DE69003366T2 - Maschine zum Supfinieren von Wellen, insbesondere Nockenwellen. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsmaschine zum Supfinieren der Laufflächen einer Welle durch Schleifen, insbesondere der Nocken oder der Nocken und Lagerzapfen einer Nockenwelle, wobei die Welle während der Bearbeitung zwischen Spitzen gefaßt und mit zu einer Drehbewegung um ihre Achse angetrieben wird, wobei die Maschine mehrere Arme aufweist, die auf demselben Träger so montiert sind, daß sie in zur Achse der zu bearbeitenden Welle senkrechten parallelen Ebenen verschwenkbar sind, und die in zwei Gruppen unterteilt sind, die zu beiden Seiten der Welle so angeordnet sind, daß sie um zwei im Abstand voneinander angeordnete parallele Wellen verschwenkbar sind, wobei jeder Arm ein Betätigungs- und Andruckmittel aufweist, um ein Schleifmittel mit einem vorbestimmten Druck gegen eine der zu bearbeitenden Laufflächen der Welle anzudrücken.
• Bisher läßt sich das gleichzeitige Feinschleifen mehrerer Laufflächen einer Welle auf Maschinen durchführen, die für jede der zu bearbeitenden Laufflächen zwei einander gegenüberliegende Arme aufweist, die unter der Wirkung eines gemeinsamen Betätigungsmittels, z. B. eines Zylinders, gegeneinander verschwenkbar sind, wobei jeder der beiden Arme wenigstens ein Andruckmittel für ein Schleifband trägt und so angeordnet ist, daß diese Andruckmittel beim Spannen der beiden Arme durch die Wirkung des Betätigungsmittels von zwei einander entgegengesetzten Seiten Schleifband gegen die zu bearbeitende Lauffläche drücken.
• Die Hauptnachteile dieser bekannten Maschine bestehen in der komplizierten Struktur der Armbaugruppen und ihrem erheblichen Platzbedarf, der es verbietet, auf solchen Maschinen gleichzeitig relativ dicht nebeneinander liegende Laufflächen an ein und derselben Welle zu bearbeiten. Infolgedessen muß jede Welle auf wenigstens zwei hintereinander angeordneten Maschinen nacheinander Bearbeitungsvorgängen unterzogen werden, die jeweils nur einen Teil der Laufflächen betreffen.
• Dieselbe allgemeine Struktur mit Paaren von einander entgegengesetzten Armen für das Andrücken eines Schleifmittels von zwei entgegengesetzten Seiten gegen ein und dieselbe Lauffläche einer Nockenwelle findet sich bei den in GB-A-2 073 068 und GB-A-2 073 069 beschriebenen Supfinier-Maschinen, bei denen ein Honen des Werkstücks in zwei Stufen stattfindet.
• Außerdem werden bei mit Schleifbändern arbeitenden Feinschleifmaschinen, z.B. der Maschine gemäß DE-A-1 950 839 zum Supfinieren der Nocken von Nockenwellen, die Schleifbänder im allgemeinen schrittweise vorbewegt, wobei sie während der eigentlichen Bearbeitung unbeweglich sind.
• Bei diesen bekannten Maschinen ist das Anbringen der Schleifbänder relativ langwierig und kompliziert, und die Bewegungsbahnen der Bänder sind vergleichsweise lang. Dies führt zu dem Verlust eines relativ langen Schleifbandabschnitts am Beginn und am Ende jeder Schleifbandspule.
• Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine Bearbeitungsmaschine zum Supfinieren durch Feinschleifen, die eine einfache und kompakte Konstruktion besitzt und das gleichzeitige Bearbeiten mehrerer Laufflächen an ein und derselben Welle ermöglicht, selbst wenn diese sehr dicht beieinander liegen. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist eine Bearbeitungsmaschine zum Supfinieren durch Feinschleifen, bei der die Schleifbänder im Verlauf der Bearbeitung kontinuierlich abgewickelt werden. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist eine Bearbeitungsmaschine zum Supfinieren durch Feinschleifen, die einen einfachen und raschen Austausch der Schleifbänder ermöglicht Bandverluste beim Wechsel der Schleifbänder verringert.
• Die Bearbeitungsmaschine zum Supfinieren der Laufflächen einer Welle, insbesondere der Nocken oder der Nocken und Lagerzapfen einer Nockenwelle, durch Schleifen wobei die Welle während der Bearbeitung zwischen Spitzen gefaßt und mit einer Drehbewegung um ihre Achse beaufschlagt wird, umfaßt, wie beansprucht, mehrere Arme, die auf demselben Träger so montiert sind, daß sie in zur Achse der zu bearbeitenden Welle senkrechten parallelen Ebenen verschwenkbar sind, wobei diese Arme in zwei Gruppen unterteilt sind, die zu beiden Seiten der Welle so angeordnet sind, daß sie um zwei im Abstand voneinander angeordnete parallele Wellen verschwenkbar sind, wobei jeder Arm ein Betätigungs- und Andruckmittel aufweist, um ein Schleifmittel mit einem vorbestimmten Druck gegen eine der zu bearbeitenden Laufflächen der Welle anzudrücken. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß jedem der genannten Arme ein Schleifband zugeordnet ist, das von einer Vorratsspule für neues Band abgewickelt und auf eine Aufwickelspule für gebrauchtes Band aufgewickelt wird, daß jeder Arm ein Andruckmittel zum Andrücken von Scbleifband gegen die zu bearbeitenden Lauffläche aufweist und daß die Maschine gemeinsame Antriebsmittel für den kontinuierlichen Antrieb aller Aufwickelspulen für die Schleifbänder während der Bearbeitung umfaßt.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist jeder Arm mit Mitteln für die lösbare Aufnahme einer abnehmbaren Kassette ausgestattet, die eine Vorratsspule und eine Aufwickelspule für Schleifband, eine Rolle zum Andrücken des Schleifbands gegen die zu bearbeitende Lauffläche sowie Kupplungsmittel zum Kuppeln der Aufwickelspule der Kassette mit den genannten Antriebsmitteln enthält.
• Die Kupplungsmittel umfassen einen Wellenzapfen, der drehbar an dem Arm gelagert ist und auf einer Seite des Arms Kupplungselemente für die Kupplung mit der Aufwickelspule der Kassette und auf der anderen Seite des Arms ein Rad oder eine Riemenscheibe aufweist, das bzw. die durch einen Riemen oder ein analoges Transmissionsmittel mit einem Rad oder einer Riemenscheibe einer für die Aufwickelspulen der Kassetten aller Arme gemeinsamen Antriebswelle verbunden ist, die als Schwenkachse für alle Arme dient, die sich auf einer Seite der zu bearbeitenden Welle befinden.
• Die Arme sind auf zwei Schwenkachsen angebracht, die zu beiden Seiten der zu bearbeitenden Welle angeordnet sind und die aus zwei Antriebswellen bestehen, die durch eine Riemen- oder eine analoge Transmission miteinander verbunden sind.
• Statt mit einer Ausrüstung zur Aufnahme einer lösbaren Schleifbandkassette kann jeder Arm mit einer Schleifband-Andruckrolle ausgestattet sein, wobei alle den einzelnen Armen zugeordneten Schleifbänder von auf einer gemeinsamen Achse montierten, nicht angetriebenen Vorratsspulen abgezogen und auf angetriebene Aufwickelspulen aufgewickelt werden, die auf einer den Schleifband-Aufwickelspulen für alle Arme der Maschine gemeinsamen Antriebswelle montiert sind..
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Arme zu beiden Seiten der zu bearbeitenden Welle derart verteilt, daß die Andruckmittel zum Andrücken der zum Bearbeiten der aufeinanderfolgenden Laufflächen der Welle bestimmten Schleifbänder von den entgegengesetzten Seiten der Welle aus abwechselnd gegen die zu bearbeitenden Laufflächen gedrückt werden.
• Diese Anordnung gewährleistet eine minimale Durchbiegung der Welle während der Bearbeitung.
• Die Arme können vorteilhafterweise um die genannten beiden Achsen in einer Weise verschwenkbar sein, daß jedesmal zwei Arme in ein und derselben Ebene verschwenkt werden, die durch zwei aufeinanderfolgende Exemplare der zu bearbeitenden Laufflächen verläuft, wobei die Andruckmittel zum Andrücken der Schleifbänder auf den entgegengesetzten Seiten der beiden Arme angeordnet sind..
• Im folgenden sei anhand der anliegenden Zeichnungen zwei Ausführungsbeispiele einer Maschine gemäß der Erfindung näher erläutert:
• Fig. 1 zeigt eine Maschine zum Supfinieren durch Schleifen gemäß der Erfindung in einem der Linie I-II von Fig. 2 entsprechenden Schnitt,
• Fig. 2 zeigt dieselbe Maschine in einem Schnitt entsprechend der Linie II-II von Fig. 1,
• Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Maschine zum Supfinieren durch Schleifen gemäß der Erfindung in einem Schnitt entsprechend der Linie III-III von Fig. 4,
• Fig. 4 zeigt einen Schnitt entsprechend der Linie IV-lV von Fig. 3.
• Gemäß Fig. 1 und 2 besitzt die dargestellte Feinschleif-Supfiniermaschine zum gleichzeitigen Bearbeiten aller Nocken einer Nockenwelle eine Spindel 1 und eine Gegenspitze 2, mit denen eine Nockenwelle 3 zwischen Spitzen horizontal eingespannt werden kann, wobei nicht dargestellte Mittel vorgesehen sind, mit denen die Nockenwelle 3 um ihre Achse gedreht werden kann. Die Spindel 1 und die Gegenspitze 2 werden außerdem mit einer oszillierenden Hin- und Herbewegung in Richtung ihrer Achse beaufschlagt, wie dies für das Feinschleifen allgemein bekannt ist.
• Über der Nockenwelle 3, die im dargestellten Beispiel acht Nocken 4a bis 4h besitzt, befindet sich eine Feinschleifbaugruppe 5, die in fester Position an einem Maschinengestell 6 montiert ist.
• Wie Fig. 2 zeigt, umfaßt die Feinschleifvorrichtung 5 zwei parallele vertikale Flansche, die in gegenseitigem Abstand angeordnet sind. Zwischen ihnen sind acht Arme 8a bis 8h montiert, die um zwei horizontalen Achsen 9a und 9b verschwenkbar sind, Die Achsen 9a und 9b befinden sich, wie in Fig. 1 gezeigt in derselben horizontalen Ebene über der Achse der Spindel 1 und der Gegenspitze 2 und sind in symmetrischer Position zu beiden Seiten einer durch diese Achse verlaufenden vertikalen Ebene parallel zu dieser Achse angeordnet sind. Die beiden Achsen 9a und 9b bestehen aus zwei Wellen, die mit ihren beiden Enden in den beiden Flanschen 7 drehbar gelagert sind.
• Es sei angemerkt, daß die Arme 8a bis 8h auf die beiden Wellen 9a und 9b so verteilt sind, daß die vier Arme 8a, 8c, 8e und 8g auf der Welle 8a und die anderen vier Arme 8b, 8d, 8f und 8h auf der Welle 9b so angeordnet sind, daß die Arme insgesamt einander gegenüberliegende Armpaare 8a/8b, 8c/8d, 8e/8f und 8g/8h bilden, die in parallelen Ebenen schwingen.
• Da die einzelnen Arme 8a bis 8h identisch ausgebildet sind, werden im folgenden die Arme, ihre Funktion und die ihnen zugeordneten Elemente anhand eines einzigen mit 8 bezeichneten Arms exemplarisch beschrieben.
• Der Arm 8 trägt an seinem unteren Ende eine Kassette 10, die ein Schleifband 11 enthält, das von einer Vorratsspule 12 abgewickelt und auf eine Aufwickelspule 13 aufgewickelt werden kann, nachdem es über eine Andruckrolle 14 gelaufen ist, in deren Bereich das Schleifband außerhalb der Kassette 10 frei liegt. Die Kassette 10 ist auf einer Seite des Arms 8 so angeordnet, daß die Andruckrolle 14 in Höhe der Nokkenwelle 3 liegt und dieser zugewandt ist. Die Kassette 10 ist durch nicht dargestellte Mittel, die mit von anderen Anwendungen bekannten Mitteln zur Halterung von Kassetten vergleichbar sind, lösbar mit dem Arm 8 verbunden.
• Für den Drehantrieb der Aufwickelspule 13 der Kassette 10 trägt der Arm 8, wie aus Fig. 2 erkennbar ist, einen Wellenzapfen 15, der drehbar an dem Arm 8 montiert ist und auf einer Seite des Arms 8 nicht dargestellte Kupplungsmittel für die Aufwickelspule 15 der Kassette 10 und auf der anderen Seite des Arms 8 eine Riemenscheibe 16 trägt. Diese Riemenscheibe 16 ist über einen Riemen 17 mit einer Riemenscheibe 18 verbunden, die an der Welle 9 befestigt ist, um die der Arm 8 verschwenkt werden kann.
• Die beiden Wellen 9a und 9b tragen außerdem jeweils eine Riemenscheibe 19, über die sie mit einem Transmissionsriemen 20 gekuppelt sind.
• Ein an einem der Flansche 7 befestigter Getriebemotor 21, der mit der Welle 9b gekuppelt ist, ermöglicht so über die Riementransmissionen 20 und 17 den Drehantrieb der Aufwickelspulen 15 der Kassetten 10 aller Arme 8 und damit das Bewegen der in den Kassetten 10 enthaltenen Schleifbänder 11.
• Jedem Arm 8 ist ein doppeltwirkender Zylinder 22 mit steuerbarem Speisedruck zugeordnet, der das Verschwenken der Arme 8 zum Andrücken der Schleifbänder 11 der Kassetten 10 gegen die Nockenwelle 3 in die in Fig. 1 in durchgezogenen Linien dargestellten Position und zum Abheben der Schleifbänder von der Welle 3 in die in Fig. 1 in strichpunktierten Linien dargestellten Position bewirkt.
• Fig. 3 und 4 zeigen ein weiters Ausführungsbeispiel einer Supfiniermaschine gemäß der Erfindung, die im insgesamt eine ähnliche allgemeine Struktur besitzt wie die Maschine von Fig. 1 und 2, sich von dieser jedoch dadurch unterscheidet, daß die Schleifbänder 11 nicht in lösbar an den Armen befestigten Kassetten aufgenommen sind. Die Schleifbänder 11 zur Bearbeitung der einzelnen Nocken 4a bis 4h der Nockenwelle 3 werden hier vielmehr von auf einer gemeinsamen Achse 24 montierten Vorratsspulen 23a bis 23h abgezogen und auf Aufwickelspulen 25a bis 25h aufgewickelt, die auf einer von einem Getriebemotor 27 angetriebenen gemeinsamen Welle 26 montiert sind. Die einzelnen Arme 8a bis 8g, die von ihren zugehörigen Zylindern 22 gesteuert werden, tragen an ihrem unteren Ende ein Andrückwerkzeug 28a bis 28g mit Führungsscheiben für das Schleifband und einer Andruckrolle 29, mit der das Schleifband 11 gegen den betreffenden Nocken 4 der Welle 3 angedrückt werden.
• Da der Antrieb der Schleifbänder 11 durch die von dem Arm 8 getrennten Aufwickelspulen 25 erfolgt, stellen die Schwenkachsen 9a und 9b der Arme 8 keine Antriebswellen dar, so daß die Riementransmissionen 17, 20 von Fig. 1 und 2 entfallen.
• Es versteht sich von selbst, daß die beiden dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen lediglich Beispiele bilden, auf die die Erfindung nicht beschränkt ist. Es sind vielmehr zahlreiche Modifizierungen und Varianten im Rahmen der Erfindung möglich.
• So könnten die schwenkbaren Arme 8, deren Zahl der Zahl der gleichzeitig zu bearbeitenden Nocken 4 entspricht, anders auf die beiden Schwenkachsen 9a und 9b verteilt sein. Sie könnten sogar alle auf einer einzigen Achse angeordnet sein. Die dargestellte und beschriebene Montageart, bei der die Arme 8 auf zwei Achsen 9a und 9b so schwenkbar sind, daß die Schleifband-Andruckrollen zur Bearbeitung der aufeinanderfolgenden Nocken abwechselnd von entgegengesetzten Seiten der Welle gegen die zu bearbeitenden Nocken angedrückt werden, besitzt indessen den Vorteil, daß ein Durchbiegen der Welle vermieden wird, wie es dann auftreten könnte, wenn die Arme unterschiedlich auf die beiden Achsen verteilt, und vor allem dann, wenn alle Arme auf ein und derselben Achse montiert wären, d. h. alle Schleifband-Andruckrollen von derselben Seite gegen die zu bearbeitende Welle drücken.
• Die Verwendung eines Betätigungsmittels, das jeden Arm mit einer vorbestimmte Kraft beaufschlagt, stellt sicher, daß jeder Arm dem Profil der zu bearbeitenden Nocke folgt und das Schleifband immer mit gleichem Druck gegen den Nocken andrückt. Es wäre wohlgemerkt auch möglich, zu diesem Zweck andere Mittel zu benutzen als Zylinder, so z.B. mechanische Federsysteme; Zylinder mit steuerbarem Speisedruck stellen jedoch eine besonders günstige Lösung dar.
• Die Maschine gemäß der Erfindung kann nicht nur für das gleichzeitige Supfinieren der Nocken einer Nockenwelle benutzt werden sondern auch beispielsweise für das gleichzeitige Supfinieren mehrerer Laufflächen auf anderen Wellen, z. B. auf den Wellen von Schaltgetrieben. Indessen stellte das gleichzeitige Supfinieren mehrerer exzentrischer und/oder nicht kreisförmiger Laufflächen auf ein und derselben Welle bisher ein sehr schwieriges oder sogar unlösbares Problem dar, insbesondere wenn diese Laufflächen sehr dicht beieinander liegen, wie dies bei Nockenwellen der Fall ist.

Claims (7)

1. Bearbeitungsmaschine zum Supfinieren der Laufflächen einer Welle durch Schleifen, insbesondere der Nocken (4) oder der Nocken und Lagerzapfen einer Nockenwelle, wobei die Welle während der Bearbeitung zwischen Spitzen (1, 2) gefaßt und mit einer Drehbewegung um ihre Achse beaufschlagt wird,

mit mehreren Armen (8), die auf demselben Träger (7) so montiert sind, daß sie in zur Achse der zu bearbeitenden Welle senkrechten parallelen Ebenen verschwenkbar sind, und die (8) in zwei Gruppen (8a, 8c, 8e, 8g; 8b, 8d, 8f, 8h) unterteilt sind, die zu beiden Seiten der Welle so angeordnet sind, daß sie um zwei im Abstand voneinander angeordnete parallele Wellen (9a, 9b) verschwenkbar sind, wobei jeder Arm ein Betätigungs- und Andruckmittel (22) aufweist, um ein Schleifmittel (11) mit einem vorbestimmten Druck gegen eine der zu bearbeitenden Laufflächen der Welle anzudrücken,

dadurch gekennzeichnet,

daß jedem der genannten Arme (8) ein Schleifband (11) zugeordnet ist, das von einer Vorratsspule (12, 23) für neues Band abgewickelt und auf eine Aufwickelspule (13, 25) für gebrauchtes Band aufgewickelt wird,

daß jeder Arm (8) ein Andruckmittel (14, 29) zum Andrücken von Schleifband gegen die zu bearbeitenden Lauffläche (4) aufweist

und daß die Maschine gemeinsame Antriebsmittel für den kontinuierlichen Antrieb aller Aufwickelspulen (13, 25) für die Schleifbänder während der Bearbeitung umfaßt.

2. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Arm (8) mit Mitteln für die lösbare Aufnahme einer abnehmbaren Kassette (10) ausgestattet ist, die eine Vorratsspule (12) und eine Aufwickelspule (13) für Schleifband, eine Rolle (14) zum Andrücken des Schleifbands gegen die zu bearbeitende Lauffläche sowie Kupplungsmittel zum Kuppeln der Aufwickelspule der Kassette mit den genannten Antriebsmitteln enthält.

3. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsmittel einen Wellenzapfen (15) umfassen, der drehbar an dem Am (8) gelagert ist und auf einer Seite des Arms Kupplungselemente für die Kupplung mit der Aufwickelspule (13) der Kassette und auf der anderen Seite des Arms ein Rad oder eine Riemenscheibe (16) aufweist, das bzw. die durch einen Riemen (17) oder ein analoges Transmissionsmittel mit einem Rad oder einer Riemenscheibe (18) einer für die Aufwickelspulen der Kassetten aller Arme gemeinsamen Antriebswelle (9) verbunden ist, die als Schwenkachse für alle Arme (8) dient. die sich auf einer Seite der zu bearbeitenden Welle befinden.

4. Bearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schwenkachsen (9a, 9b) der beiden Gruppen von Armen (8) aus zwei Antriebswellen bestehen, die durch eine Riemen- oder eine analoge Transmission (19, 20) miteinander verbunden sind.

5. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Arm (8) mit einer Schleifband-Andruckrolle (29) ausgestattet ist und daß alle den einzelnen Armen zugeordneten Schleifbänder (11) von auf einer gemeinsamen Achse montierten, nicht angetriebenen Vorratsspulen (24) abgezogen und auf angetriebene Aufwickelspulen (25) aufgewickelt werden, die auf einer den Schleifband-Aufwickelspulen für alle Arme der Maschine gemeinsamen Antriebswelle (26) montiert sind.

6. Bearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (8) zu beiden Seiten der zu bearbeitenden Welle (3) so verteilt sind, daß die Andruckmittel (14, 29) zum Andrücken der zum Bearbeiten der aufeinanderfolgenden Laufflächen (4) der Welle bestimmten Schleifbänder von den entgegengesetzten Seiten der Welle aus abwechselnd gegen die zu bearbeitenden Laufflächen gedrückt werden.

7. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (8) um die genannten beiden Achsen (9a, 9b) derart schwenkbar montiert sind, daß jedesmal zwei Arme (8a, 8c, 8e, 8g; 8b, 8d, 8f, 8h) in ein und derselben Ebene verschwenkt werden, die durch zwei aufeinanderfolgende zu bearbeitende Laufflächen verläuft, wobei die Andruckmittel (14, 29) zum Andrücken der Schleifbänder auf den entgegengesetzten Seiten der beiden Arme angeordnet sind.