Beschreibung

Die Erfindung betri f ft ein Werkstückbearbeitungssystem, umfassend eine Werkzeugeinheit mit einem Bearbeitungswerkzeug in Form eines Finishwerkzeugs , ferner umfassend eine Werkstückaufnahme zur Aufnahme eines Werkstücks , insbesondere eines Lagerrings für Wäl zlager .

Ein solches System ist aus der DE 10 2010 036 445 Al bekannt und dient dazu, Lagerringe von Großwäl zlagern mechanisch zu bearbeiten . Das bekannte System umfasst ein massives Maschinenbett mit mehreren Kugelreihen, auf denen ein zu bearbeitender Lagerring angeordnet wird . Ferner ist ein Antrieb vorgesehen, mittels welchem das Werkstück um seine zentrale Werkstückachse herum antreibbar ist . Zur Bearbeitung des Werkstücks dient eine stationäre Schlei f- oder Honvorrichtung .

Das bekannte System hat den Nachteil , dass es - in Abhängigkeit einer zu bearbeitenden maximalen Werkstückgröße - dauerhaft sehr viel Platz beansprucht . Wenn eine Bearbeitung auch von Lagerringen eines Großwäl zlagers mit mehreren Metern Durchmesser möglich sein soll , benötigt allein das Maschinenbett eine entsprechend große , stabile und ebene Auf Stell fläche von bspw . mehr als 50 Quadratmetern . Gleichzeitig ist die am Markt nachgefragte Stückzahl solcher Großwäl zlager aber so niedrig, dass es für einen Hersteller von Wäl zlagern sehr schwierig ist , das bekannte System dauerhaft und der beanspruchten Auf Stell fläche entsprechend aus zulasten .

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , ein Werkstückbearbeitungssystem anzugeben, das eine wirtschaftliche Bearbeitung kleiner Stückzahlen auch sehr großer Werkstücke ermöglicht .

Diese Aufgabe wird bei einem Werkstückbearbeitungssystem der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst , dass die Werkzeugeinheit eine Führungseinrichtung aufweist , mittels welcher die Werkzeugeinheit entlang einer Bewegungsbahn bewegbar an mindestens einer Führungs fläche des Werkstücks geführt ist .

Bei dem erfindungsgemäßen Werkstückbearbeitungssystem ist die Werkzeugeinheit mittels einer Führungseinrichtung unmittelbar an dem Werkstück geführt , sodass die Werkzeugeinheit zur Bearbeitung und während der Bearbeitung des Werkstücks längs des Verlaufs des Werkstücks an dem Werkstück selbst geführt ist . Auf diese Weise ist es möglich, die Werkzeugeinheit dem Verlauf des Werkstücks folgend zu bewegen, was insbesondere damit einhergeht , dass das Werkstück während der Bearbeitung ruht . Da für ein ruhendes Werkstück keine speziellen Werkstückaufnahmen erforderlich sind, kann die für die Werkstückaufnahme erforderliche Auf Stell fläche flexibel genutzt werden und muss nicht dauerhaft für die nur temporäre Bearbeitung eines Werkstücks vorgehalten werden .

Bei dem Werkstückbearbeitungssystem handelt es sich um ein Finishsystem mit einem Finishwerkzeug . Dies ermöglicht es , das Werkstück entlang seines Verlaufs zumindest im Bereich eines Oberflächenabschnitts finishend zu bearbeiten . Es ist bevorzugt , dass die Werkstückeinheit einen Os zillationsantrieb umfasst , mittels welchem das Finishwerkzeug entlang einer Os zillationsachse os zillierend antreibbar ist . Die Os zillationsachse verläuft vorzugsweise winklig oder senkrecht zu der Bewegungsbahn .

In vorteilhafter Weise sind das Werkstück, die Bewegungsbahn und die Führungs fläche ringförmig ausgebildet , sodass das Werkstück entlang eines in sich geschlossenen, ringförmigen Verlaufs bearbeitet werden kann .

In vorteilhafter Weise ist die Werkstückaufnahme zur orts festen und unbewegbaren Fixierung des Werkstücks ausgebildet . Im einfachsten Fall kann das zu bearbeitende Werkstück auf eine Auf Stell fläche oder den Boden einer Fertigungsumgebung aufgelegt werden . Es ist auch möglich, dass eine Auflageelemente , beispielsweise Auflageböcke , bereitgestellt werden, welche entlang des beispielsweise ringförmigen Verlaufs des Werkstücks verteilt angeordnet sind oder werden . Somit ist ein auf diese Auflageelemente aufgelegtes Werkstück im Bereich dieser Auflageelemente abgestützt ; in den zwischenliegenden Bereichen ist das Werkstück freischwebend angeordnet . Die genannten Auflageelemente können nach Fertigstellung der Bearbeitung eines Werkstücks abgebaut und insbesondere platzsparend gelagert oder anderweitig genutzt werden .

Die mindestens eine Führungs fläche , entlang welcher die Werkzeugeinheit entlang einer Bewegungsbahn bewegbar ist , kann beispielsweise durch eine beispielsweise ringförmig verlaufende Auflagefläche des Werkstücks gebildet sein, auf welcher die Werkzeugeinheit bei ihrer Bewegung längs der Bewegungsbahn abrollt oder gleitet . In diesem Fall lastet das Gewicht der Werkzeugeinheit zumindest anteilig auf der Auflagefläche des Werkstücks , sodass das Gewicht der Werkzeugeinheit von der Auflagefläche und dem Werkstück aufgenommen wird .

Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es möglich, dass die mindestens eine Führungs fläche eine Stütz fläche aufweist , entlang welcher die Werkzeugeinheit bei ihrer Bewegung längs der Bewegungsbahn abrollend oder gleitend abgestützt ist . Bei einer solchen Stütz fläche handelt es sich insbesondere um eine Fläche des Werkstücks , welche bei Anordnung auf oder in der Werkstückaufnahme eine vertikale Orientierung aufweist , wobei die Stütz fläche beispielsweise ebenfalls einen ringförmigen Verlauf aufweisen kann . Mit einer solchen Stütz fläche kann die Werkzeugeinheit relativ zu einer zentralen Werkstückachse eines ringförmigen Werkstücks einen definierten Abstand in radialer Richtung einnehmen, und zwar entlang des gesamten Verlaufs des Werkstücks .

Es ist denkbar, dass die Werkzeugeinheit mit Handkraft entlang der Bewegungsbahn angetrieben wird . Bevorzugt ist es j edoch, dass ein motorischer Antrieb zum Antrieb der Werkzeugeinheit entlang der Bewegungsbahn vorgesehen ist .

Es ist möglich, dass ein solcher motorischer Antrieb orts fest angeordnet ist . Dabei kann es sich beispielsweise um einen Roboter handeln, dessen stationäre Basis beispielsweise in einem freien Innenraum eines ringförmigen Werkstücks , insbesondere im Bereich einer zentralen Achse eines ringförmigen Werkstücks angeordnet ist . Ein bewegbar antreibbarer Wirkbereich des Roboters ist mit der Werkzeugeinheit verbunden, sodass die Werkzeugeinheit längs der Bewegungsbahn angetrieben werden kann . Hierbei bringt der Roboter die für die Bewegung der Werkzeugeinheit notwendige Antriebsenergie auf ; gleichzeitig ist die Werkzeugeinheit mittels der Führungseinrichtung an der Führungs fläche des Werkstücks geführt . Mit anderen Worten : Ein als Antrieb verwendeter Roboter muss nicht gleichzeitig so stabil und verwindungsstei f sein, dass die Werkzeugeinheit entlang des Verlaufs des Werkstücks hochgenau relativ zu einem bestimmten Werkstückabschnitt positioniert werden könnte ; diese Aufgabe übernimmt die mit der Führungs fläche des Werkstücks zusammenwirkende Führungseinrichtung der Werkzeugeinheit .

Es ist außerdem möglich, dass der motorische Antrieb Teil der Werkzeugeinheit ist , also gemeinsam mit der Werkzeugeinheit längs der Bewegungsbahn bewegbar ist , und mit einer stationären Antriebs fläche des Werkstücks zusammenwirkt . Ein solcher Antrieb kann mittels Reibschluss , beispielsweise durch den Reibschluss von Antriebsrollen und der Antriebs fläche , realisiert werden . Ein solcher Antrieb kann auch formschlüssig realisiert werden, beispielsweise durch einen Verzahnungsangri f f des motorischen Antriebs mit einer entsprechend geformten Gegenfläche des Werkstücks .

In vorteilhafter Weise handelt es sich bei der mittels des Bearbeitungswerkzeugs zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks um eine Wäl zkörper-Laufbahn . Insbesondere handelt es sich um eine Laufbahn für zylindrische , kegel förmige oder tonnenförmige Wäl zkörper, wobei diese Laufbahn mittels eines Finishwerkzeugs in Form eines Finishsteins oder eines Finishbands finishend bearbeitet wird . Bei einer solchen Finishbearbeitung steht das Finishwerkzeug mit einem Teilabschnitt der finishend zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks in einem flächigen Eingri f f , wobei das Finishwerkzeug längs einer Os zillationsachse os zillierend hin und her bewegt wird . Die bei einer klassischen Finishbearbeitung durch Rotation des Werkstücks bereitgestellte Rotationsbewegungskomponente wird bei dem erfindungsgemäßen Werkstückbearbeitungssystem durch die Bewegung der Werkzeugeinheit entlang der Bewegungsbahn bereitgestellt . Bezogen auf eine bestimmte Position längs einer - in einer Hori zontalebene angeordneten -Bewegungsbahn erstreckt sich die Os zillationsachse in einer Vertikalebene .

Es ist möglich, dass die mindestens eine Führungs fläche und eine mittels des Bearbeitungswerkzeugs zu bearbeitende Oberfläche des Werkstücks durch denselben Oberflächenabschnitt des Werkstücks gebildet sind . Dabei kann sich beispielsweise um eine Wäl zkörper-Laufbahn handeln, entlang welcher die Werkzeugeinheit geführt ist , und die aber auch gleichzeitig mittels des Bearbeitungswerkzeugs bearbeitet wird . Eine solche Aus führung eignet sich insbesondere für Reparaturen vor Ort eines zu reparierenden Werkstücks , insbesondere eines Außenoder Innenrings eines Wäl zlagers .

Alternativ hierzu ist es möglich, dass die mindestens eine Führungs fläche und eine mittels des Bearbeitungswerkzeugs zu bearbeitende Oberfläche des Werkstücks durch unterschiedliche Oberflächenabschnitte des Werkstücks gebildet sind .

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung bevorzugter Aus führungsbeispiele .

In der Zeichnung zeigt

Fig . 1 eine perspektivische Ansicht einer Aus führungs form eines Werkstückbearbeitungssystems ;

Fig . 2 einen Ausschnitt aus Fig . 1 in vergrößerter Darstellung;

Fig . 3 einen der Fig . 2 entsprechenden Ausschnitt aus Fig . 1 aus einer entgegengesetzten Perspektive ;

Fig . 4 eine perspektivische Ansicht einer weiteren

Aus führungs form eines Werkstückbearbeitungssystems ; und

Fig . 5 eine Draufsicht einer weiteren Aus führungs form eines Werkstückbearbeitungssystems . Eine Aus führungs form eines insgesamt mit dem Bezugs zeichen 10 bezeichneten Werkstückbearbeitungssystems ist in Figur 1 dargestellt . Das System 10 umfasst eine Werkzeugeinheit 12 und ein ringförmiges Werkstück 14 .

Das Werkstück 14 ist in Form eines Lagerrings 16 für Wäl zlager ausgebildet . Insbesondere handelt es sich bei dem Lagerring 16 um einen Lagerring für ein Großwäl zlager, wobei der Lagerring 16 einen Durchmesser von mindestens zwei Metern, insbesondere von mindestens drei Metern, insbesondere von mindestens vier oder fünf Metern aufweist .

Der Lagerring 16 kann ein Außenring oder einen Innenring eines Wäl zlagers sein . Das Werkstück 14 beziehungsweise der Lagerring 16 weist eine zentrale Werkstückachse 18 auf .

Zur Positionierung des Werkstücks 14 relativ zu einer insbesondere hori zontalen Auf Stell fläche 20 ist eine insgesamt mit dem Bezugs zeichen 22 bezeichnete Werkstückaufnahme vorgesehen . Diese umfasst eine Mehrzahl von Auflageelementen 24 , 26 , welche ihrerseits j eweilige Auflageflächen 28 , 30 aufweisen, die entlang des ringförmigen Verlaufs des Werkstücks 14 verteilt angeordnet sind und das Werkstück 14 nach unten hin abstützen . Die Auflageflächen 28 , 30 erstrecken sich vorzugsweise in einer hori zontalen Ebene und senkrecht zu der zentralen Achse 18 des Werkstücks 14 .

Mit der vorstehend beschriebenen Werkstückaufnahme 22 ist das Werkstück 14 relativ zu der Auf Stell fläche 20 orts fest und unbewegbar fixiert . Bedingt durch die große Masse des Werkstücks 14 , durch die reibschlüssige Auflage auf den Auflageflächen 28 , 30 und durch die nachfolgend erläuterte Art und Weise der Bearbeitung des Werkstücks 14 sind weitere Elemente zur Fixierung des Werkstücks 14 nicht erforderlich .

Das Werkstück 14 weist eine zu bearbeitende , ringförmig um die zentrale Achse 18 des Werkstücks 14 herum verlaufende Oberfläche 32 auf , die insbesondere in Form einer Wäl zkörper- Laufbahn ausgebildet ist . Die Oberfläche 32 grenzt an eine ringförmig verlaufende Auflagefläche 34 an, welche sich in einer hori zontalen Ebene erstreckt . Die Auflagefläche 34 grenzt an eine insgesamt ringförmige , zylindrische Stütz fläche 36 , die bezogen auf die zentrale Achse 18 des Werkstücks 14 nach radial außen weist oder aber auch nach radial innen weisen kann .

Die vorstehend genannten Flächen 32 , 34 , 36 sind urformend oder spanend hergestellte Flächen des Werkstücks 14 . Mindestens eine dieser Flächen dient zur Führung der Werkzeugeinheit 12 längs einer Bewegungsbahn 38 , welche sich ringförmig um die zentrale Achse 18 des Werkstücks 14 herum erstreckt . Diese Bewegungsbahn ist in Figur 1 abschnittsweise mit strichpunktierten Linien angedeutet .

Es ist möglich, dass zur Energieversorgung der Werkzeugeinheit 12 eine zentrale Versorgung 40 vorgesehen ist , die vorzugsweise im Bereich der oder oberhalb der zentralen Achse 18 des Werkstücks 14 angeordnet ist .

Der Aufbau und die Funktionsweise der Werkzeugeinheit 12 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 3 beschrieben . Die Werkzeugeinheit 12 umfasst ein Bearbeitungswerkzeug 40 in Form eines Finishwerkzeugs , insbesondere eines Finishsteins , mit einer Wirkfläche 42 , die flächig an der zu bearbeitenden Oberfläche 32 des Werkstücks 14 anliegt . Das Bearbeitungswerkzeug 40 (nachfolgend kurz : "Werkzeug 40" ) ist an einem Halter 44 gehalten, der von einer Andrückeinheit 46 beaufschlagt ist , sodass die Wirkfläche 42 des Werkzeugs 40 gegen die Oberfläche 32 des Werkstücks 14 angedrückt wird .

Ferner ist ein Os zillationsantrieb 48 vorgesehen, der den Halter 44 und somit auch das Werkzeug 40 in eine os zillierenden Bewegung längs einer Os zillationsachse 50 versetzt . Der Os zillationshub längs der Os zillationsachse 50 kann kleiner sein als eine quer zu dem ringförmigen Verlauf der Oberfläche 32 gemessene Breite 52 der Oberfläche 32 . Um die Oberfläche 32 in diesem Fall über die gesamte Breite 52 hinweg bearbeiten zu können, sind die Andrückeinheit 46 und der Os zillationsantrieb 48 und somit auch der Halter 44 und das Werkzeug 40 an einem Schlitten 54 gehalten, der längs einer Schlittenachse 56 relativ zu einem Gestellteil 58 der Werkzeugeinheit 12 bewegbar ist . In der Nomenklatur der Finishtechnologie entspricht die aus den Bauteilen 54 bis 58 gebildete Einheit dem Antrieb für einen sogenannten "Überlagerungshub" .

Die Werkzeugeinheit 12 weist ein weiteres Gestellteil 60 auf , das zur Anordnung einer insgesamt mit dem Bezugs zeichen 62 bezeichneten Führungseinrichtung dient . Die Führungseinrichtung 62 umfasst mindestens eine Auflagerolle 64 , vergleiche Figur 2 , und/oder mindestens eine Stützrolle , vergleiche Figur 3 . Die Auflagerolle 64 rollt auf der Auflagefläche 34 des Werkstücks 14 ab . Die Stützrolle 66 rollt an der Stütz fläche 36 des Werkstücks 14 ab . Die Auflagefläche 34 und die Stütz fläche 36 bilden j eweils eine Führungs fläche 68 , 70 zur Führung der Werkzeugeinheit 12 entlang der ringförmigen Bewegungsbahn 38 .

Durch die Führung der Werkzeugeinheit 12 an den Führungs flächen 68 , 70 des Werkstücks 14 ist das Werkzeug 40 der Werkzeugeinheit 12 relativ zu dem Werkstück 14 und somit relativ zu der zu bearbeitenden Oberfläche 32 des Werkstücks 14 sehr genau positioniert , und zwar entlang des gesamten Verlaufs der Werkzeugeinheit 12 entlang der ringförmigen Bewegungsbahn 38 .

Für die Bewegung der Werkzeugeinheit 12 entlang des ringförmigen Verlaufs des ruhenden Werkstücks 14 ist ein motorischer Antrieb 72 vorgesehen, der mindestens eine der genannten Rollen 64 und/oder 66 antreibt . Der motorische Antrieb 72 ist beispielsweise ebenfalls an dem Gestellteil 60 angeordnet . Bei in dem in der Zeichnung dargestellten Aus führungsbeispiel dient die Auflagefläche 34 und/oder die Stütz fläche 36 somit nicht nur als Führungs fläche 68 bzw . 70 , sondern auch als stationäre Antriebs fläche des Werkstücks 14 .

Zur Bearbeitung der Oberfläche 32 des Werkstücks 14 treibt der Antrieb 72 die Werkzeugeinheit 12 entlang der ringförmigen Bewegungsbahn 38 an . Dabei ist die Werkzeugeinheit 12 mittels der Führungseinrichtung 62 an den Führungs flächen 68 , 70 geführt , sodass das Werkzeug 40 entlang des Verlaufs der Bewegungsbahn 38 eine definierte Position zu der zu bearbeitenden Oberfläche 32 einnimmt . Während dieser Bearbeitung os zilliert das Werkzeug 40 längs der Os zillationsachse 50 und wird gegebenenfalls zusätzlich mit niedrigerer Frequenz längs der Hubachse 56 angetrieben .

Ein in Figur 4 dargestelltes Aus führungsbeispiel eines Werkstückbearbeitungssystems 10 umfasst alternativ zu der zentralen Energieversorgung 40 gemäß dem Aus führungsbeispiel der Figuren 1 bis 3 eine zentrale Versorgungseinheit 74 . Diese ist vorzugsweise im Bereich der zentralen Achse 18 des Werkstücks 14 auf der Auf Stell fläche 20 angeordnet und umfasst einen um die zentrale Achse 18 herum bewegbaren Roboterarm 76 . Der Roboterarm 76 weist einen Wirkbereich 78 auf . Dieser Wirkbereich kann dazu dienen, die Werkzeugeinheit 12 mit Energie zu versorgen . Es ist auch möglich, dass der Wirkbereich 78 als Antriebseinheit für eine Bewegung der Werkzeugeinheit entlang der Bewegungsbahn 38 dient .

Ein in Figur 5 dargestelltes Aus führungsbeispiel eines Werkstückbearbeitungssystems 10 zeichnet sich dadurch aus , dass die finishend zu bearbeitende Oberfläche 32 eines Werkstücks 14 (hier am Beispiel eines Außenrings eines Wäl zlagers ) identisch ist mit der Führungs fläche 68 , an welcher sich mindestens eine Werkzeugeinheit 12 abstützt . Es ist möglich, dass mehrere , entlang einer Bewegungsbahn 38 zueinander versetzt angeordnete Werkzeugeinheiten 12a, 12b vorgesehen sind .

Zur Positionierung mindestens einer Werkzeugeinheit 12 ist eine Abstützeinrichtung 80 vorgesehen, welche bezogen auf die zentrale Achse 18 des Werkstücks 14 mehrere , zueinander winkelversetzte Abstützelemente 82 aufweist . Diese sind an ihren freien Enden mit einer Werkzeugeinheit 12a oder 12b oder mit einer Abstützrolle 84 versehen . Vorzugsweise ist der Winkelversatz zwischen j eweils einem Paar von benachbarten Abstützelementen 82 identisch (und beträgt bei beispielsweise drei Abstützelementen 120 ° ) .

Die Abstützelemente 82 können längenveränderbar sein, beispielsweise als Teleskoparme ausgebildet sein .

Die in Fig . 5 dargestellte Anordnung eignet sich insbesondere für einen dezentralen Einsatz , beispielsweise zur Reparatur an einem Einbauort eines Wäl zlagers .