DE3720178C2 - Zugkompensation für den Antriebsriemen einer Steinbearbeitungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zugkompensation für den Antriebsriemen einer Stein­ bearbeitungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Steinbearbeitungsvorrichtung zum Stocken von Steinoberflächen wird durch die deutsche Patentschrift 3 700 676 beschrieben.

Zum Betätigen der Vielzahl von Stockwerkzeugen in einem Werkzeugblock, welcher an einem Schwingrahmen befestigt ist, finden zumindest zwei Unwuchten Anwen­ dung, die den Schwingrahmen in eine vertikale Schwingbewegung versetzen. Der Schwingrahmen ist in einem Querschlitten höhenverschiebbar gelagert, wobei einseitig am Querschlitten schwenkbar gelagerte Pleuelstangen an ihrer anderen Seite ein Lager für die exzentrisch gelagerten Unwuchtwellen tragen. Die gegenläufig synchron angetriebenen Unwuchten bewirken durch die exzentrische Lagerung in den Pleuelstangen eine vertikale Verschiebung des Schwingrahmens, wobei die Auslenkung bzw. die Schwingbreite von der Exzentrizität der Lagerung der Unwuchtwellen in den Pleuelstangen und die auf die zu bearbeitende Oberfläche einleitbare dynamische Kraft von der Drehzahl der Unwuchten abhängt.

Beim Betrieb einer solchen Steinbearbeitungsvorrichtung hat sich gezeigt, daß die Abstimmung der an der Bewegung teilnehmenden Massen verhältnismäßig kritisch ist, wenn die Masse der Unwucht gegenüber der Masse des Schwingrahmens mit den daran befestigten sonstigen Massen sowie die des Werkzeugblocks nicht sorgfältig aufeinander abgestimmt sind. Eine unerfreuliche Begleiterscheinung einer Fehl­ abstimmung der Massen sind Resonanzerscheinungen, die auch das Grundgestell der Bearbeitungsvorrichtungen umfassen. Solche Resonanzerscheinungen werden auch ausgelöst durch den einseitigen Zug des Antriebsriemens, der von einem starr am Vertikalschlitten montierten Antriebsmotor, zu dem auf einer Unwuchtwelle sitzenden angetriebenen Rad verläuft.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zu finden, mit welchen der vom Antriebsriemen über das angetriebene Rad auf einer Unwuchtwelle in den Schwingrahmen eingeleitete Zug kompensiert wird.

Ausgehend von der eingangs bezeichneten Steinbearbeitungsvorrichtung wird diese Zugkompensation für den Antriebsriemen dadurch bewirkt, daß die am Schwing­ rahmen gelagerten Unwuchten von einem am Vertikalschlitten gehalterten Motor über einen unter Spannung stehenden Riementrieb angetrieben sind, und daß der Schwingrahmen auf der dem Motor gegenüberliegenden Seite mit dem Vertikal­ schlitten über zumindest ein vorspannbares Schwinglager verbunden ist.

Durch das Vorsehen eines derartigen vorspannbaren Schwinglagers läßt sich eine der Zugkraft der Antriebsriemen entgegengerichtete Kraft erzeugen, die am Schwing­ rahmen angreift und durch die Abstimmbarkeit der Vorspannung eine sehr exakte Kompensation der Antriebsriemenspannung zuläßt. Diese Kompensation hilft, uner­ wünschte Querschwingungen des Schwingrahmens zu dämpfen, was sich besonders vorteilhaft für den ruhigen Lauf der Steinbearbeitungsvorrichtung auswirkt.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist sowohl der Motor als auch das vorspannbare Schwinglager über Ausleger am Vertikalschlitten gehalten. Dadurch wird erreicht, daß mit Hilfe eines stabilen und in seinem Resonanzverlauf von dem Schwingrahmen völlig verschiedenen Vertikalschlitten eine schwingungsdämpfende Verspannung zwischen dem Schwingrahmen und dem Vertikalschlitten bewirkt wird, da sowohl die vorspannbaren Schwinglager als auch die Antriebsriemen elastisch nachgiebig sind.

Um den Dämpfungsverlauf beeinflussen zu können, ist vorgesehen, daß zwischen Ausleger und Schwingrahmen zumindest zwei Schwinglager über einen Verbindungs­ rahmen in Serie hintereinandergeschaltet sind, wobei die Vorspannung der beiden Schwinglager individuell einstellbar ist. Zu dieser individuellen Einstellung finden Spannbolzen Verwendung, die durch die Schwinglager verlaufen und mit deren Hilfe die Schwinglager druckbeaufschlagt werden können.

Insbesondere ist vorgesehen, daß Spannbolzen durch die Schwinglager einerseits vom Schwingrahmen zum Verbindungsrahmen und andererseits vom Verbindungsrahmen zum Vertikalschlitten verlaufen. Es ist auch vorgesehen, den Verbindungsrahmen bezüglich seiner Masse so zu gestalten, daß er das Dämpfungsverhalten in der gewünschten Weise beeinflußt.

Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Steinbearbeitungsvorrichtung, an der eine Zugkompensation für den Antriebsriemen verwirklicht ist;

Fig. 2 eine Ansicht der Stirnräderanordnung zur Synchronisation der Drehbewegung der Unwuchten;

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1;

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 1 unter Verwendung eines abgewandelten Antriebskonzeptes;

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V der Fig. 4.

Gemäß den Fig. 1 und 2 ist die Steinbearbeitungsvorrichtung in einem Grundgestell montiert, welches aus mit einem unteren Querträger 11 und einem oberen nicht dargestellten Querträger verbundenen Stützen 13 besteht.

Von dem oberen zum unteren Querträger verlaufen parallel zu den Stützen 13 Führungsstangen 14, welche oben und unten in Halterungen 15 befestigt sind.

Innerhalb dieses rahmenartigen Grundgestelles ist ein Vertikalschlitten 18 mit einer Spindel 20 höhenverstellbar montiert. Dieser Vertikalschlitten läßt sich mit Hilfe der Spindeln 20 auf jede gewünschte Höhe einstellen.

Auf der Oberseite der Vertikalschlitten 18 sind mehrere Schwinglager 22 befestigt, die beispielsweise aus Hydrolager bestehen können. Auf der Oberseite dieser Schwingla­ ger 22 ist eine Auflagerplatte 23 angebracht, welche auf ihrer Oberseite zwei Klemmböcke 24 trägt.

Zur Montage der eigentlichen Bearbeitungseinheit werden zwei gleichartige Grund­ gestelle 10 in einem Abstand voneinander angeordnet und durch Wellen 25 miteinander verbunden, die in den Klemmböcken 24 fixiert sind. Auf diesen Wellen 25 ist die eigentliche Bearbeitungseinheit horizontal verschiebbar gelagert.

Diese Bearbeitungseinheit besteht aus einem Querschlitten 30, welcher aus einer Grundplatte 31 und einem nach unten ragenden Versteifungsrahmen 32 aufgebaut ist. Parallel zu den seitlichen Stirnseiten des Versteifungsrahmens 32 verlaufen Lagerstege 33.

Innerhalb des Versteifungsrahmens 32 sind in der Grundplatte 31 des Quer­ schlittens 30 Bohrungen 34 angebracht, in welche Pendelmuffen 134 ragen.

Zur schwenkbaren Lagerung der Pendelmuffen 134 sind auf der Oberseite des Querschlittens beiderseits der jeweiligen Bohrung 34 Lager 36 auf Schwinglagern 37 montiert, in welchen die einander gegenüberliegenden Drehzapfen der Pendelmuffe 134 schwenkbar gehalten sind.

Auf der Oberseite der Grundplatte 31 sind parallel zu den Stirnkanten und in einem dem Abstand der Wellen 25 entsprechenden Abstand, weitere Führungsmuffen 38 angebracht, durch welche die beiden Wellen 25 verlaufen. Damit ist der Quer­ schlitten 30 auf den Wellen 25 zwischen den Grundgestellen 10 horizontal verschiebbar. An einer der Führungsmuffen 38 ist ein Mitnehmer 39 gelagert, an welchem eine Schubstange 40 angreift, deren freies Ende an einer nicht dargestell­ ten Kurbel befestigt ist, um die für die Bearbeitung eines Steines erforderliche horizontale Schwingbewegung des Querschlittens einzuleiten. Durch die Pendel­ muffen 134 verlaufen Führungsbolzen 42, welche an einem Schwingrahmen 43 befestigt sind. Dieser Schwingrahmen 43 hängt am Querschlitten 30 über Pleuel­ stangen 44, welche für die Steuerung der vertikalen Schwingbewegung des Schwingrahmens 43 benötigt werden.

Der Schwingrahmen 43 erstreckt sich über die gesamte Arbeitsbreite und trägt auf beiden Seiten Rollenlager 50, in welchen auf jeder Seite des Schwingrahmens jeweils eine Unwuchtwelle 51 gelagert ist. Diese Unwuchtwelle 51 ist einstückig mit einer Unwucht 52 verbunden. Mit Hilfe der Rollenlager 50 sind die Unwuchten derart montiert, daß sie symmetrisch zu der Mittelebene durch den Schwingrahmen 43 und die Führungsbolzen 42 liegen. Die Unwuchtwellen werden auf der in Fig. 1 rechten Seite über ein Keilriemenrad 55 angetrieben und stehen auf der anderen Seite des Schwingrahmens über einen Dualzahnriementrieb miteinander in Verbindung, so daß sie eine gegenläufige symmetrische Drehbewegung ausführen, die in den Schwing­ rahmen durch die Wirkung der Unwuchten eine gerichtete Vertikalschwingung einleitet.

Dieser Antrieb umfaßt zwei Stirnräder 56 und zwei leerlaufende Stirnräder 57, wobei letztere oberhalb und unterhalb der Unwucht auf der einen Seite des Schwing­ rahmens oder an dem zugeordneten Rollenlager 50 befestigt sind.

Der in Fig. 2 dargestellte Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1 zeigt das Grundgestell mit den Führungsstangen 14 in Seitenansicht und ferner den an den Führungsstangen 14 mit Hilfe einer Spindel 20 höhenverschiebbaren Vertikal­ schlitten 18.

Zum Antrieb des Keilriemenrades 55 ist am Vertikalschlitten 18 über einen Ausleger 156 ein Motor 157 montiert, dessen Antriebsritzel 158 mit dem Keilriemenrad 55 über Keilriemen 159 in Verbindung steht.

Im Interesse einer guten Kraftübertragung müssen die Keilriemen unter Zugspannung stehen, so daß an dem Schwingrahmen eine quergerichtete Kraft in Richtung auf den Motor 157 angreift. Diese einseitig gerichtete Kraft wirkt sich als sehr nachteilig für das Resonanzverhalten des Schwingrahmens aus.

Daher sieht die Erfindung eine Zugkompensation für die Keilriemen vor, die auf der dem Keilriemenrad 55 gegenüberliegenden Seite am Schwingrahmen 43 befestigt ist. Diese Zugkompensation erstreckt sich zwischen dem Schwingrahmen 43 und dem Vertikalschlitten 18. Zur Befestigung am Vertikalschlitten 18 ist dieser mit einem Ausleger 160 versehen, der bis in den Bereich des Schwingrahmens 43 ragt.

Zwischen dem Ausleger und dem Schwingrahmen sind gemäß Fig. 2 zwei vor­ spannbare Schwinglager 161 und 162 in Serienschaltung hintereinander angeordnet, wobei die beiden Schwinglager mit einer Verbindungsmasse in Form eines Verbindungsrahmens 163 ihrerseits miteinander verbunden sind.

Durch die Schwinglager verlaufen Spannbolzen, mit welchen die Schwinglager zusammengepreßt werden können, so daß zwischen dem Schwingrahmen und dem Vertikalschlitten eine Zugkraft aufgebaut werden kann. Diese Zugkraft kann mit Hilfe der Spannbolzen derart eingestellt werden, daß sie dem Betrage nach der Keilriemenspannung entspricht, jedoch entgegengesetzt gerichtet ist. Damit wird die gewünschte Zugkompensation erreicht. Die in Serie hintereinander geschalteten Schwinglager bilden zusammen mit dem Verbindungsrahmen 163 ein Dämpfungsglied, das durch die Masse des Verbindungsrahmens und mit Hilfe der Vorspannung der Schwinglager in einem gewissen Umfang abstimmbar ist.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Antrieb wird vom Motor 157 aus lediglich die links liegende Unwucht mit Hilfe des Keilriemens 159 in Drehung versetzt. Der Antrieb der in Fig. 2 rechts liegenden Unwucht erfolgt mit Hilfe eines Zahnriementriebes, der gemäß Fig. 1 auf der linken Seite des Schwingrahmens 43 angeordnet ist. Dieser zur Synchronisation der Drehbewegung verwendete Dual-Zahnriementrieb geht aus Fig. 3 im Detail hervor und umfaßt einen Zahnriemen 59, der vom Stirnrad 56 zum freilaufenden Stirnrad 57 geführt und derart um das zweite Stirnrad 56 gelenkt ist, daß dieses gegenüber dem ersten Stirnrad eine gegenläufige Drehbewegung aus­ führt. Vom zweiten Stirnrad 56 aus verläuft der Zahnriemen über das zweite freilaufende Stirnrad 57 zurück zum ersten Stirnrad 56. Durch die Verwendung eines derartigen Zahnriemens wird ein hoher Gleichlauf der beiden Unwuchten sicher­ gestellt, wobei sich die dem Zahnriemen eigene geringe Nachgiebigkeit günstig auswirkt.

Bei der bisherigen, anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Zugkompensation für den Antriebsriemen, erfolgt also der Antrieb auf der einen Seite der Unwuchten, wogegen die Synchronisation der Drehbewegung der beiden Unwuchten auf der dem Antrieb gegenüberliegenden Seite des Schwingrahmens 43 angeordnet ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der An­ trieb und die Synchronisation auf derselben Seite des Schwingrahmens erfolgt, wobei für die Synchronisation der Drehbewegung und den Antrieb ein einziger gemeinsamer Dual-Zahnriementrieb Verwendung findet.

In Fig. 4 ist ein Schnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 1 gezeigt, wobei diese Fig. 1 gegenüber der ersten Ausführungsform dadurch abzuwandeln ist, daß das Keilriemenrad 55 und der Ausleger 160 auf der rechten Seite entfallen und dafür auf der linken Seite des Schwingrahmens 43 ein nicht dargestellter Antriebsmotor mit dem Vertikalschlitten 18 und ein entsprechender Ausleger für die vorspannbaren Schwinglager vorgesehen sind, wie dies aus Fig. 4 hervorgeht.

Der weiteren Erläuterung der zweiten Ausführungsform dient auch die in Fig. 5 dargestellte, geschnittene Teilansicht.

Gemäß den Fig. 4 und 5 ist am Vertikalschlitten 18, und zwar an einem Ausleger 170 ein Motor 171 befestigt, der mit seinem Ritzel 172 in der Ebene der Stirnräder 56 und 57 liegt. Ein Dual-Zahnriemen 175 läuft vom Ritzel 172 aus zum oberen freilaufenden Stirnrad 57 und zurück zum rechts liegenden auf der Unwuchtwelle 51 montierten Stirnrad 56. Von hier aus verläuft der Zahnriemen zum zweiten Stirnrad 56 und umschlingt dieses in Gegenrichtung. Vom zweiten Stirnrad 56 aus verläuft der Zahnriemen 175 über das unten liegende freilaufende Stirnrad 57 zurück zum Antriebsritzel 172.

Auch bei dieser Ausführungsform wird durch die Spannung des Zahnriementriebes der Schwingrahmen 43 nach rechts gezogen, was das Resonanz- und Schwing­ verhalten nachteilig beeinflußt. Zur Kompensation dieses vom Antriebsriemen ausgehenden Zuges wird an einem von der rechten Seite des Vertikalschlittens 18 ausgehenden Ausleger 180 eine Verbindung über zwei vorspannbare Schwinglager 181 und 182 sowie einen zwischengeschalteten Verbindungsrahmen 183 zum Rollenla­ ger 50 hergestellt. Die Schwinglager sind, wie vorausstehend bereits erwähnt mit Hilfe von Spannbolzen vorspannbar, um über das Rollenlager am Schwingrahmen 43 eine Zugkraft angreifen zu lassen, die betragsmäßig gleich der Zugkraft der Antriebsriemen jedoch entgegengesetzt gerichtet ist.

Durch diese Zugkompensation wird eine durch das Zusammenwirken der Zugkraft der Antriebsriemen und der durch die Unwucht der eingeleiteten Schwingbewegung auftretende Querschwingung wirksam gedämpft, wobei mit Hilfe der Einstellung der Vorspannung der Schwinglager das Dämpfungsverhalten justierbar ist.

Claims (4)

1. Zugkompensation für den Antriebsriemen einer Steinbearbeitungsvorrich­ tung mit einer Vielzahl von Bearbeitungswerkzeugen in einer mit Vertikal­ schlitten höhenverstellbaren Werkzeughalterung, welche aus einem Schwing­ rahmen und einem daran befestigten Werkzeugblock mit einer Vielzahl von Werkzeugen besteht, wobei jedes Werkzeug einzelkraftbeaufschlagt ist, um die Oberfläche eines darunter vorbeigeschobenen Steines zu bearbeiten, mit einer Vielzahl von am Schwingrahmen gelagerten Unwuchten, wobei der Schwingrahmen in einem horizontal verfahrbaren Querschlitten höhenver­ schiebbar gelagert und an seiner Oberseite mit Führungsbolzen versehen ist, welche in Führungsmuffen am Querschlitten gehaltert sind, der seinerseits Pleuelstangen für exzentrisch gelagerte Unwuchtwellen trägt;
dadurch gekennzeichnet,
daß die am Schwingrahmen (43) gelagerten Unwuchten (52) von einem am Vertikalschlitten (18) gehalterten Motor (157; 171) über einen unter Spannung stehenden Riementrieb angetrieben sind,
und daß der Schwingrahmen (43) auf der dem Motor gegenüberliegenden Seite mit dem Vertikalschlitten (18) über zumindest ein vorspannbares Schwinglager (161, 162; 181, 182) verbunden ist.

2. Zugkompensation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Motor (157; 171) als auch das vorspannbare Schwing­ lager (161, 162; 181, 182) über Ausleger (160; 170, 180) am Vertikalschlitten gehaltert sind.

3. Zugkompensation nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Ausleger (160; 180) und Schwingrahmen (43) zwei Schwinglager über einen Verbindungsrahmen (163; 183) hintereinandergeschaltet sind.

4. Zugkompensation nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Spannbolzen durch die Schwinglager einerseits vom Schwingrahmen zum Verbindungsrahmen und andererseits vom Verbindungsrahmen zum Vertikal­ schlitten verlaufen.