DE2857551C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Wälzvorschub-Steuersystem für eine hydraulisch angetriebene Zahnradwälzstoßmaschine mit einer durch einen Hubantriebsmotor mit vorgebbarer Hubge­ schwindigkeit hin- und herbewegbaren Schneidwerkzeugspindel sowie mit einem durch das Wälzvorschub-Steuersystem ansteuer­ baren Wälzvorschub-Antrieb zum synchronen Drehantrieb der Schneidwerkzeugspindel und der Werkstückspindel, sowie mit einem Tiefenvorschubsystem.

Eine hydraulisch angetriebene Zahnradwälzstoßmaschine auf die im Oberbegriff des Anspruchs 1 Bezug genommen wird, ist Gegenstand des prioritätsgleichen Patentes 28 00 023.

Aufgabe der Erfindung ist es, für eine solche Zahnradwälzstoßmaschine ein Wälzvorschub-Steuersystem zu schaffen, durch das der Wälzvorschub in Anpassung an andere werkstückabhängige Maschinen­ einstellparameter zur Erzielung von stets optimalen Schnittbedingungen veränderbar ist, um so insgesamt eine hohe Leistungsfähigkeit der Zahnradwälzstoßmaschine zu erzielen.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe durch ein Wälzvor­ schub-Steuersystem nach Anspruch 1 gelöst.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1a bis 1d Teile einer vollständigen Figur, die, wenn sie gemäß der Darstellung in Fig. 2 zusammengesetzt sind, eine vollständige Figur bilden, die im folgenden als Fig. 1 bezeichnet wird und ein Gesamtschaltbild einer Zahnradstoßmaschine sowie ein zugeordnetes Wälzvorschub-Steuersystem (Fig. 1b) nach der Erfindung zeigt, und

Fig. 2 ein Diagramm, das zeigt, wie die Fig. 1a, 1b, 1c und 1d in bezug aufeinander anzuordnen sind, um Fig. 1 zu bilden.

Gesamtaufbau

In Fig. 1 ist das Gesamtsteuersystem schema­ tisch in Verbindung mit einer Zahnradstoßmaschine dargestellt, die eine vertikal hin- und herbewegbare Schneidspindel 5 hat, welche an ihrem unteren Ende ein Schneidwerkzeug 6 trägt. Die Bewegung der Schneidspindel 5 wird durch ein hydromechanisches System bewirkt und gesteuert, das ein Servoventil 9 enthält, das Teil eines Servosystems ist, mittels welchem Hydrauliköl zwischen den dargestellten Kammern 7 und 8 mit kleinerer bzw. größerer Kolbenfläche und einem Auslaß ventilierbar ist, so daß die Spindel 5 der Auf- und Abbewegung des Servoventils nachgeführt wird. Das Servoventil 9 wird seinerseits durch ein Hubgestänge 11, das durch einen Hubmotor 10 angetrieben wird, wieder­ holt hin- und herbewegt. Das Hubgestänge 11 ist so ausge­ bildet, daß ein Hin- und Herbewegungszyklus des Servoven­ tils 9 für jeweils N Umdrehungen des Motors 10 erzeugt wird, und es ist manuell verstellbar, um sowohl die Hub­ länge als auch das Rückhubgeschwindigkeitsverhältnis des Servoventils 9 und dementsprechend die Hublänge und das Rückhubgeschwindigkeitsverhältnis der Spindel 5 zu ver­ ändern, wobei das Rückhubgeschwindigkeitsverhältnis das Verhältnis der Geschwindigkeit der Spindel oder des Ser­ voventils während dessen Rück- oder Aufwärtshub im Ver­ gleich zu seiner Geschwindigkeit während dessen Abwärts- oder Schneidhub ist.

Die spezifische Form der Schneidspindel, ihr hydraulisches Servosystem und das zugeordnete Hubgestänge 11 können sich im Rahmen der Erfindung weitgehend ändern.

Das Schneidwerkzeug 6 und das Werkstück können relativ zu­ einander vorgeschoben werden, und zwar entweder durch eine Wälzvorschubantriebsvorrichtung 117, die durch einen Wälz­ vorschubmotor 116 angetrieben wird, oder durch eine Tie­ fenvorschubvorrichtung 167, die durch einen Tiefenvorschub­ motor 216 angetrieben wird, oder durch diese beiden Vorrich­ tungen gemeinsam. Durch Betätigung der Wälzvorschubvorrich­ tung werden das Schneidwerkzeug und das Werkstück beide gleichzeitig um Mittelachsen gedreht. Durch Betätigung der Tiefenvorschubvorrichtung 167 wird die Mittelachse des Schneidwerkzeuges zu der Mittelachse des Werkstückes hin- oder von derselben weg bewegt.

Die oben beschriebenen Teile bilden im wesentlichen die Grundmaschine, für die das Wälzvorschub-Steuersystem nach der Erfin­ dung vorgesehen ist. Das gesamte Steuersystem besteht seinerseits aus einer Anzahl von kleineren, zueinander in Beziehung stehenden Systemen oder Untersystemen, die in ihrer Gesamtheit mit A bzw. B bzw. C bzw. D bzw. E bezeich­ net sind. Das System A ist ein Hubsteuersystem zum Steuern der Geschwindigkeit des Hubmotors 10, um verschiedene un­ terschiedliche Spindelhubgeschwindigkeiten (Hubzyklen/Minu­ te) zu schaffen, und es ermöglicht unter günstigen Umstän­ den, die Geschwindigkeit des Hubmotors während der Rück­ hübe der Spindel zu vergrößern, um den Wirkungsgrad der Maschine durch Verringerung der Rückhubzeit zu vergrößern.

Das System B ist ein Hydraulikdrucksteuersystem, das auf eine Anzahl von verschiedenen Variablen einschließlich der tatsächlichen Schnittkraft anspricht, um den Hydraulikver­ sorgungsdruck oberhalb eines gegebenen Minimalwertes zu hal­ ten, der sich mit der Hubgeschwindigkeit ändert, ansonsten aber auf einem Wert, der nicht größer ist als der für die betreffende Arbeit benötigte Wert, um Energie zu sparen und trotzdem übermäßige Kräfte zu verhindern, die die Ka­ pazität der Maschine übersteigen. Es dient außerdem zum Schutz vor einem Hydraulikdruckausfall, vor zu großer Hubgeschwindigkeit und vor zu großem Versorgungsdruck.

Das System C ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung und steuert den Wälzvorschub über die Wälzvorschub­ vorrichtung 117 und den zugeordneten Motor 116. Das System D steuert den Tiefenvorschub über die Tiefenvorschubvorrich­ tung 167 und den zugeordneten Motor 216. Diese beiden Sy­ steme sind mit dem Hubmotor 10 derart gekoppelt, daß jedes in einer Betriebsart einen festen Vorschub pro Schneidhub der Spindel liefert. Diese beiden Systeme sind außerdem mit einem Schnittkraftgrenzwertselektor 66 und mit dem Hydraulikdrucksteuersystem B derart gekoppelt, daß der Gesamtvorschub, sei es insgesamt ein Wälzvorschub, ins­ gesamt ein Tiefenvorschub oder eine Kombination aus Wälz- und Tiefenvorschub, auf einem derartigen Wert gehalten wird, daß die tatsächliche Schnittkraft innerhalb der durch die Grenzwertauswähleinrichtung eingestellten Grenze gehal­ ten wird. Schließlich ist das System E ein System zum Steu­ ern der Vertikalposition des Schneidwerkzeuges relativ zu dem Werkstück und zum Anheben des Werkzeuges, um es bei­ spielsweise über Werkstückhindernisse hinwegzuführen.

In dem Gesamtsteuersystem von Fig. 1 ist eine Einrichtung zum Regulieren der maximalen Schnittkraft, die durch das Werkzeug auf das Werkstück ausgeübt werden kann, enthalten. Diese Einrichtung enthält eine manuell einstellbare Schal­ tung 66 zum Erzeugen eines Maximalkraftgrenzwertsignals F _M . Dieses Maximalkraftgrenzwertsignal wird seinerseits durch eine Subtrahierschaltung 68 mit dem Signal (P _L + CP _L ) ver­ glichen, das in direkter Beziehung zu der tatsächlichen Schnittkraft steht. Wenn das Signal (P _L + CP _L ) größer als das Signal F _M ist, wird ein Signal E auf einer Leitung 70 erzeugt. Wenn das Signal E erscheint, wird es in einer Teilerschaltung 71 mit einem Vorschubsignal S _F , das von dem Wälzvorschubsteuersystem über einen Kontakt 211 oder von dem Tiefenvorschubsteuersystem über einen Kontakt 212 geliefert wird, verknüpft, um ein Überlastausgangs­ signal E _L zu erzeugen.

Das Signal E _L wird seinerseits sowohl zu dem Wälzvorschubantriebssystem als auch zu dem Tiefen­ vorschubantriebssystem geleitet, um entweder einen oder beide Vorschübe zu verringern und um dadurch die tatsäch­ liche Schnittkraft zurück unter den Grenzwert zu bringen, der durch die Schaltung 66 eingestellt ist. Das heißt, wenn die Ist- oder tatsächliche Schnittkraft den maximalen Grenz­ wert überschreitet, der durch die Schaltung 66 vorgegeben wird, dann werden entweder der Wälzvorschub oder der Tie­ fenvorschub oder beide (welcher auch immer zu dieser Zeit benutzt wird) modifiziert, um die Vorschubgeschwindigkeit zu verringern und dadurch das Werkzeug zu veranlassen, ei­ nen kleineren Span abzunehmen und auf diese Weise die Schnitt­ kraft zu verringern und auf einen zulässigen Wert zurückzu­ bringen.

Ein Grundeingangssignal für das Wälzvorschubsteuersystem C wird dem Hubmotortachometer 43 entnommen und über ein Eichpotentiometer 74 geleitet. Das Ausgangssignal des Eichpotentiometers 74 wird sowohl zu einem Grobspanpoten­ tiometer 90 über einen Geschwindigkeitsbereichsselektor­ schalter 73 als auch zu einem Schlichtspanpotentiometer 92 über einen festen Widerstand 91 geleitet. Die fünf Widerstände des Geschwindigkeitsbereichsselektorschalters haben unterschiedliche Werte. Das Potentiometer 90 und der Geschwindigkeitsbereichsselektorschalter liefern daher fünf unterschiedliche Ausgangssignale für den Grobspan­ betrieb, und das Potentiometer 92 und der Widerstand 91 liefern ein einziges Ausgangssignal für den Schlichtspan­ betrieb. Während des Grobspanbetriebes wird das ausgewähl­ te Grobspandrehvorschubsignal aufgrund eines geschlossenen Schalters 96 und eines geöffneten Schalters 98 zu einem Punkt 94 geleitet, während das Signal während des Schlicht­ spanbetriebes von dem Potentiometer 92 aufgrund des geschlos­ senen Schalters 98 und des geöffneten Schalters 96 zu dem Punkt 94 geleitet wird.

Wenn die Maschine zu dieser Zeit ohne gleichzeitigen Tiefen­ vorschub betrieben wird, wird das Signal von dem Punkt 94 aufgrund eines geschlossenen Schalters 100 und eines geöff­ neten Schalters 102 zu einem Punkt 104 geleitet. Anderer­ seits, wenn die Maschine mit gleichzeitigem Tiefenvorschub betrieben wird, ist der Schalter 100 geöffnet und der Schal­ ter 102 geschlossen, so daß ein geringerer Wert des Wälz­ vorschubsignals aufgrund des Potentiometers 105 für verrin­ gerten Vorschub zu dem Punkt 104 übertragen wird.

Schließlich, wenn die Maschine mit automatischem Wälzvor­ schub betrieben wird, ist ein Automatikschalter 106 geschlos­ sen und ein Handschalter 108 geöffnet, so daß das Signal von dem Punkt 104 zu dem Eingang einer Subtrahierschaltung 76 geleitet wird, wo es durch das Ausgangssignal E _L der Tei­ lerschaltung 71 verringert wird, wenn die Schnittkraft in diesem Augenblick den durch die Schaltung 66 voreingestell­ ten Wert übersteigt.

Das Ausgangssignal der Subtrahierschaltung 76 wird einer Wälzvorschubmotorsteuerschaltung 110 über einen Schalter 112, der die Rückwärts- oder Vorwärtsvorschubrichtung festlegt, und über einen Verstärker 77, bei welchem es sich um einen Inverter handelt, zugeführt. Wenn eine manu­ elle Wälzvorschubsteuerung erwünscht ist, wird der Schal­ ter 106 geöffnet, der Schalter 108 geschlossen und der Schleifer des Potentiometers 114 manuell verstellt, um ein Steuersignal für die Steuerschaltung 110 zu erzeugen. Die Steuerschaltung 110 steuert ihrerseits den Wälzvorschub­ motor 116, der ein zugeordnetes Tachometer 118 hat, welches ein Geschwindigkeitsrückführungssignal liefert. Der Wälzvor­ schub wird durch die Schalter 117 und 119 aktiviert oder in­ aktiviert, wobei der Schalter 119 geschlossen und der Schal­ ter 117 geöffnet wird, um den Vorschub zu aktivieren, und wobei der Schalter 119 geöffnet und der Schalter 17 ge­ schlossen wird, um den Vorschub zu inaktivieren. Aus vor­ stehenden Darlegungen ist außerdem zu erkennen, daß wäh­ rend des Drehvorschubes im Automatikbetrieb und unter der Annahme, daß kein eine zu hohe Kraft anzeigendes Signal E _L erzeugt wird, das ausgewählte Signal, das dem Verstärker 76 zugeführt wird, aufgrund der Tatsache, daß es letztlich aus dem Tachometer 43 gewonnen wird, von der Hubmotordreh­ zahl abhängig ist und deshalb ein bestimmtes Ausmaß an Wälz­ vorschub pro Schneidhub ungeachtet der Hubgeschwindigkeit erzielt wird.

Normalerweise werden der Tiefenvorschub und der Wälzvorschub gleichzeitig mit voreingestellten Geschwindigkeiten betätigt, während das hin- und hergehende Schneidwerkzeug 6 bei jedem Schneidhub eine durch ihre Geschwindigkeiten festgelegte Materialmenge abträgt. Die gewünschte Schnittiefe kann in einigen Fällen erreicht werden, indem sehr hohe Tiefenvor­ schubgeschwindigkeiten und niedrige Wälzvorschubgeschwin­ digkeiten innerhalb eines sehr kurzen Rotationsbogens des Werkstückes benutzt werden oder indem in anderen Fällen sehr niedrige Tiefenvorschubgeschwindigkeiten und sehr hohe Wälz­ vorschubgeschwindigkeiten während mehreren Umdrehungen des Werkstückes benutzt werden. Nachdem die gewünschte Schnitt­ tiefe erreicht ist, geht in jedem Fall der Schneidvorgang ohne weiteren Tiefenvorschub weiter, bis sich das Werk­ stück um weitere 360° gedreht hat, um das gewünschte Pro­ fil auf seinem gesamten Umfang zu erzeugen.

Claims (3)

1. Wälzvorschub-Steuersystem für eine hydraulisch ange­ triebene Zahnradwälzstoßmaschine mit einer durch einen Hubantriebsmotor mit vorgebbarer Hubgeschwindigkeit hin- und herbewegbaren Schneidwerkzeugspindel sowie mit einem durch das Wälzvorschub-Steuersystem ansteuer­ baren Wälzvorschub-Antrieb zum synchronen Drehantrieb der Schneidwerkzeugspindel und der Werkstückspindel, sowie mit einem Tiefenvorschubsteuersystem, dadurch gekennzeichnet, daß dem Hubantriebsmotor (10) ein Tachogenerator (43) mit nachgeschalteten Schalteinrichtungen (73, 74, 90, 91, 92) zugeordnet ist, zur Erzeugung von der Hubgeschwin­ digkeit proportionalen Steuersignalen für den Wälzvor­ schubantrieb zur Steuerung der Wälzvorschubgeschwindig­ keit in Abhängigkeit von der Hubgeschwindigkeit.

2. Wälzvorschub-Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Schalteinrichtung (105) die Wälzvorschubgeschwindigkeit verringerbar ist, wenn ein Tiefenvorschub simultan ausgeführt wird.

3. Wälzvorschub-Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Schalteinrichtung (76) die Wälzvorschubgeschwindigkeit verringerbar ist, wenn die augenblickliche Schnittkraft einen voreingestellten Wert überschreitet.