DE2857552C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubsteuereinrichtung für eine hydraulisch angetriebene Zahnradwälzstoßmaschine mit einem angetriebenen Hubgestänge zur Hin- und Herbewegung eines die Hubbewegungen einer Werkzeugspindel steuernden Steuer­ schiebers und Einrichtungen zum Verstellen des Hubgestänges zwecks Veränderung der Hublänge der Werkzeugspindel.

Eine solche Hubsteuereinrichtung ist Gegenstand des prioritätsgleichen deutschen Patents 27 49 079. Bei ihr kann die Hublänge eines Stößels durch Verstellung eines Gestänges eingestellt werden, jedoch ist es nicht möglich die Lage der Hubbewegungen in bezug auf das Werkstück zu verstellen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Hubsteuerein­ richtung für Zahnradwälzstoßmaschinen zu schaffen, bei der die Hublage der Werkzeugspindel zur Anpassung an unterschied­ liche Werkstücke einstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Hubsteuerein­ richtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Eine bevorzugte Ausfüh­ rungsform der Erfindung ist in Anspruch 2 definiert. Durch die erfindungsgemäße Hubsteuereinrichtung ist die hydromechanische Hubvorrichtung einstellbar, um der Schneid­ spindel ausgewählt unterschiedliche Hublängen und ausgewählt unterschiedliche Hublagen zu geben.

Die Hubsteuereinrichtung nach der Erfindung gestattet, die Schneidspindel durch elektrische Fernsteuer­ signale zu positionieren.

Die Steuereinrichtung nach der Erfindung enthält ein elektrisches System zum manuellen Einstellen der Arbeitsposition der Spindel in bezug auf das Werkstück und zum Anheben der Spindel aus ihrer Arbeitslage an dem Werkstück, wobei die bewußten Einrichtungen die Tatsache berücksichtigen, daß, wenn die Spindelhublänge vergrößert wird, das Potential für die Spindelarbeitspositionsverstellung verringert wird, und außerdem die Tatsache, daß, wenn die Spindelarbeits­ position angehoben wird, das Potential für eine weitere Erhöhung der Spindel zum Entfernen des Schneidwerkzeuges aus seiner Arbeitslage an dem Werkstück verringert wird.

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

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 Schaltbild einer Zahnradwälzstoßmaschine sowie ein zuge­ ordnetes Steuersystem (1a, 1c) nach der Erfindung zeigt, und

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

In Fig. 1 ist 1 der Gesamtaufbau eines Steuersystems schematisch in Verbindung mit einer Zahnradwälzstoßmaschine darge­ stellt, die eine vertikal hin- und herbewegbare Schneid­ spindel 5 hat, welche an ihrem unteren Ende ein Schneidwerk­ zeug 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 Drehvorschubantriebsvorrichtung 117, die durch einen Dreh­ 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 Betätigen der Drehvorschubvorrich­ 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 wegbewegt.

Die oben beschriebenen Teile bilden im wesentlichen die Grundmaschine, für die die Hubsteuereinrichtung 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 steuert den Drehvorschub über die Drehvorschub­ vorrichtung 117 und den zugeordneten Motor 118. Das System D steuert den Tiefenvorschub über die Tiefenvorschubvorrich­ tung 167 und den zugeordneten Motor 216. Diese beiden Sy­ steme sind mit dem Hubmotor 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 Drehvorschub, ins­ gesamt ein Tiefenvorschub oder eine Kombination aus Dreh- und Tiefenvorschub, auf einem derartigen Wert gehalten wird, daß die tatsächliche Schnittkraft innerhalb der durch die Grenzwertauswähleinrichtung eingestellten Grenze gehal­ ten wird. System E ist das erfindungsgemäße System zum Steu­ ern der Vertikalposition des Schneidwerkzeuges relativ zu dem Werkstück und zum Anheben des Werkzeuges, um es bei­ spielsweise über Werkstückhindernisse hinwegzuführen.

Die Hubgeschwindigkeit der Schneidspindel 5 und des Schneid­ werkzeuges 6 steht in direkter Beziehung zu der Geschwindig­ keit des Hubmotors 10, der das Hubgestänge 11 antreibt, um das Servoventil 9 auf einer manuell einstellbaren Hub­ länge hin- und herzubewegen. Beispielsweise ist in dem dargestell­ ten Fall die Hublänge durch Verstellen des Hubgestänges 11 zwischen einer minimalen Hublänge von etwa 25,4 mm und einer maximalen Hublänge von etwa 203 mm wahlweise veränderbar.

Die Einstellung des Hubgestänges 11 kann auf verschiedene Hublängen durch drei Hublängenpotentio­ meter 12, 13 und 15 kompensiert werden, deren Schleifer für Gleichlauf mechanisch gekuppelt sind. Wenn das Hubgestänge 11 so eingestellt wird, daß sich eine Hublänge von 152 mm ergibt, werden daher die Schleifer der Potentiometer 12, 13 und 15 auf entsprechende 152-mm-Hubpositionen eingestellt.

Die bewußte Maschine hat ein Gehäuse, welches die Spindel 5 trägt. Ein an dem Gehäuse befestigter Indexpunkt kann als ein Gehäusebezugspunkt genommen werden. Ein weiterer Indexpunkt, der an der Spindel befestigt ist, kann als ein Spindelbezugspunkt genommen werden. Wenn die Spindel hin- und hergeht, hat der Spindelindexpunkt eine durchschnitt­ liche oder mittlere Position, die um eine bestimmte Strec­ ke gegenüber dem Gehäuseindexpunkt verschoben ist. Für Hub­ längen, die kleiner als das verfügbare Maximum sind, kann die Hubbewegung der Spindel verändert werden, um die mitt­ lere Position des Spindelindexpunktes in bezug auf den Ge­ häuseindexpunkt zu verändern.

Die Verstellung der mittleren Spindelindexpunktpositionen in bezug auf den Gehäuseindexpunkt kann aus zwei Gründen erfolgen, erstens, um die Hubbewegung des Werkzeuges in die richtige Position in bezug auf ein Werkstück während einer Schneidoperation zu bringen, und, zweitens, um das Schneidwerkzeug anzuheben, damit es über Werkstückhinder­ nisse hinweggeht, wenn es von einer Schneidstation zu einer anderen bewegt wird.

Das System, das diese Verstellung vornimmt, ist in Fig. 1 in seiner Gesamtheit mit E bezeichnet. Insbesondere erfolgt die Verstellung der Ablage der mittleren Position des Spin­ delindexpunktes von dem Gehäuseindexpunkt durch einen Syn­ chrontreiber 180, der ein Synchrongenerator aufweist und ein zugeordnetes Teil des Hubgestän­ ges 11 verstellt. Der Synchrontreiber arbeitet in Verbin­ dung mit einer zugeordneten Klemmbacke, die durch einen Elektromagneten 182 betätigt wird, wobei die Klemmbacke gelöst ist, wenn der Synchrontreiber betätigt ist, und in ihren Klemmzustand zurückgebracht wird, wenn der Synchron­ treiber entregt wird, um das verstellbare Teil des Hubge­ stänges 11 in seiner neuen Position festzuhalten. Ein Po­ sitionsrückführungspotentiometer 184 wird durch den Syn­ chrontreiber angetrieben und liefert ein Spannungssignal auf einer Leitung 186, welches die Istposition in bezug auf den Gehäuseindexpunkt der Spindelindexpunktmittelposi­ tion darstellt.

Das System enthält außerdem eine erste Einrichtung zum Ein­ stellen der mittleren Spindelindexpunktposition während eines Schneidvorganges, und eine weitere Einrichtung zum Einstel­ len der Anhebeposition, in welche die mittlere Indexpunkt­ position bei Betätigung eines Anhebeschalters 188 bewegt wird. Diese Einrichtungen enthalten ein Schneidhubpositions­ potentiometer 190, das mit einem Anhebepositionspotentiome­ ter 192 mechanisch gekuppelt ist. Beide Potentiometer wer­ den durch die Ausgangssignale aus den mechanisch gekup­ pelten Potentiometern 13 und 15 mit Strom versorgt, wobei diese Ausgangssignale sich entsprechend der ausgewählten Länge des Schneidwerkzeughubes ändern. Das heißt, für einen langen ausgewählten Hub steht wenig oder gar keine Hublänge für Einstellzwecke zur Verfügung und es wird dem­ gemäß ein kleines oder gar kein Signal an die Potentiometer 190 und 192 angelegt, wohingegen andererseits, wenn eine kurze Hublänge gewählt wird, mehr Potential für die Einstel­ lung verfügbar ist und demgemäß ein größeres Signal an die Potentiometer 190 und 192 angelegt wird.

Die Schleifer der beiden Potentiometer 190 und 192 sind für Gleichlauf und außerdem gemäß Fig. 1 derart mechanisch gekuppelt, daß, wenn ein Schleifer abwärtsbewegt wird, der andere auf­ wärtsbewegt wird. Wenn das Schneidhubpositionspotentiome­ ter 190 so eingestellt wird, daß sich der Schneidhub in einer hohen oder oberen Position ergibt, in welchem Fall wenig oder kein Bereich für eine weitere Anhebung übrig bleibt, wird daher das Anhebepositionspotentiometer 192 so eingestellt, daß sich an seinem Schleifer ein Signal er­ gibt, das sehr klein oder Null ist. Andererseits, wenn das Schneidhubpositionspotentiometer 190 so eingestellt ist, daß sich eine niedrige Schneidwerkzeugposition ergibt, sind mehr Möglichkeiten für das Anheben des Schneidwerkzeuges vorhanden und der Schleifer des Anhebepositionspotentiome­ ters 192 wird so eingestellt, daß ein höheres Spannungssig­ nal abgegriffen wird. Der Schleifer des Potentiometers 192 versorgt ein weiteres Potentiometer 194, das manuell ein­ stellbar ist, um ein Signal zu erzeugen, das den von dem potentiell verfügbaren Anhebeausmaß gewünschten Anhebegrad angibt.

Wenn der Anhebeschalter 188 offen ist, geht das Ausgangs­ signal des Schneidhubpositionspotentiometers 190 über die Summierschaltung 196 und wird in derselben von dem Ausgangs­ signal des Positionsrückführungspotentiometers 184 subtra­ hiert. Wenn die beiden Signale nicht übereinstimmen, wird das Ausgangssignal der Schaltung 198 entweder negativ oder positiv sein und in Abhängigkeit von seiner Polarität das Relais 202 über den Inverter 201 erregen, damit entweder das Relais 204 zum Anheben der Spindel oder das Relais 206 zum Absenken der Spindel erregt wird, bis die Istposition die Sollposition erreicht. Wenn der Anhebeschalter 188 ge­ schlossen ist, wird ein zusätzliches Signal, das durch die Einstellungen der Potentiometer 192 und 194 vorgegeben ist, zu dem Schneidhubpositionssignal in der Addierschaltung 196 addiert, um die Spindelposition in dem durch das Anhe­ besignal verlangten Ausmaß nach oben zu verstellen. Wenn der Anhebeschalter freigegeben wird, verschwindet das An­ hebesignal und die Spindel wird in die durch das Schneid­ hubpositionspotentiometer verlangte Position zurückbewegt.

Claims (2)

1. Hubsteuereinrichtung für eine hydraulisch angetriebene Zahnradwälzstoßmaschine mit einem angetriebenen Hubges­ tänge zur Hin- und Herbewegung eines die Hubbewegungen einer Werkzeugspindel steuernden Steuerschiebers, und Einrichtungen zum Verstellen des Hubgestänges zwecks Veränderung der Hublänge der Werkzeugspindel, gekennzeichnet durch Anordnungen (12; 13; 15) zum Einstellen von der einge­ stellten Hublänge entsprechenden elektrischen Signalen, die einem Sollwertgeber (190) zuführbar sind und den noch zur Verfügung stehenden Einstellbereich für die Hublage darstellen, wobei ein Soll-Hublagen-Steuersignal entsprechend einer Position innerhalb dieses Einstell­ bereichs durch den Sollwertgeber (190) einstellbar ist, wobei das Soll-Hublagen-Steuersignal einer Stel­ leneinrichtung (180; 182) zum Verstellen eines Verstell­ teils des Hubgestänges (11) zur Einstellung der Hublage zuführbar ist.

2. Hubsteuereinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch dem Sollwertgeber (190) nachgeschaltete Sollwertgeber- Einheiten (192; 194) zum Einstellen eines der Stellein­ richtung (180; 182) zuführbaren Abhebe-Steuersignals, um die Werkzeugspindel um einen von der eingestellten Hublage abhängigen Betrag vom Werkstück abzuheben, und durch Auswahlschaltkreise (188; 196) zum wahlweisen Zuführen entweder des Soll-Hublagen-Steuersignales (bei der Werkzeugbearbeitung) oder des Abhebe-Steuersignals (beim Abheben der Werkzeugspindel vom Werkstück) an die Stelleinrichtung (180; 182).