CH658617A5

CH658617A5 - Zahnflankenschleifmaschine mit doppelkegelfoermiger schleifscheibe.

Info

Publication number: CH658617A5
Application number: CH7542/82A
Authority: CH
Inventors: Peter Dr Sc Techn Bloch; Meinrad Donner; Roman P Schwaighofer
Original assignee: Maag Zahnraeder & Maschinen Ag
Priority date: 1982-12-24
Filing date: 1982-12-24
Publication date: 1986-11-28
Also published as: JPS59134618A; GB8334219D0; GB2132522A; US4545151A; JPS626934B2; DD211980A5; GB2132522B; DE3346010A1; DE3301654A1; DE3301654C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnflankenschleifmaschine mit doppelkegelförmiger Schleifscheibe, die für Spanabnahme und Zahnflankenkorrekturen mittels eines Axialantriebs axial verstellbar ist.

Eine solche Zahnflankenschleifmaschine, die zum Gegenstand der älteren Patentanmeldung P 31 42 384.1 gehört, hat gegenüber den bisher üblichen Zahnflankenschleifmaschinen mit im Betrieb axial unverstellbarer Schleifscheibe den Vorteil, dass beim axialen Verstellen der Schleifscheibe nur verhältnismässig geringe träge Massen bewegt werden müssen, so dass diese Verstellbewegungen jedenfalls beim Schleifen grosser Werkstücke erheblich rascher und genauer ausgeführt werden können als entsprechende Bewegungen des Werkstücks, an denen notwendigerweise grössere, das Werkstück tragende Baugruppen der Maschine teilnehmen müssen (DE-AS 20 29 359 und DL-PS 151 128).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zahnflankenschleifmaschine der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzubilden, dass die Schleifscheibe in axialer Richtung besonders feinfühlig und genau verstellbar ist.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst,

- dass der Axialantrieb eine doppeltwirkende hydraulische Kolbenzylindereinheit aufweist, deren Kolben an einer Spindelpinole und deren Zylinder in einer Traghülse ausgebildet und über ein Servoventil ansteuerbar ist,

- der Spindelpinole eine Wegmesseinrichtung zugeordnet ist,

- und das Servoventil sowie die Wegmesseinrichtung an eine Wegerfassungsschaltung angeschlossen sind, welche mit einer Ablaufsteuerung verbunden ist.

Der erfindungsgemässe hydraulische Axialantrieb hat gegenüber einem mechanischen Axialantrieb der Schleifscheibe den Vorteil, dass er von Axialspiel vollständig freigehalten werden kann, ohne dass dazu, wie bei mechanischen Axialantrieben, eine axiale Vorspannung erforderlich wäre, die sich in den beiden Richtungen der Axialbewegungen der Schleifscheibe meist ungleichmässig auswirkt und daher der Genauigkeit dieser Axialbewegungen abträglich ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Spindelpinole in der Traghülse mittels einer hydraulischen Klemmvorrichtung festklemmbar ist. Mit dieser Klemmvorrichtung wird die Spindelpinole immer dann festgeklemmt, wenn eine gewünschte Axialverstellung beendet ist; der Axialantrieb wird dann von den beim Schleifen auftretenden Axialkräften vollständig entlastet, und es besteht Gewähr dafür, dass die Schleifpinole sich nicht unbeabsichtigt verschiebt.

Unabhängig davon, vorzugsweise zusätzlich, kann der Spindelpinole eine mechanische Klemmvorrichtung zugeordnet sein, die von einer Feder im Sinne einer Klemmung vorgespannt und hydraulisch in einer gelösten Stellung gehalten ist, solange ein vorgegebener hydraulischer Druck nicht unterschritten wird. Diese mechanische Klemmvorrichtung wird sofort wirksam, wenn infolge einer Betriebsstörung der hydraulische Druck einen bestimmten, von der Vorspannung der Feder abhängigen Wert unterschreitet. Somit ist die Spindelpinole und mit ihr die Schleifscheibe auch dann gegen unbeabsichtigte axiale Verschiebung gesichert, wenn die hydraulische Klemmvorrichtung nicht mehr wirksam sein kann.

Darüber hinaus ist die bzw. mindestens eine Klemmvorrichtung vorzugsweise derart geschaltet, dass die Spindelpinole in jedem Störungsfall, also nicht nur bei Ausfall des hydraulischen Druckes, festgeklemmt wird. Dies bedeutet, dass beispielsweise die Ablaufsteuerung derart gestaltet ist, dass sie bei jedem nicht vorgesehenen Betriebszustand mindestens eine der Klemmvorrichtungen wirksam werden lässt.

Mit all diesen Massnahmen wird ein Höchstmass an Sicherheit dagegen erreicht, dass die Schleifscheibe eine nicht gewollte axiale Stellung einnehmen und dadurch ein Werkstück beschädigen kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch Teile einer Zahnflankenschleifmaschine mit einer erfindungsgemässen Profiliereinrichtung und

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer zu der Profiliereinrichtung gehörigen Steuerung.

Die teilweise dargestellte Zahnflankenschleifmaschine hat eine Traghülse 10 mit angeflanschtem Motor 12, der über eine mit Vielnutprofil versehene Hohlwelle 14 einen in dieser axial verschiebbar aufgenommenen Zapfen 16 einer Schleifspindel 18 antreibt. Die Schleifspindel 18 ist in einer Spindelpinole 20 gelagert, die in der Traghülse 10 axial verschiebbar geführt ist.

Zum Verschieben der Spindelpinole 20 samt Schleifspindel 18 ist ein Axialantrieb 21 vorgesehen; dieser besteht im wesentlichen aus einem an der Spindelpinole 20 ausgebildeten Kolben 22, einem in der Traghülse 10 ausgebildeten, doppeltwirkenden Zylinder 24, in dem der Kolben 22 zwei Kammern voneinander trennt, und einem Servoventil 26, über das die Kammern mit Drucköl versorgt werden. Der Druck in den beiden Kammern lässt sich mit je einer Druckmessvorrichtung 28 messen.

Die Spindelpinole 20 samt Schleifspindel 18 lässt sich mit einer hydraulischen Klemmvorrichtung 30 in jeder beliebigen mit dem Axialantrieb 21 einstellbaren Axialstellung festklemmen. Wenn der hydraulische Druck ausfällt, wird eine mechanische Klemmvorrichtung 32, die normalerweise durch Öldruck in einer unwirksamen Stellung gehalten ist, von einer Feder 34 gegen einen an der Spindelpinole 20 befe2

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stigten Klemmbalken 35 gedrückt, um die Spindelpinole festzuklemmen.

Der Spindelpinole 20 und der in ihr radial und axial gelagerten Schleifspindel 18 ist eine inkrementale Wegmesseinrichtung 36 zugeordnet, die in bekannter Weise von einem Strichgitter und einem Ablesekopf gebildet ist. Der Spindelpinole 20 ist ferner ein Näherungsschalter 38 zugeordnet, mit dem sich jeweils bei Betriebsbeginn der Nullpunkt für die Anzeige der Wegmesseinrichtung 36 auffinden lässt.

Am freien Ende der Schleifspindel 18 ist eine Schleifscheibe 40 befestigt, die zwei voneinander abgewandte, im wesentlichen kegelstumpfförmige Flanken 42 und eine diese Flanken miteinander verbindende zylindrische Mantelfläche 44 aufweist. Die Schleifscheibe 40 lässt sich sowohl bei der Einwirkung auf ein Werkstück wie beim Abrichten ihrer Flanken 42 oder ihrer Mantelfläche 44 mit einem an der Spindelpinole 20 angeordneten Schwingungsmesser 46 überwachen. Zur Ermittlung der Drehzahl der Schleifscheibe 40 ist an der Spindelpinole 20 ferner ein Näherungsschalter 48 angeordnet, der mit einem entsprechenden, mit der Schleifscheibe 40 umlaufenden Bauteil zusammenwirkt.

Die Schleifscheibenachse X, längs derer die Schleifscheibe 40 mittels des Axialantriebs 21 verschiebbar ist, bildet zusammen mit einer senkrechten Mittelachse Y ein rechtwinkliges Koordinatensystem. Längs der Mittelachse Y ist auf einer maschinenfesten Führung 49 ein oberhalb der Schleifscheibe 40 angeordneter Radialschlitten 50 verschiebbar.

Zum Verschieben des Radialschlittens 50 ist ein steuerbarer Radialantrieb 51 vorgesehen; dieser besteht im wesentlichen aus einem am Radialschlitten 50 befestigten Kolben 52, einem maschinenfesten, doppeltwirkenden Zylinder 54, in dem der Kolben 52 zwei Kammern voneinander trennt, und einem Servoventil 56, mit dem sich der Druck in den beiden Kammern steuern lässt. Dem Radialschlitten 50 ist ferner eine inkrementale Wegmesseinrichtung 58 zugeordnet, deren Nullpunktlage mittels eines Näherungsschalters 60 bestimmt wird.

Auf dem Radialschlitten 50 ist beiderseits seiner Mittelachse Y je ein Schwenklager 62 mit einer darin gelagerten Welle 64 angeordnet. Die beiden Wellen 64 haben eine gemeinsame geometrische Achse, die im folgenden als Schwenkachse A bezeichnet wird, sich parallel zur Schleifscheibenachse X erstreckt und die Mittelachse Y rechtwinklig schneidet.

Auf jeder der beiden Wellen 64 ist innerhalb des zugehörigen Schwenklagers 62 ein Ritzel 66 ausgebildet. Die beiden Ritzel 66 kämmen mit je einer Zahnstange 68, die kolbenartig in einem doppeltwirkenden hydraulischen Zylinder 70 derart geführt ist, dass die Wellen 64 sich um je mindestens 180° hin- und herdrehen lassen. Jeder der Wellen 64 ist ein Paar einstellbarer Anschläge 72 zugeordnet, die ebenfalls innerhalb des zugehörigen Schwenklagers 62 angeordnet sind und mit einem radial in die betreffende Welle 64 eingeschraubten Bolzen 74 derart zusammenwirken, dass sie den Drehbereich der Welle begrenzen. Jeder der beiden Wellen 64 sind ferner zwei Näherungsschalter 76 zugeordnet, mit denen sich feststellen lässt, ob die Welle die eine oder andere Endstellung ihres Drehbereichs erreicht hat.

An jeder Welle 64 ist ein Schwenkarm 78 befestigt, der ein Abrichtwerkzeug 80 trägt. Die beiden Abrichtwerkzeuge 80 sind zum Abrichten je einer der beiden Flanken 42 der Schleifscheibe 40 vorgesehen und sind durch Drehen der zugehörigen Welle 64 um 180° zwischen einer Arbeitsstellung und einer Messstellung hin- und herschwenkbar. Fig. 1 zeigt das rechte Abrichtwerkzeug 80 in seiner Arbeitsstellung und das linke Abrichtwerkzeug in seiner Messstellung. Die Schwenkbewegungen der beiden Abrichtwerkzeuge 80 sind derart miteinander koordiniert, dass jeweils nur eines der

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beiden Abrichtwerkzeuge seine Arbeitsstellung einnimmt, und dies in jedem Fall ehe der Radialschlitten 50 die gezeichnete Stellung erreicht hat, in der das betreffende Abrichtwerkzeug die zugehörige Flanke 42 der Schleifscheibe 40 berühren kann. Das Abrichten der betreffenden Flanke 42 geschieht dann durch aufeinander abgestimmte Bewegungen der Schleifscheibe 40 längs der Schleifscheibenachse X und des Radialschlittens 50 längs seiner Mittelachse Y.

Damit jederzeit festgestellt werden kann, ob und gegebenenfalls wie weit sich die Abrichtwerkzeuge 80 abgenutzt haben, ist auf dem Radialschlitten 50 eine Abnutzungsmesseinrichtung 81 angeordnet. Zu dieser gehört ein am Radialschlitten 50 befestigter Sockel 82, der über ein Paar Blattfedern 84 mit einer Brücke 86 verbunden ist. Die beiden Blattfedern 84 erstrecken sich in ihrer abgebildeten Ruhelage parallel zur Mittelachse Y und schneiden beide die Schleifspindelachse X unter einem rechten Winkel. Die Brücke 86 ist demzufolge im wesentlichen parallel zur Schleifspindelachse X hin- und herbewegbar. Zum Messen ihrer Bewegungen ist der Brücke 86 eine Tauchspule 88 zugeordnet.

An der Brücke 86 sind zwei Anschläge 90 befestigt, die je einem der beiden Abrichtwerkzeuge 80 zugeordnet sind und je eine Anschlagfläche aufweisen, die durch Drehen des betreffenden Anschlags derart einstellbar ist, dass sie sich im rechten Winkel zur Achse des zugehörigen Abrichtwerkzeugs erstreckt. Wenn die Abrichtwerkzeuge 80 neu eingesetzt oder nachgestellt worden sind, hat jedes von ihnen in seiner Messstellung gegenüber dem zugehörigen Anschlag 90 ein Spiel von 0,2 mm. Durch Abnutzung der Abrichtwerkzeuge 80 vergrössert sich dieses Spiel; diese Vergrösserung wird der beim Abrichten stattfindenden Axialbewegung der Schleifscheibe 40 zugeschlagen.

Um sicherzustellen, dass die Brücke 86 jeweils ihre in Fig. 1 abgebildete Mittelstellung einnimmt, wenn eines der Abrichtwerkzeuge 80 in seine Messstellung geschwenkt wird, ist beiderseits der Brücke 86 je ein Kolben 92 in einem am Radialschlitten 50 befestigten Zylinder 94 geführt und derart federbelastet, dass er bestrebt ist, ein Ausweichen der Brücke 86 zu dem betreffenden Zylinder 94 hin zu verhindern. Zum Messen der Abnutzung des einen oder anderen Abrichtwerkzeugs 80 lässt sich die Einwirkung des betreffenden Kolbens 92 auf die Brücke 86 dadurch aufheben, dass in den zugehörigen Zylinder 94 Drucköl eingeleitet wird.

Der Brücke 86 ist ein Paar Elektromagnete 96 zugeordnet, von denen jeweils der eine oder andere einschaltbar ist, je nachdem welches der Abrichtwerkzeuge 80 gemessen werden soll. Durch Einschalten des betreffenden Elektroma-gnets 96 wird die Brücke 86 derart bewegt, dass der entsprechende Anschlag 90 gegen das zugehörige Abrichtwerkzeug 80 gedrückt wird. Die dabei stattfindende Auslenkung der Brücke 86 aus ihrer Mittelstellung wird mit der Tauchspule 88 gemessen.

Um zu verhindern, dass die beschriebene Messung durch eine etwaige Schräglage des Radialschlittens 50 und dadurch bedingte, asymmetrisch auf die Brücke 86 einwirkende Gewichtskräfte verfälscht wird, ist die Brücke durch einen auf dem Radialschlitten 50 gelagerten zweiarmigen Hebel 98 mit einer Ausgleichsmasse 100 verbunden, die auf dem Sockel 82 parallel zur Brücke, gegenläufig zu deren Bewegungen, hin-und herschiebbar geführt ist.

Am unteren Rand des Radialschlittens 50 ist in dessen Mittelachse Y ein Abrichtwerkzeug 102 zum Abrichten der Mantelfläche 44 der Schleifscheibe 40 angeordnet.

In Fig. 2 sind die im Vorstehenden beschriebenen Antriebe und Messeinrichtungen mit dünnen Linien in Verbindung mit der zugehörigen Steuerung dargestellt. Hauptbestandteile dieser Steuerung sind eine Wegerfassungsschaltung 104, die dem Radialantrieb 51 samt Wegmesseinrichtung 58 zuge3

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ordnet ist, eine Positionsaufnehmerschaltung 106, die der mechanischen Klemmvorrichtung 32 und Teilen der Abnutzungsmesseinrichtung 81 zugeordnet ist, ein A/D- und D/AWandler 108, welcher dem Schwingungsmesser 46, dem Axialantrieb 21, dem Näherungsschalter 48 sowie Teilen der Abnutzungsmesseinrichtung 81 zugeordnet ist, und eine weitere Wegerfassungsschaltung 110, die vorallem dem Axialantrieb 21 zugeordnet ist. Diese Schaltungen 104 bis 110 sind über einen Datenbus 112 an eine Ablaufsteuerung 114 angeschlossen, wie sie beispielsweise im Baustein ISPX-88/40 der Firma INTEL enthalten ist.

Die Wegerfassungschaltung 104 ist Gegenstand der deutschen Patentanmeldung 32 13 046 und wird deshalb hier nicht näher beschrieben. Sie ist über einen Impulsformer 116 mit der Wegmesseinrichtung 58 verbunden, ist ferner über einen Verstärker 118 mit dem Servoventil 56 verbunden und ist schliesslich unmittelbar mit dem Näherungsschalter 60 verbunden.

Die Positionsaufnehmerschaltung 106 ist beispielsweise im Baustein ICS 910 der Firma INTEL enthalten.

Der A/D und D/A Wandler 108 ist beispielsweise von den Bausteinen ISPX-311 und ISPX-328 der Firma INTEL gebildet. Sie ist über eine Schaltung 120 mit der Tauchspule 88 verbunden und ist an eine Proportional-Ventilsteuerung 122 angeschlossen, welche die Zylinder 70 steuert. Die Schaltung 120 bereitet die Signale der Tauchspule 88 derart auf, dass sie analog weiterverarbeitet werden können.

Die Ventilsteuerung 122 steuert die Schwenkgeschwindigkeit der Wellen 64.

Die Wegerfassungsschaltung 110 ist in gleicher Weise aufgebaut wie die Wegerfassungsschaltung 104. Sie ist über einen Verstärker 124 an das Servoventil 26 und über einen Impulsformer 126 an die Wegmesseinrichtung 36 angeschlossen.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

658 617 PATENTANSPRÜCHE

1. Zahnflankenschleifmaschine mit doppelkegelförmiger Schleifscheibe (40), die für Spanabnahme und Zahnflankenkorrekturen mittels eines Axialantriebs (21) axial verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet,

- dass der Axialantrieb (21) eine doppeltwirkende hydraulische Kolbenzylindereinheit aufweist, deren Kolben (22) an einer Spindelpinole (20), und deren Zylinder (24) in einer Traghülse (10) ausgebildet und über ein Servoventil (26) ansteuerbar ist,

- der Spindelpinole (20) eine Wegmesseinrichtung (36) zugeordnet ist,

- und das Servoventil (26) sowie die Wegmesseinrichtung (36) an eine Wegerfassungsschaltung (110) angeschlossen sind, welche mit einer Ablaufsteuerung (114) verbunden ist.

2. Zahnflankenschleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelpinole (20) in der Traghülse (10) mittels einer hydraulischen Klemmvorrichtung (30) festklemmbar ist.

3. Zahnflankenschleifmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spindelpinole (20) eine mechanische Klemmvorrichtung (32) zugeordnet ist, die von einer Feder (34) im Sinne einer Klemmung vorgespannt und hydraulisch in einer gelösten Stellung gehalten ist, solange ein vorgegebener hydraulischer Druck nicht unterschritten wird.

4. Zahnflankenschleifmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die bzw. mindestens eine Klemmvorrichtung (30,32) derart geschaltet ist, dass die Spindelpinole (20) in jedem Störungsfall festgeklemmt wird.