DE2800023C2 - Hydraulische Antriebsvorrichtung für den Stößel einer Zahnradstoßmaschine od. dgl. Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

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tung nicht erforderlich, da diese lediglich für einen Vibrationsantrieb verwendet wird, bei dem der Kolben nur verhältnismäßig kleine Bewegungen ausführen muß.

Die erfindungsgemäße Aufgabenlösung basiert dabei weiterhin auf dem Prinzip, daß eine direkte Beziehung zwischen der Drehzahl des Hubmotors und der Geschwindigkeit des Stößels hergestellt wird und Einrichtungen vorgesehen werden, die zu dem Signa!, das die Drehzahl des Hubmotors steuert, nur während des RQckhubes des Stößels ein Rückhubgeschwindigkeitserhöhungssignal addieren, das die. Rückhubgeschwindigkeit des Stößels in Richtung auf die und bis zu der maximal zulässigen Bemessungsrückhubgeschwindigkeit des Stößels erhöht Durch die dadurch erfolgende Verkleinerung der Hubzykluszeit wird die Produktivität der Zahnradstoßmaschine gesteigert. Außerdem lassen sich dem Stößel unterschiedliche Hublängen geben, indem in der elektrischen Steueranordnung der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung entsprechende Einstellungen vorgenommen werden. Die mehrfache Ein- und Verstellbarkeit des durch den HuVmotor mit konstanter Drehzahl antreibbaren Hubgestänges gemäß dem Hauptpatent 27 49 079 ist bei der erfindungsgemäßen hydraulischen Antriebsvorrichtung durch die einstellbare elektrische Steueranordnung ersetzt, wobei erfindungsgemäß auf den Hubmotor drehzahlverändernd eingewirkt werden kann, so daß das Hubgestänge nur noch der Übertragung der Hubr.iotor-Drehbewegung als geradlinige Bewegung auf den Steuerschieber dient (also ohne Ein- und Verstellmöglichkeit des Hubgestänges).

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung bildet den Gegenstand des Unteranspruchs 2.

Ein Ausführungsbeispiei der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. la bis Id Teile einer vollständigen Figur, die, wenn sie gemäß der Darstellung in F i g. 2 zusammengesetzt sind, -ine vollständige Figur bilden, die im folgenden als F i g. 1 bezeichnet ist und ein Schaltbild einer Zahnradstoßmaschine sowie eine zugeordnete Steueranordnung zeigt, und

F i g. 2 ein Diagramm, das zeigt, wie die F i g. 1 a, 1 b, 1 c und 1 d in bezug aufeinander anzuordnen sind, um F i g. 1 zu bilden.

In F i g. 1 ist eine elektrische Steueranordnung schematisch in Verbindung mit einer Zahnradstoßmaschine dargestellt, die einen vertikal hin- und herbewegbaren Stößel 5 hat, der an seinem unteren Ende ein Werkzeug 6 trägt. Die Bewegung des Stößels 5 wird durch eine hydraulische Antriebsvorrichtung bewirkt und gesteuert, die einen Steuerschieber 9 enthält, der die Zufuhr von als Druckmittel aus einer Druckmittelquelle 30, 31 über eine Druckleitung 33 zu einem Kolben 4 zwischen Kammern 7 und 8 mit kleinerer bzw. größerer Kolbenfläche steuert, wobei der Stößel 5 der Auf- und Abbewegung des Steuerschiebers nachgeführt wird. Die Rücknußleitung zur Druckmittelquelle 30,31 ist nicht dargestellt. Der Steuerschieber 9 wird seinerseits durch ein Hubgestänge 11, das durch einen Hubmotor 10 angetrieben wird, wiederholt hin- und herbewegt Das Hubgestänge 11 ist so ausgebildet, daß ein Hin- und Herbewegungszyklus des Steuerschiebers 9 für jeweils N Umdrehungen des Hubmotors 10 erzeugt wird, und es ist manuell verstellbar, um sowohl die Hublänge als auch das Rückhubgeschwüdigkeitsverhältnis des Steuerschiebers 9 und dementsprechend die Hublänge und das Rückhubgeschwindigkeitsverhältnis des Stößels 5 zu verändern, wobei das Rückhubgeschwindigkeitsverhältnis das Verhältnis der Rückhubgeschwindigkeit des Stößels oder des Steuerschiebers zu dessen Arbeitshubgeschwindigkeit ist

Das Werkzeug 6 und das Werkstück (nicht dargestellt) können relativ zueinander vorgeschoben werden, und zwar entweder durch eine Drehvorschubantriebsvorrichtung 117, die durch einen Drehvorschubmotor 116 angetrieben wird, oder durch eine Tiefenvorschubvorrichtung 167, die durch einen Tiefenvorschubir.otor 216 angetrieben wird, oder durch diese beiden Vorrichtungen gemeinsam. Durch Betätigung der Drehvorschubantriebsvorrichtung 117 werden das Werkzeug 6 und das Werkstück beide gleichzeitig um Mittelachsen gedreht Durch Betätigung der Tiefenvorschubvorrichtung 167 wird die Mittelachse des Werkzeuges 6 zu der Mittelachse des Werkstückes hin- oder von derselben wegbewegt

Die oben beschriebenen Teile bilden im wesentlichen die Grundmaschine, für die die eleki/ische Steueranordnung vorgesehen ist, und der übrige Teil von F i g. 1 zeigt diese Steueranordnung selbst Die gesamte Steueranordnung besteht ihrerseits aus einer Anzahl von kleineren, zueinander in Beziehung stehenden Unteranoitinungen, die in ihrer Gesamtheit mit A, B, Q D bzw. E bezeichnet sind. Die Unteranordnung A ist eine im folgenden ausführlich beschriebene Hubsteueranordnung zum Steuern der Drehzahl des Hubmotors 10, um verschiedene unterschiedliche Stößelhubgeschwindigkeiten (Hubzyklen/Minute) zu schaffen, und ermöglicht unter günstigen Umständen, die Drehzahl des Hubmotors 10 während der Rückhübe des Stößels 5 zu vergrößern, um den Wirkungsgrad der Maschine durch Verringerung der Rückhubzeit zu vergrößern.

Die übrigen Unteranordnungen werden nur kurz erläutert, um ihren Zweck innerhalb der Gesamtanordnung zu zeigen. Die Unteranordnung D ist eine Hydraulikdrucksteueranordnung, die auf eine Anzahl von verschiedenen Variablen einschließlich der tatsächlichen Schnittkraft anspricht um den Hydraulikversorgungsdruck oberhalb eines gegebenen Minimalwertes zu halten, 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 Kapazität der Maschine übersteigen. Ez dient außerdem zum Schutz vor einem Hydraulikdruckausfall, vor zu großer Hubgeschwindigkeit und vor zu großem Versorgungsdruck.

Die Unteranordnung C steuert den Drehvorschub über die Drehvorschubantriebsvorrichtung 117 und den Drebvorschubmotor 116. Die Unteranordnung D steuert den Tiefenvorschub über die Tiefenvorschubvorrichtung 167 und den Tiefenvorschubmo'or 216. Diese beiden Unteranordnungen sind mit dem Hubmotor 10 derart gekoppelt daß jede in einer Betriebsart einen festen Vorschub pro Arbeitshub des Stößels 5 liefert. Diese beiden Uc'eranordnungen sind außerdem mit einem Schnittkraftgrenzwertselektor 66 und mit der Hydraulikdrücksteueranordnung B derart gekoppelt, daß der Gesamtvorschub, sei es insgesamt ein Drehvorschub, insgesamt ein Tiefenvorschub oder eine Kombination aus Dreh- und Tiefenvorschub, auf einem derartigen Wert gehalte:. wird, daß die tatsächliche Schnittkraft innerhalb der durch den Grenzwertselektor 66 eingestellten Grenze gehalten wird. Schließlich dient die Unteranordnung E zum Steuern der Vertikalposition

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des Werkzeuges 6 relativ zu dem Werkstück und zum Anheben des Werkzeuges, um es beispielsweise über Werkstückhindernisse hinwegzuführen.

Im folgenden wird nun die drehzahlverändcrnde Einwirkung auf den Hubmotor 10 mittels der Hubsteueran- s Ordnung A näher erläutert.

Die Hubgeschwindigkeit des Stößels 5 und des Werkzeuges 6 steht in direkter Beziehung zu der Drehzahl des Hubmotors 10, der das Hubgestänge 11 antreibt, um den Steuerschieber 9 auf einer manuell einstellbaren Hublänge und mit mehreren unterschiedlichen und manuell auswählbaren Rückhubgeschwindigkeitsverhältiiissen mechanisch hin- und herzubewegen. Beispielsweise ist in dem dargestellten Fall die Hublänge durch Verstellen des Hubgestänges 11 zwischen einer minima- is len Hublänge von etwa 25,4 mm und einer maximalen Hublänge von etwa 203 mm wahlweise veränderbar und das Hubgestänge ! J ist manuell verstellbar, um von drei verfügbaren Rückhubgeschwindigkeitsverhältnissen, die 2 :1,3 :1 und 4 :1 betragen, eines auszuwählen.

Die Hubsteueranordnung A steuert die Drehzahl des Hubmotors 10. Zum Verstellen des Rückhubgeschwindigkeitsverhältnisses, was durch Verstellen des Hubgestänges 11 erfolgt, enthält die Hubsteueranordnung A Vorwählschaltkreise in Form von drei Dreiwegschaltern 14,17 und 39, deren bewegliche Kontakte miteinander gekuppelt sind, so daß sie im Gleichlauf arbeiten. Wenn das Hubgestänge 11 so eingestellt wird, daß sich ein 2: l-Rückhubgeschwindigkeitsverhältnis ergibt, werden die drei Schalter 14,17 und 39 in gleicher Weise manuell auf ihre 2 :1_:Verhältnispositionen eingestellt. Ebenso kann die Einstellung des Hubgestänges 11 auf verschiedene Hublängen in der Hubsteueranordnung durch Schaltkreise in Form von drei Hublängenpotentiometern 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.

Der Schalter 17 liefert ein Ausgangssignal AiPS, welches eine maximal zulässige Hubgeschwindigkeit für das bewußte Rückhubgeschwindigkeitsverhältnis darstellt, das ausgewählt worden ist. Allgemein läßt sich sagen, daß, wenn das Rückhubgeschwindigkeitsverhältnis größer wird, die maximale Hubgeschwindigkeit der Maschine verringert werden kann, weshalb drei Widerstände, die mit den drei festen Kontakten des Schalters 17 verbunden sind, so gewählt werden, daß das Signal MPS kleiner wird, wenn die Rückhubgeschwindigkeits- so Verhältniseinstellung, die durch den beweglichen Kontakt ausgewählt wird, größer wird.

Der Stößel 5 hat während seines Rückhubes außerdem eine maximale Bemessungsgeschwindigkeit, die nicht überschritten werden sollte. Die Hubgeschwindigkeit, die dieser maximalen Stößelrückhubgeschwindigkeit entspricht, ist eine Funktion sowohl des Rückhubgeschwindigkeitsverhältnisses als auch der Hublänge. Ein elektrisches Signal SMR, das diese maximale Hubgeschwindigkeit während des Rückhubes des Kolbens 4 darstellt, wird von dem Schalter 14 und dem Potentiometer 12 geliefert Für jede besondere Hubgeschwindigkeit ändern sich der Arbeitshub und die Rückhubgeschwindigkeiten des Stößels 5 mit der Hublänge, wobei die Geschwindigkeiten für große Hublängen groß und für kleine Hublängen klein sind. Um innerhalb der maximalen Bemessungsrückhubgeschwindigkeit zu bleiben, ist daher für große Hublängen die zulässige Hubgeschwindigkeit kleiner als für kleine Hublängen. Die Anordnung des Potentiometers 12 ist daher so gewählt, daß das Signal SMR für jede gegebene Rückhubgeschwindigkeitsverhältniseinstellung des Schalters 14 abnimmt, wenn die Hublängeneinstellung vergrößert wird. Das Signal MPS und das Signal SMR werden durch Summierverstärker 19 und 25, einen invertierenden Verstärker 27 und eine Diode 21 verknüpft, um aus dem Verstärker 25 ein Ausgangssignal SAf zu erhalten, das gleich dem Signal SMR ist, wenn letzteres kleiner oder gleich dem Signal MPS ist, und das gleich dem Signal MPS ist, wenn das Signal SMR größer als d*. Signal MPS ist. Das Signal SM ist das Signal, das die nu„imai mögliche Hubgeschwindigkeit echt festlegt, und aus den vorstehenden Darlegungen ist zu erkennen, daß dieses Signal seinerseits nie größer als das Signal SMR sein und deshalb nie eine Hubgeschwindigkeit verlangen kann. '»folge der der Stößel 5 mit einer Rückhubgeschwindigkeit angetrieben würde, die den maximalen Bemessungswert der Rückhubgeschwindigkeit übersteigt. Ein Grundhubgeschwindigkeitssignal SS wird aus dem maximalen Geschwindigkeitssignal SM durch einen Vorwählschaltkreis 16 gewonnen, der drei Potentiometer und drei manuell betätigbare Schalter enthält, welche drei unterschiedliche, manuell auswählbare Hubgeschwindigkeiten ermöglichen. Durch diese Anordnung kann das Grundhubgeschwindigkeitssignal SS auf irgendeinen Wert eingestellt werden, der gleich oder kleiner als das Signal SAf ist, indem die Schleifer der drei Potentiometer geeignet verstellt werden und wahlweise einer der drei zugeordneten Schaher geschlossen wird.

Wenn ein Rückhubgeschwindigkeitserhöhungsschalter 18 offen ist, wird das ausgewählte Grundhubgeschwindigkeitssignal SS selbst über eine Summierschaltung 20 und eine zugeordnete Summierschaitung 22, deren Funktion im folgenden beschrieben ist, zu einer Hubmotorsteuerschaltung 24 geleitet, damit der Hubmotor 10 mit einer Drehzahl angetrieben wird, die in direkter Beziehung zu dem Ausgangssignal eines Summierverstärkers 23 steht. Das Signal SS ist konstant und deshalb wird der Hubmotor 10 mit einer konstanten Drehzahl angetrieben.

Das Signal SS entspricht einer Hubgeschwindigkeit, die so gewählt ist, daß sich eine gewünschte Werkzeuggeschwindigkeit während des Arbeitshubes ergibt. Aber die Rückhubgeschwindigkeit, die durch das Signal SS diktiert wird, ist, außer dann, wenn das Signal SS gleich dem Signal SAfA ist kleiner als die maximale Bemessungsrückhubgeschwindigkeit, und zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Maschine könnte das Werkzeug 6 mit einer größeren Rückhubgeschwindigkeit angetrieben werden. Zur Erzielung einer solchen Erhöhung der Rückhubgeschwindigkeit wird der Rückhubgeschwindigkeitserhöhungsschalter 18 geschlossen. Wenn das erfolgt ist, wird das Signal SMR mit dem Signal SS durch eine Subtrahierschaltung 26 verglichen, die ein Ausgangssignal erzeugt, das gleich der Differenz zwischen den Signalen SAfR und SS ist Dieses Differenzsignal wird an ein Potentiometer 28 angelegt, dessen Schleifer durch einen Nocken 29 im Gleichlauf mit dem Hubmotor 10 angetrieben wird. Das Profil des Nockens 29 ist so ausgebildet daß während des Arbeitshubes des Stößels 5 und des Werkzeuges 6 der Schleifer des Potentiometers 28 an Masse liegt so daß kein Signal der Summierschaining 20 zugeführt wird und deshalb das dem Hubmotor zugeführte Signal das Grundhubgeschwindigkeitssignal SS ist Während des Rückhubes des Werkzeuges 6 positioniert jedoch der Nocken 29

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den Schleifer des Potentiometers 28 so, daß ein Spannungssignal abgenommen wird, welches über die Summicrschaltung 20 zu dem Grundhubgeschwindigkeitssignal SS addiert wird, um die Drehzahl des Hubmotors
zu vergrößern. Das Profil des Nockens 29 ist wei'er 5 so ausgebildet, daß das Geschwindigkeitserhöhungssignal während der Rückhubbewegung des Werkzeuges 6
in günstiger Weise beschleunigt und verlangsamt wird. f.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen 10

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Claims (2)

28 OO 023 1 2 bzw. zweiten Signals (SS, SMR) verstellbar sind und Patentansprüche: wobei zum Verändern der Hublänge des Stößels (5) ein dritter Schaltkreis (12) zum Verringern und Ver-

1. Hydraufische Antriebsvorrichtung für den axial größern des Wertes des ersten Signals (SMR) bei

hin- und herbeweglichen Stößel einer Zahnradstoß- 5 Vergrößerung bzw. Verringerung der Hublänge mit

maschine oder dergleichen Werkzeugmaschine, der dem Eingang des ersten Vorwählschaltkreises (14)

einen in einem Zylinder verschiebbaren Kolben mit verbunden ist

einer ersten, kleineren und einer zweiten, größeren

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch

wirksamen Kolbenfläche aufweist, mit einer Druck- gekennzeichnet, daß die Differenzsignaleinstellleitung zum Anschluß einer Druckmittelquelle, mit io schaltung (28,29) ein Potentiometer (28) enthält, an

einer Rückflußleitung zur Druckmittelquelle, mit ei- dessen Eingangsklemme das Differenzsignal anliegt

nem Steuerschieber zur Steuerung der Druckmittel- und dessen Schleifer mit dem anderen Eingang der

zufuhr zum Kolben und mit einer mechanischen An- Summierschaltung {20) verbunden und durch einen

triebsvorrichtung für den Steuerschieber, da- durch den Hubmotor (10) angetriebenen Nocken

durch gekennzeichnet, 15 (29) verstellbar ist, dessen Profil so ausgebildet ist,

daß der Steuerschieber (9) in einer axialen Stößel- daß das Differenzsignal während des Arbeitshubes

bohrung angeordnet ist, daß die erste, kleinere KoI- des Stößels (5) nicht an dem anderen Eingang der

benfläche von der Druckmittelquelle (30,31) konti- Summierschaltung (20) anliegt und während des

nuierlich beaufschlagt ist, daß der Steuerschieber (9) Rückhubes entsprechend der Schleiferstellung mehr

durch die mechanische Antriebsvorrichtung (10,11, 20 oder weniger an dem anderen Eingang anliegt
H^ in bezug auf den Stößel (5) hin- und herbewegbar

ist, um abwechselnd auch die zweite, größere KoI-

benfläche mit der Druckmittelquelle und mit der
Rückflußleitung zu verbinden, daß die mechanische

Antriebsvorrichtung (10, U, W) eine durch einen 25 Die Erfindung betrifft eine hydraulische Antriebsvor-

Hubmotor (10) antreibbare Welle (W) und ein diese richtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 an-

mit dem Steuerschieber (9) verbindendes, die Hub- gegebenen Art.

motor-Drehbewegung in eine Hin- und Herbewe- Bei einer bekannten hydraulischen Antriebsvorrichgung des Steuerschiebers (9) umwandelndes Getrie- tung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebe ist, wie bei hydraulischen Antriebsvorrichtungen 30 benen Art (DE-PS 9 07 241) erfolgt die Steuerung des für hin- urw hergehende Stößel bekannt, wobei die- Steuerschiebers zum abwechselnden Beaufschlagen ses Getriebe ein mit dem Steuerschieber verbun- beider Kolbenflächen mit Druckmittel über eine Steuerdenes Hubgestänge (It) aufweist, und daß zur dreh- welle, die über ein Zahnrad von dem Stößel selbst angezahlverändernden Einwirkung auf den Hubmotor trieben wird. Unterschiedlich schnelle Arbeitshübe und (10) vorgesehen sind: 35 Rückhübe werden bei dieser bekannten hydraulischen ein erster Vörwählschaltkreis (14), durch dessen Ein- Antriebsvorrichtung dadurch erreicht, daß die wirksastellung ein erstes elektrisches Signal (SMR) erzeugt men Kolbenflächen unterschiedlich groß sind. Nachteiwird, welches eine maximal zulässige Rückhubge- lig ist dabei aber, daß das Verhältnis zwischen der Arschwindigkeit des Stößels (5) für ein bestimmtes beits- und Rückhubgeschwiidigkeudes Stößels und die Verhältnis der Rückhubgeschwindigkeit zur Ar- <o Bewegungsamplitude des Steuerschiebers nicht einstellbeitshubgeschwindigkeit desselben (Rückhubge- bar sind und dementsprechend die hydraulische Anschwindigkeitsverhältnis) darstellt, triebsvorrichtung für den Stößel nicht an unterschiedliein mit dem ersten Vorwählschaltkreis (14) verbun- ehe Betriebsbedingungen angepaßt werden kann,
dener zweiter Vorwählschaltkreis (16), durch dessen Aufgabe der Erfindung ist es, eine hydraulische AnEinstellung ein zweites elektrisches Signal (SS) er- 45 triebsvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanzeugt wird, welches eine Grundhubgeschwindigkeit Spruchs 1 angegebenen Art so zu verbessern, daß das darstellt und nicht größer als das erste Signal (SMR) Verhältnis zwischen der Arbeits- und der Rückhubgeist, schwindigkeit des Stößels sowie die Bewegungsamplitueine Subtrahierschaltung (26), die zwei Eingänge hat, de des Steuerschiebers eingestellt werden können,
welche mit den Ausgängen des ersten bzw. zweiten 50 Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im Vorwählschaltkreises (14 bzw. 16) verbunden sind, Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen und an ihrem Ausgang ein Differenzsignal abgibt, Merkmale gelöst.

welches die Differenz zwischen dem ersten und dem Diese erfindungsgemäße Aufgabenlösung besteht al-

zweiten Signal (SMR, SS) darstellt, eine Summier- so wie im Hauptpatent unter anderem in der Anwen-

schaltung (20), die zwei Eingänge hat, von denen der 55 dung einer bekannten hydraulischen Antriebsvorrich-

eine mit dem Ausgang des zweiten Vorwählschalt- tung (DE-AS 16 53 566) unter Abwandlung des Antrie-

kreises (16) verbunden ist und der andere mit dem bes für den Steuerschieber. Bei dieser bekannten hy-

Ausgang der Subtrahierschaltung (26) über eine Dif- draulischen Antriebsvorrichtung sind zwar unterschied-

ferenzsignaleinstellschaltung (28, 29) verbunden ist, liehe Geschwindigkeiten für Vor- und Rückhub möglich,

die während des Arbeitshubes das Differenzsignal 60 sie sind allerdings nicht ohne weiters veränderbar, denn

sperrt und während des Rückhubes an den anderen dafür müßte ein zur Verschiebung des Steuerschiebers

Eingang wenigstens teilweise anlegt, und dienender Nocken verändert werden. Im übrigen wäre

eine Hubmotorsteuerschaltung (24), die einerseits die Verwendung dieser bekannten Antriebsvorrichtung

mit dem Ausgang der Summierschaltung (26) und des Steuerschiebers über einen Nocken bei einer Zahn-

andererseits mit dem Hubmotor (10) verbunden ist, 65 radstoßmaschine auch nicht möglich, weil bei dieser der

wobei die beiden Vorwählschaltkreise (14, 16) zum Kolben sehr beträchtliche Bewegungen in beiden Rich-

einer Veränderung des Rückhubgeschwindigkeits- tungen ausführen muß. Bewegungen dieses Ausmaßes

Verhältnisses entsprechenden Einstellen des ersten sind bei der bekannten hydraulischen Antriebsvorrich-