CH629990A5

CH629990A5 - Verfahren zur gleichlaufregelung einer zahnradbearbeitungsmaschine und einrichtung zur ausfuehrung des verfahrens.

Info

Publication number: CH629990A5
Application number: CH597578A
Authority: CH
Inventors: Arthur Angst
Original assignee: Reishauer Ag
Priority date: 1977-06-01
Filing date: 1978-05-31
Publication date: 1982-05-28
Also published as: IT7868243A0; JPS541493A; JPS6258848B2; DD135865A5; FR2392755B1; IT1108507B; DE2724602B2; DE2724602A1; SU822772A3; FR2392755A1; GB1599977A; HU176311B; US4253050A; CS222260B2; DE2724602C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gleichlaufregelung einer nach dem Schraubwälzverfahren arbeitenden, für ein Werkzeug und ein Werkstück getrennte An-45 triebe aufweisenden Zahnradbearbeitungsmaschine, bei welchem Verfahren von der Drehzahl jedes Antriebs abhängige Folgen von Impulsen erzeugt werden, die bezüglich ihrer Phasenlage digital miteinander verglichen werden, wobei aus dem Vergleichssignal ein analoges Regelsignal zur Nachstel-50 lung des Werkstückantriebs gewonnen wird.

Bei Zahnflankenschleifmaschinen, die nach dem Schraubwälzverfahren arbeiten, müssen die Schleifscheibe, beispielsweise eine Schleifschnecke, und das Werkstück bei hohen Drehzahlen mit hoher Genauigkeit in einem bestimm-55 ten Drehzahlverhältnis zueinander laufen. Das gleiche gilt auch für eine Wälzfräsmaschine.

Aus der DE-PS 890 420 ist bereits ein Verfahren zur Erzeugung einer Regelgrösse bekannt, bei welchem aus jeder von zwei oder mehr in gegenseitige Abhängigkeit zu bringen-6o den Bewegungen eine Impulsfolge abgeleitet wird, wobei die Impulsfolgen bezüglich ihrer Frequenz miteinander verglichen werden. Nach der Grösse und Richtung der erzeugten Regelgrösse kann die eine der Bewegungen nachgesteuert werden, bis eine Übereinstimmung der Impulsfolgen erzielt 65 ist.

Eine grössere Genauigkeit lässt sich erreichen, wenn gemäss der DE-PS 890 420 Abweichungen der Phasenlage zweier aus Bewegungen abgeleiteten Impulsfolgen zur Er

zeugung der Regelgrösse benutzt werden, wobei die Regelgrösse wiederum zur Nachsteuerung der einen Bewegung dient, so dass unter Zuhilfenahme verschiedener Teilungen auf den bewegten Körpern, d.h. dem Werkzeug und dem Werkstück, und elektrischer Impulsteilung bzw. Impulsvervielfachung die Bewegungen in jede gewünschte gegenseitige Abhängigkeit gebracht werden können.

Eine auf dem Vergleich der Phasenlage von zwei drehzahlabhängig erzeugten Impulsfolgen beruhende Werkzeugmaschine zum Herstellen von Verzahnungen nach dem Abwälzprinzip ist aus der DE-OS 2 444 975 bekannt. Bei dieser Werkzeugmaschine liefern die dem Werkzeug und dem Werkstück zugeordneten Drehgeber die gleiche oder eine um ein geradzahliges Vielfaches voneinander abweichende Impulszahl je Umdrehung. Ein Impulsvergleicher vergleicht nun jeden der gewünschten Zähnezahl des Werkstücks entsprechenden Impuls des Werkzeugdrehgebers hinsichtlich der Lage seiner Anstiegsflanke mit der Lage der Anstiegsflanke des vom Werkstückdrehgeber gelieferten Impulses und bewirkt damit den Gleichlauf der Antriebe in Abhängigkeit von den Impulsanstiegsflanken, da die vom Impulsvergleicher erzeugte Regelgrösse proportional der Winkeldifferenz der beiden Antriebe ist.

Dieser bekannte Vergleich der Phasenlage der beiden drehzahlabhängig erzeugten Impulsfolgen weist den Nachteil auf, dass die vom Impulsvergleicher vorgenommene Messung der Vor- oder Nacheilung der Impulse beider Impulsfolgen abhängig von der Drehzahl des Werkzeugs ist, da beim bekannten Vergleich eine zeitabhängige Phasenerfassung erfolgt. Ist die Winkelgeschwindigkeit des Werkzeugs nicht konstant, so ist das Phasensignal bei diesem bekannten Vergleich falsch. Zur Herstellung von Präzisionszahnrädern weist deshalb die bekannte Werkzeugmaschine eine unzureichende Genauigkeit auf.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem der Phasenvergleich unabhängig von der Drehzahl des Werkzeugs ist. Zur Lösung dieser Aufgabe wird durch die Erfindung von der Möglichkeit Gebrauch gemacht, die Auflösung der erzeugten Regelgrösse durch die pro Zeiteinheit mehrfach zahlreicheren Impulse des Werkzeugantriebs zu bestimmen.

Erfindungsgemäss ist das Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, dass laufend die Differenz der durch die Zähnezahl des Werkstücks geteilten Zahl der Impulse des Werkzeugantriebs und der Zahl der Impulse des Werkstückantriebs gebildet wird, wobei die Zahl der Impulse des Werkzeugantriebs je Zeiteinheit um ein Mehrfaches grösser ist als diejenige des Werkstückantriebs in der gleichen Zeiteinheit, dass ferner die Impulse des Werkzeugantriebs im Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen des Werkstückantriebs gezählt werden, und dass die Ergebnisse der genannten Differenzbildung und Impulszählung getrennt in analoge Signale umgesetzt werden, die zur Bildung des Regelsignals summiert werden, wobei die Umsetzung des Ergebnisses der Impulszählung in Abhängigkeit vom Kehrwert der Zähnezahl des Werkstücks vorgenommen wird.

Dadurch, dass beim erfindungsgemässen Verfahren ein analoges Regelsignal nicht nur aus der Differenz der Zählung der Werkstückimpulse und der durch die Zähnezahl geteilten Werkzeugimpulse gebildet wird, sondern dass jeweils im Zeitintervall zwischen zwei Werkstückimpulsen die Werkzeugimpulse gezählt und unter Berücksichtigung der Zähnezahl in ein zusätzliches Analogsignal umgesetzt werden, lässt sich zwischen zwei Werkstückimpulse ein Raster von Impulsen legen, das einen räumlich genauen, von der Drehzahl des Werkzeugs unabhängigen Phasenvergleich er629 990

laubt, da die für den Phasenvergleich benutzten Impulse des Werkzeugs einem Verdrehwinke] und nicht einer zeitlichen Verschiebung entsprechen und somit zeit- und geschwindigkeitsunabhängig sind.

Erfindungsgemäss ist die im Oberbegriff des Patentanspruches 5 genannte Einrichtung dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Winkelschrittgeber des Werkzeugantriebs ein einstellbarer Teilerzähler in Verbindung steht, welcher beim Erreichen des eingestellten Zählerstandes an einem ersten Ausgang ein Impulssignal abgibt und selbsttätig zurückgestellt wird und welcher an einem zweiten Ausgang laufend den jeweiligen Zählerstand abgibt, dass der erste Ausgang des Teilerzählers und der Winkelschrittgeber des Werkstückantriebs an je einen Eingang eines Bilanzzählers angeschlossen sind, dass der zweite Ausgang des Teilerzählers und der Ausgang des Bilanzzählers über je eine von den Impulsen des Winkelschrittgebers des Werkstückantriebs gesteuerte Torschaltung mit je einem Speicher in Verbindung stehen, und dass an die Speicher je ein Digital-Analog-Umsetzer angeschlossen ist, deren Ausgänge zur Bildung des Regelsignals additiv miteinander verbunden sind, wobei Mittel vorgesehen sind, um dem Digital-Analog-Umsetzer, welcher dem Bilanzzähler zugeordnet ist, einen konstanten Referenzstrom und dem Digital-Analog-Umsetzer, welcher dem Teilerzähler zugeordnet ist, einen dem Kehrwert der Zähnezahl des Werkstücks proportionalen Referenzstrom zuzuführen.

Die erfindungsgemässe Einrichtung ermöglicht es, mit wenigen elektronischen Schaltungsmitteln wie Zählern, Speichern, Digital-Analog-Umsetzern, einen Phasenverleich und damit ein Regelsignal zum Nachstellen des Werkstückantriebs zu erzielen, deren Auflösung durch die vom Winkelschrittgeber des Werkzeugantriebs gelieferten Impulse bestimmt und unabhängig von der Drehzahl des Schleifscheibenantriebs ist.

Das erfindungsgemässe Verfahren wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels einer Einrichtung zur Erzeugung eines analogen Regelsignals zum Nachstellen eines der beiden Antriebe einer Zahnflankenschleifmaschine näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschema der Einrichtung,

Fig. 2 zeitliche Signalverläufe in verschiedenen Punkten des Blockschemas der Fig. 1 für den Fall, dass die zeitliche Veränderung der Ist-Winkellage kleiner ist als die entsprechende zeitliche Veränderung der Soll-Winkellage,

Fig. 3 zeitliche Signalverläufe entsprechend der Fig. 2 für den Fall, dass die zeitliche Veränderung der Ist-Winkellage grösser ist als die entsprechende zeitliche Veränderung der Soll-Winkellage,

Fig. 4 ein Blockschema einer zusätzlichen Einrichtung zur elektronischen Korrektur systematischer Fehler.

Das Blockschema der Fig. 1 enthält eine von einem nichtdargestellten Elektromotor angetriebene Schleifscheibe 1, z.B. eine Schleifschnecke, zum Schleifen der Zahnflanken eines Werkstücks 2, das ebenfalls von einem separaten, nichtdargestellten Elektromotor angetrieben ist. Sowohl mit der Schleifscheibe 1 als auch mit dem Werkstück 2 ist je ein Winkelschrittgeber 3 bzw. 4 starr gekoppelt, welche beide für eine bestimmte Winkeländerung der sich drehenden Schleifscheibe 1 bzw. des sich drehenden Werkstücks einen Impuls liefern. Ein bestimmter Soll-Drehwinkel der Schleifscheibe wird somit durch eine entsprechende Zahl von Impulsen am Ausgang 5 des Winkelschrittgebers 3 und der zugehörige Ist-Drehwinkel des Werkstücks durch eine entsprechende Zahl von Impulsen am Ausgang 6 des Winkelschrittgebers 4 dargestellt.

An den Ausgang des Winkelschrittgebers 3 ist ein Impulsvervielfacher 7 angeschlossen, dessen Faktor g entspre3

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

629 990

chend der Gangzahl g der Schleifscheibe 1 einstellbar ist, wobei ein zugehöriges Einstellorgan mit 8 bezeichnet ist. Pro Impuls des Winkelschrittgebers 3 gibt demnach der Impulsvervielfacher 7 an seinem Ausgang 9 die Zahl von g Impulsen ab. An den Ausgang 9 des Impulsvervielfachers ist ein Teilerzähler 10 angeschlossen, dessen Zählkapazität z entsprechend der Zähnezahl z des Werkstücks 2 einstellbar ist, wobei zur Einstellung der Zählkapazität ein Einstellorgan 11 vorgesehen ist. Der Teilerzähler 10 zählt die ankommenden Impulse. Erreicht der Zählerstand die eingestellte Zählkapazität z, so gibt der Teilerzähler 10 an seinem ersten Ausgang 12 einen Impuls ab. Gleichzeitig wird der Teilerzähler 10 zurückgestellt, d.h. auf Null gesetzt, und beginnt die Zählung der ankommenden Impulse von neuem. An einem zweiten Ausgang 13 des Teilerzählers 10 erscheint der jeweilige, veränderliche Zählerstand.

Die Impulszahl des Winkelschrittgebers 3 der Schleifscheibe 1 kann pro Umdrehung der Schleifscheibe kleiner sein als die Impulszahl des Winkelschrittgebers 4 des Werkstücks 2 pro Umdrehung des Werkstücks, wobei dennoch die Impulszahl des Winkelschrittgebers 3 je Zeiteinheit grösser sein kann als die Impulszahl des Winkelschrittgebers 4 in der gleichen Zeiteinheit. Die Berücksichtigung des Drehzahlverhältnisses erfolgt durch die erwähnte Impulsvervielfachung um den Faktor g (Gangzahl der Schleifscheibe) und die Impulsteilung durch z (Zähnezahl des Werkstücks).

An den ersten Ausgang 12 des Teilerzählers 10 ist ein erster, mit + bezeichneter Eingang eines Bilanzzählers 14 angeschlossen. Ein zweiter, mit — bezeichneter Eingang des Bilanzzählers 14 ist an den Ausgang 6 des Winkelschrittgebers 4 des Werkstücks 2 angeschlossen. Der Bilanzzähler 14 bildet in digitaler Form die Differenz der Zahl der Eingangsimpulse. Der Inhalt des Bilanzzählers 14 erscheint hierbei an seinem Ausgang 15.

Die Einrichtung nach Fig. 1 enthält des weiteren Mittel zur intervallmässigen Speicherung der Inhalte des Bilanzzählers 14 und des Teilerzählers 10. Hierzu ist an den Ausgang 15 des Bilanzzählers 14 eine erste Torschaltung 17 und an den Ausgang 13 des Teilerzählers 10 eine zweite Torschal-tung 18 angeschlossen. Die Ausgänge der Torschaltungen 17 und 18 sind mit den Eingängen je eines Speichers 19 bzw. 20 verbunden. Die Steuerung der Torschaltungen 17 und 18 erfolgt über eine gemeinsame Steuerleitung 21, welche an den Ausgang einer vorzugsweise als ODER-Gatter ausgebildete Transferschaltung 22 angeschlossen ist. Ein Transfereingang 23 der Transferschaltung 22 ist mit dem Ausgang 6 des Winkelschrittgebers 4 des Werkstücks 2 verbunden, während ein Steuereingang 24 der Transferschaltung 22 an den Ausgang eines Binärteilers 25 angeschlossen ist. Ein Impulseingang 26 des Binärteilers 25 ist mit dem Ausgang 12 des Teilerzählers 10 und ein Rücksetzeingang 27 ebenfalls mit dem Ausgang 6 des Winkelschrittgebers 4 des Werkstücks 2 verbunden. Die Funktionsweise dieser die Transferschaltung 22 und den Binärteiler 25 umfassenden Schaltungsanordnung wird nachstehend noch erläutert.

An die Ausgänge 29 bzw. 30 der beiden Speicher 19 und 20 ist je ein Digital-Analog-Umsetzer 31 bzw. 32 angeschlossen. Zur Umsetzung ist dem Umsetzer 31 ein erster Referenzstrom Irefl und dem Umsetzter 32 ein zweiter Referenzstrom Iref2 zugeführt. Der zweite Referenzstrom Ire[2 ist einem dritten Digital-Analog-Umsetzer 33 entnommen, welchem das der eingestellten Zähnezahl z des Werkstücks entsprechende Digitalsignal sowie ein dritter Referenzstrom Iref3 zugeführt sind. Demnach ist der dritte Digital-Analog-Um-setzer 33 über eine Leitung 34 mit dem Einstellorgan 11 für die Zähnezahl verbunden. Der Digital-Analog-Umsetzer 33 ist so ausgebildet, dass sein Ausgangsstrom, der Referenzstrom Iref2, proportional dem Kehrwert der eingestellten Zähnezahl ist.

Der erste Digital-Analog-Umsetzer 31 liefert an seinem Ausgang einen Strom IB und der zweite Digital-Analog-Um-5 setzer an seinem Ausgang einen Strom ISB. Die beiden Ströme IB und ISB sind einer Summierschaltung 35 zugeführt, welche ihrerseits einen Ausgangsstrom IA liefert, welcher als Regelsignal für die Nachstellung des Antriebs des Werkstücks 2 über eine in Fig. 1 nichtdargestellte Einrichtung io dient.

Die Funktionsweise der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung wird nachfolgend erläutert.

Der Bearbeitungsprozess beim Schleifen von Zahnflanken nach dem Abwälzverfahren verlangt, dass sich der Dreh-15 winkel der Schleifscheibe, im vorliegenden Fall einer Schleifschnecke, zum Drehwinkel des Werkstücks verhält wie die Zähnezahl des Werkstücks zur Gangzahl der Schnecke. Die Drehzahlregelung des Antriebs des Werkstücks muss demnach dafür sorgen, dass die Differenz der beiden genannten 20 Verhältnisse gleich Null ist. Wird mit (psoI1 der Drehwinkel der Schleifschnecke 1 (Fig. 1) und mit <pist der Drehwinkel des Werkstücks 2 in einem bestimmten Zeitpunkt t bezeichnet, und ist, wie bereits erwähnt, die Zähnezahl des Werkstücks z und die Gangzahl der Schleifschnecke g, so hat die ' 25 Drehzahlregelung des Antriebs des Werkstücks die Beziehung

30

- H

i S4

0

zu erzwingen, und zwar mittels eines analogen Regelsignals, das aus den digitalen Signalen der Winkelschrittgeber 3 und 4 der Schleifscheibe und des Werkstücks abgeleitet wird.

35 Bei einer Winkeländerung der Schleifscheibe 1 um Atp erzeugt der zugeordnete Winkelschrittgeber 3 einen Impuls Ms. Somit ist der Drehwinkel der Schleifscheibe 1 im Zeitintervall zwischen den Zeiten 0 und t

40

soll b

m„ .

0 S

45

Wird mit Ns die Anzahl der Impulse bezeichnet, die der Winkelschrittgeber 3 pro Umdrehung der Schleifscheibe 1 erzeugt, so ist

50

%a[[ -ir.iM

K

55 Entsprechend wurde mit Mw ein vom Winkelschrittgeber 4 des Werkstücks 2 erzeugter Impuls und mit Nw die Anzahl der Impulse bezeichnet, die der Winkelschrittgeber 4 pro Umdrehung des Werkstücks 2 erzeugt. Dann ist

60

65

■f;,, M

si Nw 0 w

Um das geforderte Übersetzungsverhältnis z/g zwischen der Drehzahl der Schleifscheibe 1 und der Drehzahl des Werkstücks 2 zu erzeugen, werden gemäss Fig. 1 die Impulse

5

629990

des Winkelschrittgebers 3 der Schleifscheibe 1 im Impulsvervielfacher 7 mit g multipliziert und im Teilerzähler 10 durch z geteilt. Der Bilanzzähler 14 beinhaltet somit im Zeitpunkt t in digitaler Form die Differenz der Zahl der Ausgangsimpulse des Teilerzählers 10 und des Winkelschrittgebers 4, also die Differenz lMw =

0 w

%

Soll

9_

2

Kl w

2t

%

Die Anzahl der Impulse des Winkelschrittgebers 3, welche nach der Berücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses g/z je Zeiteinheit im Bilanzzähler 14 eintrifft, muss mit der in der gleichen Zeiteinheit vom Winkelschrittgeber 4 an den Bilanzzähler 14 eintreffenden Anzahl von Impulsen theoretisch übereinstimmen. Dies trifft automatisch zu,

wenn die Anzahl Ns der Impulse pro Umdrehung der Schleifscheibe 1 gleich ist der Anzahl Nw der Impulse pro Umdrehung des Werkstücks 2, d.h. wenn die beiden Winkelschrittgeber gleich sind. Wird diese Impulszahl mit N bezeichnet, weil vorausgesetzt wird, dass so beträgt der Inhalt des Bilanzzählers 14 gleich

N

(f

* Soli iL

2

Wenn hingegen die Winkelschrittgeber 3 und 4 nicht gleich sind, sondern je Umdrehung verschiedene Impulszah-len abgeben, müssen die Drehzahlen, bzw. die Impulszahlen der Winkelschrittgeber 3 und 4 durch eine vorgebaute Überoder Untersetzung auf das Verhältnis gebracht werden. Die Einhaltung dieser Bedingung kann aber auch durch eine im Impulsvervielfacher 7 oder im Teilerzähler 10 eingebaute Über- oder Untersetzung, oder durch eine entsprechende Berücksichtigung bei der Eingabe von g oder z in den Einstellorganen 8 oder 11 durchgeführt werden.

Die Auflösung der Winkeldifferenz 'soll

V:

ist in dieser an sich bekannten Form genügt aber nicht, um die erwünschte Gleichlaufgenauigkeit zu erzielen. Vielmehr muss hierzu auch die Phasenlage der beiden Impulssignale miterfasst werden, was erfindungsgemäss und mittels der in Fig. 1 schematisch dargestellten Einrichtung wie folgt geschieht.

Der Inhalt des Teilerzählers 10, der die mit der Gangzahl g der Schleifscheibe 1 multiplizierten Schleifscheibenimpulse durch die Zähnezahl z teilt, wird jeweils im Zeitpunkt, in welchem vom Winkelschrittgeber 4 ein Werkstückimpuls erzeugt wird, ausgelesen und gespeichert. Gleichzeitig wird auch der Inhalt des Bilanzspeichers 14 ausgelesen und gespeichert. Hierzu gibt die normalerweise von den Werkstückimpulsen gesteuerte Transferschaltung 22 jeweils im Zeitpunkt des Auftretens eines Werkstückimpulses einen

-B

+ I

Steuerimpuls an die Torschaltungen 17 und 18 ab, die demnach in diesen Zeitpunkten den Inhalt des Bilanzzählers 14 und denjenigen des Teilerzählers 10, der zwischen 0 und z Impulse enthält, in die Speicher 19 bzw. 20 überträgt.

In diesen Zeitpunkten beinhaltet der Speicher 19 demnach eine Bilanz A

A

20

— (Y

Soll

— -Y,)

2 'S*'

und der Speicher 20 eine Subbilanz B, welche der Phasenlage von Ms— und Mw entspricht, in der Form

25

B = ^^rÌ-^)

2T

i z

Der Inhalt des Speichers 19 ist gemäss Fig. 1 dem Digi-30 tal-Analog-Umsetzer 31 zugeführt, welcher einen Ausgangsstrom IB erzeugt, der proportional der Bilanz A (d.h. dem Inhalt des Speichers 19) und dem Referenzstrom Irefl ist:

Iß — A • Irefi • kj

35

wobei kj die betreffende Wandlerkonstante ist.

Entsprechend ist der Inhalt B des Speichers 20 dem Digital-Analog-Umsetzer 32 zugeführt, welcher einen Ausgangsstrom ISB erzeugt, der proportional der Subbilanz B (d.h. 40 dem Inhalt des Speichers 20) und dem Referenzstrom Iref2 ist:

Isb = BI,

ref2

wobei k2 die betreffende Wandlerkonstante ist. 45 Während der Referenzstrom Irefl konstant ist, wird der Referenzstrom Iref2 mittels des Digital-Analog-Umsetzers 33 aus der eingestellten Zähnezahl z gebildet:

50

"ref 2

— • I • k z ref3 3

55

wobei k3 die Wandlerkonstante des Digital-Analog-Umset-zers 33 ist, und der Referenzstrom Ireß wiederum einen konstanten Wert hat. Insbesondere kann angenommen werden, dass Iref3 = Irefl = I0, so dass

Ij-Ä-Io-kj und Isb = B"I0

_1_

z

'k2"k3

60

ergeben.

Gemäss Fig. 1 werden die Ströme der Digital-Analog-Umsetzer 31 und 32 in der Summierschaltung 35 addiert, so dass sich ein Ausgangsstrom IA mit dem Wert

SB

= A • I -k, + B • I

k2"k3

o

[o(

k„-k.

- I ( A-k, + B

)

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ergibt.

Damit nun der Strom ISB tatsächlich ein Mass für die Phasenlage der Impulse der Schleifscheibe und des Werkstücks bildet, muss für den Fall, dass im Bilanzzähler 14 ein Impuls und im Teilerzähler z Impulse vorhanden sind, d.h. für

A = 1 und B = z, gelten: IB = ISB.

Daraus folgt die Bedingung kt = k2-k3 an die Wandlerkonstanten.

Damit wird

I.=T.

A 0 'Tf Soll 2

Der Ausgangsstrom IA der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung ist somit proportional der Winkeldifferenz zwischen der Schleifscheibe 1 und dem Werkstück 2. Hierbei ist jedoch von wesentlichem Vorteil, dass die Auflösung dieses Ausgangsstroms der Auflösung des Winkelschrittgebers 3 der Schleifscheibe 1 entspricht, d.h. die kleinste messbare Änderung wird durch einen Impuls des Winkelgebers 3 bestimmt. Mit anderen Worten ausgedrückt entspricht die Auflösung des Ausgangsstroms IA der Auflösung des Winkelschrittgebers 4 des Werkstücks 2, multipliziert mit der Zähnezahl z, wogegen bei der bekannten Werkzeugmaschine der Faktor z der Zähnezahl für die Auflösung nicht vorliegt.

Aus den Fig. 2 und 3 ist die Funktionsweise der Einrichtung der Fig. 1 weiterhin ersichtlich, wobei diese Figuren die zeitlichen Signalverläufe an verschiedenen Stellen im Blockschema der Fig. 1 darstellen, und zwar für den Fall eines nacheilenden Werkstückantriebs (Fig. 2) und eines voreilenden Werkstückantriebs. Hierbei sind die Annahmen getroffen, dass die Gangzahl g gleich zwei und die Zähnezahl z gleich zwölf ist. In den Fig. 2 und 3 zeigen die folgenden zeitlichen Signalverläufe:

die erste Zeile am Ausgang 5 des Winkelschrittgebers 3 der Schleifscheibe 1,

die zweite Zeile am Ausgang 9 des Impulsverviel-fachers 7,

die dritte Zeie am Ausgang 12 des Teilerzählers 10, die vierte Zeile am Ausgang 6 des Winkelschrittgebers 4 des Werkstücks,

die fünfte Zeile am Ausgang 29 des Speichers 19, die sechste Zeile am Ausgang 30 des Speichers 20, die siebte Zeile den Bilanzstrom Ib,

die achte Zeile den Subbilanzstrom ISB und die neunte Zeile den Ausgangsstrom IA.

Wie beschrieben, erfolgt die Erzeugung eines über die Leitung 21 (Fig. 1) den Torschaltungen 17 und 18 zugeleiteten Transfersignals, welches die Speicherung der Inhalte des Bilanzzählers 14 und des Teilzählers 10 in den Speichern 19 bzw. 20 bewirkt, normalerweise durch einen Werkstückimpuls, d.h. einen Impuls des Winkelschrittgebers 4. Stehen die Achsen der Schleifscheibe und des Werkstücks jedoch nahezu still, so ist es möglich, dass mehrere Schleifscheibenimporte pro Werkstückimpuls im Bilanzzähler 14 eintreffen. Es ist in diesem Fall sinnlos, von einer Phasenlage zu sprechen, und zweckmässigerweise werden die Transfersignale dann von den Schleifscheibenimpulsen ausgelöst.

Das hierzu vorgesehene Entscheidungsnetzwerk umfasst den Binärteiler 25, dessen Eingang 26 die Ausgangsimpulse des Teilerzählers 10 zugeführt sind. Beim dritten, am Eingang 26 ankommenden Impuls gibt der Binärteiler 25 einen Impuls an die Transferschaltung 22 ab, wodurch ein über die Leitung 21 den Torschaltungen 17 und 18 zugeführter Transferimpuls ausgelöst wird. Trifft jedoch vor dem dritten,

6

am Eingang 26 ankommenden Impuls ein Werkstückimpuls des Winkelschrittgebers 4 ein, so wird der Binärteiler 25 durch diesen an seinem Rücksetzeingang 27 eintreffenden Impuls zurückgestellt. Gleichzeitig löst der Werkstückimpuls s am Eingang 23 der Transferschaltung 22 einen Transferimpuls aus.

Damit beim Anlauf der Zahnflankenschleifmaschine keine Drehrichtungsprobleme entstehen, werden die Drehrichtungen der Achsen der Schleifscheibe und des Werkstücks io durch eine vorzeichenrichtige Erzeugung des Ausgangsstroms IA berücksichtigt. Der Impulsvervielfacher 7, der Teilerzähler 10 und der Bilanzzähler 14 erfassen beide Drehrichtungen, indem die genannten Zähler als Vor/Rückwärtszähler ausgebildet sind. Der Bilanzzähler 14 zählt Vorwärtsim-15 pulse des Winkelschrittgebers 3 positiv, Rückwärtsimpulse des Winkelschrittgebers 3 negativ, Vorwärtsimpulse des Winkelschrittgebers 4 negativ und Rückwärtsimpulse des Winkelschrittgebers 4 positiv. Bei der weiteren beschriebenen Signalverarbeitung erfolgt die Berücksichtigung des 20 Vorzeichens automatisch. Somit kann dann die Regelung des Werkstückantriebs das Werkstück der Schleifscheibe in beiden Drehrichtungen nachlaufen lassen.

Es ist bekannt, zur Bearbeitung von schrägverzahnten Werkstücken zwecks Erzeugimg einer Zusatzdrehbewegung 25 des Werkstücks dem Regler ein Zusatzsignal, insbesondere Zusatzimpulse, zuzuführen, welches von der Vorschubbewegung des Werkstücks bezüglich des Werkzeugs abgeleitet wird, insbesondere also von der Vorschubbewegung des Werkstückschlittens. Gemäss der DE-OS 2 724 664 kann 30 eine solche von der Vorschubbewegung abgeleitete Impulsfolge dem Regler der zwangslaufgesteuerten Zahnradbearbeitungsmaschine über einen Teiler in digitaler-inkremen-taler Form und über einen Digital-Analog-Umsetzer in analoger Form zugeführt werden. Bei der vorgängig anhand der 35 Fig. 1 beschriebenen Einrichtung kann eine solche Zuführimg des Zusatzsignals für die Bearbeitung schrägverzahnter Werkstücke in einfacher Weise dadurch erfolgen, dass das genannte digital-inkrementale Zusatzsignal an den Eingang des Bilanzzählers 14 und das analoge Zusatzsignal an den 40 Eingang der Summierschaltung 35 geleitet wird.

Es hat sich gezeigt, dass beim vorliegenden Gleichlauf-Regelungsverfahren die durch den beschriebenen Phasenvergleich erzielte Genauigkeit derart gross ist, dass sich systematische Fehler der Bearbeitungsmaschine, insbesondere 45 werkstückseitige, bereits störend bemerkbar machen können. Solche systematische Fehler sind vor allem im Zusammenhang mit dem Winkelschrittgeber des Werkstückantriebs festgestellt und gemessen worden, indem die vom Winkelschrittgeber des Werkstücks für eine vollständige Umso drehung des Werkstücks erzeugte Impulsfolge nicht genau den zugehörigen Drehwinkelinkrementen entspricht, sondern über eine Umdrehung des Werkstücks gemäss einer sy-stemfehlerbedingten, messbaren Fehlerkurve verläuft.

Die anhand des Blockschemas der Fig. 4 nachstehend er-55 läuterte Massnahme gestattet es, mit einfachen Mitteln solche systematische Fehler auf elektronischem Wege zu korrigieren und dadurch die durch die systematischen Fehler beschränkte, an sich grosse Genauigkeit des vorliegenden Gleichlauf-Regelungsverfahrens wiederherzustellen. 6o In Fig. 4 sind entsprechend Fig. 1 das von einem Elektromotor angetriebene Werkstück 2 und der mit dem Werkstück starr gekoppelte Winkelschrittgeber 4 schematisch dargestellt. Ein bestimmter Ist-Drehwinkel des Werkstücks 2 bewirkt, wie bereits erwähnt, am Ausgang 6 des Winkel-65 schrittgebers 4 eine entsprechende Anzahl von Impulsen, die über eine Leitung 37 einem Regler 38 zugeführt sind, welcher hier schematisch die Einrichtung der Fig. 1 wiedergibt. Dem Regler 38 sind über eine Leitung 39 ferner dem Soll-Dreh

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winkel des Werkzeugs entsprechende Impulse zugeführt,

also die Ausgangsimpulse des Winkelschrittgebers 3 in Fig. 1. Der Regler 38 erzeugt das analoge Regelsignal IA (vgl. auch Fig. 1), welches nach geeigneter Verstärkung in einem Verstärker 40 den Antrieb des Werkzeugs 2 steuert.

Die vorliegende Massnahme beruht nun darauf, dem Regelsignal in einer Summierschaltung 41 ein Korrektursignal zuzuführen, welches einen systematischen Fehler des Winkelschrittgebers 4 einschliesslich eines allenfalls vorhandenen Interpolators und der mechanischen Übertragungsglieder berücksichtigt, d.h. eine Abweichung von der Kongruenz eines durch den Winkelschrittgeber 4 erzeugten Impulses mit einem bestimmten, konstanten Drehwinkelinkrement, und zwar je Umdrehung des Werkstücks. Hierzu ist in einem Lesespeicher 42 (Festspeicher, «read-only-memory») in digitaler Form eine Korrekturkurve gespeichert, die aufgrund der über eine Umdrehung des Werkstücks gemessenen Abweichungen der Impulse des Winkelschrittgebers 4 von deren theoretischem, drehwinkelproportionalen Auftreten in den Leserspeicher 42 eingegeben worden sind. Die gespeicherten

Korrekturwerte werden während des Betriebs synchron ausgelesen und nach Umsetzung in einem Digital-Analog-Um-setzer 43 in der Summierschaltung 41 dem Reglersignal IA zugefügt. Statt der separaten Summierschaltung 41 kann das s analoge Korrektursignal auch direkt der Summierschaltung 35 der Fig. 1 zugeführt werden.

Zur Adressierung des Lesespeichers 42 ist dieser an einen Zähler 44 angeschlossen, dessen Zähleingang die Impulse des Winkelschrittgebers 4 des Werkstücks 2 über die Leitung io 37 zugeführt werden und dessen Indexierung, insbesondere Rückstellung, ebenfalls durch den Winkelschrittgeber 4 über eine Leitung 45 erfolgt.

Für das analoge Korrektursignal ist eine Auflösung von etwa 2% zweckmässig, was eine Wortlänge von 6 bit ergibt. i5 Ferner ist es zweckmässig, jeweils nach einem Drehwinkel von etwa 1,5° ein digitales Korrektursignal zu erzeugen. Hieraus ergibt sich, dass der Lesespeicher 42 etwa 6-256 = 1536 Speicherplätze aufweisen soll, was sich mitsamt der zugehörigen, beschriebenen Adressierschaltung ohne grosse 20 Kosten erzielen lässt.

3 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Gleichlaufregelung einer nach dem Schraubwälzverfahren arbeitenden, für ein Werkzeug und ein Werkstück getrennte Antriebe aufweisenden Zahnradbearbeitungsmaschine, bei welchem Verfahren von der Drehzahl jedes Antriebs abhängige Folgen von Impulsen erzeugt werden, die bezüglich ihrer Phasenlage digital miteinander verglichen werden, wobei aus dem Vergleichssignal ein analoges Regelsignal zur Nachstellung des Werkstückantriebs gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, dass laufend die Differenz der durch die Zähnezahl des Werkstücks geteilten Zahl der Impulse des Werkzeugantriebs und der Zahl der Impulse des Werkstückantriebs gebildet wird, wobei die Zahl der Impulse des Werkzeugantriebs je Zeiteinheit um ein Mehrfaches grösser ist als diejenige des Werkstückantriebs in der gleichen Zeiteinheit, dass ferner die Impulse des Werkzeugantriebs im Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen des Werkstückantriebs gezählt werden, und dass die Ergebnisse der genannten Differenzbil-dung und Impulszählung getrennt in analoge Signale umgesetzt werden, die zur Bildung des Regelsignals summiert werden, wobei die Umsetzung des Ergebnisses der Impulszählung in Abhängigkeit vom Kehrwert der Zähnezahl des Werkstücks vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ergebnisse der Differenzbildung und der Impulszählung jeweils beim Auftreten eines Impulses des Werkstückantriebs getrennt gespeichert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Umsetzung des gespeicherten Ergebnisses der Differenzbildung ein konstanter Referenzstrom und zur Umsetzung des gespeicherten Ergebnisses der Impulszählung ein dem Kehrwert der Zähnezahl des Werkstücks proportionaler Referenzstrom verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Gleichlaufregelung einer Zahnflankenschleifmaschine, bei welchem als Schleifscheibe eine Schleifschnecke verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der Impulse des Schleifscheibenantriebs um die Gangzahl der Schleifschnek-ke vervielfacht wird.
5. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, welche sowohl für den Werkzeugantrieb als auch für den Werkstückantrieb je einen Impulse erzeugenden Winkelschrittgeber aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Winkelschrittgeber (3) des Werkzeugantriebs (1) ein einstellbarer Teilerzähler (10) in Verbindung steht, welcher beim Erreichen des eingestellten Zählerstandes an einem ersten Ausgang (12) ein Impulssignal abgibt und selbsttätig zurückgestellt wird und welcher an einem zweiten Ausgang

(13) laufend den jeweiligen Zählerstand abgibt, dass der erste Ausgang (12) des Teilerzählers (10) und der Winkelschrittgeber (4) des Werkstückantriebs (2) an je einen Eingang eines Bilanzzählers (14) angeschlossen sind, dass der zweite Ausgang (13) des Teilerzählers (10) und der Ausgang (15) des Bilanzzählers (14), über je eine von den Impulsen des Winkelschrittgebers (4) des Werkstückantriebs (2) gesteuerte Torschaltung (17, 18) mit je einem Speicher (19,20) in Verbindung stehen, und dass an die Speicher (19,20) je ein Digital-Analog-Umsetzer (31, 32) angeschlossen ist, deren Ausgänge zur Bildung des Regelsignals additiv miteinander verbunden sind, wobei Mittel vorgesehen sind, um dem Digital-Analog-Umsetzer (31), welcher dem Bilanzzähler

(14) zugeordnet ist, einen konstanten Referenzstrom (IrefI) und dem Digital-Analog-Umsetzer (32), welcher dem Teilerzähler (10) zugeordnet ist, einen dem Kehrwert der Zähnezahl des Werkstücks proportionalen Referenzstrom (Ire[2) zuzuführen.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Winkelschrittgeber (3) des Werkzeugantriebs (1) und den Eingang des Teilerzählers (10) ein einstellbarer Impulsvervielfacher (7) geschaltet ist. 5 7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Transferschaltung (22) vorgesehen ist, welche zur Auslösung und gemeinsamen Abgabe von Steuerimpulsen an die Torschaltungen (17,18) einerseits an den Winkelschrittgeber (4) des Werkstückantriebs (2) und ander-io seits an einen Binärteiler (25) angeschlossen ist, dessen Zähleingang (26) mit dem ersten Ausgang (12) des Teilerzählers

(10) und dessen Rücksetzeingang (27) mit dem Winkelschrittgeber (4) des Werkstückantriebs (2) verbunden ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich-i5 net, dass die Mittel zur Zuführung eines Referenzstromes

(Iref2) an den dem Teilerzähler (10) zugeordneten Digital-Analog-Umsetzer (32) einen weiteren Digital-Analog-Umsetzer (33) umfassen, welcher an ein digitales Einstellorgan

(11) für den Teilerzähler (10) angeschlossen ist und welchem 20 ein konstanter Referenzstrom (Iref3) zugeführt ist.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Summierung des Regelsignals mit einem Korrektursignal, welches systematische Abweichungen der Impulsfolge des Winkelschrittgebers (4) des

25 Werkstückantriebs (2) über eine Umdrehung des Werkstücks berücksichtigt, ein Festspeicher (42) vorgesehen ist, in welchem den Abweichungen entsprechende Korrekturwerte digital gespeichert sind und dessen Ausgang über einen Digital-Analog-Umsetzer (43) an eine Summierschaltung (35; 41) 30 für das Regelsignal und das Korrektursignal angeschlossen ist, wobei der Festspeicher (42) zu seiner Adressierung mit einem Zähler (44) verbunden ist, dessen Zähleingang die Impulse des genannten Winkelschrittgebers (4) zugeführt sind und dessen Indexierung durch diesen Winkelschrittgeber (4) 35 erfolgt.