DE29603668U1

DE29603668U1 - Verzahnmaschine

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Publication number: DE29603668U1
Application number: DE29603668U
Authority: DE
Original assignee: Liebherr Verzahntechnik GmbH
Current assignee: Liebherr Verzahntechnik GmbH
Priority date: 1996-02-28
Filing date: 1996-02-28
Publication date: 1996-04-25
Anticipated expiration: 2006-03-01
Also published as: FR2745212B3; US5839861A; PL318687A1; IT236502Y1; FR2745212A3; PL182487B1; ITMI970141U1

Description

Verzahnmaschine

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Verzahnmaschine, mit mehreren elektrischen Antriebsmotoren für jeweils eine Verstellachse der Maschine, und jeweils einen für jeden Antriebsmotor vorgesehenen Steller, der an eine aus einem Netz gespeiste Gleichstellungsquelle angeschlossen ist und von einem NC-S teuergerät gesteuert wird.

Solche Verzahnmaschinen sind bekannt, beispielsweise in Form von Wälzfräsmaschinen oder dergleichen, um Zahnräder herzustellen.

Figur 2 der beigefügten Zeichnung zeigt schematisch den Aufbau einer Verzahnmaschine. Zum besseren Verständnis der Erfindung soll der Aufbau dieser Maschine kurz erläutert werden, wobei dem Fachmann hier nicht dargestellte Einzelheiten der Maschine vertraut sind, so daß auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet wird. Es sei angemerkt, daß die im folgenden noch zu beschreibende Erfindung nicht auf diesen speziellen Typ von Verzahnmaschine beschränkt ist, die Erfindung viel mehr bei sämtlichen Werkzeugmaschinen einsetzbar ist, die die obengenannten Merkmale aufweisen.

Gemäß Figur 2 ist auf einem Maschinenbett 2 in Richtung des Pfeils X verfahrbar ein Ständer 4 angeordnet, der auf einer einem Werkstückaufnahmetisch 6 zugewandten Seite einen Z-Schlitten 10 trägt, der in Pfeilrichtung Z auf einer angedeuteten Führung in Figur 2 nach oben und nach unten verfahrbar ist. An dem Z-Schlitten befindet sich ein Schwenkteil 14, und an diesem ist ein Drehantrieb 16 für ein Werkzeug 18 angeordnet. Das Verschwenkteil 14 läßt sich in Pfeilrichtung A verschwenken. Die Arbeitsrichtung des Drehantriebs 16 ist durch den Pfeil B markiert. Das Werkzeug läßt sich von einem zugehörigen Antriebsmotor in Richtung des Pfeils V verstellen.

Oben auf den Ständer 4 befindet sich ein Steuerkasten 12, der die Stromversorgung und die Elektronik zum Versorgen und Steuern der

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hier nicht näher dargestellten Antriebsmotoren beinhaltet, welche die Bewegung um die verschiedenen Verstellachsen X, Z... bewirken.

Auf dem Werkstückaufnahmetisch 6 befindet sich ein Werkstückträger 8, der entsprechend dem Pfeil C von einem nicht dargestellten Antriebsmotor drehbar ist.

Die Arbeitsweise einer solchen Zahnmaschine ist an für sich bekannt. Ein auf dem Werkstüclcträger gehaltetes Werkstück wird von dem Werkzeug 18 bearbeitet, wobei zumindest einer der in der Verzahnmaschine enthaltenen Antriebsmotoren für die verschiedenen Verstellachsen in Betrieb ist.

Bei einem Netzausfall kommen sämtliche in Betrieb befindliche Antriebsmotoren nach einer relativ kurzen Ausflaufzeit zum Stillstand. In diesem Zustand befindet sich das Werkzeug in Berührung mit dem Werkstück. Wenn später die Netzspannung wieder voll zur Verfugung steht, würde in dieser Situation die Verzahnmaschine in einem nicht definierten Zustand anfahren. Hierbei ist aber der Zustand der Maschine, insbesondere der Eingriffszustand zwischen Werkzeug und Werkstück nicht definiert, da abhängig von der auf den jeweiligen Antriebsmotor einwirkenden Belastung dieser Antriebsmotor bei einem Netzausfall mehr oder weniger schnell zum Stillstand kommt. Das Anfahren der Maschine aus einem nicht definierten Zustand ist aber praktisch nicht möglich, ohne daß es zu Fehlern bei der Verzahnarbeit kommt; denn bei dem Netzausfall sind die betroffenen Antriebsmotoren nicht nur in Undefinierter Weise in den Stillstand gelangt, sondern auch beim späteren Anfahren dieser Antriebsmotoren arbeiten diese gegen eine nicht definierte Belastung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verzahnmaschine der obengenannten Art anzugeben, die auch bei einem signifikanten Netzspannungsabfall oder einem vollständigen Netzausfall eine spätere präzise Fortsetzung der Verzahnarbeit gewährleistet.

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Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Werkzeugmaschine, insbesondere Verzahnmaschine, der obengenannten Art durch eine Überwachungseinrichtung, die einen signifikanten Abfall der Netzspannung erfaßt und ein entsprechendes Signal an das Steuergerät liefert, und eine Notstromversorgung, die bei Abfall der Netzspannung zumindest einen der Steller mit soviel Energie versorgt, daß ein kontrolliertes Stillsetzen des zu diesem Steller gehörigen Antriebsmotors möglich ist.

Es ist zweckmäßig, sämtliche Steller für die an den sogenannten elektronischen Getriebe beteiligten Verstellachsen mit der Notstromversorgung zu koppeln, damit sämtliche beim Netzabfall oder Netzausfall in Betrieb befindlichen Antriebsmotoren der Verstellachsen kontrolliert stillgesetzt und später mit definiertem Aufsetzpunkt weiterbewegt werden können. Es liegt jedoch im Rahmen der Erfindung, wenn nur ein Steller oder ein Teil sämtlicher Steller von der Notstromversorgung gespeist wird, sofern diese Maßnahme ausreicht, den Zerspanvorgang definiert zu unterbrechen und später wieder fortzusetzen.

In einer besonderen und selbständig geschützten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Notstromversorgung einen Motor mit auf dessen Welle gelagerter Schwungscheibe aufweist, wobei der Motor von dem Steuergerät geregelt wird.

Eine derartige Ausbildung der Notstromversorgung ist deshalb von Vorteil, weil der Motor ähnlich ausgebildet werden kann wie die einzelnen Antriebsmotoren für die Verstellachsen, und weil außerdem ein ähnlicher Steller für diesen Motor vorgesehen werden kann, wie er für die einzelnen Antriebsmotoren der Verstellachsen vorhanden ist.

In Betrieb wird der Motor der Notstromversorgung auf eine bestimmte Nenndrehzahl hochgefahren. Bei dieser Nenndrehzahl ist in dem auf der Ausgangswelle des Motors sitzenden Schwungrad folgende Energie gespeichert:

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Jge«⁼Jschw_U1ignja»se''~·'Motorläufer

J_SohwimgmaJ5_e=Massenträgheitsmoment des Schwungrads

J_MotorBufer=Massenträgheitsmoment des Motorläufers
&ohgr;=Winkelgeschwindigkeit des Motorläufers

Wenn nun die Überwachungseinrichtung feststellt, daß die Netzspannung signifikant, d. h. um mehr als einen bestimmten Schwellenwert, abgesunken ist, liefert sie an das Steuergerät ein entsprechendes Signal. Das Steuergerät steuert dann den Motor der Notstromversorgung so, daß der Motor im Generatorbetrieb arbeitet, d. h. abgebremst wird. Hierdurch wird von der in dem Schwungrad und dem Läufer des Motors gespeicherten Energie ein Teil in elektrische Energie zurückverwandelt. Diese elektrische Energie wird für einen oder mehrere Steller eines bzw. mehrerer Antriebsmotoren der Verzahnmaschine bereitgestellt. In einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Gleichstromquelle ein Gleichspannungszwischenkreis eines Umrichters ist und sowohl die Steller der Antriebsmotoren für die Verstellachsen, als auch der Motor der Notstromversorgung an den Gleichspannungszwischenkreis angeschlossen sind.

Der Motor der Notstromversorgung kann als Gleichstrommotor ausgebildet sein. In diesem Fall genügt eine einfache Elektronik zur Umsteuerung des Motors in den Generatorbetrieb, wenn dem Steuergerät ein Netzabfall gemeldet wird. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Motor der Notstromversorgung um einen Wechselstrommotor. Dieser Motor kann in der gleichen Weise wie die Antriebsmotoren für die einzelnen Verstellachsen von einem ähnlich ausgebildeten Steller angesteuert werden. Hierzu ist dem Motor der Notstromversor-

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gung ein Steiler/Gleichrichter zugeordnet. Im Normalbetrieb der Werkzeugmaschine sorgt das Steuergerät zunächst dafür, daß der Steller-/Gleichrichter geeignete Steuersignale erhält, damit der Motor und die damit umlaufende Schwungscheibe eine vorbestimmte Nenndrehzahl erreicht und diese Nenndrehzahl hält.

Wird dem Steuergerät ein signifikanter Netzabfall signalisiert, liefert das Steuergerät an den Steller/Gleichrichter solche Steuersignale, die für einen generatorischen Betrieb des Motors sorgen. Hierdurch wird der Motor und damit die Schwungscheibe abgebremst. Die Bremsenergie wird in Form von elektrischer Energie verfügbar. Von dem Steller/Umrichter wird diese Wechselenergie in eine Gleichspannung umgesetzt, die in den Gleichspannungszwischenkreis eingekoppelt, und damit für einen, mehrere oder auch sämtliche Steller der einzelnen Antriebsmotoren verfügbar gemacht wird. Hierdurch kann z. B. der Antriebsmotor zum Drehen des Werkzeugs nach Abheben des Werkzeugs vom Werkstück definiert stillgesetzt werden.

Wenn dann nach erneuter Verfügbarkeit der Netzspannung die Werkzeugmaschine wieder angefahren wird, erfolgt dieses Anfahren aus einem definierten Anfangszustand, so daß die gesamte Zerspanarbeit in lückenlos gesteuerter Weise abläuft.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer elektronischen Steuereinrichtung für eine Verzahnmaschine mit Notstromversorgung, und

Figur 2 eine schematische, perspektivische Ansicht einer Verzahnmaschine als Beispiel für eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine, bei der die vorliegende Erfindung angewendet wird.

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Der Aufbau der in Figur 2 gezeigten Verzahnmaschine wurde oben bereits erläutert.

Figur 1 zeigt das beispielsweise in dem Steuerkasten 12 in Figur 2 untergebrachte Steuergerät 30 (CNC), welches die gesamten Steuerungsabläufe der Verzahnmaschinen auf Figur 2 steuert.

Von einem Drehstromnetz 20 erhält eine Gleichrichterschaltung 22 Wechselspannung. Diese Wechselspannung wird von der Gleichrichterschaltung 22 in eine Gleichspannung umgesetzt, die in an sich bekannter Weise durch einen sogenannten Gleichspannungszwischenkreis 24 bereitgestellt wird. An den in Figur 1 gezeigten Gleichspannungszwischenkreis 24 sind mehrere modulartig aufgebaute Steller angeschlossen. Diese Steller arbeiten in an für sich bekannter Weise, so daß auf nähere Einzelheiten verzichtet wird. Die Funktion der Steller ist jeweils durch ein Thyrister-Symbol angedeutet. Beispielsweise ist ein Steller 26B für einen Antriebsmotor 28 vorgesehen, welcher für die Verstellachse B vorgesehen ist. Dies ist in dem Motorsymbol durch die Buchstaben M und B angedeutet. In ähnlicher Weise ist einem Motor 28 für die Verstellachse C ein Steller 26C zugeordnet. Für die weiteren Verstellachsen X, Z und V sind Steller 26X, 26Z bzw. 26V vorgesehen.

Die einzelnen Steller 26B, 26C... erhalten Energie aus dem Gleichspannungszwischenkreis 24, um die zugehörigen Motoren 28 abhängig von Steuersignalen zu betreiben, die von dem Steuergerät 30 über eine Leitung Ll den einzelnen Steilem 26B, 26C... zugeführt werden. Die Steuerleitung Ll ist ein mehradriger Antriebssteuerungsbus, wobei hier durch die "5" angedeutet sein soll, daß fünf Steller über den Antriebsbus Ll angesteuert werden. An das Steuergerät 30 kann ein Monitor 44 angeschlossen sein, so daß eine Bedienungsperson Statusinformation der Maschine ablesen kann.

Der Gleichrichterschaltung 22 ist ein Netzabfalldetektor 42 zugeordnet. Dieser Netzabfalldetektor 42 ist eine Spannungs-Erfassungsschaltung,

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wobei dieser Schaltung selbst ein Schwellenwertgeber zugeordnet ist, oder ein solcher Schwellenwertgeber innerhalb des Steuergeräts 30 ausgebildet ist. Das von dem Spannungsdetektor 42 dem Steuergerät 30 über eine Signalleitung L2 zugeführte Signal versetzt das Steuergerät 30 auf jeden Fall in die Lage, einen signifikanten Netzabfall (dies schließt auch einen vollständigen Netzausfall ein) zu signalisieren. In einem solchen Fall liefert das Steuergerät 30 über eine Steuerleitung L3 ein Steuersignal an einen Steller/Gleichrichter 40.

Dieser Steller/Gleichrichter 40 liegt in einer Leitung 32, welche einen Motor 34 mit dem Gleichspannungszwischenkreis 20 verbindet. Der Wechselstrommotor 34 wird von dem Steiler/Gleichrichter zu Beginn des Betriebs der in Figur 2 gezeigten Maschine so angesteuert, daß der Motor 34 auf eine vorbestimmte Nenndrehzahl gebracht wird. Damit dreht sich auch eine Schwungscheibe 36 bei dieser Nenndrehzahl. Die Schwungscheibe 36 sitzt auf der Ausgangswelle 38 des Wechselstrommotors 34.

Wenn nun das Steuergerät 30 einen signifikanten Netzabfall feststellt, liefert sie über die Leitung L3 an den Steller/Gleichrichter 40 ein solches Signal, daß der Motor generatorisch betrieben wird. D. h.: Der Motor wirkt als Bremse für die Schwungmasse, die gebildet wird aus der Schwungmasse der Schwungscheibe 36 und der Schwungmasse des hier nicht näher dargestellten Motorläufers. Diese Bremsenergie im generatorischen Betrieb wird von dem Steller/Gleichrichter 40 in eine Gleichspannung umgesetzt, die in den Gleichspannungszwischenkreis 24 eingekoppelt wird.

Während des Generatorbetriebs des Motors 34 steht also trotz Netzabfall oder Netzausfall im Gleichspannungszwischenkreis 24 eine Gleichspannung zur Verfugung, die beispielsweise von dem Steller 26B abgenommen wird, um den zugehörigen Motor (MB) 28 so zu betreiben, daß dieser in definierter Weise die zugehörige Verstellachse B in einen definierten Ruhezustand bringt. Außerdem kann beispielsweise der Stel-

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ler 26X den Antriebsmotor für den in Figur 2 gezeigten Ständer 4 so ansteuern, daß der Ständer 4 von dem Werkstückaufnahmetisch 6 zurückgezogen wird.

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Claims

-9-Schutzansprüche

1. Werkzeugmaschine, insbesondere Verzahnmaschine mit mehreren elektrischen Antriebsmotoren (28) für jeweils eine Verstellachse (B, Z, V...) der Maschine und mit jeweils einem für jeden Antriebsmotor vorgesehenen Steller (26B, 26Z...), der an eine aus einem Netz (20) gespeiste Gleichspannungsquelle (24) angeschlossen ist, und von einem NC-Steuergerät (30) gesteuert wird, gekennzeichnet durch eine Überwachungseinrichtung (42), die einen signifikantem Abfall der Netzspannung erfaßt und ein entsprechendes Signal an das Steuergerät (30) liefert, und eine Notstromversorgung (32, 34, 38), die bei signifikantem Abfall der Netzspannung zumindest einen der Steller (26B, 26Z...) mit soviel elektrischer Energie versorgt, daß ein kontrolliertes Stillsetzen des zu diesem Steller gehörenden Antriebs motors möglich ist.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Notstromversorgung einen Motor (34) mit auf dessen Welle (38) gelagerter Schwungscheibe (36) aufweist, und der Motor (34) von dem Steuergerät (30) geregelt wird.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromquelle ein Gleichspannungszwischenkreis (24) eines Umrichters (22, 24, 26) ist, und sowohl die Steller (36B...) der Antriebsmotoren (28) für die Verstellachsen als auch der Motor (34) der Notstromversorgung an den Gleichspannungszwischenkreis (24) angeschlossen sind.

4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Motor der Notstromversorgung als Gleichstrommotor ausgebildet ist.

5. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (34) der Notstromversorgung als Wechselstrommotor ausgebildet ist, dem ein Steller/Gleichrichter (40) zugeordnet ist, der von dem Steuergerät (30)

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: :* &iacgr; s —

- einerseits Steuersignale zum Erreichen und Halten einer vorbestimmten Nenndrehzahl,

- andererseits - bei Netzausfall - Steuersignale zum Betreiben des Motors (34) im Generatorbetrieb und zum Einspeisen der dabei gewonnenen elektrischen Energie in den Gleichspannungszwischenkreis (24)

empfangt.

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