DE4219874C2 - Maschine zum Schleifen, Läppen und Polieren von Stahlkugeln - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine zum Schleifen, Läppen und Polieren von Stahlkugeln mit einer zwei einander gegenüberliegende, sich relativ zueinander drehende scheibenförmige Werkzeuge aufweisenden Bearbeitungseinheit und einem zur Versorgung der Bearbeitungseinheit mit Stahlkugeln und zur Aufnahme der Stahlkugeln von der Bearbeitungseinheit dienenden Behälter, wobei zwischen der Bearbeitungseinheit und dem Behälter ein Zuführkanal zum Zuführen der Stahlkugeln aus dem Behälter und ein Entladekanal zum Entladen der Stahlkugeln in den Behälter ausgebildet ist.

Maschinen der in Rede stehenden Art finden bei der Herstellung von Stahlkugeln durch Entgraten, Schleifen und Läppen Anwendung.

Bei der Herstellung von Stahlkugeln, wie sie beispielsweise in Kugellagern oder dgl. verwendet werden, wird zunächst aus Draht ein Rohling mit einer etwaigen Kugelform hergestellt. Die dabei auftretenden Grate werden dann in einem Entgratungsvorgang entfernt. Anschließend werden die Stahlkugeln einer Wärmebehandlung unterzogen, um ihnen die notwendige Festigkeit und Härte zu verleihen. Daran schließt sich ein Schleifvorgang an, auf den ein Läppvorgang folgt, wodurch den Kugeln nach dem Schleifen ihre endgültige Form mit hoher Präzision verliehen wird.

Eine Maschine der vorstehend beschriebenen Art zum Bearbeiten von Stahlkugeln ist aus der US 4 156 992 bekannt. Die bekannte Maschine weist eine Poliereinrichtung sowie einen zur Versorgung der Poliereinrichtung mit Stahlkugeln und zur Aufnahme der Stahlkugeln von der Poliereinrichtung dienenden Behälter auf. Zwischen der Poliereinrichtung und dem Behälter sind ein Zuführkanal zum Zuführen der Stahlkugeln aus dem Behälter und ein Entladekanal zum Entladen der Stahlkugeln in den Behälter ausgebildet.

Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Maschine zur Bearbeitung von Stahlkugeln anzugeben, bei der der anfallende Schleifabrieb sowie Fremdkörper, die sich versehentlich mit den zu bearbeitenden Stahlkugeln vermischen, wirksam aus der Maschine entfernbar sind.

Die erfindungsgemäße Maschine zum Schleifen, Läppen oder Polieren von Stahlkugeln löst die obige Aufgabe durch die Merkmale des einzigen Patentanspruches. Danach ist die Maschine der eingangs genannten Art derart ausgestaltet, daß der Zuführkanal und/oder der Entladekanal mindestens abschnittsweise von in deren Längsrichtung verlaufenden und parallel zueinander angeordneten Stangen gebildet ist.

Die Stahlkugeln werden der Bearbeitungseinheit vom Behälter aus über den Zuführkanal zugeleitet. Die Stahlkugeln durchlaufen dabei im zwischen den beiden Polierplatten gehaltenen Zustand fast eine ganze Runde und werden über den Entladekanal wieder in den Behälter zurückgeführt. Die Stahlkugeln zirkulieren durch den Behälter und die Bearbeitungseinheit so lange, bis sie eine vorgegebene Sollgröße erlangt haben.

Aufgrund der in dem Zuführkanal und/oder in dem Entladekanal parallel zueinander angeordneten Stangen können alle Abfallprodukte, d. h. die entfernten Grate bzw. das abgegratete Material, der Draht und fehlerhafte Kugeln, die kleiner sind als die Spalte zwischen den Stangen, nach unten hindurchfallen, bevor die Stahlkugeln der Bearbeitungseinheit entweder erneut zugeführt oder aus dieser entladen werden. Das Eindringen von solchen Abfallprodukten in die Bearbeitungseinheit und damit eine Beschädigung der verwendeten Werkzeuge ist dadurch wirksam verhindert.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf den einzigen Patentanspruch, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 in einer Vorderansicht, teilweise geschnitten, eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Maschine zum Schleifen, Läppen oder Polieren von Stahlkugeln,

Fig. 2 den Gegenstand aus Fig. 1 in einem Schnitt entlang der Linie 2-2,

Fig. 3 in der Draufsicht, vergrößert, den in Fig. 1 dargestellten Zuführ- und Entladekanal,

Fig. 4 in einer geschnittenen Darstellung die parallel zueinander angeordneten Stangen des Gegenstandes aus Fig. 1,

Fig. 5 in der Vorderansicht den gesamten Gegenstand aus Fig. 1 und

Fig. 6 in der Draufsicht den Gegenstand aus Fig. 5.

Die nachfolgend beschriebene Ausführungsform bezieht sich auf einen Läppvorgang. Auf Schleif- und Poliervorgänge bezogene Maschinen sind mit dem hier gewählten Ausführungsbeispiel nahezu identisch und unterscheiden sich im wesentlichen nur hinsichtlich der verwendeten Werkzeuge.

In den Fig. 5 und 6 ist eine Maschine 10 zum Läppen von Stahlkugeln in ihrer Gesamtheit in Vorderansicht und in Draufsicht gezeigt. Die Maschine 10 umfaßt eine als Drehförderer ausgeführte Fördereinrichtung 18 mit einem Behälter 20 zur Aufnahme von Stahlkugeln 12 und eine Bearbeitungseinheit 30. Die Stahlkugeln 12 werden der Bearbeitungseinheit 30 vom Behälter 20 aus nacheinander zugeführt.

Die Bearbeitungseinheit 30 umfaßt als Werkzeuge zwei einander gegenüberliegende Läppscheiben 32 und 34, von denen die eine, im folgenden als Drehscheibe bezeichnete Läppscheibe von einem Motor 36 angetrieben ist und die andere, im folgenden als Gegenscheibe bezeichnet ist. Die Drehscheibe 32 und die Gegenscheibe 34 sind beide aus einem speziellen Gußeisen gefertigt, das durch eine Wärmebehandlung gehärtet ist. Die einander gegenüberliegenden Oberflächen besitzen konzentrische Kugelrillen, die beide die gleiche Steigung aufweisen. Des weiteren sind Mittel zum Einstellen des Abstandes zwischen der Drehscheibe 32 und der Gegenscheibe 34 sowie in den Figuren nicht dargestellte Andrückmittel und ein ebenfalls nicht dargestellter Kanal zum Ableiten der benötigten Läppflüssigkeit vorgesehen. Die Position der Drehscheibe 32 relativ zur Gegenscheibe 34 kann dem Durchmesser der zu bearbeitenden Stahlkugeln angepaßt werden.

Wie aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlich, sind zwischen dem Behälter 20 und der Bearbeitungseinheit 30 ein Zuführkanal 40 und ein Entladekanal 50 vorgesehen, um die Stahlkugeln 12 vom Behälter 20 der Bearbeitungseinheit 30 zuzuleiten bzw. diese von der Bearbeitungseinheit 30 wieder in den Behälter 20 zurückzuführen. Die Gegenscheibe 34 besitzt an einer Stelle eine Öffnung, durch die die Stahlkugeln 12 zugeführt oder entladen werden. Der Zuführkanal 40 und der Entladekanal 50 sind an dieser Öffnung ausgebildet.

Eine dem Zuführkanal 40 zugeordnete Führung 42 weist Rillen mit der gleichen Steigung wie die Kugelrillen der Drehscheibe 32 und der Gegenscheibe 34 auf und leitet somit die Stahlkugeln 12 in die Kugelrillen hinein. Überdies ist gemäß der Darstellung in Fig. 1 an dem Entladekanal 50 eine aus Metall gefertigte oder bedarfsweise auch aus Kunststoff gefertigte Klinke 52 ausgebildet, die die Stahlkugeln 12 vom Zwischenraum zwischen Drehscheibe 32 und Gegenscheibe 34 in den Entladekanal 50 leitet.

Ein Förderer 60 führt die aus der Bearbeitungseinheit 30 ausgelassenen Stahlkugeln 12 wieder in den Behälter 20 zurück. Der Förderer 60 ist dem Entladekanal 50 nachgeordnet und umfaßt einen Auffangbehälter 62 für die Stahlkugeln 12, der durch eine pneumatische Kolben-Zylinder-Einheit 64 anhebbar und senkbar ist. Der Behälter 20 ist dem Speicher 60 nachgeordnet. Die vom Förderer 60 angehobenen Stahlkugeln 12 werden an unterschiedlichen radialen Positionen in den Behälter 20 entladen.

Wie bereits weiter oben erwähnt, gelangen die Stahlkugeln 12 vom Behälter 20 aus über den Zuführkanal 40 in die Bearbeitungseinheit 30. Über den Entladekanal 50 gelangen sie dann wieder von der Bearbeitungseinheit 30 zurück in den Behälter 20. Da die Stahlkugeln 12 die Strecke zwischen Behälter 20 und Bearbeitungseinheit 30 mehrere Male durchlaufen, werden sie so lange bearbeitet, bis die exakte Sollgröße und Maßgenauigkeit erreicht ist.

Bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel hat der Speicher 60 die Aufgabe, die umlaufenden Stahlkugeln 12 in den Behälter 20 an radial unterschiedlichen Stellen des Behälters 20 zurückzuführen. Da der Behälter 20 so ausgelegt ist, daß die Stahlkugeln 12 während einer Drehbewegung auf den Zuführkanal 40 verbracht werden, werden die der Bearbeitungseinheit 30 zugeführten Stahlkugeln 12 durch die verschiedenen Kugelrillen geläppt, während die Stahlkugeln 12 dann an radial unterschiedlichen Stellen wieder in den Behälter 20 gefördert werden. Des weiteren werden die Stahlkugeln 12 gründlich bewegt, bis sie von dem Entladekanal 50 aus den Speicher 60 erreichen. Folglich lassen sich die Größenunterschiede pro Behältereinheit (vgl. JIS B 1501) auf ein Minimum reduzieren.

Die oben beschriebene Ausführungsform weist auf dem Zuführ- und Entladekanal 40, 50 parallel zueinander angeordnete Stangen 44, 54 auf. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, sind die Abstände zwischen nebeneinander liegenden Stangen 44, 54 etwas schmaler als der Durchmesser der Stahlkugeln 12. Fremdkörper, z. B. Draht, entfernte Grate oder fehlerhafte Stahlkugeln, die sich möglicherweise unter die Stahlkugeln 12 mischen können, fallen durch die zwischen den Stangen 44, 54 gebildeten Spalte hindurch.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Maschine 10 erklärt.

Die zu bearbeitenden bzw. zu polierenden Stahlkugeln 12 werden zuerst in den Behälter 20 gegeben. Der Abstand zwischen der Drehscheibe 32 und der Gegenscheibe 34 wird so weit verringert, daß er kleiner ist als der Durchmesser der Stahlkugeln 12. Mit dem Start der Fördereinrichtung 18 werden der Bearbeitungseinheit 30 über den Zuführkanal 40 Stahlkugeln 12 zugeleitet. Die Stahlkugeln 12 laufen über die parallel angeordneten Stangen 44 des Zuführkanals 40 und werden dann durch die in der Führung 42 vorgesehenen Rillen geleitet und gelangen so in Kontakt mit den Kugelrillen der Drehscheibe 32. Die Bedienungsperson kann den Abstand zwischen der Drehscheibe 32 und der Gegenscheibe 34 manuell so einstellen, daß die Stahlkugeln 12 in korrekter Weise zwischen den Scheiben 32 und 34 in den Kugelrillen geführt werden.

Die Stahlkugeln 12 gelangen dann in die auf der Drehscheibe 32 und der Gegenscheibe 34 ausgebildeten Kugelrillen. Eine Abdeckung 38 schützt die Drehscheibe 32 und die Gegenscheibe 34. Auf die Kugelrillen der Drehscheibe 32 wird Läppflüssigkeit aufgebracht und die Bearbeitungseinheit 30 wird gestartet. Beim Anlaufen des Motors 36 beginnt die Drehscheibe 32 eine zur Gegenscheibe 34 relative Drehbewegung im Uhrzeigersinn auszuführen. Die Stahlkugeln 12 durchlaufen dabei fast eine ganze Runde in den Kugelrillen der Drehscheibe 32 bzw. der Gegenscheibe 34 und gelangen zusammen mit der Flüssigkeit in den Entladekanal 50, wo sie wiederum über mehrere parallel zueinander angeordnete Stangen 54 laufen und so über den zwischengeschalteten Förderer 60 zurück in den Behälter 20 gelangen. Eine Anzahl von Stahlkugeln 12 wird vom Behälter 20 aus kontinuierlich der Bearbeitungseinheit 30 zugeführt und zwischen der Drehscheibe 32 und der Gegenscheibe 34 unter einem Anpreßdruck gehalten. Die Stahlkugeln 12 zirkulieren zwischen Bearbeitungseinheit 30 und Behälter 20 solange, bis die exakte Sollgröße und Genauigkeit erreicht ist. Die Drehfrequenz der Fördereinrichtung 18 und der Drehscheibe 32 ist so eingestellt, daß eine Anzahl von Stahlkugeln 12 unter ausgeglichenen bzw. normalen Bedingungen zirkuliert. Der zwischen Drehscheibe 32 und Gegenscheibe 34 herrschende Anpreßdruck wird hydraulisch gesteuert. Der Anpreßdruck kann dabei bei Null beginnend stufenlos erhöht werden und wird automatisch derart gesteuert, daß der Energieverbrauch des Motors 36 innerhalb vorgegebener Grenzen bleibt.

Wie weiter oben schon erwähnt wurde, müssen die Stahlkugeln 12 beim Zirkulieren über eine Reihe parallel angeordneter Stangen 44, 54 rollen. Beim Passieren des Zuführkanals 40 wird entsprechend zufällig eingebrachtes Drahtmaterial bzw. werden fehlerhafte Kugeln, usw. von den Stahlkugeln 12 getrennt und können nicht mehr in die Bearbeitungseinheit 30 gelangen. Beim Passieren der Entladekanals 50 werden Abgratungen, usw., die möglicherweise noch an den Stahlkugeln 12 haften, ebenfalls entfernt und gelangen daher nicht mehr in den Behälter 20. Unterhalb der parallelen Stangen 44, 54 befindet sich eine Pfanne bzw. Wanne zum Auffangen der abgesonderten Fremdkörper, wie z. B. Abgratungen, wo diese dann zusammen mit der Schleifflüssigkeit in einen Öltank verbracht werden.

Die Beschreibung des vorstehenden Ausführungsbeispiels bezog sich auf einen Läppvorgang. Die im wesentlichen gleiche Maschine kann jedoch auch für Schleif- oder Poliervorgänge verwendet werden, wenn an Stelle der aus Gußeisen bestehenden Läppscheiben entsprechend andere Werkzeuge verwendet werden. Außerdem ist die Klinke 52 dann zweckmäßigerweise aus Kunststoff hergestellt.

Claims (1)

1. Maschine zum Schleifen, Läppen oder Polieren von Stahlkugeln (12) mit
   einer zwei einander gegenüberliegende, sich relativ zueinander drehende scheibenförmige Werkzeuge (32, 34) aufweisenden Bearbeitungseinheit (30) und
   einem zur Versorgung der Bearbeitungseinheit (30) mit Stahlkugeln (12) und zur Aufnahme der Stahlkugeln (12) von der Bearbeitungseinheit (30) dienenden Behälter (20), wobei zwischen der Bearbeitungseinheit (30) und dem Behälter (20) ein Zuführkanal (40) zum Zuführen der Stahlkugeln (12) aus dem Behälter (20) und ein Entladekanal (50) zum entladen der Stahlkugeln (12) in den Behälter (20) ausgebildet ist,
   dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführkanal (40) und/oder der Entladekanal (50) mindestens abschnittsweise von in deren Längsrichtung verlaufenden und parallel zueinander angeordneten Stangen (44, 54) gebildet ist.