DE2041061A1

DE2041061A1 - Vorrichtung zum Spreizen von Schleifwerkzeugen

Info

Publication number: DE2041061A1
Application number: DE19702041061
Authority: DE
Inventors: Treder Wilfred Frederick; Estabrook Richard Mark
Original assignee: Barnes Drill Co
Current assignee: Barnes Drill Co
Priority date: 1970-02-12
Filing date: 1970-08-18
Publication date: 1971-08-19
Also published as: GB1256860A; DE7031006U

Description

P A T E N T AN W Ä L T E

PATENTANWÄLTE LICHT, HANSMANN, HERRMANN 8 MÖNCHEN 2 -THERESIENSTRASSE 33

Dipl.-Ing. MARTIN LICHT Dr. R El NHG LD SCHMIDT Dipl.-Wirtsch.-Ing. A X EL HA N S MANN Dipl.-Phys. S EBASTIAN HER R MANN

Mönchen, den 18« August 1970

Ihr Zeichen

Unser Zeichen

BARNES DRILL CO. Rockford, Illinois Chestnut Street

V. St. A.

"Vorrichtung zum Spreizen von Schleifwerkzeugen"

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Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

8 MÖNCHEN 2, THERESIENSTRASSE 33 · Telefon: 281202 · Telegramm-Adresse: Lipatli/München Bayer. Vereinsbank München, Zweigst. Oskar-von-Miller-Ring, Klo.-Nr. 882495 · Postscheck-Konlo: München Nr. 1Ä3397

OppenauerBÜro: PATENTANWALT DR. REINHOLD SCHMIDT

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Schleifwerkzeuge und insbesondere auf eine Vorrichtung zum Spreizen derselben.

In modernen Schleifmaschinen wird das Schleifwerkzeug aufgespreizt, d.h. die Schleifsteine des Werkzeugs werden in Radialrichtung nach außen bewegt, indem eine Achse in Rotation gehalten wird, die die Steuernocken oder Mitnehmer im Werkzeug verschiebt. Wenn das Werkzeug zuerst in eine Bohrung des zu bearbeitenden Werkstücks eingesetzt wird, ist es zunächst zusammengeklappt, wird aber aus dieser Stellung verhältnismäßig rasch in die aufgespreizte Stellung durch einen die Werkzeugachse drehenden Motor übergeführt. Der Aufspreizvorgang dauert an, bis die Schleifsteine das Werkstück berühren, worauf der das Aufspreizen quer zur Bohrung besorgende Motor abgeschaltet wird und ein anderer Motor eingeschaltet wird, der die Werkzeugachse beim eigentlichen Schleifprozeß in verhältnismäßig langsamer Drehung hält. Beim Abschalten des das Spreizen des Werkzeugs besorgenden Motors dreht sich derselbe, und damit die Schleifvorrichtung, gewöhnlich wegen der Massenträgheit noch einige Zeit weiter. Palis die durch die Massenträgheit bewirkte Drehung auf die Mitnehmer übertragen wird, kann es zum Aufprallen der Schleifsteine am Werkstück und zum Zerbrechen der Schleifsteine kommen. Um dies zu vermeiden, ist im Antriebsmechanismus der Mitnehmer eine Verbindungsstück vorgesehen, beispielsweise in der Form einer als Stoßdämpfer wirkenden Verbin-

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dung mit totem Gang, die die durch Massenträgheit vom Aufspreizmotor bewirkte Drehung aufnimmt, ehe der eigentliche Antriebsmotor zu arbeiten beginnt.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es einen neuen Antriebsmechanismus zum Aufspreizen von Schleifwerkzeugen zu schaffen, der die Übertragung der durch Massenträgheit bewirkten Drehung des Auf spreizmotors an die sich spreizenden Mitnehmer verhindert, -dabei.jedoch' das Einkoppeln des eigentlichen antriebsmotors nach dem Abschalten des Aufspreizmotors ungehindert stattfinden läßt, sodaß einerseits die Gresamtarbeitszeit bei Schleifarbeiten verringert wird und andrerseits unnötige Abnutzung von Schleifsteinen durch rasche Rotation des am Werkstück anliegenden Schleifsteins vor dem eigentlichen Schleifprozeß verhindert wird.

Das Ziel der Erfindung wird im wesentlichen durch die Anbringung eines federnden Verbindungsstücks im Antriebsmechanismus zwischen dem das Aufspreizen besorgenden Motor und der Schleifsteinachse erreicht, das vom Antriebsmotor und der (|

Achse isoliert ist.

Figur 1 ist eine teilweise schematische Darstellung einer Schleifmaschine mit der neuartigen federnden Verbindung der vorliegenden Erfindung.

j?igur 2 ist eine vergrößerte Teilansicht eines Abschnitts · der Maschine, v/ob ei Teile weggelassen oder im Querschnitt gezeigt sind. "

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Figur 3 ist eine perspektivische Ansicht des federnden Verbindungsstücks.

Figur 4 ist ein Querschnitt längs der in Figur 2 mit '-4 bezeichneten Linie.

Figur 5 ähnelt Figur 4, zeigt jedoch die Teile der Vorrichtung in einer anderen Stellung.

Figur 6 zeigt schließlich das federnden Verbindungsstück im auseinandergenommenen Zustand in perspektivischer Darstellung.

Die Figuren zeigen als Beispiel die Anwendung der Erfindung in einer Schleifmaschine zum Ausschleifen der Bohrung TO im Werkstück 11. Die Maschine treibt das an sich bekannte Werkzeug 12, das eine Anzahl auf einen Rahmen 14 montierter Schleifsteine 13 umfaßt. Der Rahmen 14 ist an der Welle 15 befestigt, die ihrerseits in dem Kopfstück 16 gelagert ist. Das Kopfstück 16 ist an einer nicht dargestellten Säule angebracht und kann über einen im Zylinder 18 beweglichen Kolben 17 auf- und abbewegt werden, sodaß das Werkzeug während des Schleifprozesses in der Bohrung nach oben und unten bewegt werden kann. Bei der Auf- und Abbewegung des Werkzeugs wird dasselbe durch einen am liopfstück 16 montierten, die Welle 15 antreibenden Motor 19 in Rotation gehalten. Zu diesem Zweck greift das an der Welle des Motors 19 befestigte Zahnrad 20 in ein anderes, auf die Welle 22 aufgesetztes Zahnrad 21 ein. Die Welle 22 ist im Kopfstück 16 gelagert und ist mit einem weiteren Zahnrad 23 am anderen Ende versehen, das das auf der Welle 15 befestigte Zahnrad 24

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24 antreibt. · .

Wie bei derartigen Maschinen üblich, sind die Schleifsteine 13 am Rahmen 14 so angebracht, daß sie in Radialrichtung bewegt werden können, normalerweise jedoch durch nicht dargestellte Federn in die innerste, der Welle nächstgelegene Stellung gedrückt werden. Die Schleifsteine werden beim Betrieb nach außen verschoben bis sie an den Wänden der Bohrung 1Ö„ anliegen und werden dann während des Schleifprozesses durch konische, auf die Rückseite der Schleifsteine wirkende Mit nehmer 25 nach außen gedrückt. Die Mitnehmer sind am Ende einer Welle 26 angebracht, die konzentrisch in der hohlen Welle 15 angebracht ist* Das obere Ende 27 der Welle 26 ragt über die hohle Welle 15 hinaus und ist mit einem Gewinde versehen, mit dem die Welle 26 von dem im Gehäuse gelagerten Zahnrad 28 angetrieben werden kann. Ein sohne!laufender Motor 29 und ein Zuführungsmotor 30 sind im Kopfstück 16 montiert, und einer, der beiden Motoren 29, 30 setzt die Welle 32 über einen Regelmechanismus 31 in Umdrehungen. Das auf der Welle 32 angebrachte Zahnrad 33 treibt das Zahnrad 28 an und vervollständigt damit den Antriebsmechanismus zwischen der Welle 26 und einem der Motor© 29, 30.

Beim Beginn des Schleifprozesses ist das Werkzeug 12 beim Eintritt in die Bohrung 10 völlig zusammengeschoben. Der Regelmechanismus 31 wird dann eingeschaltet, sodaß der Motor 29 die Welle 32 antreibt, während das Werkzeug verhältnismäßig

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schnell gespreizt, bis die Schleifsteine 13 die Wandungen der Bohrung berühren. Zu diesem Zeitpunkt schaltet der Regelmechanismus den Motor 29 ab und den Motor 30 ein, um das Werkzeug während des Schleifbetriebs allmählich aufzuspreizen. Ein in dem Kopfstück 16 neben dem Zahnrad 28 montiertes, digitales Übertragungselement 34 dient zum Nachweis der Berührung der Wände durch die Schleifsteine und mißt die Geschwindigkeit, mit der die Zähne des Zahnrads am Übertragungselement vorbeilaufen. Sobald die Schleifsteine 13 an der Wandung der Bohrung 10 anliegen, verlangsamt sich die Drehung der hohlen Welle 15 und diese Verlangsamung wird vom Übertragungselement 34 nachgewiesen. Wenn über das Übertragungselement festgestellt wird, daß die Drehgeschwindigkeit der Welle 15 auf einen bestimmten, einstellbaren Wert infolge des Kontakts zwischen den Schleifsteinen und dem Werkstück gesunken ist, schaltet das Übertragungselement den Regelmechanismus 31 ein und den Motor 29 ab, während gleichzeitig dadurch der Motor 30 eingeschaltet wird. Nach dem Abschalten läuft der Motor 29 aufgrund der Trägheit noch kurze Zeit weiter und falls diese Drehung auf die sich aufspannenden Mitnehmer 25 übertragen würde, würden die Schleifsteine gegen die Wände der Bohrung 10 prallen. Dieser durch Trägheit bedingte Aufprall kann vermieden werden durch Einsetzen eines als Stoßdämpfer wirkenden Verbindungsstücks 35 mit totem Gang im Antrieb der Mitnehmer 25 (siehe Figur 2). Das als Stoßdämpfer wirkende Verbindungsstück 35 ist

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so ausgeführt und angebracht, daß die Trägheitswirkung des schnellen Motors 29 ausgeschaltet wird und daß außerdem der Motor 30 sofort nach dem Abschalten des Motors 29 wirksam wird um Leerlauf des Werkzeugs 12 au vermeiden. Damit wird die öesamtdäuer des Schleifbetriebs verkürzt und es besteht nicht die Gefahr, daß die Schleifsteine 13 "überhitzt werden, während sie rasch rotieren und nur leicht die Wandung der Bohrung berühren. Bas zwischen dem sehne!laufenden Motor 29 und der zum Spreizen des Schleifwerkzeugs dienenden Welle 32 eingesetzte Verbindungsstück 35 ist federnd und außerdem von der Welle 32 isoliert. Das Verbindungsstück 35 wird vom schnelllauf enden Motor 29 betätigt und treibt das auf die Welle 32 aufgesetzte Zahnrad 36 an, während der Motor 30 direkt auf die Welle 32 wirkt.

Bei den Motoren 29 j 3.0 handelt es sich um hydraulische Motoren, die auf einen im Kopfstück 16 angebrachten Halter montiert sind (siehe Figur 2). Auf die Welle 38 ist eine Schnecke 39 aufgesetzt, die in das auf Welle 4-1 befestigte Schneckenrad 40 eingreift. Die Welle 41 ist in Lagern 42 im.' Halter 37 befestigt. An einem Ende der Welle 41 ist eine Platte 42a angesetzt, die einen Teil einer elektromagnetischen Bremse 43 bildet. Diese Bremse umfaßt ferner den aus einem Material mit hoher Reibung hergestellten Ring 44, der in einer mit der Welle 32 verkeilten Ringplatte 45 eingesetzt ist. Die Ringplatte 45 läuft in den im Halter 37 eingesetzten Lagern

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46, 47. Die Ringplatte 45 bildet ferner einen Träger für die Spule 48, die bei entsprechender Erregung die Platte 42a an den Ring 44 zieht und somit die Kupplung 43 einkuppelt, sodaß der Motor 30 die Welle 32 in Rotation versetzt und damit die Mitnehmer 25 antreibt.

Die biegsame Verbindung 35 zwischen dem Motor 29 und der Welle 32 umfaßt ferner eine Feder 49, die die Drehung der 'felle 50 des Motors 29 auf das Zahnrad 51 überträgt, das seinerseits in das auf dem Halter mittels Lager 53 gelagerte Zwischenzahnrad 52 eingreift. Das Zwischenzahnrad 52 greift wiederum in das auf der Welle 32 montierte Zahnrad 36 ein. Bei der Feder 49 handelt es sich um eine Feder in Spulenform, die mit einem Ende 54 in der Deckkappe 55 befestigt ist. Die Deckkappe ist mittels der Schraube 56 an der Muffe 57 befestigt, die über einen Keil 58 mit der Welle 50 des schnellaufenden Motors 29 verbunden ist. Ein Ring 60 liegt über eine Hülse 59 an der Muffe 57 an, und das Zahnrad 51 sitzt am Absatz 61 des Rings 60 und ist an demselben mit einer Schraube 62 befestigt. Am Ring 60 ist ein Hocken 64 mit einer Schraube 63 befestigt und nimmt in der Öffnung 65a das -inüe 65 der Feder 49 auf.

Wie in Figuren 4-6 dargestellt, ist die Muffe 57 mit einer Aussparung 70 versehen, in die das Ansatzstück 66 der Nocken 64 ragt. Die Windungen der Feder 49 liegen nicht dicht aneinander, doch ist die Feder soweit aufgewickelt, daß sie das Ansatzstück 66 gegen die Wandung 67 der Aussparung 70

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drückt, während der aohne!laufende Motor 29 in Betrieb ist. Beim Betrieb des Motors 29 dreht sich deshalb die Muffe 57 zusammen mit der Welle 50 und die Feder 49 drückt das Ansatzstück 66 gegen die Wandung .67."Dies hat zur Folge, daß der Nocken 64 und damit auch der Ring 60 und das Zahnrad 51 sich mit der Welle 50 drehen, und daß die Welle 32 vom sehneHäufenden Motor 29 angetrieben wird. Beim Abschalten des Motors halten das Zahnrad 51 und der Hocken 64 sofort an. Doch hält die Massenträgheit des Motors 29 die Welle 50 und die Muffe 57 g noch in Rotation und die Wandung 67 wird von dem Nocken 66 weggedreht, wie in Figur 5 dargestellt. Diese durch Trägheit hervorgerufene Bewegung des Motors 29 wickelt die Feder weiter auf, doch dreht die Feder 49 nach Beendigung der Trägheitsbewegung die Welle 50 und die Muffe 57 zurück, bis die Wandung 67 am Ansatzstück 66 anliegt. Die Weiterbewegung und die Rückkehr der felle 50 haben dadurch keine Wirkung auf die Welle

Um einerseits den Zusammenbau zu erleichtern und um andrerseits die Drehkraft der Feder 49 abzustimmen, ist die Deckkappe 55 mit zahnartigen Einkerbungen 68 versehen, in die entsprechende, an der Muffe 57 angebrachte Zähne 69 passen. Beim Zusammenbau des Verbindungsstücks 35 wird die Schraube nicht sofort festgeschraubt, aodaß die Deckkappe 55 sich in Bezug auf die Muffe 57 drehen kann und damit die Feder 49 entsprechend spannen kann. Danach wird die Schraube 56 festgeschraubt, sodaß die Zähne 68, 69 ineinander eingreifen und die ·

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Deckkappe 55 mit der Muffe 57 eine starre Einheit bildet.

Beim Betrieb ist das 7/erkzeug 12 zunächst in der zusammengeschobenen und zurückgezogenen Stellung. Wenn das 7/erkstück 11 in seiner Bearbeitungüsteilung ist, dreht der Motor 19 das Werkzeug 12 über die Zahnräder 20, 21, 23, 24, und das Zusammenwirken der hohlen ',YeIIe 15 mit dem Kolben 17 senkt das Kopfstück 16, wodurch das Werkzeug in die Bohrung 10 hineinbewegt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Motor 29 eingeschaltet und die Kupplung 43 ausgekuppelt, sodaß der iiotor 30 unwirksam ist. Der Motor 29 verschiebt dann die Mitnehmer 25 über das federnde Verbindungsstück 35, die /feile 32, die Zahnräder 33 und 28 und die weitere Welle 26. Lies hat ein rasches Aufspreizen des ,Yerkzeugs zur Folge, bis die Schleifsteine 13 die Wände der Bohrung berühren. Das übertragungselement 34 spricht dann an und ein an sich bekannter, nicht dargestellter Regelkreis schaltet den I.iotor 29 ab una schicht gleichzeitig Strom durch die Spule 48 um damit die Kupplung 34 einzukuppeln. Dieses Einkuppeln hat ein weiteres Aufspreizen des Werkzeugs zur Folge, das vom Motor 30 gesteuert wird.

'.Vährend des raschen Auf Spreizens des Werkzeugs 12 drückt die im federnden 7erbin_iungsitück 35 angebrachte Feder -5-9 das Ansatzstück 66 des iiockens 64 gegen die ,fandung 67 der Muffe 57 (siehe Figur 4) una damit wird die drehung -ies Motors 29 auf die V/elle 32 übertragen. ,Venn ler rioter 29 über das Übertragungselement 34 abgeschaltet una die Kupplung 43 eingelegt

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wird, wird der Nocken 64 nicht langer vom Motor 29 gesteuert, sondern vom Motor 30 über die Zahnräder 36, 51 und 52 mit geringer Geschwindigkeit angetrieben. Zum Zeitpunkt der Umschaltung kann die Trägheit des Schnellaufenden Motors 29 die Wandung 67 an der Muffe 57 vom Ansatzstück 66 wegdrehen (siehe Figur 5). Dadurch wird die Feder 49 weiter gespannt, und während Motor 29 ausläuft, drückt die Feder die Muffe 57 zurück, sodaß die Wandung 67 wieder am Nocken 66 anliegt und die Teile sich wieder in der in Figur 4 gezeigten Stellung befinden. |

Während sich derAbstand zwischen der Wandung 67und dem Nocken 66 vergrößert, während der Nocken die 7/andung berührt und in der folgenden Zeit bleibt die Welle 32 vom sehnellaufenden Motor 29 unbeeinflußt. Dadurch kann der Motor 30 durch Einkuppeln der Kupplung 43 wirksam werden, während der schnellaufende Motor ausgeschaltet wird. Me Umschaltung zum Motor 30 ergibt · deshalb keinen Zeitverlust und da das Werkzeug 12 stets von einem der Hotore 29, 30 gespreizt wird, besteht nicht die Grefahr, daß die Schleifsteine 13 durch leichte Berührung mit den »Vänden der Bohrung 10 im Leerlauf ausgeglüht werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

M.'Vorrichtung zum Aufspreizen eines Schleifwerkzeugs (12) in einer Schleifmaschine mit einer Welle zur Betätigung

der Vorrichtung zum Aufspreizen, gekennzeichnet durch einen schneilaufenden Motor (29); ein federndes Verbindungsstück (35) zwischen dem schneilaufenden Motor (29) und der Welle (32) um rasches Aufspreizen des Schleifwerkzeugs (12) beim Betrieb des Motors zu ergeben; einen weiteren Motor (30) zum Anlegen des Schleifwerkzeugs (12) mit einer Verbindung zwischen diesem Motor und der '/felle zur Betätigung der Vorrichtung zum Aufspreizen, sodaß der Motor (30). ein langsames Aufspreizen des Schleifwerkzeugs (12) ergibt; Mittel, die wirksam werden, wenn das Schleifwerkzeug (12) ein Werkstück (11) berührt, und die den schnellaufenden Motor (29) außer Betrieb setzen und gleichzeitig den anderen Motor (30) einsahalten; und Abtrennung des federnden Verbindungsstücks (3 5) von der Verbindung zwischen dem !.lotor (30) zum Anlegen des Schleifwerkzeugs und der Welle (32), sodaß der schnellaufende Motor nach dem Abschalten infolge seiner Massenträgheit noch weiterlaufen kann, ohne daß die sich ergebende Drehung auf die Welle übertragen wird.
2. Vorrichtung zum Aufspreizen einet; Schleifwerkzeugs nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein erstes auf der Welle (50) -.angebrachtes Zahnrad (51), ein zwo! i ν a, mit dem ersten Zahnrad im aiingrii'f Lteheriicu ^ntnirMd (52), und Anbringung deu

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federnden Verbindungsstücks (35) zwischen dem Motor (29) und dem zweiten Zahnrad (52).
3. Vorrichtung zum Aufspreizen eines Schleifwerkzeugs nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein vom Schnellaufenden Motor (29) angetriebenes drehbares Teil, auf dem das erste Zahnrad (51) in konzentrischer lage befestigt ist; ein erstes, auf dem Zahnrad (51) angebrachtes Gegenlager; ein zweites, auf dem drehbaren Teil angebrachtes Gegenlager, das mit dem ersten Gegenlager zusammenwirkt; eine Torsionfeder (49)» die mit einem Ende(54) in einer Deckkappe (55) befestigt ist, während ihr anderes Ende an das Zahnrad (51) angeschlossen ist, derart, daß die Feder (49) das erste Gegenlager gegen das zweite Gegenlager drückt, sodaß das drehbare Teil das Zahnrad (51) im Drehbereich der Feder (49) drehen kann und sich das zweite Gegenlager vom ersten Gegenlager entfernen kann; ein zweites, auf der Welle (32) gelagertes, vom ersten Zannrad (51) angetriebenes Zahnrad (52); und durch Vergrößerung des Abstands zwischen beiden Gegenlagern infolge Trägheit des nach dem Abschalten noch weiterlau-

fenden Motors (29). ·
4. Vorrichtung zum Aufspreizen eines Schleifwerkzeugs nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Gegenlager von der Wandung (67) einer Aussparung (70) im drehbaren Teil gebildet wird, und daß das erste Gegenlager aus einem in Radialrichtung in die Aussparung (70) ragenden Ansatzstück (66) besteht.

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5. Vorrichtung zu.vi _Lufspreizen eines Schleifwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine p'eder (49) in Spulenfora als Torsionsfeder verwendet wird.
6. Vorricntung zuia Aufspreizen eines SchleiCv/erkzeu^ü nach Anspruch y, dadurch gekennzeichnet, daß t;ine in Spulenform ausgeführte Feder (^9) um das drehbare Teil gelebt ist.

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