DE4143162A1 - Balligabrichteinrichtung mit piezoelektrischem antrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Realisierung kleinster Zustellbewegungen für einen Abrichtdiamanten. Diese kleinsten Zustellbewegungen werden für die Erzeugung von konkaven Schneidflächen an Schleifkörpern benötigt. Konkave Schneidflächen an Schleifkörpern müssen dann erzeugt werden, wenn z. B. auf den Laufflächen von Zylinder- oder Kegelrollenlagern sogenannte ballige Oberflächen im µm-Bereich erzeugt werden sollen. Diese balligen Oberflächen sind dann notwendig, wenn die Laufbahnen für die Wälzkörper anschließend noch feingeschliffen werden. So wird vermieden, daß durch das Feinziehschleifen eine für die Flächenpressung sehr ungünstige konkave Laufbahn entsteht.

Die Problematik liegt dabei in der Erzeugung einer radialen Bewegung des Abrichtdiamanten zur Drehachse des Schleifkörpers in µm-Bereich. In neuerer Zeit werden zur Erzeugung definierter Bewegungen im µm-Bereich piezoelektrische Stellglieder zum Einsatz gebracht.

So ist nach der EP-PA 02 62 408 ein piezoelektrisches Stellglied bekannt, welches aus einer Mikrometerschraube und einem damit kombinierten Piezotranslator besteht. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung wird im Piezotranslator eine Längenänderung erzeugt, die eine entsprechende Positionsänderung an der Spindel der Mikrometerschraube verursacht. Die Geradführung für die Mikrometerschraube ist als Feder-Parallelführung aus zwei etwa senkrecht zur Meßrichtung verlaufenden Federstäben ausgebildet. Dadurch ist eine absolut spielfreie Verbindung zwischen dem ortsfesten Bereich und dem piezoelektrisch verstellbaren Bereich des Zwischenstückes gegeben. Der Piezotranslator wirkt auf einen der beiden Federstäbe, dessen Auslenkung die Größe des Verstellweges bestimmt. Dieses piezoelektrische Stellglied erfordert die Verformung von 4 Gelenkpunkten und bedingt die Anordnung des Translators etwa parallel zur Zustellrichtung. Gerade diese für die Funktion notwendige Anordnung schränkt die Einsatzbreite des dargestellten piezoelektrischen Stellgliedes für bestimmte Anwendungen wesentlich ein, beziehungsweise verhindert sie.

Aus diesem konstruktiven Aufbau resultiert eine Baulänge, die im Arbeitsraum einer Werkzeugmaschine, speziell einer Schleifmaschine, die Anwendung des dargestellten Stellgliedes wesentlich erschwert. Das trifft insbesondere bei der Verwendung von sogenannten Festabrichtern auf Wälzlagerschleifmaschinen mit Gleitschuhspannung zu.

Ausgehend vom dargestellten Stand der Technik liegt deshalb der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Balligabrichteinrichtung mit möglichst kurzer Baugröße in Richtung der Zustellung zu schaffen, die trotzdem eine hohe Steifigkeit in Richtung der Prozeßkraft bei gleicher Zustellkraft erreicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zustellbewegung des Abrichtdiamanten mit Hilfe eines piezoelektrischen Translators über einen biegesteifen Winkelhebel erfolgt, der in einem Biegegelenk gelagert ist. Das Biegegelenk ist so angeordnet, daß es sich in der Linie des Vektors für die Prozeßkraft befindet. Um das Biegegelenk gegen Überlastung durch Kräfte, wie sie beispielsweise beim Einrichten von Schleifmaschinen durch Werkzeughandhabung entstehen können, zu schützen, ist eine Bundbuchse vorgesehen, die ein geringes axiales und radiales Spiel im Grundkörper der Balligabrichteinrichtung aufweist.

Diese erfindungsgemäße Konstruktion zeichnet sich durch wesentliche Vorteile zum bekannten Stand der Technik aus. Der konstruktive Aufbau garantiert eine hohe Steife gegenüber der Prozeßkraft, wobei die Prozeßkraft nicht gegen den Zustellantrieb wirkt. Somit werden auch keine Schwingungen gegen den Zustellantrieb wirksam. Der Einsatz des biegesteifen Winkelhebels gestattet eine variable Anordnung des piezoelektrischen Antriebes. So kann z. B. der Einbau eines piezoelektrischen Translators rechtwinklig zur Zustellrichtung erfolgen, was wiederum eine erhebliche Verkürzung der Baulänge ergibt. Die elastische Verformbarkeit des Biegegelenkes wird durch eine vorgesehene Buchse in engen Grenzen gehalten, um eine Deformation desselben auszuschließen. Im Arbeitsbereich der Balligabrichteinrichtung kann die Buchse in ihren Grenzen berührungsfrei bewegt werden. Aufgrund der Tatsache, daß der erforderliche Zustellweg des Abrichtdiamanten für das Balligabrichten nur wenige µm beträgt, können die mit der kreisförmigen Zustellung verbundenen Höhen- und Winkeländerungen vernachlässigt werden.

Die Merkmale der Erfindung sind konkret in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels dargestellt. Die dazugehörige Zeichnung zeigt nach

Fig. 1 einen Schnitt durch die Balligabrichteinrichtung.

Danach wird ein Abrichtdiamant 1 so in einem Winkelhebel 2 angeordnet, daß sich die Spitze des Abrichtdiamanten 1 unterhalb eines Biegegelenks 3 befindet. Ein in einem Grundkörper 4 aufgenommener piezoelektrischer Translator 5 wirkt über eine Kugel 7 auf eine mit dem Winkelhebel 2 fest verbundene Bundbuchse 6 . Die Rückseite des piezoelektrischen Translators 5 wird über eine weitere Kugel 8 arretiert, die durch einen Bolzen 9 als Gegenlager in einem Deckel 10 gehalten ist. Durch die Aufnahme des piezoelektrischen Translators 5 zwischen zwei Kugeln 7, 8 entstehen keine Querkräfte. Bei einer axialen Ausdehnung des piezoelektrischen Translators 5 erfolgt eine dem Hebelverhältnis entsprechende schwenkende Zustellbewegung des Abrichtdiamanten. Die Bundbuchse 6 hat ein geringes axiales und radiales Spiel im starren Grundkörper 4 . Bei einer bestimmten elastischen Verformung des Biegegelenkes 3 wird durch das Anschlagen der Bundbuchse 3 eine weitere Verformung und damit Beschädigung des Biegegelenkes 3 verhindert. Sind diese äußeren Kräfte nicht mehr wirksam, kann sich die Bundbuchse wieder berührungsfrei bewegen. Eine elastische Dichtung 11 zwischen dem Winkelhebel 2 und dem Grundkörper 4 schützt den piezoelektrischen Translator 5 vor Spritzwasser und Verschmutzung.

Claims (4)

1. Balligabrichteinrichtung mit einem piezoelektrischen Antrieb, wobei für den Antrieb ein piezoelektrischer Translator eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abrichtdiamant (1) in einem Winkelhebel (2) geklemmt ist, daß zwischen Winkelhebel (2) und einem Grundkörper (4) ein Biegegelenk (3) ausgebildet ist, daß im Grundkörper (4) ein an sich bekannter piezoelektrischer Translator (5) aufgenommen ist, daß zwischen dem piezoelektrischen Translator (5) und einer Bundbuchse (6) eine Kugel (7) angeordnet ist und daß die Rückseite des piezoelektrischen Translators (5) über eine weitere Kugerl (8) arretiert ist, die durch einen Bolzen (9) als Gegenlager in einem Deckel (10) gehalten ist.

2. Balligabrichteinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Abrichtdiamantspitze des Abrichtdiamanten (1) unterhalb bzw. oberhalb des Biegegelenks (3) angeordnet ist.

3. Balligabrichteinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Bundbuchse (6) axial und radial in ihrer Lagerung ein geringes Spiel hat.

4. Balligabrichteinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen dem Winkelhebel (2) und dem Grundkörper (4) eine elastische Dichtung (11) angebracht ist.