EP2490859B1

EP2490859B1 - Schleifmaschine sowie verfahren zum schleifen und entgraten

Info

Publication number: EP2490859B1
Application number: EP10768752.7A
Authority: EP
Inventors: Berthold Stroppel
Original assignee: Schaudt Mikrosa GmbH
Current assignee: Schaudt Mikrosa GmbH
Priority date: 2009-10-20
Filing date: 2010-10-14
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2030-10-14
Also published as: US8790155B2; JP5612111B2; WO2011048014A1; EP2490859A1; US20120252316A1; CN102596503B; CN102596503A; ES2431623T3; DE102009051586A1; JP2013508176A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schleifmaschine zum Schleifen eines Werkstücks, insbesondere von Nocken, mit einem Maschinenbett, einer Schleifscheibe, die ein Profil mit einem im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse der Schleifscheibe verlaufenden Schleifbereich aufweist, einer Schleifspindel, an der die zumindest eine Schleifscheibe angeordnet ist und die auf dem Maschinenbett verfahrbar angeordnet ist, und mit einer Steuereinheit zur Steuerung des Schleifprozesses. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Schleifen eines Werkstücks, insbesondere von Nocken, auf einer Halterung.
Eine solche Schleifmaschine ist aus der WO 2009/023979 A1 bekannt. Die bekannte Schleifmaschine weist ein Maschinenbett auf, an dem eine Werkstückhaltevorrichtung mit einem Spindelstock und einem Reitstock zur Aufnahme von Werkstücken aufgenommen ist. Am Maschinenbett ist ferner ein Werkzeughalter zur Aufnahme und zum Antrieb von Schleifscheiben vorgesehen, mit denen die Werkstücke bearbeitet werden können. Ferner weist die bekannte Schleifmaschine eine Messvorrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, die aufgenommenen Werkstücke berührungslos zu vermessen.
Aus der GB 2 208 275 A ist eine Schleifscheibenanordnung bekannt, bei der etwa eine erste Schleifscheibe permanent an einer Spindel festgelegt ist, wobei eine zweite Schleifscheibe zusätzlich lösbar an der Spindel befestigt werden kann. Eine der beiden Schleifscheiben kann zur Grobbearbeitung, die andere zur Feinbearbeitung eingesetzt werden.
Weitere Schleifmaschinen ähnlicher Art sind z.B. aus dem Prospekt "CamGrind - Produktionslösungen für das Schleifen von Nockenwellen" der Firma Studer Schaudt GmbH, Stuttgart vom Oktober 2006 bekannt. Hierbei weisen z.B. die Modelle "CamGrind S" und "CamGrind L" Schleifvorrichtungen auf, die aus einer großen und einer kleinen Schleifscheibe bestehen und vor allem zum Schleifen von Nockenwellen konzipiert sind. Mit der großen Schleifscheibe werden dabei zunächst mittels hoher Leistung die Nocken vorgeschliffen und die Lagersitze bearbeitet, während die kleine Schleifscheibe zum Fertigschleifen der Nockenformen oder auch zum Schleifen der Lagersitze dient. Für die Bearbeitung der Nockenwelle ist diese an einer Werkstückhaltevorrichtung angeordnet, die auf der einen Seite einen Werkstückspindelstock aufweist, der die Nockenwelle in die gewünschte Rotation um ihre Längsachse versetzt, und auf der anderen Seite einen Reitstock aufweist, der dafür sorgt, dass die Nockenwelle während der Bearbeitung stets ausgerichtet und zentriert ist. Gegenüber diesen in der Regel stationären Bauteilen der Werkstückhaltevorrichtung sind die Schleifscheiben bzw. die entsprechenden Schleifspindeln innerhalb der x-z-Ebene relativ zu der Nockenwelle beweglich.
Wenn bisher oder im Folgenden von den Achsen bzw. Richtungen x und z die Rede ist, sind damit immer die zwei Achsen gemeint, die die Ebene aufspannen, die das Maschinenbett bildet. Dabei erstreckt sich die z-Achse parallel zur Längserstreckung des Werkstücks, hier z.B. der Nockenwelle, und die x-Achse als dazu senkrechte Achse, die also einer Bewegung eines Werkzeugs auf das entsprechende Werkstück von der Seite zu oder fort entspricht. Eine zu der x- und z-Achse senkrechte Richtung wird ferner als y-Achse bzw. -Richtung bezeichnet. Sie verläuft folglich senkrecht zum Maschinenbett.
Das Schleifen der Nocken direkt auf der Welle wird zum Zwecke der Genauigkeit durchgeführt, damit die Nocken exakt in Bezug auf die Welle geformt sind. Gegenüber dieser etablierten Produktionsmethode findet jedoch auch das Schleifen von Einzelnocken immer mehr Anwendung, da es den Herstellern der Nockenwellen mittlerweile gelingt, die Einzelnocken sehr exakt auf eine Welle fügen zu können. Das exakte Schleifen der Einzelnocken geschieht dabei einzeln oder als Gruppen von mehreren Nocken, die zumeist auf einer Werkstückaufnahme, in der Regel einem Spanndorn, in einer Schleifmaschine bearbeitet werden.
Bei den Schleifvorgängen und Bearbeitungen mit den eingangs erwähnten bekannten Schleifmaschinen bildet sich entlang von Kanten des geschliffenen Werkstücks, hier z.B. der Nocken, stets eine Ansammlung von Grat. Dieser Grat ist für die weitere Verwendung der geschliffenen Werkstücke grundsätzlich unerwünscht, so dass dieser in separaten Anlagen, z.B. Hochdruckentgratanlagen oder Bürststationen, entfernt wird. Hierzu wird die geschliffene Vorrichtung aus der Schleifmaschine entnommen und in diese separaten Anlagen eingesetzt, so dass die Werkstücke dort weiterbearbeitet werden können. Dies hat somit einen zusätzlichen Bearbeitungsschritt mit zusätzlicher Bearbeitungszeit und abermaligem Einspannen des Werkstückes zur Folge, und hat ferner den Nachteil, dass eine separate weitere Vorrichtung/Maschine angeschafft und zu Produktionszwecken bereitgestellt werden muss. Neben dem damit verbundenen Platzbedarf wirkt sich dies außerdem negativ auf die wirtschaftlichen Aspekte der Produktion aus, da solche separaten Anlagen neben zusätzlichen Wartungs- und Instandhaltungs- auch relativ hohe Anschaffungskosten haben.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schleifmaschine zum Schleifen eines Werkstücks sowie ein Verfahren zum Schleifen eines Werkstücks bereitzustellen, bei dem entweder die Gratbildung vermieden wird oder das Entgraten innerhalb der gleichen Schleifmaschine während oder nach dem Schleifvorgang ermöglicht wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Schleifmaschine gemäß der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Schleifscheibe zumindest einen Profilabschnitt aufweist, der nicht parallel zur Rotationsachse der Schleifscheibe verläuft, und dass die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, anhand von Positionsinformationen von Positionen von Kanten des Werkstücks in Richtung einer Längsachse des Werkstücks die Schleifscheibe derart in Richtung der Längsachse zu verfahren, dass gegen Ende des Schleifens des Werkstücks nacheinander die Kanten des Werkstücks mit dem zumindest einen Profilabschnitt der Schleifscheibe entgratet oder angefast werden.
Die Kombination der erfindungsgemäß profilierten Schleifscheiben mit der erfindungsgemäßen Steuereinheit hat den Vorteil, dass während des Schleifvorgangs, vorzugsweise gegen Ende dieses Schleifvorgangs, der entsprechende schräge Profilabschnitt, der nicht parallel zur Rotationsachse der Schleifscheibe verläuft, gegen die Kante des geschliffenen Werkstücks gelangt und je nach Positionieren der Schleifscheibe von dieser Kante den Grat mechanisch entfernt oder auch die Kante des Werkstücks anfast. Um dies zu ermöglichen, werden zuvor die Positionen der Werkstücke und deren Kanten genau bestimmt, so dass die Ausrichtung der Schleifscheiben entlang der Werkstücke für diese Entgrat- oder Fas-Schritte optimal eingestellt werden kann.
Dies gestattet es, dass das Werkstück in dieser erfindungsgemäßen Schleifmaschine als ein verpackungsfertiges Produkt erhalten wird. Ein zusätzliches Überführen in eine weitere Vorrichtung zum Entfernen des Grats ist nicht notwendig. Auch wird es durch diese Vorrichtung gestattet, das Entgraten auch schon in den letzten Abschnitten des Schleifprozesses durchzuführen, so dass der Zeitverlust durch das Entgraten nochmals minimiert wird. Es ist dabei dann nicht mehr notwendig, einen Extra-Entgratschritt einzuführen, da dieser bereits Bestandteil des gesamten Schleifprozesses ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Schleifscheibe ein Dachprofil mit zwei Profilabschnitten auf, die nicht parallel zur Rotationsachse der Schleifscheibe verlaufen und zwischen denen ein im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse der Schleifscheibe verlaufender Schleifbereich angeordnet ist.
Unter "Dachprofil" ist hierbei eine im Querschnitt einer Schleifscheibe, der die Schleifscheibe in einer Ebene schneidet, die sowohl ihre Rotationsachse als auch einen Radius enthält, zu erkennende Vertiefung im Schleifmaterial zu verstehen. Der Verlauf dieser Vertiefung ist so, dass von einem Rand der Schleifscheibe, parallel zur Rotationsachse in Richtung des anderen Randes der Schleifscheibe gesehen, jeweils vorne und hinten ein größerer Radius der Schleifscheibe vorliegt als in einem dazwischen liegenden Bereich, wobei diese Bereiche durch einen nicht zur Rotationsachse der Schleifscheibe parallel verlaufenden Übergang miteinander verbunden sind, so dass das sich so ergebende Querschnittsprofil an die Form eines Daches erinnert.
Das Vorsehen der Schleifscheibe mit zwei Profilabschnitten, die nicht parallel zur Rotationsachse der Schleifscheibe verlaufen, so dass sich im Querschnitt die Form eines Dachprofils ergibt, hat den Vorteil, dass somit zwei, insbesondere außen liegende, Kanten eines Werkstücks, insbesondere von Nocken, entgratet oder angefast werden können. Hierzu sind unterschiedliche Verschiebepositionen der Schleifscheiben entlang der z-Achse notwendig, so dass in der einen Verschiebeposition die erste Kante und in einer zweiten Verschiebeposition die zweite Kante des Werkstücks bearbeitet werden kann. Hierzu ist die Steuereinheit derart ausgestaltet, dass sie sowohl die eine als auch die andere Verschiebeposition anhand der Positionsinformation der Positionen der Kanten des Werkstücks für die Schleifscheibe einstellt. Durch die Schleifscheiben mit dem Dachprofil als auch mit der erfindungsgemäßen Steuereinheit kann in einem Schleifprozess sowohl das Schleifen eines Werkstücks, insbesondere einer Nocke, als auch das Entgraten oder Anfasen von zwei Kanten eines Werkstücks durchgeführt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der zumindest eine Profilabschnitt so ausgebildet, dass sich der Abstand von der Rotationsachse der Schleifscheibe eines jeden Punktes im Profil entlang der Erstreckung des Profilabschnitts zum Scheitelpunkt hin verringert. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der in der Regel im mittleren Bereich angeordnete Schleifbereich der Schleifscheibe näher an der Rotationsachse liegt als die äußeren Kanten des zumindest einen Profilabschnitts, so dass beim Verfahren der Schleifscheibe in Richtung der z-Achse bei gleichzeitigem Beibehalten des Kontakts des Schleifbereichs mit dem Werkstück letztendlich der zumindest eine Profilabschnitt mit der Kante des zu schleifenden Werkstücks in Kontakt kommt. Dadurch kann dieser zumindest eine Profilabschnitt dann entsprechend vorhandenen Grat entfernen und/oder die vorhandene Kante des Werkstücks anfasen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Schleifmaschine einen Dateneingang zur Aufnahme der Positionsinformationen auf. Die Bereitstellung eines Dateneingangs durch die Schleifmaschine zur Aufnahme der Positionsinformationen hat den Vorteil, dass es somit möglich ist, die ermittelten Positionsdaten der Werkstücke direkt in die Schleifmaschine zu übertragen, wo sie dann der Steuereinheit selbstständig zur Verfügung gestellt werden. Ein aufwändiges Eingeben oder Übertragen der Daten auf anderem Wege ist somit nicht notwendig, wodurch eine höhere Durchsetzgeschwindigkeit und Automation ermöglicht wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Schleifmaschine eine Messeinrichtung zur Ermittlung der Positionsinformationen auf. Dies hat den Vorteil, dass die zu bearbeitenden Werkstücke nicht extra in eine separate Vorrichtung übertragen werden müssen, um dort vermessen zu werden, woraufhin dann die Daten angepasst und übertragen werden müssen. Die Messeinrichtung ist dementsprechend auch auf die räumlichen Gegebenheiten innerhalb der Schleifmaschine angepasst und vermag es, die entsprechenden Positionen in dafür geeigneter Form zu bestimmen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Messeinrichtung ausgestaltet, die Positionsinformationen berührungslos, insbesondere durch Abstandsbestimmung mittels Laser oder eines Initiators, zu ermitteln. Dies hat den Vorteil, dass diese Positions- bzw. Abstandsermittlung vergleichsweise schnell vonstatten geht. Eine mechanische Abtastung der Werkstücke wäre demgegenüber sehr langsam. So ermöglicht es z.B. ein Laser, durch einfaches, schnelles Abfahren bzw. Abscannen der zu bearbeitenden Werkstücke sämtliche notwendigen Positionsdaten im Subsekundenbereich zu ermitteln.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Werkstücke auf einer Halterung aufgenommen und ist die Messeinrichtung ausgestaltet, zumindest eine erste Position relativ zu einem Längsanschlag der Halterung der Werkstücke zu ermitteln. Dies ist dahingehend von Vorteil, dass immer eine feste mechanische Referenz existiert, an der das Werkstück bzw. die Werkstückhalterung beim Einspannen in die Schleifmaschine ausgerichtet werden kann. Dazu wird dieser Längsanschlag dort beispielsweise an eine feste mechanisch vorgegebene Stelle in der Schleifmaschine angelegt, so dass in der Folge die ermittelten Positionen auch als Abstand von diesem festen mechanischen Anschlag in der Maschine gesehen werden können. Ein weiteres Bestimmen der Lage der Werkstücke innerhalb der Schleifmaschine zusätzlich zu den relativen Positionsdaten entfällt, was den Schleifprozess nochmals weiter vereinfacht.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Messeinrichtung ausgestaltet, alle Positionen relativ zu dem Längsanschlag der Halterung der Werkstücke zu ermitteln. Diese Positionsbestimmung hat für den Schleifprozess den Vorteil, dass die erfindungsgemäße Steuereinheit so absolute Daten zu allen Werkstücken besitzt, so dass jedes Werkstück individuell angefahren werden kann, was die Flexibilität der erfindungsgemäßen Schleifmaschine in Form ihrer möglichen Schleifprozesse erhöht.
In einer alternativen Ausgestaltung ist die Messeinrichtung ausgestaltet, die restlichen Positionen relativ zueinander zu ermitteln. Die relative Positionsangabe ist für den Schleifprozess der erfindungsgemäßen Schleifmaschine von Vorteil, wenn die erfindungsgemäße Steuereinheit die Schleifmaschine bzw. die entsprechenden Schleifscheiben so ansteuert, dass die Werkstücke nacheinander bearbeitet werden sollen. Hierzu benötigt die Schleifmaschine dann nur Daten, wie sie von einem Werkstück zum nächsten gelangt. Es sind dabei dann keine weiteren Berechnungen notwendig, so dass ein einfaches Verschieben der Schleifscheiben bzw. Schleifspindeln anhand der Positionsdaten in Form der relativen Angaben erfolgen kann.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Messeinrichtung außerhalb eines Innenraums der Schleifmaschine angeordnet. Die Anordnung insbesondere als separate Vorrichtung abseits der Schleifvorrichtungen hat den Vorteil, dass der Messvorgang zur Ermittlung der Positionsinformationen als ein zeitneutrales Element im gesamten Prozessablauf des Schleifens stattfinden kann. Dies liegt daran, dass das Ausmessen, bzw. das Ermitteln der Positionsinformationen eines Werkstücks, z.B. einer Nockenwelle, gleichzeitig zu einem laufenden Schleifvorgang innerhalb der Schleifmaschine stattfinden kann. Ist dieser Schleifvorgang dann abgeschlossen, kann das mittlerweile bereits vermessene Werkstück direkt in die nun wieder bereite Schleifmaschine eingesetzt werden und anhand der parallel ermittelten Positionsinformationen geschliffen und bearbeitet werden. Eine Nebenzeit, in der die Schleifmaschine nicht tätig sein kann, da eine Vermessung der Werkstücke stattfindet, liegt somit nicht vor.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Messeinrichtung innerhalb eines Innenraums der Schleifmaschine angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass somit kein zusätzlicher Platzbedarf außerhalb der Maschine vorliegt. Sowohl Messeinrichtung als auch Schleifmaschine werden in einem Raum in der Schleifmaschine angeordnet, wobei die Messeinrichtung insbesondere die Ermittlung der Positionsinformationen an einem in der Schleifmaschine bereits eingespannten Werkstück vornimmt. Dies minimiert die Fehler, die beim Übertragen der Werkstücke von einer externen Messeinrichtung in die Schleifmaschine auftreten können, da die Positionsinformationen sich hier direkt auf die Position innerhalb der Schleifmaschine beziehen und nicht Relativangaben zu einem bestimmten Abschnitt des Werkstücks sind, die z.B. bei fehlerhaftem Einsetzen in die Schleifmaschine zu falschen Positionen führen können.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinheit so ausgestaltet, dass die Kanten des Werkstücks mit dem zumindest einen Profilabschnitt der Schleifscheibe erst nach 50 bis 95 %, insbesondere nach 60 bis 80 % der Gesamtbearbeitungszeit entgratet bzw. angefast werden. Der Vorteil dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Steuereinheit liegt darin, dass so zunächst der generelle Schleifvorgang mit dem Schleifbereich der Schleifscheibe stattfinden kann, ohne dass eine zusätzliche Wechselwirkung zwischen den schräg verlaufenden Profilabschnitten und dem Werkstück stattfindet. Eine solche Wechselwirkung bedeutet nämlich auch eine höhere Belastung für die entsprechenden schräg verlaufenden Profilabschnitte und folglich einen höheren Materialabrieb und Verschleiß an der Schleifscheibe. Da es bei dem Anordnen des zumindest einen Profilabschnitts an der Kante des zu schleifenden Werkstücks insbesondere darum geht, entstandenen Grat zu entfernen, oder diese Kante anzufasen, reicht somit ein relativ kurzer Kontakt zwischen dem zumindest einen Profilabschnitt und der entsprechenden Kante des Werkstücks aus.
Dementsprechend wird das Werkstück in der bevorzugten Ausgestaltung der Schleifscheibe mit dem Dachprofil vorzugsweise zunächst in dem mittleren Bereich der Schleifscheibe, d.h. in dem Schleifbereich, positioniert, ohne dass eine Wechselwirkung zwischen den schräg verlaufenden Profilabschnitten mit den Kanten stattfindet. Der Entgratungs- bzw. Anfasschritt findet somit vorteilhafterweise erst gegen Ende des gesamten Schleifvorgangs statt. Dabei ist er aber immer noch Bestandteil des normalen Schleifvorgangs, da der Schleifbereich weiterhin in Kontakt mit dem Werkstück bleibt.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Schleifen eines Werkstücks, insbesondere von Nocken, auf einer Halterung mit einer Schleifmaschine entsprechend den vorherigen Ausführungen.
Dieses Verfahren enthält erfindungsgemäß folgende Schritte:

a) Ermitteln der Position des zumindest einen Werkstücks auf der Halterung,
b) Weitergabe der Positionsinformationen an eine Steuereinheit zur Steuerung des Schleifprozesses,
c) Positionierung der Schleifscheibe für einen Schleifvorgang in Richtung der Längsachse der Halterung des zumindest einen Werkstücks und senkrecht zu dieser Längsachse basierend auf den Positionsinformationen,
d) Schleifen des zumindest einen Werkstücks mit dem Schleifbereich der Schleifscheibe,
e) Verfahren der Schleifscheibe in Richtung der Längsachse der Halterung des zumindest einen Werkstücks basierend auf den Positionsinformationen, so dass ein Profilabschnitt der Schleifscheibe, der nicht parallel zur Rotationsachse der Schleifscheibe verläuft, eine Kante des Werkstücks entgratet oder anfast.

In einer bevorzugten Ausgestaltung dieses erfindungsgemäßen Verfahrens enthält dieses Verfahren noch folgenden weiteren Schritt:

f) Verfahren der Schleifscheibe in die entgegengesetzte Richtung der Längsachse der Halterung des zumindest einen Werkstücks basierend auf den Positionsinformationen, so dass ein anderer Profilabschnitt der Schleifscheibe, der nicht parallel zur Rotationsachse der Schleifscheibe verläuft, eine weitere Kante des Werkstücks entgratet oder anfast.

Dieses Verfahren gestattet es, die eingangs genannte erfindungsgemäße Schleifmaschine optimal zu benutzen. Dazu ist eine exakte Bestimmung der Position der Werkstücke erforderlich. Mit Hilfe dieser Positionsinformationen werden dann die Schleifscheiben direkt angesteuert, so dass diese zum einen für den generellen Schleifvorgang optimal ausgerichtet werden und gegen Ende des Schleifvorgangs eines Werkstücks in Richtung der Längsachse der Halterung des zumindest einen Werkstücks, d.h. in Richtung der z-Achse, so verfahren werden, dass die schrägen Profilabschnitte sowohl eine, bevorzugt auch noch eine weitere Kante des Werkstücks entgraten bzw. diese anfasen.
Dies hat entsprechend den eingangs gemachten Ausführungen den deutlichen Vorteil, dass das Entgraten bzw. Anfasen innerhalb ein und derselben Maschine stattfinden kann und darüber hinaus sogar auch zeitlich innerhalb des eigentlichen Schleifvorgangs als abschließende Maßnahme stattfindet. So wird letztendlich nicht nur Zeit dadurch gespart, dass das Werkstück nicht in eine weitere Maschine übertragen werden muss, sondern auch dadurch, dass der Entgratungs- bzw. Anfasschritt als Bestandteil des eigentlichen Schleifvorgangs abläuft. Mit anderen Worten entfällt somit nahezu die komplette Zeit für einen zusätzlichen Entgratungs- bzw. Anfasschritt. Dies wirkt sich somit positiv auf die Produktionszeit, -kosten und insgesamt die Verfahrenswirtschaftlichkeit aus.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand ausgewählter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine erfindungsgemäße Schleifmaschine in ihrer Gesamtheit als Seitenansicht,
Fig. 2: eine Detailansicht eines erfindungsgemäßen Schleifspindelsatzes der Schleifmaschine aus Fig. 1,
Fig. 3: eine erfindungsgemäße Schleifmaschine in einer Draufsicht,
Fig. 4a und 4b: eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Schleifspindelsatzes mit den jeweils unterschiedlichen Positionen der Schleifspindeln,
Fig. 5: eine ausschnittsweise Detailansicht der erfindungsgemäßen Schleifmaschine der Fig. 1 und 3 in einer Seitenansicht mit einer zum Vorschleifen der Werkstücke geeigneten Positionierung der Schleifspindelsätze,
Fig. 6: eine ausschnittsweise Detailansicht entsprechend der Fig. 5 mit einer Positionierung der Schleifspindelsätze, geeignet zum Fertigschleifen der Werkstücke,
Fig. 7: eine schematische Seitenansicht einer Nockenwelle als Werkstück der erfindungsgemäßen Schleifmaschine,
Fig. 8a bis 8c: ausschnittsweise Detailansichten von unterschiedlichen Positionierungen einer kleinen Schleifscheibe mit Dachprofil zum Entgraten oder Anfasen eines Werkstücks,
Fig. 9: die Schleifmaschine aus Fig. 1 mit einer zusätzlichen schematischen Darstellung einer erfindungsgemäßen Messeinrichtung, einem Dateneingang und einer Steuereinheit, und
Fig. 10a und 10b: eine weitere Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Schleifspindelsatzes mit den jeweils unterschiedlichen Positionen der Schleifspindeln.

Eine im Folgenden näher beschriebene Schleifmaschine ist in ihrer Gesamtheit im Folgenden mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. In Fig. 1 ist zu sehen, dass die Schleifmaschine 10 ein Maschinenbett 12, zwei Schleifspindelsätzen 14 und 14', sowie einen Werkstückspindelstock 16 und einen Reitstock 18 aufweist, die in einem Innenraum 19 angeordnet sind. Zwischen Werkstückspindelstock 16 und Reitstock 18 ist hier ein Werkstück 20 in Form einer Nockenwelle 22 eingespannt.
Diese Nockenwelle 22, oder generell das Werkstück 20, kann durch den Werkstückspindelstock 16 und Reitstock 18 um seine Längsachse 24 gedreht werden und wird während dieser Bewegung nach allgemein bekannten Verfahren durch die seitlich entlang der x- und z-Achse verfahrbaren Schleifspindelsätze 14 und 14' bearbeitet bzw. geschliffen.
Die Schleifspindelsätze 14 und 14' sind beide in dem vorliegenden Fall identisch aufgebaut. Ihr jeweiliger Aufbau ist exemplarisch in der Fig. 2 anhand des Schleifspindelsatzes 14 verdeutlicht, gilt aber für den Schleifspindelsatz 14' entsprechend.
Aufgrund des gleichen Aufbaus von Schleifspindelsatz 14 und Schleifspindelsatz 14' werden für die Bestandteile der beiden gleiche Bezugszeichen verwendet, die sich jeweils nur durch einen Strich unterscheiden. Dementsprechend gelten, auch wenn dies nicht jedes mal explizit erwähnt wird, die Merkmale für einen Bestandteil des Schleifspindelsatzes 14 ebenso für den entsprechenden Bestandteil des anderen Schleifspindelsatzes 14' und umgekehrt, sofern nichts anderes gesagt wird.
Der Schleifspindelsatz 14 besteht aus einer ersten Schleifspindel 26 und einer zweiten, in diesem Fall kleineren Schleifspindel 28. Diese Schleifspindeln bestehen jeweils aus einem Spindelblock 30 bzw. 32 und einer Schleifscheibe 34 bzw. 36, jeweils an Schleifscheibenaufnahmen 35 bzw. 37 der Schleifspindeln 26 bzw. 28 angeordnet. Dabei ist im vorliegenden Fall aufgrund der Größenverhältnisse die Schleifscheibe 34 als eine große Schleifscheibe und die Schleifscheibe 36 als eine vergleichsweise kleine Schleifscheibe ausgestaltet.
Trotz dieser gewählten Größenverhältnisse sind natürlich auch andere Größenverhältnisse denkbar, so dass auch die Schleifspindel 28 mit der Schleifscheibe 36 größer oder genauso groß ausgestaltet sein kann wie die Schleifspindel 26 mit der Schleifscheibe 34.
Die Ausrichtung der Schleifspindel 28 in Bezug auf die Schleifspindel 26 ist so, dass die Schleifscheiben 36 und 34 entsprechend der Ansicht von Fig. 2 übereinander zu liegen kommen, was sich in Bezug auf die gesamte Schleifmaschine 10 so äußert, dass die beiden Schleifscheiben 34 und 36 innerhalb einer Ebene zu liegen kommen, die senkrecht zu einer Richtung der z-Achse verläuft. Die Schleifspindeln 26 und 26' sind auf einem in Fig. 2 nicht näher gezeigten, aber in Fig. 1 erkennbaren Schlitten 38 bzw. 38' angeordnet und auf diesem unabhängig voneinander auf dem Maschinenbett 12 in x- und z-Richtung verfahrbar. Die Schleifspindeln 28 und 28' sind über einen Träger 40 an der Schleifspindel 26 bzw. 26' im dargestellten Fall an deren Spindelblöcken 30 bzw. 30' angeordnet. Dieser Träger 40 weist, wie in Fig. 2 zu sehen ist, in diesem Fall eine Manschette 42 und eine Halterung 44 auf. Die Halterung 44 dient zur direkten Aufnahme und Befestigung der Schleifspindel 28 und ordnet diese somit an der Manschette 42 an. Die Manschette 42 ist entsprechend dem Spindelblock 30 der Schleifspindel 26 ausgestaltet, an diesem angeordnet und verschwenkbar um eine Rotationsachse 46 der Schleifspindel 26 gelagert.
Aufgrund dieser Ausgestaltung ist es möglich, über die Manschette 42 und die Halterung 44 die Schleifspindel 28 mit der Schleifscheibe 36 um die Rotationsachse 46 der Schleifspindel 26 zu verschwenken. Dieses Verschwenken erfolgt durch eine hier nicht näher gezeigte Antriebseinheit, die entsprechend den Kenntnissen eines Fachmanns auf diesem Gebiet der Schleifmaschinen gewählt, ausgestaltet und angeordnet werden kann, um eine erwünschte Funktionalität dieser Verschwenkbarkeit zu erhalten. Beispielhaft seien an dieser Stelle pneumatische und hydraulische Antriebe oder auch Antriebe über Zahnräder oder Riemen erwähnt.
Zum Schutz der Schleifscheibe 34 ist diese, wie insbesondere in Fig. 2 zu erkennen ist, mit einer Schutzklappe 47 versehen. Diese Schutzklappe 47 ist in der in Fig. 2 gezeigten Position so angeordnet, dass sie den dem Betrachter zugewandten Bereich der Schleifscheibe 34 freigibt, so dass ein Werkstück, welches sich auf dieser dem Betrachter zugewandten Seite befindet, geschliffen werden kann.
Die Schutzklappe 47 ist ebenfalls um die Rotationsachse 46 verschwenk- bzw. drehbar, indem sie an einer Achse 50 drehbar gelagert ist. Um ein gleichzeitiges Verschwenken von Schleifspindel 28 und Schutzklappe 47 zu erreichen, ist letztere über einen Steg 52 mit dem Träger 40, insbesondere mit der Halterung 44 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verbunden. Durch diese Wirkverbindung wird bei einer Verschwenkbewegung der Schleifspindel 28 um die Rotationsachse 46 der Schleifspindel 26 ebenfalls die Schutzklappe 47 mit verschwenkt, so dass der dem Betrachter zugewandte Bereich der Schleifscheibe 34 in der Fig. 2 nun durch die Schutzklappe 47 verdeckt wird. Dies ist beispielsweise in der Draufsicht der Fig. 3 zu sehen.
Ebenso ist in der Ansicht von Fig. 3 zu erkennen, wie die Stellung der Schleifspindel 28 nach dem Verschwenkvorgang innerhalb der gesamten Schleifmaschine 10 vorliegt. Während in der Ansicht von Fig. 1 die Stellung von Schleifspindel 26 und Schleifspindel 28 so ist, dass die Schleifscheibe 34 der Schleifspindel 26 für eine Bearbeitung und ein Schleifen der Werkstücke 20 frei angeordnet ist, befindet sich in der in Fig. 3 dargestellten Stellung die Schleifscheibe 36 der Schleifspindel 28 in Bezug auf die Richtung der x-Achse zwischen dem Werkstück 20 und der größeren Schleifscheibe 34 der Schleifspindel 26. Dementsprechend ist die Schleifscheibe 36 der Schleifspindel 28 so angeordnet, dass sie zum Bearbeiten und Schleifen des Werkstücks 20, hier der Nockenwelle 22, verwendet werden kann.
Diese Anordnung einer großen Schleifscheibe 34 zum Vorschleifen einer Nockenwelle 22 und einer an der Schleifspindel 26 der großen Schleifscheibe 34 verschwenkbar angeordneten kleinen Schleifspindel 28 mit der Schleifscheibe 36 hat den Vorteil, dass durch diese Kombination eine deutliche Platzersparnis erhalten wird. Die sich durch die Anordnung der Schleifscheiben 36 und 34 innerhalb der zuvor erwähnten gemeinsamen Spindelebene, die senkrecht zu einer Richtung der z-Achse verläuft, ergebenden Vorteile werden im Folgenden noch näher beschrieben.
Fig. 4a und 4b verdeutlichen nochmals das Prinzip der verschwenkbaren kleinen Schleifscheibe 36 gegenüber der großen Schleifscheibe 34. Fig. 4a zeigt hier den auch in der Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Zustand, bei dem die kleine Schleifscheibe 36 mit der Schleifspindel 28 in Bezug auf die Ansichten der Fig. 1, 2 und 4a bzw. 4b oberhalb der großen Schleifscheibe 34 angeordnet ist. Die große Schleifscheibe 34 ist hierbei im in Fig. 4a dargestellten rechten Bereich durch die Schutzklappe 47 verdeckt, im linken Bereich aber freigegeben, so dass ein Schleifen von Werkstücken, hier z.B. einer Nocke 48 einer Nockenwelle 22, erfolgen kann. Ist dieses Vorschleifen mit der großen Schleifscheibe 34 abgeschlossen, kann der Schleifspindelsatz durch den Schlitten 38 entsprechend in x-Richtung verfahren werden und anschließend eine Verdrehung um die Rotationsachse 46 der Schleifspindel 26 stattfinden, wie sie hier durch den Doppelpfeil 50 angedeutet ist.
Diese Rotation endet in der in Fig. 4b dargestellten Stellung der kleinen Schleifscheibe 36 und der hier nicht näher gezeigten Schleifspindel 28 in einer Position, die entsprechend der Darstellung von Fig. 4b links neben der großen Schleifscheibe 34 ist. Durch Verdrehen der Schleifspindel 28 mit der kleinen Schleifscheibe 36 wird auch, wie zuvor bereits beschrieben wurde, in diesem Ausführungsbeispiel die Schutzklappe 47 verdreht, so dass nun der dem Werkstück 20 zugewandte Bereich der großen Schleifscheibe 34 durch die Schutzklappe 47 verdeckt bzw. geschützt wird. So kann nun die kleine Schleifscheibe 36 das Fertigschleifen der Nocke 48 durchführen, während die große Schleifscheibe 34 nicht durch Abrieb- bzw. Splittermaterialien beschädigt werden kann.
Soll wieder die große Schleifscheibe 34 für Schleifvorgänge benutzt werden, kann selbstverständlich die kleine Schleifscheibe 36 mit der Schleifspindel 28 entsprechend dem vorher Gesagten in umgekehrter Weise wieder zurück verschwenkt werden, so dass wieder entsprechend der Verschwenkbewegung, angedeutet durch den Doppelpfeil 50, die kleine Schleifscheibe 36 eine Position oberhalb der großen Schleifscheibe 34 einnimmt, wie sie in Fig. 4a dargestellt ist.
In Fig. 10a und 10b ist ebenfalls eine Ausgestaltungsform der Schleifmaschine 10 entsprechend den Fig. 4a und 4b dargestellt. Dabei sind insbesondere auch hier die Schleifscheiben 34 und 36 und die Schutzklappe 47 in ihren jeweiligen Positionen vor und nach dem Verschwenken der Schleifspindel 28 zu sehen.
Wie eingangs bereits erwähnt wurde, eignet sich die erfindungsgemäße Schleifmaschine insbesondere dazu, eng benachbart angeordnete Werkstücke auf einer Halterung, z.B. in den hier dargestellten Ausführungsbeispielen der Fig. 5 ff. die Nocken 48' und 48" auf der Nockenwelle 22, gleichzeitig zu schleifen bzw. zu bearbeiten. Dabei wird jeweils eine der Nocken 48' und 48" von einem Schleifspindelsatz 14 bzw. 14' bearbeitet.
In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 ist dazu die Positionierung der Schleifspindelsätze dargestellt, in der die Nocken 48' und 48" auf der Nockenwelle 22 mit den großen Schleifscheiben 34, 34' vorgeschliffen werden. Dazu sind die Schleifspindelsätze in Richtung der z-Achse aneinander zusammengefahren und auf jeweils der Höhe einer Nocke 48', 48" so ausgerichtet, dass die großen Schleifscheiben 34, 34' jeweils einer dieser Nocken 48' und 48" in Bezug auf die Richtung der z-Achse gegenüberstehen. Es versteht sich, dass darauffolgend oder gleichzeitig auch eine Ausrichtung in Bezug auf die x-Achse vorgenommen wird, damit die Schleifscheiben 34, 34' in einen entsprechenden Kontakt mit den Nocken 48', 48" kommen können, um so entsprechend der bekannten Verfahren einen Schleifvorgang durchführen zu können. Auch die entsprechenden Ausrichtungen innerhalb der Richtung der x-Achse zur Anpassung an die Form der Werkstücke, hier der Nocken 48 bei der Rotation der Nockenwelle 22 um ihre Längsachse 24, findet nach den allgemein bekannten Verfahren und mit entsprechenden Parametern statt.
Die großen Schleifscheiben 34 und 34' können bei diesem Vorgang des Vorschleifens der Nocken 48' und 48" bis auf wenige mm in Richtung der z-Achse aneinander fahren. Dadurch wird ein gleichzeitiges Vorschleifen dieses Nockenpaars 52, das aus den Nocken 48' und 48" gebildet wird, ermöglicht. Der Mindestabstand zwischen den beiden Schleifscheiben 34 und 34' wird bei dem zuvor genannten Zusammenfahren in Richtung der z-Achse lediglich durch die Breite der Schutzklappen 47 und 47' vorgegeben.
Ist der Vorgang des Vorschleifens durch die großen Schleifscheiben 34, 34' beendet, können die Schleifspindelsätze 14 und 14' in Richtung der x-Achse von der Nockenwelle 22 beabstandet werden, woraufhin die Schleifspindeln 28 und 28' mit den kleinen Schleifscheiben 36 und 36' entsprechend den zuvor gemachten Ausführungen um die Rotationsachsen 46 und 46' der Schleifspindeln 26 und 26' verschwenkt werden, so dass die Schleifscheiben 36 und 36' in einer Höhe über dem Maschinenbett zu liegen kommen, bzw. entsprechend von diesem beabstandet sind, dass die Schleifscheiben 36 und 36' nun für eine Bearbeitung der Werkstücke 20, also hier der Nocken 48' und 48", eingesetzt werden können.
Auch hierbei erfolgt wieder eine entsprechende Ausrichtung der Schleifspindelsätze 14 und 14', d.h. somit auch der Schleifscheiben 36 und 36', in Richtung der z-Achse, so dass diese Schleifscheiben 36 und 36' relativ nahe aneinander zu liegen kommen, um ein entsprechendes Nockenpaar 52, hier die Nocken 48' und 48", weiter bearbeiten bzw. schleifen zu können. Diese Positionierung ist in Fig. 6 verdeutlicht.
Man erkennt hier, dass die kleinen Schleifscheiben 36 und 36' aus Sicht des Betrachters der Fig. 6 hinter den Nocken 48' und 48" zu liegen kommen und dahinter wiederum die Schutzklappen 47 und 47' zu sehen sind, die die Schleifscheiben 34 und 34' verdecken, bzw. schützen. Ferner sieht man auch, dass die Schleifspindeln 28 und 28' nun gegenüber der Darstellung von Fig. 5 nicht mehr oberhalb der Schleifspindeln 26 und 26' zu liegen kommen sondern zwischen der Nockenwelle 22 und den Schleifspindeln 26 und 26' angeordnet sind.
Durch diese Anordnung zwischen der Nockenwelle 22 und den Schleifspindeln 26 und 26', sowie mit den Schleifscheiben 36 und 36' in einer zur Richtung der z-Achse parallelen Ebene gemeinsam mit den entsprechenden großen Schleifscheiben 34 und 34' ist es auch hier möglich, gleichzeitig ein Nockenpaar 52 zu bearbeiten.
Es versteht sich, dass auch hier die Ausrichtung der Schleifspindelsätze 14 und 14' in Richtung der x-Achse so nach bekannten Verfahren und mit entsprechenden Parametern erfolgt, dass die Schleifscheiben 36 und 36' auch immer den nötigen und gewünschten Kontakt zu den Werkstücken 20, hier den Nocken 48' und 48", haben, damit ein erfolgreiches Bearbeiten und Schleifen erreicht wird.
Neben den hier dargestellten Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 6, in denen die Schleifspindelsätze 14 und 14' auf dem Maschinenbett 12 auf einer gemeinsamen Seite des Werkstücks 20 bzw. der Nockenwelle 22 angeordnet und verfahrbar sind, ist es natürlich auch denkbar, die Schleifspindelsätze 14 und 14' auf unterschiedlichen Seiten des Werkstücks 20 bzw. der Nockenwelle 22 entsprechend den Kenntnissen eines Fachmanns auf dem Gebiet solcher Schleifmaschinen verfahrbar anzuordnen. Ferner ist auch trotz der hier insbesondere im Zusammenhang mit den Fig. 5 und 6 gezeigten gleichzeitigen gemeinsamen Bearbeitung eines Nockenpaars 48', 48" denkbar, dass zwei entsprechende Nocken 48' und 48" oder allgemein Werkstücke unabhängig voneinander bearbeitet werden.
Fig. 7 zeigt den schematischen Aufbau einer Nockenwelle 22 mit der Welle 54, auf der die Nocken 48 angeordnet sind. Von diesen Nocken 48 bilden immer zwei Nocken 48' und 48" ein Nockenpaar 52. Dieses Nockenpaar ist dadurch gekennzeichnet, dass die dazugehörigen Nocken 48' und 48" relativ nahe nebeneinander liegen, zumindest näher als der Abstand eines Nockenpaars zu einem anderen Nockenpaar beträgt, und dass die entsprechenden Nocken 48' und 48" innerhalb eines solchen Nockenpaars 52 in ihrer Anordnung bezüglich der Rotation um die Welle 54 identisch angeordnet und ausgerichtet sind. Wird diese Nockenwelle 22 in die Schleifmaschine 10 eingesetzt, so erfolgt die Ausrichtung der Nockenwelle 22 innerhalb der Schleifmaschine 10 so, dass ein Längsanschlag 56, der z.B. in den Werkstückspindelstock 16 eingesetzt wird, immer die gleiche Position innerhalb dieser Schleifmaschine 10 einnimmt.
Diese Ausrichtung durch den Längsanschlag 56 kann somit dazu verwendet werden, die Position der Nocken 48 auf der Welle 54 bis auf wenige µm genau relativ zu diesem Längsanschlag 56 zu bestimmen. Diese Bestimmung kann dabei so erfolgen, dass Positionsinformationen der Nocken 48 ermittelt werden, die sich alle auf den Längsanschlag 56 beziehen, oder auch so, dass eine entsprechende Nocke 48 in ihrer Position so beschrieben wird, dass sich die Positionsinformationen auf eine vorhergehende Nocke 48 auf der Welle 54 beziehen. So könnte z.B. die Position einer Nocke 48" aus Fig. 7 durch den Abstand zum Längsanschlag 56 beschrieben werden, oder auch als Positionsinformation in Bezug auf die vorherige Nocke 48' angegeben werden.
Die für die Ermittlung und Verarbeitung der Positionsinformationen notwendigen Vorrichtungen sind in der Fig. 9 gezeigt. Die Messeinrichtung 90 kann sowohl als eine separate Vorrichtung außerhalb der Schleifmaschine 10 angeordnet sein, als auch im Innenraum 19 der Maschine angeordnet sein, um dort die Positionsbestimmung der Nocken 48 direkt auf der eingespannten Nockenwelle 22 vorzunehmen. Die erstere Variante hat den Vorteil, dass die Positionen der Nocken bestimmt werden können, während die Schleifmaschine 10 bereits mit einem anderen Schleifvorgang betrieben wird. Es werden somit Nebenzeiten, die durch das Messen verursacht werden und somit die Schleifmaschine 10 für den Schleifprozess blockieren, vermieden.
Die andere Variante mit der Anordnung der Messeinrichtung 90 innerhalb der Schleifmaschine 10 hat demgegenüber den Vorteil, dass kein zusätzlicher Platzbedarf außerhalb der Schleifmaschine 10 notwendig ist. Außerdem werden Fehler, die beim Einspannen der Nockenwelle 22 in die Schleifmaschine 10 auftreten können und durch die eine Verschiebung der zuvor ermittelten Position eintreten kann, vermieden.
Die Ermittlung der Position durch die Messeinrichtung 90 kann erfindungsgemäß bevorzugt durch berührungslose Verfahren, insbesondere durch Laser oder Initiatoren, erfolgen. Darüber hinaus sind aber natürlich auch andere, einem Fachmann auf diesem Gebiet bekannte Verfahren des berührungslosen und des berührenden Vermessens der Werkstücke, wie z.B. mechanische Abtastverfahren, denkbar.
Die durch die Messeinrichtung 90 ermittelten Daten werden an einen Dateneingang 92 der Schleifmaschine 10 weitergegeben, wie schematisch durch den Pfeil 91 angedeutet ist. Von dem Dateneingang 92 gelangen die Daten dann, wie schematisch durch den Pfeil 93 angedeutet ist, in eine Datenverarbeitung 94 der Schleifmaschine 10. Die Datenverarbeitung 94 bereitet die Daten entsprechend einem Fachmann auf diesem Gebiet bekannten Verfahren auf und führt sie anschließend einer Steuereinheit 96 zu, wie durch den Pfeil 95 angedeutet ist. Die Steuereinheit 96 dient zur direkten Kontrolle der Schleifspindelsätze 14 und 14'. Dies beinhaltet sowohl das Verfahren der Schleifspindelsätze 14 und 14' auf dem Maschinenbett 12 als auch, entsprechend den zuvor gemachten Ausführungen, die Positionierung der Schleifspindeln 28 und 28' durch Verschwenken und den Betrieb der Schleifscheiben 34, 34', 36 und 36'. Die Steuerung der Schleifspindelsätze 14 und 14' durch die Steuereinheit 96 ist in Fig. 9 schematisch durch die Pfeile 97 und 97' angedeutet. Demgegenüber stellen die Pfeile 91, 93 und 95 entsprechend den zuvor gemachten Ausführungen den prinzipiellen Verlauf der Positionsinformationen dar.
Die Bestimmung der Positionsinformationen der einzelnen Nocken 48 der Nockenwelle 22 ist zum einen dahingehend von Vorteil, dass die Schleifspindelsätze 14 und 14' aufgrund dieser Positionsinformationen durch eine hier nicht näher gezeigte Steuereinheit so ausgerichtet werden können, dass ein Schleifen der Nocken 48, wie es z.B. durch die Fig. 5 und 6 angedeutet und in dem Zusammenhang beschrieben wurde, durchgeführt werden kann. Da die Schleifscheiben aufgrund des dichten Zusammenfahrens der Schleifscheiben 34 und 34' bzw. 36 und 36', welches im Bereich von 10 mm liegt, nicht beliebig breit sein können, ist hierbei bereits eine gewisse Genauigkeit der Positionsinformationen notwendig.
Des Weiteren wird aufgrund dieser exakten Positionsinformationen auch ein Entgraten bzw. Anfasen der Werkstücke 20, hier der Nocken 48, ermöglicht, wie es im Folgenden im Zusammenhang mit den Fig. 8a bis 8c näher beschrieben wird.
In Fig. 8a ist eine Schleifscheibe 58 zu sehen, die eine besondere Ausführungsform der kleinen Schleifscheiben 36 bzw. 36' darstellt. Diese Schleifscheibe 58 ist zum Bearbeiten eines Werkstücks 60, z.B. einer Nocke 48, an diesem ausgerichtet. Wie in den Fig. 8a bis 8c zu sehen ist, weist diese Schleifscheibe 58 in ihrem Schleifmaterial 62 ein so genanntes Dachprofil 64 auf. Dieses Dachprofil 64 ist durch eine Vertiefung im Schleifmaterial 62 in der dem Werkstück 60 zugewandten Seite gekennzeichnet. Dadurch ergeben sich in Bezug auf die hier nicht näher gezeigte Rotationsachse der Schleifscheibe 58 weiter außen liegende umlaufende Schleifflächen 66 und eine weiter innen liegende umlaufende Schleiffläche 68. Diese Schleifflächen 66 und 68 sind durch schräge, nicht parallel zu der Rotationsachse der Schleifscheibe 58 ausgerichtete, Profilabschnitte 70 und 72 als Übergang miteinander verbunden. Aus diesem Versatz zwischen den Enden 66 und 68 sowie aus den schrägen Profilabschnitten 70 und 72 ergibt sich das in der Ansicht der Fig. 8a bis 8c zu sehende Dachprofil 64.
Dieses Dachprofil 64 besitzt somit durch das Schleifmaterial 62 einen Schleifbereich 74, der mit dem inneren Ende 68 zusammenfällt, und jene schräg verlaufenden Profilabschnitte 70 und 72, die sich zum Entgraten und Anfasen eignen, wie im Folgenden näher beschrieben wird.
Es versteht sich, dass neben der zuvor gemachten Ausführung in Bezug auf das in den Fig. 8a bis 8c zu sehende Dachprofil 64 der Begriff "Dachprofil" hier, im Folgenden und generell im Rahmen dieser Erfindung auch Profile in Schleifscheiben mit nur einem Profilabschnitt 70, 72 sowie auch mit einem zur Rotationsachse nicht parallel verlaufenden Schleifbereich 74 meint und umfasst.
Soll mit solch einer Schleifscheibe 58 das Fertigschleifen eines Werkstücks 60, z.B. einer Nocke 48, analog zu den kleinen Schleifscheiben 36 bewerkstelligt werden, wird diese Schleifscheibe 58 zunächst so an dem Werkstück 60 ausgerichtet, dass dieses vorzugsweise ausschließlich durch den Schleifbereich 74 bearbeitet wird. Diese Positionierung ist beispielhaft in Fig. 8a dargestellt. Um diese Ausrichtung erfolgreich zu erhalten, werden die Positionsinformationen, wie sie im Vorhergehenden näher beschrieben wurden, verwendet.
Während des Schleifvorgangs mit dem Schleifbereich 74 bildet sich an Kanten 76' und 76" des Werkstücks 60 häufig eine gewisse Menge an hier nicht näher gezeigtem Grat.
Wird nun die Schleifscheibe 58 in eine Richtung der z-Achse, hier beispielhaft durch den Pfeil 78 dargestellt, verfahren, trifft der Übergang vom Schleifbereich 74 in den Profilabschnitt 70 im Bereich eines Scheitelpunkts 80 auf die entsprechende mit Grat behaftete Kante 76' des Werkstücks 60. Diese Positionierung ist beispielhaft in Fig. 8b dargestellt. Dies kann nach dem eigentlichen Schleifprozess oder gegen Ende des Schleifprozesses stattfinden, insbesondere zu einem Zeitpunkt, der in etwa 60 bis 100 % der Gesamtbearbeitungszeit des einzelnen Werkstücks entspricht.
Demzufolge findet somit gleichzeitig ein weiteres Schleifen mit dem Schleifbereich 74 neben dem Entgraten oder Anfasen der Kante 76' durch den Profilabschnitt 70 statt. Nachdem der Entgrat- bzw. Anfasvorgang an der Kante 76' beendet ist, wird die Schleifscheibe 58 in die entgegengesetzte Richtung wie vorher verfahren, was in der Fig. 8b durch den Pfeil 82 angedeutet ist. Die Endposition dieses Verfahrens entlang der Richtung des Pfeils 82 ist die in Fig. 8c dargestellte Position der Schleifscheibe 58 am Werkstück 60, wobei hier nur die Kante 76" des Werkstücks 60 im Bereich des Scheitelpunkts 84 zwischen Schleifbereich 74 und Profilabschnitt 72 zu liegen kommt.
Bei dieser Positionierung der Schleifscheibe 58 am Werkstück 60 wird dann entsprechend den zuvor gemachten Ausführungen im Zusammenhang mit der Fig. 8b analog ein an der Kante 76" gebildeter Grat durch den Profilabschnitt 72 der Schleifscheibe 58 entfernt. Ferner wird dann noch gegebenenfalls die Kante 76" des Werkstücks 60 durch diesen Profilabschnitt 72 angefast.
Um diese Entgratung bzw. Anfasung exakt ausführen zu können, ist es notwendig, dass die zuvor erwähnten Positionsinformationen von den Werkstücken 60, also z.B. den Nocken 48, mit möglichst hoher Genauigkeit vorliegen, da zum einen die Abstände zu den Scheitelpunkten 80 und 84 beim eigentlichen Schleifvorgang entsprechend der Fig. 8a vergleichsweise gering sind, um eine unnötige Breite der Schleifscheibe 58 zu vermeiden. Zum anderen soll oftmals gar nicht ein Anfasen des Werkstücks 60 an seinen Kanten 76' und 76" erfolgen, so dass die Anordnung der Profilabschnitte 70 bzw. 72 der Schleifscheibe 58 an diesen entsprechenden Kanten 76' und 76" des Werkstücks 60 gerade so vorgenommen werden soll, dass die Schleifwirkung der zuvor genannten Profilabschnitte 70 und 72 gerade für das Entgraten des Werkstücks 60 an seinen Kanten 76' und 76" ausreicht.
Es versteht sich, dass trotz der zuvor gemachten Ausführungen auch ein Verfahren der Schleifscheibe 58 in umgekehrter Reihenfolge, d.h. erst in Richtung des Pfeils 82 und dann in Richtung des Pfeils 78, im Rahmen dieser Erfindung liegt und in analoger Weise zu gleichen Ergebnissen führt.
Entsprechend den zuvor gemachten Ausführungen im Zusammenhang mit insbesondere den Fig. 8a bis 8c und Fig. 9 läuft ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Schleifen von solchen Werkstücken 60, insbesondere von Nocken 48, so ab, dass zunächst die Positionen der Werkstücke 60 auf einer in Fig. 8a bis 8c nicht näher gezeigten Halterung, z.B. der Welle 54, ermittelt werden. Dies kann durch eine Messeinrichtung 90 geschehen. Diese Positionsinformationen werden dann an die Steuereinheit 96 der Schleifmaschine 10 weitergegeben, die den Schleifprozess und somit auch die Schleifspindeln 26, 26', 28 und 28' der Schleifspindelsätze 14 und 14' steuert. Wenn nötig, kann davor noch eine Aufbereitung und Anpassung der Positionsinformationen durch die Datenverarbeitung 94 erfolgen. Basierend auf diesen Positionsinformationen steuert diese Steuereinheit 96 z.B. die Schleifspindeln 28 und 28', bzw. somit mittelbar die Schleifscheibe 58, bzw. z.B. die Schleifscheiben 36 und 36', in Richtung der z-Achse sowie auch in Richtung der x-Achse auf das Werkstück 60 zu. Wie in Fig. 8a gezeigt, wird dann zunächst das Werkstück 60 durch den Schleifbereich 74 der Schleifscheibe 58 geschliffen, woraufhin die Schleifscheibe 58 dann entsprechend den zuvor gemachten Ausführungen im Zusammenhang mit den Fig. 8b und 8c in Richtung der z-Achse, wie es durch die Pfeile 78 und anschließend 82 angedeutet ist, verfahren, um die Kanten 76' und 76" des Werkstücks 60 zu entgraten bzw. anzufasen. Diese Schritte des Verfahrens entlang der z-Achse basieren, wie zuvor bereits ausgeführt wurde, auf den exakten Positionsinformationen, die in dem ersten Schritt des Ermittelns der Position der Werkstücke 60 bestimmt wurden.
Durch dieses Verfahren kann das Entgraten und/oder Anfasen zeitneutral in der Schleifmaschine 10 durchgeführt werden, wodurch ein zusätzlicher, in der Regel eine weitere Maschine erfordernder Schritt zum Entgraten und/oder Anfasen der Werkstücke 60, wie es bisher durchgeführt wurde, entfällt.

Claims

Schleifmaschine zum Schleifen eines Werkstücks (20, 22, 48, 60), insbesondere von Nocken (48, 60), mit
- einem Maschinenbett (12),

- einer Schleifscheibe (58, 36, 36'), die ein Profil mit einem im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse der Schleifscheibe (58, 36, 36') verlaufenden Schleifbereich (74) aufweist,

- einer Schleifspindel (28, 28'), an der die zumindest eine Schleifscheibe (58, 36, 36') angeordnet ist und die auf dem Maschinenbett (12) verfahrbar angeordnet ist,

- einer Steuereinheit (96) zur Steuerung des Schleifprozesses,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifscheibe (58, 36, 36') zumindest einen Profilabschnitt (70, 72) aufweist, der nicht parallel zur Rotationsachse der Schleifscheibe (58, 36, 36') verläuft, und dass die Steuereinheit (96) dazu ausgebildet ist, anhand von Positionsinformationen von Positionen von Kanten (76', 76") des Werkstücks in Richtung einer Längsachse (24) des Werkstücks (20, 22, 48, 60) die Schleifscheibe (58, 36, 36') derart in Richtung der Längsachse (24) zu verfahren, dass gegen Ende des Schleifens des Werkstücks (20, 22, 48, 60) nacheinander die Kanten (76', 76") des Werkstücks (20, 22, 48, 60) mit dem zumindest einen Profilabschnitt (70, 72) der Schleifscheibe (58, 36, 36') entgratet oder angefast werden.
Schleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Schleifscheibe (58, 36, 36') ein Dachprofil (64) mit zwei Profilabschnitten (70, 72) aufweist, die nicht parallel zur Rotationsachse der Schleifscheibe (58, 36, 36') verlaufen und zwischen denen ein im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse der Schleifscheibe (58, 36, 36') verlaufender Schleifbereich (74) angeordnet ist.
Schleifmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Profilabschnitt (70, 72) so ausgebildet ist, dass sich der Abstand von der Rotationsachse der Schleifscheibe (58, 36, 36') eines jeden Punktes im Profil entlang der Erstreckung des Profilabschnitts (70, 72) zum Scheitelpunkt (80, 82) hin verringert.
Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifmaschine einen Dateneingang (92) zur Aufnahme der Positionsinformationen aufweist.
Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifmaschine eine Messeinrichtung (90) zur Ermittlung der Positionsinformationen aufweist.
Schleifmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (90) ausgestaltet ist, die Positionsinformationen berührungslos, insbesondere durch Abstandsbestimmungen mittels Laser oder eines Initiators, zu ermitteln.
Schleifmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke (20, 48, 60) auf einer Halterung (54) aufgenommen sind und dass die Messeinrichtung (90) ausgestaltet ist, zumindest eine erste Position relativ zu einem Längsanschlag (56) der Halterung (54) der Werkstücke (20, 48, 60) zu ermitteln.
Schleifmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (90) ausgestaltet ist, alle Positionen relativ zu dem Längsanschlag (56) der Halterung (54) der Werkstücke (20, 48, 60) zu ermitteln.
Schleifmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (90) ausgestaltet ist, die restlichen Positionen relativ zueinander zu ermitteln.
Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (90) außerhalb eines Innenraums (19) der Schleifmaschine angeordnet ist.
Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (90) innerhalb eines Innenraums (19) der Schleifmaschine angeordnet ist.
Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (96) so ausgestaltet ist, dass die Kanten (76', 76") des Werkstücks (20, 22, 48, 60) mit dem zumindest einen Profilabschnitt (70, 72) der Schleifscheibe (58, 36, 36') erst nach 50 bis 95 %, insbesondere nach 60 bis 80 % der Gesamtbearbeitungszeit entgratet bzw. angefast werden.
Verfahren zum Schleifen eines Werkstücks (20, 48, 60), insbesondere von Nocken (48, 60), auf einer Halterung (54) mit einer Schleifmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit folgenden Schritten:
a) Ermitteln der Position des zumindest einen Werkstücks (20, 48, 60) auf der Halterung (54),

b) Weitergabe der Positionsinformationen an eine Steuereinheit (96) zur Steuerung des Schleifprozesses,

c) Positionierung der Schleifscheibe (58, 36, 36') für einen Schleifvorgang in Richtung der Längsachse (24) der Halterung (54) des zumindest einen Werkstücks (20, 48, 60) und senkrecht zu dieser Längsachse (24) basierend auf den Positionsinformationen,

d) Schleifen des zumindest einen Werkstücks (20, 48, 60) mit einem Schleifbereich (74) der Schleifscheibe (58, 36, 36'),

e) Verfahren der Schleifscheibe (58, 36, 36') in Richtung der Längsachse (24) der Halterung (54) des zumindest einen Werkstücks (20, 48, 60) basierend auf den Positionsinformationen, so dass ein Profilabschnitt (70, 72) der Schleifscheibe (58, 36, 36'), der nicht parallel zur Rotationsachse der Schleifscheibe (58, 36, 36') verläuft, eine Kante (76', 76") des Werkstücks (20, 48, 60) entgratet oder anfast.
Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch folgenden weiteren Schritt:
f) Verfahren der Schleifscheibe (58, 36, 36') in die entgegengesetzte Richtung der Längsachse (24) der Halterung (54) des zumindest einen Werkstücks (20, 48, 60) basierend auf den Positionsinformationen, so dass ein anderer Profilabschnitt (72, 70) der Schleifscheibe (58, 36, 36'), der nicht parallel zur Rotationsachse der Schleifscheibe (58, 36, 36') verläuft, eine weitere Kante (76', 76") des Werkstücks (20, 48, 60) entgratet oder anfast.