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Einrichtung zur vperkß tü cklast abhängig en Steuerung der Schmierölzuft#hrung
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur werkstücklastabhängigen Steuerung der
SchmierölzufUhrung eines im Mischreibungsg ebi et arbeitenden Gleitlagers, das zwecks
Erzeugung sich überlagernder BewegungsabläuSe eines WerkstUckaufspanntisches einer
Bearbeitungsmaschine, insbesondere einer im Teilwälzverfahren arbeitenden Zahnradschleifmaschine
mit einem hydrostatischen Axiallager kombiniert ist.
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Bei bisherigen Ausführungen von in mehreren Ebenen gleitgelagerten
Werkstückaufspanntischen, bei denen sich zum Beispiel eine rotatorische und eine
translatorische Bewegung überlagern, erfolgt die O#lzufuhr zu den jeweiligen Gleitlagern
mit einem konstanten Druck.
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Die Höhe des öldruckes ist so eingestellt, daß die sich relativ zueinander
bewegenden Gleitbahnen nicht voneinander abheben können und demzufolge im Mischreibungsgebiet
arbeiten. Diese Ausführungsform ist nicht fUr große Belastungsunterschiede geeignet,
da bei starker Erhöhung der Gleitbahnbelastung die Flächenpressung, die Reibungsverhältnisse,
der Gleitbahnverschleiß und die Belastung der Antriebselemente nicht vertretbare
Grenzen übersteigen, Eine bekannte Lösung zur Verbesserung der Reibungsveriiältnisse
sieht vor, entsprechend dem ermittelten
Werkstückgewicht den Werkstückaufspanntisch
durch eine handbetätigte Vorrichtung soweit mechanisch anzuheben, bis die Gleitführungen
entlastet sind. Das Maß für die optimale Entlastungseinstellung wird jedoch nur
durch die subjektive Einschätzung des Bedienenden bestimmt.
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In einer verbesserten Ausführung dieser Lötung wurde bereits vorgeschlagen,
entsprechend dem ermittelten Werkstückgewicht den Werkstückaufspanntisch durch eine
hand- oder maschinell betätigte Vorrichtung soweit mechanisch anzuheben, bis die
Gleitführungen entlastet sind. Das Maß für die optimale Entlastungseinstellung wird
allerdings mittels einer in den Anhebemechanismus eingebauten hydraulischen Druckmeßdose
festgestellt.
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Mit der Druckmeßdose ist ein Anzeigegerät verbunden, auf dem das jeweilige
auf der Meßdose lastende Gewicht abgelesen werden kann.
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Beide vorgenannten lösungen haben den Nachteil, daß die mechanisch
aufgebrachte Entlastungskraft nicht im statisch günstigsten Bereich, also an den
Gleitbahnen angreifen kann. Hierdurch erfolgt ein Verformen des Aufspanntisches
und der daran befestigten PUhrungsbahnen. Verformungen der #hrungsbahnflächen bedeuten
Verringerung der Lagertragepunkte und somit Erhöhung der Flächenpressung und der
daraus resultierenden Schäden. Ein weiterer Nachteil ist, daß zur Aufnahme der Entlastungskraft
eine weitere Lagerstelle geschaffen werden muß, bei der nochmals wolle vorgenannten
Probleme gelöst werden müssen.
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Eine weitere bekannte Lösung sieht zur Einstellung des optimalen Reibwertes
einer Aufspanntischlagerung vor, die dlzufuhr manuell mittels eines Stromstellventils
zu steuern. Die Einstellwerte sind einem Diagramm in Abhängigkeit von der Werkstücklast
zu entnehmen.
Nachteilig ist, wie bei allen manuell zu betätigenden
Einrichtungen, daß die Funktionssicherheit der Lagerung von der gewissenhaften Einhaltung
der Einstellvorschriften durch den Bedienenden abhängig ist.
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Eine weitere bekannte lösung sieht vor, die Fdhrungsbahnen zwei sich
überlagernder Bewegungsabläufe hydrostatisch zu lagern. Hierdurch liegen für einen
sehr großen Belastungsbereich ideale Reibungsverhiltnisse vor, da kein metallischer
Kontakt zwischen den Gleitflächen vorhanden ist und nur Flüssigkeitsreibung entsteht.
Bei dieser Lösung wirkt sich nachteilig aus, daß mit Änderung der Werkstücklast
auch eine Lageveränderung der gleitgelagerten Schlitten in Lastrichtung erfolgt.
Hierdurch ergeben sich für die Antriebselemente, die im feststehenden Tischbett
und in dem darauf gleitenden Schlitten gelagert sind, exzentrische Mittenverlagerungen.
Derartige Verlagerungen wirken sich sehr empfindlich auf die Maschinen-Pertigungsgenauigkeit
aus. Höhenverlagerungen in Lastrichtung lassen sich unter Verwendung einer hydraulischen
oder elektrischen Regeleinrichtung, die die blspaltdicke des betreffenden Gleitlagers
nahezu konstant hält, wesentlich einschränken. Eine derartige Anlage ist jedoch
sehr kostenaufwendig.
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Der Zweck der Erfindung besteht darin, ohne höheren Kostenaufwand
eine optimale lösung zu erreichen und um durch Ausschalten des subjektiven Einflusses
durch manuelle Bedienung die Funktionssicherheit und Fertigungsqualität zu erhdhen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur werkstücklastabhängigen
Steuerung der Schmierö'lzufuhr eines vertikal in mehreren Ebenen
gleitgelagerten
Werkstückaufspanntisches für sich uberlagernde Bewegungsabläufe einer Bearbeitungsmaschine,
insbesondere einer im Teilwälzverfahren arbeitenden Zahnradschleifmaschine zu schaffen,
durch die unter Anwendung und Kombination bereits bekannter Lagerungssysteme sowie
Meß- und Stellorgane die Reibungsverhältnisse automatisch über den gesamten Belastungsbereich
der jeweiligen Werkstücklast angepaßt werden.
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Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß werkstü ckl ast abhängig.
Kenngröß en des zur Lagerkombinat ion gehörenden hydrostatischen Axiallagers als
Steuerungsgröße für die Schmierölmengeneinstellung des Gleitlagers dienen, wobei
die Steuerungsgrößen ein mit der Last des Werkstückes in einer Tragkammer sich ändernder
Öldruck oder eine mit der Last des Werkstückes sich ändernde Ölspaltdicke sind.
Die St euerungsgrö 5-sen regulieren durch gestuft arbeitende hydraulische und/oder
elektrische Meßwertaufnehmer die Öl zufuhr zu einem Gleitlager. Weiterhin können
auch die Steuerungsgroßen durch stufenlos arbeitende hydraulische und/oder elektrische
Meßwert aufnehmer die Öl zufuhr zu dem Gleitlager regulieren.
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Durch die erfindungsgemäße Einrichtung weisen Gleitlager, die im Mischreibungsgebiet
arbeiten, über einen sehr großen Belastungsbereich nahezu konstante Reibungsverhältnisse
auf. Die Dauergenauigkeit der Bearbeitungsmaschine wird durch den geringen Gleitbahnverschleiß
wesentlich heraufgesetzt. Die sich entsprechend der aufgelegten Werkstücklast automatisch
einstellende Schmierölmenge schließt Bedienungsfehler in Form von falsch oder nicht
eingestellter Gleitbahnentlastung aus und verhindert somit einen vorzeitigen Gleitbahnverschleiß,
Gleitbahnfresser
und Überlastungen der Antriebselemente. Die Erfindung
soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der zugehörigen
Zeichnung zeigen: Fig. 1 Lagerung eines gleitgelagerten Werkstückaufspanntisches
Fig. 2: Einzelheit X in Fig. 1 mit gestufter Steuerung Fig. 3s Diagramm für gestufte
Steuerung Fig 4: Einzelheit X in Fig. 1 mit stufenloser Steuerung Fig. 5s Diagramm
für stufenlose Steuerung Die Lagerung des Werkstückaufspanntisches (siehe Fig 1)
einer im Teilwälzverfahren arbeitenden Zahnradschleifmaschine untergliedert sich
in einen Rundtisch 1, ein den Rundtisch tragendes hydrostatisches Axiallager 2,
einen Bettschlitten 3, ein im Mischreibungsgebiet arbeitendes Gleitlager 4 und ein
Tischbett 5. Resultierend aus der Überlagerung der Rotationsbewegung des Rundtisches
1 und der Transl#tionsbewegung des Bett schlittens 3 ergibt sich eine Wålzbewegung
des Werkstückes 6 zum Werkzeug 7.
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Bedingt durch den hydrostatischen Trageeffekt im Axiallager 2 bleibt
bei jeder Belastungsgröße, soweit sie sich im Rahmen der zulässigen Maschinenbelastung
bewegt, eine Olspaltdicke 8 erhalten, die immer größer ist als die Oberflächenrauhigkeit
der Gleitbahnflächen. Da sowohl das Maß der d'lspaltdicke 8 als auch die Öldruckhöhe,
die in einer der Tragkammern 9 herrscht, sich proportional zur Werkstücklast ändern,
kann wahlweise eine der beiden Meßgrößen zur Steuerung der Öl zufuhr zum Gleitlager
4 in Abhängigkeit von der Last des Werkstückes 6 verwendet werden.
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Bei der in Fig. 2 dargestellten Steuerungsausführung erfolgt die Ölmengenregulierung
selbsttätig in 3 Stufen mittels eines Mehrstufenmanometers 10, das von
dem
in einem der Tragkammern 9 anliegenden Öldruck beaufschlagt wird. Mittels eines
durch die Last des Werkstückes 6 geschalteten Kontakt es am Mehrstufen-Kontaktmanometer
10 wird das Wegeventil 11 angesteuert und entsprechend seiner Stellung, eines der
Druckbegrenzungsventile 14 oder 15 in die Zuführleitung 17 geschaltet. Das Druckbegrenzungsventil
16 liegt ständig in der Zuführungsleitung 17. Das Verhältnis der Einstelldrücke
der drei Ventile zueinander ist so gewählt, daß der Druck des Druckbegrenzungsventils
14 kleiner als der Druck des Druckbegrenzungsventile 15 ist und dieser kleiner als
der Druck des flruckbegrenzungsventils 16 ist. Wird zum Beispiel durch ein leichtes
Werkstück 6 die niedrigste Druckstufe geschaltet, so wird durch den entsprechenden
Kontakt des Me##rstufen-Kontaktmanometers 10 über ein nicht dargestelltes elektrisches
Relais der Magnet 12 an Spannung gelegt und das Wegeventil 11 umgesteuert. In der
neuen Schaltstellung des Wegeventils 11 liegt das Druckbegrenzungsventil 14 zusätzlich
zum Druckbegrenzungsventil 16 an der Zuführungsl eitung 17 Da der Druck des Druckbegrenzungsventils
14 kleiner als der Druck des Druckbegrenzungeventils 16 ist, wird die Druckhdhe
in der Zuführungsl eitung 17 und somit auch in den Tragkammern 9 vom Druckbegrenzungsventil
14 gesteuert. Fig. 3 läßt in dem dargestellten Diagramm die Wirkungsweise der gestuften
Drucköl- und somit auch Gl eitbahn-Ent 1 astungsst euerung des Gleitlagers 4 erkennen.
Der Pumpendruck Pp ist in drei Stufen über der Gleitbahnbelastung P aufgetragen.
Durch den mit der Gleitbahnbelastung F gestuft steigenden Pumpendruck Pp ergibt
sich eine Gleitbahnflächenpressung PA , die über den gesamten Belastungsbereich
ebenfalls gestuft ist, aber maximal nur bis zur zulässigen Flächenpressung PA zul
ansteigt. Da bei einer im ~Lisohreibungsgebiet arbeitenden
Gleitführung
der Reibwert stark von der F1§-chenpressung beeinflußt wird, ergeben sich durch
eine belastungsabhängige Entlastungssteuerung sehr günstige Verhältnisse für das
Reibungsverhalten der Führungen.
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In Fig. 4 ist eine Steuerungsausführung dargestellt, bei der die Ölmengenregulierung
stufenlos erfolgt.
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Die für die selbsttätige Steuerung erforderliche Meßgröße kann entweder
der belastungsabhängige Öldruck in den Tragkammern 9 oder die belastungsabhängige
Ölspaltdicke 8 sein. Je nach den technischen Gegebenheiten wird entweder die Öldruckänderung
in der Tragkwnmer 9 durch Meßwertaufnehmer 18 oder die Änderung der Ölspaltdicke
8 durch Meßwertaufnehmer 19 aufgenommen. Mittels eines Wandlers 20 erfolgt die Signalüberleitung
von den Meßwertaufnehmern 18 oder 19 an das Stellglied 21, das einer mengensteuerbaren
Fördereinrichtung 22 vorgeschaltet ist.
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Die mit der Last proportional ansteigende Schmierölmenge bewirkt einen
gleitenden Anstieg des Taschendruckes PT in den Tragkammern 9 und somit auch der
Gleitbahn-Flächenpressung PA In Fig. 5 ist dieser Vorgang nochmals graphisch dargestellt.
Mit zunehmender Gleitbahnbelastung F erhöht sich die Fördermenge der mengensteuerbaren
Fördereinrichtung 22 und damit auch der Taschendruck PT in der Öltasche 23. Mit
steigenden Taschendruck PT erhöht sich die Entlastungskraft und bewirkt ein Konstanthalten
der Flächenpressung PA über den gesamten Belastungsbereich.
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Die erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele sind nicht nur auf diese
Ausführungen beschränkt, sie können auch in entsprechend abgewandelter Form beispielsweise
auch bei Bearbeitungsmaschinen mit sich überlagernden translatorischen Bewegungen
Anwendung finden.