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Die Erfindung betrifft eine elektrische Steuereinrichtung an einer
Wälzschleifmaschine für Zahnräder, bei der das Werkstück auf einem langsam umlaufenden
Werkstückträger gehalten wird und mit einem ebenfalls umlaufenden Werkzeug, einer
Schleifschnecke, im Eingriff steht. Der Ausdruck »Zahnrad« schließt im Zuge der
nachstehenden Darlegungen auch Zahnräder ein, bei welchen die Zahnlängslinien zur
Radachse einen großen Winkel einschließen und welche normalerweise als Schraubenräder,
als Schnecken oder als Gewindespindeln bezeichnet werden.
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Es ist schon vorgeschlagen worden, das soeben kurz dargelegte Wälzverfahren
mit Maschinen auszuführen, bei welchen der Werkstückträger und das Werkzeug jeweils
von gesonderten Antriebsmotoren angetrieben werden, deren Drehzahlverhältnis durch
empfindliche überwachungs- und Korrektureinrichtungen gesteuert wird. Diese enthalten
der Werkzeugspindel und dem Werkstückträger jeweils zugeordnete Signalgeneratoren
(Drehmelder), deren Ausgangssignale in einem Signalvergleicher verglichen werden,
welch letzterer die Drehzahl eines der beiden Antriebsmotoren beeinflußt.
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Soll mit der soeben kurz beschriebenen Wälzschleifmaschine eine Schraubenradverzahnung
in einem Werkstück geschliffen werden, so braucht die Schleifschnecke während des
Schleifvorgangs. keine Bewegung parallel zur Achse des Werkstückträgers auszuführen.
Sollen jedoch die Zahnlücken zwischen den Zähnen des zu schleifenden Zahnrades durchgehend
auf Fußkreistiefe geschliffen werden, was bei normalen Stirnrädern oder Schraubenrädern
notwendig ist, so muß die Schleifscheibe während des Schleifens eine Querbewegung
zum Werkstück in ; Richtung der Werkstückachse ausführen. Beim Wälzverfahren ist,
wenn ein ordnungsgemäßer gegenseitiger Eingriff von Schleifscheibe und Werkstück
sichergestellt werden soll, unabhängig von der Art des zu schleifenden Zahnrades
Vorraussetzung, daß für den Fall, daß die Schleifscheibe die Form einer eingängigen
Schnecke hat, jeweils einer Umdrehung der Schleifscheibe eine Weiterdrehung des
Werkstückes um je einen Zahn entspricht. Wird ein Stirnrad mit geraden Zähnen geschliffen,
so spielt die Geschwindigkeit, mit welcher die Schleifscheibe parallel zur Werkstückachse
vorgeschoben wird, theoretisch keine Rolle. Es muß lediglich dafür gesorgt werden,
daß jeweils für jede Umdrehung des Werkstückes die Schleifscheibe so viele Umdrehungen
macht, als das zu schleifende Zahnrad Zähne hat. Wird jedoch ein Schraubenrad geschliffen,
so spielt die Geschwindigkeit, mit welcher die Schleifscheibe quer zum Werkstück
vorgeschoben wird, eine entscheidende Rolle, und die obenerwähnte Voraussetzung
eines unveränderlichen Verhältnisses zwischen den Drehzahlen der Werkstückspindel
und der Schleifschneckenspindel gilt nicht mehr. Werden nämlich diese beiden Drehzahlen
in ein unveränderliches gegenseitiges Verhältnis gesetzt, dann bewirkt, wenn die
Schleifschnecke beginnt, ihre Querbewegung zum Werkstück auszuführen, trotz eines
ursprünglich richtigen gegenseitigen Eingriffes von Werkstück und Schleifschnecke
die Zusammenwirkung der Abwärtsbewegung der Schleifschnecke und der seitlichen Neigung
der zu schleifenden Zähne des Werkstückes ein Außereingriffkommen der Schleifscheibe
und des Werkstückes. Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Einrichtung bei
einer Wälzschleifmaschine, bei welcher das für das Schleifen von geraden, d. h.
parallel zur Zahnradachse verlaufenden Stirnradzähnen gültige gegenseitige Drehzahlverhältnis
von Werkstückspindel und Werkzeugspindel im Falle des Schleifens von Schraubenradzähnen
in jedem Augenblick um eine Komponente geändert wird, die den Steigungswinkel der
zu schleifenden Schraubenradzähne berücksichtigt. Zudem soll erreicht werden, daß
eine Zahnradschleifmaschine rasch auf das Schleifen von Schraubenradzähnen umgestellt
werden kann.
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Die Erfindung geht von einer elektrischen Steuereinrichtung für Schleifmaschinen
aus, bei welcher dem von einem Motor angetriebenen Werkstückträger und der quer
zur Wälzrichtung parallel zur Werkstückachse verschobenen und von einem gesonderten
Motor angetriebenen Werkzeugspindel jeweils Signalgeneratoren (Drehmelder) zugeordnet
sind, welche jeweils aus einem Kennmarkenträger und einem relativ zu diesem bewegten,
jeweils drehzahlabhängige Ausgangssignale abgebenden Kennmarkenleser bestehen und
welche mit einem Signalvergleicher verbunden sind, dessen Ausgangssignal eine das
Drehzahlverhältnis der genannten Motoren beeinflussende Drehzahlverstellvorrichtung
steuert. Eine derartige Einrichtung ist durch eine Triebverbindung (35) zwischen
einer denWerkzeugspindelquervorschub wiedergebenden Azeigevorrichtung (39, 41) und
dem Kennmarkenträger oder Kennmarkenleser eines der beiden Signalgeneratoren (9,
10) zur Erzeugung einer quervorschubabhängigen zusätzlichen Verschiebung zwischen
dem Kennmarkenträger und dem Kennmarkenleser des betreffenden Signalgenerators gekennzeichnet.
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Zwei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung werden nunmehr
unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen im einzelnen bespielsweise beschrieben.
In den Zeichnungen stellt dar F i g. 1 eine schematische Seitenansicht eines Teiles
einer Zahnradschleifmaschine zum Schleifen der Zahnflanken von Schraubenrädern,
F i g. 2 einen Teilschnitt längs einer in F i g. 1 angedeuteten Schnittebene, in
Richtung des Pfeiles 3 in F i g. 2 gesehen, F i g. 3 eine vereinfachte Schemaansicht
eines Teiles der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Maschine. Wie die F i g. 1
und 2 der Zeichnungen zeigen, ist eine Schleifscheibe 3 in einem Vertikalsupport
25 gelagert, der längs einer Vertikalführung 26 verschiebbar ist. Die Schlittenführung
26 selbst kann längs einer Führung 26 a in horizontaler Richtung verschoben werden,
daß die Stellung der Schleifscheibe 3 mit Bezug auf das. Schleifen von Werkstücken
verschiedenen Durchmessers jeweils entsprechend eingestellt werden kann. An der
Unterseite des Supports 25 ist eine V-Nut 27 angeordnet, längs welcher dieser über
eine Rolle 28 laufen kann, die ihrerseits in einer Rollenhalterung 29 gelagert ist.
In der Rollenhalterung 29 sind außerdem Rollen 30 gelagert, die längs Nuten 31 a
in der geneigten Oberfläche 31 eines Keilstückes 32 laufen können, das selbst in
horizontaler Richtung verschiebbar ist. Die Achse der Rollen 28 bleibt stets horizontal
unabhängig von den gegenseitigen Stellungen, welche die Rollenhalterung 29 und das
Keilstück 32 im Zuge ihres gegenseitigen Aufeinandergleitens einnehmen können.
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Das Keilstück 32 wird mittels eines Antriebes 33
in
horizontaler Richtung mit gleichbleibender Geschwindigkeit vor- und zurückbewegt.
Befindet sich das Keilstück 32 jeweils am Ende seiner Bewegungsbahn, so befindet
sich die Schleifscheibe 3 jeweils gerade oberhalb und außer Anlage mit dem zu schleifenden
Zahnrad 1. Befindet sich das Keilstück 32 jedoch am anderen Ende seiner Bewegungsbahn,
so liegt die Schleifscheibe 3 unterhalb des zu beschleifenden Zahnrades 1 und befindet
sich wiederum außer Berührung mit demselben.
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Die Änderung des normalen Verhältnisses zwischen den Drehzahlen der
Werkzeugspindel und des Werkstückträgers um den jeweils dem Steigungswinkel des
zu schleifenden Schraubenrades entsprechenden Betrag wird dadurch erzielt, daß der
Lesekopf 10 koaxial zum Radial-Kennmarkenraster 9 auf einer Trommel
34 drehbar angeordnet ist. Eine Lesekopfverschiebung bewirkt eine Modulierung
des Drehzahlmeldesignals und dadurch über den Signalvergleicher eine entsprechende
Einregelung des Drehzahlverhältnisses auf den jeweils erforderlichen Wert. Ein biegsames,
nicht dehnbares Stahlband 35 wird mittels einer Zugfeder 36 strammgehalten und läuft
über die Trommelwandung der Trommel 34. Sein Ende ist an einem Schlitten 37 befestigt,
der innerhalb Schlittenführungen 38 verschiebbar ist. Von dem Schlitten 37 steht
ein Zapfen 39 ab, der innerhalb eines Schlitzes 40 einer Leiste
41 verschiebbar ist, die ihrerseits wiederum bei 42 schwenkbar an einem Ansatz
43 angelenkt ist, der von dem Keilstück 32 absteht. Aus dieser gegenseitigen Anordnung
der verschiedenen genannten Teile ergibt sich ohne weiteres, daß bei einer bestimmten
Bewegung des Keilstückes 32 längs seiner Schlittenführung 44 eine entsprechende
Bewegung auf den Schlitten 37 und folglich auch auf den Lesekopf 10 übertragen wird,
wobei das Ausmaß dieser Bewegung jeweils von der Einstellung der Leiste 41 mit Bezug
auf den Ansatz 43 abhängt. Diese Einstellung der Leiste 41 mit Bezug auf
den Ansatz 43 kann für verschiedene Schraubenrad-Steigungswinkel ohne weiteres berechnet
werden, wenn die Abmessungen der Maschine im übrigen festgelegt sind. Die Einrichtung
kann ohne weiteres so getroffen werden, daß bei Einstellung der Leiste
41 auf einen bestimmten Schwenkwinkel und auf einen bestimmten Weg der Schlittenführung
44 die Maschine auf das Schleifen eines Schraubenrades von bestimmten Schraubensteigerungswinkel
eingestellt ist.
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Um den gegenseitigen Eingriff der Schleifscheibe 3 und des Werkstückes
1 betrachten zu können, wird auf den Berührungsbereich dieser beiden Teile ein Lichtstrahlenbündel
48 gerichtet. Die dieses Lichtstrahlenbündel erzeugende Lichtquelle wird mittels
eines Schalters geschaltet, der durch einen Klinkennocken 49 betätigt wird, welcher
seinerseits auf der Triebwelle des Leitmotors 4 sitzt. Auf diese Weise wird die
Lichtqulle bei jeder Umdrehung der Schleifscheibenspindel einmal eingeschaltet.
Bei jeder Umdrehung der Schleifscheibe muß sich aber auch das Werkstück so weit
gedreht haben, daß der nunmehr zu schleifende Zahn genau diejenige Stellung einnimmt,
welche der jeweils zuvor geschliffene Zahn eingenommen hat. Wird also vorausgesetzt,
daß das Drehzahlverhältnis der Werkstückspindel und der Schleifscheibenspindel den
richtigen Wert hat, so ergibt sich durch das Aufblitzen des Lichtstrahlenbündels
48 eine stroboskopische Wirkung, welche das Werkstück und die Schleifscheibe dem
Auge als stillstehend erscheinen läßt. Sollen also die Schleifscheibe und ein im
Wälzverfahren vorbearbeitetes Werkstück zu Beginn des Schleifvorganges oder die
Schleifscheibe und das Werkstück bei Wiederaufnahme eines unterbrochenen Bearbeitungsvorganges
gegenseitig aufeinander eingestellt werden, so kann auf folgende Weise verfahren
werden: Zuerst werden die beiden Antriebsmotoren 4 und 5 in Gang gesetzt, und man
läßt die beiden Motoren auf das gewünschte, richtige gegenseitige Drehzahlverhältnis
kommen. Sodann wird die Lichtquelle 48 eingeschaltet, so daß sie je Umdrehung
der Schleifscheibe einmal aufflammt. Die Erhebungen der Schleifscheibe und die Vertiefungen
des Werkstückes erscheinen unter dieser stroboskopischen Beleuchtung mit Sicherheit
außer Deckung. Die erforderliche gegenseitige Einstellung von Schleifscheibe und
Werkstück kann infolgedessen mit Leichtigkeit von Hand mittels in der Zeichnung
nicht dargestellter Einrichtungen erfolgen, und der Wiedereingriff von Werkstück
und Schleifscheibe kann sodann ohne weiteres wieder aufgenommen werden.
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In den Zeichnungen ist jeweils einer Radial-Kennmarkierung nur ein
einziger, die Drehbewegung des Werkstückes anzeigender Lesekopf 10 zugeordnet.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß es von Vorteil ist, jeweils an entgegengesetzten
Enden eines Durchmessers der Radial-Kennmarkierung einen gesonderten Lesekopf anzubringen.
Ein von diesen beiden Leseköpfen abgegriffenes Signal ergibt den Mittelwert der
beiden Ablesungen, wodurch Ungenauigkeiten vermieden werden, die sich beispielsweise
aus einer exzentrischen Anbringung oder einer Verbiegung des Kennmarkenrasters ergeben
können.