DE1239175B - Anordnung zum Steuern der Geschwindigkeit der drehenden Teilbewegung fuer das Werkstueck bei hydraulisch angetriebenen Werkzeugmaschinen - Google Patents

Description

• Anordnung zum Steuern der Geschwindigkeit der drehenden Teilbewegung für das Werkstück bei hydraulisch angetriebenen Werkzeugmaschinen Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Steuern der Geschwindigkeit der drehenden Teilbewegung für das Werkstück während des Leerhubes des Werkzeugträgers einer hydraulisch angetriebenen Werkzeugmaschine, insbesondere Stoß- oder Schleifmaschine für Zahnräder od. dgl. mit einem durch einen Schubkolbenmotor linear hin- und herbewegten Werkzeugträger und einem hydraulischen Kolben für die Teilbewegung mit einer einstellbaren Hublängenbegrenzungseinrichtung, die von einer Druckmittelhilfspumpe gespeist wird.
• Bekanntlich ist z. B. bei Zahnradstoß- oder Schleifmaschinen das Werkzeug auf einem hin- und hergehenden, z. B. durch einen Schubkolbenmotor angetriebenen Schlitten oder Werkzeugträger montiert, während das Werkstück zur Regelung der Arbeitstiefe auf einer Halterung eingespannt ist, der eine einstellbare drehende Teilbewegung erteilt wird. In einigen Fällen erfolgt die Teilbewegung kontinuierlich. Eine solche kontinuierliche Teilbewegung ist aber in vielen Fällen nicht anwendbar. Vielmehr ist man häufig bestrebt, die Teilbewegung des Werkstückes während des Leerhubes des Werkzeugträgers vorzunehmen. Hierbei sind besondere Punkte zu beachten. Einmal ändert sich das Ausmaß der Teilbewegung von Fall zu Fall. Weiterhin ändert sich aber auch die Hublänge des Schubkolbenmotors für den Werkzeugträger. Hierdurch ändert sich die für den Leerhub zur Verfügung stehende Zeit. Diese Zeit wird außerdem noch durch die jeweilige Vorschubgeschwindigkeit des Schubkolbenmotors beeinflußt, die ebenfalls veränderlich ist.
• Zwar könnte man die Verstellzeit für die Teilbewegung des Werkstückes unabhängig von der Hubzeit des Werkzeugträgers so klein wählen, daß auch bei sehr kurzen schnellen Hüben des Werkzeugträgers die Verstellzeit noch voll in den Leerhub fällt. Ein solches Vorgehen ist jedoch unrentabel und vom Gesichtspunkt der Erhaltung der Lebensdauer der Maschinenteile unzweckmäßig.
• Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung der eingangs näher bezeichneten Art zu schaffen, bei der bei hydraulisch bewegtem Werkzeugträger und hydraulisch erfolgender Teilbewegung des Werkstückes gewährleistet ist, daß die Geschwindigkeit der drehenden Teilbewegung stets in einer vorbestimmten Beziehung sowohl zur jeweiligen Länge der Teilbewegung, zur Hublänge des den Werkzeugträger bewegenden Schubkolbenmotors, als auch zur Geschwindigkeit dieses Schubkolbenmotors steht.
• Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Pumpe eine veränderliche volumetrische Leistung hat und zu deren Verstellung eine Differenzstelleinrichtung mit wenigstens drei Einstelleingangsgliedern dient, von denen das eine in Abhängigkeit von der Hublängenbegrenzungseinrichtung des Kolbens für die Teilbewegung, das zweite in Abhängigkeit von der Vorschubgeschwindigkeit des Schubkolbenmotors für den Werkzeugträger und das dritte in Abhängigkeit von der einstellbaren Hublänge dieses Schubkolbenmotors einstellbar ist, wobei alle drei Einstelleingangsglieder einem gemeinsamen Verstellglied der Stelleinrichtung zugeordnet sind. Vorteilhafterweise sind die Einstelleingangsglieder der Differenzstelleinrichtung drei parallele Gewindewellen, von denen die eine axial verschieblich gelagert ist, während jede Welle in einer undrehbar, aber verschiebbar geführten Wandermutter od. dgl. schraubbar ist, die mit einer der anderen Wellen bzw. mit dem gemeinsamen Verstellglied so gekuppelt ist, daß sie gegenüber diesen axial unverschiebbar ist.
• Mit Hilfe der neuen Anordnung wird erreicht, daß die pro Zeiteinheit dem hydraulischen Kolben für die Teilbewegung zufließende Druckmittelmenge sowohl der Hublänge dieses Kolbens, der Hubgeschwindigkeit des Schubkolbenmotors als auch der jeweiligen Hublänge dieses Schubkolbenmotors streng proportional ist. Dadurch wird sichergestellt, daß für die drehende Teilbewegung jeweils die volle Leerhubzeit des Schubkolbenmotors ausgenutzt wird, unabhängig davon, in welchen Grenzen sich diese Leerhubzeit ändert. Trotz der vollen Ausnutzung der Leerhubzeit ist gewährleistet, daß sich die Teilbewegung und der Arbeitshub des Schubkolbenmotors gegenseitig nicht stören können, auch wenn sich die Geschwindigkeit des Schubkolbenmotors, dessen Hublänge sowie die Hublänge des die Teilbewegung veranlassenden Kolbens sich unabhängig voneinander ändern.
• Durch die volle Ausnutzung der Leerhubzeit des Schubkolbenmotors für den Werkzeugträger wird gewährleistet, daß die Teilbewegung stets nur so schnell zu erfolgen braucht, daß innerhalb der Leerhubzeit die Teilbewegung ausgeführt ist. Die Bewegung erfolgt damit in vielen Anwendungsfällen ruhig und stoßfrei. Außerdem unterliegen die Teile einer wesentlich geringeren Abnutzung als bei fester Geschwindigkeit der drehenden Teilbewegung. Vorzugsweise ist die Anordnung so getroffen, daß die Betätigung der Einstelleingangsglieder in Abhängigkeit von den ihnen zugeordneten Größen selbsttätig erfolgt. Dies läßt sich auf verschiedene Weise erreichen. Für die selbsttätige Einführung der jeweiligen Größe der drehenden Teilbewegung kann eine schraubbare Hublängenbegrenzungseinrichtung für den zugehörigen Kolben vorgesehen sein, die unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines Übersetzungsgetriebes mit der einen Gewindewelle gekuppelt ist. In der gleichen Weise läßt sich auch die jeweilige Geschwindigkeit des Schubkolbenmotors als Stellgröße in die Differenzstelleinrichtung einführen. Falls die Geschwindigkeitsregelung des Schubkolbenmotors mit Hilfe eines Drosselventils erfolgt, kann die Stellbewegung des Drosselventils auf die eine Gewindewelle der Differenzstelleinrichtung übertragen werden. Falls eine Pumpe mit veränderlicher volumetrischer Leistung zur Speisung des Schubkolbenmotors dient, kann die Verstelleinrichtung für die Pumpe zur Einführung des Geschwindigkeitswertes in die Differenzstelleinrichtung mit Vorteil ausgenutzt werden.
• Um schließlich auch die jeweilige Hublänge des Schubkolbenmotors selbsttätig in die Differenzstelleinrichtung einzuführen, kann bei vorhandenen Schaltnocken zur Auslösung des Umsteuerimpulses für den Schubkolbenmotor der jeweilige Abstand dieser Schaltnocken ausgenutzt werden. Um diesen Abstand in die Differenzstelleinrichtung einzuführen, kann der eine Nocken beispielsweise eine Zahnstange tragen, mit der ein durch den anderen Nocken getragenes Ritzel im Eingriff steht, wobei die Bewegung des Ritzels auf eine Eingangswelle der Differenzstelleinrichtung übertragen wird. Es kann aber auch ein spannungsabhängiger elektrischer Stellmotor für diese Welle vorgesehen sein, in dessen Speisekreis ein variabler, durch die beiden Schaltnocken betätigter Spannungsteiler angeordnet ist.
• Die Erfindung wird nachfolgend an Hand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
• In der Figur ist bei 1 ein ein Werkzeug tragender Arbeitsschlitten angedeutet, der durch einen üblichen Schubkolbenmotor 2 mit beiderseits herausgeführter Kolbenstange linear angetrieben wird. Die Speisung des Schubkolbenmotors 2 erfolgt durch eine hydrostatische Pumpe 3 mit einstellbar volumetrischer Leistung. Im dargestellten Beispiel handelt es sich um eine Radialkolbenpumpe mit über Null steuerbarem Kolbenlaufring. Die Einstellung der jeweiligen volumetrischen Leistung erfolgt im Beispiel durch eine schraubbare Stelleinrichtung 4. Statt dessen könnte auch eine verstellbare Drossel in den Speiseleitungen 5 und 6 des Schubkolbenmotors vorgesehen sein. Die Umsteuerung, d. h. der Wechsel der Bewegungsrichtung des Schubkolbenmotors 2 erfolgt in üblicher Weise durch eine hier nur schematisch angedeutete Umsteuerventileinrichtung 7, die z. B. durch hydraulische Fühler 8 und 9 betätigbar ist. Solche Fühler sind zum Auslösen des Umsteuerimpulses in derartigen Getrieben bekannt. Sie werden in der Regel durch Nocken 10 und 11 betätigt, die, wie schematisch mit 12 angedeutet, mit dem Schubkolbenmotor 2 bzw. dem Werkzeugträger 1 verbunden sind und an deren Bewegungen teilnehmen. Der Abstand der Nocken 10 und 11 sowie ihre relative Lage gegenüber dem maximalen Hub des Werkzeugträgers 1 kann verändert werden.
• Zur drehenden Teilbewegung des nicht dargestellten Werkstückhalters dient ein Kolben 15, der über eine Zahnstange 16 eine mit dem Werkstückhalter verbundene, ein Zahnrad 17 tragende Welle antreibt. Die Hublänge und damit die Größe der Teilbewegung wird im dargestellten Beispiel durch einen Schraubbolzen 18 bestimmt, an dem der Kolben 15 anschlägt. Der Bolzen kann mit Hilfe der axial unverschieblich gelagerten Drehmutter 19 axial verstellt werden.
• Zur Bewegung des Kolbens 15 für die drehende Teilbewegung dient eine Hilfspumpe 20 mit veränderlicher volumetrischer Leistung. Im dargestellten Beispiel handelt es sich bei der Hilfspumpe ebenfalls um eine Radialkolbenpumpe mit verschwenkbarem Kolbenlaufring. Die Druckleitung 21 dieser Pumpe kann über ein Ventil 22 wahlweise auf die eine oder die andere Kolbenseite geschaltet werden. Die Umschaltung erfolgt ebenfalls in Abhängigkeit von der Auslösung der Umsteuerimpulse durch die Schaltnocken 10 und 11. Nähere Einzelheiten hierzu sind nicht dargestellt, da eine solche Umschaltung bekannt ist. Außerdem kann der Antrieb für die drehende Teilbewegung über das Ritze117 mit Hilfe einer nur in einer Richtung wirksamen Freilaufkupplung erfolgen, so daß der Werkstückhalter beim Leerhub des Kolbens 15 unbeeinflußt bleibt.
• Die Hublänge des Kolbens 15 bestimmt lediglich die Größe der Teilbewegung. Dagegen wird die Geschwindigkeit der Teilbewegung und damit die hierfür benötigte Zeit durch die volumetrische Leistung der Pumpe 20 bestimmt. Damit die Stellzeit stets der Leerhubzeit des Schubkolbenmotors 2 und der Größe der Teilbewegung angepaßt ist, ist eine Differenzstelleinrichtung 25 vorgesehen. Diese umfaßt drei parallele Eingangsstellwellen 26, 27 und 28. Die Welle 27 ist im Gehäuse 29 axial unverschiebbar gelagert und in einer Wandermutter oder einem Schlitten 30 schraubbar, der über einem Ansatz 31 mit der Welle 26 so gekuppelt ist, daß der Schlitten 30 und die Welle 26 nur gemeinsam axiale Bewegungen ausführen können. Die Welle 26 ist ihrerseits in einer Wandermutter 32 schraubbar, die mit der Welle 28 eine axial verschiebbare Einheit bildet. Die Welle 28 ihrerseits ist in einem Schlitten 33 schraubbar, der an dem Stellglied 34 der Hilfspumpe 20 angreift. Hierbei wird gewährleistet, daß jede Schraubbewegung jeder Welle zu einer Verstellung des Schlittens 33 und damit der Pumpe 20 führt.
• Die Wellen 26 bis 28 können, wie durch das Handrad 35 angedeutet ist, jeweils entsprechend den zugeordneten Werten mittels Hand verstellt werden. Vorzugsweise erfolgt ihre Verstellung jedoch automatisch. Zu diesem Zweck ist die Welle 28 über einen Kettentrieb 40 mit einem auf der Drehmutter 19 angeordneten Kettenrad 41 gekuppelt, so daß jede Stellbewegung des Anschlagbolzens 18 proportional auf die Welle 28 übertragen wird. Selbstverständlich kann auch ein Übersetzungsgetriebe zwischengeschaltet werden.
• In entsprechender Weise ist die Welle 26 über einen Kettentrieb 42 mit der Schraubwelle 43 der Einstelleinrichtung 4 der Hauptpumpe 3 gekuppelt. Jeder Stellung der Pumpe 3 entspricht damit eine ganz bestimmte Stellung des Schlittens 32 auf der Welle 26.
• Die automatische Einführung der jeweiligen Hublänge des Schubkolbenmotors 2 kann auf verschiedene Weise erfolgen. Im dargestellten Beispiel wird der jeweilige Abstand der Nocken 10 und 11 als Eingangsgröße auf die Welle 27 übertragen. Zu diesem Zweck kann der Nocken 10 eine Potentiometerwicklung 50 tragen, die an ihren Enden 51 und 52 an eine elektrische Stromquelle 53 angeschlossen ist. Der Nocken 11 trägt weiterhin ein bewegliches Abnahmeglied 54, das auf der Potentiometerwicklung 50 schleift. Bei 55 kann daher eine dem jeweiligen Abstand h der Nocken proportionale Spannung abgenommen werden, die bei 56 einem üblichen Stellmotor 57 zugeführt wird. Die Welle 58 des Stellmotors ist mit der Gewindewelle 27, wie angedeutet, gekuppelt.
• Die beiden Nocken können aber auch eine Zahnstange und ein mit dieser im Eingriff stehendes Ritzel tragen, wobei die Ritzelbewegung auf die Welle 27 übertragen wird. In beiden Fällen entspricht die Stellung des Schlittens 30 auf der Gewindewelle 27 jeweils genau dem Abstand der Nocken 10 und 11 und damit der Hublänge des Schubkolbenmotors.
• Alle drei Werte gelangen auf Grund der Ausbildung der Differenzstelleinrichtung 25 auf das gemeinsame Stellglied 34, so daß die Pumpe 20 in jedem Augenblick eine der Summenwirkung oder Differenzwirkung der drei Größen proportionale Mengenströmung pro Zeiteinheit dem Kolben 15 für die Teilbewegung des Werkstückhalters zuführt.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Anordnung zum Steuern der Geschwindigkeit der drehenden Teilbewegung für das Werkstück während des Leerhubes des Werkzeugträgers einer hydraulischen Werkzeugmaschine, insbesondere Stoß- oder Schleifmaschine für Zahnräder od. dgl., mit einem durch einen Schubkolbenmotor linear hin- und herbewegten Werkzeugträger und einem hydraulischen Kolben für die Teilbewegung mit einer einstellbaren Hublängenbegrenzungseinrichtung, die von einer Druckmittelhilfspumpe gespeist wird, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Pumpe (20) eine veränderliche volumetrische Leistung hat und zu deren Verstellung eine Differenzstelleinrichtung (25) mit wenigstens drei Einstelleingangsgliedern (26, 27, 28) dient, von denen das eine (28) in Abhängigkeit von der Hublängenbegrenzungseinrichtung (18,19) des Kolbens (15) für die Teilbewegung, das zweite (26) in Abhängigkeit von der Vorschubgeschwindigkeit des Schubkolbenmotors für den Werkzeugträger (1) und das dritte (27) in Abhängigkeit von der einstellbaren Hublänge dieses Schubkolbenmotors einstellbar ist, wobei alle drei Einstell-Eingangsglieder einem gemeinsamen Verstellglied (34) der Stelleinrichtung zugeordnet sind.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleingangsglieder (26, 27, 28) der Differenzstelleinrichtung (25) drei parallele Gewindewellen sind, von denen die eine (26) axial verschieblich gelagert ist und jede Welle in einer undrehbar, aber verschiebbar geführten Wandermutter (30, 32, 33) od. dgl. schraubbar ist, die mit einer der anderen Wellen bzw. mit dem gemeinsamen Verstellglied (34) axial unverschiebbar gekuppelt ist.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung der Einstelleingangsglieder (26, 27, 28) der Differenzstelleinrichtung (25) in Abhängigkeit von den ihnen zugeordneten Größen selbsttätig erfolgt.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubbare Hublängenbegrenzungseinrichtung (18, 19) des Kolbens (15) für die Teilbewegung über ein mechanisches Getriebe (Kettentrieb 40, 41) mit der einen Gewindewelle (28) der Differenzstelleinrichtung (25) verbunden ist.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einführung des Geschwindigkeitswertes für den Schubkolbenmotor (2) in die Differenzstelleinrichtung (25) eine die Mengenströmung pro Zeiteinheit in der Speiseleitung des Schubkolbenmotors steuernde Einstelleinrichtung (3, 4) dient, die mit einer Gewindewelle (26) der Differenzstelleinrichtung (25) antriebsmäßig (Kettentrieb 42) verbunden ist.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 2 bis 5, bei der die Hubbegrenzung des Schubkolbenmotors durch verstellbare, den Umsteuerimpuls auslösende Schaltnocken erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden Schaltnocken (10, 11) eine ihren jeweiligen gegenseitigen Abstand wiedergebende Fühleinrichtung (50, 51, 52, 54) zugeordnet ist, die mit der dritten Gewindewelle (27) der Differenzstelleinrichtung (25) antriebsmäßig (Stellmotor (57) verbunden ist.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühleinrichtung aus einer von dem einen Schaltnocken getragenen Zahnstange und einem mit dieser im Eingriff -stehenden, von dem anderen Schaltnocken getragenen Ritzel besteht, das mit der Gewindewelle gekuppelt ist. B. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindewelle ein Stellmotor (57) zugeordnet ist, dessen Speisestromkreis (56) einen veränderlichen Spannungsteiler (50, 51, 52, 54) aufweist, der von dem einen Schaltnocken (10) getragen wird, während der andere Schaltnocken (11) den beweglichen Abgriff (54) des Spannungsteilers trägt.