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Die Erfindung betrifft eine Führungsvorrichtung für eine spitzenlose Schleifmaschine. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ein- oder Auslaufführung von Werkstücken beim spitzenlosen Durchlaufschleifen.
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Die
DE 197 15 606 A1 beschreibt eine spitzenlose Schleifmaschine, welche eine Führungsschiene mit einer Auflagefläche für ein Werkstück aufweist. Hierbei ist im Bereich der Auflagefläche ein Sensor vorgesehen, bei welchem es sich um einen Wirbelstrom- oder einen Ultraschallsensor handeln kann. Mit Hilfe des Sensors soll es möglich sein, das Werkstück während des Schleifens zu Prüfen und in Abhängigkeit von der Prüfung die Schleifmaschine zu steuern oder zu regeln.
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Eine weitere Spitzenlosrundschleifmaschine mit Messeinrichtung ist in der
DE 1 274 914 B offenbart. Zur Durchführung der Messung wird in diesem Fall unter anderem eine Scheibe verwendet, welche den Durchmesser des zu bearbeitenden Werkstücks hat und sowohl an einer Auflageschiene als auch an einer Regelscheibe der Schleifmaschine anliegt.
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Die
WO 2018/162002 A1 offenbart eine Beladungseinrichtung für eine Einstechschleifmaschine zum spitzenlosen Außenrundschleifen. Die bekannte Beladungseinrichtung umfasst einen Aufnahmerahmen zur Aufnahme eines zur bearbeitenden Rohwerkstücks sowie einen Auflagekörper, durch welchen ein Auflageboden für das Rohwerkstück gebildet ist. An dem Aufnahmerahmen kann ein Verlagerungsaktor zum axialen Verlagern des Aufnahmerahmens relativ zum Auflagekörper angreifen. Ferner weist der Aufnahmerahmen an einer in axialer Richtung weisenden Stirnseite einen Förderanschlag zum Herausbefördern eines in dem Schleifspalt angeordneten Endwerkstücks auf.
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Eine in der
DD 0154 886 A1 beschriebene Vorrichtung zum automatischen Zu- und Abführen rotationssymmetrischer Werkstücke an spitzenlosen Außenrundschleifmaschinen sieht eine Werkstückwechselposition vor, die fest über dem Schleifspalt angeordnet ist. Die Vorrichtung nach der
DD 0154 886 A1 umfasst einen unter dem Schleifspalt angeordneten vertikal bewegbaren Schieber, der das Fertigteil in eine darüber angeordnete prismatisch ausgebildete Werkstückwechselposition hebt.
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Eine in der
DE 1 402 590 B beschriebene spitzenlose Schleifmaschine umfasst eine Schleifscheibe und eine im entgegengesetzten Sinn umlaufende Regelscheibe, die gegeneinander verschiebbar sind. Ferner umfasst die spitzenlose Schleifmaschine nach der
DE 1 402 590 B eine schrittweise drehbare Werkstückträgerscheibe, die die Werkstücke von einer Aufgabestation zur Schleifstelle zwischen Schleif- und Regelscheibe und von dort zu einer Ausgabestation transportiert.
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Eine Rundschleifmaschine, welche zum spitzenlosen Rundschleifen ohne Regelscheibe geeignet sein soll, ist in der
EP 2 931 471 B1 beschrieben. In diesem Fall kontaktiert das zu bearbeitende rotierende Werkstück mehrere Auflageflächen, wobei es beim Schleifvorgang mit einer Zustellkraft beaufschlagt wird. Die Anlageflächen sind betrieblich unbeweglich und werden durch eine Stützeinrichtung bereitgestellt. Die Drehzahlen der Schleifscheibe sowie des Werkstücks sollen gemäß der
EP 2 931 471 B1 ebenso wie die von der Stützeinrichtung auf das Werkstück ausgeübte Bremskraft laufend überwacht und aufeinander abgestimmt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das spitzenlose Durchlaufschleifen, was die Ein- und Auslaufführung von Werkstücken betrifft, gegenüber dem Stand der Technik weiterzuentwickeln, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf die Prozesssicherheit in der industriellen Serienproduktion gelegt ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine für die Verwendung bei einer spitzenlosen Schleifmaschine vorgesehene Führungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ebenso wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Ein- oder Auslaufführung von Werkstücken beim spitzenlosen Durchlaufschleifen gemäß Anspruch 8. Im Folgenden im Zusammenhang mit dem Schleifverfahren erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für die zur Durchführung dieses Verfahrens ausgebildete Führungsvorrichtung und umgekehrt.
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Die Führungsvorrichtung umfasst eine Führungsbrücke, an welcher mindestens ein fest mit einer zur Kontaktierung von Werkstücken vorgesehenen Führungsbacke verbundener Arm schwenkbar sowie höhenverstellbar gelagert ist, wobei mittels einer Kulissenführung, welche durch ein Führungselement des Arms sowie ein ortsfestes Führungselement gebildet ist, eine definierte Relation zwischen Höhenverstellung und Verschwenkung des Arms gegeben ist.
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Durch die mit Hilfe der Kulissenführung gegebene Synchronisation von Höhenverstellung und zumindest geringfügiger Verschwenkung des die Führungsbacke tragenden Arms ist die Führungsvorrichtung auf einfache Weise auf unterschiedliche Werkstückdurchmesser abstimmbar, wobei ein breites Einstellspektrum realisierbar ist.
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Die Höhenverstellung der Führungsbacke oder eines Paares an Führungsbacken kann entweder manuell oder motorisch, insbesondere mit elektronischer Ansteuerung, optional direkt durch die Maschinensteuerung der Schleifmaschine oder in datentechnischer Verbindung mit der Maschinensteuerung, erfolgen. In allen Fällen kann die Möglichkeit einer Feineinstellung der Führungsvorrichtung gegeben sein. Ein konstruktiv einfacher Aufbau der Führungsvorrichtung wird dadurch begünstigt, dass es sich bei der Höhenverstellung um eine einachsige Verstellung und damit um einen Verstellmechanismus mit einem einzigen Freiheitsgrad handelt.
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In besonders einfacher Ausgestaltung kann die Verschwenkung der Führungsbacken um jeweils eine ortsfeste Schwenkachse vorgesehen sein, so dass jede Führungsbacke auf einer kreisbogenförmigen Bahn verschwenkt wird. Auch in diesem Fall wird die Bewegung einer jeden Führungsbacke durch die Kulissenführung bewerkstelligt.
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Die Führungsvorrichtung ist zur Positionierung an der Einlaufseite oder Auslaufseite einer Schleifmaschine zum spitzenlosen Durchlaufschleifen geeignet. Ebenso kann jeweils eine Führungsvorrichtung am Werkstückeinlauf sowie am Werkstückauslauf einer Schleifmaschine, das heißt an der Ein- und Auslaufseite des Schleifspalts, positioniert sein. Bei den Werkstücken handelt es sich um rotationssymmetrische Bauteile, beispielsweise um Wellen, Stäbe, Bolzen, Rohre oder Ringe, insbesondere Lagerringe von Wälzlagern.
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Was die Ausgestaltung der Kulissenführung betrifft, existieren verschiedene mögliche Gestaltungsvarianten. Gemäß einer ersten Variante ist das ortsfeste Führungselement der Führungsvorrichtung als schräg gestellte Kulisse ausgebildet, wogegen es sich bei dem Führungselement des Arms um einen in der Kulisse geführten Bolzen handelt. Die Kulisse kann grundsätzlich entweder eine gerade oder eine gekrümmte Form aufweisen. Im Fall einer geraden Kulisse ist diese beispielsweise um einen Winkel von mindestens 3° und nicht mehr als 30° gegenüber der Vertikalen, das heißt gegenüber der Verstellrichtung der Höhenverstellung, schräg gestellt. Optional existiert zusätzlich zur Höhenverstellung eine Verstellbarkeit der Kulisse in horizontaler Richtung.
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Gemäß einer zweiten Variante, welche die Kinematik der ersten Variante auf andere Art umsetzt, ist das Führungselement des Arms als Kulisse ausgebildet, wogegen es sich beim ortsfesten Führungselement um einen in die Kulisse eingreifenden Bolzen handelt. Analog zur optionalen Verstellbarkeit der Kulisse in der ersten Variante kann bei dieser Variante eine Verstellbarkeit des Bolzens vorgesehen sein.
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In beiden Varianten sind die Begriffe „Kulisse“ und „Bolzen“ funktional zu verstehen. Generell sind jegliche Formen der Zwangsführung, bei welchen ein erstes Führungselement auf einer definierten Bahn eines zweiten Führungselementes verlagerbar ist, unter den Begriff „Kulissenführung“ zu subsumieren. Beispielsweise könnte ein Kugelkopf statt eines Bolzens in einer Schiene, welche das zweite Führungselement darstellt, verschiebbar sein.
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Sofern die Führungsvorrichtung zwei Führungsbacken umfasst, welche spiegelbildlich zueinander angeordnet und simultan verstellbar sind, können beide Führungsbacken an einer gemeinsamen Führungsbrücke höhenverstellbar gelagert sein. Auch in diesem Fall ist somit genau ein Freiheitsgrad der Höhenverstellung gegeben. Die Schwenkachsen der Arme, an denen die Führungsbacken gehalten sind, können sich im Bereich des Maschinenbetts der Schleifmaschine, welche mit der mindestens einen Führungsvorrichtung ausgestattet ist, befinden.
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Zusätzlich zu den Führungsbacken kann in prinzipiell bekannter Weise eine Auflageschiene, welche auch als Lineal bezeichnet wird, zur Führung der Werkstücke vorhanden sein, so dass insgesamt eine 3-Punkt-Abstützung der Werkstücke vorliegt. Dies gilt sowohl für Ausführungsformen mit höhenverstellbaren Schwenkachsen als auch für Ausführungsformen mit festen Schwenkachsen. Die Werkstücke kontaktieren typischerweise ebene Oberflächen der Führungsbacken. In abgewandelter Ausführungsform sind auch Führungsbacken mit gekrümmten, zur Kontaktierung der Werkstücke vorgesehenen Oberflächen möglich.
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Theoretisch können die Führungsbacken unmittelbar durch die schwenkbaren Arme ausgebildet sein. Handelt es sich bei den Armen einerseits und den Führungsbacken andererseits um gesonderte Bauteile, so kann für die Herstellung der Führungsbacken ein im Vergleich zu den Armen besonders verschleißfestes Material verwendet werden. Im Kontaktbereich zum Werkstück können die Führungsbacken mit Materialverstärkungen versehen sein.
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Besonders in Varianten der Führungsvorrichtung mit elektronisch angesteuerter Verstellung, welche auch eine automatische Voreinstellung zulässt, sind die Rüstzeiten im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen drastisch verkürzt. Die Führungsvorrichtung ist damit prädestiniert für die Verwendung bei Schleifmaschinen, welche zur wechselnden Bearbeitung unterschiedlich dimensionierter Werkstücke vorgesehen sind.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen, teils grob schematisiert:
- 1 eine Führungsvorrichtung für eine spitzenlose Schleifmaschine mit Blickrichtung in Werkstücklängsrichtung,
- 2 Komponenten der Führungsvorrichtung nach 1 mit Blickrichtung quer zur Werkstücklängsachse,
- 3 Einstellmöglichkeiten der Führungsvorrichtung.
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Eine Führungsvorrichtung 1 ist zur Verwendung bei einer nur andeutungsweise dargestellten Schleifmaschine 10 vorgesehen, deren Maschinenbett mit 2 bezeichnet ist und zugleich der Halterung von Komponenten der Führungsvorrichtung 1 dienen kann. Die Führungsvorrichtung 1 kann wahlweise am Werkstückeinlauf oder am Werkstückauslauf der spitzenlosen Schleifmaschine 10 angeordnet werden. Hinsichtlich des grundsätzlichen Aufbaus und der Funktion der Schleifmaschine 10 wird auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen. Die Schleifmaschine 10 umfasst eine nicht dargestellte Schleifscheibe und eine ebenfalls nicht dargestellte Regelscheibe, wobei zwischen der Schleifscheibe und der Regelscheibe rotationssymmetrische Werkstücke 5, 6 bearbeitet, das heißt geschliffen, und zugleich in Längsrichtung der Rotationsachsen von Schleifscheibe und Regelscheibe, das heißt in z-Richtung, gefördert werden. Bei den Werkstücken 5, 6 handelt es sich beispielsweise um Ringe, deren Außenumfangsfläche im Durchlaufverfahren zu schleifen ist.
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Die beim spitzenlosen Schleifen zu verwendende Führungsvorrichtung 1 umfasst eine Führungsbrücke 3, an welcher eine Auflageschiene 4 für die Werkstücke 5, 6 vertikal verstellbar ist. Die Auflageschiene 4 wird geschnitten von einer Symmetrieebene SE der Führungsvorrichtung 1. In der vertikalen Symmetrieebene SE liegen auch die Mittelachsen der zu bearbeitenden Werkstücke 5, 6. Die Werkstücke 5, 6 kontaktieren beim Betrieb der Führungsvorrichtung 1 zusätzlich zur Auflageschiene 4 zwei verstellbare Führungsbacken 9, 11 und sind damit dreifach abgestützt.
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Die Führungsbacken 9, 11 sind spiegelsymmetrisch zur Symmetrieebene SE angeordnet und in gleicher Weise verstellbar, wobei in 1 lediglich der Verstellmechanismus der linken Führungsbacke 9 skizziert ist. Das Anlaufen des Werkstücks 6 an der Führungsbacke 9 ist in 1 durch einen Pfeil angedeutet. Beide Führungsbacken 9, 11 sind in einer horizontalen Verstellrichtung HV verstellbar, wobei zusätzlich eine vertikale Verstellbarkeit gegeben ist. Die vertikale Verstellrichtung ist mit W angegeben und entspricht der Ausrichtung der y-Achse. Jede Führungsbacke 9, 11 ist an einem Arm 7 gehalten, welcher um eine Schwenkachse S1, S2 schwenkbar und darüber hinaus höhenverstellbar ist. Mögliche erhöhte Positionen der ersten Schwenkachse S1 sind in 3 mit S1', S1" angegeben und existieren in gleicher Weise auch bei der zweiten Schwenkachse S2. Die Höhe der ersten Schwenkachse S1 stimmt in jeder Einstellung der Führungsvorrichtung 1 mit der Höhe der zweiten Schwenkachse S2 überein.
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Im in den 1 bis 3 skizzierten Ausführungsbeispiel weist der Arm 7 eine geknickte Form mit einem unteren Abschnitt 13 und einem oberen Abschnitt 14 auf. Im oberen Abschnitt 14 befindet sich ein Bolzen 8, der parallel zur Schwenkachse S1, das heißt in z-Richtung, ausgerichtet ist und allgemein als Führungselement bezeichnet wird. Der Bolzen 8 ist in einer ortsfesten Kulisse 12 geführt, die mittels einer Stütze 16 an das Maschinenbett 2 angebunden ist und ebenfalls als Führungselement bezeichnet wird. Die Kulisse 12 bildet zusammen mit dem Bolzen 8 eine Kulissenführung, wobei es für die Funktion der Kulissenführung ohne Belang ist, welches der Führungselemente 8, 12 als bewegliches Element und welches der Führungselemente 8, 12 als ortsfestes Element fungiert.
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Die Kulissenführung 8, 12 sorgt dafür, dass jede Verstellung der Höhenlage der Schwenkachse S1, S2 zwangsweise mit einer Verschwenkung des Arms 7 einhergeht. Die Funktionsfähigkeit der Führungsvorrichtung 1 wäre bereits mit einem Arm 7 pro Führungsbacke 9, 11 gegeben. Im Ausführungsbeispiel ist jede Führungsbacke 9, 11, welche in der Seitenansicht nach 2 eine rechteckige Form hat, an zwei zueinander parallelen Armen 7 gehalten, wobei sich die Kinematik, mit welcher die Arme 7 verstellbar sind, nicht voneinander unterscheidet.
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Die die Werkstücke 5, 6 kontaktierenden Oberflächen der Führungsbacken 9, 11 liegen im Ausführungsbeispiel in Form ebener Flächen vor. Zur Anfederung der Arme 7 und damit auch der Führungsbacke 9, 11 ist eine Feder 15 vorgesehen, welche im vorliegenden Fall als Druckfeder in Form einer Schraubenfeder ausgebildet ist. Eine Welle, auf welcher die Arme 7 gelagert sind, ist mit 17 bezeichnet. Der Mechanismus zur Höhenverstellung der Schwenkachsen S1, S2 ist nicht weiter dargestellt. Es handelt sich um einen durch die Maschinensteuerung der Schleifmaschine 10 ansteuerbaren Mechanismus, wobei auch die Einstellung der Auflageschiene 4 mittels einer elektronischen Steuerung variierbar ist. Statt einer Höhenverstellung der Schwenkachsen S1, S2 kann auch eine Höhenverstellung der Stütze 16 vorgesehen sein, wobei in diesem Fall die Führungsbacken 9, 11 auf kreisbogenförmigen Bahnen verschwenkt werden.
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In der Einstellung der Führungsvorrichtung 1 nach 1 ist der obere Abschnitt 14 des Arms 7 vertikal ausgerichtet. Damit ist zwischen der Längsachse des oberen Abschnitts 14 und der mit KL bezeichneten Längsachse der in diesem Fall in sich geraden Kulisse 12 ein spitzer Winkel α eingeschlossen. Die Winkellage des Arms 7 variiert je nach Höheneinstellung der Schwenkachsen S1, S2. In 3 ist die signifikante Schwenkbewegung des Arms 7 bei dessen Höhenverstellung veranschaulicht. Eine gekrümmte Verstellbahn, auf welcher die Führungsbacke 9 bewegbar ist, ist mit VB bezeichnet. Auf einer weiteren, hierzu spiegelsymmetrischen Verstellbahn ist in entsprechender Weise auch die zweite Führungsbacke 11 verstellbar.
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Durch die Verstellung der beiden Führungsbacken 9, 11, welche sich auf der Seite der Schleifscheibe beziehungsweise auf der Seite der Regelscheibe befinden, ist die Führungsvorrichtung 1 an eine Vielzahl verschiedener Werkstücke 5, 6 mit unterschiedlichem Durchmesser anpassbar. Die Verstellung der Auflageschiene 4 sowie der Führungsbacken 9, 11 kann beispielsweise elektromechanisch, hydraulisch oder pneumatisch erfolgen. Hierbei kann eine zwangsweise Kopplung der Verstellung der Auflageschiene 4 einerseits und der Führungsbacken 9, 11 andererseits vorgesehen sein. Ebenso kann eine separate Verstellbarkeit der Auflageschiene 4 und der Führungsbacken 9, 11 gegeben sein. In nicht dargestellter Weise kann sich an der Führungsvorrichtung 1 eine Messvorrichtung befinden, mit welcher beispielsweise die Lage der Werkstücke 5, 6 detektierbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Führungsvorrichtung
- 2
- Maschinenbett
- 3
- Führungsbrücke
- 4
- Auflageschiene
- 5
- Werkstück
- 6
- Werkstück
- 7
- Arm
- 8
- Bolzen
- 9
- Führungsbacke
- 10
- Schleifmaschine
- 11
- Führungsbacke
- 12
- Kulisse
- 13
- unterer Abschnitt des Arms
- 14
- oberer Abschnitt des Arms
- 15
- Feder
- 16
- Stütze
- 17
- Welle
- α
- Winkel
- HV
- horizontale Verstellrichtung
- KL
- Längsachse der Kulisse
- S1, S2
- Schwenkachse
- S1', S1''
- erhöhte Positionen der Schwenkachse
- SE
- Symmetrieebene
- VB
- Verstellbahn der Führungsbacke
- VV
- vertikale Verstellrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19715606 A1 [0002]
- DE 1274914 B [0003]
- WO 2018162002 A1 [0004]
- DD 0154886 A1 [0005]
- DE 1402590 B [0006]
- EP 2931471 B1 [0007]
