starken Materialabtrag verursachen. Auch die oszillierende und rotierende Bewegung des Werkstücks bewirkt eine vergleichsweise starke Verformung eines weichen Andrückelements, was die maßhaltige Bearbeitung eines Werkstücks erschwert.
Aus der EP 2 212 058 B1 ist eine weitere Bandfinishvorrichtung bekannt. Bei dieser ist ein Andrückband vorgesehen, welches ein Finishband rückseitig unterstützt. Das Andrückband ist an zwei zueinander beabstandet angeordneten Lagern befestigt, sodass das Andrückband das Werkstück entlang eines Teilumfangs umschlingt. Hierdurch ist eine Anlage eines Finishbands über eine große Anlagefläche hinweg ermöglicht.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine besonders betriebssichere Bandfinishvorrichtung bereitzustellen.
Diese Aufgabe bei einer eingangs genannten Bandfinishvorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Lageerfassungseinrichtung zur Erfassung einer von einer Solllage des Andrückarms abweichenden Istlage des Andrückarms vorgesehen ist.
Die erfindungsgemäße Bandfinishvorrichtung ermöglicht es, unerwünschte Betriebszustände der Bandfinishvorrichtung zu detektieren. Hierfür wird eine Lageerfassungseinrichtung verwendet, welche erfasst, ob der Andrückarm eine von einer Solllage abweichende Istlage einnimmt.
Eine mechanische Störung der Bandfinishvorrichtung ergibt sich beispielsweise dann, wenn das Andrückelement fehlt (beispielsweise im Rahmen der Maschineneinrichtung vergessen wurde) oder während des Betriebs der Bandfinishvorrichtung versagt. Daher ist es besonders vorteilhaft, wenn die Solllage des Andrückelements mit einem intakten Andrückelement korrespondiert und wenn die Istlage des Andrückelements mit einem fehlenden oder defekten, insbesondere gebrochenen oder gerissenen, Andrückelement korrespondiert. Ein Versagen des Andrückelements kann somit zeitnah und in einfacher Weise erfasst werden.
Besonders bevorzugt ist es, dass der Andrückarm mittels einer Kraftbeaufschlagungseinrichtung mit einer Andrückkraft beaufschlagbar ist, sodass die Andrückkraft bei einem Versagen des Andrückelements eine Bewegung des Andrückarms aus der Solllage in die Istlage bewirkt. In diesem Zusammenhang wurde erfindungsgemäß erkannt, dass das Versagen des Andrückelements bei aktiver Kraftbeaufschlagungseinrichtung zur Folge hat, dass sich derjenige Bereich des Andrückarms, an welchem das Andrückelement angeordnet ist, bedingt durch die Andrückkraft weiter in Richtung auf die zu bearbeitende Werkstückoberfläche verlagert.
Es ist möglich, dass die Lageerfassungseinrichtung als Weg- oder Winkelmesseinrichtung ausgebildet ist, sodass ein Bewegungsweg oder ein Schwenkwinkel des Andrückarms erfasst wird.
Besonders bevorzugt ist es, dass die Lageerfassungseinrichtung als Abstandsmesseinrichtung ausgebildet ist, wodurch eine insbesondere berührungslose Lageerfassung des Andrückarms ermöglicht wird.
Vorzugsweise umfasst die Lageerfassungseinrichtung ein erstes, gestellfestes Sensorteil und ein zweites, mit dem Andrückarm verbundenes Sensorteil. Dies ermöglicht einen einfachen Aufbau der Lageerfassungseinrichtung, welche auch bei bereits vorhandenen, konventionellen Bandfinishvorrichtungen nachgerüstet werden kann.
Eine besonders einfache und präzise Erfassung der Lage eines schwenkbaren Andrückarms ergibt sich, wenn eines der Sensorteile eine Kurvenfläche mit unterschiedlichen Krümmungsradien aufweist und wenn das andere Sensorteil im Zuge einer Bewegung des Andrückarms variierende Abstände zwischen den Sensorteilen erfasst.
Die erfindungsgemäße Bandfinishvorrichtung eignet sich insbesondere für Andrückelemente, welche aus einem metallischen Material, insbesondere aus Federstahl, hergestellt sind. Metallische Andrückelemente eignen sich zur Übertragung vergleichsweise hoher Andrückkräfte.
Besonders bevorzugt ist es, dass das Andrückelement als Andrückband ausgebildet ist, mittels welchem das Finishband gegen einen Teilumfang der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche andrückbar ist. Die Erfindung ermöglicht es, einen Bruch oder Riss eines solchen Andrückbandes zu detektieren.
Bei Verwendung eines Andrückbandes ist es möglich, dass dieses aus einem metallischen Material hergestellt ist und vorzugsweise eine Bandstärke von maximal 1 mm aufweist. Auf diese Weise ist eine besonders flexible Anpassbarkeit des Andrückbands an unterschiedliche Durchmesser der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche ermöglicht. Eine solche Anpassbarkeit kann auch durch Einsatz eines insbesondere faserverstärkten Kunststoffbandes erreicht werden, welches beispielsweise eine Bandstärke von ca. 3 bis 5 mm aufweist.
Dadurch, dass erfindungsgemäß ein Bruch oder Riss des Andrückbandes detektiert werden kann, ist es auch möglich, eine Kraftbeaufschlagungseinrichtung des Andrückarms so zu betreiben, dass vergleichsweise hohe Andrückkräfte erzeugt werden, welche die Festigkeitsreserven des Andrückbands im Wesentlichen ausschöpfen. Kommt es dennoch zu einem Bruch oder Riss, kann ein solcher Bruch oder Riss erfindungsgemäß detektiert werden, und das gebrochene oder gerissene Andrückband kann gegen ein neues, intaktes Andrückband ausgetauscht werden.
Bevorzugt ist es ferner, dass eine mit einer Rückseite des Finishbands zusammenwirkende Andrückfläche des Andrückelements eine reibungserhöhende Oberflächenstruktur (beispielsweise eine Aufrauhung mit einer Rauhtiefe Rz von mindestens 0,03 mm, vorzugsweise von höchstens 0,07 mm) und/oder einen reibungserhöhenden Belag (insbesondere eine Diamantpartikelschicht, vorzugsweise galvanisch aufgetragen) aufweist oder aufweisen. Hierdurch kann eine Reibungserhöhung zwischen dem Andrückelement und dem Finishband erreicht werden. Dies bewirkt einen verbesserten Halt des Finishbands gegen ein durch die Oszillationsbewegung des Finishbands oder des Werkstücks bedingtes Verrutschen.
Die Erfindung betriff ferner ein Verfahren zum Betrieb einer insbesondere vorstehend beschriebenen Bandfinishvorrichtung, umfassend umfassend ein Gestell zur insbesondere schwenkbaren Lagerung eines Andrückarms, wobei an dem Andrückarm ein Andrückelement angeordnet ist, mittels welchem ein Finishband gegen eine zu bearbeitende Werkstückoberfläche andrückbar ist.
Um einen besonders sicheren Betrieb der Bandfinishvorrichtung zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass ein Fehlen oder ein Defekt des Andrückelements dadurch detektiert wird, dass eine von einer Solllage des Andrückarms abweichende Istlage des Andrückarms erfasst wird.
Vorteile und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den vorstehend unter Bezugnahme auf die erfindungsgemäße Bandfinishvorrichtung erläuterten Vorteilen und Ausgestaltungen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Bandfinishvorrichtung in einem Arbeitsvorbereitungszustand, mit einem Andrückarm und einem Andrückelement;
Fig. 2 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht eine Seitenansicht der Bandfinishvorrichtung in einem Betriebszustand, in welchem ein Werkstück finishend bearbeitet wird, wobei das Andrückelement intakt ist und wobei der Andrückarm eine Solllage einnimmt; und
Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht, wobei der Andrückarm nach Bruch des Andrückelements eine von der Solllage abweichende Istlage einnimmt.
Eine in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform einer Bandfinishvorrichtung ist insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Vorrichtung 10 weist ein Gestell 12 auf, welches zur Schwenklagerung von zwei Andrückarmen 14 und 16 um jeweilige Schwenkachsen 18, 20 dient. Das Gestell 12 ist bewegbar an einem ortsfesten Maschinengestell angeordnet; oder das Gestell 12 ist ein unbewegbarer Bestandteil eines ortsfesten Maschinengestells.
Die Andrückarme 14 und 16 weisen jeweils ein freies Ende 22, 24 auf, an welchen jeweils eine Andrückeinrichtung 26, 28 angeordnet ist. Die Andrückeinrichtungen 26, 28 sind mit Andrückelementen 29 versehen. Die Andrückeinrichtung 26 weist ein Andrückelement 29 in Form eines gekrümmten, biegeelastisches Andrückbands 30 auf. Das Andrückband 30 ist vorzugsweise an zwei zueinander beabstandeten Abstützstellen 32, 34 abgestützt und an seinen voneinander abgewandten Bandenden an der Andrückeinrichtung 26 fixiert.
Das Andrückelement 29 der Andrückeinrichtung 28 ist beispielsweise V-förmig ausgebildet und weist zwei zueinander winklige Andrückabschnitte auf.
Die Andrückelemente 29 der Andrückeinrichtungen 26, 28 dienen dazu, eine den Andrückeinrichtungen 26, 28 zugewandte Rückseite eines Finishbands 36 mit einer Andrückkraft beaufschlagen, um eine einem Werkstück 38 zugewandte Vorderseite des Finishbands 36 gegen eine zu bearbeitende Werkstückoberfläche 40 des Werkstücks 38 anzudrücken, vergleiche Figuren 1 und 2. Dabei ist es möglich, dass eine mit der Rückseite des Finishbands 36 zusammenwirkende Andrückfläche 42 eines Andrückelements, beispielsweise eines Andrückbands 30, eine reibungserhöhende Oberflächenstruktur und/oder einen reibungserhöhenden Belag, insbesondere Diamantpartikel, aufweist.
Es versteht sich, dass die Andrückeinrichtungen 26, 28 auch miteinander identisch ausgebildet sein können oder dass die in der Zeichnung dargestellte Andrückeinrichtung 26 in Einbaulage auch oberhalb der in der Zeichnung dargestellten Andrückeinrichtung 28 angeordnet sein kann.
Zur Erzeugung einer auf das Finishband 36 und somit auf die Werkstückoberfläche 40 wirkenden Andrückkraft ist eine Kraftbeaufschlagungseinrichtung 44 vorgesehen. Die Kraftbeaufschlagungseinrichtung umfasst beispielsweise einen Zylinder 46 und einen innerhalb des Zylinders 46 verschiebbar angeordneten Kolben 48. Der Zylinder 46 ist mit seinem Boden 50 über ein Schwenklager 52 mit einem Hebel 54 des Andrückarms 16 verbunden. Der Kolben 48 ist mit seinem freien Kolbenende 56 über ein Schwenklager 58 mit einem Hebel 60 des Andrückarms 14 verbunden.
Zur Erfassung der Schwenklage des Andrückarms 14 um die Schwenkachse 18 ist eine Lageerfassungseinrichtung 62 vorgesehen. Die Lageerfassungseinrichtung 62 umfasst ein erstes, gestellfestes Sensorteil 64 in Form eines Abstandsensors und ein zweites Sensorteil 66, welches fest mit dem Andrückarm 14 verbunden ist und bei einem Verschwenken des Andrückarms 14 gemeinsam mit dem Andrückarm 14 um die Schwenkachse 18 verschwenkt wird.
Das zweite Sensorteil 66 weist eine dem ersten Sensorteil 64 zugewandte Kurvenfläche 68 auf, die unterschiedliche Krümmungsradien hat, sodass ein zwischen unterschiedlichen Abschnitten der Kurvenfläche 68 und dem ersten Sensorteil 64 gemessener Abstand in Abhängigkeit der Schwenklage des Andrückarms 14 um die Schwenkachse 18 variiert.
In einem Zustand der Arbeitsvorbereitung sind die zangenartigen Andrückarme 14 und 16 geöffnet, sodass die zu bearbeitende Werkstückoberfläche 40, beispielsweise die Lagerumfangsfläche eines Kurbelwellenhauptlagers oder eines Kurbelwellenpleuellagers, relativ zu den Andrückeinrichtungen 26, 28 frei positionierbar ist. In diesem Zustand der Arbeitsvorbereitung ist der Kolben 48 zumindest weitestgehend vollständig in den Zylinder 46 eingefahren, vergleiche Figur 1. Hiervon ausgehend bewirkt ein pneumatisch oder hydraulisch erzeugtes Ausfahren des Kolbens 48 aus dem Zylinder 46 ein Schließen der zangenartigen Andrückarme 14 und 16, sodass die Andrückeinrichtungen 26 und 28 jeweils in Richtung auf die zu bearbeitende Werkstückoberfläche 40 bewegt werden, bis das Finishband 36 schließlich mittels der Andrückeinrichtungen 26 und 28 kraftbeaufschlagt ist und gegen die zu bearbeitende Werkstückoberfläche 40 angedrückt wird, vergleiche Figur 2.
Im Bereich des Andrückbands 30 wird das Finishband 36 über einen Teilumfang gegen die zu bearbeitende Werkstückoberfläche 40 angedrückt. Dieser Teilumfang ist in Figur 2 mit zueinander winkligen, gestrichelten Linien und mit einem Doppelpfeil gekennzeichnet. Der diesem Teilumfang zuordnete Umschlingungswinkel beträgt beispielsweise zwischen mindestens ungefähr 5° und höchstens circa 180°.
Während der finishenden Bearbeitung des Werkstücks 38 rotiert dieses um eine Werkstückachse 68. Hierfür ist ein an sich bekannter und daher in der Zeichnung nicht dargestellter Drehantrieb vorgesehen. Der Drehbewegung des Werkstücks 38 wird eine oszillierende Bewegung überlagert, und zwar in Form einer periodischen Hin- und Herbewegung des Werkstücks 38 in zu der Werkstückachse 68 paralleler Richtung (also senkrecht zur Zeichenebene der Figuren 1 bis 3).
Um zu ermöglichen, dass sich das Andrückband 30 möglichst flexibel an zu bearbeitende Werkstückoberflächen 40 von Werkstücken 38 mit voneinander verschiedenen Durchmessern anschmiegen kann, weist das Andrückband 30 eine vergleichsweise niedrige Bandstärke von beispielsweise maximal 1 mm auf. Somit weist das Andrückband 30 eine in Abhängigkeit eines zu bearbeitenden Werkstückoberflächendurchmessers angepasste Krümmung auf.
Insbesondere für den Fall, dass die Andrückfläche 42 des Andrückbands 30 mit einer reibungserhöhenden Oberflächenstruktur (beispielsweise einer Aufrauhung) und/oder einen reibungserhöhenden Belag (beispielsweise Diamantpartikel) aufweist, wirken zwischen der Andrückfläche 42 und der Rückseite des Finishbands 36 erhöhte Reibkräfte, die der Oszillationsbewegung entsprechend parallel zu der Werkstückachse 68 ausgerichtet und einander entgegengesetzt sind. Diese Reibkräfte können zur Folge haben, dass das Andrückband 30 bricht oder reißt, sodass dass Andrückband 30 keine Andrückkraft mehr auf das Finishband 36 übertragen kann.
In Figur 3 ist das Andrückband 30 in einem gebrochenen oder gerissenen Zustand dargestellt, in welchem das Andrückband 30 zwei voneinander getrennte Andrückbandabschnitte 30a und 30b aufweist. Ausgehend von dem in Figur 2 dargestellten Zustand, in welchem der Andrückarm 14 eine Solllage einnimmt, das Andrückband 30 also nicht gebrochen oder gerissen ist, führt ein Bruch oder Riss des Andrückbands 30 dazu, dass die Kraftbeaufschlagungseinrichtung 44, insbesondere dessen Kolben 48, den Andrückarm 14 so um die Schwenkachse 18 verschwenkt, dass die Andrückeinrichtung 26 sich weiter in Richtung auf die Werkstückachse 68 des Werkstücks 38 zubewegt (vergleiche Figur 3). In diesem Zustand nimmt der Andrückarm 14 eine Istlage ein, welche von der Solllage bei intaktem Andrückband 30 abweicht.
Diese Abweichung der Istlage des Andrückarms von einer Solllage kann mittels der Lageerfassungseinrichtung 62 erfasst werden, da sich der Abstand zwischen dem ersten Sensorteil 64 und jeweiligen Abschnitten der Kurvenfläche 68 des zweiten Sensorteils 66 im Zuge der Bewegung des Andrückarms 14 verändert.
In vorteilhafter Weise ist die Lageerfassungseinrichtung 62 mit einer Steuereinrichtung der Bandfinishvorrichtung 10 gekoppelt, sodass die Erfassung der Überführung des Andrückarms 14 aus der Solllage in eine abweichende Istlage mit der Erzeugung eines Warnsignals und/oder mit einem Ende der Finishbearbeitung des Werkstücks 38 einhergeht.
Bei einem in der Zeichnung dargestellten und realistischen Maßstab kann die Veränderung des Schwenkwinkels des Andrückarms 14 aus der Solllage in die abweichende Istlage vergleichsweise klein sein. Bei Verwendung einer Kraftbeaufschlagungseinrichtung 44 ist daher der mit einer solchen Verschwenkung des Andrückarms 14 einhergehende Hubweg des Kolbens 48 ebenfalls vergleichsweise klein. Aus Vergleich der Figuren 2 und 3 ist erkennbar, dass die Verlagerung des Kolbens 48 bei einem Verschwenken des Andrückarms 14 aus der Solllage in die abweichende Istlage mit einer entsprechend geringfügigen Verlagerung des Schwenklagers 58 relativ zu dem Gestell 12 einhergeht.
Zusätzlich oder alternativ zu der vorstehend beschriebenen Lageerfassungseinrichtung 62 ist es auch möglich, den Hub des Kolbens 48 relativ zu dem Zylinder 46 zu erfassen, insbesondere unter Verwendung eines Wegmesssystems.
Bei einer alternativen Ausführungsform sind die Andrückarme 14, 16 nicht schwenkbar gelagert, sondern entlang eines geradlinigen Bewegungswegs bewegbar. In diesem Fall wird für die Lageerfassungseinrichtung 62 vorgeschlagen, dass das zweite Sensorteil 66 keine Kurvenfläche 68, sondern eine gerade Ebene aufweist, welche relativ zu der Bewegungsachse des Andrückarms 14 geneigt ist, sodass sich ein Abstand zwischen unterschiedlichen Abschnitten der Ebene und dem gestellfesten ersten Sensorteil 68 im Zuge einer Bewegung des Andrückarms 14 verändert.
Die Erfindung wurde vorstehend unter Bezugnahme auf das Andrückelement 29 in Form eines Andrückbandes 30 beschrieben; es versteht sich aber, dass zusätzlich oder alternativ hierzu auch an dem Andrückarm 16 eine Lageerfassungseinrichtung 62 vorgesehen sein kann, um ein Versagen, insbesondere einen Bruch, des prismenförmigen Andrückelements 29 der Andrückeinrichtung 28 detektieren zu können.

Claims (11)

  1. Bandfinishvorrichtung (10), umfassend ein Gestell (12) zur insbesondere schwenkbaren Lagerung eines Andrückarms (14), wobei an dem Andrückarm (14) ein Andrückelement (29) angeordnet ist, mittels welchem ein Finishband (36) gegen eine zu bearbeitende Werkstückoberfläche (40) andrückbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lageerfassungseinrichtung (62) zur Erfassung einer von einer Solllage des Andrückarms (14) abweichenden Istlage des Andrückarms (14) vorgesehen ist.
  2. Bandfinishvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Solllage mit einem intakten Andrückelement (29) korrespondiert und dass die Istlage mit einem fehlenden oder defekten Andrückelement (29) korrespondiert.
  3. Bandfinishvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Andrückarm (14) mittels einer Kraftbeaufschlagungseinrichtung (44) mit einer Andrückkraft beaufschlagbar ist.
  4. Bandfinishvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageerfassungseinrichtung (62) als Weg- oder Winkelmesseinrichtung ausgebildet ist.
  5. Bandfinishvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageerfassungseinrichtung (62) als Abstandsmesseinrichtung ausgebildet ist.
  6. Bandfinishvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageerfassungseinrichtung (62) ein erstes, gestellfestes Sensorteil (64) und ein zweites, mit dem Andrückarm (14) verbundenes Sensorteil (66) umfasst.
  7. Bandfinishvorrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Sensorteile (66) eine Kurvenfläche mit unterschiedlichen Krümmungsradien aufweist und dass das andere der Sensorteile (64) im Zuge einer Bewegung des Andrückarms (14) variierende Abstände zwischen den Sensorteilen (64, 66) erfasst.
  8. Bandfinishvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Andrückelement aus einem metallischen Material, insbesondere aus Federstahl, hergestellt ist.
  9. Bandfinishvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Andrückelement (29) als Andrückband (30) ausgebildet ist, mittels welchem das Finishband (36) gegen einen Teilumfang der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche (40) andrückbar ist.
  10. Bandfinishvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit einer Rückseite des Finishbands (36) zusammenwirkende Andrückfläche (42) des Andrückelements (29) eine reibungserhöhende Oberflächenstruktur und/oder einen reibungserhöhenden Belag aufweist.
  11. Verfahren zum Betrieb einer Bandfinishvorrichtung (10), insbesondere einer Bandfinishvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, umfassend ein Gestell (12) zur insbesondere schwenkbaren Lagerung eines Andrückarms (14), wobei an dem Andrückarm (14) ein Andrückelement (29) angeordnet ist, mittels welchem ein Finishband (36) gegen eine zu bearbeitende Werkstückoberfläche (40) andrückbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fehlen oder ein Defekt des Andrückelements (29) dadurch detektiert wird, dass eine von einer Solllage des Andrückarms (14) abweichende Istlage des Andrückarms (14) erfasst wird.
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