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Dokumentenidentifikation DE3731008A1 30.03.1989
Titel Schleifmaschine
Anmelder Fortuna-Werke Maschinenfabrik GmbH, 7000 Stuttgart, DE
Erfinder Setzer, Herbert, 7000 Stuttgart, DE;
Reichert, Heinz, 7141 Möglingen, DE;
Müller, Josef, Dipl.-Ing. (FH), 7000 Stuttgart, DE
Vertreter Witte, A., Dipl.-Ing. Dr.-Ing.; Weller, W., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 7000 Stuttgart
DE-Anmeldedatum 16.09.1987
DE-Aktenzeichen 3731008
Offenlegungstag 30.03.1989
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.03.1989
IPC-Hauptklasse B24B 41/04
IPC-Nebenklasse B24B 5/04   B23Q 1/12   
Zusammenfassung Eine Schleifmaschine weist eine Schleifspindel auf, die relativ zu einem Werkstück in einer Horizontalebene verfahrbar ist, wobei die Schleifspindel eine um eine horizontale Achse drehbare Schleifscheibe antreibt und auf einer Schwenkplatte (50) angeordnet ist, die relativ zu einer Grundplatte (19) um eine vertikale Achse (25) verdrehbar ist. Um die verdrehbaren Aggregate der Schleifmaschine möglichst einfach montieren zu können und um den Verschwenkantrieb der Schwenkplatte (50) einfach ausbilden zu können, weist die Schwenkplatte (50) eine Ausnehmung (51) auf, deren horizontaler Umriß in einer vorbestimmten Drehstellung allseitig größer ist als der horizontale Umriß einer in Richtung der vertikalen Achse (25) von einer Oberseite der Grundplatte (19) beabstandeten Halteplatte (53), während sich die Umrisse in einem Drehwinkelbereich, der dem Arbeits-Drehwinkelbereich der Schleifspindel entspricht, überlappen (Fig. 4).

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Schleifmaschine mit einer Schleifspindel, die relativ zu einem Werkstück in einer Horizontalebene verfahrbar ist, wobei die Schleifspindel eine um eine horizontale Achse drehbare Schleifscheibe antreibt und auf einer Schwenkplatte angeordnet ist, die relativ zu einer Grundplatte um eine vertikale Achse verdrehbar ist.

Schleifmaschinen der vorstehend genannten Art sind bekannt.

Die bekannten Schleifmaschinen werden üblicherweise zum Außenrundschleifen von rotationssymmetrischen Werkstücken verwendet. Die Achse der Schleifscheibe ist dabei gegenüber der Werkstück- Rotationsachse schiefwinkelig angestellt und die Schleifscheibe weist üblicherweise eine konische Gestalt auf, derart, daß die konische Mantelfläche der Schleifscheibe parallel zur zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks angeordnet ist.

Wenn Werkstücke zu bearbeiten sind, die nebeneinander kreiszylindrische Abschnitte unterschiedlichen Durchmessers aufweisen, die über konische Übergangsabschnitte miteinander in Verbindung stehen, so können bei Schleifmaschinen der eingangs genannten Art die Schleifvorgänge an den zylindrischen und konischen Abschnitten in einer Aufspannung und ohne erneutes Nachschärfen der Schleifscheibe durchgeführt werden, indem die Schleifspindel nach dem Bearbeiten eines zylindrischen Abschnittes im erforderlichen Maße um die Vertikalachse verschwenkt wird, um dann ohne Abzusetzen den sich anschließenden konischen Bereich zu bearbeiten.

Wegen des erheblichen Gewichtes der gesamthaft zu verschwenkenden Schleifspindel und den erheblichen Kräften, die auf die Schleifspindel beim Bearbeiten eines Werkstücks ausgeübt werden, sind besondere konstruktive Maßnahmen erforderlich, um einerseits ein Verschwenken der Schleifspindel überhaupt zu ermöglichen, andererseits aber die Schleifspindel während des darauffolgenden Schleifvorganges wieder sicher zu fixieren.

Bei bekannten Werkzeugmaschinen wurden hierfür außerordentlich aufwendige Konstruktionen eingesetzt, die u.a. den Nachteil hatten, daß die Montage einer Schleifmaschine außerordentlich kompliziert, damit zeitaufwendig und teuer war.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schleifmaschine der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß eine verdrehbare Schleifspindel in einfacher Weise auf einem Schleifschlitten montiert werden kann, andererseits aber die verschwenkbare Schleifspindel in einfacher Weise aus ihrer verspannten Arbeitsposition lösbar, verschwenkbar und wieder befestigbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schwenkplatte eine Ausnehmung aufweist, deren horizontaler Umriß in einer vorbestimmten Drehstellung allseitig größer ist als der horizontale Umriß einer in Richtung der vertikalen Achse von einer Oberseite der Grundplatte beabstandeten Halteplatte, während sich die Umrisse in einem Drehwinkelbereich, der dem Arbeits-Drehwinkelbereich der Schleifspindel entspricht, überlappen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst, weil die Montage der Schleifspindel extrem vereinfacht wird. Es muß nämlich lediglich die Schleifspindel in die vorbestimmte Drehstellung gebracht werden, in der es möglich ist, die Schwenkplatte mit der Ausnehmung über die Halteplatte zu stülpen, wonach die Schwenkplatte mit der Schleifspindel verdreht wird, so daß sich die Schwenkplatte und die Halteplatte bereichsweise überlappen und in diesen Überlappungsbereichen befestigt werden können.

Die Montage- und Demontagezeit derartiger Schleifmaschinen, sei es bei der Herstellung, sei es bei der Wartung oder bei Reparaturen, wird auf diese Weise erheblich vermindert. Auch kann die Schleifspindel im Überlappungsbereich in einfacher Weise verdreht werden, so daß eine Veränderung der Drehstellung der Schleifspindel in einfacher Weise und schnell vorgenommen werden kann.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weisen die Umrisse die Gestalt von Vielecken auf.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß je nach gewünschtem Arbeits- Drehwinkelbereich die Anzahl der Ecken des Vielecks vorgewählt werden kann, so daß innerhalb des Arbeits-Drehwinkelbereichs stets ein Überlappungsbereich von genügender Flächenausdehnung zur Verfügung steht.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung dieser Variante ist der Umriß der Ausnehmung an den Ecken der Vielecke mit Ausbuchtungen erweitert.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Montage weiter vereinfacht wird, weil während des Zusammensetzens von Schleifspindel und Grundplatte ein gewisses Spiel durch die Ausbuchtungen der Ecken zur Verfügung steht.

Besonders bevorzugt ist, wenn die Umrisse die Gestalt eines regelmäßigen Fünfecks aufweisen.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß der bei üblichen Schleifmaschinen erforderliche Arbeits-Drehwinkelbereich von etwa 40 bis 50° gewährleistet werden kann, weil bekanntlich der Mittelpunktswinkel einer Fünfeckseite 72° beträgt und damit genügend Reserve zur Verfügung steht, um ausreichende Überlappungsbereiche sicherzustellen.

Bei weiteren bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung sind lösbare Andrückmittel vorgesehen, um die Halteplatte im Bereich der Überlappungen auf die Schwenkplatte und diese damit auf die Oberseite der Grundplatte zu pressen.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Schleifspindel nach dem Abschluß eines ersten Bearbeitungsvorganges ferngesteuert aus ihrer Verankerung gelöst, verdreht und wieder verankert werden kann.

Besonders bevorzugt ist dabei, wenn die Andrückmittel als vorgespannte Feder ausgebildet sind, die mittels einer Gegenkraft überdrückbar sind.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die verankerte Stellung der Schleifspindel durch die gespannten Federn sichergestellt wird, ohne daß für die Gewährleistung der Verankerungsstellung Fremdkräfte aufgebracht werden müssen, die bei fehlerhafter Einstellung zu Maßabweichungen oder gar zu Beschädigungen der Maschine oder des Werkstücks führen könnten.

Bei einer bevorzugten ersten Variante dieses Ausführungsbeispiels sind die Federn als Tellerfedern ausgebildet, die mittels in die Grundplatte eingeschraubter Schrauben von oben auf die Halteplatte drücken.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß mit handelsüblichen Bauelementen, nämlich Tellerfedern, die erforderliche Flächenpressung erreichbar ist, die aufgewendet werden muß, um den Spindelstock sicher in der Arbeitsposition zu halten. Außerdem kann man mit Tellerfedern bei sehr geringen Federwegen hohe Anpreßkräfte erreichen, beispielsweise weisen handelsübliche Tellerfedern bei einem Federweg von ca. 2 mm bereits eine Federkraft von über 1,5 kN auf. Verteilt man nun mehrere Tellerfedernpakete über den Umfang der Halteplatte, beispielsweise zwei Tellerfedernpakete in jeder Ecke einer fünfeckigen Halteplatte, so lassen sich ohne großen konstruktiven Aufwand Haltekräfte von mehreren Tonnen erzielen.

Bei einer zweiten Variante dieses Ausführungsbeispiels ist die Halteplatte selbst als Tellerfeder ausgebildet.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Anzahl der Bauteile und damit der Montageaufwand vermindert wird.

Eine besonders gute Wirkung wird nach der Erfindung dadurch erzielt, daß die Halteplatte an ihrer Unterseite und die Grundplatte an der Oberseite mit komplementären Ausformungen versehen sind, die in Richtung der vertikalen Achse als Kolben- Zylinder-Einheiten wirken. Insbesondere kann die Halteplatte an der Unterseite eine Ringnut aufweisen, die einen an der Oberseite angeordneten Ring druckdicht gleitend aufnimmt. wobei der Ring auf seiner Stirnseite mit einem ersten Kanal zum Zuführen eines Fluids versehen ist.

Diese Maßnahmen haben den Vorteil, daß in besonders einfacher und präzise dosierbarer Weise eine Gegenkraft aufgebracht werden kann, die z.B. die Kraft der Tellerfedernpakete überdrückt und damit die Halteplatte in Richtung der vertikalen Achse von der Schwenkplatte löst, so daß diese in der gewünschten Weise verdreht werden kann.

Um dies weiter zu vereinfachen, kann die Schwenkplatte mit zweiten Kanälen versehen sein, die in einer auf der Oberseite der Grundplatte aufliegenden Unterseite der Schwenkplatte münden, wobei ein Fluid unter Druck in die zweiten Kanäle einspeisbar ist.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß beispielsweise durch Einbringen von Druckluft in die zweiten Kanäle ein Luftpolster an der Unterseite der Schwenkplatte gebildet werden kann, so daß trotz des hohen Gewichtes der auf der Schwenkplatte angeordneten Aggregate, sei es der Schleifspindel oder der Schleifspindel mit Schleifschlitten, das gesamthaft zu verdrehende Aggregat mit sehr niedrigen Kräften und auch mit relativ hoher Geschwindigkeit verdreht werden kann. Hierzu sind dann nur noch Antriebe mit verhältnismäßig geringer Betätigungskraft und entsprechend hoher Präzision erforderlich, so daß die Winkelstellung auch in sehr genauer Weise eingestellt werden kann.

Besonders bevorzugt ist die Schwenkplatte auf der Grundplatte mittels eines Linearantriebes verschwenkbar, dessen Gehäuse in einem ersten Schwenklager mit zur vertikalen Achse paralleler Achse gelagert ist und dessen zum Gehäuse linear verschiebbare Betätigungsstange an einem zweiten Schwenklager mit ebenfalls zur vertikalen Achse paralleler Achse der Schwenkplatte angreift.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß für die Verdrehbewegung der Schwenkplatte mit den darauf angeordneten Aggregaten ein handelsüblicher Linearantrieb verwendet werden kann, wie er in hochpräziser Ausführung erhältlich ist. Die Umsetzung der Linearbewegung des Linearantriebes in die Drehbewegung des Spindelstocks erfolgt über den kurbelartigen Antrieb, bei dem der Linearantrieb mit seiner Betätigungsstange das zweite Schwenklager der Schwenkplatte zum ersten Schwenklager der Grundplatte hinzieht oder von diesem wegdrückt.

Besonders bevorzugt ist bei diesem Ausführungsbeispiel, wenn die Betätigungsstange mittels einer von einem Elektromotor angetriebenen Kugelspindel relativ zum Gehäuse verschiebbar ist.

Auch diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Verdrehung des Spindelstocks in einfacher Weise geregelt werden kann, weil bekanntlich ein Elektromotor in seiner Drehzahl besonders einfach einstellbar ist, wobei die verwendete Kugelspindel einen präzisen und sicheren Lauf gewährleistet.

Bevorzugt ist schließlich bei diesen Ausführungsbeispielen, wenn das erste Schwenklager axial verspannt ist, während das zweite Schwenklager mit axialem Spiel versehen ist.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß der Linearantrieb mit seinem Gehäuse axial fixiert ist und lediglich um die Achse des ersten Schwenklagers verschwenkt werden kann, während das zweite Schwenklager zur Kompensation der von der Schwenkplatte ausgeführten Vertikalbewegung eingerichtet ist, die beim Lösen bzw. Spannen der Schwenkplatte an der Halteplatte auftritt.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch erläuterten Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Eine schematisierte Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schleifmaschine in einer ersten Dreh-Endstellung;

Fig. 2 eine Darstellung, ähnlich Fig. 1, jedoch für eine zweite Dreh-Endstellung der Schleifmaschine;

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Schwenkplatte der erfindungsgemäßen Schleifmaschine in einer ersten Montageposition;

Fig. 4 eine Darstellung ähnlich Fig. 3, jedoch für eine zweite Montageposition,;

Fig. 5 eine Querschnittsdarstellung zur Erläuterung des Spann- und Lösemechanismus bei einer erfindungsgemäßen Anordnung einer Schwenkplatte und einer Halteplatte, und zwar in einer Spannstellung (linke Hälfte) und einer Lösestellung (rechte Hälfte);

Fig. 6 eine Variante zur Anordnung gemäß Fig. 5, in Spannstellung;

Fig. 7 eine schematisierte Seitenansicht, teilweise aufgebrochen, eines erfindungsgemäß verwendeten Linearantriebes.

In Fig. 1 und 2 bezeichnet 10 insgesamt eine Außenrund-Schleifmaschine. Zwischen einer Werkstückspindel 11 und einem Reitstock 12 ist ein rotationssymmetrisches Werkstück 13 eingespannt, das sich entlang einer ersten Achse 14 erstreckt, die üblicherweise als z-Achse bezeichnet wird. Bei nicht-rotationssymmetrischen Werkstücken wird das Werkstück um die z-Achse in definierten Winkelschritten gedreht und man spricht dann von einer sogenannten c-Achse.

Es versteht sich, daß die Schleifmaschine 10 nur aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich als Außenrund-Schleifmaschine dargestellt und erläutert ist, die Erfindung ist jedoch keineswegs auf diesen Anwendungsfall beschränkt, weil sich die nachstehende Erläuterung auch auf Innenrund-Schleifmaschinen oder auf Schleifmaschinen für nicht-rotationssymmetrische Werkstücke beziehen kann.

Auf einer Grundplatte 19 der Schleifmaschine 10 ist ein Schleifschlitten 20 in einer zweiten Achse 21 verschiebbar angeordnet, die üblicherweise als x-Achse bezeichnet wird. Die zweite Achse 21 ist zur ersten Achse 14 um einen Winkel α1 angestellt, der z.B. 55° betragen kann.

Der Schleifschlitten 20 trägt eine Schleifspindel 22, die eine Schleifscheibe 23 antreibt, wobei die Schleifscheibe 23 um eine Schleifscheibenachse 24 drehbar ist, die üblicherweise rechtwinklig zur zweiten Achse 21 verläuft.

Die Schleifspindel 22 ist mit dem Schleifschlitten 20 gesamthaft um eine dritte Achse 25 drehbar, die senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 als Vertikalachse verläuft.

Diese Verdrehung der Schleifspindel 22 um die Vertikalachse 25 kann eingesetzt werden, um beispielsweise das in Fig. 1a vergrößert dargestellte Werkstück außen rund zu schleifen, dessen Außenkontur einen ersten, dickeren zylindrischen Abschnitt 26, einen anschließenden konischen Abschnitt 27 und daran anschließend einen zweiten zylindrischen Abschnitt 28 geringeren Durchmessers aufweist.

Zum Außenrundschleifen eines derartigen Werkstücks wird zunächst die Schleifscheibe 23 in eine Position verschwenkt, in der ihre vordere Schleiffläche parallel zur Mantelfläche des zylindrischen Abschnitts 26 verläuft. Nach dem Fertigschleifen des ersten zylindrischen Abschnitts 26 wird die Schleifspindel 22 um die Vertikalachse 25 verdreht, bis die vordere Schleiffläche der Schleifscheibe 23 nun parallel zur konischen Mantelfläche des konischen Abschnitts 27 verläuft, ohne daß ein Umspannen des Werkstücks oder ein Nachschärfen der Schleifscheibe 23 erforderlich ist. Auch der zweite zylindrische Abschnitt 28 kann dann nach Rückstellen der Winkelstellung der Schleifscheibe 23 geschliffen werden.

Zum Verschwenken des auf einer Schwenkplatte 50 angeordneten Schleifschlittens 20 mit der Schleifspindel 22 dient ein Linearantrieb 30, wie er weiter unten zu Fig. 7 noch im einzelnen erläutert werden wird. Der Linearantrieb 30 ist mit seinem Gehäuse in einem ersten Schwenklager 31 an der Grundplatte 16 um eine zur Vertikalachse 25 parallele vertikale Achse schwenkbar. An einem zweiten Schwenklager 32 an der Schwenkplatte 50, das ebenfalls eine vertikale Schwenkachse aufweist, ist eine Betätigungsstange 34 angelenkt, die im Gehäuse des Linearantriebes 30 linear verfahrbar ist. Auf diese Weise entsteht ein Kurbelantrieb für die Verschwenkung des Schleifschlittens 20 um die Vertikalachse 25.

Um die exakte Drehposition des Schleifschlittens 20 beim Verschwenken mittels des Linearantriebes 30 zu erfassen, ist ein Gelenkdreieck 40 vorgesehen. Das Gelenkdreieck 40 weist einen ersten Stab 41 auf, der mit einem Ende an einem ersten Anlenkpunkt 42 an der Schwenkplatte 50 angelenkt ist. Ein zweiter Stab 43 des Gelenkdreiecks 40 ist an einem zweiten Anlenkpunkt 44 an der Grundplatte 19 schwenkbar befestigt. Die Stäbe 41, 43 sind mit ihren freien Enden in einem Gelenkpunkt 45 verbunden. Das Gelenkdreieck 40, definiert durch die Eckpunkte 42, 44 und 45, wird verschwenkt, wenn der Linearantrieb 30 zum Verschwenken des Schleifschlittens 20 betätigt wird.

Fig. 1 zeigt eine erste Extrem-Drehlage des Schleifschlittens 20, bei dem dieser gegenüber der z-Achse 14 um einen Winkel α1 in der Größenordnung von 55° verschwenkt ist. In dieser Extremlage ist die Betätigungsstange 34 des Linearantriebs 30 vollständig eingezogen und das Gelenkdreieck 40 nimmt die aus Fig. 1 ersichtliche erste Extremstellung ein.

Wird nun der Linearantrieb 30 durch Ausfahren der Betätigungsstange 34 in die andere Extremlage gefahren, verschwenkt sich der Schleifschlitten 20 in die in Fig. 2 erkennbare zweite Extremlage, bei der die x-Achse 21 zur z-Achse 14 einen Winkel α2 von etwa 100° einschließt.

Wie man durch Vergleich der Fig. 1 und 2 feststellen kann, hat sich während dieser Schwenkbewegung der zweite Anlenkpunkt 44 durch Verschwenken des zweiten Stabes 43 um einen bestimmten Winkelbetrag verschwenkt, der exakt dem Winkelbetrag der Verschwenkung des Schleifschlittens 20 um die Vertikalachse 25 entspricht, weil die Punkte 25, 42, 44 und 45 auf den Eckpunkten eines Parallelogrammes liegen. Am Ort des zweiten Anlenkpunktes 44 ist daher ein Drehwinkelsensor angebracht, der vom zweiten Stab 43 relativ zur Grundplatte 19 betätigt wird und winkelsynchron die Drehlage der Schleifspindel 22 wiedergibt.

Um den Schleifschlitten 20 mit der Schleifspindel 22 schwenkbar auf der Grundplatte 19 zu befestigen, ist erfindungsgemäß ein Mechanismus vorgesehen, wie er nachstehend anhand der Fig. 3 bis 6 erläutert werden wird.

Bereits in den Fig. 1 und 2 ist eine Schwenkplatte 50 zu erkennen, auf der der Schleifschlitten 20 mit der Schleifspindel 22 montiert ist. Wie man aus Fig. 3 und 4 erkennen kann, ist die Schwenkplatte 50 an ihrer Unterseite mit einer Ausnehmung 51 versehen, die die Gestalt eines regelmäßigen Fünfecks aufweist. In den Ecken der fünfeckigen Ausnehmung 51 ist diese mit Ausbuchtungen 52 versehen, d.h. kreisbogenförmigen Abschnitten, deren Umriß über die Ecken des Fünfecks hinausgeht.

Auf der Grundplatte 19 ist, im vertikalen Abstand von dieser, eine vertikal verstellbare Halteplatte 53 angeordnet, die ebenfalls den Umriß eines regelmäßigen Fünfecks aufweist, das jedoch geringfügig kleiner ist als das Fünfeck der Ausnehmung 51.

Wenn man nun beim Montieren der Schwenkplatte 50 diese in die in Fig. 3 eingezeichnete Stellung bringt, in der eine zur x- Achse 21 parallele Achse zur z-Achse 14 einen Winkel α3 einnimmt, bei dem der fünfeckförmige Umriß der Ausnehmung 51 gerade über den fünfeckförmigen Umriß der Halteplatte 53 gestülpt werden kann, so kann die Schwenkplatte 50 von oben über die Halteplatte 53 aufgesetzt werden. Durch Verdrehen der Schwenkplatte 50 in Richtung des in den Fig. 3 und 4 eingezeichneten Pfeiles 54 in eine Drehstellung von beispielsweise α4 (Fig. 4) bilden sich Überlappungsbereiche 55, in denen die Halteplatte 53 von oben auf der Schwenkplatte 50 aufliegt.

Konstruktive Einzelheiten dieser Anordnung sind in Fig. 5 dargestellt, wo in der linken und der rechten Hälfte zwei unterschiedliche Betriebszustände eingezeichnet sind.

Man erkennt zunächst auf Fig. 5, daß sich ein Zentrierbolzen 60 von der Grundplatte 19 bis in die Schwenkplatte 50 hinein erstreckt, um zu gewährleisten, daß die Schwenkplatte 50 radial verspannt ist, um exakt um die Vertikalachse 25 verdreht werden zu können. Der nur sehr schematisch angedeutete Zentrierbolzen 60 ist hingegen so ausgebildet, daß er ein geringfügiges axiales Spiel in Richtung der Vertikalachse 25 zuläßt.

Die Halteplatte 53 ist über ihren Umfang verteilt mit Stufenbohrungen 61 versehen, von denen beispielsweise je zwei in einer Ecke der fünfeckförmigen Halteplatte 53 nebeneinander angeordnet sein können. Die Stufenbohrungen 61 dienen zur Aufnahme von Schrauben 62, mit denen Tellerfedernpakete 63 zwischen Köpfen der Schrauben 62 und einer radialen Planfläche 64 der Stufenbohrungen 61 verspannt werden können. Die linke Hälfte der Fig. 5 zeigt die Tellerfedernpakete 63 im teilweise entspannten Zustand, in dem sie durch Druck auf die radiale Planfläche 64 die Halteplatte 53 mit ihrer Unterseite 65 von oben auf einen Randbereich 66 der Schwenkplatte 50 pressen, wie er in den Überlappungsbereichen 55 (Fig. 4) gegeben ist. In dieser Spannstellung wird somit die Schwenkplatte 50 mit der vollen Kraft aller Tellerfedernpakete 63 auf eine Oberseite 67 der Grundplatte 19 gepreßt. Bei Verwendung von Tellerfedern mit einem Arbeitsweg von nur wenigen Millimetern und einer Federkraft von einigen kN können z.B. bei zehn in den Ecken des Fünfecks verteilten Tellerfedernpaketen Anpreßkräfte in der Größenordnung von mehreren Tonnen erzeugt werden, die ausreichend sind, um die Schwenkplatte 50 derart auf der Grundplatte 19 festzuspannen. Auch bei erheblichen, auf die Schleifscheibe 23 einwirkenden Bearbeitungskräften und damit auf die Schwenkplatte 50 ausgeübtem Drehmoment ist dann ein unbeabsichtigtes Verschwenken der Schwenkplatte 50 ausgeschlossen.

Um nun die Schwenkplatte 50 zum gesteuerten Verschwenken der Schwenkplatte 50 wieder von der Grundplatte 19 zu lösen, ist eine Kolben-Zylinder-Anordnung vorgesehen, die durch Ausformungen an der Grundplatte 19 bzw. der Halteplatte 53 gebildet wird.

Hierzu ist die Halteplatte 53 an ihrer Unterseite mit einer ersten Ringnut 70 versehen, in der ein Ring 71 mit Dichtungen 72 druckdicht geführt ist. Der Ring 71 ist mit bei 73 angedeuteten Schrauben auf der Grundplatte 19 verschraubt. Erste Kanäle 75 führen durch die Grundplatte 19 und den Ring 71 hindurch und münden in dessen oberer Stirnfläche. Eine Hydraulikleitung 76 ist an die ersten Kanäle 75 angeschlossen, um ein Fluid, beispielsweise ein Hydrauliköl, unter hohem Druck in die ersten Kanäle 75 einleiten zu können.

Sobald dies geschieht, tritt das Druckfluid durch die ersten Kanäle 75 in einen Ringraum 74 ein, der sich zwischen der Stirnseite des Ringes 71 und der ersten Ringnut 70 bildet. Durch geeignete Dimensionierung der Stirnfläche des Rings 71 und des Drucks des Fluids wird auf diese Weise auf die Halteplatte 53 eine nach oben in Fig. 5 gerichtete Kraft aufgebracht, die so dimensioniert werden kann, daß sie Tellerfedernpakete 63 überdrückt.

Dieser Zustand ist in Fig. 5, rechte Hälfte, dargestellt. Man erkennt, daß unter der Wirkung der Kolben-Zylinder-Einheit 70/71 die Halteplatte 53&min; gegenüber der Spannstellung der linken Hälfte der Fig. 5 nach oben abgehoben wurde. Aufgrund dessen sind die Tellerfedernpakete 63&min; infolge der axial feststehenden Schrauben überdrückt und vollständig zusammengedrückt worden. Die Schwenkplatte 50&min; wird damit nicht mehr auf die Oberseite 67 der Grundplatte 19 aufgepreßt, sondern liegt nur noch mit ihrem Eigengewicht und dem Gewicht der auf ihr montierten Aggregate auf der Grundplatte 19 auf.

Um das Verschwenken der Schwenkplatte 50 zu erleichtern, ist eine weitere Fluid-Leitung, beispielsweise eine Pneumatik- Leitung 80 an zweite Kanäle 81 angeschlossen, die über Verteilungskanäle zur Unterseite 83 der Schwenkplatte 50 führen und bei Einspeisen von beispielsweise Preßluft dort ein Luftpolster und damit einen Raum 82 zwischen der Unterseite 83 der Schwenkplatte 50 und der Oberseite 67 der Grundplatte 19 bilden. Infolge dieses Luftpolsters kann die Schwenkplatte 50&min; im angehobenen Zustand, wie ihn die rechte Hälfte von Fig. 5 zeigt, mit außerordentlich geringen Drehmomenten verschwenkt werden. Auch eine präzise Winkelpositionierung wird auf diese Weise erleichtert, weil bei geringen erforderlichen Drehmomenten ein langsames und hysteresefreies Anfahren vorbestimmter Winkelpositionen wesentlich erleichtert wird.

Um die in Fig. 5 dargestellten Komponenten zwischen der Schwenkplatte 50, 50&min; und der Grundplatte 19 wirksam gegen von außen eintretende Verschmutzungen, insbesondere den sogenannten Schleifschlamm zu schützen, ist die Schwenkplatte 50 in unmittelbarer Nähe ihres Umfanges mit einer zweiten Ringnut 85 versehen, die von unten in ihre Unterseite 83 eingelassen ist. Im Bereich dieser zweiten Ringnut 85 ist ein ringförmiger Dichtungshalter 86 bei 87 auf die Grundplatte 19 aufgeschraubt. In den Dichtungshalter 86 ist eine Ringdichtung 88 eingesetzt, deren Dichtungslippen an der äußeren Umfangsfläche der zweiten Ringnut 85 anliegen.

Fig. 6 zeigt eine Variante der Anordnung gemäß Fig. 5, die sich insofern von der Anordnung der Fig. 5 unterscheidet, als die Halteplatte 53a gesamthaft als Tellerfeder ausgebildet ist.

Hierzu ist die Halteplatte 53a mit radial beabstandeten, konzentrischen Ringschultern 90, 91 versehen, die nach unten von der Halteplatte 53a abstehen. Komplementär zu den Ringschultern 90, 91 der Halteplatte 53a sind am Ring 71a nach oben weisende Ringschultern 92, 93 angeordnet, die die Ringschulter 90, 91 mittels Dichtungen 94 zwischen sich einschließen. Die Halteplatte 53a ist bei 95 mit dem Ring 93 und der Grundplatte 19 axial verschraubt.

In der in Fig. 6 dargestellten Spannstellung drückt die insgesamt als Tellerfeder ausgebildete Halteplatte 53a die Schwenkplatte 50 im Bereich der Überlappungen 55 nach unten auf die Grundplatte 19. Die Kolben-Zylinder-Einheit wird in diesem Falle durch die Ringschultern 90 bis 93 gebildet, wobei die Ringschultern 90, 91 zusammen mit dem dazwischenliegenden kreisringförmigen Bereich der Halteplatte 53a den Kolben bilden. Bei Einleiten eines Fluids in die ersten Kanäle 75a hebt die als Tellerfeder ausgebildete Halteplatte 53a an ihrem äußeren Umfang nach oben ab und gibt die Schwenkplatte 50 frei. Alternativ ist selbstverständlich auch möglich, die Halteplatte 53a am Außenumfang zu verschrauben und innen an entsprechenden Überlappungsbereichen der Schwenkplatte 50 aufliegen zu lassen.

Fig. 7 zeigt weitere Einzelheiten des Linearantriebes 30, der zum Verschwenken der Schwenkplatte 50 mit Schleifschlitten 20 und Schleifspindel 22 eingesetzt wird.

An das Gehäuse 33 des Linearantriebs 30 ist in Fig. 7 rechts ein Elektromotor 100 angesetzt. Das Gehäuse 33 läuft etwa auf der halben axialen Länge des Linearantriebs 30 nach unten in einen Flansch 103 aus, der mittels eines Drehlagers 102 an einem Schwenkzapfen 101 gelagert ist. Die Elemente 101 bis 103 bilden auf diese Weise das erste Schwenklager 31, das sich in der Grundplatte 19 befindet. Die Anordnung von Schwenkzapfen 101 und Drehlager 102 ist so gewählt, daß der Linearantrieb 30 sich insgesamt um eine vertikale vierte Achse 104 drehen, sich jedoch nicht in dieser verschieben kann, weil das erste Schwenklager 31 axial verspannt ist.

Der Elektromotor 100 treibt eine Kugelspindel 105 an, mit deren Hilfe die Betätigungsstange 34 aus der in Fig. 7 eingezeichneten eingefahrenen Stellung in eine ausgefahrene Stellung verfahrbar ist.

Am freien Ende der Betätigungsstange 34 ist eine Hülse 106 angeordnet, die über ein Drehlager 107 einen Zapfen 108 erfaßt, der auf diese Weise um eine fünfte vertikale Achse 109 drehbar ist. Das Drehlager 107 ist dabei so ausgebildet, daß der Zapfen 108 sich nicht nur um die fünfte Achse 109 drehen, sondern sich auch in dieser geringfügig axial verschieben kann. Die Elemente 106 bis 108 bilden das zweite Schwenklager 32, in dem der Linearantrieb 30 mit seiner Betätigungsstange 34 an der Schwenkplatte 50 angreift. Da die Schwenkplatte 50 aus den vorstehend zu den Fig. 5 und 6 erläuterten Gründen sich zwischen der Spannstellung und der Lösestellung geringfügig axial hebt und senkt, ist es erforderlich, das zweite Schwenklager 32 axial verschieblich zu gestalten.

Es versteht sich, daß zahlreiche Abwandlungen der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele möglich sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

So kann beispielsweise die Form der Umrisse der Ausnehmung 51 bzw. der Halteplatte 53 statt fünfeckig auch anders ausgebildet sein, solange sich bei einer Relativverdrehung der Schwenkplatte 50 zur Halteplatte 53 nur ausreichende Überlappungsbereiche 55 ergeben. Die Form eines regelmäßigen Fünfecks bietet sich allerdings deswegen an, weil der Umfangswinkel einer Seite eines regelmäßigen Fünfecks mit 72° so groß ist, daß bei dem üblicherweise erforderlichen Verschwenkbereich einer Schleifmaschinenspindel von beispielsweise ca. 40° der gesamte Schwenkbereich durchmessen werden kann und sich in jeder Winkelposition des Schwenkbereichs noch eine genügend große Überlappungsfläche ergibt, um die Schwenkplatte 50 mit den darauf montierten Aggregaten sicher verspannen zu können. Allerdings konnen hierzu auch andere Formen, beispielsweise andere Vielecksformen, Ellipsenformen oder Kreisformen mit kreisbogenförmigen Absätzen ebenso verwendet werden.

Weiterhin können die vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele auch dadurch variiert werden, daß der Schleifschlitten 20 unverdrehbar auf der Grundplatte 19 montiert wird und die Schwenkplatte 50 auf der Oberseite des Schleifschlittens 20 angeordnet ist und somit nur noch die Schleifspindel 22 trägt.

Weiterhin versteht sich, daß die vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele auch für das Innenrundschleifen eingesetzt werden können, wenn die Schleifscheibe 23 mit ihren unmittelbar zugehörigen Aggregaten durch eine Schleifscheibe zum Innenrundschleifen ersetzt wird.

Schließlich kann statt eines Linearantriebes mit Elektromotor und Kugelspindel selbstverständlich auch jeder andere Linearantrieb, beispielsweise eine pneumatische oder hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung eingesetzt werden, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.


Anspruch[de]
  1. 1. Schleifmaschine mit einer Schleifspindel (22), die relativ zu einem Werkstück (13) in einer Horizontalebene (x, z) verfahrbar ist, wobei die Schleifspindel (22) eine um eine horizontale Achse (24) drehbare Schleifscheibe (23) antreibt und auf einer Schwenkplatte (50) angeordnet ist, die relativ zu einer Grundplatte (19) um eine vertikale Achse (25) verdrehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkplatte (50) eine Ausnehmung (51) aufweist, deren horizontaler Umriß in einer vorbestimmten Drehstellung (α3) allseitig größer ist als der horizontale Umriß einer in Richtung einer vertikalen Achse (25) von einer Oberseite (67) der Grundplatte (19) beabstandeten Halteplatte (53), während sich die Umrisse in einem Drehwinkelbereich, der dem Arbeits-Drehwinkelbereich (α1-α2) der Schleifspindel (22) entspricht, überlappen.
  2. 2. Schleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umrisse die Gestalt von Vielecken aufweisen.
  3. 3. Schleifmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umriß der Ausnehmung (51) an den Ecken der Vielecke mit Ausbuchtungen (52) erweitert ist.
  4. 4. Schleifmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umrisse die Gestalt eines regelmäßigen Fünfecks aufweisen.
  5. 5. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß lösbare Andrückmittel vorgesehen sind, um die Halteplatte (53) im Bereich der Überlappungen auf die Schwenkplatte (50) und diese damit auf die Oberseite (67) der Grundplatte (19) zu pressen.
  6. 6. Schleifmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Andrückmittel als vorgespannte Federn ausgebildet sind, die mittels einer Gegenkraft überdrückbar sind.
  7. 7. Schleifmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn als Tellerfedern (63) ausgebildet sind, die mittels in die Grundplatte (19) eingeschraubter Schrauben (62) von oben auf die Halteplatte (53) drücken.
  8. 8. Schleifmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteplatte (53a) als Tellerfeder ausgebildet ist.
  9. 9. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteplatte (53) an ihrer Unterseite und die Grundplatte (19) an der Oberseite (67) mit komplementären Ausformungen (70, 71) versehen sind, die in Richtung der vertikalen Achse (25) als Kolben-Zylinder-Einheiten wirken.
  10. 10. Schleifmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteplatte (53) an der Unterseite eine Ringnut (70) aufweist, die einen an der Oberseite (67) angeordneten Ring (71) druckdicht gleitend aufnimmt, und daß der Ring (71) auf seiner Stirnseite mit einem ersten Kanal (75) zum Zuführen eines Fluids versehen ist.
  11. 11. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkplatte (50) mit zweiten Kanälen (81) versehen ist, die in einer auf der Oberseite (67) der Grundplatte (19) aufliegenden Unterseite (83) der Schwenkplatte (50) münden und daß ein Fluid unter Druck in die zweiten Kanäle (81) einspeisbar ist.
  12. 12. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkplatte (50) auf der Grundplatte (19) mittels eines Linearantriebes (30) verschwenkbar ist, dessen Gehäuse (33) in einem ersten Schwenklager (31) mit zur vertikalen Achse (25) paralleler Achse (104) gelagert ist und dessen zum Gehäuse (33) linear verschiebbare Betätigungsstange (34) an einem zweiten Schwenklager (32) mit ebenfalls zur vertikalen Achse (25) paralleler Achse (109) der Schwenkplatte (50) angreift.
  13. 13. Schleifmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsstange (34) mittels einer von einem Elektromotor (100) angetriebenen Kugelspindel (105) relativ zum Gehäuse (33) verschiebbar ist.
  14. 14. Schleifmaschine nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schwenklager (31) axial verspannt ist, während das zweite Schwenklager (32) mit axialem Spiel versehen ist.






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