DE2811334A1

DE2811334A1 - Vorrichtung zum bearbeiten kreisfoermiger werkstuecke

Info

Publication number: DE2811334A1
Application number: DE19782811334
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Firma Paul Ferd Peddinghaus
Current assignee: Firma Paul Ferd Peddinghaus
Priority date: 1978-03-16
Filing date: 1978-03-16
Publication date: 1979-09-27
Also published as: AT372892B; FR2419799A1; FR2419799B1; ATA199279A

Description

Dr.-Ing. Reiman König ■ Cip!.-!ng. Klaus Bera Cecilienallee 7B Λ Düsseldorf 3D Telefon 452ODB Patentanwälte

ⁿ 14. März 1978

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Firma Paul Ferd. Peddinghaus, 5820 Gevelsberg i. Westf.

"Vorrichtung zum Bearbeiten kreisförmiger Werkstücke"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bearbeiten kreisförmiger Werkstücke mit im Abstand voneinander liegenden Bearbeitungsstellen.

Zu den angesprochenen Bearbeitungsarten gehören vor allem Härten, Phosphatieren, Metallaufspritzen, Kugelstrahlen, Rollen, Druckstrahlen, sowie -läppen, Hobeln, Fräsen, Schleifen usw..

Bei Werkstücken wie beispielsweise Zahnrädern, insbesondere Schrägzahnrädern od. dgl. müssen einige Bearbeitungsvorgänge, wie beispielsweise das Fräsen und Schleifen der Zähne, jeweils einzeln durchgeführt werden. Hierzu wird das Werkstück bei den bekannten Vorrichtungen in eine drehbare Werkzeugaufnahme eingespannt, die das Werkstück nach jedem Bearbeitungsvorgang um einen bestimmten Winkel dreht, so daß das Werkzeug dann vor der nächsten Bearbeitungsstelle steht. Für diese Drehbewegung kann das Werkzeug aus der Eingriffsposition radial nach außen bewegt werden. Zusätzlich kann das Werkzeug während des Bearbeitungsvorganges auch in axialer Richtung bewegt werden, um an dem Zahn bzw. der Zahnlücke entlangfahren zu können.

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Handelt es sich bei dem zu bearbeitenden Werkstück speziell um ein Schrägzahnrad, so muß das Werkstück beim Bearbeitungsvorgang auch in Umfangsrichtung gedreht werden, damit das Werkzeug, das nicht in Umfangsrichtung zu bewegen ist, dem Zahn oder der Zahnlücke beiseiner Bewegung in axialer Richtung folgen kann. Dabei müssen die einzelnen Bewegungsvorgänge sehr genau aufeinander abgestimmt sein, da sehr hohe Anforderungen an die Genauigkeit der Bearbeitung gestellt werden und bei großen Werkstücken schon geringe Abweichungen von der optimalen Bewegungsbahn zu erheblichen Bearbeitungsfehlern führen.

Aber auch wenn das Werkstück nicht spanabhebend bearbeitet, sondern dessen Oberfläche einem Härteprozeß unterzogen werden soll, wird es zwischen den einzelnen Härtevorgängen und gegebenenfalls auch beim Härtevorgang selbst relativ zum Werkzeug, also dem Brenner bzw. Induktor bewegt.

Vor allem bei großen Werkstücken bereitet die Bewegung in Umfangsrichtung Schwierigkeiten, da beim Beschleunigen und Abbremsen des Werkstückes relativ große Massenträgheitskräfte auftreten. Dabei läßt sich die Drehbewegung zur Verschiebung der Bearbeitungsstelle bezüglich des Werkzeuges zwischen zwei Bearbeitungsvorgä-ngen noch vergleichsweise einfach dadurch beherrschen, daß die Geschwindigkeit und damit die Beschleunigungen und Verzögerungen durch die Wahl entsprechend hoher Übersetzungen klein gehalten wird. Die hierdurch bedingte Zeitverzögerung wird dabei in Kauf genommen, da sie im Verhältnis zu den Bearbeitungszeiten klein ist.

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Die Möglichkeit der freien Geschwindigkeitswahl ist jedoch nicht gegeben, soweit es die Drehbewegung des Werkstückes während der Bearbeitung betrifft, wie sie beispielsweise bei einem Schrägzahnrad auftritt. Hier wird die Geschwindigkeit der Drehbewegung weitgehend von der optimalen Bearbeitungsgeschwindigkeit, also der Relativgeschwindigkeit zwischen Werkzeug und Werkstück an der Bearbeitungsstelle, bestimmt. Diese läßt sich oft nicht soweit verringern, daß eine dem hohen Gewicht des Werkstückes entsprechende Drehgeschwindigkeit eingestellt werden kann. Mit den erforderlichen hohen Geschwindigkeiten sind aber zwangsläufig unerwünscht hohe Beschleunigungs- und "Verzögerungswerte verbunden. Diese können dann nur durch eine schwere und somit aufwendige Konstruktion der Vorrichtung aufgefangen werden, wodurch entsprechende Kosten verursacht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß sie bei gleicher Präzision wesentlich leichter ausgebildet werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Werkzeug wenigstens für den Bearbeüungsvorgang in Umfangsrichtung zu bewegen ist. Hierdurch ist es möglich, daß das gegenüber dem Werkzeuge im Regelfall wesentlich schwerere Werkstück zumindest während des Bearbeitungsvorgangs nicht bewegt zu werden braucht , so daß die auftretenden Beschleunigungs- und Verzögerungskräfte wesentlich verringert werden können. Für die Aufnahme dieser Kräfte genügt deshalb schon eine entsprechend leichtere Konstruktion der Vorrichtung. Hinzu kommt, daß die Bearbeitungs-

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geschwindigkeit den optimalen Bedingungen wesentlich freier angepaßt werden kann, da auch hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten nunmehr beherrscht werden können.

In Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Werkzeug auf einer Vollkreisbahn geführt ist. Bei einer derartigen Führung des Werkzeuges ist ein Drehen des Werkstückes auch zwischen den Bearbeitungsvorgängen nicht mehr erforderlich, da das Werkstück auf der Kreisbahn von einer Bearbeitungsstelle zur nächsten gedreht werden kann, und zwar über den gesamten Umfang. Das erspart nicht nur den Antrieb für die Werkzeugaufnahme, sondern läßt auch niedrige Gesamtzeiten für die Bearbeitung eines Werkstückes zu.

Das Werkzeug kann dabei, wie die Erfindung feine?vorsieht, auf einem Führungswagen angeordnet sein, der auf einer kreisförmigen Führungsschiene zu verfahren ist_o Erforderlichenfalls sollte das Werkzeug zusätzlich auch in axialer Richtung zu bewegen sein.

Alternativ zu dem auf einer Vollkreisbahn geführten Werkzeug sieht die Erfindung vor, daß das Werkzeug auf einem koaxial zur Werkstückaufnahme schwenkbaren Ausleger angeordnet ist, mit dem das Werkzeug relativ zum Werkstück bewegt werden kann, so daß dies - zumindest während des Bearbeitungsvorganges - stillstehen kann.

Für den Fall, daß das Werkstück auch in axialer Richtung bearbeitet werden muß, sollte das Werkzeug auch in dieser Richtung zu bewegen sein. Für diesen Fall stellt es eine zweckmäßige Lösung dar, daß der Ausleger lediglich innerhalb

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eines Winkelt) er eiche s zu verschwenken ist, der der maximal bei einem Bearbeitungsvorgang auftretenden Bewegung in Umfangsrichtung entspricht, und die Werkzeugaufnahme eine Einrichtung zum Drehen des Werkstückes zwischen den Bearbeitungsvorgängen aufweist. Bei dieser Ausführungsform ist die Bewegungsmöglichkeit des Werkzeuges auf den Bearbeitungsvorgang beschränkt, denn zwischen den Bearbeitungsvorgängen soll das Werkstück gedreht werden. Wie bereits erwähnt, können bei den Bearbeitungsvorgängen, beispielsweise bei Schrägzahnrädern mit großem Schrägungswinkel, hohe Relativgeschwindigkeiten zwischen Werkstück und Werkzeug in Umfangsrichtung auftreten, so daß es von Vorteil ist, daß dann nur die vergleichsweise geringe Masse des Werkzeuges und des Auslegers bewegt zu werden braucht. Die bei der Bewegung des Werkstückes auftretenden Kräfte können durch hohe Übersetzungen gering gehalten werden.

Die Vorteile dieser Ausführungsform gegenüber einer, bei der das Werkzeug um das ganze Werkstück herumgefahren wird, bestehen darin, daß der Raumbedarf für diese Vorrichtung sehr gering ist. Zudem entfällt bei dieser Ausführung eine genaue Ausrichtung einer kreisförmigen Führungsschiene.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht im Einsparen von Totzeiten beim Rückwärtsgang. Wenn nämlich z. B. bei schrägverzahnten Rädern die Relativbewegung während des Auf- und Abwärtsgangs über einen Antriebsmotor bewerkstelligt werden muß, ergeben sich durch die notwendig geringe Geschwindigkeit entsprechend große Verzögerungen. Die Erfindung ermöglicht es jedoch, ein Werkzeug in diesem Fall vertikal von oben nach unten im Schnellgang zurück in die Ausgangsposition fahren zu lassen, da sich die Trägerbrücke mit dem Werkzeug insgesamt um den entsprechenden Winkelbetrag der Relativbewegung dreht.

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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß das Werkzeug oder der Ausleger auf einer Abstützfläche verfahrbar aufliegt, so daß die am Werkzeug auftretenden Kräfte besser abgeleitet werden können. Dabei ist in weiterer Ausbildung vorgesehen, daß die Führungsschiene geradlinig ausgebildet ist und wenigstens annähernd tangential zur Werkstückaufmahme verläuft, wobei zwischen den Führungsrollen und dem Werkzeug bzw. Ausleger eine Verschiebeeinrichtung angeordnet ist. Diese tangential verlaufende Führungsschiene ist einfach herzustellen und benötigt auch keine so genaue Justierung wie eine kreisförmige Führungsbahn, da ohnehin zwischen Werkzeug und Führungsschiene eine Verschiebeeinrichtung zur Aufnahme der Relativbewegungen vorzusehen ist. Die Verschiebeeinrichtung kann dann in einer sehr einfachen Ausführungsform aus einem mit den Führungsrollen verbundenen Zapfen bestehen, der in ein radial verlaufendes Langloch im Werkzeug bzw, Ausleger greift.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Werkzeug radial zu bewegen. Diese radiale Bewegung ist insbesondere dann erforderlich, wenn das Werkzeug in der Bearbeitungsstellung in das Werkstück einfaßt« Das Werkzeug kann hierfür, wie die Erfindung ferner vorsieht, mit einem radial ausgerichteten Teleskopzylinder verbunden sein.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Zahnrädern; und

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Fig. 2 eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung zum Bearbeiten von Zahnrädern, ebenfalls in Draufsicht.

Fig. 1 zeigt in einer schematisch gehaltenen Draufsicht eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Zahnrades. Diese Vorrichtung weist eine Werkstückaufnahme 1 auf, die ein Zahnrad 2 trägt. Dabei kann es sich um einen Rohling handeln, dessen Zähne 3 erst gefräst werden müssen, aber auch um ein - soweit es die spanabhebende Bearbeitung betrifft - fertiges Zahnrad, dessen Zähne noch gehärtet werden müssen.

Für den jeweils erforderlichen Bearbeitungsvorgang ist ein Werkzeug 4 vorgesehen, das an einer radial verlaufenden Kolbenstange 5 eines Kolbens 6 befestigt ist. Dieser Kolben 6 ist in einem Teleskopzylinder 7 geführt und von beiden Seiten mit einem Druckmedium beaufschlagbar. Auf diese Weise kann der Kolben 6 und damit das Werkzeug 4 für den Bearbeitungsvorgang in Richtung auf das Zahnrad 2 bewegt und nach dem Bearbeitungsvorgang wieder zurückgezogen werden (gestrichelt gezeichnete Stellung). Zusätzlich kann das Werkzeug 4 mit einer hier nicht gezeigten Einrichtung auch in axialer Richtung verschoben werden.

Der Teleskopzylinder 7 ist auf einer Grundplatte 8 angeordnet, die wiederum auf einem Führungswagen 9 sitzt. Dieser Führungswagen 9 weist an seiner Unterseite Führungsrollen 10, 11 auf, die auf einer einen Vollkreis bildenden, koaxial zur Werkstückaufnahme 1 angeordneten Führungsschiene 13 laufen.

Auf dieser Führungsschiene 13 kann das Werkzeug 4 das Zahnrad 2 voll umfahren. Es kann somit von einer Bear-

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beitungsstelle zur nächsten, also im vorliegenden Fall von einem Zahn 3 zum nächsten Zahn, aber auch während des Bearbeitungsvorganges verfahren werden, beispielsweise wenn es bei einem Schrägzahnrad der Zahnlücke auch in Umfangsrichtung folgen muß.

Die Vorrichtung eignet sich für besonders schwere Werkstücke, weil das Werkstück selbst für keinen Vorgang bewegt werden muß, das Werkzeug 4 aber eine wesentlich geringere Massenträgheit aufweist, so daß die bei der Bewegung des Werkzeuges 4 auftretenden Kräfte gering bleiben. Allerdings muß die Führungsschiene 12 sehr präzise angelegt sein, damit sie genau koaxial zur Werkstückaufnahme 1 liegt.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, ebenfalls in der Draufsicht. Sie weist gleichfalls eine Werkstückaufnahme 13 auf, die hier aber überjdas Kugellager 14 drehbar ausgebildet ist. In dieser Werkstückaufnahme 13 sitzt ein Schrägzahnrad 15, das einem BearbeitungsVorgang unterzogen wird.

Für diesen Bearbeitungsvorgang ist wiederum ein Werkzeug 16 vorgesehen, das an einer radial verlaufenden Kolbenstange 17 eines Kolbens 18 befestigt ist, wobei dieser Kolben 18 in einem Teleskopzylinder 19 geführt ist und von beiden Seiten mit einem Druckmedium beaufschlagt werden kann. Auf diese Weise können auch bei dieser Ausführungsform der Vorrichtung der Kolben 18 und damit das .Werkzeug 16 für den Bearbeitungsvorgang in Richtung auf das Schrägzahnrad 15 bewegt und nach dem Bearbeitungsvorgang wieder zurückgezogen werden. Zusätzlich kann das Werkzeug 16 durch eine ebenfalls hier nicht gezeigte Einrichtung auch in axialer Richtung verschoben werden, um der Zahnlücke folgen zu können.

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Der Teleskopzylinder 19 ist hier ebenfalls auf einer Grundplatte 20 befestigt, die hier aber von einem Ausleger 21 getragen wird. Dieser Ausleger 21 ist koaxial zur Werkstückaufnahme 13 gelagert und kann innerhalb eines Winkels A verschwenkt werden.

Die Grundplatte 20 und damit der Ausleger 21 stützen sich auf einem hier verdeckten Führungswagen ab, der mit zwei Führungsrollen 22, 23 versehen ist und auf einer geradlinigen, tangential zur Werkstückaufnahme 13 verlaufenden Führungsschiene 24 läuft. Der Führungswagen macht somit eine geradlinie Bewegung, während die Grundplatte 20 sich auf einer Kreisbahn bewegt. Sie sind deshalb nicht fest miteinander verbunden, sondern über einen am Führungswagen befestigten Zapfen 15, der in ein radial in der Grundplatte 20 verlaufendes Langloch 26 einfaßt. Auf diese Weise können sich beide Teile entsprechend den unterschiedlichen Bewegungsbahnen relativ zueinander bewegen, ohne daß die Abstützung beeinträchtigt wird.

Die Bearbeitung des Zahnrades 15 läuft folgendermaßen ab: Zwischen den Bearbeitungsvorgängen wird das Schrägzahnrad 15 durch Drehen der Werkstückaufnahme 13 in. Drehung versetzt, so daß dem Werkzeug 16 eine neue Bearbeitungsstelle zugeordnet wird. Diese Drehbewegung erfolgt über einen gestrichelt dargestellten Motor 27 mit großer Übersetzung, so daß auch schwere Werkstücke mit geringem Kräfteaufwand bewegt werden können. Der hierdurch bedingte Zeitverlust ist im Verhältnis zur Zeit, die der Bearbeitungsvorgang in Anspruch nimmt, äußerst gering.

Während des Bearbeitungsvorgangs, für den wegen der

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vorgegebenen Bearbeitungsgeschwindigkeit eine meist
wesentlich größere Relativgeschwindigkeit in Umfangsrichtung erforderlich ist, verbleibt das Schrägzahnrad 15 in Ruhe, während das Werkzeug 16 sich mit
seinem Ausleger 21 relativ zum Zahnrad bewegt. Da
das Gewicht von Werkzeug 16 und Ausleger 21 gegenüber dem des Schrägzahnrades 15 vergleichsweise klein ist, kann das Werkzeug 16 mit relativ großer Geschwindigkeit in Umfangsrichtung bewegt werden.

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-Ait-

Leerseite

Claims

Firma Paul Ferd. Peddinghaus, 5820 Gevelsberg

Patentansprüche;

( 1.jVorrichtung zum Bearbeiten kreisförmiger Werkstücke mit im Abstand voneinander liegenden Bearbeitungsstellen, mit einer Werkstückaufnahme und wenigstens einem Werkzeug, dadurch gekennzeichnet , daß das Werkzeug (4, 16) wenigstens für den Bearbeitungsvorgang in Umfangsrichtung zu bewegen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Werkzeug (4) auf einer Vollkreisbahn (12) geführt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Werkzeug (4) auf einem Führungswagen (9) angeordnet ist, der auf einer kreisförmigen Führungsschiene (12) zu verfahren ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, da d u r c h gekennzeichnet , daß das Werkzeug (4) in axialer Richtung zu bewegen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Werkzeug (16) auf einem koaxial zur Werkstückaufnahme (13) schwenkbaren Ausleger (21) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß das Werk-

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zeug (16) in axialer Richtung zu bewegen ist.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Ausleger (21) lediglich innerhalb eines Winkelbereichs zu verschwenken ist, der der maximal bei einem Bearbeitungsvorgang auftretenden Bewegung in Umfangsrichtung entspricht und die ¥erkstückaufnähme (13) eine Dreheinrichtung für die Drehung des Werkstückes (15) zwischen den Bearbeitungsvorgängen aufweist.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß das Werkzeug (16) oder der Ausleger (21) auf einer Abstützfläche (24) verfahrbar aufliegt.
9t Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet , daß die Abstützfläche als Führungsschiene (24) ausgebildet ist, auf der sich der Ausleger (21) bzw. das Werkzeug (16) über Führungsrollen (22, 23) abstützt.
10. Vorrichtung nach wenigstens den Ansprüchen 7, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Führungsschiene (24) geradlinig ausgebildet ist und wenigstens annähernd tangential zur Werkstückaufnahme (13) verläuft, wobei zwischen den Führungsrollen (22, 23) und dem Werkzeug (16) bzw. Ausleger (21) eine Verschiebeeinrichtung (25, 26) angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Verschiebe-

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einrichtung aus einem mit den Führungsrollen (22, 23) verbundenen Zapfen (25) der in ein radial verlaufendes Langloch (26) im Werkzeug (16) bzw. Ausleger (21) eingreift.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß das Werkzeug (4, 16) radial zu bewegen ist.

13· Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß das Werkzeug (4, 16) mit einem radial ausgerichteten Teleskopzylinder (7, 19) verbunden ist.

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