DE8607694U1 - Grinding machine for grinding elongated workpieces - Google Patents

Description

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Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke & Partner, patent attorneys in Essen

Die Erfindung bezieht sich gättüngsgemäß auf eine Schleifmaschine für das Schleifen, ^insbes. für das Feinschleifen oder Ho.«-nen_f von langgestreckten Werkstücken, die eine Mehrzahl von längs des Werkstückes gereihten Bearbeitungsstellen aufweisen, insbes. für Nockenwellen mit einer Mehrzahl von zu bearbeitenden Nocken, - mit Werkstückaufnahme und Werkzeugträger, wobei die Werkstückaufnahme eine Einrichtung für den Rotationsantrieb um die Werkstückachse aufweist und der Werkzeugträger nach Maßgabe der Anzahl der Bearbeitungsstellen eine Mehrzahl von Werkzeughaltern besitzt, die auf parallel zur Werkstückachse verlaufenden Führungselementen mittels Stellmotor verstellbar und auf die Bearbeitungsstellen einrichtbar sind sowie gleichzeitig arbeiten. Dabei kommt es darauf an, daß die Erzeugende der Bearbeitungsflächen, beispielsweise der Steuerfläche der Nocken, die mit einem Stößel in Kontakt stehen, möglichst genau parallel zur Werkstückachse und damit zur Rotationsachse verläuft.The invention relates generally to a grinding machine for grinding, in particular for fine grinding or honing, elongated workpieces which have a plurality of _processing points arranged along the workpiece, in particular for camshafts with a plurality of cams to be machined, - with workpiece holder and tool carrier, whereby the workpiece holder has a device for the rotation drive about the workpiece axis and the tool carrier has a plurality of tool holders depending on the number of processing points, which can be adjusted by means of a servomotor on guide elements running parallel to the workpiece axis and can be aligned to the processing points and work simultaneously. It is important that the generatrix of the processing surfaces, for example the control surface of the cams which are in contact with a tappet, runs as precisely as possible parallel to the workpiece axis and thus to the rotation axis.

Bei der (aus der Praxis) bekannten gattungsgemäßen Schleifmaschine sind die Führungselemente Schienen, auf denen ein Schlitten gleitend mit üblichem Führungsspiel geführt ist. Die Schlittenverstellung erfolgt mit Hilfe von Stellmotoren, die Zylinderkolbenanordnungen sind und die translatorisch verstellbar sind. Das verlangt in Verstellrichtung, d. h. in Richtung der Werkstückachse, verhältnismäßig lange Schlitten, v/eil umgekehrt proportional zur Länge der Schlitten die durch das Führungsspiel der Schlitten auf den Schienen bestimmte Verkantungsgefahr zunimmt. Weisen die Bearbeitungsstellen an dem Werkstück ein"5a •joringen Abstand auf, wie es bei Nockenwellen moderner Kraitfahrzeugmotore der Fall ist, so kann wegen der Länge der Schlitten nicht jede Bearbeitungsstelle gleichzeitig bearbeitet werden. Die Bearbeitung der Werkstücke muß in mehreren Bßarbeitungsscliritten und mit unterschiedlicher Einspannung der 'Werkstücke oder Verstellung der Werkstückaufnahme bzw. des Werkstückträgers erfolgen, woraus zusätzlicheIn the (practically known) generic grinding machine, the guide elements are rails on which a carriage is guided in a sliding manner with the usual guide play. The carriage is adjusted using servomotors, which are cylinder-piston arrangements and which are translationally adjustable. This requires relatively long carriages in the adjustment direction, i.e. in the direction of the workpiece axis, and the risk of jamming increases in inverse proportion to the length of the carriage, which is determined by the guide play of the carriage on the rails. If the machining points on the workpiece are a small distance apart, as is the case with camshafts in modern motor vehicle engines, not every machining point can be machined at the same time due to the length of the carriage. The machining of the workpieces must be carried out in several machining steps and with different clamping of the workpieces or adjustment of the workpiece holder or the workpiece carrier, which requires additional

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Üngenauigkeiten resultieren. Im übrigen sind die beschriebenen Zusammenhänge nachteilig, wenn die Einstellung und Einrichtung der Werkzeuge nach Maßgabe von Werkstückkenndaten gesteuert werden soll, die in einer vorgeschalteten Station vom Werkstück abfragbar sind.Inaccuracies result. Furthermore, the relationships described are disadvantageous if the setting and setup of the tools is to be controlled according to workpiece characteristics that can be queried from the workpiece in an upstream station.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Schleifmaschine so weiter auszubilden, daß die Werkzeughalter in Richtung des Werkstückes nur sehr kurz bauen und folglich die Werkzeughalter auf den Werkzeugträgern sehr dicht angeordnet werden können. Im Ergebnis soll erreicht werden, daß die Werkstücke und insbes. die bei modernen Kaftf ahrzeu gmotor en üblichen Nockenwellen in einem Arbeitsgang bearbeitet werden können.The invention is based on the task of further developing a grinding machine of this type in such a way that the tool holders are very short in the direction of the workpiece and, consequently, the tool holders can be arranged very closely together on the tool carriers. The result is that the workpieces and in particular the camshafts commonly used in modern motor vehicle engines can be machined in one operation.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Führungselemente als Gewindespindeln ausgeführt sind, die drehfest im Werkzeugträger angeordnet sind und ein Führungsmehreck für die Werkzeughalter aufspannen, daß auf die Geivindespindel für jede Bearbeitungsstelle ein Gespann von Gewindemuttern aufgesetzt ist, die jeweils einen dreh winkelsteuerbaren Stellmotor aufweisen und von diesem synchron angetrieben sind, und daß die einzelnen Werkzeughalter an jeweils ein Gespann der Gewindemuttern angeschlossen sind. Die Anzahl der Gewindespindeln ist im Rahmen der Erfindung grundsätzlich beliebig. Zumindest sind zwei Gewindespindeln vorgesehen. Aus Gründen der statischen Bestimmtheit empfiehlt sich die Anordnung von drei Gewindespindeln, die im Querschnitt gleichsam ein Dreieck aufspannen. Zu besonders hoher Präzision kommt man jedoch, wenn das System insoweit statisch unbestimmt eingerichtet wird. Dazu lehrt die Erfindung, ti'iß vier parallel geführte Gewindespindeln vorgesehen und entsprechend je Gespann vier Gewindernutiern vorgesehen sind. Im RahmenTo solve this problem, the invention teaches that the guide elements are designed as threaded spindles that are arranged in a rotationally fixed manner in the tool carrier and clamp a guide polygon for the tool holders, that a set of threaded nuts is placed on the threaded spindle for each processing point, each of which has a servomotor that can control the angle of rotation and is driven synchronously by it, and that the individual tool holders are each connected to a set of threaded nuts. The number of threaded spindles is basically arbitrary within the scope of the invention. At least two threaded spindles are provided. For reasons of static certainty, the arrangement of three threaded spindles is recommended, which in cross-section span a triangle, as it were. However, particularly high precision is achieved if the system is set up in a statically indeterminate manner. To this end, the invention teaches that four parallel threaded spindles are provided and correspondingly four threaded nuts are provided per set. Within the scope of

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der Erfindung kann mit verschiedenen Gewindetrieben aus Gewindespindeln und Gewindemuttärn gearbeitet werden. Durch hohe Stellprärision ausgezeichnet ist eine Ausführungsform* die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Gewindespindeln sowiö die Gewindemuttern als Itollengewindetrieb ausgeführt und die Rollengewindetriebe durch Vorspannung spielfrei eingerichtet sind,The invention can be used with various screw drives made of threaded spindles and threaded nuts. An embodiment is distinguished by high setting precision and is characterized by the fact that the threaded spindles and the threaded nuts are designed as roller screw drives and the roller screw drives are set up to be free of play by preloading.

im Rahmen der Erfindung kann mit den verschiedensten Stellmotoren '·" ■"' gearbeitet werden, soweit nur sichergestellt ist, daß diese dreh Winkel-Within the scope of the invention, a wide variety of servomotors '·" ■"' can be used, as long as it is ensured that these rotary angle

steuerbar sind. Nach bevorzugter Ausfuhrungsform der Erfindung sind die Stellmotoren als Schrittmotoren ausgeführt, weil solche auf besonders einfache Weise von einem Computer gesteuert werden können. Im allgemeinen wird man die Gewindemuttern an ihren Stellmotor mittels Zahnriemengetriebe ankuppeln. - Vorspannbare Rollen gewindetriebe &bull;ind an sich bekannt. Sie sind insbes* in der Form handelsüblich, bei der eine Umdrehung eine Verstellung Von einem Millimeter bewirkt* Im Rahmen der Erfindung kann stets durch eine Drehwinkelverstellung, die nur wenige Wilnkelgrade ausmacht, eine Verstellung mit sehr hoher Genauigkeit erfolgen. Folglich besteht im Rahmen der Erfindung ohne weiteres die Möglichkeit, diese Stellmotore per Computer nach Maßgabe von Werkstückkenndaten sehr genau zu steuern, ohne daß irgendwelche Verkantungen zu befürchten sind.are controllable. According to a preferred embodiment of the invention, the servomotors are designed as stepper motors because they can be controlled by a computer in a particularly simple manner. In general, the threaded nuts are coupled to their servomotor by means of a toothed belt drive. - Pre-tensioned roller screw drives are known per se. They are commercially available in the form in which one revolution causes an adjustment of one millimeter. Within the scope of the invention, an adjustment can always be made with very high accuracy by adjusting the angle of rotation, which only amounts to a few degrees. Consequently, within the scope of the invention it is possible to control these servomotors very precisely by computer according to workpiece characteristics, without having to fear any kind of tilting.

T.m folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer DarstellungThe invention is explained in more detail below using a drawing that merely represents an exemplary embodiment. It shows in schematic representation

Fig. 1 eine Ansicht aus einer erfindungsgemäßen Schleifmaschine, ausschnittsweise,Fig. 1 is a partial view of a grinding machine according to the invention,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Gegenstandes der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab undFig. 2 is a side view of the object of Fig. 1 on an enlarged scale and

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Fig* 3 perspektivisch einen Fkjllengewindetrieb, teilweise aufgeschnitten sowie in gegenüber den Fig. 1 und 2 wesentlich vergrößertem Maßstab.Fig. 3 shows a perspective view of a filler screw drive, partially cut open and on a significantly larger scale than in Figs. 1 and 2.

Die in den Figuren dargestellte Schleifmaschine ist für das Schleifen, insbes. für das Feinschleifen oder Ho-inen, von langgestreckten Werkstücken 1 bestimmt, die eine Mehrzahl von längs des Werkstückes 1 gereihten Bearbeitungsstellen 2 aufweisen.The grinding machine shown in the figures is intended for grinding, in particular for fine grinding or honing, elongated workpieces 1 which have a plurality of processing points 2 arranged along the workpiece 1.

Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei den Werkstücken um Nockenwellen 1 mit einer Mehrzahl von zu bearbeitenden Nocken 3.In the exemplary embodiment and according to the preferred embodiment of the invention, the workpieces are camshafts 1 with a plurality of cams 3 to be machined.

Die Schleifmaschine besitzt eine Werkstück aufnahme 4 und einen Werkzeugträger 5. Die Werkstückaufnahme 4 besitzt eine übliche Einrichtung 6 für den Rotationsantrieb des Werkstückes 1 um die Werkstückachse 7. Der Werkzeugträger 5 weist nach Maßgabe der Anzahl der 3earbeitungsstellen 2 eine Mehrzahl von Werkzeughaltern 8 auf. Diese sind auf parallel zur Werkstück achse 7 verlaufenden Führungselementen 3 mittels Stellmotor 10 verstellbar und auf die Bearbeitungsstellen 2 einrichtbar. Alle Werkzeuge 11 kommen gleichzeitig zum Einsatz.The grinding machine has a workpiece holder 4 and a tool carrier 5. The workpiece holder 4 has a conventional device 6 for the rotation drive of the workpiece 1 around the workpiece axis 7. The tool carrier 5 has a plurality of tool holders 8 depending on the number of processing points 2. These can be adjusted on guide elements 3 running parallel to the workpiece axis 7 by means of a servomotor 10 and can be set up for the processing points 2. All tools 11 are used simultaneously.

jjj Aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 1 und 3 entnimmt man,jjj From a comparative analysis of Fig. 1 and 3, one can see

\ daß die Führungselemente als Gewindespindeln 9 ausgeführt sind, die \ that the guide elements are designed as threaded spindles 9, which

drehfest im Werkzeugträger 5 angeordnet sind und ein Führungsmehr-are arranged in the tool carrier 5 in a rotationally fixed manner and a guide multi-

' eck 12 für die Werkzeughalter Ü aufspannen. Auf die Gewindespindeln' corner 12 for the tool holder Ü. On the threaded spindles

It ist für jede 3earbeitungsstelle 2 ein Gespann von Gev.'indemuttern 13 There is a set of threaded nuts 13 for each machining point 2

aufgesetzt, die einen drehwinkelsteuerbaren Stellmotor aufweisen. Die Cewindemuttern 13 sind von diesem Stellmotor 10 synchron angetrieben. Die einzelnen Werkzeughalter 8 sind an jeweils ein Gespann der Ge- ! Windemuttern 13 angeschlossen. Die Gestaltung der Werkzeughalterwhich have a servomotor with a controllable angle of rotation. The threaded nuts 13 are driven synchronously by this servomotor 10. The individual tool holders 8 are each connected to a set of threaded nuts 13. The design of the tool holders

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ist grundsätzlich beliebig, die gezeichnete Ausführungsform ist an sich bekannt (vgl. DE-PS 16 52 112, DE-OS 30 11 454).is basically arbitrary, the illustrated embodiment is known per se (cf. DE-PS 16 52 112, DE-OS 30 11 454).

Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind vier parallel geführte Gewindespindeln 9 vorgesehen. Dazu wird insbes. auf die Fig. 2 verwiesen. Man erkennt, daß je Gespann vier Gewindemuttern 13 angeordnet sind. Wie die Fig. 3 zeigt, handelt es sich im Ausführungsbeispiel um Rollengewindetriebe 9, 13, die vorgespannt sind.In the exemplary embodiment and according to the preferred embodiment of the invention, four parallel threaded spindles 9 are provided. Reference is made in particular to Fig. 2. It can be seen that four threaded nuts 13 are arranged in each team. As Fig. 3 shows, in the exemplary embodiment these are roller screw drives 9, 13, which are pre-tensioned.

Der Stellmotor 10 mag ein Schrittmotor sein, der möglichst genau dreh-Winkelsteuerbar ist. Die Gewindemuttern 13 sind an ihren Stellmotor 10 mittels Zahnriemengetriebe 14 angekuppelt.The servomotor 10 may be a stepper motor that can be controlled as precisely as possible in terms of angle of rotation. The threaded nuts 13 are coupled to the servomotor 10 by means of a toothed belt drive 14.

Die in den Figuren dargestellte und oben erläuterte Gestaltung und Anordnung erlaubt es, die Stellmotore 10 per Computer nach Maßgabe von Werkstückkenndaten zu steuern, die beispielsweise an den Werkstücken 1 angebracht und elektronisch abgefragt werden.The design and arrangement shown in the figures and explained above allows the servo motors 10 to be controlled by computer in accordance with workpiece characteristics, which are, for example, attached to the workpieces 1 and queried electronically.

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Claims (5)

Gebrauchsmusteranmeldung G 86 07 694.9 Maschinenf ab r ik Ernst Thielenhaus GmbH Schwesterstraße 50 5600 Wuppertal 2 Schleifmaschine für das Schleifen von langgestreckten Werkstücken Schutzansprüche:Utility model application G 86 07 694.9 Maschinenf ab r ik Ernst Thielenhaus GmbH Schwesterstraße 50 5600 Wuppertal 2 Grinding machine for grinding elongated workpieces Protection claims: 1. Schleifmaschine für das Schleifen, insbes. für das Feinschleifen oder Honen, von langgestreckten Werkstücken, die eine Mehrzahl von längs des Werkstückes gereihten Bearbeitungsstellen aufweisen, insbes. für Nockenwellen mit einer Mehrzahl von zu bearbeitenden Nocken, - mit1. Grinding machine for grinding, in particular for fine grinding or honing, of elongated workpieces which have a plurality of machining points arranged along the workpiece, in particular for camshafts with a plurality of cams to be machined, - with Werkstückaufnahme und Werkzeugträger,Workpiece holder and tool carrier, Wobei die Werkstückaufnahme eine Einrichtung für den Rotationsantrieb um die Werkstückachse aufweist und der Werkzeugträger nachWherein the workpiece holder has a device for the rotation drive around the workpiece axis and the tool carrier t t t t &xgr; i t t t If Cft ttt &xgr; ittt If Cf rc« c rrr cc« &ngr;rc« c rrr cc« &ngr; c <r< c < r < t &igr; t t &euro;t &igr; t t &euro; rc rcrcrc ftf cc r ftf cc r f t &igr; &igr;f t &igr;&igr; recce fffff (f ffrecce fffff (f ff Andreiewsld, Honke & Partner, Patentanwälte in EssenAndreiewsld, Honke & Partner, patent attorneys in Essen Maßgabe der Anzahl der Bearbeitungsstellen eine Mehrzahl von Werkzeughaltern besitzt, die auf parallel zur Werkstückachse verlaufenden Führungselementen mittels Stellmotor verstellbar und auf die Bearbeitungsstellen einrichtbar sind sowie gleichzeitig arbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente als Gewindespindeln (9) ausgeführt sind, die drehfest im Werkzeugträger (5) angeordnet sind und ein Führungsmehreck (12) für die Werkzeughalter (8) aufspannen, daß auf die Gewindespindel (S) für jede Bearbeitungsstelle (21 ein Gespann von Gewindemuttern (13) aufgesetzt ist, die jeweil einen dreh winkelsteuerbaren Stellmotor (10) aufweisen und von diesem synchron angetrieben sind, und daß die einzelnen Werkzeughalter (8) an jeweils ein Gespann der Gewindemuttern (13) angeschlossen sind.Depending on the number of machining points, it has a plurality of tool holders which are adjustable on guide elements running parallel to the workpiece axis by means of a servomotor and can be aligned with the machining points and work simultaneously, characterized in that the guide elements are designed as threaded spindles (9) which are arranged in a rotationally fixed manner in the tool carrier (5) and clamp a guide polygon (12) for the tool holders (8), that a set of threaded nuts (13) is placed on the threaded spindle (S) for each machining point (21), each of which has a servomotor (10) with a controllable angle of rotation and is driven synchronously by the latter, and that the individual tool holders (8) are each connected to a set of threaded nuts (13). 2. Schleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß2. Grinding machine according to claim 1, characterized in that vier parallel geführte Gewindespindeln (9) vorgesehen und entsprechend je Gespann vier Gewindemuttern (13) vorgesehen sind.four parallel threaded spindles (9) are provided and accordingly four threaded nuts (13) are provided for each combination. 3. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindeln (9) sowie die Gewindemuttern (13) als Rollengewindetrieb ausgeführt und die Rollengewindetriebe (9, 13) durch Vorspannung spielfrei eingerichtet sind.3. Grinding machine according to one of claims 1 or 2, characterized in that the threaded spindles (9) and the threaded nuts (13) are designed as roller screws and the roller screws (9, 13) are set up to be free of play by pre-tensioning. 4. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellrnotore (10) cils Schrittmotore ausgeführt sind.4. Grinding machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the actuator motors (10) are designed as stepper motors. 5. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindemuttern (13) an ihrem Stellmotor (10) mittels Zahnriernengetriebe (14) angekuppelt sind.5. Grinding machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the threaded nuts (13) are coupled to their servomotor (10) by means of a toothed gear (14). Mt*Mt*