DE3141945C2

DE3141945C2 - Vorrichtung zum Steuern des Anfahrvorgangs eines lagegeregelten Schleifscheibenträgers

Info

Publication number: DE3141945C2
Application number: DE3141945A
Authority: DE
Inventors: Guy-Francois Dipl.-El.-Ing. 8051 Zürich Blanc; Fritz 8806 Bäch Loehrer
Original assignee: Maag Zahnrader und Maschinen AG
Current assignee: Maag Zahnrader und Maschinen AG
Priority date: 1981-10-03
Filing date: 1981-10-22
Publication date: 1983-10-27
Also published as: US4535569A; DE3141945A1; CH656086A5; JPS5871026A; DD203699A5; JPS6219978B2; SU1303018A3

Abstract

Der Schleifscheibenträger (1), z.B. einer großen Zahnradschleifmaschine, bewegt sich im Schleifbetrieb in einer nichtwaagerechten Führung auf und ab und wird von einem keine Selbsthemmung aufweisenden Linearmotor (2), z.B. einer durch eine Druckölpumpe (4) gespeisten Kolben-Zylinder-Anordnung (2a, 2b), angetrieben. In der Ruhelage wird der Schleifscheibenträger (1) durch eine Bremse (24) festgehalten. Beim Übergang von der Ruhelage zum Lageregelbetrieb darf der Schleifscheibenträger (1) keine unkontrollierte oder unerwünschte Bewegung ausführen. Deshalb wird dem Schleifscheibenträger (1) ab seiner Inbetriebsetzung aus der Ruhelage heraus ein bestimmter Bewegungsspielraum (S) nach oben erlaubt, um eine stoßfreie Inbetriebsetzung des eigentlichen Lageregelbetriebes des Lagereglers (12) zu ermöglichen. Zu diesem Zweck mißt ein Lagemeßsystem (6) den Anfahrlageistwert in der Ruhelage, zu dem ein Sollwertbildner (26) noch einen Teil des Bewegungsspielraums (S) addiert und so einen Anfahrlagesollwert definiert. Der Lageregler (12) steuert dann die Pumpe (4) an, bis der Schleifscheibenträger (1) unter der Wirkung des Linearmotors (2) den Anfahrlagesollwert erreicht. In diesem Zeitpunkt wird die Bremse (24) gelöst und der eigentliche Lageregelbetrieb kann beginnen.

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer bekannten — hier gattungsbildenden — Vorrichtung zum Schleifen der Zahnflanken von Zahnrädern auf einer Zahnradschleifmaschine (DE-AS 15 52 761) wird der Schleifscheibenträger im Schleifbetrieb in einer nichtwaagerechten Führung mittels eines durch eine steuerbare Druckölpumpe gespeisten Linearantriebs auf- und abbewegt. Wenn der Schleiischeibenträger in seiner Ruhelage ist, entweder weil die Maschine abgeschaltet ist oder weil sie sich in der Vorbereitungsphase vor dem Schleifbetrieb befindet, ist der Linearantrieb drucklos und muß, da er keine Selbsthemmung aufweist, in der Ruhelage gehalten werden. Während des Schleifbetriebes wird dann die Bewegung des Schleifscheibenträgers durch einen Lageregler geregelt, damit im Schleifbetrieb genaue Umkehrpunkte eingehalten werden.

Der Obergang von der Ruhelage zum Lageregelbetrieb muß so erfolgen, daß der Schleifscheibenträger keine unerwünschten Bewegungen ausführt Das bedeutet, daß die eigentliche Lageregelung für Normalbetrieb des Schleifscheibenträgers erst beginnen darf, wenn die für die Übernahme der Last durch den Linearantrieb erforderliche Ausgangsleistung desselben vorhanden ist, d.h, wenn der für die Lastübernahme notwendige Öldruck aufgebaut ist, was eine gewisse Zeit ab dem Einschalten der dem Linearantrieb zugeordneten Pumpe erfordert Da der dazu notwendige Öldruck nur annähernd bekannt und von der variablen Schräglage der Schleifscheibenträgerführungen abhängig ist, wäre eine bekannte Drucksteuerung (DE-AS 12 22 755), die zum Entriegeln einer fernbetätigbaren, mit Kraftspeicher versehenen Bremse eines Linearantriebs verwendet wird, für das Einsetzen des eigentlichen Lageregelbetriebes für Normalbetrieb aufwendig und zu ungenau.

Es ist zwar auch bekannt (DE-OS 20 31 796), daß diese Entriegelung mit Hilfe einer elektrischen Steuerung erreicht werden kann, dabei wird jedoch lediglich von der an eine elektrische Druckölpumpe angelegten Spannung ausgegangen, die nichts über den Zeitpunkt aussagen kann, in welchem der Lageregler schließlich in seinen eigentlichen Lageregelbetrieb für Normalbetrieb übergehen darf.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung zu schaffen, die verhindert, daß der Schleifscheibenträger beim Übergang von der Ruhelage auf die eigentliche Lageregelung für Normalbetrieb unkontrollierte und unerwünschte Bewegungen ausführt.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der Vorrichtung nach der Erfindung wird der mit dem Schleifscheibenträger verbundene Linearantrieb, wenn dieser abgeschaltet (d.h. drucklos) oder in der Vorbereitungsphase vor dem Schleifbetrieb ist, mittels der an der Stange angreifenden Bremse in einer definierten Ruhelage gehalten, und ihm wird ein bestimmter Bewegungsspielraum aus der Ruhelage heraus erlaubt, so daß dann, wenn die Ausgangsleistung des Linearantriebs so weit aufgebaut ist, daß dieser die Last aufnehmen und die Reibungskräfte überwinden kann, der Schleifscheibenträger beginnt, sich aus der Ruhelage herauszubewegen. Sobald er dabei eine bestimmte Strecke zurückgelegt hat, die dem Schwellwertdetektor über die Soll-Ist-Wert-Differenzbildung im Lageregler übermittelt wird, wird durch Einschalten des Sollwertgebers für Normalbetrieb und Lösen der Bremse die eigentliche Lageregelung für Normalbetrieb eingeleitet. Ab diesem Zeitpunkt ist gewährleistet, daß der Schleifscheibenträger keine unkontrollierte oder

unerwünschte Bewegung mehr ausführen kann, weil die Ausgangsleistung des Linearantriebs dafür ausreichend vieh aufgebaut worden ist, so daß das Ingangsetzen der eigentlichen Lageregelung für Normalbetrieb stoßfrei erfolgt

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung bilden den Gegenstand der Unteransprüche.

In der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 wird bei abgeschaltetem oder drucklosem Linearantrieb dessen definierte Ruhelage durch die Bremsbacken aufrechterhalten, die nach dem Beginn der eigentlichen Lageregelung für Normalbetrieb von der Stange zurückgezogen sind und beim Abschalten des Linearantriebs oder bei einem Druckabfall im Hydraulikkreis automatisch wieder mit der in ihre definierte Stellung zurückgekehrten Stange verbunden werden, so daß beim nächsten Anfahrvorgang dieser wieder aus einer definierten Ruhelage heraus beginnt

In der Ausgestaltung der Erfindung nach den Ansprüchen 3 und 4 ist der Linearantrieb eine hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung bzw. eine durch einen hydraulischen Drehantrieb angetriebene Spindel-Mutter-Anordnung, wobei die fehlende Selbsthemmung des Linearantriebs dadurch kompensiert wird, daß dessen Zylinder bzw. Spindelmutter mit dem Schleifscheibenträger fest verbunden und dieser über die Bremse mit den Bremsbacken in einer definierten Ruhelage gehalten wird.

In der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 5 steuert der Lageregler eine Druckölpumpe, die den beweglichen Teil des hydraulischen Antriebs entsprechend dem vom Lageregler gelieferten Stellsignai verfährt Bei einem Schleifscheibenträger mit derartigem Antrieb ist die Vorrichtung nach der Erfindung von besonderem Nutzen, weil der hydraulische Antrieb meist großvolumig und über lange Leitungen an die Pumpe angeschlossen ist, so daß es ab dem Einschalten des Antriebs einige Zeit braucht, bis der für die Übernahme der Last durch den Antrieb notwendige Öldruck aufgebaut ist. Erst wenn dieser Druckaufbau ausreichend erfolgt ist, wird durch die Vorrichtung nach der Erfindung die eigentliche Lageregelung für Normalbetrieb eingeschaltet, so daß der Übergang von der Ruhelage zu dieser Lageregelung dann ohne unkontrollierte und unerwünschte Bewegungen des Schleifscheibenträgers erfolgen kann.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen aus einer Kolben-Zylinder-Anordnung bestehenden Linearantrieb mit einer Vorrichtung nach der Erfindung zum Steuern des Anfahrvorgangs eines lagegeregelten Schleifscheibenträgers und

F i g. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung, bei welchem der Linearantrieb eine durch einen hydraulischen Drehantrieb angetriebene Spindel-Mutter-Anordnung ist.

F i g. 1 zeigt schematisch einen Schleifscheibenträger 1, beispielsweise einer großen Zahnradschleifmaschine, der durch einen Linearantrieb 2 auf- und abbewegt wird. Diese Auf- und Abbewegung ist nicht notwendigerweise eine Vertikalbewegung, weil derartige Schleifscheibenträger in Trägerführungen laufen, die eine vom Schleifvorgang abhängige variable Schräglage haben. In dem in Fi g. 1 dargestelltem Ausführungsbeispiel besteht der Linearantrieb aus einem feststehenden Kolben 2a und einem beweglichen Zylinder 2b, der mit dem Schleifscheibenträger 1 ziim Antrieb desselben verbunden ist Die oberhalb und unterhalb des Kolbens 2a befindlichen Kammern innerhalb des Zylinders 2b werden durch eine fernsteuerbare Druckölpumpe 4 in Abhängigkeit von der vom Schleifscheibenträger 1 auszuführenden Bewegung versorgt oder entsorgt Ein Lagemeßsystem 6, welchem ein mit dem Zylinder 2b fest verbundener Meßkopf 8 zugeordnet ist mißt ständig die Lage des Zylinders 2b und damit die des Schleifscheibenträgers 1. Das Lagemeßsystem 6 hat eine Ausgangsleitung 10, die über einen Zweig 10a mit einem Lageregler 12 verbunden ist und diesem ständig den Istwert der Lage des Schleifscheibenträgers 1 liefert Der Lageregler 12 ist andererseits mit einem Sollwertgeber 14 für Normalbetrieb verbunden, und über eine Ausgangsleitung 16 gibt der Lageregler aufgrund einer Differenzbildung zwischen dem über die Zweigleitung 10a empfangenen Istwert und dem aus dem Sollwertgeber 14 empfangenen Sollwert ein Stellsignal an die fernsteuerbare Druckölpumpe 4 ab, um den Schleifscheibenträger 1 in die entsprechende Lage zu bewegen.

Bis hierher ist der eigentliche Lageregelkreis für Normalbetrieb mit den dafür erforderlichen Komponenten der Regelstrecke beschrieben worden. Mit einem solchen Lageregelkreis kann der Schleifscheibenträger nicht ohne weiteres aus der Ruhelage heraus angefahren werden, weil der Schleifscheibenträger beim Übergang von der Ruhelage in den Lageregelbetrieb unkontrollierte und unerwünschte Bewegungen ausführen würde. Es läßt sich bei einem so aufgebauten Regelkreis nämlich nicht eindeutig ermitteln, wann der für die Übernahme der Last durch den Linearantrieb 2 notwendige Öldruck durch die Druckölpumpe 4 aufgebaut worden ist, um solche unkontrollierten und unerwünschten Bewegungen des Schleifscheibenträgers zu verhindern.

Hier setzt nun die Erfindung ein. Neben dem Schleifscheibenträger 1 ist eine Stange 18 angeordnet, die in dem hier dargestellten Beispiel von zwei Bremsbacken 20 einer fernbetätigbaren, mit Kraftspeicher versehenen Bremse 24 umschlossen ist. Die Bremsbacken 20 werden dabei über ein Bremsgestänge 22 betätigt. Die Stange 18, die an ihrem unteren Ende auf einer festen Unterlage ruht, hat an ihrem oberen Ende einen Bewegungsspielraum S, der beispielsweise in der Größenordnung von Millimetern liegt. Bei abgeschaltetem Linearantrieb 2, d. h. bei abgeschalteter Druckölpumpe 4 und damit drucklosem Linearantrieb 2 halten die bei angezogener Bremse 24 die Stange 18 umgreifenden Bremsbacken 20 (in F i g. 1 die mit ausgezogenen Linien dargestellte Stellung I) den Schleifscheibenträger 1 in einer definierten Ruhelage.

Die Ausgangsleitung 10 des Lagemeßsystems 6 führt über einen Zweig iOb zu einem Sollwertbildner 26, dessen Ausgang mit einem Eingang des Lagereglers 12 verbunden ist. Dieser Sollwertbildner 26 bildet zu einem nachfolgend noch ausführlicher beschriebenen Zweck einen Sollwert für den Anfahrvorgang, indem er in der in Fig. 1 gezeigten Stellung des Schleifscheibenträgers 1 aus dem durch das Lagemeßsystem 6 gemessenen Istwert der Lage des Schleifscheibenträgers und einem bestimmten Bruchteil (beispielsweise 1 mm) des Bewegungsspielraums 5 der Stange 18 durch Addition einen Sollwert bildet, bei dessen Erreichen die eigentliche Lage.2gelung für Normalbetrieb durch den Lageregler 12 auf der Basis des über die Zweigleitung 10a gelieferten Istwertes und des vom Sollwertgeber 14 gelieferten Sollwertes erfolgen soll. Der Bildung des Anfahrlagesollwertes durch den Sollwertbildner 26 liegt

der Gedanke zugrunde, daß ab dem Erreichen dieses Sollwertes in dem Linearantrieb 2 ein ausreichender Druck aufgebaut worden sein muß, nachdem dieser den Schleifscheibenträger 1 zusammen mit der Stange 18 bereits um eine bestimmte Strecke (hier 1 mm) verfahren hat und somit die für die Lastaufnahme und die Überwindung von Reibungskräften erforderliche Leistung erbracht hat, so daß der Übergang vom Anfahrbetrieb des Schleifscheibenträgers 1 auf den eigentlichen Lageregelungsvorgang für Normalbetrieb ohne unkontrollierte und unerwünschte Bewegungen des Schleifscheibenträgers 1 erfolgen kann.

Der Lageregler 12 ist über einen weiteren Ausgang mit einem Schwellwertdetektor 28 verbunden, dessen Ausgang mit dem Sollwertgeber 14 für Normalbetrieb und mit der Bremse 24 verbunden ist. Der Lageregler 12 bildet ab dem Einschalten der Druckölpumpe 4 und somit ab dem Anfahren des Linearantriebs 2 ständig die Differenz zwischen dem ihm über die Zweigleitung 10a gelieferten Lageistwert und dem vom Sollwertbildner 26 gelieferten Lagesollwert und gibt diese Differenz an den Schwellwertdetektor 28 ab. Wenn die Soll-Istwert-Differenz schließlich unter den entsprechend der Güte des eingesetzten Lagereglers vorgegebenen Schwellwert des Schwellwertdetektors 28 gesunken ist, so gibt der Schwellwertdetektor 28 einen Befehl an den Sollwertgeber 14 und gleichzeitig einen Lösebefehl an die Bremse 24, damit der eigentliche Lageregelbetrieb eingeleitet wird und gleichzeitig durch Lösen der Bremse 24 die Bremsbacken 20 über das Bremsgestänge 22 die in F i g. 1 mit gestrichelten Linien dargestellte gelöste Stellung II einnehmen, so daß der Schleifscheibenträger 1 frei verfahren werden kann.

Die in F i g. 1 dargestellte Anordnung arbeitet folgendermaßen:

In der Ruhelage des Schleifscheibenträgers 1 wird durch das Lagemeßsystem 6 der Lageistwert gemessen. Im Moment der Inbetriebsetzung des Lagereglers 12, der Druckölpumpe 4 und damit des Linearantriebs 2 wird für den Anfahrvorgang durch den Sollwertbildner 26 ein Anfahrlagesoilwert aus der Summe des im Anfahrzeitpunkt gemessenen Lageistwerts und einem Teil des Bewegungsspielraums 5 der Stange 18 gebildet (z.B. 5/2). Der Lageregler 12steuert die Druckölpumpe4 aus, bis unter der Wirkung des Linearantriebs 2 der Schleifscheibenträger 1 die durch den Anfahrlagesoilwert festgelegte Lage erreicht hat. Dieser Zeitpunkt wird durch den Schwellwertdetektor 28 ermittelt, der nun die Bremse 24 lösen kann, ohne daß der Schleifscheibenträger eine unerwünschte oder unbekannte Bewegung ausführt. Ab diesem Zeitpunkt beginnt die eigentliche Lageregelung für Normalbetrieb, an der dann nur noch der Lageregler 12 mit dem Lagemeßsystem 6, das ihm den Lageistwert liefert, und dem Sollwertgeber 14 für Normalbetrieb, der ihm den Lagesollwert für den Schleifscheibenträger 1 liefert, beteiligt sind.

Nach dem Lösen der Bremse 24 kehrt die Stange 18, die in dem beschriebenen Beispiel zusammen mit dem Schleifscheibenträger 1 um z. B. 1 mm nach oben bewegt worden ist, in ihre definierte Ruhelage zurück, in der sie mit ihrem unteren Ende auf der festen Unterlage ruht. Beim Abschalten des Linearantriebs 2 zieht die Bremse 24 automatisch wieder, so daß dann die Bremsbacken 20 an der Stange 18 festgeklemmt werden. Aus dieser definierten Ruhelage des Schleifscheibenträgers 1 heraus kann der nächste Schleifvorgang eingeleitet werden.

F i g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das in seinen wesentlichen Einzelheiten mit dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 übereinstimmt und insoweit mit gleichen Bezugszeichen versehen ist. Der Linearantrieb 2 ist in dem Beispiel von F i g. 2 ein hydraulischer Drehantrieb 30, welcher über die fernsteuerbare Pumpe 4 mit Drucköl versorgt wird und eine an ihrem unteren Ende drehbar gelagerte Gewindespindel 32 in der einen oder anderen Richtung dreht. Die Gewindespindel 32 ist mit einer Spindelmutter 34 im Eingriff, die mit dem Schleifscheibenträger 1 fest verbunden ist und sich bei der Drehung der Gewindespindel 32 auf oder ab bewegt. Auch ein solcher Linearantrieb hat keine Selbsthemmung, denn bei drucklosem Drehantrieb 30 könnte sich die Spindelmutter 34 unter ihrem Eigengewicht und dem Gewicht des Schleifscheibenträgers 1 in eine Undefinierte Ruhelage bewegen.

Die in Verbindung mit F i g. 1 beschriebene Vorrichtung zum Steuern des Anfahrvorgangs des lagegeregelten Schleifscheibenträgers 1 gewährleistet auch in diesem Fall, daß die eigentliche Lageregelung für Normalbetrieb erst in dem Augenblick beginnt, in welchem ein ausreichender Öldruck aufgebaut worden ist und die Bremse 24 gelöst werden kann, damit der Schleifscheibenträger keine unerwünschten oder unbekannten Bewegungen ausführt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Steuern des Anfahrvorgangs eines lagegeregelten Schleifscheibenträgers, der durch einen keine Selbsthemmung aufweisenden und mit einer durch den Lageregler ferngesteuerten Speiseeinrichtung versehenen Linearantrieb nichtwaagerecht aus einer Ruhelage heraus verfahrbar ist, die durch ein die jeweilige Lage des Schleifscheibenträgers messendes Lagemeßsystem erfaßbar ist, das mit dem von mindestens einem Sollwertgeber beaufschlagten Lageregler verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine dem Schleifscheibenträger (1) zugeordnete, fernbetätigbare, mit Kraftspeicher versehene Bremse (24) vorgesehen ist, die den Schleifscheibenträger (1) in definierter Ruhelage mit einer vertikal bewegbaren, am unteren Ende ortsfest abgenützten Stange (i8) verbindet, die am freien Ende einen geringen Bewegungsspielraum (S) aus der Ruhelage heraus aufweist, daß ein mit dem Lagemeßsystem (6) und dem Lageregler (12) verbundener Sollwertbildner (26) vorgesehen ist, der zu der durch das Lagemeßsystem (6) gemessenen definierten Ruhelage eine im Rahmen des Bewegungsspielraums (S) der Stange (18) wählbare kleine Anfahrwegstrecke addiert und so einen Anfahrlagesollwert bildet, bei dem die eigentliche Lageregelung für Normalbetrieb durch den Lageregler (12) beginnen soll, daß ferner ein Schwellwertdetektor (28) vorgesehen ist, dem _x ein Schwellwert vorgebbar ist und der mit dem Lageregler (12), mit dessen Sollwertgeber (14) für Normalbetrieb und mit der Bremse (24) verbunden ist und der den Sollwertgeber (14) für Normalbetrieb aktiviert und die Bremse (24) löst, wenn die im Lageregler (12) ermittelte Differenz zwischen dem Anfahrlagesollwert und dem Anfahrlageistwert den vorgegebenen Schwe'lwert erreicht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse (24) zwei Bremsbacken (20) aufweist, die bei angezogener Bremse (24) den Schleifscheibenträger (1) mit der Stange (18) kraftschlüssig verbinden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Linearantrieb (2) eine hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung (2a, 2b) vorgesehen ist, deren beweglicher Zylinder (2b) mit dem SchleifscheibenträgerO) fest verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Linearantrieb (2) eine durch einen hydraulischen Drehantrieb (30) angetriebene Spindel-Mutter-Anordnung (32, 34) vorgesehen ist, deren durch die drehbare Spindel (32) bewegbare Mutter (34) mit dem Schleifscheibenträger (1) fest verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Speiseeinrichtung für den hydraulischen Antrieb (2a, 2b; 30) eine fernsteuerbare Druckölpumpe (4) vorgesehen ist.