DE3230860C2 - - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Zahnradpolier- und -honmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine Maschine der vorstehend genannten Art ist der US-PS 21 05 896 entnehmbar. Bei dieser Maschine erfolgt die periodische Hin- und Herbewegung der Werkstückaufnahme­ einrichtung mit einer von dem Umlauf der Bearbeitungsele­ mente abhängigen Geschwindigkeit. Die Hin- und Herbewegung und die Umlaufbewegung sind nämlich über ein Getriebe mit­ einander gekoppelt. Das Getriebe ist verschmutzungs­ empfindlich, weil es miteinander kämmende Zahnflanken un­ mittelbar neben der Bearbeitungsstation hat. Über die Ein­ richtungen zum Halten und Linearführen der Werkstückauf­ nahmeeinrichtung ist dieser Druckschrift nichts zu entneh­ men.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Zahnradpolier- und -honmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so auszubilden, daß die Umlaufgeschwindig­ keit des Zahnradwerkstückes und die Geschwindigkeit der periodischen Hin- und Herbewegungen unabhängig voneinander an die jeweiligen Bearbeitungserfordernisse anpaßbar sind, wobei die Maschine möglichst verschmutzungsunempfindlich sein soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der eingangs genannten Maschine die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 vorgesehen.

Die Hochleistungszahnradpolier- und -honmaschine gemäß der Erfindung kann mit einem einstellbaren Arbeitstakt ausge­ stattet sein und ist in der Lage, Zahnräder verschiedener Größen zu bearbeiten. Die Umlaufgeschwindigkeit der Bear­ beitungszahnräder, welche das Polieren oder Honen durch­ führen, wird unabhängig von einer dem Zahnradwerkstück er­ teilten hin- und hergehenden Schwingbewegung gesteuert, so daß auf gehärteten Zahnrädern genau gesteuerte Oberflä­ chenbearbeitungen erzielt werden können. Eine hohe Maschi­ nendrehzahl und geringe Belastung erbringt bei abreibenden Zahnrädern eher eine Honwirkung, während eine geringe Ma­ schinendrehzahl und hohe Belastung mit gehärteten Zahnrä­ dern, die beispielsweise aus M-2-Werkzeugstahl hergestellt sind, eher eine Polierwirkung hervorbringt. Eine hohe Ge­ schwindigkeit der relativen Hin- und Herbewegung relativ zu der Umlaufgeschwindigkeit bringt bei einem Zahnpendel­ effekt (hunting tooth effect) ein gleichmäßiges Abnutzungs­ schema quer über das Zahnprofil des Werkstücks hervor. Wenn eine Schwingbewegung gegeben ist, so sind deren Fre­ quenz, der Druck der Bearbeitungszahnräder auf das Werk­ stück-Zahnrad, die Konstruktion der Bearbeitungszahnräder und die Ausstattung oder Nichtausstattung ihrer Oberfläche mit irgendwelchen gehärteten Materialien wie Karbid oder Diamant enthaltenden Materialien die maßgebenden Faktoren. In dieser Anmeldung bedeutet daher der Ausdruck "Polieren" bei seiner Verwendung sowohl Polieren als auch Honen.

Die vielseitig verwendbare Hochleistungshon- und Polier­ maschine gemäß der Erfindung ist in der Lage, eine große Vielfalt von Zahnradgrößen zu handhaben. Die Maschine hat einen einstellbaren Arbeitstakt, und der von den Polier­ zahnrädern auf das Werkstückzahnrad ausgeübte Druck ist auch über einen weiten Bereich einstellbar, was die Ma­ schine zum Polieren weicher Zahnräder wie auch harter Zahnräder geeignet macht. Die Polierzahnräder sind breiter als das Werkstückzahnrad, so daß das Werkstückzahnrad an jedem beliebigen Platz auf der vollen Breite der Polier­ zahnräder poliert werden kann, was die Lebensdauer der Po­ lierzahnräder maximiert. Bei Betrieb der Zahnradpolierein­ richtung bei hoher Belastung und geringer Geschwindigkeit werden in einem kurzen Arbeitstakt vor der Inspektion des Zahnrades der durch Wärmebehandlung gebildete Zunder und geringfügige Kerben entfernt.

Bei einem kurzen Arbeitstakt ist es allgemein am besten, besondere Polierzahnräder in der Maschine zu verwenden, die eine gewisse Gleitbewegung über das vollständige Zahn­ profil gewährleisten. Dies kann erreicht werden durch Be­ nutzung eines Polierzahnrades, welches einen hohen Be­ triebsdruckwinkel aufweist, und eines zweiten Polierzahn­ rades, welches einen geringen Betriebsdruckwinkel auf­ weist, wie in der schwebenden US-Patentanmeldung Ser. No. 1 52 446 von Henry J. Flair vom 22. Mai 1980 gezeigt und beschrieben, die dem Anmelder der vorliegenden Erfindung überschrieben wurde. Die Umkehrung der Drehbewegung der Polierzahnräder etwa nach der Hälfte des Arbeitstaktes kehrt die Richtung der Gleitbewegung dieser Zahnräder oberhalb und unterhalb der beiden Teillinien um, was eine nennenswert verbesserte Oberflächengüte schafft.

Große Schlagkerben auf dem Werkstückzahnrad verlangen im allgemeinen einen relativ längeren Arbeitstakt, ein größeres Maß einer Gleitbewegung, möglicherweise die Ver­ wendung eines Kühlmittels und, wenn ein abtragendes Hon­ zahnrad verwendet wird, eine verminderte Belastung. Eine gleichmäßigere Gleitwirkung kann erzielt werden durch Hin- und Herbewegen des Werkstückzahnrades bei hoher Geschwin­ digkeit unter Drehung des Polierzahnrades bei niedrigen Drehzahlen, um einen Pendeleffekt mit reversierendem Tot­ punkt zu erzielen. Das Drehen des polierten Zahnrades über zwei Umdrehungen stellt sicher, daß der kurze reversieren­ de Totpunkt auf der zweiten Umdrehung nahezu der Spitzen­ geschwindigkeit unterliegt, und auf diese Weise wird das volle Profil aller Zahnradzähne des Werkstückzahnrades einer relativ gleichmäßigen Gleitwirkung unterworfen. Hohe Hin- und Hergeschwindigkeiten des Werkstückzahnrades nei­ gen dazu, die Notwendigkeit der Verwendung von sowohl Po­ lierzahnrädern mit hohen Betriebsdruckwinkel als niedrigem Betriebsdruckwinkel der in der oben erwähnten älteren US- Patentanmeldung Ser. No. 1 52 446 beschriebenen Art auf ein Minimum herabzusetzen.

Eine zuverlässige Belastung, garantierter Zahneingriff, gesicherte Zahnradabgabe und Unempfänglichkeit gegenüber Abriebmaterialien sind insgesamt wesentlich für die Herab­ setzung von maximalen Stillstandszeiten auf einen Mindest­ wert und die Maximierung täglicher Produktionsraten.

Die Hin- und Herbewegung des Werkstückzahnrades quer über die Polierzahnräder wird erzielt durch eine sehr einfache mechanische Anordnung von Blattfedern, welche einen C-för­ migen Rahmen und Seitenplatten mit umlaufender Aufnahme­ spitze lagern können, welche das Werkstückzahnrad stützen und seinen Schub aufnehmen. Diese mechanische Anordnung macht Gleitleisten überflüssig, welche bei Vorhandensein abtragender Partikel, die bei Durchführung einer Hontätig­ keit entstehen, übermäßiger Abnutzung unterliegen.

Aus der US-PS 30 06 117 sind schon Zahnradhonmaschinen be­ kannt, bei denen ein Längsvorschub in Richtung der Werk­ stückzähne erfolgt, wofür ein eigener Antrieb vorgesehen ist.

Eine Ausgestaltung der Erfindung ist dem Unteranspruch entnehmbar.

Die Erfindung wird nunmehr mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der Zahnradpoliermaschine, in welcher verschiedene Elemente in punktierten Linien angedeutet sind,

Fig. 2 eine Endansicht der in Fig. 1 gezeigten Zahnradpo­ liermaschine,

Fig. 3 eine Teildraufsicht auf die Zahnradpoliermaschine nach Fig. 1 bei Darstellung der hin- und hergehen­ den Einrichtung, die zur Hin- und Herbewegung des Werkstückzahnrads während des Polierens benutzt wird, und

Fig. 4 einen Schnitt durch Fig. 3 nach den Linien 4-4.

Die Zahnradpolier- und -honmaschine gemäß der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen dargestellt, in denen in Fig. 1 eine Seitenansicht der Maschine 10 gezeigt ist. Das Werkstückzahnrad 12, welches von der Maschine po­ liert werden soll, rollt in der Eingangsrutsche 14 herun­ ter, welche leicht zur Waagerechten geneigt ist und an ihrem unteren Ende über dem rechtsseitigen Leerlaufpolier­ zahnrad 16 endet, das durch die Welle 37 gelagert wird. Während sich das Zahnrad 12 in der Rutsche 14 herunterbe­ wegt, passiert es den Näherungssensor 15, welcher anzeigt, daß ein neues Zahnrad in der Rutsche heruntergeführt wor­ den ist. Das linksseitige Leerlaufpolierrad 18, welches von der Welle 29 gelagert wird, lagert gemeinsam mit dem rechtsseitigen Leerlaufpolierzahnrad 16 das Werkstückzahn­ rad 12 in der Polierstation. Ein angetriebenes Polierzahn­ rad 20, welches durch die Welle 35 gelagert wird, ist an dem schwenkbaren Druckarm 24 derart befestigt, daß es sich in Richtung auf das Werkstückzahnrad zu und von ihm fort­ bewegen kann. Wenn das angetriebene Polierzahnrad 20 sich in Eingriff mit der Oberseite des Werkstückzahnrades 12 befindet, wird die Poliertätigkeit durch Drehen des ange­ triebenen Polierzahnrads 20 und der zwei Leerlaufpolier­ zahnräder 16, 18 durchgeführt. Gleichzeitig mit dem Umlauf der Polierzahnräder kann das Werkzeugzahnrad ggf. in einer hin- und hergehenden Schwingbewegung quer über die Polier­ zahnräder in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung bewegt wer­ den. Die Steuerung der Drehzahl der Polierzahnräder und der hin- und hergehenden Schwingbewegung des Werkstück­ zahnrads sind vollständig unabhängig, was einen weiten Be­ reich verschiedener Verhältnisse von Drehzahl zu der Ge­ schwindigkeit der Hin- und Herbewegung gestattet, ein­ schließlich nur Drehbewegung oder Hin- und Herbewegung. Das Polierzahnrad 20 wird mittels einer herkömmlichen Kette oder eines Riemenantriebs (nicht gezeigt) gedreht, der von einem Elektromotor 22 mit Energie versorgt wird.

Das angetriebene Polierzahnrad 20 und der Motor 22 sind auf dem Druckarm 24 gelagert, welcher sich um die Welle 26 verschwenkt. Wenn ein Werkstückzahnrad wie beispielsweise das Zahnrad 12 in die Bearbeitungsstation eingeführt wird, dann wird der Druckarm 24 in Richtung des Pfeiles 28 nach oben verschwenkt, so daß der untere Teil des angetriebenen Zahnrades 20 die Einführung des neuen Werkstückzahnrades in die Bearbeitungsstation gestattet, jedoch nicht die Bewegung des neuen Werkstückzahnrades über die Oberseite des Leerlaufpolierzahnrades 18 hinweg zuläßt. Zu Beginn werden beide Leerlaufzahnräder 16, 18 durch eine steuer­ bare Bremse (nicht gezeigt) an einem Umlauf gehindert. Die Verschwenkung des Druckarms 24 und des angetriebenen Po­ lierzahnrades 20 nach oben wird durchgeführt, wenn der Luftzylinder 30 betätigt wird.

Das Werkstückzahnrad 12 kann ggf. während des Polierens, wenn es sich in der Bearbeitungsstation befindet, in einer Schwingbewegung zwischen den Polierzahnrädern 16, 18 und 20 vor- und zurückbewegt werden, wie in den Zeichnungen gezeigt. Diese Schwingbewegung wird von einem zweiten, un­ abhängig gesteuerten Elektromotor (nicht gezeigt) erzeugt, wodurch die Rate dieser Schwingbewegung mit Bezug auf die Rate der Umlaufbewegung der Polierzahnräder, die der Steuerung des Elektromotors 22 unterliegt, variabel sein kann. Während des Polier- oder Honvorgangs läuft das ange­ triebene Polierzahnrad 20 zunächst in einer Richtung um und vermindert dann seine Geschwindigkeit nach der Hälfte des Taktes, kehrt seine Umlaufbewegung um und beschleunigt sich und läuft in der entgegengesetzten Richtung um, wo­ durch die Getriebezahnoberflächen gleichmäßiger poliert werden. Nachdem das Werkstückzahnrad 12 poliert worden ist, wird es während der Schwenkbewegung des Druckarmes 24 und des Anhebens des Polierzahnrades 20 ausgeworfen, so daß die Werkstückzahnräder durch das angetriebene Polier­ zahnrad 20 in Aufwärtsrichtung und über das Leerlaufpo­ lierzahnrad 18 hinweg und in die geneigte Ausgangsrutsche 46 hineingetrieben werden. Die Leerlaufpolierzahnräder 16, 18 werden zu diesem Zeitpunkt durch eine herkömmliche Bremse (nicht gezeigt) gebremst. Wenn das Werkstückzahnrad auf der Rutsche 46 herunterrollt, erzeugt der Näherungs­ sensor 49 ein Signal, welches anzeigt, daß ein poliertes oder gehontes Zahnrad aus der Bearbeitungsstation heraus auf den Weg gebracht wurde.

Es können durch Einstelleinrichtungen, die in einem mit dem das Werkstückzahnrad 12 zwischen den Seitenplatten 60, 62 lagernden Arm 31 gekoppelten C-förmigen Lagerrahmen 48 vorgesehen sind, Werkstückzahnräder verschiedener Größen untergebracht werden.

Das Werkstückzahnrad ist durch die Platten 60, 62 an seinem Platz gelagert, die so beabstandet sind, daß sie einen leichten lichten Raum der Platten von den Seiten des Werk­ stückzahnrades ermöglichen, wenn keine hin- und hergerich­ tete Schwingbewegung durch die Schwenkbewegung des Lenkers 84 stattfindet.

Die Schwingbewegung des Werkstückzahnrades 12 vorwärts und rückwärts in Richtung seiner Achse 63, während die eine oder andere der Seitenplatten 60, 62 die benachbarte Flä­ che des Werkstückzahnrades erfaßt, wird durchgeführt durch die Schwingvorrichtung, wie am besten aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich, welche die senkrechte Welle 100 ent­ hält, die über eine bekannte Riemenscheibe oder Antriebs­ getriebeanordnung (nicht gezeigt) durch den oben erwähnten zweiten Motor zum Umlauf angetrieben wird. Das obere Ende der Welle 100 trägt einen Exzenter 102, der als ein Nocken auf einer Nockenmitläuferausnehmung 104 in dem Schwingkopf 10 wirksam ist. An dem Schwingkopf 106 ist durch die Bol­ zen 12, 114 ein Paar Blattfedern 108, 110 an ihrem einen Ende befestigt, während ihr anderes Ende durch die Bolzen 116, 118 an einem Antriebskörper 120 befestigt ist. Der Antriebskörper 120 ist an dem C-förmigen Rahmen 48 be­ festigt, so daß die Platten 60, 62 und der gesamte Rahmen 48 infolge der Schwingbewegung der Blattfedern 108, 110 als eine Einheit pendelt. Die Blattfedern 108, 110 gestat­ ten somit die Umwandlung der Drehbewegung des Exzenters 102 in der Ausnehmung 104 in die hin- und hergehende Be­ wegung der Platten 60, 62.

Die Schwingbewegung der Platten 60, 62 und des Werkstück­ zahnrades 12 wird durchgeführt mittels der zwei Paare Blattfedern 21, 23 und der Blattfedern 25, 27. Jede Blatt­ feder eines Paares ist mit geringem Abstand von der ande­ ren Blattfeder des Paares angeordnet, jedoch die beiden Federpaare sind relativ weit voneinander getrennt. Alle Blattfedern 21, 23, 25 und 27 sind mit dem oberen Ab­ schnitt 39 des Armes 31 verbunden. Die gegenüberliegenden Enden aller Blattfedern sind mit einer festen Konsole 11 verbunden. Die Konsole 11 hat eine Grundplatte 13, die an dem Rahmen der Maschine mittels Bolzen 17, 19 befestigt ist. Somit sind, während sich der Antriebskörper 120 in einer Hin- und Herbewegung vorwärts und rückwärts bewegt, das Werkstückzahnrad 12 und die Seitenplatten 60, 62 in der Lage, mittels der Schwingbewegung der Blattfedern 21, 23, 25 und 27 vorwärts und rückwärts zu schwingen. Während die Blattfedern paarweise gezeigt sind, könnte eine einzige Blattfeder mit jedem Ende des Abschnitts 39 ver­ bunden werden, wenn sie die erforderliche Last tragen könnte. Wahlweise könnten mehr als zwei Blattfedern für jeden Satz Blattfedern zur Anwendung kommen, falls eine schwerere Last aufzunehmen sein sollte. Durch die Verwen­ dung von Blattfedern, wie bereits erwähnt, sind kompli­ zierte mechanische Bewegungseinrichtungen wie Leisten nicht erforderlich, was besonders wünschenswert ist bei abriebverursachenden Zahnradpolierplätzen, wo Abriebmate­ rial den Betrieb der mechanischen Pendeleinrichtung stören kann, insbesondere wenn Abriebmaterialien sonst in die Lager der mechanischen Einrichtung eindringen könnten. Die hin- und hergehende Bewegung des Werkstückzahnrades 12 quer über die umlaufenden Polierzahnräder 16, 18 und 20 erreicht dadurch eine Hon- oder Polierwirkung gemäß der relativen Drehgeschwindigkeit der Polierzahnräder und der relativen Frequenz der Hin- und Herbewegung des Werkstück­ zahnrades.

Claims (2)

1. Zahnradpolier- und -honmaschine mit einer Anzahl umlaufender Bearbeitungselemente, welche eine Bearbeitungsstation umgeben, von denen wenigstens eines ein angetriebenes Element ist, An­ triebseeinrichtungen zum Drehen der Bearbeitungselemente, eine in Richtung der Werkstückachse linear hin- und herbewegliche Werkstückaufnahmeeinrichtung, eine Einrichtung zum periodischen Hin- und Herbewegen der Werkstückaufnahmeeinrichtung und Ein­ richtungen zum Umwandeln einer Umlaufbewegung in die Linearbe­ wegung, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Hin- und Herbewegung der Werkstückaufnahmeeinrichtung (60, 62) bei einer von dem Umlauf der Bearbeitungselemente (16, 18, 20) unabhän­ gigen Geschwindigkeit erfolgt und daß zum Halten und Linear­ führen der Werkstückaufnahmevorrichtung (60, 62) mindestens ein Paar mit Abstand voneinander angeordneter Blattfedern (21, 23, 25, 27) vorgesehen ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Hal­ ten und Linearführen der Werkstückaufnahmevorrichtung (60, 62) ein zweites Paar Blattfedern (21, 23, 25, 27) vorgesehen ist, so daß jede Blattfeder (25, 27) des zweiten Paares einer der Blattfedern (21, 23) des ersten Paares benachbart, jedoch von der anderen Blattfeder des zweiten Paares Blattfedern auf Ab­ stand gehalten ist.