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PATENTANSPRÜCHE
1. Zahnflankenschleifmaschine mit doppelkegelförmiger Schleifscheibe (40) an einer Schleifspindel (18), die in einem Spindellagergehäuse (20) gelagert und zusammen mit diesem in einem Traggehäuse (10) axial verstellbar ist, und mit einem Axialantrieb (21), der eine doppeltwirkende hydraulische Kolbenzylindereinheit (22, 24) aufweist, deren Kolben (22) eine Wegmesseinrichtung (36) zugeordnet ist, und deren Zylinder (24) mit dem Traggehäuse (10) fest verbunden und über ein Servoventil (26) ansteuerbar ist, wobei das Servoventil (26) sowie die Wegmesseinrichtung (36) an eine Wegerfassungsschaltung (110) angeschlossen sind, welche mit einer Ablaufsteuerung (114) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (22) der Kolbenzylindereinheit (22,
24) an dem Spindellagergehäuse (20) in axialer Richtung starr befestigt ist und das Antriebsmoment für die Schleifscheibe (40) von einem am Traggehäuse (10) befestigten Motor (12) über eine Schiebeverbindung (14, 16) auf die Schleifspindel (18) übertragbar ist.
2. Zahnflankenschleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenzylindereinheit (22, 24) gleichachsig mit der Schleifspindel (18) angeordnet ist.
3. Zahnflankenschleifmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spindellagergehäuse (20) als Spindelpinole ausgebildet und unmittelbar in dem entsprechend hülsenförmigen Traggehäuse (10) geführt ist, und dass die Kolbenzylindereinheit (22, 24) unmittelbar an diesen beiden Gehäusen (20, 10) ausgebildet ist.
4. Zahnflankenschleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Spindellagergehäuse (20) in bezug auf das Traggehäuse (10) mittels einer hydraulischen Klemmvorrichtung (30) festklemmbar ist.
5. Zahnflankenschleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Spindellagergehäuse (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.
6. Zahnflankenschleifmaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die bzw. mindestens eine Klemmvorrichtung (30, 32) derart geschaltet ist, dass das
Spindellagergehäuse (20) in jedem Störungsfall festgeklemmt wird.
Die Erfindung betrifft eine Zahnflankenschleifmaschine mit doppelkegelförmiger Schleifscheibe an einer Schleifspin del, die in einem Spindellagergehäuse gelagert und zusammen mit diesem in einem Traggehäuse axial verstellbar ist, und mit einem Axialantrieb, der eine doppeltwirkende hy draulische Kolbenzylindereinheit aufweist, deren Kolben eine Wegmesseinrichtung zugeordnet ist, und deren Zylinder mit dem Traggehäuse fest verbunden und über ein Servoventil ansteuerbar ist, wobei das Servoventil sowie die Wegmesseinrichtung an eine Wegerfassungsschaltung angeschlossen sind, welche mit einer Ablaufsteuerung verbunden ist.
Bei einer bekannten Zahnflankenschleifmaschine dieser Gattung (Zeitschrift maschine + werkzeug , Coburg, 23/ -1979,S. 66, Abb. 8) ist die Kolbenzylindereinheit parallel zur Schleifspindel angeordnet und hat eine Kolbenstange, die durch einen im Traggehäuse gelagerten zweiarmigen Hebel mit dem Spindellagergehäuse verbunden ist. Dabei soll eine spielfreie Umsetzung von Kolbenbewegungen in gegenläufige, untersetzte Bewegungen des Spindellagergehäuses durch eine Feder bewirkt werden, die das Spindellagergehäuse axial gegen den Hebel drückt und dadurch die gesamte Anordnung unter Vorspannung hält. Diese Vorspannung muss bei Bewegungen des Spindellagergehäuses in einer der beiden axialen Richtungen vom Kolben überwunden werden und unterstützt Bewegungen in Gegenrichtung.
Darunter leidet die Genauigkeit dieser Bewegungen unter anderem deshalb, weil der zweiarmige Hebel nicht so starr sein kann, dass er sich bei unterschiedlichen Belastungen nicht verschieden stark durchbiegen würde. Die bekannte Anordnung hat insgesamt eine erhebliche träge Masse, was der Genauigkeit ihrer Bewegungen ebenfalls abträglich ist.
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 Kolben der Kolbenzylindereinheit an dem Spindellagergehäuse in axialer Richtung starr befestigt ist und das Antriebsmoment für die Schleifscheibe von einem am Traggehäuse befestigten Motor über eine Schiebeverbindung auf die Schleifspindel übertragbar ist.
Der erfindungsgemässe direkte hydraulische Axialantrieb des Spindellagergehäuses und somit auch der Schleifscheibe hat den Vorteil, dass er von Axialspiel vollständig frei ist, ohne dass dazu eine axiale Vorspannung erforderlich wäre. Der Antrieb der Schleifscheibe von einem am Traggehäuse befestigten Motor aus ermöglicht es, die träge Masse der an den Axialbewegungen teilnehmenden Baugruppe gering zu halten, was der Genauigkeit dieser Bewegungen ebenfalls zuträglich ist.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist die Kolbenzylindereinheit gleichachsig mit der Schleifspindel angeordnet. Dadurch werden Momente mit der Tendenz, das Spindellagergehäuse im Traggehäuse zu verkanten, von der Antriebsseite her völlig vermieden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Spindellagergehäuse als Spindelpinole ausgebildet und unmittelbar in dem entsprechend hülsenförmigen Traggehäuse geführt ist, und wenn die Kolbenzylindereinheit unmittelbar an diesen beiden Gehäusen ausgebildet ist.
Es ist ferner zweckmässig, dass das Spindellagergehäuse in bezug auf das Traggehäuse mittels einer hydraulischen Klemmvorrichtung festklemmbar ist. Mit dieser Klemmvorrichtung kann das Spindellagergehäuse festgeklemmt werden, wenn eine gewünschte Axialverstellung beendet ist; der Axialantrieb wird dann von den beim Schleifen auftretenden Axialkräften vollständig entlastet, und es besteht Gewähr dafür, dass das Spindellagergehäuse sich nicht unbeabsichtigt verschiebt.
Unabhängig davon, vorzugsweise zusätzlich, kann dem
Spindellagergehäuse 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 das Spindellagergehäuse und mit ihm 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 das Spindella gergehäuse in jedem Störungsfall, also nicht nur bei Ausfall des hydraulischen Druckes, festgeklemmt wird. Dies bedeu tet, 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.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen Axialschnitt durch Teile einer Zahnflankenschleifmaschine mit einer erfindungsgemässen Profiliereinrichtung,
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer zu der Profiliereinrichtung gehörigen Steuerung und
Fig. 3 einen der Fig. 1 entsprechenden Axialschnitt einer abgewandelten Profiliereinrichtung.
Die in Fig. 1 teilweise dargestellte Zahnflankenschleifmaschine hat ein Traggehäuse 10 mit angeflanschtem Motor 12, der über eine mit Vielnutprofil versehene, im Traggehäuse 10 axial unverschiebbar gelagerte Hohlwelle 14 einen in dieser axial verschiebbar aufgenommenen Zapfen 16 einer Schleifspindel 18 antreibt. Die Schleifspindel 18 ist in einem Spindellagergehäuse 20 gelagert, das gemäss Fig. 1 als Spindelpinole ausgebildet und unmittelbar im Traggehäuse 10 axial verschiebbar geführt ist.
Zum Verschieben des Spindellagergehäuses 20 samt Schleifspindel 18 ist ein Axialantrieb 21 vorgesehen; dieser besteht im wesentlichen aus einem unmittelbar am Spindellagergehäuse 20 ausgebildeten Kolben 22, einem unmittelbar im Traggehäuse 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.
Das Spindellagergehäuse 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 am Spindellagergehäuse 20 befestigten Klemmbalken 35 gedrückt, um das Spindellagergehäuse festzuklemmen.
Dem Spindellagergehäuse 20 und der in ihm radial und axial gelagerten Schleifspindel 18 ist eine inkrementale Wegmesseinrichtung 36 zugeordnet, die in bekannter Weise von einem Strichgitter und einem Ablesekopf gebildet ist. Dem Spindellagergehäuse 20 ist ferner ein Näherungsschalter 38 zugeordnet, mit dem sich jeweils bei Betriebsbeginn der Nullpunkt für die Anzeige der Wegmesseinrichtung 36 auffinden lasse.
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 am Spindellagergehäuse 20 angeordneten Schwingungsmesser 46 überwachen. Zur Ermittlung der Drehzahl der Schleifscheibe 40 ist am Spindellagergehäuse 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 1800 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 ihrers 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 1800 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 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 Elektromagnets 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, hinund 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 zugeordnet ist, eine Positionsaufnehmerschaltung 106, die der mechanischen Klemmvorrichtung 32 und Teilen der Abnutzungsmesseinrichtung 81 zugeordnet ist, ein A/D- und D/A- Wandler 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.
Die abgewandelte Profiliereinrichtung gemäss Fig. 3 unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten im wesentlichen dadurch, dass das Spindellagergehäuse 20 auf einem Axialschlitten 130 starr befestigt ist, der mittels Wälzkörperführungen 132 im Traggehäuse geführt ist. Ferner ist die Kolbenzylindereinheit 22, 24 ausserhalb des Traggehäuses 10 angeordnet. Der Kolben 22 ist über eine Kolbenstange 134 in axialer Richtung starr mit dem Axialschlitten 130 verbunden; die Kolbenstange 134 oder ihre Befestigung am Axialschlitten 130 kann jedoch in radialer Richtung nachgiebig sein, um etwaige Achsfluchtungsfehler auszugleichen.
Der Axialschlitten 130 kann auch mittels hydrostatischen Gleitführungen im Traggehäuse geführt sein.
Gemäss Fig. 3 ist die Kolbenzylindereinheit 22,24 ebenso wie in Fig. 1 gleichachsig mit der Schleifspindel 18 angeordnet, wodurch die axialen Verschiebekräfte momentenfrei übertragen werden. Die Kolbenzylindereinheit 22, 24 könnte jedoch auch achsparallel zur Schleifspindel 18 angeordnet sein, sofern die in axialer Richtung starre, spielfreie Verbindung zwischen dem doppeltwirkenden Kolben 22 und dem Spindellagergehäuse 20 erhalten bleibt.
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PATENT CLAIMS
1. Tooth flank grinding machine with double-cone-shaped grinding wheel (40) on a grinding spindle (18), which is mounted in a spindle bearing housing (20) and axially adjustable together with this in a support housing (10), and with an axial drive (21), which has a double-acting hydraulic Has piston cylinder unit (22, 24), the piston (22) of which is associated with a displacement measuring device (36), and the cylinder (24) of which is firmly connected to the support housing (10) and can be controlled via a servo valve (26), the servo valve (26 ) and the displacement measuring device (36) are connected to a displacement detection circuit (110) which is connected to a sequence control (114), characterized in that the piston (22) of the piston-cylinder unit (22,
24) is rigidly attached to the spindle bearing housing (20) in the axial direction and the drive torque for the grinding wheel (40) can be transmitted from a motor (12) attached to the support housing (10) via a sliding connection (14, 16) to the grinding spindle (18) is.
2. Tooth flank grinding machine according to claim 1, characterized in that the piston-cylinder unit (22, 24) is arranged coaxially with the grinding spindle (18).
3. Tooth flank grinding machine according to claim 2, characterized in that the spindle bearing housing (20) is designed as a spindle spindle and is guided directly in the corresponding sleeve-shaped support housing (10), and that the piston-cylinder unit (22, 24) directly on these two housings (20, 10 ) is trained.
4. Tooth flank grinding machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the spindle bearing housing (20) in relation to the support housing (10) by means of a hydraulic clamping device (30) can be clamped.
5. Tooth flank grinding machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the spindle bearing housing (20) is assigned a mechanical clamping device (32) which is biased by a spring (34) in the sense of a clamping and held hydraulically in a released position, as long as a specified hydraulic pressure is not fallen below.
6. Tooth flank grinding machine according to claim 4 or 5, characterized in that the or at least one clamping device (30, 32) is connected such that the
Spindle bearing housing (20) is clamped in every malfunction.
The invention relates to a tooth flank grinding machine with a double-conical grinding wheel on a Schleifspin del, which is mounted in a spindle bearing housing and together with this in an axially adjustable housing, and with an axial drive, which has a double-acting hy draulic piston-cylinder unit, the piston of which is assigned a position measuring device, and whose cylinders are firmly connected to the support housing and can be controlled via a servo valve, the servo valve and the displacement measuring device being connected to a displacement detection circuit which is connected to a sequence control.
In a known tooth flank grinding machine of this type (magazine maschine + werkzeug, Coburg, 23 / -1979, p. 66, Fig. 8), the piston-cylinder unit is arranged parallel to the grinding spindle and has a piston rod which is connected to the spindle bearing housing by a two-armed lever mounted in the carrier housing connected is. A play-free conversion of piston movements into opposing, reduced movements of the spindle bearing housing is to be brought about by a spring which presses the spindle bearing housing axially against the lever and thereby holds the entire arrangement under tension. This preload must be overcome by the piston when the spindle bearing housing moves in one of the two axial directions and supports movements in the opposite direction.
The accuracy of these movements suffers from this, among other things, because the two-armed lever cannot be so rigid that it would not deflect to different degrees under different loads. Overall, the known arrangement has a considerable inert mass, which is also detrimental to the accuracy of its movements.
The invention is based on the object of developing a tooth flank grinding machine of the type described in the introduction in such a way that the grinding wheel is particularly sensitive and precisely adjustable in the axial direction.
The object is achieved according to the invention in that the piston of the piston-cylinder unit is rigidly attached to the spindle bearing housing in the axial direction and the drive torque for the grinding wheel can be transmitted from a motor fastened to the support housing to the grinding spindle via a sliding connection.
The direct hydraulic axial drive according to the invention of the spindle bearing housing and thus also of the grinding wheel has the advantage that it is completely free from axial play without requiring an axial preload. The drive of the grinding wheel from a motor fastened to the support housing makes it possible to keep the inert mass of the assembly participating in the axial movements low, which is also beneficial to the accuracy of these movements.
In preferred embodiments of the invention, the piston-cylinder unit is arranged coaxially with the grinding spindle. This completely avoids moments with the tendency to tilt the spindle bearing housing in the support housing from the drive side.
It is particularly advantageous if the spindle bearing housing is designed as a spindle quill and is guided directly in the corresponding sleeve-shaped support housing, and if the piston-cylinder unit is formed directly on these two housings.
It is also expedient that the spindle bearing housing can be clamped in relation to the support housing by means of a hydraulic clamping device. With this clamping device, the spindle bearing housing can be clamped when a desired axial adjustment has ended; the axial drive is then completely relieved of the axial forces occurring during grinding, and there is a guarantee that the spindle bearing housing will not move unintentionally.
Regardless of this, preferably additionally, the
Spindle bearing housing to be assigned a mechanical clamping device which is biased by a spring in the sense of a clamp and is held hydraulically in a released position as long as a predetermined hydraulic pressure is not fallen below. This mechanical clamping device is effective immediately if, as a result of a malfunction, the hydraulic pressure falls below a certain value which is dependent on the preload of the spring.
Thus, the spindle bearing housing and with it the grinding wheel is also secured against unintentional axial displacement when the hydraulic clamping device can no longer be effective.
In addition, the or at least one clamping device is preferably connected in such a way that the spindle housing is clamped in every fault case, that is to say not only when the hydraulic pressure fails. This means that, for example, the sequence control is designed in this way
is that it enables at least one of the clamping devices to take effect in any operating state not provided for.
With all of these measures, the highest degree of security is achieved against the grinding wheel assuming an unwanted axial position and thereby damaging a workpiece.
Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with the aid of schematic drawings. It shows:
1 shows an axial section through parts of a tooth flank grinding machine with a profiling device according to the invention,
Fig. 2 is a block diagram of a controller belonging to the profiling device and
3 shows an axial section corresponding to FIG. 1 of a modified profiling device.
The tooth flank grinding machine partially shown in FIG. 1 has a support housing 10 with a flanged motor 12, which drives a pin 16 of a grinding spindle 18, which is axially displaceably mounted in the support housing 10 and is axially non-displaceably mounted in the support housing 10. The grinding spindle 18 is mounted in a spindle bearing housing 20 which, according to FIG. 1, is designed as a spindle quill and is guided axially displaceably in the support housing 10.
An axial drive 21 is provided for displacing the spindle bearing housing 20 together with the grinding spindle 18; This essentially consists of a piston 22 formed directly on the spindle bearing housing 20, a double-acting cylinder 24 formed directly in the support housing 10, in which the piston 22 separates two chambers, and a servo valve 26, via which the chambers are supplied with pressure oil. The pressure in the two chambers can be measured with one pressure measuring device 28 each.
The spindle bearing housing 20 together with the grinding spindle 18 can be clamped with a hydraulic clamping device 30 in any axial position that can be set with the axial drive 21. If the hydraulic pressure fails, a mechanical clamping device 32, which is normally held in an inactive position by oil pressure, is pressed by a spring 34 against a clamping bar 35 fastened to the spindle bearing housing 20 in order to clamp the spindle bearing housing.
An incremental displacement measuring device 36 is assigned to the spindle bearing housing 20 and the grinding spindle 18 mounted radially and axially therein, which is formed in a known manner by a grating and a reading head. A proximity switch 38 is also assigned to the spindle bearing housing 20, with which the zero point for the display of the distance measuring device 36 can be found at the start of operation.
A grinding wheel 40 is fastened to the free end of the grinding spindle 18 and has two essentially frustoconical flanks 42 facing away from one another and a cylindrical lateral surface 44 connecting these flanks to one another. The grinding wheel 40 can be monitored both when it acts on a workpiece and when dressing its flanks 42 or its outer surface 44 with a vibration meter 46 arranged on the spindle bearing housing 20. In order to determine the rotational speed of the grinding wheel 40, a proximity switch 48 is also arranged on the spindle bearing housing 20 and cooperates with a corresponding component rotating with the grinding wheel 40.
The grinding wheel axis X, along which the grinding wheel 40 can be displaced by means of the axial drive 21, together with a vertical central axis Y, forms a right-angled coordinate system. A radial slide 50 arranged above the grinding wheel 40 can be displaced along the central axis Y on a machine-fixed guide 49.
A controllable radial drive 51 is provided for displacing the radial slide 50; this essentially consists of a piston 52 fastened to the radial slide 50, a machine-fixed, double-acting cylinder 54 in which the piston 52 separates two chambers, and a servo valve 56 with which the pressure in the two chambers can be controlled. The radial slide 50 is also assigned an incremental displacement measuring device 58, the zero point position of which is determined by means of a proximity switch 60.
A swivel bearing 62 with a shaft 64 mounted therein is arranged on the radial slide 50 on both sides of its central axis Y. The two shafts 64 have a common geometric axis, which is referred to below as pivot axis A, extends parallel to the grinding wheel axis X and intersects the central axis Y at right angles.
A pinion 66 is formed on each of the two shafts 64 within the associated pivot bearing 62. The two pinions 66 mesh with a rack 68, which is guided in a piston-like manner in a double-acting hydraulic cylinder 70 such that the shafts 64 can be rotated back and forth by at least 1800. Each of the shafts 64 is assigned a pair of adjustable stops 72, which are likewise arranged within the associated pivot bearing 62 and interact with a bolt 74 which is screwed radially into the shaft 64 in question in such a way that they limit the range of rotation of the shaft. Each of the two shafts 64 is also assigned two proximity switches 76 with which it can be determined whether the shaft has reached one or the other end position of its range of rotation.
A pivot arm 78, which carries a dressing tool 80, is fastened to each shaft 64. The two dressing tools 80 are each intended for dressing one of the two flanks 42 of the grinding wheel 40 and can be swiveled back and forth between a working position and a measuring position by rotating the associated shaft 64 by 1800. 1 shows the right dressing tool 80 in its working position and the left dressing tool in its measuring position. The pivoting movements of the two dressing tools 80 are coordinated with one another in such a way that only one of the two dressing tools assumes its working position, and in any case before the radial slide 50 has reached the position shown in which the dressing tool in question touches the associated flank 42 of the grinding wheel 40 can.
The flank 42 in question is then dressed by coordinated movements of the grinding wheel 40 along the grinding wheel axis X and the radial slide 50 along its central axis Y.
A wear measuring device 81 is arranged on the radial slide 50 so that it can be determined at any time whether and, if so, how far the dressing tools 80 have worn out. This includes a base 82 fastened to the radial slide 50, which is connected to a bridge 86 via a pair of leaf springs 84. In their rest position shown, the two leaf springs 84 extend parallel to the central axis Y and both intersect the grinding spindle axis X at a right angle. The bridge 86 can therefore be moved back and forth essentially parallel to the grinding spindle axis X. A plunger coil 88 is assigned to bridge 86 to measure its movements.
Two stops 90 are attached to the bridge 86, each of which is assigned to one of the two dressing tools 80 and each has a stop surface which can be adjusted by rotating the stop in question such that it extends at right angles to the axis of the associated dressing tool. If the dressing tools 80 have been newly inserted or readjusted, each of them has a play of 0.2 mm in its measuring position in relation to the associated stop 90. This play increases due to the wear of the dressing tools 80; this enlargement is added to the axial movement of the grinding wheel 40 taking place during dressing.
In order to ensure that the bridge 86 assumes its central position shown in FIG. 1 when one of the dressing tools 80 is pivoted into its measuring position, a piston 92 is guided on both sides of the bridge 86 in a cylinder 94 fastened to the radial slide 50 and is spring-loaded in this way, that he strives to prevent the bridge 86 from escaping towards the cylinder 94 in question. To measure the wear of one or the other dressing tool 80, the action of the piston 92 in question on the bridge 86 can be canceled out by introducing pressure oil into the associated cylinder 94.
A pair of electromagnets 96 is assigned to the bridge 86, of which one or the other can be switched on, depending on which of the dressing tools 80 is to be measured. By switching on the relevant electromagnet 96, the bridge 86 is moved such that the corresponding stop 90 is pressed against the associated dressing tool 80. The deflection of the bridge 86 taking place from its central position is measured with the plunger coil 88.
In order to prevent the measurement described from being falsified by a possible inclined position of the radial slide 50 and the resulting weight forces acting asymmetrically on the bridge 86, the bridge is connected to a compensating mass 100 by a two-armed lever 98 mounted on the radial slide 50 the base 82 parallel to the bridge, in opposite directions to its movements, is slidably guided back and forth.
At the lower edge of the radial slide 50, a dressing tool 102 for dressing the lateral surface 44 of the grinding wheel 40 is arranged in the central axis Y thereof.
2 shows the drives and measuring devices described above with thin lines in connection with the associated control. The main components of this control are a displacement detection circuit 104, which is assigned to the radial drive 51 together with a displacement measuring device 58, a position transducer circuit 106, which is assigned to the mechanical clamping device 32 and parts of the wear measuring device 81, an A / D and D / A converter 108, which the Vibration meter 46, the axial drive 21, the proximity switch 48 and parts of the wear measuring device 81 is assigned, and a further travel detection circuit 110, which is primarily assigned to the axial drive 21.
These circuits 104 to 110 are connected via a data bus 112 to a sequence controller 114, as is contained, for example, in the ISPX-88/40 module from INTEL.
The path detection circuit 104 is the subject of German patent application 32 13 046 and is therefore not described in more detail here. It is connected to the displacement measuring device 58 via a pulse shaper 116, is also connected to the servo valve 56 via an amplifier 118 and is finally connected directly to the proximity switch 60.
The position sensor circuit 106 is contained, for example, in the ICS 910 module from INTEL.
The A / D and D / A converter 108 is formed for example by the modules ISPX-311 and ISPX-328 from INTEL. It is connected via a circuit 120 to the plunger coil 88 and is connected to a proportional valve control 122 which controls the cylinders 70. The circuit 120 processes the signals from the plunger coil 88 in such a way that they can be further processed in an analog manner.
The valve controller 122 controls the pivoting speed of the shafts 64.
The travel detection circuit 110 is constructed in the same way as the travel detection circuit 104. It is connected to the servo valve 26 via an amplifier 124 and to the travel measuring device 36 via a pulse shaper 126.
The modified profiling device according to FIG. 3 differs from that shown in FIG. 1 essentially in that the spindle bearing housing 20 is rigidly attached to an axial slide 130 which is guided in the carrier housing by means of roller body guides 132. Furthermore, the piston-cylinder unit 22, 24 is arranged outside of the support housing 10. The piston 22 is rigidly connected to the axial slide 130 in the axial direction via a piston rod 134; however, the piston rod 134 or its attachment to the axial slide 130 can be flexible in the radial direction in order to compensate for any misalignment of the axes.
The axial slide 130 can also be guided in the support housing by means of hydrostatic sliding guides.
3, the piston-cylinder unit 22, 24, as in FIG. 1, is arranged coaxially with the grinding spindle 18, as a result of which the axial displacement forces are transmitted without torque. However, the piston-cylinder unit 22, 24 could also be arranged axially parallel to the grinding spindle 18, provided that the connection between the double-acting piston 22 and the spindle bearing housing 20 which is rigid in the axial direction and free of play is maintained.