DE2522753A1

DE2522753A1 - Vorrichtung zur regelung des laeppdruckes beim laeppen von zwei kegelraedern auf einer laeppmaschine

Info

Publication number: DE2522753A1
Application number: DE19752522753
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl Ing Gruber; Erhard Dipl Ing Konersmann
Original assignee: Werkzeugmaschinenfabrik Oerlikon Buhrle AG
Current assignee: Rheinmetall Air Defence AG
Priority date: 1974-06-06
Filing date: 1975-05-22
Publication date: 1975-12-18
Also published as: GB1448084A; FR2273618B1; CH580461A5; US3994098A; IT1038674B; JPS515691A; FR2273618A1

Description

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Wcrkzeugruaschinenfabrik Oerlikon-Bührie ÄG

ÖO5O Zürich

Vorrichtung zur Regelung des Läppdruckes beim Lappen von

zwei Kegelrädern auf einer Läppmaschine

Lic EfViricjuiiK, betrifft elnC Vorrichtung Zur Ru^wiuiig rit-3 LäppiltuckuH beim Lappen Voi* zwei Kegelrädern auf einer Läppmaschine, welche eine E'.inrichtung zum /"ntrieb des eiiien Kegelrades und zum Abbremsen 003 anderen Kegelrades-aufweist, mit einer Steuereinrichtung zum Einstellen des gewünschten Läppdruckes.

[A. I c liier bekannten Vorrichtung dieser /.rt sind l'iii' den Antrieb
aes einen Kegelrades und zum Abbremsen des anderen Kegelrades
zwei Gleichstrommotoren angeordnet und n;lt Hilfe .eines Steucrger-itec werden /intriebsn.ornent des einen Motors und Breinsmoment des «•jr.dereii Motors über den Strom der Gleichstrommotoren miteinander

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BAD ORIGINAL

verglichen und auf den gewünschten Sollwert, eingestellt.

Es hat sich Jedoch gezeigt, das3 der Läppdruck:, d.h. die Kraft, mit welcher die aufeinander gleitenden Zahnflanke^ gtgeneinanotr gedruckt werden, nicht nur vom Drehmoment abhängig ist. Lei speziellen Getrieben mit extremer /chsversetzung ist es jedoch wichtig, den Läppdruck selber und nicht nur das erwähnte Drehmoment zu kennen. Das bekannte Verfahren hat somit den Nachteil, dass der Läppdruck nicht gemessen werden kann, sondern bloss das Drehmoment .

Wenn also einerseits beträchtliche Abweichungen zwischen üem gemessenen Drehmoment und dem effektiven Lappdruck auftreten, ur;d es anderseits erforderlich 1st, gewisse Kegelräder-mit nur geringem Läppdruck zu läppen, dann versagt die erwähnte Vorrichtung vollständig, insbesondere wenn noch temperatur- und drehzahlabhängige Störgrös3en hinzukommen.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung einer Vorrichtung, mit welcher nicht nur das Drehmoment gemessen werden kann, sondern der Läppdruck selber oder zumindest eine Komponente desselben gemessen werden kann.

Die erflndungsgemässe Vorrichtung 1st dadurch gekennzeichnet. dass ein Differenzdruckgeber zum Messen der durch die Lagerbelastung bewirkten Flüssigkeits-Druckdifferenz im hydrostatischen Lager des einen Kegelrades an die Steuereinrichtung angeschlossen ist zur Regelung des Läppdruckes In Abhängigkeit der. Lagerüelastung an der genannten Antriebs- und Bremseinrichtung.

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Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Vorrichtung sind anhand der beigefügten Zeichnung im folgenden ausführlich beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung wesentlicher Teile einer" Läppmaschine;

Fig. 2 ein Diagramm der beim Läppen wirkenden Kräfte;

Flg. 3 ein Schema einer elektrischen Antriebs- und Bremseinrichtung für die in Fig. 1 dargestellte Läppmaschine;

Flg. 4 ein Schema einer hydraulischen Antriebs- und Bremseinrichtung für die in Fig. 1 dargestellte Läppmaschine.

Gemäss Fig. 1 ist ein Tellerrad 10 auf einer ersten Welle 11 aufgespannt. Die erste Welle 11 ist in einem nicht näher dargestellten Spindelstock-Gehäuse in zwei Wänden Lh, 15 gelagert.' Ferner ist ein mit dem Tellerrad 10 in Eingriff stehendes Ritzel 12 auf einer zweiten Welle IJ aufgespannt. Die zweite Welle IJ ist in eine«! nicht naher dargestellten zweiten Spindelstock-Gehäuse in zwei Wänden l6, 17 gelagert. Die Weilen 11 und 13 sind hydrostatisch gelagert. Jedes Lager weist gemäss Fig. 2 vier Tragtaschen l8, 19,.20, 21 auf, von denen in Flg. 1 nur die beiden Tragtaschen l8, 19 sichtbar sind. Die beiden Spindelstöcke sind Teile einer nicht näher dargestellten Läppmaschine, in der sie in üblicher Weise verschiebbar sind. Die erste Welle 11 ist über Zahnräder 22, 23 von einem Elektromotor 2h angetrieben und die zweite Welle 13 wird über Zahnräder 25» 26 von einem zweiten Elektromotor 27 abgebremst. Die beiden Tragtaschen 18, 19 (Flg. l) sin.d über Leitungen 30, 31 an einen Differenzdruckgeber 32 angc-

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schlossen, der die Differenz zwischen dem Druck in der unteren " Tragtasche 19 und dem Druck in der oberen Tragtasche 18 misst. An den Differenzdruckgeber ~*>2 1st ein Trägerfrequenzverstärktr 33 angeschlossen, der seinerseits an ein Steuergerät 34 angeschlossen ist. Mit diesem Steuergerät 34 soll der Läppdruck während des Läppens auf dem gewünschten Wert.gehalten werden, in dem z.B. die Antriebskraft des einen Elektromotors 24 und die Bremskraft des anderen Elektromotors 27 gesteuert wird.

Eine solche Steuerung ist in Fig. 3 dargestellt. Aua einem elektrischen Netz 35 erfolgt über die Sicherungen ~5ü die Speisung eines Thyristorgerätes 37» das als.Gieichspannungsquelie für die Gielchatrociinotoren 2k und 27 dient. Die Anker 38, 39 und 40, 4i der beiden Gleichstrommotoren 2h, 27 liegen in Reihe an der vom Thyristorgerät 37 gesteuerten Ankerspannung. Der Anschluss der Gleichstrommotoren 24. 27 erfolgt darüber hinaus so, dass der jeweils das Bremsmoment erzeugende Gleichstrommotor 24, 27 entgegengesetzt der ihm von dem als Antriebsmotor wirkenden Gleichstrommotor 27, 24 über die Wellen 11, 13 und die Kegelräder 10, 12 erteilten Drehrichtüng, an der Gleichstromquelle 37 angeschlossen ist. Den beiden Gleichstrommotoren 24, 27 sind fremderregte Feldwicklungen 42, 43 zugeordnet, denen die Erregerspannung von der Gleichstromquelle zur Verfügung gestellt wird. An die Gieichspannungsquelie 37 sind zwei Potentiometer 44, 45 angeschlossen, durch welche eine getrennte Einstellung der Erregerspannung für die Feldwicklungen 42, 43 ermöglicht wird, und somit eine stufenlose Bestimmung des jeweils erforderlichen Brenisiiiomentcs vorgenommen werden kann. Die beiden Potentiometer 44, 45 lassen sich von

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dem In i^ij-r.. 1 dargestellten Steuergerät ~$k betätigen.

Geniiis s Fi/;,. 4 können statt der beiden Gleichstrommotoren 24, hydraulische Motoren 46, 47 angeordnet werden. Der eine hydraulische Motor 46 ist über ein Getriebe 77 mit der Welle 11 verburiuen ,und der andere hydraulische Motor 47 ist über ein Getriebe 93 rnlt der Welle 13 verbunden. Die Welle 11 ist ferner über ein Getriebe 95 niit einerr. Elektromotor 96 verbunden.

Der hydraulische Motor 46 1st so ausgebildet, dass er auch als Pumpe wirken kann, wobei die pro Umdrehung ge !'orderte Flüssigkeitsmenge einstellbar 1st. Zur Einsteilung der zu fördernden Flüssigkeitsmenge i3t ein iiebel 97 am Motor Ί6 angeordnet. Dieser lit,bel 97 ist über eine Kolbenstange 98 mit einem Kolben 99 verbunden, der sich in einem Zylinaer 100 befindet. Dieser Zylinder 100 1st durch üe'n Kolben 99 in zwei Kammern 101 und 102 unterteilt. Die beiden Kammern 101 und 102 sind über Leitungen mit einem elektrisch betutigbaren Steuerventil 103 verbunden. Je nach der Stellung des Steuerventiles lOjS ist entweder die Kammer 101 oder die Kammer 102 mit einer Abflussleitung 104 verbunden, und gleichzeitig l3t jeweils die andere Kammer 102 bzw. 101 mit einer Druckleitung IO5 verbunden. Je nachdem welche der Kammern 101 oder 102 mLt der Druckleitung verbunden ist. befindet sich der· Kolben 99 ganz links oder ganz rechts genuiss Fig. 4,und dementsprechend fördert der als Pumpe wirkende Motor eine maximale ooer eine minimale Flüssigkeitsmenge.

Die beiden hydraulIschen Motoren 46 und 47 sind so aufeinander abgestimmt, dass die minimale geförderte Flüssigkeitsmenge des

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Motors 46 kleiner 1st als die vorr. Motor 47 geförderte Menge und die maximale geforderte Flü3sigkt,'ltsri.enge des Motors 4o grosser i3t als die vorn Motor 47 geförderte FlüssigkeitstLenge.

Üeber Leitungen 103 und 10ό sind die beiden hydraulischen tootoren 46, 47 miteinander verbunden. Die Strömungsrichtung ist durch Pfeile Λ angedeutet und ist lediglich von der Lrehrichtung des Elektromotors 47 abhängig. Falls die Fördermenge des Motors 46 grosser ist als diejenige des Motors 47, dann herrscht in der Leitung 106 ein grösserer Druck als in der Leitung 105» und der Motor 46 wirkt als Pumpe. Ist hingegen die Fördermenge des Motors 46 kleiner als diejenige des Motors 94 » dann herrscht in Leitung 105 ein grösserer Druck als In Leitung 106,und der Motor 47 wirkt als Pumpe. Damit er als Pumpe 47 wirken kann, muss er-vom Elektromotor 96 über das Kitzel 10 und das Tellerrad 12 angetrieben werden. Sonst- treibt der Motor 47 über das Teilerrad 12 das Ritzel 10 an.

Auf diese Weise ist es möglich, beide Flanken der Zähne des Ritzels 10 und des Tellerrades 12 zu läppen, ohne die Drehrichtung des Elektromotors 96 umzukehren. Zur Einstellung de3 Läppdruckes von Hand Ist-eine Drossel 107 angeordnet, die sich in einer Abflussleitung 111 befindet. Diese Drossel 107 ist über ein Rückschlagventil IO8 an die Druckleitung 103 und über ein zweites Rückschlagventil 109 an die Leitung 106 angeschlossen. Die Drossel 107 1st mit Hilfe eines Handhebels 110 einstellbar. Je weniger durch die Drossel 107 fHessen kann, umso grosser 1st der Läppdruck. Damit der Bedienungsmann spürt, wie groso der Läppdruck ist, ist ein Kolben 112 angeordnet, der sich einerseits

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auf dem Handhebel 110 abstützt, und der anderseits von* Druck in der Abflussleitung 111 beaufschlagt 1st. Die Anordnung ist so getroffen, dass bei einer Verengung der Drossel 107 durch u<sn handhebel 110 der Druck in der Abflussleitung 111 wächst, und der Kolben stärker belastet v»lrd, wodurch der Widerstand gegen eine weitere Verengung der Drossel 107 anwächst.

Um den Läppdruck nicht von Hand sondern auch automatisch einstellen zu können, 1st ein elektrisch betätigbares Steuerventil 113 angeordnet, das sowohl an die Abfiussleltung 111 als auch an eine weitere Abflussleitung 114 angeschlossen ist. Je nach der Stellung des Steuerventiles HJ 1st entweder Abflussleitung 114 geschlossen und Abflussleitung 111 gegen eine Wanne

115 offen, oder Abflussleitung 111 Ist geschlossen und Abflussleitung 114 gegen die Wonne 115 offen.

Die Abflussleitung 114 ist einerseits über ein erstes Druckbegrenzungsventil 116 mit der Druckleitung 105 und anderseits Über ein zweites Druckbegrenzungsventil 117 nilt der Leitung 106 verbunden. Diese beiden Druckbegrenzungsventil sind durch das Steuergerät 3^ auf den gewünschten Druck einstellbar. Wenn das Steuerventil 113 sa eingestellt ist, dass die Abflussleitung gegen die Wanne 115 offen 1st, dann wird entweder aus der Leitung 105 oder 106 Flüssigkeit über die Druckbegrenzungsventil

116 bzw. 117 in die Abflussieltung 114 strömen, sobald in einer der Leitungen 105 oder 106 der Druck grosser 1st als der in den Druckbegrenzungsventilen 116 und 117 eingestellte zulässige Druck.

Um zu verhindern, dass entweder von Hand mit dem Handhebel

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oder automatisch durch eile einstellbaren Druckbegrenzungsventil Il6 und 117 ein unzulässig grosser Läppdruck eingestellt wird. 1st noch ein Sicherheitsventil 11Ö an die Abflussleitung ill angeschlossen. Sobald in einer der Leitungen 105 oder 106 ein zu grosser Druck entsteht, so kann über die Rückschlagventile 103 bzw. 109 und das Sicherheitsventil 118 Flüssigkeit in die Wanne gelangen.

Um die in die Wanne 115 fliessende Flüssigkeit wieder ersetzen zu können, ist eine Zuführleitung 119 vorhanden, welche über Rückschlagventile 120 und 121 mit den Leitungen iö5 und 106 verbunden ist. Um au verhindern, dass Flüssigkeit aus der Zuführleitung 119 direkt In die Wanne II5 gelangt, ist über der Wanne eine Drossel 122 angeordnet.

Je nach der Grosse des Bremsmoraentes werden die Zähne von Tellerrad 10 und Hitzer 12 mehr oder weniger stark belastet, d.h. der Läppdruck während des Läppens wird verändert. Die durch den Läppdruck vom Tellerrad-Zahn 28 auf den Ritzel-Zahn 29 ausgeübte Kraft P steht, getnäss Fig. 2, senkrecht zur Berührungsfläche zwischen Tellerrad-Zahn 28 und Ritzel-Zahn 29- Lie Kraft P besitzt eine vertikale Komponente Ρ_γ, welche eine vertikale Belastung des hydrostatischen Lagers verursacht. Abgesehen vom Gewicht der Welle 11 und des Tcllerrades 10 1st somit die Tragtasche 19 noch durch diese vertikale Komponente P belastet. Der Flüssigkeitsdruck in der unteren Tragtasche I9 ist somit grosser als in der oberen Tragtasche l8. Dieser Druckunterschied wird, durch den Differenzdruckgeber· jJ2 gemessen und das erzeugte elektrische Signal wird im Trägerfrequenzversturker verstärkt und an

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das Steuergerät ~$h weitergeleltet. Das Eigengewicht von Welle und Tellerrad IO kann n.it Hilfe einer geeigneten Brückenschaltung eliminiert werden, so dass dem Steuergerät ~$^l\ lediglich ein Signal zugeführt wird, das der vertikalen Kraftkomponente P des Läppdruckes proportional i3t. Dieses Signal wird in bekannter Welae mit dem vorgewählten Sollwert des Lappdruckes verglichen, und falls /"bwelchungen bestehen, wird die Bremskraft des Motors 27 solange gesteuert,bis der Ist-Lappdruck mit dem Soll-Läppdruck iibureinst 1mmt.

Um das Bremsmoment richtig einstellen zu können, sind noch folgende Wurte zu berücksichtigen.

a) Der Druckmesser des Tellerrades, denn das Brernsmomenfc M des Motors 27 ergibt sich aus der Gleichung M=P . d (Fig. 2).

b) Der Spiralwinkel Λ der Tellerradverzahnung gemäss der Gleichung P_v = P . cos ß' (Fig. 2).

c) Der Abstand L₀ des Tellerrades vom hydrostatischen Lager ge-

' ^L2

mäss der Gleichung P_R = P (l + γ—)(Fig. l), wobei L, der Abstand zwischen den Wänden I^ und 15 1st. ,

Die Erfindung ist lediglich an etoei Ausführungsbeispielen " ibeschrleben. Es soll noch auf weitere Ausführungsbeispiele hingewiesen werden.

a) Der Läpidruck kann durch eine vorgespannte Feder erzeugt werden und die Vorspannung der Feder wird durch den Differenzdruckgeber - der die Lagerbelastung misst - gesteuert.

b) Statt zweier Elektromotoren können Hydromotoren verwendet werden, wobei einer das Tellerrad antreibt, und der andere das Ritzel bremst, wobei der eine oder der andere oder beide Hydromotoren durch den Differenzdruckgeber steuerbar sein können.

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Claims

V. 10b - 10 -

Patentansprüche

( 1.^Vorrichtung zur Regelung des Läppdruckts beim Läppen von zwei Kegelrädern auf einer Läppmaschine, welche eine Einrichtung zum Antrieb des einen Kegelrades und zum Abbremsen des anderen Kegelrades aufweist, mit einer Steuereinrichtung zum Einstellen des gewünschten Läppdruckes, dadurch gekennzeichnet , dass ein Dlfferenzdruckgeber (32) zum Kessen der durch die Lagerbelastung bewirkten Fiüssigkeits-Druckdifferenz im hydrostatischen Lager des einen Kegelrades (10) an die Steuereinrichtung (3>4) angeschlossen ist zur Regelung ces Läppdruckts in Abhängigkeit der Lagtrbt_lastung an der gtnanriten Antriebs- und Bremseinrichtung.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass üie beiden Kegelräder (10, 12) durch HydraulIkmotoren (46, 47) angetrieben bzw. abgebremst sind, und dass einstellbare Drosseln (116, 117) angeordnet sind zur Steuerung des durcn eic Motoren erzeugten Läppdruckes, welche Drosseln (110, 117) in Abhängigkeit der vom Differenz druckgeber (32) gemessenen Lager be las t,ung einstellbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kegelräder (10, 12) durch Gleichstrommotoren {2^l\, 27) angetrieben bzw. abgebremst sind, deren Feldwicklungen {^l\2, h~$) mit Hilfe von Potentlometex-n (>\h , h^) eine einstellbare · Erregerspannung zuführbar 1st, welche Potentiometer (44, Ί^) in Abhängigkeit der vom Differenzdruckgeber (52) gemessenen Lagerbelastung einstellbar sind.

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