CH656086A5

CH656086A5 - Anordnung zum anfahren des lagereglers eines schleifscheibentraegers.

Info

Publication number: CH656086A5
Application number: CH6346/81A
Authority: CH
Inventors: Guy-Francois Blanc; Fritz Loehrer
Original assignee: Maag Zahnraeder & Maschinen Ag
Priority date: 1981-10-03
Filing date: 1981-10-03
Publication date: 1986-06-13
Also published as: US4535569A; SU1303018A3; DE3141945C2; JPS6219978B2; JPS5871026A; DE3141945A1; DD203699A5

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zum Anfahren des Lagereglers eines Schleifscheibenträgers.

Die Schleifscheibenträger von Zahnradschleifmaschinen bewegen sich im Schleifbetrieb in einer nichtwaagerechten Führung unter dem Antrieb durch einen Linearmotor auf und ab. Solche Linearmotoren sind im allgemeinen Hydraulikmotoren, die von einer steuerbaren Druckölpumpe gespeist werden. Wenn der Schleifscheibenträger in seiner Ruhelage ist, entweder weil die Maschine abgeschaltet ist oder weil sie sich in der Vorbereitungsphase vor dem Schleifbetrieb befindet, ist der Linearmotor drucklos und er muss, da er keine Selbsthemmung aufweist, in der Ruhelage gehalten werden. Während des Schleifbetriebes wird dann die Bewegung des Schleifscheibenträgers durch einen Lageregler geregelt, damit im Schleifbetrieb genaue Umkehrpunkte eingehalten werden.

Der Übergang von der Ruhelage zum Lageregelbetrieb muss so erfolgen, dass der Schleifscheibenträger keine unerwünschten Bewegungen ausführt. Das bedeutet, dass die eigentliche Lageregelung des Schleifscheibenträgers erst beginnen darf, wenn die für die Übernahme der Last durch den Linearmotor erforderliche Ausgangsleistung desselben vorhanden ist, d.h. wenn bei einem hydraulischen Linearmotor der für die Lastübernahme notwendige Öldruck aufgebaut ist, was eine gewisse Zeit ab dem Einschalten der dem Motor zugeordneten Pumpe erfordert. Der dazu notwendige Öldruck ist nur annähernd bekannt und ist von der variablen Schräglage der Schleifscheibenträgerführungen abhängig. Eine Drucksteuerung für das Einsetzen des eigentlichen Lageregelbetriebes wäre deshalb aufwendig und ungenau.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zum Anfahren des Lagereglers eines Schleifscheibenträgers zu schaffen, die die eigentliche Lageregelung desselben erst dann in Betrieb setzt, wenn festgestellt worden ist, dass die Ausgangsleistung des Linearmotors einen derartigen Wert erreicht hat, dass der Schleifscheibenträger keine unerwünschte oder unbekannte Bewegung mehr ausführt.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Anordnung nach der Erfindung arbeitet mit einer Bremse zusammen, die den Linearmotor, wenn dieser abgeschaltet oder in der Vorbereitungsphase vor dem Schleifbetrieb ist, in einer definierten Ruhelage hält und ihm einen bestimmten Bewegungsspielraum nach oben erlaubt, so dass, wenn die Ausgangsleistung des Motors so weit aufgebaut ist, dass dieser die Last aufnehmen und die Reibungskräfte überwinden kann, der Schleifscheibenträger beginnt, sich nach oben zu bewegen. Sobald er dabei eine bestimmte Strecke zurückgelegt hat, die dem Schwellwertdetektor über die Soll-Ist-Wert-Differenzbildung im Lageregler übermittelt wird, wird durch Einschalten des Sollwertgebers und Lösen der Bremse der eigentliche Lageregelbetrieb eingeleitet. Ab diesem Zeitpunkt ist gewährleistet, dass der Schleifscheibenträger keine unkontrollierte oder unerwünschte Bewegung mehr ausführen kann, weil die Ausgangsleistung des Motors dafür ausreichend weit aufgebaut worden ist, so dass die Inbetriebsetzung der eigentlichen Lageregelung stossfrei erfolgt.

In der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 wird bei abgeschaltetem Linearmotor dessen definierte Ruhelage durch die Arretiervorrichtung aufrechterhalten, die bei angezogener Bremse mit der Stange kraft- oder formschlüssig verbunden ist. Nach dem Beginn der eigentlichen Lageregelung ist die Arretiervorrichtung von der Stange zurückgezogen, und beim Abschalten des Linearmotors wird sie automatisch wieder in definierter Stellung mit der Stange verbunden, so dass beim nächsten Anfahrvorgang dieser wieder aus derselben definierten Ruhelage heraus beginnt. Beim Anfahren des Linearmotors nimmt der Schleifscheibenträger die Stange mit, und, wenn die Stange eine bestimmte Strecke zurückgelegt hat, wird die Bremse gelöst. Die Stange kehrt dann in ihre Ausgangslage zurück, in der sie nach dem Abschalten des Linearmotors wieder durch die Arretiervorrichtung mit dem Schleifscheibenträger verbunden wird.

In der Ausgestaltung der Erfindung nach den Ansprüchen 3 und 4 ist der Linearmotor eine hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung bzw. eine durch einen hydraulischen Drehantrieb angetriebene Spindel-Mutter-Anordnung, wobei die fehlende Selbsthemmung des Linearmotors dadurch kompensiert wird, dass dessen Zylinder bzw. Spindelmutter mit dem Schleifscheibenträger fest verbunden und dieser über die Bremse mit der Arretiervorrichtung in der definierten Ruhelage gehalten wird.

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In der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 5 steuert der Lageregler eine Druckölpumpe, die den beweglichen Teil des Linearmotors entsprechend dem vom Lageregler gelieferten Stellsignal verfahrt. Bei einem Schleifscheibenträger mit derartigem Antrieb ist die Anordnung nach der Erfindung von besonderem Nutzen, weil der hydraulische Antrieb meist grossvolumig und über lange Leitungen an die Pumpe angeschlossen ist, so dass es ab dem Einschalten des Linearmotors einige Zeit braucht, bis der für die Übernahme der Last durch den Motor notwendige Öldruck aufgebaut ist. Erst wenn dieser Druckaufbau ausreichend erfolgt ist, wird durch die Anordnung nach der Erfindung die eigentliche Lageregelung eingeschaltet, so dass der Übergang von der Ruhelage zu dieser Lageregelung dann ohne unkontrollierte und unerwünschte Bewegungen des Schleifscheibenträgers erfolgen kann.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen aus einer Kolben-Zylinder-Anordnung bestehenden Linearmotor mit einer Anordnung nach der Erfindung zum Anfahren des Lagereglers eines Schleifscheibenträgers und

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem der Linearmotor eine durch einen hydraulischen Drehantrieb angetriebene Spindel-Mutter-Anordnung ist.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Schleifscheibenträger 1, beispielsweise einer grossen Zahnradschleifmaschine, der durch einen Linearmotor 2 auf- und abbewegt wird. Diese Auf- und Abbewegung ist nicht notwendigerweise eine Vertikalbewegung, weil derartige Schleifscheibenträger in Trägerführungen laufen, die eine vom Schleifvorgang abhängige variable Schräglage haben. In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Linearmotor aus einem feststehenden Kolben 2a und einem beweglichen Zylinder 2b, der mit dem Schleifscheibenträger 1 zum Antrieb desselben verbunden ist. Die oberhalb und unterhalb des Kolbens 2a befindlichen Kammern innerhalb des Zylinders 2b werden durch eine steuerbare Druckölpumpe 4 in Abhängigkeit von der vom Schleifscheibenträger 1 auszuführenden Bewegung versorgt oder entsorgt. Ein Lagemesssystem 6, welchem ein mit dem Zylinder 2b fest verbundener Messkopf 8 zugeordnet ist, misst ständig die Lage des Zylinders 2b und damit die des Schleifscheibenträgers 1. Das Lagemesssystem 6 hat eine Ausgangsleitung 10, die über einen Zweig 10a mit einem Lageregler 12 verbunden ist und diesem ständig den Istwert der Lage des Schleifscheibenträgers 1 liefert. Der Lageregler 12 ist andererseits mit einem Sollwertgeber 14 verbunden, und über eine Ausgangsleitung 16 gibt der Lageregler aufgrund einer Differenzbildung zwischen dem über die Zweigleitung 10a empfangenen Istwert und dem aus dem Sollwertgeber 14 empfangenen Sollwert ein Stellsignal an die steuerbare Pumpe 4 ab, um den Schleifscheibenträger 1 in die entsprechende Lage zu bewegen.

Bis hierher ist der eigentliche Lageregelkreis des Lagereglers 12 mit den dafür erforderlichen Komponenten der Regelstrecke beschrieben worden. Ein solcher Lageregelkreis kann nicht ohne weiteres aus der Ruhelage des Schleifscheibenträgers heraus angefahren werden, weil der Schleifscheibenträger beim Übergang von der Ruhelage in den Lageregelbetrieb unkontrollierte und unerwünschte Bewegungen ausführen würde. Es lässt sich bei einem so aufgebauten Regelkreis nämlich nicht eindeutig ermitteln, wann der für die Übernahme der Last durch den Motor 2 notwendige Öldruck durch die Pumpe 4 aufgebaut worden ist, um solche unkontrollierten und unerwünschten Bewegungen des Schleifscheibenträgers zu verhindern.

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Hier setzt nun die Erfindung ein. Neben dem Schleifscheibenträger ist eine Stange 18 angeordnet, die in dem hier dargestellten Beispiel von zwei Bremsbacken 20 einer fernbetätigbaren Bremse 24 umschlossen ist. Die Bremsbacken 20 werden dabei über ein Bremsgestänge 22 betätigt. Dagegen hat die Stange, die an ihrem unteren Ende auf einer festen Unterlage ruht, an ihrem oberen Ende einen Bewegungsspielraum S, der beispielsweise in der Grössenordnung von Millimetern liegt. Bei abgeschaltetem Linearmotor 2, d.h. bei abgeschalteter Pumpe 4 und damit drucklosem Linearmotor 2 halten die bei angezogener Bremse 24 die Stange 18 umgreifenden Bremsbacken 22 (in Fig. 1 die mit ausgezogenen Linien dargestellte Stellung I) den Schleifscheibenträger 1 in einer definierten Ruhelage.

Die Ausgangsleitung 10 des Lagemesssystems 6 führt über einen Zweig 10b zu einem Sollwertbildner 26, dessen Ausgang mit einem Eingang des Lagereglers 12 verbunden ist. Dieser Sollwertbildner bildet zu einem weiter unten noch ausführlicher beschriebenen Zweck einen Sollwert für das Anfahren, indem er in der in Fig. 1 gezeigten Stellung des Schleifscheibenträgers aus dem durch das Lagemesssystem 6 gemessenen Istwert der Lage des Schleifscheibenträgers und einem bestimmten Bruchteil (beispielsweise 1 mm) des Bewegungsspielraums S der Stange 18 durch Addition einen Sollwert bildet, bei dessen Erreichen der eigentliche Lageregelbetrieb des Lagereglers 12 auf der Basis des über die Zweitleitung 10a gelieferten Istwertes und des vom Sollwertgeber 14 gelieferten Sollwertes erfolgen soll. Der Bildung des Anfahrlagesollwertes durch den Sollwertbildner 26 liegt der Gedanke zugrunde, dass ab dem Erreichen dieses Sollwertes in dem Linearmotor 2 ein ausreichender Druck aufgebaut worden sein muss, nachdem dieser den Schleifscheibenträger 1 zusammen mit der Stange 18 bereits um eine bestimmte Strecke (hier 1 mm) verfahren hat und somit die für die Lastaufnahme und die Überwindung von Reibungskräften erforderliche Leistung erbracht hat, so dass der Übergang von dem Lage-regelungsanfahrvorgang auf den eigentlichen Lageregelungsvorgang ohne unkontrollierte und unerwünschte Bewegungen des Schleifscheibenträgers 1 erfolgen kann.

Der Lageregler 12 ist über einen weiteren Ausgang mit einem Schwellwertdetektor 28 verbunden, dessen Ausgang mit dem Sollwertgeber 14 und mit der Bremse 24 verbunden ist. Der Lageregler 12 bildet ab dem Einschalten der Pumpe 4 und somit ab dem Anfahren des Linearmotors 2 ständig die Differenz zwischen dem ihm über die Zweigleitung 10a gelieferten Lageistwert und dem vom Sollwertbildner 26 gelieferten Lagesollwert und gibt diese Differenz an den Schwellwertdetektor 28 ab. Wenn die Soll-Istwert-Differenz schliesslich unter den Schwellwert des Schwellwertdetektors 28 gesunken ist, der entsprechend der Güte des eingesetzten Lagereglers gewählt wird, so gibt der Schwellwertdetektor 28 einen Befehl an den Sollwertgeber 14 ab und gleichzeitig einen Lösebefehl an die Bremse 24 ab, damit der eigentliche Lageregelbetrieb eingeleitet und gleichzeitig durch Lösen der Bremse 24 über das Bremsgestänge 22 in die in Fig. 1 mit gestrichelten Linien dargestellte Stellung II gebracht wird, so dass der Schleifscheibenträger 1 frei verfahren werden kann.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung arbeitet folgender-massen: In der Ruhelage des Schleifscheibenträgers 1 wird durch das Lagemesssystem 6 der Lageistwert gemessen. Im Moment der Inbetriebsetzung des Lagereglers 12, der Pumpe 4 und damit des Linearmotors 2 wird für den Anfahrvorgang durch den Sollwertbildner 26 ein Anfahrlagesollwert aus der Summe des im Anfahrzeitpunkt gemessenen Lageistwerts und einem Teil des Bewegungsspielraums S der Stange 18 gebildet (z.B. S/2). Der Lageregler 12 steuert die Pumpe 4 aus, bis unter der Wirkung des Linearmotors 2 der Schleifscheibenträger 1 die durch den Anfahrlagesollwert festgeleg-

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te Lage erreicht hat. Dieser Zeitpunkt wird durch den Schwellwertdetektor 28 ermittelt, der nun die Bremse 24 lösen kann, ohne dass der Schleifscheibenträger eine unerwünschte oder unbekannte Bewegung ausführt. Ab diesem Zeitpunkt beginnt der eigentliche Lageregelvorgang, an dem dann nur noch der Lageregler 12 mit dem Lagemesssystem 6, das ihm den Lageistwert liefert, und dem Sollwertgeber 14, der ihm den Lagesollwert des Schleifscheibenträgers 1 liefert, beteiligt sind. Nach dem Lösen der Bremse 24 kehrt die Stange 18, die in dem beschriebenen Beispiel durch den Schleifscheibenträger 1 um z.B. 1 mm nach oben bewegt worden ist, in ihre definierte Ausgangslage zurück. Nach dem Abschalten des Linearmotors wird die Bremse 24 automatisch wieder angezogen, so dass die Bremsbacken 20 um die Stange 18 fest geklemmt sind. Aus dieser definierten Ruhelage des Schleifscheibenträgers 1 heraus kann der nächste Schleifvorgang eingeleitet werden.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das in seinen wesentlichen Einzelheiten mit dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 übereinstimmt und in soweit mit gleichen Bezugszeichen versehen ist. Der Linearmotor 2 ist in dem Beispiel von Fig. 2 ein hydraulischer Drehantrieb 30, welcher über die steuerbare Pumpe 4 mit Drucköl versorgt wird und eine an ihrem unteren Ende drehbar gelagerte Gewindespindel 32 in der einen oder anderen Richtung dreht. Die Gewindespindel 32 ist mit einer Spindelmutter 34 in Eingriff, die mit dem Schleifscheibenträger 1 fest verbunden ist und sich bei der Drehung der Gewindespindel 32 auf- oder abbewegt. Auch ein solcher Linearmotor hat keine Selbsthemmung, denn bei drucklosem Drehantrieb 30 könnte sich die Spindelmutter 34 unter ihrem Eigengewicht und dem Gewicht des Schleifscheibenträgers 1 in eine Undefinierte Ruhelage bewegen.

Die in Verbindung mit Fig. 1 beschriebene Anordnung zum Anfahren des Lagereglers 12 gewährleistet auch in diesem Fall, dass der eigentliche Lageregelvorgang erst in dem Augenblick eingeschaltet worden ist, in welchem ein ausreichender Öldruck aufgebaut worden ist und die Bremse 24 gelöst werden kann, damit der eigentliche Lageregelvorgang beginnen kann, ohne dass der Schleifscheibenträger unerwünschte oder unbekannte Bewegungen ausführt.

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1 Blatt Zeichnungen

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1. Anordnung zum Anfahren des Lagereglers eines Schleifscheibenträgers (1), der durch einen keine Selbsthemmung aufweisenden Linearmotor (2) nichtwaagerecht aus einer Ruhelage heraus verfahrbar ist, die durch ein mit dem Lageregler (12) verbundenes Lagemesssystem (6) erfassbar ist, gekennzeichnet durch:

eine dem Schleifscheibenträger (1) zugeordnete Bremse (24), die den Schleifscheibenträger (1) in definierter Ruhelage hält und einen wenige mm betragenden Bewegungsspielraum (S) in einer Richtung aus der Ruhelage heraus erlaubt;

einen mit dem Lagemesssystem (6) und dem Lageregler (12) verbundenen Sollwertbildner (26), der zu der durch das Lagemesssystem (6) gemessenen definierten Ruhelage eine im Rahmen des Bewegungsspielraums (S) wählbare kleine Anfahrwegstrecke addiert und so einen Anfahrlagesollwert bildet, bei dem die eigentliche Lageregelung durch den Lageregler (12) beginnen soll; eine durch den Lageregler (12) ferngesteuerte Speiseeinrichtung (4) für den Linearmotor (2); und einen Schwellwertdetektor (28), der mit dem Lageregler (12), mit einem Sollwertgeber (14) und mit der Bremse (24) verbunden ist und den Sollwertgeber (14) aktiviert und die Bremse (24) löst, wenn die vom Lageregler (12) ermittelte Differenz zwischen dem Anfahrlagesollwert und dem Anfahrlageistwert den Schwellwert erreicht.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse (24) zwei Bremsbacken (20) aufweist, die den Schleifscheibenträger (1) mit einer vertikal beweglichen und die definierte Ruhelage festlegenden Stange (18) bei angezogener Bremse (24) kraft- oder formschlüssig verbinden.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearmotor (2) eine hydraulische Kol-ben-Zylinder-Anordnung (2a, 2b) ist, deren beweglicher Zylinder (2b) mit dem Schleifscheibenträger (1) fest verbunden ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearmotor (2) eine durch einen hydraulischen Drehantrieb (30) angetriebene Spindel-Mutter-Anordnung (32,34) ist, deren durch die drehbare Spindel (32) bewegbare Mutter (34) mit dem Schleifscheibenträger (1) fest verbunden ist.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Speiseeinrichtung eine Druckölpumpe (4) ist.