DE2703214C2 - Steuerungsvorrichtung für die Vorschubbewegungen eines Werkzeugschlittens an Werkzeugmaschinen, insbesondere für den Tiefenvorschub an Wälzfräsmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Das Patent 26 37 462, im folgenden Hauptpatent genannt, beschreibt eine Steuerungsvorrichtung für die Vorschubbewegungen eines Werkzeugschlittens an Werkzeugmaschinen, durch die das Einrichten der Maschine, insbesondere e^;ner Zahnrad-Wälzfräsmaschine, vereinfacht und die dafür erforderliche Zeit abgekürzt wird. Mit dieser Vorrichtung können nämlich nicht nur die Nocken und die Endpositionen in vorteilhafter Weise eingestellt werden, sondern es können auch Wälzfräsmaschinen sowohl für das Verfahren mit Längsvorschub als auch für das Tauchfräsen einfach und schnell eingerichtet werden. In der Ausgestaltung mit den Merkmalen des Anspruchs 2 des Hauptpatentes können unter Verwendung eines elektrischen Wegaufnehmers die EndDositionen stoßfrei und genau angefahren werden.

Von dieser Vorrichtung geht die Erfindung aus.

Bei Werkzeugmaschinen, die über einen verhältnismäßig großen Bereich für den Tiefenvorschub und den Längsvorschub verfügen, die also ein großes Versiellfeld bestreichen müssen, ergeben sich Schwierigkeiten für eine Kopiereinrichtung, wenn diese nur einen verhältnismäßig kleinen Kopierhub ausführen soll. Das ist insbesondere bei Wälzfräsmaschinen und ähnlichen Maschinen der Fall. Es wäre unwirtschaftlich, wenn die Kopiereinrichtung für das gesamte Verstellfeld ausgelegt würde.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, in Weiterbildung des Gegenstands der Ansprüche 1 und 2 des Hauptpatentes zu ermöglichen, daß eine wirtschaft liehe Kopiereinrichtung für einen kleinen Kopierhub auf einem großen Verstellfeld, das aus dem gesamten Tiefenvorschubhub und dem gesamten Längsweg gebildet wird, vorgesehen werden kann.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gelöst, die die Merkmale des Hauptanspruchs aufweist Die Schablone kann austauschbar z. B. am Längsschlitten der Werkzeugmaschine angebracht sein, der zweite elektrische Wegaufnehmer an dem den Tiefenvorschub ausführenden Schlitten.

Dann tastet der zweite Wegaufnehmer während des Tiefenvorschubs die Schablone ab, wobei er Signale an ein Steuergerät abgibt, das entsprechend der Schablonenkontur zusätzliche Bewegungen des Längsschlittens veranlaßt Auf diese Weise können z. B. ballige und/ oder konische Verzahnungen erzeugt werden, wofür jeweils nur kleinste Wege des Längsschlittent erforderlich sind. Dabei vereinigt die erfindungsgemäße Vorrichtung den Vorteil, daß das Einrichten der Maschine vereinfacht und die dafür erforderliche Zeit abgekürzt wird, sowie insbesondere auch den Vorteil, daß die Endposition des Schlittens schonend und sehr genau angefahren wird, mit dem Vorteil, daß trotz des großen Verstellfeldes eine für einen verhältnismäßig kleinen Kopierweg geeignete, einfache Kopiereinrichtung vorgesehen sein kann.

Eine besonders einfache Kopiereinrichtung ergibt sich aufgrund des Merkmals des Anspruchs 2.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus dem Anspruch 3.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das in den F i g. 1 bis 3 schematisch dargestellt ist. Es zeigt

F i g. 1 eine Wälzfräsmaschine, auf der die Erfindung angewendet ist;

so F i g. 2 das Schema einer Vorrichtung nach der Erfindung;

F i g. 3 schematisch die Kennlinien der für die Erfindung verwendeten elektrischen Wegaufnehmer.
F i g. 1 zeigt eine Zahnrad-Wälzfräsmaschine, auf der die Erfindung angewendet ist. Das Werkstück 1, ein Stirnrad, das mit einem Wälzfräser 2 bearbeitet wird, ist mit Hilfe einer Spannvorrichtung 3 auf der Planscheibe 4 einer Werkstückspindel 5 aufgespannt. Die Werkstückspindel ist im Maschinengestell 6 drehbar gelagert.

Sie wird von einem Antriebsmotor 12 aus und über ein nicht gezeichnetes Getriebe sowie über eine Übertragungswelle 7 und über ein nicht gezeichnetes Schnekkengetriebe angetrieben.
Der Wälzfräser 2 ist drehbar in einem Shiftschlitten 8 und die dazugehörige Schlittenführung 9 ist schwenkbar auf einem Längsschlitten 10 gelagert. Die Führung für den Längsschlitten ist auf einem Tiefenvorschubschlitten, in den Ansprüchen und im folgenden Schlitten 11

genannt, gelagert der rechtwinkelig zur Achse der Werkstückspindel auf dem Maschinengestell 6 verschoben werden kann. Mit dem Schlitten 11 kann der Durchmesser und die Zahntiefe des Werkstücks gewählt und eingestellt werden. Längsvorschub, Drehung des Wälzfräsers und Rotation des Werkstücks werden von dem Antriebsmotor 12 aus über ein im Prinzip bekanntes Getriebe bewirkt Zum Antrieb des Tiefenvorschubs ist ein nicht gezeichneter, in einem Zylinder geführter Hubkolben vorgesehen. Das Werkstück 1 kann mittels eines Reitstockes 14 abgestützt werden. Der Reitstock 14 ist längsverschiebbar auf einem Gegenhalterbock 15 gelagert, der auf das Maschinengestell 6 aufgesetzt ist

Zum Steuern des Tiefenvorschubs des Schlittens 11 und zu seiner Positionierung ist eine Vorrichtung 17 vorgesehen, die in Fig. 2 schematisch dargestellt ist In einem Träger 18, der am Maschinengestell 6 befestigt ist sind auf Führungsstangen 19,20 ein erster Nockenschlitten 21 und ein zweiter Nockenschlitt^n 22 längsverschiebbar geführt Der erste Nockenschlitten 21 kann von einer Kurbel 23 aus mittels einer Schraubspindel 24 und einer Spindelmuttcr 25 verstellt werden. Die Spindelmutter 25 ist nicht fest sondern über die Kolbenstange 37 einer hydraulischen Kolben/Zylinder-Einheit 38 mit dem ersten Nockenschlitten 21 verbunden. Damit können diese Teile zwei Stellungen zueinander einnehmen, was für bestimmte Bearbeitungsaufgaben erwünscht ist. Die beiden Nockenschlitten 21, 22 können mit einer Mikrometerschraube 26 relativ zueinander eingestellt werden. Auf dem ersten Nockenschütten 21 ist ein Umschaltnocken 27 fest angeordnet Auf dem zweiten Nockenschlitten 22 sind ein Schaltnocken 28 und ein Sicherheitsnocken 29 fest angeordnet Diese und weitere Nocken werden abgetastet von einem Mehrfachschalter 30 (in F i g. 2 versetzt gezeichnet), der fest am Schlitten 11 angebracht ist Ferner ist am Schlitten 11 ein erster induktiver Wegaufnehmer 31 befestigt der die Endposition des Schlittens relativ zum zweiten Nockenschütten 22 bestimmt wenn der Schlitten 11 mit dem Taststift 32 des Wegaufnehmers 31 gegen einen Anschlag 33 des auf die Endposition eingestellten zweiten Nockenschlittens 22 fährt. Der Tiefenvorschub des Schlittens 11 wird dann abgeschaltet, und ein Eilrücklauf eingeschaltet

Mit dem induktiven Wegaufnehmer 31 werden kleine geradlinige Wege in analoge elektrische Signale umgewandelt. Hierzu kann ein Differentialtransformator mit beweglichem Kern dienen. Der Kern sitzt auf dem Taststift 32, der beim Berühren des Anschlags 33 wirksam wird. Der induktive Wegaufnehmer 31 wirkt über nicht gezeichnete Ventile auf den besagten Hubkolben. Der Schaltnocken 28 ist so eingestellt, daß er einen festen Abstand vor dem Berühren des Taststiftes 32 an dem Anschlag 33 markiert So kann der auf den Schaltnocken 28 auflaufende Schalter des Mehrfachschalters 30 beispielsweise 4 bis 5 mm Vorschubweg vor der Endposition tätig sein, indem er den Eilvorlauf des Schlittens auf die niedrigere Einlaufgeschwindigkeit zum Positionieren umschaltet.

Der Sicherheitsnocken 29 ist einen kleinen Wegbetrag nach der Wirkung des induktiven Wegaufnehmers 31 gesetzt. Er schaltet den Vorschub ab, falls der Wegaufnehmer 31 versagen sollte. Die Kombination des Schaltnockens 28 mit dem induktiven Wegaufnehmer 31 wird verwendet, wenn der Schlitten 11 außerhalb des Werkstücks 1 auf Frästiefe geht und die Zahnlücken im Längsvorschub mit Längsschlitten 10 fräst. Die Frästiefe wird eingestellt, indem zunächst der erste Nocken schlitten 21 so ausgerichtet wird, daß der Umschaltnokken 27 den Außendurchmesser des Werkstücks 1 markiert ohne beim Arbeiten wirksam zu sein (Ankratzpunkt). Von da aus wird der zweite Nockenschütten 22

mit Hilfe der Mikrometerschraube 26 so eingestellt daß der Anschlag 33 mit dem Taststift 32 die Zahntiefe bestimmt Für die Zahntiefe oder den Zahnlückengrund wirkt der erste Nockenschütten 21 also als Mittel für eine Grobeinstellung und der zweite Nockenschütten 22

ίο mit der Mikrometerschraube 26 als Feineinstellung.

Damit der Schlitten 11 nicht nach jedem Fräsvorgang den gesamten Weg zurückzufahren braucht ist am Träger 18 ein Rücklaufnocken 34 vorgesehen, der auf einen Schalter des Mehrfachschalters 30 wirkt Dieser Nocken 34 kann über den gesamten Tiefenvorschub des Schlittens 11 verstellt werden. Er ist der einzige Nocken, der beim Einrichten der Maschine versetzt werden muß. was aber nicht sehr genau zu sein braucht, da er lediglich den Eilrücklauf des Schlittens 11 abschaltet.

Für das Endabschalten des Rücklaufes des Schlittens 11 ist am Ende des Rücklaufweges ein Abschaltnocken

35 fest installiert der den Eilrücklauf des Schlittens 11 am dem Werkstück 1 abgekehrten Ende des Tiefenvorschubweges abschaltet Als Sicherheit beim evtl. Über- fahren dieses Nockens 35 ist mit einem kleinen Abstand dahinter ein Sicherheits-Abschaltnocken 36 vorgesehen. Auch diese Nocken 35, 36 wirken auf Schalter des Mehrfachschalters 30. Abgesehen von dem Rücklaufnocken 34, für den kein genaues Setzen erforderlich ist, sind sonst keine Nocken vorgesehen, die versetzt werden müssen. Die Nocken 27,28,29 auf der Werkstückseite des Vorschubweges werden zusammen mit dem Anschlag 33 für die Frästiefe eingestellt. Die Nocken 35,

36 für die Endabschaltung auf der anderen Seite des Vorschubweges sind fest installiert.

Die beschriebene Maschine hat ein verhältnismäßig großes Verstellfeld, das ein Rechteck, darstellt, dessen Seiten aus dem gesamten Tiefenvorschub, ausgeführt von dem Schlitten 11, und dem gesamten Längsvor schub, ausgeführt von dem Längsschlitten 10, gebildet wird. An jedem Ort dieses Verstellfeldes soll eine Kopiereinrichtung 70 mit einem verhältnismäßig kleinen Kopierweg wirksam sein können. Zu diesem Zweck ist am Längsschlitten 10 eine austauschbare Schablone 71 vorgesehen, die von einem zweiten induktiven Wegaufnehmer 72 mittels eines Taststifts 76 abtastbar ist, der am den Tiefenvorschub ausführenden Schlitten 11 angebracht ist. Dieser zweite Wegaufnehmer 72 gibt wie der erste Wegaufnehmer 31 Signale an ein Steuergerät 73.

so Der erste und der zweite induktive Wegaufnehmer 31, 72 haben gleiche oder proportionale Kennlinien. Fig.3 zeigt schematisch die Kennlinien 74, 75 von gleich ausgelegten Wegaufnehmern 31, 72. Auf der Ordinate ist jeweils U1 für den ersten induktiven Wegauf- nehmer 31 und U 2 für den zweiten induktiven Wegaufnehmer 72 aufgetragen, und zwar von den 0-Linien aus nach oben positive, nach unten negative Werte. Die Abszissen stellen jeweils den Weg 51 bzw. 52 der Taststifte 32 bzw. 76 dar, die beispielsweise über je einen be- weglichen Kern jeweils auf einen Differentialtransformator wirken. Die beiden Wegaufnehmer 31, 72 sind mittels des Steuergeräts 73 so geschaltet, daß der zweite Wegaufnehmer 72, der die Schablone 71 abtastet, eine führende Steuerfunktion hat, während der erste Weg aufnehmer 31 dem als ein Geber wirkenden zweiten Wegaufnehmer 72 nachläuft, was im Steuergerät 73 z. B. auf dem Prinzip einer bekannten Brückenabgleichung bewirkt werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Steuerungsvorrichtung für die Vorschubbewegungen eines Werkzeugschlittens an Werkzeugmaschinen, insbesondere für den Tiefenvorschub an Wälzfräsmaschinen, mit nacheinander anfahrbaren Nocken, durch die die Vorschubbewegungen des Werkzeugschlittens steuernde elektrische Schalter betätigbar sind, und mit einem Endanschlag, durch den ein Endabschaltglied in der dem Werkstück zugekehrten Endposition des Werkzeugschlittens betätigbar ist,

wobei die vom Endabschaltglied anfahrbare Endposition des Werkzeugschlittens von zwei Nockenschlitten bestimmt ist von denen der erste Nockenschlitten mit einer GrobeinsteHeinrichtung relativ zum Maschinengestell positionierbar und der zweite, den Endabschlag tragende Nockenschlitten relativ zum ersten Nockenschlitten mit einer Feineinstelleinrichtung einstellbar ist,
wobei außerdem auf den Nockenschlitten die die Vorschubbewegungen auf der dem Werkstück zugekehrten Seite des Schlittenweges steuernden Nokken fest angeordnet sind

und wobei die Endposition des Schlittens mittels eines die Vorschubgeschwindigkeit auf Null steuernden elektrischen Wegaufnehmers, z. B. mittels eines induktiven Wegaufnehmers, ansteuerbar ist, der gegen den Endanschlag fährt,

nach Patent 2637462, dadurch gekennzeichnet, daß ein eine Schablone (71) od. dgl. abtastender zweiter elektrischer Wegaufnehmer, z. B. induktiver Wegaufnehmer (72), vorgesehen ist, der die gleiche Kennlinie wie der erste elektrische Wegaufnehmer (31) oder eine proportionale Kennlinie zu dem ersten elektrischen Wegaufnehmer (31) aufweist, der dem als sein Geber wirkenden zweiten Wegaufnehmer (72) nachläuft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachlauf mittels Spannungsvergleich gesteuert wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Wegaufnehmer (72) am Schlitten (11) und die Schablone (71) am relativ dazu verschiebbaren Längsschlitten (10) — oder umgekehrt — angeordnet sind.