珩磨机的具有钵状的支架的、用于珩磨环的工具主轴

摘要

本发明涉及一种用于珩磨机（60）的工具主轴（1），所述工具主轴包括用于珩磨环（2）的马达驱动的支架（6），其中所述支架（6）具有至少一个液压的膨胀元件（11），利用所述膨胀元件能使珩磨环（2）在支架（6）中径向张紧并且对中，该工具主轴的特征在于，支架（6）构造成钵状的，具有环绕的壁部（9）和朝一侧封闭所述壁部（9）的底部（10），所述至少一个膨胀元件（11）在环绕的壁部（9）上在内侧构成，所有膨胀元件（11）都与一个液压室（14）连接，所述液压室设置在底部（10）中，并且仅设有唯一一个调节元件（15），利用所述调节元件能够调节液压室（14）中的液压介质（12）的压力并且由此调节所有膨胀元件（11）中的液压介质的压力。本发明提供了一种用于珩磨机的工具主轴，利用该工具主轴能够快速和简单地进行工具更换。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于珩磨机的工具主轴，包括用于珩磨环的马达 驱动的支架，其中所述支架具有至少一个液压的膨胀元件，利用所述 膨胀元件能在支架中径向夹紧珩磨环并使其对中。

背景技术

这样的珩磨机例如通过德国Eschwege/Werra的Antriebstechnik GmbH的公司印刷品“SynchroFine205HS”已知。

在珩磨时，在带齿的工件、例如齿轮或变速箱中，齿面在所谓的 珩磨环上滚动，该珩磨环通常由陶瓷材料制成或者涂覆陶瓷材料。由 此去除工件齿面的材料。珩磨环具有圆环形的基本形状并且本身具有 径向向内指向的齿面。

在工件和珩磨环滚动期间，珩磨环借助于工具主轴旋转；工件同 样借助于工件主轴旋转。工件主轴此时以在最高10000转/分的数量级 的转速旋转。由于在珩磨期间仅除去在15-50μm的数量级的多余尺寸， 珩磨环和工件在珩磨加工期间必须非常精确地相互对准和同步。珩磨 环必须相应固定和位置精确地保持在工具主轴中。

在现有技术中，为此例如使用液压的对中系统。为了保持用于加 工的珩磨环，利用液压的膨胀元件沿径向方向张紧珩磨环，其方式是， 将液压介质（通常是液压油）压入膨胀元件中。膨胀的膨胀元件使珩 磨环失去径向的可运动性。

在现有技术中，例如在“SynchroFine205HS”中（参见上文） 液压系统中的压力通过多个螺栓施加。在例如由于磨损或转换到其他 工件类型而更换工具时（更换珩磨环），必须松开所有这些螺栓并将其 重新旋紧，由此工具更换相当复杂。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种用于珩磨机的工具主轴，利用所述 工具主轴可以更为快速和简单地实现工具更换。

所述任务通过一种开头所述类型的工具主轴来解决，该工具主轴 的特征在于：

支架构造成钵状的，具有环绕的壁部和朝一侧封闭所述壁部的底 部，

所述至少一个膨胀元件在环绕的壁部上在内侧构成，

所有膨胀元件都与一个液压室连接，所述液压室设置在底部中，

并且，仅设有唯一一个调节元件，利用所述调节元件能够调节液 压室中的液压介质的压力并且由此调节所有膨胀元件中的液压介质的 压力。

在根据本发明的工具主轴中，液压系统以主要部件集成在支架的 底部中。在底部中设有通常在中央的液压室，利用所述液压室可以同 时向一个或（通常）多个液压管路加载压力或卸载压力，所述液压管 路向所述至少一个膨胀元件供应液压介质。液压室的尺寸不受支架的 环绕的壁部的壁厚限制，从而利用唯一一个调节元件可以毫无问题地 对于所有膨胀元件或支架的整个内圆周建立对于在珩磨加工期间固定 珩磨环足够的液压压力。通常设置在底部的内侧或外侧上的所述唯一 的调节元件可以简单和快速地操作，以便在工具更换时快速地降低和 建立液压压力。

所述调节元件通常构造成中央的（就是说在支架的旋转轴线上， 珩磨环的中点延伸通过所述旋转轴线）。通过将液压室和/或调节元件 设置在中央，避免了可能不同的液压管路和膨胀元件或一个液压膨胀 元件的部分区域之间的压力差。通常调节元件（例如利用可移动的柱 塞面）改变液压室的供液压介质使用的分容积。

底部可以构造成连贯的（没有孔）；在这种情况下底部也可以用于 接收在珩磨加工期间用于冷却和用于除去切屑和碎末的油。可选地（以 及优选地），底部具有通孔（孔），以便导出油或者也用于节省重量。 底部也在机械上稳定支架，从而能够更好地避免出现不平衡。

在本发明的范围内，在支架中设置一个或多个膨胀元件，并且每 个膨胀元件优选设有至少一个液压管路，所述液压管路使膨胀元件直 接与液压室连接；一个这样的液压管路这里通常部分地在环绕的壁部 中延伸，部分地在底部中延伸。

在根据本发明的工具主轴的一个优选的实施形式中设定，支架仅 具有一个液压的膨胀元件，所述一个液压的膨胀元件构造成环绕的， 并且设有多个液压管路，这些液压管路将所述一个膨胀元件与液压室 连接。利用这种结构实现了珩磨环在支架中特别精确的对中，这里液 压管路特别是均匀分布地设置。除了这种实施形式，也可以采用多个 优选均匀地沿壁部的（内）周边分布的液压的膨胀元件；对于多个膨 胀元件，通常给每个膨胀元件设置至少一个并且优选恰好一个通向液 压室的液压管路。这些液压管路（在所有实施形式中）通常星状地设 置并且均匀地沿支架的周边分布。

特别优选的是这样的实施形式，其中调节元件构造成调节螺栓。 调节螺栓可以特别简单地由一个工人操作并且在调节所述螺栓时允许 花费较小的力建立大的压力。如果希望，调节螺栓可以容易地用锁紧 螺母固定，以防止无意中的调节。

该实施方式的一个有利的改进方案设定，调节螺栓在内侧设置在 底部上。内侧通常（在工件主轴回缩时）可以良好地接近，并且在底 部的下侧上留有用于例如工具主轴的马达的位置。需要注意的是，在 本发明的范围内，通常每种类型的调节元件原则上都可以有利地设置 在底部的内侧。

在另一个实施形式中，调节元件构造成能够移动的滑块。滑块可 以特别容易地通过外部的操作机构操作。在最简单的情况下，滑块在 中央例如在外侧在底部上构成，并可以手动地或机动地（利用马达） （“通过按压按钮”）通过不随支架旋转的操作机构操作，在支架旋转 时也可以例如通过插入底部中的销钉保持在锁定珩磨环的位置中。

在该实施形式的一个有利的改进方案中，支架具有预紧装置，通 过所述预紧装置，所述滑块能够被预紧在夹紧珩磨环并使其对中的位 置中。在这种情况下，滑块在珩磨加工期间不需要通过外部的操作机 构保持。作为预紧装置特别是可以使用弹簧。可以手动或机动地（“通 过按压按钮”）克服预紧释放滑块，以便改装或更换珩磨环。为此特别 是可以使用外部的不随支架旋转的操作机构。

在另一个有利的改进方案中，支架具有锁定机构，通过所述锁定 机构滑块能够自锁在一个或多个夹紧珩磨环并使其对中的位置中。在 这种情况下，滑块在珩磨加工期间也不需要通过外部的操作机构保持。 这种锁定此时可以从外部手动地或机动地（“通过按压按钮”）解除， 以便改装或更换珩磨环。为此特别是可以采用不随支架旋转的操作机 构。

特别有利的是这样的实施形式，其中在外侧在支架的底部上设有 用于支架的马达式的驱动装置。通过设置在底部区域中的驱动装置可 以保持工具主轴沿径向方向的结构紧凑，这种结构特别是比马达沿径 向向外与壁部相邻地设置的情况小。

这里优选的是所述实施形式这样的改进方案，该改进方案设定， 支架在中央在底部的外侧上具有一个轴或刚性地与一个轴连接，并且 支架支承在所述轴上并且通过所述轴利用马达驱动。这种结构在实践 中得到验证并且是特别稳定的。

在本发明的范围还包括一种珩磨机，所述珩磨机包括至少一个工 件主轴和一个根据本发明的在上面说明的工具主轴。珩磨环（工具） 此时可以特别简单和快速地更换。工具主轴通常竖直地定向，并且工 件主轴通常能马达驱动地移动并且以其主轴轴线竖直定向。可选地也 可以采用其他的工具主轴和工件主轴的定向，例如水平的定向。

根据本发明的珩磨机的一个有利的实施形式设定，珩磨机包括机 壳，工件主轴和工具主轴设置在所述机壳中，在机壳中设置工作池， 所述工作池油密封地包围工具主轴。由此避免机壳的内腔受到污染。 工作池特别是可以构造成漏斗形的。

该实施形式的一个优选的改进方案设定，工作池具有带有缺口的 挡板，工件主轴能以主轴头穿过所述缺口导入所述工作池中，从而工 件主轴的主轴颈部油密封地封闭所述缺口，并且挡板油密封地可移动 地支承在工作池上，从而挡板在工件主轴相对于工具主轴的进给运动 期间被引导跟随运动。这种结构在实践中得到验证并使得可以实现工 作池特别好的密封性。

本发明其他的优点由说明书和附图得出，前面所述的并且还将进 一步说明的各特征根据本发明分别可以单独地或这以多个特征的任意 组合使用。所示和所述的实施形式不应理解为穷举的，而是对于说明 本发明具有示例的特性。

附图说明

在附图中示出本发明并且借助于实施例详细地阐述本发明。图中：

图1示出按照本发明的工具主轴的一个实施形式的示意性竖直横 向剖视图，所述工具主轴设置在油密封的工作池中；

图2示出与图1类似的工具主轴的支架在唯一一个膨胀元件的高 度上的示意性水平横向剖视图；

图3示出与图1类似的工具主轴的支架在多个膨胀元件的高度上 的示意性水平横向剖视图；；

图4示出与图1类似的工具主轴在调节元件和液压室的区域内的 示意性竖直横向剖视图，所述工具主轴具有自锁的滑块；

图5示出与图1类似的工具主轴在调节元件和液压室的区域内的 示意性竖直横向剖视图，所述工具主轴具有弹簧加载的滑块;

图6示出根据本发明的珩磨机的一个实施形式的示意性侧视图。

具体实施方式

图1举例示出按照本发明的工具主轴1的一个实施形式的竖直剖 视图。在工具主轴1中保持工具，即珩磨环2。工具主轴1设置在工 作池3中，所述工作池保护工具主轴1的周围环境不受油的污染。在 所示状态下，工件主轴4恰好提供一个保持在主轴头上的工件5，这 里是齿轮，以便对其进行珩磨加工；工件主轴4此时还处于工作池3 之外。

工具主轴1包括支架6、轴8和电机7，珩磨环2保持在所述支架 中，借助于所述电机可以驱动轴8并且由此还可以驱动支架6；珩磨 环2此时相应地绕竖直轴线VA旋转。支架6这里整体上支承在轴8 上。

支架8构造成钵状的并且保护环绕的壁部9和底部10，对此也参 见图2所示的支架8的水平剖视图，在该附图中还用虚线示出了（延 伸穿过膨胀元件11的）剖切面之外的几个细节。在壁部9的内侧上构 成环绕的膨胀元件11。膨胀元件11在液压介质（液压液体）12（用 点示出的阴影区）的压力升高时沿径向向内膨胀（见箭头方向R）并 由此可以夹紧珩磨环2。相反，在液压介质12的压力下降时，释放珩 磨环2。

膨胀元件11在所示的实施形式中基本上构造成环形的软管。液压 管路13这里在四个位置处通入膨胀元件11。这四个液压管路13与液 压室14连接，所述液压室（沿径向观察）在中央构造在底部10中。 液压管路13星状地离开液压室14延伸穿过底部10，然后在壁部9中 向上延伸；液压管路13这里对称绕液压室14分布（这里对于四个液 压管路角偏置量为360°/4=90°）并且构造成相同的，特别是具有相同 的长度。

液压室14中并且由此整个液压系统（包括膨胀元件11、液压管 路13和液压室14）中的液压介质12的压力可以通过调节元件15调 整，所述调节元件这里构造成调节螺栓（“液压膨胀螺栓”）15a。为了 提高液压室14中的压力，调节螺栓15a可以更远地旋入底部10中。 与调节螺栓连接的柱塞16此时更深地移入液压室14并由此倾向于压 缩液压介质12或将其从液压室14中排出（进入膨胀元件11）。为了 使液压室14中的压力降低，可以从底部10中旋出调节螺栓15a。柱 塞16此时倾向于使液压介质12膨胀或将其吸入液压室14中。

通过柱塞16可以从液压室14中排压出（或吸入）一定体积的液 压介质，所述液压介质使膨胀元件11明显膨胀（或收缩），从而单一 的调节元件15就足以能够使珩磨环2夹紧和松开。对于液压室14和 调节元件15的构成原则上整个底部10可供使用，从而可以将其尺寸 设计得足够大。特别是支架6或工具主轴1的径向尺寸不受影响。调 节螺栓15a这里可以从底部的内侧IS接近并且因此工人从上面通过珩 磨环2可以良好地触及调节螺栓。

工具主轴1设置在工作池3中，所述工作池构造成接近漏斗形的。 支架6设置在工作池上部较宽的区域中，在底部10的外侧（下侧） AS的区域中的电机7设置在工作池下部变窄的区域中；通过这种设 置，电机7不会影响工具主轴1的径向尺寸。

工作池3具有盖子17，所述盖子可以取下，以便更换珩磨环2。 在盖子17中能水平移动地（见箭头方向H）支承挡板18。挡板18具 有缺口（开口）19，所述缺口的直径等于工件主轴4的主轴颈部的直 径，从通过缺口19导入的工件主轴4完全封闭缺口19。此时工作池3 也被完全油密封地封闭，从而在珩磨加工时喷洒到珩磨环2和工件4 的接触区域中的油不会进入周围环境，而是停留在工作池3中。工件 主轴4的水平的进给运动这里导致水平地带动挡板18，但不会由此影 响工作池3的密封性。

在图1和2的实施形式中，底部10中设有两个排出通道20，油 能够通过所述排出通道从支架6中向下流出到工作池3中。在工作池 的底部上通常设置油出口（未示出）。

图3示出与图1和2所示类似的根据本发明的工具主轴的支架6 的液压系统的另一种结构形式；这里仅说明主要的区别。图3的剖视 图对应于图2的剖视图。

在该液压系统中，设有多个、这里是八个膨胀元件11，这些膨胀 元件分别通过一个液压管路3与中央的液压室14连接。由于所有的膨 胀元件11受到液压介质12的压力相同，由此可以实现对珩磨环非常 精确的对中。如图1所示那样，压力加载通过作用在液压室14上的单 一的调节元件实现。

图4示出调节元件15的另一种结构形式，它也可以在图1的工具 主轴中使用；这里仅说明主要的区别。

调节元件15这里构造成滑块15b，所述滑块能够被推入液压室14 中或从液压室中拉出，以便调整液压介质12的压力。如果滑块15b 在图4中向下被压入液压室14中，则滑块15b的滑块突起40卡接到 保持突起41的后面，所述保持突起在锁定杆42上构成。锁定杆42 与底部20固定连接并可以弹性向外（见箭头方向A）弯曲；这在将滑 块15b推入时通过楔作用自动发生。

在滑块突起40卡接到保持突起41后面的状态下，滑块15b不能 从液压室14中拉出。由此可以自动地保持（自锁定）通过将滑块15b 充分远地推入所实现的压力加载状态；由滑块突起40、保持突起41 和锁定杆42构成的整体也可以称为锁定机构。只有当锁定杆42被向 外拉动时（例如手动地拉动），滑块15b才能够缩回，并且液压室14 中的压力降低。

需要注意的是，在所示实施例中，设有两个保持突起41的平面， 从而由此可以调整到两个不同强度的压力。

图5示出调节元件15的另一个可选的结构形式，这种结构形式也 可以在图1的工具主轴中使用；这里仅说明主要区别。

调节元件15这里也构造成滑块15c，所述滑块基本上集成在底部 10中。滑块15c通过压力弹簧50预紧在用于实现液压室14中液压介 质12的高压力的位置中（相应地夹紧珩磨环）；精确的位置这里通过 固定的止挡51确定（可选地也可以省去固定的止挡51，从而用于高 压的滑块位置在压力弹簧50与所述一个或多个膨胀元件的弹性处于 平衡时得到；没有固定的止挡，液压介质12可能的泄漏可以较为容易 地得到补偿）。

利用辅助柱塞52，滑块15c可以克服弹簧力被向上推压，并由此 使得液压介质12中的压力降低。辅助柱塞52为此可以通过从下面沿 箭头方向D插入底部10中的销53向上推动。销53这里机动地通过 这里没有详细示出的操作机构移动，所述操作机构这里不随支架6旋 转。

需要注意的是，辅助柱塞52应具有较小的直径，以便在辅助柱塞 52的插入开始时不会不必要的提高液压室14中的压力。

在图6中用侧视图举例示出根据本发明的珩磨机60的一个实施形 式。珩磨机60具有工具主轴和工件主轴4，工具主轴设置在工作池5 中（例如在图1中示出），工件主轴通过十字滑架61和门架系统62 能够水平和竖直地移动。工件主轴4为此构造成，使得工件5不仅为 了珩磨加工而旋转，而且还按拾取法（Pick-Up-Verfahren）接纳和放 置。珩磨机60设置在基本上闭合的机壳64中。

珩磨机60具有传送带系统65，各个工件5通过所述传送带系统 穿过机壳64中的开口63可以被带入珩磨机60中以及可以被输出 （ausschaffen）。

传送带系统65可以将工件5带到检查站66，并通过在主轮（校 验轮）67上滚动来测量工件。为了输送工件5，这里使用沿竖直方向 可伸缩的抓具68。在检查时被识别为不适于进一步加工的工件5由抓 具68送回传送带系统65并被输出。

适于珩磨加工的工件5在检查站66上由工件主轴4按拾取法抓取 并被带至工作池3中的工具主轴处。在工具主轴上或者这里在珩磨轮 上进行的珩磨加工结束后，工件5连同工件主轴4被送回传送带系统 并输出。

工作池3这里防止油被带入机壳64的内部，所述油在珩磨加工时 对于冷却和从工件5和珩磨轮上冲走切屑和碎末是必要的。已加工的 工件5上可能的油残余可以利用压力空气再次被向（通过工件主轴4 封闭的）工作池3内部吹走。珩磨机60的内腔，就是说机壳64的内 部（在工作池3之外）保持基本上没有油。由此机壳64的内部基本上 是没有爆炸危险的。当然，在工作池3的内部还存在爆炸性的油气混 合物，从而只有工作池3还需要装备爆炸卸载装置70。