DD205102A1

DD205102A1 - Einrichtung zum herstellen schraubfoermig gewundener profile vorgegebener steigung

Info

Publication number: DD205102A1
Application number: DD23804682A
Authority: DD
Inventors: Juergen Flakowski
Original assignee: Juergen Flakowski
Priority date: 1982-03-09
Filing date: 1982-03-09
Publication date: 1983-12-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Herstellen schraubfoermig gewundener Profile, fuer die eine sehr hohe Steigungsgenauigkeit gefordert wird, wie z.B. Praezisionsspindeln fuer Waelzschraubtriebe. Ziel der Erfindung ist eine Einrichtung, mit der, im Vergleich zu bekannten Einrichtungen, eine deutlich verbesserte Steigungsgenauigkeit erreichbar ist. Ausgehend vom Ziel liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Schleifen, Fraesen usw. von schraubfoermig gewundenen Profilen zu schaffen, bei der eine Kompensation von Fehlereinfluessen erfolgt. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass an einem der um die Hauptspindelachse rotierenden Teile ein Messwertaufnehmersystem zur Gewinnung eines Rotationsistwertes u. an der Vorschubeinrichtung ein Messwertaufnehmersystem zur Gewinnung eines Translationswertes vorhanden sind, dass eine Recheneinheit zur Gewinnung eines Stellwertes aus dem Rotationsistwert und dem Translationswert vorhanden ist und dass der Stellwert am Eingang eines Stellorgans anliegt, das zur Verschiebung der Drehphase des Werkstueckes gegen die Drehphase der Hauptspindel in Abhaengigkeit vom Stellwert zwischen Hauptspindel und Werkstueck angeordnet ist.

Description

Einrichtung zum Herstellen schraubförmig gewundener Profile vorgegebener Steigung

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung, die zur Herstellung schraubförmig gewundener Profile, für die eine sehr hohe Steigungsgenauigkeit gefordert wird, geeignet ist„ Solche Profile sind insbesondere Präzisionsspindeln für Gewinde und Wälzschraubtriebe, Schnecken für Schneckengetriebe, Wälzfräser u. a.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Steigungsfehler bei der Herstellung schraubförmig gewundener Profile resultieren im wesentlichen aus Fehlern der Fertigungseinrichtung, wie z. B. Steigungsfehler der Leitspindel und Übertragungsfehler in Getrieben sowie aus Temperatureinflüssen.

Bei Gewindeschleifmaschinen ist es z. B. üblich, diese Fehler durch eine zusätzliche Drehung der Leitspindelmutter in Abhängigkeit von der Abtastung eines veränderbaren Kurvenlineals zu reduzieren Die Peinjustierung des Kurvenverlaufes ist jedoch nur mit einem sehr hohen Zeitaufwand und nur bis zu einem Genauigkeitsgrad möglich, der hohen Forderungen nicht genügt. Die gleichen Nachteile haben bekannte technische Lösungen, die die Konstanthaltung der Leitspindeltemperatur vorsehen und damit die Verringerung linearer Steigungsänderungen bewirken oder nach denen Spindeln für Leit- und Positionierzwecke in axialer Richtung verschiebbar gelagert sind und diese ,Verschiebung temperaturabhängig

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Lösungen solcher und analoger Art sind veröffentlicht in der DD - PS 147073 "Vorrichtung zum Ausgleich der Längsdehnung von Gewindespindeln¹¹ und in der DD - PS 142522 "Einrichtung zur Korrektur eines Maschinengesamtfehlers". Die DD - PS 98 191 beschreibt eine Rechenschaltung, mit der die Gewindeherstellung auf einer numerisch gesteuerten Drehmaschine möglich ist. Dabei wird durch Frequenzteilung aus einer pro Werkstückumdrehung gewonnenen Bezugsimpulszahl eine der Steigung entsprechende Vorschubimpulszahl abgeleitet und weiterverarbeitet. Mit' dieser Erfindung ist die Kompensation von Maschinenfehlern zur Erhöhung der Steigung sgenauigke it bei der Herstellung schraubförmig gewundener Profile nicht möglich.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist eine Einrichtung, mit der, im Vergleich zu bekannten Einrichtungen, ohne wesentlich höheren technischen Aufwand eine deutlich verbesserte Steigungsgenauigkeit bei der Herstellung schraubförmig gewundener Profile erreichbar ist. Die Erfindung soll die Anwendung bekannter und bewährter Technologien der Spindelherstellung, wie z. B. Gewindeschleifen, einbeziehen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Ausgehend vom Ziel liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Schleifen, Fräsen, Drehen usw. von schraubförmig gewundenen Profilen in zylindrische Grundkörper zu schaffen, bei der eine weitestgehende Kompensation der Fehler erfolgt, die die Steigungsgenauigkeit beeinflussen. Solche Fehler sind z. B. Steigungsfehler von Leitspindeln, mechanischer Verschleiß und Temperatureinflüsse bei Maschinenteilen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Einrichtung zur Herstellung schraubförmig gewundener Profile mit einer Hauptspindel zur Realisierung einer Drehbewegung und einer Vorschubeinheit zur Realisierung einer Axialbewegung dadurch gelöst, daß an einem der um die Hauptspindelachse rotieren-

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den Teile ein Meßwertaufnehmersystem zur Gewinnung eines Rotationsistwertes und an der Vorschubeinrichtung ein Meßwertaufnehmersystem zur Gewinnung eines Translationswertes vorhanden sind, daß im Signalweg beider Werte eine Recheneinheit vorgesehen ist, an deren erstem Eingang der Rotationsistwert und an deren zweitem Eingang der Translationswert anliegen und an deren Ausgang ein Stellwert verfügbar ist, der der Differenz aus dem Rotationsistwert und dem durch den Translationswert als Maß der Steigung bestimmten Rotationssollwert entspricht und daß ein Stellorgan vorhanden ist, an dessen Eingang der Stellwert anliegt und das zugleich zur Übertragung der Drehbewegung der Hauptspindel auf das Werkstück und zur Verschiebung der Drehphase des Werkstückes gegen die Drehphase der Hauptspindel in Abhängigkeit vom Stellwert zwischen Hauptspindel und Werkstück angeordnet ist.

In der Recheneinheit können z. B. im Signalweg zunächst Punktionselemente zur Ableitung des Rotationssollwertes aus dem Translationswert und nachfolgend Funktionselemente zur Bildung des Stellwertes aus der Differenz von Rotationssollwert und Rotationsistwert vorhanden sein. Vorteilhafterweise können die Meßwertaufnehmersysteme mit inkrementalen Gebern ausgerüstet sein, so daß am Ausgang des Meßwertaufnehmersystem zur Gewinnung des Rotationsistwertes eine dem Drehwinkel proportionale Impulszahl und am Ausgang des Meßwertaufnehmersystems zur Gewinnung des Translationswertes eine der Steigung proportionale Impulszahl verfügbar und in der Recheneinheit Funktionselemente zur digitalen Meßwertverarbeitung vorhanden sind.

Der Vorteil dieser technischen Lösung besteht darin, daß das Verhältnis zwischen Drehbewegung des Werkstückes und Vorschubbewegung des Werkstückes bzw. des Werkzeuges kon-

• ··· tinuierlich gemessen und über das Stellorgan beeinflußt werden kann, so daß der für die Steigungsgenauigkeit erforderliehe Zwanglauf zwischen Drehbewegung und Vorschubbewegung realisierbar ist. Fehler, die die Steigungsgenauigkeit herabsetzen und ihren Ursprung in der Kraft- und Bewegungsübertragung durch fehlerbehaftete Maschinenelemente haben, können dadurch kompensiert werden.

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Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen

Pigur 1 das Wirkprinzip der Erfindung

Pigur 2 eine Ausführungsvariante der Recheneinheit Pigur 3 eine AusführungsVariante des Meßwertaufnehmersystems zur Gewinnung des Translationswertes T

Nach Pig. 1 ist am Werkstück 1 ein Meßwertaufnehmersystem 2 mit einem Impulsgeber 2.1 zur Gewinnung eines Rotationswertes R. und an der Vorschubeinrichtung 3 ein Meßwertaufnehmersystem 4 mit einem Impulsgeber 4.1 zur Gewinnung eines Translationswert es T angeordnet. Im Signalweg der beiden Werte R. und T

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ist eine Recheneinheit 5 vorgesehen, an deren Ausgang ein Stellwert S verfügbar ist. Der Stellwert S liegt am Eingang eines Stellorganes 6 an, das zwischen Hauptspindel 7 und Werkstück 1 angeordnet ist. Während der Herstellung schraubförmig gewundener Profile wird die Drehbewegung der Hauptspindel 7 durch das Stellorgan 6 auf das Werkstück 1 übertragen. Stellorgan 6 und Werkstück 1 rotieren dabei um die Hauptspindelachse 8.

Die Meßwertaufnehmersysterne 2 und 4 können beispielsweise so ausgeführt sein, daß sie nach bekannten magnetischen oder fptoelektrischen Prinzipien Impulse erzeugen, so daß der Impulsgeber 2.1 eine dem Drehwinkel des Werkstückes 1 proportionale. Impulszahl als Rotationsistwert R. und der Impulsgeber 4.1 eine der vorgegebenen Steigung des Profiles proportionale Impulszahl als Translationswert T abgeben.

Die Recheneinheit 5, der die beiden V/erte R. und T zugeführt werden, gewinnt durch digitale Meßwertverarbeitung (vgl.Pig.2) den Stellwert S , der als eine der Differenz aus dem Rotations-" istwert R. und dem Rotationssollwert entsprechende Impulszahl vorliegt, wobei der Rotationssollwert durch den Translationswert T als Maß der Steigung bestimmt wird.

Durch das Stellorgan 6, dem der Stellwert S zugeführt wird, erfolgt die Wandlung des Stellwertes S in Drehwinkelinkre-

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mente und die Verschiebung der Drehphase des Werkstückes 1 gegen die Drehphase der Hauptspindel 7 um die Summe der Drehwinkelinkremente in einer Richtung, die dem Vorzeichen des Stellwertes S entspricht.

Bei ausreichend häufiger Abtastung, Auswertung und Korrektur des Verhältnisses T zu E. in der beschr:

eine quasistetige Regelung der Steigung.

des Verhältnisses T zu R. in der beschriebenen V/eise erfolgt

In Pig. 2 ist eine SchaltungsVariante der Recheneinheit 5 dargestellt. Ein erster Impuls des Translationswertes T

kippt das Flip-Flop 9 zunächst so, daß die Impulse des Rotationswertes R. über das UND-Glied 10 zum Zähler 11 gelangen. Der nächste Impuls von T schaltet das Flip-Flop 9 um. Jetzt erreichen die Impulse von R. den Zähler 11 nicht mehr über das UND-Glied 10, sondern über das UND-Glied 12. Die über UND-Glied 12 bis zur Erreichung des Soll-Zählerstandes gezählten Impulse v/erden zugleich dem Wandler 13 zugeführt und dort zu einem Stellwert S verarbeitet. Beim Erreichen des

Soll-Zählerstandes bewirkt ein vom Zähler 11 ausgehendes Signal die Zähler-Nullung sowie die Umschaltung des Flip-Flop 9. Dadurch gelangen die R.-Impulse wieder über das UND-Glied 10 zum Zähler 11 und der Zyklus wiederholt sich. Wird der Soll-Zählerstand erreicht, bevor das Flip-Flop 9 durch den nächsten T -Impuls gekippt wird, so bewirkt das vom Zähler 11 ausgehende Signal lediglich die Umschaltung des Zählers 11 auf Rückwärtszählung, da das UND-Glied 14 aufgrund des Schaltzustandes des Flip-Flop 9 noch nicht geöffnet ist. Erst

der T -Impuls schaltet das Flip-Flop 9 um und den Zähler 11 s

auf Vorwärtszählung. Die jetzt bis zum Soll-Zählerstand registrierten Impulse v/erden ebenfalls dem Wandler 13 zur BiI dung eines Stellwertes S zugeführt.

In der- dargestellten Weise wird die Erfindung zum Regeln der Steigungsgenauigkeit genutzt. Es ist selbstverständlich auch möglich, die Steigungsgenauigkeit zu steuern, indem das Meßwertaufnehmersystem 2 nicht am Werkstück 1, sondern an der Hauptspindel 7 angeordnet und die Recheneinheit 5 entsprechend abgewandelt wird.

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Denkbar ist auch, das Meßwertaufnehmersystem 2 hauptspindel- oder werkstückseitig am Stellorgan 6 anzuordnen und so einen Rotationsistwert R. zum steuern oder regeln der Steigungsgenauigkeit zu gewinnen

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Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Regelung bzw. Steuerung der Steigungsgenauigkeit an jeder beliebigen Stelle des Profiles kurzzeitig unterbrochen und wiederaufgenommen werden kann, ohne daß die Steigungsgenauigkeit wesentlich negativ beeinflußt wird. Dadurch ist insbesondere für relativ lange Werkstücke 1 ein Meßwertaufnehmersystem zur Gewinnung des Translationswertes T₀ anwendbar, wie es die

Figur 3 zeigt. Der Strichmaßstab 15 wird während der Herstellung des Profiles nacheinander von den Impulsgebern 4.2 bis 4.5 abgetastet, deren Anzahl dem Verhältnis der Länge des Werkstückes 1 zur Länge des Strichmaßstabes 15 entspricht. Dabei ist die Abstandsjustierung der einzelnen Impulsgeber zueinander unkritisch. Die Recheneinheit 5 ist dazu so zu gestalten, daß sie den von den Impulsgebern 4.2 bis 4.5 nacheinander abgegebenem Translationswert T in der entsprechenden Folge zur Gewinnung des Stellwertes S verarbeitet.

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Claims

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Erfindungsanspruch

1. Einrichtung zum Herstellen schraubförmig gewundener Profile vorgegebener Steigung mit einer Hauptspindel zur Realisierung einer Drehbewegung und einer Vorschubeinheit zur Realisierung einer Axialbewegung, gekennzeichnet dadurch, daß an einem der um die Hauptspindelachse (8) rotierenden Teile ein Meßwertaufnehmersystem (2) zur Gewinnung eines Rotationsistwertes und an der Vorschubeinrichtung (3) ein Meßwertaufnehmersystem (4) zur Gewinnung eines Translationswertes vorhanden sind, daß im Signalweg beider Werte eine Recheneinheit (5) vorgesehen ist, an deren erstem Eingang der Rotationsistwert und an deren zweitem Eingang der Translationswert anliegen und an deren Ausgang ein Stellwert verfügbar ist, der der Differenz aus dem Rotationsistwert und dem durch den Translationswert als Maß der Steigung bestimmten Rotationssollwert entspricht und daß ein Stellorgan (6) vorhanden ist, an dessen Eingang der Stellwert anliegt und das zugleich zur Übertragung der Drehbewegung der Hauptspindel (7) auf das Werkstück (1) und zur Verschiebung der Drehphase des Werkstückes (1) gegen die Drehphase der Hauptspindel (7) in Abhängigkeit vom Stellwert zwischen Hauptspindel (7) und Werkstück (1) angeordnet ist.
2. Einrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß in der Recheneinheit (5) im Signalweg zunächst Punktionselemente zur Ableitung des Rotationssollwertes aus dem Translationswert und nachfolgend Funktionselemente zur Bildung des Stellwertes aus der Differenz von Rotationssollwert

und Rotationsistwert vorhanden sind. 30
3. Einrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Meßwertaufnehmersysteme (2; 4) mit inkrementalen Gebern ausgerüstet sind, daß am Ausgang des Meßwertaufnehmersystems (2) zur Gewinnung des Rotationsistwertes eine dem Drehwinkel proportionale Impulszahl und am Ausgang des Meßwertaufnehmersystems (4) zur Gewinnung des

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Translationswertes eine der Steigung proportionale Impulszahl verfügbar und in der Recheneinheit (5) .Funktionselemente zur digitalen Meßwertverarbeitung vorhanden sind,

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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