DE3639763A1 - Tisch-vorschubvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Tisch-Vorschubvorrichtung, die beispielsweise in einer Schleifmaschine zum Vorschub des Schleifscheibentisches verwendbar ist.

Beispielsweise in einer Innenrundschleifmaschine ist ein hydraulischer Zylinder unter dem Tisch angeordnet, bei dessen Betätigung der Tisch schnell aus einer Wartelage in eine Bearbeitungslage (Querbewegung) gebracht wird. Durch den Antrieb einer exzentrischen Nockenanordnung, die an einem Ende einer hin- und herbeweglichen Achse angeordnet ist, die von dem Zylinder vorragt, der in seiner Lege gehalten wird, wird eine Hin- und Herbewegung (Schwing­ bewegung) der Schleifscheibe verursacht. Beim bekannten Stand der Technik kann die exzentrische Nockenanordnung einen Gleitring enthalten, der an der verschiebbaren Achse angeordnet ist, und ein exzentrischer Nocken kann gleitend in der Transportrichtung oder der entgegengesetzten Rich­ tung innerhalb des Gleitrings verschoben werden. Durch eine Antriebswelle kann der exzentrische Nocken derart gedreht werden, daß er eine exzentrische Bewegung durchführt. Durch eine gleitende Verbindung mit der Innenseite des Gleitrings führt der Tisch eine Hin- und Herbewegung in Abhängigkeit von der Exzentrizität des exzentrischen Nockens durch.

Der exzentrische Nocken ist als Doppelring ausgebildet und eine äußere Kurvenfläche davon steht mit der Innenwand des Gleitrings derart in Berührung, daß die Querkraftkomponente so gut wie möglich begrenzt wird. Eine Einstellung ist nur in axialer Richtung der verschiebbaren Achse möglich. Da bei der bekannten Tisch-Vorschubvorrichtung ein durch Drucköl beauf­ schlagter Zylinder als Antriebseinrichtung für die Querbe­ wegung vorgesehen ist, ist es jedoch nicht möglich, einen Vor­ schub mit niedriger Geschwindigkeit zu dem Werkstück durch­ zuführen. Dadurch ergeben sich nachteilige Begrenzungen für das Schleifen. Hinsichtlich der Schwingbewegung des Schleif­ tischs ist die exzentrische Lage des Nockens nicht so kon­ stant, daß der Tisch genau positioniert werden könnte. Wenn dann die Hubstrecke geändert werden muß, ist es erforderlich, daß der Nocken in eine Bezugslage zurückbewegt wird und da­ nach die Hubstrecke geändert wird. Deshalb bereitet die Hub­ einstellung des Nockens erhebliche Schwierigkeiten und einen beträchtlichen Arbeitsaufwand.

Wie bereits erwähnt wurde, ist es bei bekannten Tisch-Vor­ schubvorrichtungen dieser Art schwierig, einen Vorschub mit geringer Geschwindigkeit durchzuführen, und der Tisch kann im Hinblick auf die Schwingbewegung nicht genau positioniert werden. Für einen Vorschub des Schleifscheibentischs mit niedriger Geschwindigkeit wurde bereits vorgeschlagen, an dem Tisch einen Antriebsmotor anzuordnen, mit dem ein Gewindeelement in Verbin­ dung steht. Dabei besteht jedoch der Nachteil, daß der Tisch bei der Schwingbewegung nicht mit hoher Geschwindigkeit ange­ trieben werden kann.

Durch die Erfindung sollen deshalb Schwierigkeiten der ge­ nannten Art möglichst weitgehend vermieden werden, indem eine Tisch-Vorschubvorrichtung geschaffen wird, die sowohl einen Vorschub mit niedrigerer Geschwindigkeit als auch einen Vor­ schub mit hoher Geschwindigkeit bei der Schwingbewegung er­ möglicht. Ferner soll der Tisch normalerweise in einer ge­ nauen Lage positioniert werden können, wenn die Schwingbe­ wegung beendet wird.

Gemäß der Erfindung wird deshalb eine Tisch-Vorschubvorrichtung vorgesehen, die eine Drehung des Motors zum Antrieb des Tischs in eine Hin- und Herbewegung des Tischs über einen Gewinde­ mechanismus ermöglicht und eine Querbewegung des Tischs zwi­ schen einer Wartelage und einer Bearbeitungslage bewirkt. Ferner wird die Drehung eines Antriebsmotors für eine hin- und herbewegliche Achse in eine Hin- und Herbewegung des Tischs durch einen exzentrischen Nocken umgewandelt und eine Schwingbewegung des Tischs in seiner Bearbeitungslage bewirkt. Gemäß einem wesentlichen Merkmal der Erfindung ist eine An­ triebssteuervorrichtung für den exzentrischen Nocken vorge­ sehen, die einen Codierer zur Feststellung der Drehlage des Antriebsmotors für die hin- und herbewegliche Achse aufweist und eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Drehantriebs des Motors, so daß der exzentrische Nocken in einer vorherbestimm­ ten Winkellage angehalten werden kann.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Tisch-Vorschubvorrichtung, die in einer kleinen Innenrundschleifmaschine verwendbar ist,

Fig. 2 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung von wesentlichen Elementen in Fig. 1,

Fig. 3 eine Darstellung der Elemente in Fig. 2 im zusammen­ gebauten Zustand,

Fig. 4 ein Blockschaltbild für das erste Ausführungsbeispiel,

Fig. 5 ein Fließdiagramm für das erste Ausführungsbeispiel,

Fig. 6 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung von hauptsächlichen Teilen eines zweiten Ausführungs­ beispiels,

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung der Elemente in Fig. 6 im zusammengebauten Zustand,

Fig. 8 ein Blockschaltbild für das zweite Ausführungsbeispiel und

Fig. 9 ein Fließdiagramm für das zweite Ausführungsbeispiel.

In den Fig. 1 bis 3 ist an einem Bett 1 ein Schleifscheiben­ tisch 2 angeordnet, der in Längsrichtung hin- und herverschieb­ bar ist. Auf der Oberseite des Tischs 2 ist ein HF-Spindelmotor 3 angeordnet, von dem sich eine Schleifscheibenachse 3 a gegen­ über einer nicht dargestellten Hauptspindel erstreckt. Auf der Unterseite des Tischs 2 ist ein Servomotor 4 zum Antrieb des Tischs befestigt, an dessen Abtriebswelle 5 ein Gewinde­ element 6 mit einer bestimmten Gewindesteigung angeordnet ist, das mit einer Mutter 7 verschraubt ist.

Wenn der Motor 4 gegen die an dem Bett 1 angeordnete Mutter 7 rotiert, führt der Schleiftisch 2 eine Hin- und Herbewegung (Querbewegung genannt) aufgrund des Gewindemechanismus durch, so daß der Tisch 2 schnell zwischen einer Wartelage und der Bearbeitungslage hin- und herbewegt werden kann. An dem Servo­ motor 4 ist ferner ein Codierer 8 angeordnet, der die Drehzahl des Servomotors 4 feststellt und aufgrund eines Befehlssignals einer nicht dargestellten Steuereinrichtung den Antrieb des Servomotors 4 steuert und eine genaue Querbewegung gewährlei­ stet. Die Mutter 7 wird von einer Halterung 7 a gehaltert, die mit einem exzentrischen Nockenmechanismus 10 über eine Ver­ bindungsplatte 9 in Verbindung steht.

Der Nockenmechanismus 10 enthält eine hin- und herbewegliche Achse 11, die an dem Bett 1 mit einem Lager 12 gelagert ist. Ein Servomotor 13 dient zum Antrieb der Achse 11. Ein Codierer 14 ist zur Feststellung der Drehlage des Servomotors 13 vorge­ sehen. Ein oberes Ende der Achse 11 ist mit dem Nockenmechanis­ mus 10 verbunden. Wenn sich der Servomotor 13 dreht, wird die Verbindungsplatte 9 durch den Nockenmechanismus 10 hin- und herbewegt, wodurch der Schleifscheibentisch 2 eine Hin- und Herbewegung (Schwingbewegung) durchführt.

Im folgenden soll der Nockenmechanismus 10 in Verbindung mit Fig. 2 und 3 näher erläutert werden. Am oberen Ende der Achse 11 ist ein Flansch 11 a ausgebildet. Einstückig mit dem vor­ springenden Ende des Flanschs 11 a ist eine Nockenachse 11 b ausgebildet, die eine vorherbestimmte Exzentrizität gegenüber der Achse 11 aufweist. Eine zylindrische Nockenscheibe 15 ist eingreifend angeordnet, mit der ein Nockenblock auf der Unter­ seite über Walzen 16 in Eingriff steht. Dieser Nockenblock 17 ist in einem Gleitring 18 angeordnet.

Eine Einstellplatte 19 ist auf der Oberseite der Nockenscheibe 15 derart angeordnet, daß die Nockenscheibe 15 zwischen dem Flansch 11 a und der Einstellplatte gehaltert wird. Die Ein­ stellplatte 19 hat zwei Langlöcher 19 a, die zu der Richtung senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Schleifscheibentischs 2 geöffnet sind. In jedem der Langlöcher ist eine Justier­ schraube 21 eingeschraubt. Deshalb kann mit Hilfe der Nocken­ scheibe 15 die Exzentrizität gegenüber der Nockenachse 11 b eingestellt werden. Am oberen Ende ist eine Kopfschraube 20 eingeschraubt.

Der Gleitring 18 ist rechteckförmig ausgebildet und linear entlang Rollen hin- und herverschiebbar, die in dem Bett 1 angeordnet sind. In dem Gleitring sind auf in Bewegungsrichtung gegenüberliegenden Seiten Abgriffblöcke 22, 23 angeordnet.

Am einen Ende des Nockenblocks 17 ist eine Lageröffnung 17 a vorgesehen, und an dessen anderem Ende sind zwei Lager­ öffnungen vorgesehen, in welchen Nadellager 24 angreifend an­ geordnet sind. Zapfen 25 werden von der Oberseite her einge­ setzt, deren Enden gegen einen E-Ring 26 anliegen, so daß diese Zapfen derart drehbar angeordnet sind, daß ein äußerer Teil des Nadellagers 24 etwas von der Oberfläche des Nocken­ blocks 17 vorragt. Die beiden Abgriffblöcke 22, 23 stehen in Berührung mit dem äußeren Teil der Nadellager 24 an drei Punkten.

Wenn der Schleiftisch 2 in seine vorderste Lage, die in Fig. 1 dargestellt ist, durch den Servomotor 4 vorbewegt wird, und wenn ein Antrieb des Servomotors 13 zum Antrieb der Achse 11 erfolgt, werden der Nockenblock 17 und der Gleitring 18 in Abhängigkeit von der Exzentrizität der Nockenscheibe 15 gegen­ über der Achse 11 hin- und herbewegt, so daß dadurch der Schleiftisch 2 eine kleine Schwingbewegung ausführen kann.

In Verbindung mit den Fig. 4 und 5 soll eine Steuereinrich­ tung für die Nockenanordnung und die Arbeitsweise näher er­ läutert werden. Es ist eine Steuereinrichtung 27 vorgesehen, die den Motor 4 zum Antrieb des Tischs steuert, um eine Querbewegung des Schleiftischs zu verursachen, und die den Motor 13 zum Antrieb der Achse 11 steuert, um eine Schwing­ bewegung des Schleiftischs 2 zu verursachen. Die Steuerein­ richtung 27 besteht aus einem Mikrocomputer, der ein pro­ grammierbaren Regler enthält, und durch den die Einleitung und/oder Beendigung des Antriebs des Motors 4 und des Motors 13 gesteuert werden kann.

In Verbindung mit Fig. 5 soll die Wirkungsweise näher erläu­ tert werden. Zunächst wird die Achse 11 in eine vorherbe­ stimmte Drehlage gebracht, wodurch die Nockenscheibe 15 in das Zentrum der Exzentrizität gelangt. Diese Lage wird als Bezugslage bezeichnet. Dabei wird der Bezugswinkel der Drehung der Achse durch den Motor 13 durch den Codierer festgestellt und in der Steuereinrichtung 27 gespeichert.

Der Servomotor 13 wird entsprechend Steuersignalen der Steuer­ einrichtung 27 angetrieben und der Schleiftisch 2 führt eine Schwingbewegung während einer vorherbestimmten Zeitdauer ent­ sprechend der Drehbewegung der Nockenscheibe 15 durch. Der Codierer 14 stellt die Drehzahl des Servomotors 13 fest. Wenn eine vorherbestimmte Umdrehungszahl erreicht wird, wird der Servomotor 13 durch die Steuereinrichtung 27 angehalten und die Schwingbewegung des Schleiftischs 2 beendet. Die Steuer­ einrichtung 27 führt eine zeitliche Steuerung durch, so daß der Servomotor 13 bei einem Drehwinkel angehalten werden kann, der gleich der Bezugslage (Bezugswinkel) ist, die vorher in der Steuereinrichtung 27 gespeichert wurde, und/oder gleich einem Phasenwinkel

Bei der in diesem Ausführungsbeispiel beschriebenen Nocken­ anordnung 10 erfolgt eine lineare Einstellung mittels der Langlöcher 19 a in der Einstellplatte 19, die senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Schleiftischs 2 verläuft, so daß die Einstellung des exzentrischen Hubs des exzentrischen Nockens durch Benutzung der Langlöcher 19 a zur Einjustierung durchgeführt wird, nachdem die Achse 11 in die Bezugslage ge­ bracht wurde. Ferner sind die Langlöcher 19 a in einer Richtung senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Schleiftischs 2 ange­ ordnet, so daß bei einer Drehung der Achse 11 um 180° aus seiner Bezugslage die Nockenscheibe 15 sich normalerweise in der Bezugslage befindet und dadurch der Schleiftisch 2 genau in seiner Anhaltlage positioniert ist.

In Verbindung mit Fig. 6 soll ein abgewandeltes Ausführungs­ beispiel erläutert werden. Fig. 7 zeigt den zusammengebauten Zustand der in Fig. 6 auseinandergezogen dargestellten Ele­ mente. Gleiche Teile wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Während bei dem ersten Ausführungsbeispiel eine einzige Nockenanordnung vor­ gesehen ist, wird bei dem zweiten Ausführungsbeispiel eine doppelte exzentrische Nockenanordnung vorgesehen.

Bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 6 und 7 ist eine Nocken­ scheibe 28 vorgesehen, die mit der Nockenachse 11 b in Eingriff steht. Die Nockenscheibe 28 hat einen Innendurchmesser und einen Außendurchmesser entsprechend einer vorherbestimmten Exzentrizität. Eine Einstellplatte 29 hat zwei bogenförmige Langlöcher 29 a, die eine Anordnung der Nockenscheibe 28 auf der Oberseite ermöglichen. Wenn die Exzentrizität einge­ stellt werden soll, wird die Nockenscheibe 28 gegen die Nocken­ achse 11 b um den vorherbestimmten Winkel gedreht und Justier­ schrauben 21 werden durch die Langlöcher 29 a eingeschraubt, so daß ein gewünschter exzentrischer Hub einstellbar ist. Deshalb ist eine Konstruktion mit einer doppelten Exzentrizi­ tätsanordnung vorgesehen, wobei die doppelten Exzentrizitäten durch eine Exzentrizität der Nockenachse 11 gegenüber der hin- und herbeweglichen Achse 11 und eine Exzentrizität des inneren Nockens gegenüber der Nockenachse 11 b gebildet werden. Die grundsätzlichen Elemente und deren Funktion entsprechen dem ersten Ausführungsbeispiel.

In Verbindung mit den Fig. 8 und 9 soll die Steuereinrichtung und die Steuerung bei dem zweiten Ausführungsbeispiel mit der doppelten Nockenanordnung 10′ erläutert werden. Das Block­ diagramm in Fig. 9 entspricht im wesentlichen demjenigen in Fig. 4, es ist jedoch ein Potentiometer 30 zur Feststellung eines exzentrischen Hubs des exzentrischen Nockens vorge­ sehen.

Im wesentlichen erfolgt eine Feststellung des exzentrischen Hubs mit Hilfe der Meßeinrichtung 30, eine Einstellung des Zentrums des exzentrischen Hubs als Bezugspunkt, eine Speiche­ rung des Drehwinkels des Servomotors 13 entsprechend dem Bezugspunkt in der Steuereinrichtung, sowie die Durchführung einer derartigen zeitlichen Steuerung, daß der exzentrische Nocken oder die hin- und herbewegliche Achse bei einer be­ stimmten Drehwinkel als Bezugswinkel angehalten wird, wenn die Schwingbewegung beendet wird.

Entsprechend dem Fließdiagramm in Fig. 9 wird der Servomotor 13 um eine Umdrehung gedreht und dessen exzentrischer Hub durch die Meßeinrichtung 30 festgestellt. Damit wird ein Bezugspunkt mit einem Mittelpunkt des exzentrischen Hubs de­ finiert und ein Drehwinkel des Servomotors 13 entsprechend dem Bezugspunkt festgestellt, unter Verwendung des Codierers 14. Entsprechende Werte werden durch die Steuereinrichtung 27 ge­ speichert. Ferner wird der Servomotor 13 durch Steuersignale der Steuereinrichtung angetrieben und die Schwingbewegung des Schleifscheibentischs 2 eingeleitet. Die Umdrehungszahl des Servomotors 13 wird durch den Codierer 14 festgestellt und die Schwingbewegung während einer vorherbestimmten Zeitspanne durchgeführt. Danach wird der Servomotor 13 durch die Steuer­ einrichtung abgeschaltet und damit die Schwingbewegung be­ endet. Das Steuersignal zum Anhalten wird von der Steuerein­ richtung zugeführt, so daß das Anhalten möglich ist, wenn eine Übereinstimmung mit einem bestimmten Drehwinkel des Servomotors 13 als Bezugspunkt oder ein Phasenwinkel von ± 180° vorhanden ist.

Deshalb gelangt die Nockenscheibe 28 normalerweise in die Exzentrizitäts-Mittellage, wenn die Schwingbewegung beendet wird, so daß es möglich ist, den Schleifscheibentisch 2 genau zu positionieren und die folgende Hubeinstellung für den exzentrischen Nocken schnell durchzuführen.

Bei den beiden beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der Servomotor zum Antrieb des Tischs unter dem Tisch 2 befestigt und die Mutter 7, die in Eingriff mit dem Gewindeelement 6 steht, ist auf der Innenseite des Tischbetts angeordnet. Es ist jedoch aus möglich, die Mutter unter dem Tisch zu be­ festigen und den Servomotor für den Antrieb des Tischs an dem Tischbett anzuordnen.

Wie aus den obigen Ausführungen hervorgeht, findet bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen für die Tisch-Vorschub­ vorrichtung eine Servoeinrichtung mit einer Gewindeein­ richtung Verwendung, um die Querbewegung des Tischs zu ver­ ursachen. Durch eine exzentrische Nockenanordnung wird die Schwingbewegung des Tischs verursacht, so daß es möglich ist, sowohl einen Vorschub mit geringer Geschwindigkeit, insbe­ sondere bei einer Innenrundschleifmaschine durchzuführen, als auch eine Schwingbewegung mit hoher Geschwindigkeit zu er­ zielen. Dadurch können wesentliche Vorteile beim Schleifen erzielt werden.

Wenn dagegen die Schwingbewegung mit Hilfe einer bekannten exzentrischen Nockenanordnung bewirkt wird, ist es nicht möglich, bei der Beendigung der Schwingbewegung den Schleif­ scheibentisch genau zu positionieren. Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen wird dagegen der exzentrische Nocken in einer vorherbestimmten Winkellage angehalten, so daß es möglich ist, bei der Beendigung der Schwingbewegung den Tisch immer in eine genaue Lage zu bringen, wodurch sich die Möglichkeit ergibt, daß die folgende Einstellung der Exzentri­ zität schnell durchgeführt werden kann. Insbesondere für Innenrundschleifmaschinen ergeben sich deshalb erhebliche praktische Vorteile.

Claims (3)

1. Tisch-Vorschubvorrichtung, bei der die Drehung eines Antriebs­ motors (4) für den Tisch in eine Hin- und Herbewegung des Tischs durch eine Einrichtung mit einem Gewindeelement (6) umgewandelt wird und eine Querbewegung des Tischs zwischen einer Wartelage und einer Bearbeitungslage durchgeführt wird, und bei der eine Drehung eines Antriebsmotors (13) für eine hin- und herbewegliche Achse in eine Hin- und Herbewegung des Tischs über einen exzentrischen Nocken durch­ geführt und eine Schwingbewegung des Tischs in der Bearbei­ tungslage verursacht wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Antriebssteuereinrichtung des exzentrischen Nockens (10) einen Codierer (14) enthält, durch den die Drehlage des Antriebsmotors (13) für die Achse feststellbar ist, sowie eine Steuereinrichtung (27) zur Steuerung des Drehantriebs des Motors, so daß der ex­ zentrische Nocken (10) in einer vorherbestimmten Winkellage angehalten werden kann.

2. Tisch-Vorschubvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenanordnung (10) eine Nockenachse (11 b) aufweist, die sich exzentrisch ent­ lang der hin- und herbeweglichen Achse (11) erstreckt, daß eine Nockenscheibe (12) in Eingriff mit der Nockenachse (11 b) angeordnet ist, daß ein Gleitring (18) gleitend mit der Außenfläche der Nockenscheibe verbunden ist, daß eine Drehung der Nockenscheibe in eine Schwingbewegung des Schleifscheibentischs durch den Gleitring (18) umge­ wandelt wird, und daß das Ausmaß der Exzentrizität des exzentrischen Nockens dadurch einstellbar ist, daß die Nockenscheibe gleitend gegen die Nockenachse entlang einer Richtung senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Schleif­ scheibentischs (2) verschoben wird.

3. Tisch-Vorschubvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die exzentrische Nocken­ anordnung (10) eine Nockenachse (11 b) aufweist, die sich exzentrisch entlang der Achse (11) erstreckt, daß eine Nockenscheibe (15) in Eingriff mit der Nockenachse ange­ ordnet ist, und einen eine bestimmte Exzentrizität er­ gebenden Innendurchmesser und Außendurchmesser aufweist, daß ein Gleitring (18) gleitend mit einer Außenfläche der Nockenscheibe (15) verbunden ist, daß eine Drehung der Nockenscheibe in eine Schwingbewegung des Schleifscheiben­ tischs (2) über den Gleitring umwandelbar ist, daß die Einstellung der Exzentrizität des exzentrischen Nockens durchführbar ist, indem die Nockenscheibe um die Nocken­ achse um einen vorherbestimmten Winkel gedreht wird, daß eine Steuereinrichtung zum Antrieb des exzentrischen Nockens mit einem Codierer (14) vorgesehen ist, der an dem Antriebsmotor für die Achse angeordnet ist und durch den die Drehlage des Motors feststellbar ist, daß eine Meßeinrichtung (30) zur Feststellung der Exzentrizität des Nockens vorgesehen ist, daß eine Steuereinrichtung (27) zur Steuerung der Drehung des Antriebsmotors für die Achse vorgesehen ist, und daß aufgrund des Steuersignals der Steuereinrichtung der exzentrische Nocken in einer be­ stimmten Winkellage entsprechend der Mittellage des Aus­ maßes der Exzentrizität in Abhängigkeit von dem Ausgangs­ signal der Meßeinrichtung angehalten werden kann.