BR0300429B1 - Máquina conformadora de engrenagem e processo para a operação de uma máquina conformadora de engrenagem - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÁQUINA CONFORMADORA DE ENGRENAGEM E PROCESSO PARA A OPERA- ÇÃO DE UMA MÁQUINA CONFORMADORA DE ENGRENAGEM". A invenção relaciona-se a uma máquina conformadora de en- grenagem para a produção, ou mais precisamente usinagem, de rodas de engrenagem com uma mesa de máquina rotativa acionada por motor para sustentar a peça em elaboração e uma espiga de empuxo com uma ferra- menta fixada a ela, por exemplo, um disco de corte, a dita espiga de empuxo sendo deslocável em um movimento seletivo de curso e rotativo superpos- tos, pelo que, a posição de curso pode ser detectada por meio de um primei- ro dispositivo de medição arranjado no acionamento de curso.

Com tais máquinas conformadoras de engrenagem, a peça em elaboração a ser usinada e a ferramenta de empuxo realizam um movimento rotativo durante a produção, ou mais precisamente usinagem, de rodas de engrenagem. Os eixos de rotação da peça em elaboração e da ferramenta de corte arranjada sobre a espiga de empuxo são preferivelmente arranjados paralelos um ao outro na produção de peças em elaboração cilíndricas. Um movimento de curso preferivelmente linear na direção do eixo da ferramenta para a remoção de metal é superposto aqui à rotação da ferramenta de em- puxo, isto é, o disco de corte.

Se rodas de engrenagem com dentes retos estão sendo produ- zidas, a peça em elaboração e a ferramenta de empuxo são giradas até a mesma extensão. Se, por outro lado, rodas de engrenagem com dentes heli- coidais estão sendo produzidas, um maior ou menor grau de rotação adicio- nal do disco de corte deve ter um lugar na dependência do ângulo de hélice dos dentes. Além de rotação-rolamento, o disco de corte deve também reali- zar um movimento helicoidal oscilante. Este movimento helicoidal oscilante do fuso de conformação é forçado por meio de uma guia helicoidal na confi- guração de acordo com a técnica precedente. No caso de máquinas confor- madoras de engrenagem do projeto mais antigo, estas guias helicoidais são projetadas como guias deslizantes convencionais. Máquinas conformadoras modernas de alta velocidade, por outro lado, são equipadas com guias mon- tadas de maneira hidrostática. Estas são amplamente livres de desgaste e de operação suave, uma vez que atrito mecânico é impedido. Contudo, to- das as guias helicoidais têm a desvantagem que apenas certos ângulos de hélice podem ser conseguidos com elas para a roda de engrenagem a ser produzida. As máquinas usuais conformadoras de engrenagem são equipa- das com uma guia helicoidal rígida. A relação matemática a seguir emerge aqui para o ângulo de hélice que pode ser alcançado com a roda de engre- nagem: Nesta inter-relação β é o ângulo de hélice, z0 o número de den- tes do disco de corte, mn o módulo normal e a diretriz da guia helicoidal.

Segue-se disto, que o ângulo de hélice β na peça em elaboração é variável apenas na área entre o número de ferramenta o mínimo e o má- ximo possível da ferramenta de empuxo. Além desta desvantagem, todo o trem de acionamento é, em adição, sujeito a folga. Além disto, ele é defor- mável de maneira elástica. Diversas tentativas já foram feitas no passado para fornecer, ao invés das guias helicoidais, acionamentos mais flexíveis para o movimento rotativo do disco de corte. Diversas soluções foram pro- postas, porém, finalmente, não conduziram à produtividade e qualidade de dente de engrenagem satisfatórias. O problema da invenção, portanto, é fornecer uma máquina con- formadora de engrenagem do tipo conhecido, com a qual, por um lado, ge- ometrias desejadas de dente de engrenagem das rodas de engrenagem a serem produzidas, ou mais precisamente usinadas, podem ser ajustadas de maneira arbitrária, enquanto, por outro lado, uma alta qualidade de dente de engrenagem e uma produtividade satisfatória podem ser alcançadas na pro- dução de rodas de engrenagem.

De acordo com a invenção, este problema é solucionado pros- seguindo de uma máquina conformadora de engrenagem genérica por meio dos aspectos de caracterização adicionais da reivindicação 1. Consequen- temente, o movimento rotativo superposto do fuso de conformação é im- presso por meio de um acionamento direto e é arranjado sobre o fuso de conformação um segundo dispositivo de medição para detectar os desvios com relação ao trajeto de movimento pré-ajustado.

Desenvolvimentos vantajosos da invenção estão mostrados nas reivindicações dependentes 2 até 6, que seguem a reivindicação principal.

Consequentemente, o acionamento de curso pode consistir de uma roda excêntrica acionada por motor e uma articulação de transmissão que transmite o movimento excêntrico da roda excêntrica ao fuso de confor- mação. Tais acionamentos de curso são em princípio já conhecidos, e são caracterizados por comportamento particularmente robusto, o que é vantajo- so particularmente no caso de velocidades elevadas de curso, que são re- queridas para máquinas conformadoras de engrenagem. Velocidades de curso de mais do que 2000 cursos por minuto são utilizadas comumente na produção e usinagem de rodas de engrenagem. A roda excêntrica pode ser conectada a um motor por meio de uma unidade engrenagem. O primeiro dispositivo de medição pode ser projetado como um sistema de medição de ângulo para detectar o ângulo de rotação da roda excêntrica. Desta maneira, a posição de curso desejada do fuso de conformação pode, assim, ser pre- cisamente imputada ao controle da máquina conformadora de engrenagem. O controle realizado com base nesta informação é corrigido por meio do si- nal de medição de acordo com a invenção, o qual é apanhado sobre o fuso de conformação direta, ou indiretamente por meio do segundo dispositivo de medição, de modo que quaisquer erros ou imprecisões do acionamento de curso que são transmitidos ao trajeto de movimento do fuso de conformação, podem ser corrigidos. O acionamento direto por meio do qual o movimento rotativo é impresso ao fuso de conformação é preferivelmente um motor de torque sem escova, tal como já era conhecido da técnica precedente. Tais motores rota- tivos, comparativamente lentos, são caracterizados por uma aceleração mui- to elevada e precisão extremamente boa.

Com vantagem, o segundo dispositivo de medição é um disposi- tivo de medição de comprimento, que apanha o desvio da posição de curso corrente do fuso de conformação a partir do curso desejado do fuso de con- formação. A invenção é ainda relativa a um processo de acordo com a in- venção para a operação de uma máquina conformadora de engrenagem anteriormente mencionada. Este processo é caracterizado pelo fato de o sinal de erro distribuído pelo segundo dispositivo de medição ser utilizado para a correção dinâmica do movimento rotativo do fuso de conformação e do disco de corte conectado a ele e/ou ao movimento rotativo da peça em elaboração. O sinal de erro não é, portanto, utilizado por exemplo, para um controle prévio do motor de acionamento de curso mas, ao invés disto, o sinal de erro é utilizado para a correção dinâmica do movimento rotativo do fuso de conformação. Esta correção do movimento rotativo pode também ter efeito com o movimento rotativo do fuso de conformação, e assim do disco de corte conectado a ele. Alternativamente, contudo, o movimento rotativo da peça em elaboração pode também ser corrigido de maneira correspon- dente. Naturalmente, ambos os movimentos rotativos, isto é, aquele do disco de corte por um lado, e aquele da peça em elaboração por outro lado, po- dem também ser corrigidos até que o valor de correção total seja alcançado. A correção dinâmica do movimento rotativo do disco de corte e, juntamente com ele, o movimento rotativo da peça em elaboração pode, com vantagem particular, ser dividida, dependendo das respectivas massas a serem movidas, para obter uma correção dinâmica do movimento rotativo que seja tão livre de distorção quanto possível nas velocidades de alimenta- ção elevadas.

Detalhes e vantagens adicionais serão explicadas em maior de- talhe com o auxílio de um exemplo de modalidade representado no desenho. A seguir são mostrados: Figura 1: uma representação diagramática de uma máquina con- formadora de engrenagem em vista lateral e Figura 2: uma vista em detalhe quando olhando na direção Y de acordo com a Figura 1.

Com a forma de modalidade representada na Figura 1 de má- quina conformadora de engrenagem 10 de acordo com a invenção, uma pe- ça em elaboração 12, a partir da qual deve ser produzida uma roda de en- grenagem, é fixada em uma mesa de máquina 14. A mesa de máquina 14 é rotativa por meio de um acionamento 16, pelo que, o acionamento 16 pode ser fornecido como um acionamento direto ou como uma unidade de engre- nagem motora. A máquina conformadora de engrenagem 10 tem um acionamento de curso 18 que consiste de um motor 20 que está em conexão operacional com uma roda excêntrica 26 por meio de um acoplamento 22 e um engrena- mento de roda dentada 24. Um dispositivo de medição de ângulo 30 é arranja- do sobre o eixo 28 da roda excêntrica 26. O dispositivo de medição de ângulo 30 serve como um assim chamado primeiro dispositivo de medição.

Articulada de maneira rotativa à roda excêntrica 26 existe uma arti- culação de transmissão 32 que é conectada a um fuso de conformação 36 por meio de uma outra junta articulada 34. O fuso de conformação 36 é montado em uma maneira rotativa ao redor de seu eixo simétrico na direção de curso e na direção de rotação, a qual está indicada aqui pelos apoios 38 e 40. O fuso de conformação 36 é ajustado em um movimento rotativo seletivo ao redor de seu próprio eixo de simetria por meio de um acionamen- to direto 42. O acionamento direto 42 consiste de um motor de torque, o qual, ao mesmo tempo que tem uma velocidade de rotação lenta máxima, por outro lado possibilita uma aceleração muito rápida do fuso de conforma- ção 36. Conectada de maneira rígida ao fuso de conformação 36 existe um disco de corte 44 que serve como a ferramenta de corte para produzir, ou mais precisamente usinar, a roda de engrenagem 12.

Em uma maneira conhecida por si mesma, um ângulo de rota- ção definido do disco de corte é requerido para cada posição de curso do disco de corte para produzir dentes helicoidais. Por meio de um controle não representado aqui em detalhe, é assegurado que uma posição correspon- dente de ângulo de rotação corresponde a um curso correspondente. Desta maneira pode ser assegurado que esta designação unívoca também tem lugar com uma velocidade de curso de mais do que 2000 cursos por minuto.

Por meio do dispositivo de medição de ângulo 30, a posição de curso pode ser determinada para a qual um ângulo de rotação correspondente do disco de corte 44 naturalmente corresponde. Dependendo da posição medida do ângulo de rotação da roda excêntrica 26, o fuso de conformação é assim girado para a posição angular designada desejada de maneira unívoca, por meio de acionamento rotativo direto 42.

Uma vez que, contudo, o acionamento de curso 18 está sujeito a erros e uma qualidade de dente de engrenagem suficientemente boa com as rodas de engrenagem produzidas poderia portanto não ser alcançada sem medições adicionais quando é feita utilização do acionamento rotativo direto, um dispositivo de medição adicional 46 é fornecido de acordo com a inven- ção na área do fuso de conformação, cujo dispositivo de medição é projeta- do aqui como um dispositivo de medição de comprimento, e detecta desvios do curso corrente do fuso de conformação do curso desejado do fuso de conformação. Os desvios da posição de curso real a partir da posição de curso desejada acertada aqui não são alimentados como um comando de correção para o motor 20 na maneira de um controle prévio. Ao contrário, o valor de correção do dispositivo de medição 46 é utilizado para corrigir o movimento rotativo do fuso de conformação e assim do disco de corte. Um sinal de correção correspondente é assim aplicado aqui ao acionamento ro- tativo direto 42 para designar o ângulo de rotação idealmente desejado do disco de corte 44 para o valor real do curso.

Ao invés de aplicar o valor de correção ao acionamento rotativo direto 42, um valor de correção correspondente pode também ser designado ao acionamento 16 da mesa da máquina 14. Alternativamente, o valor de correção correspondente pode também ser distribuído entre o acionamento rotativo direto 42 e o acionamento 16 da mesa de máquina 14. A produção de rodas de engrenagem por meio da máquina con- formadora de engrenagem de acordo com a invenção conduz a um melho- ramento de qualidade considerável, uma vez que a folga na operação da manivela do acionamento de curso 18 é compensada completamente de maneira dinâmica.

Claims (8)

1. Máquina conformadora de engrenagem (10) para a produção, ou mais precisamente usinagem, de rodas de engrenagem com uma mesa de máquina rotativa (14) acionada por motor (20) para sustentar a peça em elaboração (12), um fuso de conformação com uma ferramenta fixada a ele, preferivelmente um disco de corte (44), dito fuso de conformação sendo des- locável em um movimento seletivo de curso e rotativo superposto, pelo que, a posição de curso pode ser detectada por um primeiro dispositivo de medi- ção (46) arranjado no acionamento de curso (18), caracterizado pelo fato de o movimento rotativo superposto do fuso de conformação poder ser gerado por meio de um acionamento rotativo direto (16) e por ser arran- jado na área do fuso de conformação um segundo dispositivo de medição (46) para detectar desvios com respeito a seu trajeto de movimento pré- ajustado.

2. Máquina conformadora de engrenagem (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o acionamento de curso (18) con- sistir de uma roda excêntrica (26) acionada por motor (20) e uma articulação de transmissão (32), que transmite o movimento excêntrico da roda excêntri- ca (26) para o fuso de conformação (36).

3. Máquina conformadora de engrenagem (10) de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de a roda excêntrica (26) ser conec- tada por meio de uma unidade de engrenagem com um motor (20).

4. Máquina conformadora de engrenagem (10) de acordo com a reivindicação 2 ou reivindicação 3, caracterizada pelo fato de o primeiro dis- positivo de medição (46) ser um sistema de medição de ângulo para detectar o ângulo de rotação da roda excêntrica (26).

5. Máquina conformadora de engrenagem (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 até 4, caracterizada pelo fato de o acio- namento direto (42) para imprimir o movimento de rotação do fuso de con- formação (36) ser um motor (20) de torque sem escova.

6. Máquina conformadora de engrenagem (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 até 5, caracterizada pelo fato de o se- gundo dispositivo de medição (46) ser um dispositivo de medição (46) de comprimento que detecta o desvio da posição de curso corrente do fuso de conformação (36) a partir da posição de curso desejada do fuso de confor- mação (36).

7. Processo para a operação de uma máquina conformadora de engrenagem (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 até 6, caracterizado pelo fato de o sinal de erro distribuído pelo segundo dispositivo de medição (46) ser utilizado para a correção dinâmica do movimento rotati- vo do fuso de conformação (36) e do disco de corte (44) conectado a ele e/ou do movimento rotativo da peça em elaboração (12).

8. Processo para a operação de uma máquina conformadora de engrenagem (10) de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de a correção dinâmica do movimento rotativo relativo entre o fuso de con- formação (36) e o disco de corte (44) conectado a ele por um lado e o movi- mento rotativo da peça em elaboração (12) por outro lado, poder ser dividido entre o movimento rotativo do fuso de conformação (36) e do disco de corte (44) conectado a ele e o movimento rotativo da peça em elaboração (12) na dependência das respectivas massas a serem movidas.