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Schleifspindel Die Erfindung betrifft eine Schleifspindel für Schleifmaschinen
mit einem äußeren Gehäuse und einer darin angeordneten und gelagerten Mitnehemwelle
für ein fliegend gelagertes und auswechselbares Schleifwerkzeug.
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Derartige Schleifspindeln sind in unterschiedlichen Ausführungsformen
bekannt. Da jedoch die Anforderungen an unterschiedliche Schleifvorgänge und Schleifrichtungen
bei komplizierten Werkstücken sehr groß sein können, besteht bisher bei solchen
Werkstücken ein erneblicher Aufwand in der Anpassung der Schleifmaschine an diese
jeweils unterschiedlichen Flächen und deren Abmessungen. Selbst bei coiflputergesteuerten
Schleifmaschinen, die eine gewisse Programmierung und somit Beschleunigung der Arbeitsweise
ermöglichen, sind dann zeitaufwendige UMrüstarbeiten erforderlich, wenn das Schleifwerkzeug
gewechselt werden jnuß, weil beispielsweise in unterschiedlichen Tiefen eines Werkstückes
Ausnehmungen unterschiedlicher Durchmesser oder Formgebungen geschliffen werden
müssen, während gleichzeitig evtl. auch an der Außenseite eines Wer#stückes weitere
z.ß.
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plane Schleifflächen vorgesehen sind.
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In solchen Fällen wird auch häufig das Werkstück auf eine andere Schleifmaschine
umgespannt, wobei dann aber aufwendige Justierarbeiten auftreten, damit die wegen
der Genauigkeitsanforderungen zu schleifenden Flächen auch mit der erforderlichen
Genauigkeit zueinander passen und geschliffen werden.
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Es besteht deshalb die Aufgabe, eine Schleifspindel der eingangs erwähnten
Art zu schaffen, bei der eine Umrüstung zur Anpassung an verschiedene Schleifflächen
eines Werkstückes oder zur Anpassung an unterschiedliche Werkstücke und unterschiedliche
Eingrifftiefen od.dgl. vermieden oder wenigstens erheblich vermindert werden kann.
Dabei soll sowohl bei herkömmlichen als auch bei computergesteuerten Schleifmachinen
die Umrüstzeit vermindert und somit die Arbeitsgeschwind#eit erhöht werden können.
Darüber hinaus sollen die Möglichkeiten von Schleifbearbeitungen unterschiedlichster
Flächen an ein und derselben Maschine verbessert werden, um ein Umspannen des Werkstückes
von einer auf eine andere Schleifmaschine und die dadurch erforderlich werdenden
Justierarbeiten soweit wie möglich zu vermeiden.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht im wesentlichen darin, daß die Schleifspindel
unterteilt und die beiden Spindelteile durch einen Schnellverschluß gekuppelt sind,
daß die Mitnehmerwelle ebenfalls unterteilt ist und eine Steckkupplung aufweist,
und daß wenigstens zwei werkzeugseitige Spindelteile zum gegenseitigen Auswechseln
vorgesehen sind.
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Auf diese Weise können ein oder mehrere werkzeugseitige Spindelteile
mit ggfs. verschiedenen Schleifwerkzeugen und/ oder verschiedenen Abmessungen bereitliegen,
um ein Schleifprogramm abzuwickeln, bei dem unterschiedlichste Schleifflächen bearbeitet
werden müssen. Dabei kann dann mit Hilfe des Schnellverschlusses jeweils das Werkzeug
mit seinem
Spindelteil entfernt und durch ein anderes sehr schnell
ersetzt werden, so daß kaum Umrüstzeiten auftreten und vor allem das Werkstück in
seiner justierten Position relativ zu der Schleifspindel verbleiben kann. Die Vielseitigkeit
einer Schleifmaschine kann also erhöht werden, so daß auch entsprechend kompliziertere
Werkstücke darauf bearbeitet werden können, ohne daß aufwendige Umrüst-, Umspann-
und Justierzeiten entstehen.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Steckkupplung der Mitnehmerwelle
gegenüber dem Schnellverschluß axial versetzt ist, wobei vorzugsweise der einzusteckende
Wellenteil bei getrennten Spindelteilen über den ihm zugehörenden Spindelteil vorsteht.
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Dadurch wird die Zusammensteckbarkeit verbessert, weil das innere
Teil beim Einstecken besser beobachtet werden kann.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Mitnehmerwelle eine selbstzentrierende
Kupplung aufweist. Dadurch kann trotz der Trennbarkeit für einen präzisen Rundlauf
gesorgt werden. Dabei kann der einzusteckende Wellenteil an dem auswechselbaren
Spindelteil vorgesehen sein.
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Als Schnellverschluß ist zweckmäßigerweise ein Bajonettverschluß vorgesehen.
Solche an sich bekannten Bajonettverschlüsse sind leicht und gut zu betätigen und
können große Kräfte übertragen.
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Zur Übertragung besonders großer Haltekräfte ist es dabei vorteilhaft,
wenn der Bajonettverschluß mehrere parallele Gewindegänge aufweist. Dadurch erstreckt
sich dann dieser Bajonettverschluß auch in axialer Richtung über eine gewisse Strecke,
wodurch die Steifigkeit der unterteilten Spindel verbessert wird.
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Für einen präzisen Antrieb der ebenfalls unterteilten
Mitnehmerwelle
ist es zweckmäßig, wenn beidseits der Kupplungsstelle jeweils ein Lager, vorzugsweise
ein Wälzlager vorgesehen ist, wovon zumindest eines insbesondere in axialer Richtung
nachstellbar sein kann.
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Um die Genauigkeit der Schleifspindel auch beim Auswechseln eines
werkzeugseitigen Spindelteiles sicherzustellen, kann koaxial zu dem Bajonettverschluß
zumindest eine ringförmige Passfläche vorgesehen sein. Um die von dem Schleifwerkzeug
aufzunehmenden Schleifkräfte mit großer Sicherheit in die Schleifspindel und deren
Trennstelle einleiten zu können, ist es jedoch zweckmäßig und vorteilhaft, wenn
in axialer Richtung. beidseits des Schnellverschlusses jeweils eine ring - bzw.
zylinderförmige Passfläche vorgesehen ist, wobei die vom Werkzeug abseitige Passfläche
auf einem kleineren und die dem Werkzeug nähere Passfläche auf einem größeren Durchmesser
als der Schnellverschluß liegen können. Wären die Passflächen konisch, müsste man
bei dem vorgesehenen schnellen Auswechseln eines Spindelteiles aufgrund der nach
einer gewissen Arbeitsdauer auftretenden erwärmung mit Schwierigkeiten rechnen,
da dann der einzusetzende neue Spindelteil kalt ist, während der verbleibende Spindelteil
sich erwärmt hat. Konische Passflächen könnten dann entweder zu unterschiedlichen
Einstecktiefen führen oder bei der nächsten Auswechslung kaum noch voneinander zu
lösen sein.
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Zusätzlich kann wenigstens ein axialer - wiederum ringförmiger Anschlag
als Passfläche vorgesehen sein, der vorzugsweise unter Anpressdruck steht, wenn
der Schnellverschluß in Schließstellung ist. Dadurch ergibt sich auch bezüglich
der Einstecktiefe der beiden Spindelteile eine große Genauigkeit.
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Darüber hinaus wird dadurch vermieden, daß die Gewindegänge des Bajonettverschlusses
außer den Verschlußkräften beispielsweise axiale Druckkräfte vom Werkzeug her aufnehmen
müssen.
Diese können dann vielmehr über den Anschlag in das Spindelgehäuse
geleitet werden.
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Um die Drehzahl der Mitnehmerwelle an die jeweils auswechselbaren
unterschiedlichen Werkzeuge mit vor allem unterschiedlichen Außendurchmessern in
geeigneter Weise anpassen zu können und um zu hohe oder zu niedrige Umfangsgeschwindigkeiten
am Werkzeug zu vermeiden, kann für den Antrieb der Mitnehmerwelle ein Riementrieb
vorgesehen sein, der mehrere Riemenscheiben unterschiedlicher Durchmesser aufweist.
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Für die selbstzentrierende Steckkupplung der Mitnehmerwelle ist es
günstig, wenn der einzusteckende Wellenteil eine kegelförmige Spitze hat, wobei
dieser Kegel zwei einander gegenüberliegende Abflachungen aufweist, die in einen
Schlitz des anderen vorzugsweise in diesem Bereich vergrößerten Wellenteil passen
und mit dem sich anschließenden Wellenteil einen axialen Anschlag für die Steckkupplung
bilden. Wird eine derartig ausgebildete Wellenkupplung mit falscher Orientierung
zusammengesteckt, dreht sich einer der Wellenteile aufgrund dieser Formgebung von
selbst so, daß die Abflachungen formschlüssig in den Schlitz gleiten und in diesem
Schlitz zu liegen kommen.
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Vor allem bei Kombination einzelner oder mehrerer der vorstenenden
Merkmale und Maßnahmen ergibt sich eine Schleifspindel, die trotz ihrer erfindungsgemäßen
Unterteilung und schnellen Trennbarkeit bzw. Kuppelbarkeit eine hohe Steifigkeit
und Festigkeit hat, so daß sie starke Schleifkräfte sowohl in axialer Richtung in
Form von Druckkräften als auch in radialer Richtung in Form von Biegekräften aufnehmen
kann.
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Da diese steife und stabile Verbindung sehr schnell und einfach gelöst
werden kann, läßt sich dennoch der werkzeugseitige Spindelteil und das daran befestigte
Werkzeug sehr
schnell auswechseln, so daß eine Anpassung an unterschiedlichste
Formen und Anordnungen von Schleifflächen an ein und demselben Werkstück sehr einfach
möglich ist. Durch Bereitlegen verschiedener Spindelteile mit ihren Werkzeugen läßt
sich also eine Arbeitsvorbereitung durchführen, die eine sehr schnelle Schleifbearbeitung
auch komplizierter Werkstücke möglichst auf ein oder derselben Schleifmaschine erlaubt.
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Nachstehend ist die Erfindung mit ihren ihr als wesentlich zugehörigen
Einzelheiten anhand der Zeichnung noch näher beschrieben.
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Es zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Schleifspindel
mit einer Trenn- bzw. Kupplungsstelle, Fig. 2 einen Querschnitt durch die Schleifspindel
im Bereich des Schnellverschlusses, wobei die in axialer Richtung versetzte Kuppel
stelle der Mitnehmerwelle ebenfalls im Querschnitt dargestellt ist.
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Fig. 3 einen Querschnitt durch den auswechselbaren Spindelteil im
Bereich des Schnellverschlusses, wobei gleichzeitig der in axialer Richtung versetzte
Kupplungsteil des zugehörigen Mitnehmerwellenteiles ebenfalls im Querschnitt dargestellt
ist, Fig. 4 die Mitnehmerkupplung der Mitnehmerwelle der Schleifspindel mit der
Kupplungsausnehmung und
Fig. 5 den Kupplungsteil der Mitnehmerwelle,
der in die Kupplung einsteckbar ist.
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Eine im ganzen mit 1 bezeichnete Schleifspindel gehört zu einer nicht
näher dargestellten Schleifmaschine und hat ein äußeres Gehäuse 2 und eine darin
angeordnete und gelagerte Mitnehmerwelle 3 für ein fliegend gelagertes und auswechselbares
Schleifwerkzeug 4.
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Um eine schnelle Anpassung dieser Schleifspindel 1 an unterschiedliche
Bearbeitungsstellen und unterschiedliche zu bearbeitende Flächen an einem fest aufgespannten
Werkstück zu ermöglichen, ist die Schleifspindel 1 unterteilt und die beiden Spindelteile
1a und 1b sind durch einen noch zu beschreibenden Schnellverschluß gekuppelt. Die
Mitnehmerwelle 3 ist ebenfalls unterteilt und weist eine im Ausführungsbeispiel
durch Zusammenstecken verbindbare Kupplung 6 auf. Dabei können wenigstens zwei werkzeugseitige
Spindelteile 1a zum gegenseitigen Auswechseln zu der gesamten Schleifspindel 1 gehören.
Somit kann während eines Schleifarbeitsganges bereits ein Spindelteil 1a mit einer
anderen Abmessung und/oder einem anderen Schleifwerkzeug 4 bereitliegen, welcher
aufgrund des Schnellverschlusses 5 sehr schnell gegen den gerade benutzten Schleifspindelteil
1a ausgetauscht werden kann, um dann eine andere Fläche oder Flächenform zu schleifen.
Dadurch wird also vermieden, daß das Werkstück umgespannt werden muß oder sonstige
aufwendige Umrüstzeiten entstehen.
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Die Kupplung 6 ist im Ausführungsbeispiel als Steckkupplung ausgebildet
und gegenüber dem Schnellverschluß 5 in axialer Richtung versetzt angeordnet. Dabei
steht im Ausführungsbeispiel der einzusteckende Wellenteil 3a nach dem Trennen der
beiden Spindelteile 1a und 1b voneinander gegenüber dem ihm zugehörenden Spindelteil
1a vor. Dadurch läßt sich
dieser Wellenteil 3a gut in die Öffnung
des Spindelteiles 1b einführen, weil bis kurz vor der Verbindung des Schnellverschlusses
5 die Steckkupplung 6 beobachtet werden kann.
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Dabei weist die Mitnehmerwelle 3 im Ausführungsbeispiel eine selbstzentrierende
Kupplung 6 auf, so daß selbst bei verdrehtem Einführen ein Zusammenstecken und Kuppeln
möglich ist. Der einzusteckende Wellenteil 3a ist dabei an dem auswechselbaren Spindelteil
1a angeordnet.
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Gemäß den Figuren 2 und 3 ist als Schnellverschluß 5 im Ausführungsbeispiel
ein Bajonettverschluß vorgesehen. Zur Übertragung großer Haltekräfte hat dabei dieser
Bajonettverschluß mehrere parallele Gewindegänge 7, die sich über eine größere axiale
Länge des Schnellverschlusses 5 erstrecken.
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In den Figuren 2 und 3 erkennt man jeweils in Umfangsrichtung zwischen
den Gewindegang-Stücken 7 Unterbrechungen, durch welche die Gewindegänge 7 des Gegenstückes
in axialer Richtung eingeführt werden können, bis ein Anschlag erreicht ist und
dann der Verschluß durch Verdrehen um 900 gesichert wird.
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Für einen präzisen Antrieb der Mitnehmerwelle 3 sind beidseits der
Kupplung 6 jeweils Wälzlager 8 und 9 vorgesehen, wobei das Wälzlager 9 im Ausführungsbeispiel
in axialer Richtung nachstellbar ist.
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Für eine präzise Anordnung unterschiedlichster Schleifwerkzeuge 4
mit ihrem Schleifspindelteil 1a ist im Bereich des Schnellverschlusses 5 wenigstens
eine ring- oder zylinderförmige Passfläche vorgsehen. Damit jedoch radial am Schleifwerkzeug
4 auftretende Schleifkräfte gut aufgenommen werden können, ist im Ausführungsbeispiel
vorgesehen, daß in axialer Richtung beidseits des Schnellverschlusses 5 jeweils
eine zylinderförmige Passfläche 10 und 11 vorgsehen ist, wobei die vom Werkzeug
4 abseitige Passfläche 11 auf
einem kleineren und die dem Werkzeug
4 nähere Passfläche 10 auf einem größeren Durchmesser als der Schnellverschluß 5
liegen. Es wä-re jedoch auch eine umgekehrte Durchmesseranordnung möglich. Die gewählte
Ausführungsform hat jedoch den Vorteil, daß das Einstecken aufgrund der insgesamt
sich verjüngenden Form der Pass- und Verschlußstelle an dem auswechselbaren Spindelteil
1a vereinfacht ist. Gegenüber einer insgesamt konischen Anordnung ergibt sich jedoch
der Vorteil, daß Temperaturunterschiede zwischen den beiden Teilen sich nicht in
unterschiedlchen Einstecktiefen oder durch Verklemmen der Teile auswirken.
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Zusätzlich ist wenigstens ein axialer Anschlag 12 wiederum als Passfläche
vorgesiehen, der unter Anpressdruck steht, wenn der Schnellverschluß 5 in Schließstellung
ist. Auf diese Weise werden auch vom Schleifwerkzeug 4 ausgehende Druckkräfte gut
in das Gehäuse 2 eingeleitet. Eine weitere axiale Anlage 13 kann an der Stirnseite
des Spindelteiles 1b vorgesehen sein. An dieser Stelle des größten Durchmessers
des auswechselbaren Spindelteiles 1a hat dieses auch am Umfang Ausnehmungen 14,
an denen ein Maulschlüssel od.dgl. Werkzeug für das Betätigen des Schnellverschlusses
5 angreifen kann.
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Die Ausbildung der Steckkupplung 6 der Mitnehmerwelle 3 erkennt man
vor allem anhand der Figuren 2 bis 5. Demnach hat der einzusteckende Wellenteil
3a eine kegelförmige Spitze 15, wobei dieser Kegel zwei einander gegenüberliegende
Abflachungen 16 aufweist, die in einen in axialer Richtung spitz zulaufenden Schlitz
17 des anderen, vorzugsweise in diesem Bereich vergrößerten Wellenteiles 3b passen
und mit dem sich anschließenden Wellenteil 3a einen axialen Anschlag 18 für die
gesamte Steckkupplung 6 bilden. Die Wirkung dieses Anschlages 18 erkennt man vor
allem in Fig. 1, wo dieser Anschlag 18 an der Stirnseite seitlich des Schlitzes
17 an dem Wellenteil 3b anliegt. Durch diese Formgebung wird erreicht, daß beim
Einführen der Spitze 15 in den Schlitz 17
und dessen konischen
Auslauf 19 eine Verdrehung der Teile zueinander erfolgt, durch die die Abflachungen
16 zwischen die seitlichen Begrenzungen des Schlitzes 17 gelangen, wobei all dies
selbsttätig erfolgt.
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In Fig. 1 erkennt man noch, daß für den Antrieb der Mitnehmerwelle
3 ein Riementrieb vorgesehen ist, der mehrere Riemenscheiben 20 unterschiedlicher
Durchmesser aufweist. Dadurch kann die Drehzahl der Mitnehmerwelle 3 an die jeweils
auswechselbaren Schleifwerkzeuge 4 und deren evtl. unterschiedliche Außendurchmesser
angepasst werden.
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Ein Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung ist in der hohen Wiederholgenauigkeit
beim Auswechseln der Schleifwerkzeuge 4 aufgrund der verschiedenen Passflächen und
des Schnellverschlusses zu sehen.
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Alle in der Beschreibung, den Ansprüchen, der Zusammenfassung und
den Zeichnungen dargestellten Merkmale und Konstruktionsdetails können sowohl einzeln
als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
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- Zusammenfassung -