DD243230B1

DD243230B1 - Schwenkeinrichtung fuer den werkstueckspindelkasten einer schleifmaschine, insbesondere innenrundschleifmaschine

Info

Publication number: DD243230B1
Application number: DD28417785A
Authority: DD
Inventors: Kurt Diesing
Original assignee: Werkzeugmasch Okt Veb
Priority date: 1985-12-12
Filing date: 1985-12-12
Publication date: 1988-06-29
Also published as: DD243230A1; EP0226056A3; JPS62188635A; EP0226056A2

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft eine Schwenkeinrichtung fur den Werkstuckspindelkasten einer Schleifmaschine, insbesondere einer Innenrundschleifmaschine, zur Fertigung zylindrischer und kegliger Bohrungen und zur Korrektur dieser Flachen

Charakteristik der bekannten technischen Losungen

Zur Komplexbearbeitung von Werkstucken mit mehreren Bohrungsdurchmessern in einer Aufspannung werden in immer stärkerem Maße CNC- oder CAC-gesteuerte Schleifmaschinen eingesetzt Das trifft insbesondere fur die Klein- und Mittelsenenfertigung zu Zur Fertigung von ζ B kegligen Bohrungen ist es des weiteren bekannt, die Schwenkeinrichtungen fur die Aufnahme des Werkstuckspindelkastens entsprechend dem jeweiligen Kegelwinkel über eine NC-Achse zu schwenken Die gesamte Steuerung übernimmt dabei ein Rechner

Dieser bekannte Stand derTechnik wird besonders deutlich dokumentiert durch die Europaische Patentanmeldung 01 31 366, die eine Schleifmaschine mit einem CNC-gesteuerten drehbaren Werkstuckspindelkasten betrifft Beschrieben ist eine Schleifmaschine mit einem Werkstuckspmdelkasten, der auf einer Schwenkeinrichtung befestigt ist Die Drehbewegung fur die Schwenkeinrichtung erfolgt mit Hilfe eines Servomotors, gesteuert durch eine programmierbare Steuerung Die Drehwinkelwerte werden von einem Winkelmeßsystem erfaßt und der Steuerung zur Verarbeitung zugeleitet Zur Lagesicherung der Schwenkeinheit nach erfolgter Positionierung sind zwei spezielle Klemmvorrichtungen vorgesehen Sie werden zur Positionierung gegen die Kraft von Federn über ein Druckmedium geöffnet Mittels einer Schmiereinrichtung wird wahrend der Drehung die Reibung zwischen der Schwenkplatte und der Maschinengrundplatte gemindert Nach dieser Losung ist der Werkstuckspmdelkasten auf einer Schwenkeinrichtung ortsfest angebracht und somit nicht axial zum Schleifkörper verschiebbar Damit ist die Maschine, wie auch beschrieben, nur zum Schleifen kurzer, ringförmiger Werkstucke geeignet Bei längeren Werkstucken und größerem Schwenkwinkel entfernt sich die Bearbeitungsflache des Werkstuckes soweit von ihrer Ausgangslage, daß sie mit vertretbaren Schlittenwegen vom Schleifkörper nicht mehr erreicht werden kann Als Nachteil ist des weiteren zu nennen, daß die Schwenkplatte zwei Schmiersysteme hat Das eine besteht aus einem konzentrisch um das Schwenklager angeordneten Ringkanal mit Schmiertaschen, dem Schmieröl zugeführt wird Die Drehwelle des Schwenklagers ist durch zwei gegeneinander verspannte Schrägkugellager vertikal fixiert, so daß die an der Drehwelle befestigte Platte im Umkreis der Schwenklagerung zur Maschinengrundplatte einen angepaßten Zwischenraum fur den sich bildenden Ölfilm aufweist Dieser Zwischenraum bleibt durch die Verspannung der Schrägkugellager erhalten, auch gegen die Wirkung der Klemmeinrichtung Durch diesen standigen Ölfilm ist in der Klemmstellung in diesem Bereich kein Massekontakt gesichert und bei kleinsten Schwenkschritten ein stick-slip-Effekt nicht auszuschließen Das andere Schmiersystem am Ende der Schwenkplatte besteht aus einem Kanalsystem, das in Klemmstellung mit Schmieröl und wahrend der Schwenkbewegung zusatzlich mit Durchluft versorgt wird Je nach der zustandekommenden Wirkung wird die Schwenkplatte auf einem Ölfilm oder Luftkissen schwimmen Zum Konturenschleifen, also Schleifen wahrend des Schwenkens, besitzt diese Lagerung nur eine geringe Steife Zum anderen muß zur Klemmung das Schmieröl zwischen den Gleitflachen herausgequetscht werden, das auch einem sicheren Massekontakt hinderlich ist

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Schwenkeinnchtung zu schaffen, auf die zum Schleifen von langen Werkstucken ein axial beweglicher Werkstuckspindelkasten aufgesetzt werden kann

Darlegung des Wesens der Erfindung

Ausgehend von den dargelegten Mangeln, die dem Stand der Technik anhaften, ist es Aufgabe der Erfindung, die Lagerung und Klemmung der Schwenkeinheit so zu gestalten, daß zum einen ein aufgesetzter Werkstuckspindelkasten problemlos verfahren werden kann, und daß zum anderen ein stick-slip-Effekt auch bei Schwenkbewegungen in kleinsten Schritten ausgeschlossen ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß folgendermaßen gelost Auf einer Schwenkeinrichtung ist ein Werkstuckspindelkasten mit seinen Funktionsbaugrupen auf Längsführungen langsverschiebbar angeordnet, so daß sich fur die Schwenkeinrichtung häufig eine einseitige und veränderliche Lastverteilung ergibt Der Schwenkantneb kann manuell im Zusammenwirken mit einer elektronischen Postionsanzeige oder durch einen Stellmotor mit direkt bzw indirekt wirkenden Meßsystemen erfolgen Mechanisch erfolgt der Antrieb wahlweise über Zugmittel oder Verzahnelemente, indem die Ausgangswelle eines spieleinstellbaren Untersetzungsgetriebes entweder die Antriebsscheibe eines Zugmittels oder die Ritzelwelle eines Zahnradtriebes antreibt Das Ritzel greift in ein Zahnsegment, welches an einer Unterplatte befestigt ist Das Zahnsegment ist gleichzeitig als beidseitig wirkendes Axiallagersegment ausgebildet Über dieses Axiallagersegment wirken zwei druckmittelbeaufschlagte Arbeitskolben in Abhängigkeit ihrer Druckbeaufschlagung als Abhebe- bzw Spannelement Als Schwenklager dient ein durch Federkraft axial vorgespanntes Walzlager, beispielsweise ein Kegelrollenlager Die Federn sind so angeordnet, daß sie sowohl die axiale Vorspannkraft aufrechterhalten, als auch mit ihrer gleich großen Reaktionskraft auf die Schwenkplatte diese auf ihre Unterplatte aufspannen

Die geometrische Anordnung bei beiden Abhebe- und Spannzylinder, sowohl zum Massenschwerpunkt als auch zum Schwenklager, und die Wahl der zur Wirkung kommenden Kräfte dient Funktionen Ausgehend von der vorhandenen Masse und deren Lage zum Schwenkpunkt, sind die Zylinder so angeordnet und ihre Kräfte so bemessen, daß durch die Abhebung ein Gleichgewichtszustand hergestellt wird, die verbleibende Normalkraft also gegen Null geht Um einer eventuell verbleibenden Reibkraft zu begegnen und die Notwendigkeit einer Ölschmierung zu vermeiden, ist die Aufspannflache mit einem Gleitbelag beschichtet Weiterhin sind die beiden Zylinder und das Schwenklager so angeordnet, daß ihre Verbindungslinien ein gleichschenkliges Dreieck mit ausreichender Basisflache bilden, und wahrend der Schwenkbewegung zwar ein annähernder Gleichgewichtszustand besteht, dabei aber die Walzvorspannung im Schwenklager, wie auch die Walzeinspannung im Bereich der Abhebe- und Spannzylinder mit dem Walzuntergnff eine steife Schwenklagerung darstellen Wird durch axiale Verschiebung des Werkstuckspindelkastens auf der Längsführung der Schwenkplatte nach rechts das Hebelverhaltnis der Kräfte verändert, so kommt der Walzuntergnff starker zum Tragen, und die dort wirkende Kraft stellt wieder die Gleichgewichtsbedmgungen her Nach erfolgter Positionierung setzt die Festspannung der Schwenkplatte ein, indem die Druckbeaufschlagung der Arbeitskolben wechselt Dadurch wird die Abhebekraft augenblicklich abgeschaltet Die Schwenkplatte setzt durch ihr Eigengewicht auf die Spannflache der Unterplatte auf Gleichzeitig wird durch den Untergriff der Kolbenstangen am Zahnsegment eine vertikal nach unten gerichtete Spannkraft erzeugt Am Drehzapfen entfallt ebenfalls die Kraftkomponente der Abhebekraft und es wirkt die Reaktionskraft aus der Kegelrollenlagervorspannung als Spannkraft der Schwenkplatte auf die Unterplatte

Ausfuhrungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausfuhrungsbeispiel naher erläutert werden Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen nach

Fig 1 einen Mittenschnitt durch die Schwenklagerung

Fig 2 einen Schnitt durch den Abhebe- und Spannzylinder und das Antnebsritzel

Fig 3 eine Schwenkeinrichtung in der Ansicht von oben

Fig 4 eine Schwenkeinrichtung in Vorderansicht und Teilschnitt

In der Unterplatte 1 nach Fig 1, die auch ein Verstellschlitten sein konnte, ist eine Lagerbuchse 2 zentriert und verschraubt Der Innenring 3 eines Kegelrollenlagers ist durch eine Mutter 4 auf der Lagerbuchse 2 festgespannt Der Außenring 5 des Kegelrollenlagers ist annähernd spielfrei in die Bohrung 6 der Schwenkplatte 7 eingepaßt Eine Anzahl von Kopfbolzen 8 ist in Senkbohrungen der Schwenkplatte 7 angeordnet und im Vorspannring 9 so befestigt, daß in den Federn 10 eine definierte Vorspannung erzeugt ist

Die Gesamtheit dieser Federkräfte wirkt über den Vorspannring 9 auf den Außenring 5, so daß eine axiale Verspannung des Kegelrollenlagers entsteht Dadurch wird zwangsläufig über die kegligen Elemente des Kegelrollenlagers das Lager insgesamt radial vorgespannt Hierbei stutzen sich die Federn 10 auf dem Grund der Senkbohrungen der Schwenkplatte 7 ab, so daß ihre Reaktionskraft in gleicher Große die Schwenkplatte 7 auf die Unterplatte 1 spannt Zentrisch zum Schwenkmittelpunkt ist der Schwenkplatte 7 ein Winkelmeßsystem 11 befestigt, dessen Welle 12 über eine verdrehsteife Ausgleichkupplung 13 und einen Zapfen 14 ortsfest fixiert ist

Auf der Unterplatte 1 ist nach Fig 2 des weiteren ein Zahnsegment 15 zentrisch zum Schwenklagermittelpunkt befestigt In der Schwenkplatte 7 ist eine Ritzelwelle 16 gelagert, die über eine Antriebswelle 17 wahlweise manuell oder maschinell angetrieben werden kann Das Zahnsegment 15 bildet gleichzeitig im Zusammenwirken mit den Segmenten 18,19 und den zwischen ihnen angeordneten Walzkorpern 20 eine beidseitig wirkende Axialwalzlagerung Das Segment 18 ist mit axialem Spiel lose zur Schwenkplatte 7 gehalten Das Segment 19 ist als Walzuntergnffelement angepaßt und mit der Schwenkplatte 7 durch Schrauben 21 fest verbunden

Die kombinierte Abhebe- und Spanneinrichtung besteht im wesentlichen aus einer vertikal geführten, kraftbeaufschlagten Spannstange 22, deren unteres Ende als Rachen ausgebildet ist. Bei nach unten wirkender Kraftrichtung stutzen sich die obere Fläche des Rachens über das Segment 18 und die Wälzkörper 20 auf der Lauffläche des Zahnsegmentes 15 ab, wodurch die Schwenkwelle 7 mit der gleich großen Gegenkraft angehoben wird. Der Größenbetrag dieser Abhebung ist begrenzt durch den angepaßten Wälzuntergriff des Segmentes 19, so daß auch bei veränderter Massenverteilung auf der Schwenkplatte der Abhebebetrag definiert bleibt und die Axialwälzlagerung des Zahnsegments 15 und der Segmente 18,19 in sich vorgespannt ist. Wird die Kraftbeaufschlagung der Spannstange 22 umgekehrt, greift die untere Fläche des Rachens unter das Zahnsegment 15, und die Gegenkraft drückt die Schwenkplatte 7 auf die Unterplatte 1. In Fig.3 ist zur Komplettierung der gesamten Schwenkeinrichtung eine an sich bekannte Antriebsvariante für die Schwenkplatte 7 dargestellt. Nach dieser Variante treibt ein Stellmotor 23 über ein Getriebe 24 die Ritzelwelle 16.

Die beiden Abhebe- und Spanneinrichtungen 25,26 sind so angeordnet, daß die Verbindungslinien ihrer Mittelpunkte untereinander und mit dem Drehmittelpunkt des Schwenklagers 27 ein gleichschenkliges Dreieck bilden. Damit ist sowohl im Schwenkbetrieb, als auch in der Spannlage eine stabile, statisch bestimmte Situation gesichert. Dies bedeutet, daß das Kippmoment, resultierend aus dem relativ hoch über der Schwenkebene 28 liegenden Massenschwerpunkt 29 nach Fig.4 und der Beschleunigung sicher abgefangen wird.

Des weiteren hat die Anordnung der Abhebe- und Spanneinrichtungen 25,26 die Aufgabe, im Zusammenwirken mit der im Schwenklager wirkenden Federkraft und der im Massenschwerpunkt 29 wirkenden Last einen Gleichgewichtszustand herzustellen, indem die Abstände a und b die Abhebekraft A als Summe der Kräfte beider Arbeitskolben entsprechend gewählt sind. Dieser erreichte Gleichgewichtszustand hat zur Folge, daß für eine möglicherweise verbleibenden Restgleitreibung die Normalkraft so gering ist, daß im Zusammenwirken mit einer mit Gleitfolie beschichteten Aufspannfläche keine nennenswerte Gleitreibung vorhanden ist. Ein weiterer Effekt der Gleitfolie ist, daß kein Schmieröl erforderlich ist und es demzufolge bei der Spannung nicht verdrängt werden muß. Dadurch wird im gespannten Zustand der Einrichtung ein sicherer Massekontakt erreicht.

Durch eine weitere Vergrößerung der Abhebekraft A und einer Anpassung des Segmentes 19 in Form von größerem Spiel ist auch eine absolute Abhebung der Schwenkplatte 7 von der Spannfläche erzielbar. Hierbei kommt dann die Dreipunkt-Wälzlager-Einspannung voll zum Tragen.

Eine Störung der Gleich gewich tsbedingungen durch eine Verstellung des Werkstückspindelkastens nach rechts wird dadurch vermieden, daß der Wälzuntergriff des Segmentes 19 stärker belastet wird, wodurch die Gleichgewichtsbedingungen wieder hergestellt ist

Durch die erfindungsgemäße Lösung ergeben sich gegenüber dem bekannten Stand der Technik folgende Vorteile:

— Durch die Dreipunktanordnung der beiden Abhebe- und Spannzylinder zum Schwenkpunkt in Form eines gleichschenkligen Dreiecks und dem Zusammenwirken der Vorspannung sowohl im Schwenklager, als auch an den Wirkstellen der Arbeitskolben ergibt sich durch die Wälzlagerverspannung dieser drei Punkte eine stabile, durch die vorgespannte Wälzlagerung vorgespannte Basisfläche auch während der Schwenkbewegung.

— Durch die Anordnung der beiden Abhebe- und Spannzylinder in bezug auf die im Schwerpunkt wirkende Massenkraft und die im Schwenklager wirkende Reaktionskraft aus der Federvorspannung des Schwenklagers ergibt sich durch die entsprechend gewählte Größe der Abhebekraft ein Gleichgewichtszustand der Schwenkplatte.

— Im gespannten Zustand wirken die beiden Arbeitskolben, indem sie durch Untergriff am Segment die Schwenkplatte auf die Unterlage drücken. Gleichzeitig wirkt die Reaktionskraft aus der Federvorspannung im Schwenklager als zusätzliche Aufspannkraft, ohne die Vorspannung dieses Schwenklagers zu beeinträchtigen.

Claims

Patentansprüche:

1. Schwenkeinrichtung für den Werkstuckspindelkasten einer Schleifmaschine mit einem walzgelagerten Schwenkpunkt, mit Spanneinrichtungen fur die Schwenkplatte, mit einer programmierbaren Steuerung fur die Drehbewegung, mit einer Erfassung der Schwenkwinkelwerte über einem Winkelmeßsystem, mit einer in einer Grundplatte zentriert und verschraubten Lagerbuchse, auf der ein Innenring eines Kegelrollenlagers durch eine Mutter festgepannt ist, mit einem Außenring des Kegelrollenlagers, der annähernd spielfrei in einer Bohrung der Schwenkplatte eingepaßt ist und mit einer Anzahl Kopfbolzen in Senkbohrungen der Schwenkplatte, gekennzeichnet dadurch, daß die Kopfbolzen (8) mit Federn (10) versehen sind, die in der Schwenkplatte (7) aufgenommen sind, daß die Kopfbolzen (8) in einem Vofspannring (9) verschraubt sind, daß ein Zahnsegment (15) mit Segmenten (18; 19) und zwischen ihnen angeordneten Wälzkorpern (20) als beidseitig wirkende Axialwälzlagerung ausgelegt ist, daß das Segment (18) seinerseits mit axialem Spiel zur Schwenkplatte (7) vorgesehen ist, daß das Segment (19) als Wälzuntergriffelement angepaßt und mit der Schwenkplatte (7) durch Schrauben (21) verbunden ist und daß weiter Abhebe- und Spanneinrichtungen (25; 26) angeordnet sind, deren Spannstange (22) an ihrem unteren Ende als Rachen ausgebildet ist.
2. Schwenkeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die beiden Abhebe- und Spanneinrichtungen (25; 26) so angeordnet sind, daß die Verbindungslinien ihrer Mittelpunkte untereinander und mit dem Drehmittelpunkt des Schwenklagers (27) ein gleichschenkliges Dreieck bilden.