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DE3433009A1 - Einrichtung zum flachlaeppen oder flachschleifen von werkstuecken - Google Patents

Einrichtung zum flachlaeppen oder flachschleifen von werkstuecken

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Publication number
DE3433009A1
DE3433009A1 DE19843433009 DE3433009A DE3433009A1 DE 3433009 A1 DE3433009 A1 DE 3433009A1 DE 19843433009 DE19843433009 DE 19843433009 DE 3433009 A DE3433009 A DE 3433009A DE 3433009 A1 DE3433009 A1 DE 3433009A1
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DE
Germany
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bearing plate
abrasive carrier
flat
circle
gear
Prior art date
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Granted
Application number
DE19843433009
Other languages
English (en)
Other versions
DE3433009C2 (de
Inventor
Rudolf Dipl.-Ing.(FH) 8039 Puchheim Brugger
Franz 8000 München Cesak
Alfred 8084 Inning Schilling
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to DE19843433009 priority Critical patent/DE3433009C2/de
Publication of DE3433009A1 publication Critical patent/DE3433009A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3433009C2 publication Critical patent/DE3433009C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

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    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/07Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool
    • B24B37/10Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for single side lapping
    • B24B37/105Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for single side lapping the workpieces or work carriers being actively moved by a drive, e.g. in a combined rotary and translatory movement
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B19/00Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group
    • B24B19/22Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground
    • B24B19/226Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground of the ends of optical fibres

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Description

  • Einrichtung zum Flachläppen oder Flachschleifen von Werk-
  • stücken Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Flachläppen oder Flachschleifen von Werkstücken nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • In der älteren deutschen Patentanmeldung entsprechend der DE-OS 34 08 783 ist eine Verbindungsanordnung für Lichtwellenleiter beschrieben, bei welcher die einzelnen Lichtwellenleiter in geätzten Zentrierrillen von Trägerkörpern aus Silizium fixiert sind. Die Ausrichtung und Führung von zwei mit Lichtwellenleitern bestückten Trägerkörpern erfolgt mit Hilfe von Führungselementen mit angeformten Profilen, die in ebenfalls geätzte Zusatzrillen der Trägerkörper eingreifen, wobei die Führungselemente die gemeinsame Trennstelle überbrücken. Um die Koppelverluste an den Trennstellen möglichst gering zu halten, muß dann die gemeinsame Stirnfläche des Trägerkörpers, der Lichtwellenleiter und einer ggf. vorhandenen Abdeckplatte zur Oberflächenverbesserung und zur Erzielung hoher Maß- und Formgenauigkeiten einer Feinstbearbeitung unterzogen werden. Diese auch bei anderen Lichtwellenleiterverbindungen erforderliche Feinstbearbeitung der Stirnseiten der Lichtwellenleiter wird meist durch Flachschleifen und nachfolgendes Flachläppen mit zunehmend feinerem Läppkorn durchgeführt. Die zu bearbeitenden Trägerkörper oder Lichtwellenleiter werden dabei von Hand mit möglichst achterförmigen kreisenden Bewegungen gegen die rotierende Schleif- oder Läppscheibe gedrückt. Durch den fortwährenden Richtungswechsel soll dabei verhindert werden, daß sich die Schneidbahnen innerhalb eines Schleifzyklus an der gleichen Stelle wiederholen und damit ausgeprägte Kratzspuren hinterlassen. Durch eine derartige Feinstbearbeitung können jedoch die an die Oberflächengüte und Maßgenauigkeit zu stellenden Anforderungen nicht erfüllt werden. Insbesondere treten häufig unzulässig große Winkelfehler sowie unzulässig tiefe Kratzspuren bzw. durch verschleppte Läppkörner verursachte Krater auf. Außerdem sind die erzielbaren Ergebnisse nicht reproduzierbar, da sie in starkem Maße von der Geschicklichkeit und der jeweiligen Verfassung der Bedienungsperson abhängen.
  • Aus ~Lexikon der Fertigungstechnik und Arbeitsmaschinen, Band 9 (L-Z), 1968, deutsche Verlags-Anstalt Stuttgart, Seiten 22 und 23, ist eine sog. Einscheibenläppmaschine zum einseitigen Flachläppen bekannt. Auf der angetriebenen Läppscheibe sind mit Stützrollen mehrere Laufringe angeordnet, welche durch Reibungsmitnahme der Läppscheibe frei rotieren.
  • Diese Laufringe haben zwei Aufgaben: ständiges Abrichten der Läppscheiben und Aufnahme der Werkstücke. Während größere Werkstücke frei in den Laufringen liegen, werden kleinere in Werkstückhaltern mit entsprechenden Durchbrüchen gehalten und ggf. mit Druckplatten zusätzlich belastet. Da die Schneidbahnen sich innerhalb eines Schleifzyklus immer wieder wiederholen, können mit dieser bekannten Einscheibenläppmaschine die bei der Feinstbearbeitung der Stirnseiten von Lichtwellenleitern an die Oberflächengüte zu stellenden Anforderungen nicht erfüllt werden. Außerdem können durch die unsichere Halterung der Werkstücke bzw. Lichtwellenleiter unzulässig große Winkelabweichungen auftreten.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Flachläppen oder Flachschleifen von Werkstücken zu schaffen, welche die bei der Feinstbearbeitung der Stirn- seiten von Lichtwellenleitern an die Oberflächengüte und Maßgenauigkeit zu stellenden hohen Anforderungen erfüllt und reproduzierbare Ergebnisse liefert.
  • Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß einem verschiebbar auf der Gleitebene eines ebenen Flächengelenks angeordneten Schleifmittelträger derartige Bewegungen aufgeprägt werden können, deren Kurven sich innerhalb eines Schleifzyklus nicht an der gleichen Stelle wiederholen.
  • Durch die Entkoppelung der Relativbewegungen von Werkstück und Schleifmittelträger können dann die Werkstücke bis auf die axiale Zustellbewegung mit dem erforderlichen Anpreßdruck ruhend und derart fixiert angeordnet werden, daß sich eine äußerst hohe Maßgenauigkeit ergibt. Damit wird dann auch ein automatisches Flachläppen oder Flachschleifen ermöglicht, durch welches reproduzierbare Ergebnisse gewährleistet werden. Als Kurven, die sich innerhalb eines Schleifzyklus nicht an der gleichen Stelle wiederholen und die mit vertretbarem Aufwand durch entsprechende Getriebe erzeugt werden können, wurden Epizykloiden und Hypozykloiden ermittelt. Gemäß der Definition dieser Kurven beschreibt ein Punkt der Peripherie eines Kreises, der, ohne zu gleiten, auf einem festen Kreise seiner Ebene rollt, eine Epizykloide, wenn die Berührung der Kreise außen und eine Hypozykloide, wenn die Berührung innen stattfindet. Zu diesen Kurven gehören auch als Sonderfall der Epizykloide die Kardioide, als Sonderfall der Hypozykloide die Astroide sowie die verlängerte oder verkürzte Epi- oder Hypozykloide.
  • Letztere Kurven entstehen, wenn der erzeugende Punkt außerhalb oder innerhalb des erzeugenden Kreises im Abstand von dessen Mittelpunkt liegt. Die Epi- und Hypozykloiden haben außerdem den Vorteil, daß sie kurzhubige Schleifbewegungen ermöglichen, was für die Erzielung optimaler Schleif- oder Läppergebnisse ebenfalls von wesentlicher Bedeutung ist.
  • Der Schleifmittelträger ist zweckmäßigerweise auf einer verschiebbaren Lagerplatte des ebenen Flächengelenks befestigt.
  • Der Schleifmittelträger kann dann auch auswechselbar auf der verschiebbaren Lagerplatte befestigt sein, so daß verschiedene Korngrößen des gebundenen oder ungebundenen Schleifmittels durch einfaches Auswechseln des Schleifmittelträgers verwendet werden können. Dieses Auswechseln wird dann besonders einfach, wenn der Schleifmittelträger in eine Schwalbenschwanzführung der verschiebbaren Lagerplatte einsetzbar ist.
  • Vorzugsweise ist auf den Schleifmittelträger eine Schleifmittelfolie mit gebundenem Korn aufklebbar. Das bei der Auftragung eines Läppgemisches auf den Schleifmittelträger erforderliche laufende Nachschleifen des Schleifmittelträgers kann dadurch entfallen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist die Gleitebene des ebenen Flächengelenks durch eine Vielzahl von in einem Käfig angeordneten Kugeln gebildet, wodurch eine geringe Reibung, niedrige Temperaturen, eine anspruchslose Wartung und eine hohe Lebensdauer gewährleistet werden. Um dabei eine exakte Führung zu erzielen, ist es zweckmäßig, wenn die verschiebbare Lagerplatte des ebenen Flächengelenks durch eine in Normalrichtung wirkende Vorspannkraft gegen die ortsfeste Lagerplatte des ebenen Flächengelenks gedrückt ist. Übersteigt dabei die Vorspannkraft die Anpreßkraft der Werkstücke um ein Mehrfaches, so werden die Einflüsse elastischer Änderungen beim Läppen oder Schleifen und die Einflüsse des Schmierfilms so stark reduziert, daß Führungsgenauigkeiten im Bereich von 10 3 mm erreicht werden.
  • Vorzugsweise wird die Vorspannkraft durch mindestens einen Magneten aufgebracht, was besonders einfach zu bewerkstelligen ist und den Verschleiß erheblich reduziert. Außerdem wird durch den Magneten eine Normalkraft erzeugt, die unabhängig von den Läpp- oder Schleifbewegungen stets gleich bleibt. Eine besonders einfache Anordnung wird dabei dadurch erzielt, daß der Magnet in die ortsfeste Lagerplatte eingesetzt ist und daß die verschiebbare Lagerplatte aus einem ferromagnetischen Werkstoff besteht. Besteht die ortsfeste Lagerplatte dann aus einem unmagnetischen Werkstoff, so kann die vorhandene Magnetkraft voll auf die verschiebbare Lagerplatte einwirken. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß die ortsfeste Lagerplatte aus Aluminium besteht und auf der der verschiebbaren Lagerplatte zugewandten Seite coatiert ist.
  • Durch diese Coatierung entsteht eine besonders harte und verschleißfeste Keramikoberfläche. Auch die Kugeln bestehen vorzugsweise aus einem unmagnetischen Werkstoff, da sie sonst in der Umgebung des Magneten an dem Käfig anliegen würden und damit die Reibung vergrößern würden.
  • Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn der Schleifmittelträger vertikal angeordnet ist. Dadurch wird ausgeschlossen, daß das Schleifgut auf dem Schleifmittelträger liegenbleibt und entsprechende Kratzspuren verursacht.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Abtriebsglied des Getriebes durch einen Bolzen gebildet, welcher in einem an dem Schleifmittelträger angreifenden Kupplungsglied drehbar gelagert ist. Ist der Bolzen dabei in einem Wälzlager des Kupplungsgliedes gelagert, so wird hierdurch eine besonders exakte und reibungsarme Uber- tragung der Bewegungen des Abtriebsgliedes auf den Schleifmittelträger gewährleistet. Weiterhin ist es auch zweckmäßig, wenn das Kupplungsglied durch eine senkrecht zur Gleitebene des ebenen Flächengelenks auslenkbare Blattfeder gebildet ist und wenn die Blattfeder an der verschiebbaren Lagerplatte des ebenen Flächengelenks befestigt ist.
  • Durch die Blattfeder werden dann bei der Bewegungsübertragung solche Kraftkomponenten ausgeschlossen, welche den Schleifmittelträger oder die verschiebbare Lagerplatte von der Gleitebene abheben könnten.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind zwei im Abstand zueinander angeordnete und synchron antreibbare Getriebe vorgesehen. Hierdurch wird die Führung des Schleifmittelträgers weiter verbessert. Außerdem kann dann der Schleifmittelträger so lang ausgeführt werden, daß die gleichzeitige Feinstbearbeitung mehrerer Werkstücke ermöglicht wird.
  • Es hat sich auch als besonders günstig erwiesen, wenn das Abtriebsglied des Getriebes eine verkürzte Hypozykloide beschreibt. Eine derartige verkürzte Hypozykloide kann dann auf besonders einfache Weise dadurch erzeugt werden, daß das Getriebe einen festen Kreis besitzt, auf dessen innerer Peripherie ein erzeugender Kreis ohne zu gleiten rollt und daß das Abtriebsglied innerhalb des erzeugenden Kreises in einem vorgebbaren Abstand von dessen Mittelpunkt angeordnet ist. Im Hinblick auf die erzielbare Oberflächengüte ist es dann besonders günstig, wenn der Abstand zwischen dem Abtriebsglied und dem Mittelpunkt des erzeugenden Kreises zumindest annähernd dem Abstand zwischen dem Mittelpunkt des festen Kreises und dem Mittelpunkt des erzeugenden Kreises entspricht. Bei einer derartigen Bemessung nehmen die verkürzten Hypozyklolden einen exakt achterförmigen Verlauf.
  • Eine besonders einfache Ausführung des Getriebes wird dadurch erzielt, daß der feste Kreis durch den Teilkreis eines innenverzahnten Zahnrades gebildet ist und daß der erzeugende Kreis durch den Teilkreis eines außenverzahnten Zahnrades gebildet ist. Das außenverzahnte Zahnrad kann dann durch einen Schneckentrieb angetrieben werden, wobei das Rad des Schneckentriebes koaxial zu dem innenverzahnten Zahnrad ausgerichtet ist und wobei das außenverzahnte Zahnrad drehbar und exzentrisch in dem Rad des Schneckentriebes gelagert ist. Ein synchroner Antrieb der beiden Getriebe kann dann auf besonders einfache Weise dadurch sichergestellt werden, daß die Schnecken beider Getriebe starr miteinander gekuppelt und gemeinsam antreibbar sind.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
  • Es zeigen: Figur 1 das Grundprinzip der Erzeugung einer verkürzten Hypozykloide und der Übertragung dieses Kurvenverlaufs auf einen Schleifmittelträger, Figur 2 eine Draufsicht auf den Schleifmittelträger und die beiden Getriebe einer Einrichtung zum Flachläppen oder Flachschleifen und Figur 3 einen Schnitt gemäß der Linie 111-1 II der Figur 2.
  • Figur 1 zeigt in stark vereinfachter schematischer Darstellung das Grundprinzip einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Flachläppen oder Flachschleifen. Es ist ein erstes Getriebe G zu erkennen, bei welchem auf der inneren Peripherie eines festen Kreises fK mit dem Mittelpunkt 1 ein erzeugender Kreis eK ohne zu gleiten rollt. Innerhalb des erzeugenden Kreises eK ist im Abstand zu dessen Mittelpunkt ein Exzenterpunkt E aufgezeigt, welcher eine verkürzte Hypozykloide beschreibt. Diese verkürzte Hypozykloide besitzt exakt die Form einer umlaufenden Acht, sofern -wie es in Figur 1 dargestellt ist- die Abstände MlM2 und M2E gleich groß sind. Am Ort des Exzenterpunktes E ist als Abtriebsglied ein Bolzen B befestigt, welcher sich in dem nicht näher bezeichneten Auge eines Kupplungsgliedes Ku drehen kann.
  • Im Abstand zu dem Getriebe G ist ein zweites synchron antreibbares und mit G' bezeichnetes Getriebe angeordnet. Der Aufbau dieses Getriebes G' entspricht exakt dem Aufbau des Getriebes G, was durch die Verwendung entsprechender gleicher Bezugszeichen angedeutet ist, denen zur Unterscheidung lediglich noch ein Strich hinzugefügt wurde.
  • Die den Bolzen B und B' gegenüberliegenden Enden der Kupplungsglieder Ku und Ku' sind fest mit einem Schleifmittelträger St verbunden, dessen dem Betrachter zugewandte Oberfläche die Läpp- oder Schleifebene bildet. Der Schleifmittelträger St ist auf der mit Ge bezeichneten Gleitebene eines ebenen Fläc-hengelenks verschiebbar angeordnet, so daß bei einer gleichzeitigen und synchronen Betätigung der beiden Getriebe G und G' jeder Punkt der Läpp-oder Schleifebene eine verkürzte Hypozykloide beschreibt, wie es durch die Kurve vH angedeutet ist. Dabei ist zu erkennen, daß die die Form einer umlaufenden Acht aufweisende verkürzte Hypozykloide eine Kurve darstellt, die sich innerhalb eines zeitlich begrenzten Schleifzyklus nicht an der gleichen Stelle wiederholt.
  • Die Figuren 2 und 3 zeigen die konstruktive Ausgestaltung einer Einrichtung zum Flachläppen oder Flachschleifen in der Draufsicht bzw. im Querschnitt. Diese Einrichtung besitzt eine horizontal ausgerichtete Tischplatte Tp, an deren Unterseite zwei im Abstand zueinander angeordnete Getriebe Cl und G1' mit Hilfe von Schrauben S befestigt sind.
  • In dem würfelförmigen Gehäuse Gh des ersten Getriebes G7 befindet sich eine Bohrung Bol, in welcher das Rad Ra eines Schneckentriebes mit Hilfe von zwei als Wälzlager ausgebildeten Radiallagern Rll drehbar gelagert ist. Die in das Rad Ra eingreifende Schnecke Sn des Schneckentriebs befindet sich in einer zweiten Bohrung Bo2 des Gehäuses Gh, in welcher auch die Schneckenwelle Snw der Schnecke Sn mit Hilfe von zwei als Wälzlager ausgebildeten Radiallagern Rl2 drehbar gelagert ist.
  • In das Rad Ra des Schneckentriebs ist exzentrisch zur Drehachse eine Bohrung Bo3 eingebracht, in welcher der Lagerzapfen Lz eines außenverzahnten Zahnrades aZ mit Hilfe von zwei als Wälzlagern ausgebildeten Radiallagern Rl3 drehbar gelagert ist. Dabei ist am freien Ende des Lagerzapfens Lz ein Spanndeckel Spd angeordnet, welcher mit Hilfe einer im Lagerzapfen Lz befestigten Spannschraube Sps gegen den Innenring des dort angeordneten Radiallagers Rl3 gedrückt wird. Zusätzlich ist zwischen den Außenringen der beiden Radiallager Rl3 eine Distanzbüchse Dh angeordnet, während der Innenring des zweiten Radiallagers Rl3 über einen Distanzring Dr an dem außenverzahnten Zahnrad aZ abgestützt ist.
  • Auf der Höhe des außenverzahnten Zahnrades aZ ist in einem kleinen Absatz der Bohrung Bol ein innenverzahntes Zahnrad iZ fest und verdrehsicher angeordnet. Die Exzentrizität der Bohrung Bo3, das außenverzahnte Zahnrad aZ und das innenverzahnte Zahnrad iZ sind dabei so bemessen, daß die Verzahnungen im Eingriff stehen und daß bei einer Drehung der Schneckenwelle Snw der Teilkreis Tk2 des außenverzahnten Zahnrades aZ auf den Teilkreis Tkl des innenverzahnten Zahnrades iZ rollt. Auf der Außenseite des außenverzahnten Zahnrades aZ ist eine Zwischenplatte Zp mit Hilfe von Senkschrauben Ss und eines Paßstiftes Psl befestigt. In die Zwischenplatte Zp ist exzentrisch zur Drehachse des außenverzahnten Zahnrades aZ ein Bolzen Bl eingeschraubt, auf welchem über ein Wälzlager Wl ein Blattfederträger Bft drehbar gelagert ist. Zwischen diesem Blattfederträger Bft und einer Klemmplatte Kpl ist mit Hilfe von Klemmschrauben Ksl eine mit Bf bezeichnete Blattfeder festgeklemmt.
  • Das zweite an der Unterseite der Tischplatte Tp befestigte Getriebe G1' ist genau so aufgebaut wie das erste Getriebe G1, was in Figur 2 durch die Verwendung entsprechender gleicher Bezugszeichen angedeutet ist, denen zur Unterscheidung lediglich noch ein Strich hinzugefügt wurde. In Figur 2 ist ferner zu erkennen, daß die Schneckenwelle Snw des ersten Getriebes G1 über eine Kupplungshülse Khl starr mit der Schneckenwelle Snw' des zweiten Getriebes G1' verbunden ist. Auf diese Weise können die beiden Getriebe Cl und G1' synchron über einen in der Zeichnung nicht dargestellten Motor angetrieben werden, dessen Antriebswelle über eine abgebrochen dargestellte zweite Kupplungshülse Kh2 starr mit der Schneckenwelle Snw verbunden ist. Durch diesen synchronen Antrieb beschreiben die als Abtriebsglieder wirkenden Bolzen B1 und B1' der Getriebe G1 bzw. G1' dann synchrone Kurven, bei welchen es sich um verkürzte Hypozykloiden handelt.
  • Um diese für Läpp- oder Schleifbewegungen besonders geeigneten verkürzten Hypozykloiden auf einen oberhalb der Tischplatte Tp angeordneten Schleifmittelträger St1 übertragen zu können, sind die Enden der durch Aussparungen Asp und Asp' der Tischplatte Tp hindurchgeführten Blattfedern Bf bzw. Bf' fest mit der verschiebbaren Lagerplatte vL eines ebenen Flächengelenks verbunden. Auf dieser verschiebbaren Lagerplatte vL ist eine Schwalbenschwanzführung Swf befestigt, in welche der Schleifmittelträger Stl unter Beifügung einer ebenen Zwischenlage Zl eingeschoben ist. Der Schleifmittelträger Stl ist dabei über in der Zeichnung nicht näher dargestellte Fixiermittel spielfrei in der Schwalbenschwanzführung Swf gehalten. Die starre Verbindung der beiden Blattfedern Bf und Bf' mit der verschiebbaren Lagerplatte vL wird über Klemmplatten Kp2 bzw. Kp2', Paßstifte Ps2 bzw.
  • Ps2' und Klemmschrauben Ks2 bzw. Ks2' vorgenommen.
  • Der verschiebbaren Lagerplatte vL des ebenen Flächengelenks ist eine ortsfeste Lagerplatte oL zugeordnet, welche an einem mit Lt bezeichneten plattenförmigen Lagerträger befestigt ist. Dieser senkrecht zur Tischplatte Tp ausgerichtete Lagerträger Lt ist über in der Zeichnung nicht näher dargestellte Befestigungsmittel fest mit der Tischplatte Tp verbunden. Die durch eine strichpunktierte Linie angedeutete Gleitebene Gel des ebenen Flächengelenks wird durch eine Vielzahl von Kugeln Kug gebildet, die unmittelbar zwischen der verschiebbaren Lagerplatte vL und der ortsfesten Lagerplatte oL angeordnet sind und deren Lage durch einen Käfig Kg gesichert ist.
  • In nicht näher bezeichnete Bohrungen des Lagerträgers Lt und der ortsfesten Lagerplatte oL sind insgesamt fünf mit Mag bezeichnete Magnete eingesetzt und in der ortsfesten Lagerplatte oL durch Fixierschrauben Fix gehalten. Diese Magnete Mag, bei welchen es sich um äußerst starke Permanentmagnete handelt, ziehen die aus einem ferromagnetischen Werkstoff bestehende verschiebbare Lagerplatte vL ohne sie zu berühren an und drücken sie somit mit einer ausschließlich in Normalrichtung wirkenden und von der Schleifbewegung unabhängigen Vorspannkraft gegen die Kugeln Kug. Da diese Vorspannkraft die Anpreßkraft der Werkstücke beim Läppen oder Schleifen um ein Mehrfaches übersteigt, ist eine äußerst exakte Führung der verschiebbaren Lagerplatte vL gewährleistet, was für die Erzielung einer hohen Maßgenauigkeit von besonderer Bedeutung ist. Diese exakte Führung kann auch durch den Antrieb der verschiebbaren Lagerplatte vL nicht beeinträchtigt werden, da die mit ihren Blattebenen parallel zur Gleitebene Gel ausgerichteten Blattfedern Bf und Bf' in der zur Gleitebene Gel senkrechten Richtung elastisch nachgeben.
  • Damit die von den Magneten Mag auf die verschiebbare Lagerplatte vL ausgeübte Kraft möglichst nicht verringert wird, bestehen die ortsfeste Lagerplatte oL und die Kugeln Kug aus unmagnetischen Werkstoffen. Die ortsfeste Lagerplatte oL besteht aus Aluminium, wobei die den Kugeln Kug zugewandte Fläche zur Erzielung einer hohen Verschleißfestigkeit coatiert ist. Die Kugeln Kug bestehen aus einem gehärteten unmagnetischen Stahl oder auch aus Glas.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Einrichtung beschreibt jeder Punkt auf der vertikal ausgerichteten Frontfläche des Schleifmittelträgers Stl eine verkürzte Hypozykloide. Auf diese Frontfläche wird dann beispielsweise eine Schleifmittelfolie mit gebundenem Korn aufgeklebt, was in Figur 3 durch eine strichpunktierte Linie Smf angedeutet ist. Ein ebenfalls durch eine strichpunktierte Linie angedeutetes Werkstück Ws wird dann zum Flachläppen oder Flachschleifen seiner Stirnseite in Richtung des Pfeiles Pf gegen die Schleifmittelfolie Smf gedrückt. Für die Aufnahme, Fixierung und Zustellung der Werkstücke Ws ist ein in der Zeichnung nicht dargestellter Werkstücksupport vorgesehen, welcher auf der Tischplatte Tp angeordnet ist. Auf diesem Werkstücksupport befinden sich in horizontaler Richtung nebeneinander mehrere individuelle Zustellschlitten, in welchen jeweils ein Werkstück aufgenommen wird. Jeder dieser in Richtung des Pfeiles Pf verschiebbaren Zustellschlitten ist mit einer separaten Feder ausgerüstet, welche den Anpreßdruck der Werkstücke Ws beim Läppen oder Schleifen bestimmt.
  • Außerdem wird auf sämtliche Zustellschlitten eine gemeinsame Federvorspannung ausgeübt, durch welche die einzelnen Zustellschlitten in die Schleifposition gebracht werden. Über eine ebenfalls in der Zeichnung nicht dargestellte Spritzeinrichtung wird beim Läppen oder Schleifen eine Flüssigkeit zugeführt, bei welcher es sich um Öl, Wasser oder auch um Emulsionen handeln kann.
  • Um die beschriebene Einrichtung speziellen Läpp- oder Schleifaufgaben anpassen zu können, ist es möglich, die innenverzahnten und die außenverzahnten Zahnräder der Getriebe auszutauschen. Auch für die als Abtriebsglieder der Getriebe dienenden Bolzen können bereits mehrere Schraublöcher mit verschiedenen Exzentrizitäten vorgesehen sein, so daß die Kurvenform der verkürzten Hypozykloide durch Änderung der Übersetzung und/oder der Exzentrizität des Abtriebsgliedes variiert werden kann.
  • Die Feinstbearbeitung der Stirnseiten von Lichtwellenleitern muß häufig vor Ort erfolgen, d.h. die entsprechende Einrichtung zum Flachläppen oder Flachschleifen muß als tragbares Gerät ausgeführt und mit einem Akkumulator oder einer Batterie ausgerüstet werden. Die Voraussetzungen hierfür sind bei der erfindungsgemäßen Einrichtung in besonderem Maße erfüllt, da der Antrieb der beiden Getriebe nur wenig Energie verbraucht. Dies ist insbesondere auf die reibungsarme Ausführung, auf die geringen beweglichen Massen und auf den kontinuierlichen, kurzhubigen Ablauf der Läpp- oder Schleifbewegungen zurückzuführen.
  • 25 Patentansprüche 3 Figuren - Leerseite

Claims (25)

  1. Patentansorüche 1. Einrichtung zum Flachläppen oder Flachschleifen von Werkstücken, insbesondere für die Feinstbearbeitung der Stirnseiten von Lichtwellenleitern, bei welcher die Werkstücke und der mit einem Antrieb gekoppelte Schleifmittelträger bei fortwährendem Richtungswechsel aufeinander gleiten, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schleifmitteiträger (St; Stel) auf der Gleitebene (Ge; Gel) eines ebenen Flächengelenks verschiebbar angeordnet ist und daß der Schleifmittelträger (St; Stl) an ein Getriebe (G, G'; Cl, G1') angekoppelt ist, dessen Abtriebsglied eine Epi- oder Hypozykloide beschreibt.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , daß der Schleifmittelträger (sti) auf einer verschiebbaren Lagerplatte (vL) des ebenen Flächengelenks befestigt ist.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , daß der Schleifmitteiträger (Stl) auswechselbar auf der verschiebbaren Lagerplatte (vL) befestigt ist.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , daß der Schleifmittelträger (Stl) in einer Schwalbenschwanzführung (Swf) der verschiebbaren Lagerplatte (vL) einsetzbar ist.
  5. 5. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch g ek e n n z e i c h n e t , daß auf den Schleifmittelträger (set1) eine Schlelfmittelfolie (Smf) mit gebundenem Korn aufklebbar ist.
  6. 6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Gleitebene (Gel) des ebenen Flächengelenks durch eine Vielzahl von in einem Käfig (Kg) angeordneten Kugeln (Kug) gebildet ist.
  7. 7. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , daß die verschiebbare Lagerplatte (vL) des ebenen Flächengelenks durch eine in Normalrichtung wirkende Vorspannkraft gegen die ortsfeste Lagerplatte (oL) des ebenen Flächengelenks gedrückt ist.
  8. 8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , daß die Vorspannkraft die Anpreßkraft der Werkstücke (Ws) um ein Mehrfaches übersteigt.
  9. 9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch g ek e n n z e i c h n e t , daß die Vorspannkraft durch mindestens einen Magneten (Mag) aufgebracht ist.
  10. 10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , daß der Magnet (Mag) in die ortsfeste Lagerplatte (oL) eingesetzt ist, und daß die verschiebbare Lagerplatte (vL) aus einem ferromagnetischen Werkstoff besteht.
  11. 11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , daß die ortsfeste Lagerplatte (oL) aus einem unmagnetischen Werkstoff besteht.
  12. 12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , daß die ortsfeste Lagerplatte (oL) aus Aluminium besteht und auf der der verschiebbaren Lagerplatte (vL) zugewandten Seite coatiert ist.
  13. 13. Einrichtung nach den Ansprüchen ó und 11 oder 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kugeln (Kug) aus einem unmagnetischen Werkstoff bestehen.
  14. 14. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schleifmittelträger (St; St1) vertikal angeordnet ist.
  15. 15. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Abtriebsglied des Getriebes (G, G'; G1, G1') durch einen Bolzen (B, B'; B1, B1') gebildet ist, welcher in einem an dem Schleifmittelträger (St) angreifenden Kupplungsglied (Ku) drehbar gelagert ist.
  16. 16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , daß der Bolzen (B1, B1') in einem Wälzlager (Wl) des Kupplungsgliedes gelagert ist.
  17. 17. Einrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch g ek e n n z e i c h n e t , daß das Kupplungsglied durch eine senkrecht zur Gleitebene (GeI) des ebenen Flächengelenks auslenkbare Blattfeder (Bf, Bf') gebildet ist.
  18. 18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , daß die Blattfeder (Bf, Bf') an der verschiebbaren Lagerplatte (vL) des ebenen Flächengelenks befestigt ist.
  19. 19. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h e t , daß zwei im Abstand zueinander angeordnete und synchron antreibbare Getriebe (G, G'; G1, G1') vorgesehen sind.
  20. 20. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Abtriebsglied des Getriebes (G, G'; Cl, G1') eine verkürzte Hypozykloide beschreibt.
  21. 21. Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , daß das Getriebe (G, G') einen festen Kreis (fK, fK') besitzt, auf dessen innerer Peripherie ein erzeugender Kreis (eK, eK') ohne zu gleiten rollt und daß das Abtriebsglied innerhalb des erzeugenden Kreises (eK, eK') in einem vorgebbaren Abstand von dessen Mittelpunkt (M2, M2') angeordnet ist.
  22. 22. Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , daß der Abstand zwischen dem Abtriebsglied und dem Mittelpunkt (M2, M2') des erzeugenden Kreises (eK, eK') zumindest annähernd dem Abstand zwischen dem Mittelpunkt (M1, M1') des festen Kreises (fK, fK') und dem Mittelpunkt (M2, M2') des erzeugenden Kreises (eK, eK') entspricht.
  23. 23. Einrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch g ek e n n z e i c h n e t , daß der feste Kreis durch den Teilkreis (Tk1) eines innenverzahnten Zahnrades (iZ) gebildet ist und daß der erzeugende Kreis durch den Teilkreis (Tk2) eines außenverzahnten Zahnrades (aZ) gebildet ist.
  24. 24. Einrichtung nach Anspruch 23, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , daß das außenverzahnte Zahnrad (aZ) durch einen Schneckentrieb antreibbar ist, wobei das Rad (Ra) des Schneckentriebes koaxial zu dem innenverzahnten Zahnrad (iZ) ausgerichtet ist und wobei das außenverzahnte Zahnrad (aZ) drehbar und exzentrisch in dem Rad (Ra) des Schneckentriebes gelagert ist.
  25. 25. Einrichtung nach den Ansprüchen 19 und 24, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schnecken (Sn, Sn') beider Getriebe (G1, G1') starr miteinander gekoppelt und gemeinsam antreibbar sind.
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