Einrichtung zum Ableiten der Massenkräfte eines Stössels einer Zahnflankenschleifmaschine in deren Fundament Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Ablei ten der Massenkräfte eines Stössels einer Zahnflanken schleifmaschine in deren Fundament, wobei der Stössel durch ein Kurbel- oder Druckmittelgetriebe mit gerad linig bewegtem Abtriebsglied angetrieben wind.
Es sind bei derartigen Zahnflankenschleifmaschinen mit :senkrecht arbeitendem Stössel Einrichtungen zum Ausgleich des Stösselgewichtes bekannt. Eine beispiels weise Ausführungsform dieser Einrichtungen besteht im wesentlichen aus einer Schraubzugfeder, welche über einen Lenker mit dem einen Arm eines zweiarmigen, im Drehteil der Zahnflankenschleifmaschine gelagerten Hebels verbunden ist, während der Stössel über einen weiteren Lenker und einer in .diesem gelagerten Rolle am anderen Arm des zweiarmigen Hebels verschiebbar angreift.
Da die Rolle weiterhin mittels eines Hebels im Maschinengestell :gelagert und somit auf einer Kreis bahn geführt ist, Wird der Angriffspunkt dies Stössels an einem Arm des zweiarmigen Hebels derart ver schoben, dass in jeder Stösselstellung das Produkt aus Stösselgewicht und dem jeweiligen Stösselarm gleich isst dem Produkt aus augenblicklicher Federkraft und dem zugehörigen Hebelarm.
Diese Einrichtung ermöglicht bei zweckmässiger Ausbildung ges einen Hebelarmes,des zweiarmigen He bels einen nahezu vollständigen Gewichtsausgleich des auf und ab bewegten Stössels.
Sie ermöglicht jedoch nicht den Ausgleich des Massenkräfte .des Stössels, die, durch die in Grösse und Richtung unterschiedlichen, auf den Stössel während seiner Hubbewegung einwirkenden Be schleunigungen hervorgerufen werden. Durch die ver hältnismässig hohen Hubzahlen des Stössels sind die Be träge sowie die Wechselfrequenz der Beschleunigungen und damit auch der Massenkräfte des Stössels sehr gross.
Diese Massenkräfte müssen in das Fundament der Zahn- flankenschleifmaschine abgeleitet werden, wobei jedoch der komplizierte, verfahrensmässig bedingte:
Aufbau der Zahnflankenschleifmaschine nur eine beschränkt steife Bauweise gestattet Dies ergibt sich daraus, dass der ,den Schleifkörper tragende Stössel durch das, zwischen geschaltete Drehteil weit aus dem Ständer der Zahn- flankensahleifmaschine herausragt, so dass die Massen kräfte auf Umwegen, nämlich über Drehteil, Ständer und Ständerbett in das Fundament abgeleitet werden müssen.
Die wechselnden Massenkräfte führen, noch unterstützt ,durch die wechselnden Lagerkräfte des im Dreh teil angeordneten Hebelsystems der oben beschriebenen Gewichtsausgleicheinrichtung, insbesondere im Stössel, Drehteil und Ständer der Zahnflankenschleifmaschine zu Verformungen in der Hubfrequenz, welche Zahnrich tungsfehler am geschliffenen Zahnrad hervorrufen.
Dar über hinaus führen die wechselnden Massenkräfte, haupt sächlich im Stössel. .Drehteil und Ständerund Odem :darin gelagerten spielbehafteten Getriebe zur Erregung von Schwingungen, deren Frequenz in der Grössenianord- nung der Eigenfrequenz der Bauteile liegt und deren Amplitude an weit herausragenden Stössel relativ gross wird. Demgegenüber müssen die empfindlichen Zahn flankenschleifmaschinen, die mit Genauigkeiten von we nigen arbeiten, möglichst vollständig vor Verformun- gen .und Schwingungen geschützt sein.
Schon kleinste Erschütterungen machen sich am Schleifbild bemerkbar und können bis .zur Unbrauchbarkeit des geschliffenen Zahnrades führen.
Um in Triebwerken mit hin und her bewegten Ab- triebsgliedern, beispielsweise einem Kolben eines Schub- kurbelgeitriebes,beim Richtungswechsel der Beschleuni gungen und in den Totpunkten Stösse und .Erschütterun gen (zu vermei#d#en, ist es bekannt, doppelt-wirkende Kraftspeicher in (das Getriebegestänge einzuschalten. Dieses geschieht derart,
dass sich auf banden Seiten des Kolbens .zum Beispiel je eine Schraubendruckfeder gegen dieses rund das -die Führung der Kolbenstange enthal tende Getriebegehäuse abstützt.
Mi't dieser bekannten Konstruktion ist es möglich, die auftretenden Massenkräfte des Kolbens aufzunehmen :und auf das Getriebegehäuse zu Übertragen. Dieses :
ge- schieht durch die Übertragung der entsprechend der je weiligen Ausrenkung der Kraftspeicher !entstehenden Reaktionskräfte auf das Getriebegehäuse und bedingt somit dessen wechselnde Belastung.
Damit treten wieder, wie oben :beschrieben, Ver formungen des Gehäuses in der Frequenz des Hubes auf. Bei einem Einbau ,dieser ran :sich bekannten Ein richtung in die Zahnflankenschleifmaschine der eingangs erläuterten Bauart. wäre weiterhin die Übertragung der wechselnden Reaktionskräfte über Drehteil, Ständer und Ständerbett in das Fundament notwendig, so dass auch die erregten Schwingungen mit !den oben genannten schädlichen Einflüssen beibehalten würden.
Der Einbau der an sich bekannten Einrichtung in eine Zahlnflanken- schleifmaschine der genannten Bauart bringt somit keine Beseitigung der geschildertem Unzulänglichkeiten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, leine Einrichtung zum Ableiten der Massenkräfte eines Stö ssels einer Zahnflankenschleifmaschine in deren Funda ment, wobei der Stössel! !durch ein Kurbel- oder Druck mittelgetriebe mi=t geradlinig :bewegtem Abtriebsglied an getrieben wird, zu schaffen, bei der die Massenkräfte des Stössels unmittelbar bzw. auf kürzestem Wege vom Stössel in .das Fundament der Zahnflankenschleifma schine abgeleitet werden. Es wird hierdurch bezweckt, Verformungen !sowie die Erregung von Schwingungen in den Bauteilen der Zahnflankenschleifmaschine zu vermeiden bzw. zu verringern ,und :somit deren Arbeits ergebnis zu verbessern.
Erfindungsgemäss wird dieses erreicht durch einen Kraftspeicher, dessen Kraftangriffsteil am Stössel be festigt ist und sich über .den gesamten Hub des. Stössels gegen diesen abstützt, während seine Gegenlagerung an einem mit dem Fundament der Zahnflankenschleif maschine mittel- oder unmittelbar verbundenen festen Teil angebracht ist, wobei die Federkennlinie des Kraft speichers derart albgestimmt ist, dass der Beschleuni gungsverlauf des schwingenden Massensystems dem des Kurbel- oder Druckmittelgetriebes entspricht. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn das Kraftangriffsteil des Kraft speichers am Stössel in der in der Bewegungsbahn des Stössels liegenden Schwerlinie angreift.
Das feste Teil zur Aufnahme der Gegenlagerung des Kraftspeichers beisteht zweckmässig aus einer Brücke, welche auf dem Fundamen der Zahnflankenschleif maschine befestigt ist. Demgegenüber kann auch die Ge genlagerung der Kraftspeichers unmittelbar am Ständer der Zahnflankenschleifmaschine angebracht sein. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass als festes Teil ein Gegenlager an einem dien Stössel führendes Drehteil! der Zahnflankenschleifmaschine befestigt ist. Es, ist vor teilhaft, wenn als Kraftspeicher eine zylindrische Schrau bendruckfeder vorgesehen ist, die in der Bewegungsbahn des Stössels zwischen diesem und dem mit dem Funda ment der Zahnflankenschleifmaschine mittel- oder un mittelbar verbundenen festen Teil ungeordnet ist.
Als Kraftspeicher kann auch eine Druckmittelfeder vorge sehen sein, welche beispielsweisse aus einem druckmittel gefüllten, geschlossenen Zylinder und einer in diesen hineinragenden, eine Kolbenfläche :aufweisenden Kol benstange besteht, die mit dem Stössel verbunden ist, während der Zylinder der Druckmittelfeder ran dem mit dem Fundament der Zahnflankenschleifmaschine mittel- oder unmittelbar verbundenen festen Teil angebracht ist.
Für den Fall, dass die Druckmittelfeder infolge des geforderten relativgrossen Hubes -aus Platzgründen nicht unter dem Stössel vorgesehen werden kann, ist res zweck- mässig, wenn die Druckmittelfeder ein als Arbeitszylin der ausgebildetes Kraftangriffsteil aufweist, dessen Kol benstange am Stössel befestigt .ist und dessen Zylinder über eine Druckleitung mit dem Zylinder eines weiteren Arbeitszylinders verbunden ist,
dessen Kolbenstangen koaxial an der Kolbenstange der Druckmittelfeder an liegt.
Aus Gründen der Regelbarkeit der Federkennlinie kann es, weiterhin günstig sein, wenn als Kraftspeicher eine Elektromagnetfeder vorgesehen ist, welche aus einer Magnetwicklung und einem in dieser verschiebbar ge lagerten Magnetkern besteht, (der am Stössel befestigt ist, während die Magnetwicklung .an dem mit dem Fun dament der Zahnflankenschleifmaschine mittel- oder un mittelbar verbundenen festen Teil engebracht ist und an einer regelbaren Spannungsquelle anliegt.
Durch die erfindungsgemässe Einrichtung wird es möglich, das dein Stössel führende Drehteil der Zahnflan kenschleifmaschine im wesentlichen von wechselnden Massenkräften ,zu !entlasten. Damit werden Verformun gen und die Gefahr von Schwingungen in den Bauteilen der Zahnflankenschleifmaschine verringert, so dass eine wesentliche Verbesserung .des Arbeitsergebnisses der Zahnflankenschleifmaschinen verzeichnet werden kann.
Die geringere Schwingungsgefährdung der Zahnflanken- schleifmaschline und die Verringerung von Verformun gen ermöglicht darüber hinaus eine Erhöhung der Stö sselhubzahl. Dieses führt zu einer Steigerung der Arbeits produktivität der Maschine.
Der Stösselantrieb wird durch die erfindungsgemässe Ausbildung nicht mehr mit Stössen usw. belastet und dient im wesentlichen nur noch !zur Überwindung der Reibungskraft und der Reaktionskraft des Schleifkör pers. Es besteht damit die Möglichkeit einer Verkleine rung der Dimensionen dies Stösselantriebs.
An einigen .Ausführungsbeispielen wird die Erfin dung näher erläutert: In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Fig. 1 die Seitenansicht einer Zahnflankenschleif maschine in schematischer Darstellung mit einer zylin drischen Schraubendruckfeder als Kraftspeicher und reiner Brücke -als festes Teil für die Gegenlagerung, Fig. 2 die Vorderansicht zu Fig. 1, Fig. 3 die Seitenansicht einer Zahnflankenschleifma schine in schematischer Darstellung mit einer Druck- mittelfeder Aals ,Kraftspeicher, deren :
Gegenlagerung un mittelbar am Ständer der Zahnflankenschleifmaschine angebracht ist, Fig. 4 die Vorderansicht zu Fig. 3, Fig. 5 die Seitenansicht einer Zahnflankenschleif maschine in schematischer Darstellung mit einer Druck mittelfeder -als Kraftspeicher, !die jedoch über zwei Ar beitszylinder und eine Druckleitung mit dem Stössel ver bunden ist, Fig. 16 die Seitenansicht einer Zahnflankenschleif maschine in schematischer Darstellung mit einer Elek tromagnetfeder als Kraftspeicher und einem Gegenlager am Drehteil!, Fig. 7,die Vorderansicht zu Fig. 6.
Auf einem Fundament 1 isst ein Ständerbett 2 einer Zahnflankenschleifmaschilne befestigt. Das Ständerbett 2 trägt einen in Führungen 3 verschiebbaren Ständer 4, in welchem ein Drehteil 5 um eine horizontale: Achse verdreh- und feststellbar gelagert ist.
Das Drehteil 5 weist in der Stellung für rdas Schleifen von Geradver- zahnungen eine senkrecht verlaufende Führung 6 auf, die einen Stössel 7 raufnimmt. Auf dem Stössel 7 ist ein Schleifspindellager 8 befestigt, in welchem eine einen Schleifkörper 9 tragende Schleifspindel 10 drehbar ge lagert eist.
Die Schleifspindel 14 ist mit einem nicht ge zeichneten Antriebsmotor verbunden. Am Stössel 7 ist weiterhin eine Pleuelstange eines Geradschubkurbel getriebes schwenkbar befestigt, welches im Innern des Drehteils 3 angeordnet und lauf der Zeichnung nicht sichtbar ist. Das Geradeschubkurbelgetriebe ist über ein im Ständer 4 befindliches, nicht :dargestelltes Ge triebe mit eignem ebenfalls nicht dargestellten Antriebs motor für die Stösselhubbewegung verbunden.
Wie im folgenden näher beschrieben, ist unterhalb dies Stössels 7 ein auf das schwingende Massensystem ab- gestimmter Kraftspeicher angeordnet.
Im ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1 und 2) weist die Zahnflankenschleifmaschine ,als Kraftspeicher eine Schraubendruckfeder 11 auf. Deren erste Windung 12 - das Kraftangriffsteil der Schraubendruckfeder 11 ist am Stössel 7 befestigt, und im Verlauf der in der Bewegungsbahn des Stössels 7 liegenden Schwerlinie 13.
Die letzte Windung 14 der Schraubendruckfeder 11 - deren Gegenlagerung - sitzt auf einer Brücke 15 - dem festen Teil - .auf. Das Trägerteil der Brücke 15 ist ;als Kreissegment ausgebildet, dessen Radius konzen trisch zur horizontalen Achse des Drehteils 5 liegt. Des weiteren Eist die Brücke 15 auf dem Fundament 1 der Zahnflankenschleifmaschine befestigt.
Demgegenüber weist im zweiten Ausführungsbei- spiel (Fig. 3 und 4) die Zahnflankenschleifmaschine als Kraftspeicher eine Druckmittelfeder 16 auf. Die Druck mittelfeder 16 besteht hierbei .aus einem Zylinder 17, welcher mit Öl als Druckmittel gefüllt ist, sowie einer in den Zylinderraum hineinragenden Kolbenstange 18. Diese besitzt eine Kolbenfläche 19. Das obere Ende 20 der Kolbenstange 18 - das Kraftangriffsteil der Druck mittclfeder 16 - ist am Stössel 7 befestigt, wobei die Befestigungsstelle im Verlauf der in der Bewegungs bahn des Stössels 7 liegenden Schwerlinie 13 vorgesehen ist.
Die Grundfläche 21 des Zylinders 17 der Druck- mttelfeder 16 - deren Gegenlagerung - sitzt bei diesem Ausführungsbeispiel auf einem schalenförmig ausgebil deten Fuss 22 des Ständers 4 auf. Der Radius dies Fusses 22, der hier das feste Teil darstellt, verläuft wieder konzentrisch zur horizontalen Achse des Drehbeiles 5.
Für den Fall, dass die Druckmittelfeder 16 auf Grund ihres relativ .grossen Platzbedarfs bei grossem Hub nicht unter dem Stössel 7 vorgesehen werden kann, besteht auch die Möglichkeit, diese am Ständerbett 2 zu befestigen (Fig. 5). Hierbei weist die Druckmittel feder 16 ein ,als gesonderten Arbeitszylinder 23 aus gebildetes Kraftangriffsteil auf. Die Kolbenstange 24 des Arbeitszylinders 23 ,ist ,am Stössel 7 ,befestigt, vor teilhaft wieder m Verlauf der in der Bewegungsbahn des Stössels 7 liegenden Schwerlinie 13.
Der Zylinder 25 des Arbeitszylinders 23 ist entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel am schalenförmigen Fuss 22 gegen gelagert und weist eine Druckleitung 26 auf. Diese. Druckleitung 26 ist mit dem Zylinder 27 eines weiteren Arbeitszylinders 28 verbunden, dessen Kolbenstange 29 koaxial an ,der Kolbenstange 18 ,der Druckmittelfeder 16 anliegt.
Beim folgenden Ausführungsbeispiel (Fig. 6 und 7) weist die Zahnflankenschleifmaschine als Kraftspeicher eine Elektromagnetfeder 30 auf. Diese besteht aus einer Magnetwicklung 31 und einem Magnetkern 32, der in der Magnetwicklung 31 axial verschiebbar gelagert ist. Das obere Ende 33 des Magnetkerns 32 - das Kraft angriffsteil der Elektromagnetfeder 30 - ist am Stössel 7 im Verlauf dessen in -seiner Bewegungsbahn liegenden Schwerlinie 13 befestigt. Die Grundfläche 34 oder Ma gnetwicklung 31 - die Gegenlagerung der Elektroma gnetfeder 30 - ist an :einem winkelförmigen Gegenlager 35, welches in diesem Fall das erwähnte feste Teil dar stellt, angebracht.
Das Gegenlager 35 ist mit,dem Dreh teil '5 verschraubt, wobei !dieses zusätzlich zu seiner kreisförmigen Abstützfläche eine weitere Abstützfläche 36 -zum Ständer 4 aufweist.
Elektrisch ist die Magnetwicklung 31 über Verbin dungsleitungen 37 mit einer nicht gezeichneten regelba ren Spannungsquelle verbunden.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemässen Einrich tung ist wie folgt: Bei Einschaltung des Antriebsmotors für die Stössel- hubbewegungwird dessen Drehbewegung über das im Ständer befindliche Getriebe au das Geradschubkurbel getriebe im Drehteil 5 übertragen, so dass dem Stössel 7 eine schnelle Halsbewegung erteilt wird. Diabei wirken auf den Stössel 7 relativ grosse Beschleunigungen ein, die je nach der augenblicklichen Lage des Stössels 7 unter schiedliche ,
Grössen und Richtungen aufweisen. Auf Grund der verfahrensmässig bedingten, relativ grossen Eigenmasse des Stössels 7 haben die auf ihn einwirken den Beschleunigungen ,auch relativ grosse Massenkräfte zur Folge,
welche .durch die einzelnen Kraftspeicher 11 oder 16 oder 30 der oben beschriebenen Ausführungs beispiele wie folgt auf das Fundament 1 der Zahn- flankenschleifmaschine abgeleitet werden: Die im ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1 und 2) erwähnte Schraubendruckfeder 11 erzeugt auf Grund ihrer von,der Hubbewegung des Stössels 7 .abhängigen Auslenkung einer Federkraft, welche der jeweiligen Massenkraft des Stössels entgegengerichtet ist.
Bei einer dem Beschleunigungsverlauf des Gerad schubkurbelgetriebes angeglichenen Federkennlinie der Schraubendruckfeder 11 ist die Grösse der Federkraft gleich der Massenkraft, so dass keine resultierende Kraft auf das Geradschubkurbelgetriebe zurückwirkt. Somit dient der Stösselantrieb im wesentlichen zur Überwin dung der der Bewegung entgegengerichteten Reibungs- kraft sowie (der Funktionskraft des Schleifkörpers.
Die Reaktionskraft der Schraubendruckfeder 11 wird Infolge deren Auflage auf der das feste Teil dar stellenden Brücke 15 :unmittelbar in das Fundament 6 der Zahnflankenschleifmaschine abgeleitet, so dass Dreh teil 5, Ständer 4 und Stärnderbett 2 von der Übertragung der Massenkräfte :entlastet sind.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel (Fig. 3 und 4) ,ist die Wirkung der als Kraftspeicher vorgesehenen Druckmittelfeder 16 grundsätlzlich die gleiche, so dass diese nicht noch einmal erläutert werden soll. Dem gegenüber wurde eine andere Möglichkeit der Ableitung der Reaktionskraft der Druckmittelfeder 16, die im we sentlichen der Massenkraft entspricht, in,das Fundament 1 vorgesehen.
Da sich die Druckmibtelfeider 16 gegen den sch.alenförmilg ausgebildeten Fuss 22 des Ständers 4 abstützt, wird die Reaktionskraft somit über dein Fuss 22 .und Idas Ständerbett 2 ,in Idas Fundament 1 abgeleitet. Es tritt hier ebenfalls eine Entlastung ,des iam stärksten schwingungsanfälligen Drehteils 5 auf.
Die gleiche Wirkung ist auch bei der am Stän@der- bett 2 befestigten Druckmitteikder 16 zu verzeichnen @(F -ig. 5).
Durch das Vorsehen der Arbeitszylinder 23 und 28 sowie ,der diese verbindenden Druckleitung 26 wird lediglich die Hubbewegung des Stössels 7 auf die an einem anderen Ort .angeordnete Druckmittelfeder 16 übertragen. Dabei besteht vorteilhaft die Möglichkeit, durch eine Vergrösserung des Kolbendurchmessers des Arbeitszylinders 28 gegenüber -dem des Arbeitszylinders 23 eine Verkleinerung der auf die Druckmittelfeder 16 einwirkenden Hubbewegung zu erreichen.
Wie beim ersten Ausführungsbeispiel ist auch die Wirkung der im nun folgenden Ausführungsbeispiel als Kraftspeicher vorgesehenen Elektromagnetfeder 30 (Fig. 6 und 7). Vorteilhaft bei dieser Art des Kraft speichers ist es jedoch, dass es mit relativ einfachen Mitteln möglich ist, die Faderkennlinie dem jeweiligen Beschleunigungsverlauf des Stössels 7 anzupassen. Dieses geschieht, indem die Spannungsquelle, .an der die Ma gnetwicklung 31 anliegt, nach einer vom Beschleuni gungsverlauf abhängigen Funktion geregelt wird.
Für die Übertragung der der Massenkraft entspre chenden Reaktionskraft wurde bei :diesem Ausführungs beispiel eine andere Möglichkeit ,gewählt. Die Elektro magnetfeder 30 stützt sich gegen das winkelförmige Gegenlager 35 ab, so dass die Reaktionskraft der Elek tromagnetfeder 30 vom Gegenlager 35 über die Ab stützfläche 36 auf das Unterteil ödes Ständers 4, das Ständerbett 2 und in das Fundament 1 der Zahnflan kenschleifmaschine geleitet wird. Auf Grund der zusätz lichen Abrichtung des Drehteiles 5 durch die Abstütz fläche 36 ist dieses im Vergleich zum Stand der Tech nik weniger schwingungsgefährdet.
Der Erfindungsgedanke ist auf vorstehende Aus führungsbeispiele nicht beschränkt. Insbesondere ist die Wahl des jeweils vorgesehenen festen Teils, welches mit tel- oder unmittelbar mit dem Fundament verbunden ist, nicht vom jeweils vorgesehenen Kraftspeicher ab hängig, d. h. es sind auch andere als die beschriebenen Variationen möglich. Weiterhin ist die Übertragung der Stösselhubbewegung mittels zweier Arbeitszylinder und Druckleitung nicht an das Beispiel der Druckmittelfeder gebunden, sondern bei -anderen Kraftspeichern ebenfalls ausführbar. Auch sind noch andere als die erwähnten Arten von Kraftspeichern zum Einbau in die Zahn flankenschleifmaschine möglich.