DD287150A7 - Schaltungsanordnung zum ermitteln korrigierter parameter fuer das zustellen eines zahnradwerkstuecks - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Zustellen eines Zahnradwerkstuecks relativ zu einem eingelueckten Schleifkoerper. Es werden die korrigierten Bezugszustellungen sowie deren Basisposition in Abhaengigkeit einer veraenderten Bettschlittenendlage errechnet, damit eine fuer spaetere Arbeitszustellungen eingesetzte Bezugswaelzbahn konstant gehalten wird, auf der sich die Zielposition der jeweiligen Bezugszustellung befindet. Dabei wird eine auf der Bezugswaelzbahn fuer die jeweilige Zahnflanke befindliche und vorher bestimmte Bezugsposition verwendet. Das Anwendungsgebiet der Erfindung sind Zahnflankenschleifmaschinen mit elektronisch gesteuerter Waelzbewegung. Fig. 1{Schaltungsanordnung; Zahnradwerkstueck; Basisposition; Bettschlittenendlage; Zielposition; Bezugswaelzbahn; Bettschlittenendlage, veraendert; Bezugszustellung, korrigiert; Basisposition, korrigiert; Zahnflankenschleifmaschine}

Description

an eine endgültige Bettschlittenendlage ein, weil aus Gründen der Einrichtesicherheit zunächst ein etwas zu großer Wälzweg abgefahren und dementsprechend zunächst ein etwas zu großer Wälzweg abgefahren und dementsprechend zunächst auch nur eine vorläufige Bettschlittenendlage benutzt wird.

Aus DD 235429 ist es auch bereits bekannt, die beim Einflankenschliff auf einer nach dem Teilwälzverfahren arbeitenden Zahnflankenschleifmaschine ablaufenden Wälzbewegungen, in denen die Längsbewegung des Bettschlittens und die Drehbewegung des Rundtisches überlagert sind, in einem kartesischen Koordinatensystem mit der Rundtischachse als Ordinate darzustellen. Dabei sind die Wälzbahnen als Wälzgeraden abgebildet.

In der DDR-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen WP B 23 Q/306 242 4 wurde schließlich bereits vorgeschlagen,- bei der Ermittlung der aktuellen Zustellung eines eingelückten Schleifkörpers die Zielposilion auf einer von der Zahnpaarungsgeometrie bestimmten Wälzgeraden aus einer auf derselben befindlichen Position herzuleiten, wenn eine der beiden Achskomponenten dieser Position und die Steigung der Wälzgeraden bekannt sind.

Ziel der Erfindung

Als Ziel der Erfindung soll eine verbesserte Genauigkeit des Fertigschliffs bei Verzahnungen mit hohen Qualitätsansprüchen erreicht werden.

Darlegung dos Wesen* der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Ermitteln korrigierter Parameter für das Zustellen eines Zahnradwerkstücks gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs so auszubilden, daß die Bezugszustellungen und deren Basisposition in Abhängigkeit einer veränderten Bettschlittenendlage nachgeführt werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Reihenschaltung eines Addierglieds, eines Dividierglieds mit seinem Nennereingang sowie eines Multiplizierglieds mit seinem ersten Eingang vorgesehen und das Dividierglied bei wenigstens einer der beiden von Null abweichenden Bezugszustellungen zum Multiplizierglied verbunden i'.t, der erste Speicher ausgangsseitig mit dem ersten Eingang des Addierglieds sowie mit dem Zählereingang des Dividiargliec^ und der zweite Speicher ausgangsseitig mit dem zweiten Eingang des Addierglieds verbunden ist, der Minuendeneingang eines ersten Subtrahierglieds von der in an sich bekannter Welse ermittelten Rundtischachskomponente der Zielposition an der rechten Zahnflanke bei veränderter Bottschlittenendlage und der zweite Eingang des Multiplizierglieds sowie der Minuendeneingang eines zweiten Subtrahiergüeds vom vorab ermittelten gegenseitigen Abstand der Zielpositionen an beiden Zahnflanken in der veränderten Bettschlittenendlage beaufschlagt ist, der Subtrahendeneingang des ersten Subtrahierglieds und des zweiten Subtrahierglieds sowie der erste Speicher dem zweiten Subtrahierglied sowie der dritte Speicher dem ersten Subtrahierglied nachgeschaltet ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung dieser Lösung besteht darin, daß das Addierglied, das Dividierglied, das Multiplizierglied und die Subtrahierglieder wenigstens ein Mikroprozessor sind.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1: eine grafische Darstellung im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung bestehenden

geometrischen Beziehungen, Fig. 2: ein Blockschaltbild mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.

In Figur 1 ist ein kartesisches Koordinatensystem dargestellt, auf dessen Nullpunkt sich ein aufgespanntes Zahnradwerkstück bezieht, das mittels des Bettschlittens und des Rundtisches einer im Teilwälzverfahren arbeitenden CNC-gesteuerten Zahnflankenschleifmaschine mit elektronischem Ge'.riebe relativ zu einem eingelückten Schleifkörper bewegbar ist. Die Bettschlittenachse Z bildet die Abszisse und die Rundtischachse C die Ordinate des Koordinatensystems. Eine Basisposition P₀ mit den Achskomponenter. Z₀ und C₀ kennzeichnet eine anfängliche Relativlage, die ein ausgewählter Punkt eines angenommenen Schleifkörpers in einer abgebildeten Jahnlücke einnimmt. Von ihr aus werden Zustellungen allein durch Drehung des Rundtisches vorgenommen, wobei in Richtung zur rechten Zahnflanke 1 eine Zielposition P₁ mit den Achskomponenten Z₀ und C₁ und in Richtung zur linken Zahnflanke 2 eine Zielposition P₄ mit den Achskomponenten Z₀ und C₄ erreicht wird. Bei diesen Zustellungen handelt es sich um Bezugszustellungen, da von den Zielpositionen Pi und P₄ auszugehende Arbeitszustellungen folgen, die dann erst zum Materialabtrag an den Zahnflanken 1 und 2 führen. Die für die Basisposition Po und für beide Zielpositionen Pι und P₄ gleichermaßen gültige Achskomponente Z₀ kennzeichnet eine anfängliche Bettschlittenendlage, die ein Bedienerwählt.

Da die Arbeitszustellung während einer Wälzbewegung konstant bleibt, gehören die Zielpositionen P₁ und P₄ jeweils einer Bezugswälzbahn an, die parallel zur jeweiligen Zahnflanke verläuft und als Bezugswälzgerade mit dem Steigungswinkel K_nf für die rechte Zahnflanke 1 beziehungsweise K_Lf für die linke Zahnflanke 2 abgebildet ist.

Mit der Achskomponente ze versehen befindet sich außerhalb der Bettschlittenendlage z<> eine Bezugsposition Pbrf auf der Bezugswälzgeraden mit der Zielposition Pi und eine Bezugsposition PeiF auf der Bezugswälzgeraden mit der Zielposition P₄. Mit diesen Bezugspositionen P_Brf und P_Bif lassen sich beliebige Positionen auf der betreffenden Bezugswälzgeraden bestimmen, wenn eine der beiden Achskomponenten dieser Positionen festliegt.

Eine Korrektur der anfänglich eingestellten Bettschlittenendlage Z₀ hat eine Verschiebung der Basisposition Po nach Po' mit den Achskomponenten Z₀' und C₀', der Zielposition P₁ nach P₁' mit Hen Achskomponenten Z₀ und C₁' sowie der Zielposition P₄ nach P₄' mit den Achskomponenten Z₉' und c«' zur Folge. Die Bezugsfunktion der Bezugswälzbahnen für Arbeitszustollungen ist nur bei

unveränderter Lage dieser Bezugswälzbahnen gewährleistet. Deshalb ist mit dieser Verschiebung dar Basisposition eine

Größenänderung der Bezugszustellungen verbunden, wenn ungleiche Steigungswinkel Krf und kif vorliegen. Sie erstrecken

sich nun von Po' nach P/ beziehungsweise von Po' nach P/.

Die in Abhängigkeit einer veränderten Bettschlittenendlage vorzunehmende Korrektur der Basisposition für die Bezugszustellungen sowie dieser Bezugszustellungen selbst wird von der in Figur 2 gezeigten Schaltungsanordnung selbsttätig

ermittelt. Diese enthält ein Speicherglied 3 für die Bettschlittenachskomponente z_B der Bezugspositionen Pbrf und Peir, ein

Speicherglied 4 für die Rundtischachskomponente c₆rf der Bezugsposition Pbrf, ein Speicherglied 5 für die Rundtischachskomponente c₈if der Bezugsposition Ρ_Βκ, ein Speicherglied 6 für die Steigung tan Krf der Wälzgeraden für die

rechte Zahnflanke 1, ein Speicherglied 7 für die Steigung tan K₁F der Wälzgeraden für die linke Zahnflanke 2, eine

Lagemeßwertgeber 8 iür die jweils eingestellte Bettschlittenendlage Z₀ bzw. Z₀', einen ersten Speicher 9 für die Bezugszustellung P₀Pt bzw. Po'P/ zur rechten Zahnflanke 1, einen zweiten Speicher 10 für die Bezugszustollung P₀P₄ bzw. P₀T/ zur linken Zahnflanke 2 und einen dritten Speicher 11 für die Rundtischachskomponente C₀ der Basisposition Po. Ein Differenzbildner 12 ist mit seinem Minuendeneingang dem Lademeßwertgeber 8 und mit seinem Subtrahendeneingang

dem Speicherglied 3 nechgeschaltet. Ein Produktbildner 13 ist am Speicherglied 6 und am Differenzbildner 12 angeschlossen,ein Produktbildner 14 am Speicherglied 7 und gleichfalls am Differenzbildner 12. Ein Summationsglied 15 ist eingangsseitig mitdem Speicherglied 4 sowie mit dem Produktbildner 13 verbunden und ein Summationsglied 16 eingangsseitig mit dem

Speicherglied 5 sowie mit dem Produktbildner 14. Dem Summationsglied 15 sind jeweils der Minuendeneingang eines Differenzbildners 17 und eines ersten Subtrahierglied 18 nachgeschaltet, dem Summationsglied 18 der Subtrahendeneingang

des Differenzbildners 17.

Am ersten Speicher 9 und am zweiten Speicher 10 ist ein Addierglied 19 angeschlossen, das ausgangsseitig über ein Tor 20 mit

dem Nennereingang eines Dividierglieds 21, über einen Nullindikator 22 mit dem Steuereingang des Tors 20 sowie mit dem

Steuereingang eines Umschalters 23 und direkt mit dessen erstem Eingang verbunden ist. Das Dividierglied 21 ist mit seinem Zählereingang am ersten Speicher 9 angeschlossen und ausgangsseitig mit dem zweiten Eingang des Umschalters 23

verbunden. Ein Multiplizierglied 24 ist mit dem einen Eingang dem Differenzbildner 17 sowie mit dem anderen Eingang dem

Umschalter 23 nachgeordnet und ausgangsseitig mit dem Eingang des ersten Speichers 9, mit dem Subtrahendenoingang des

ersten Subtrahierglieds 18 sowie mit dem Subtrahendeneingang eines zweiten Subtrahierglieds 25 verbunden. Der

Minuendeneingang dieses zweiten Subtrahierglieds 25 ist am Differenzbildner 17 angeschlossen. Der zweite Speicher 10 ist

dem zweiten Subtrahierglied 25 nachgeschaltet und der dritte Speicher 11 dem ersten Subtrahierglied 18.

Mit Ausnahme des Lagemeßwertgebers 8 können die vorgenannten Funktionselemente und Rechenglieder durch einen

einzigen Mikroprozessor oder durch mehrere Mikroprozessoren realisiert sein.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung ist wie folgt: Die gewählte Basisposition P₀ bestimmt das Datum C₀. Es wird in den Speicher 11 eingeschrieben. Der Speicher 9 wird mit dem Datum der Bezugszustellung P₀P_t und der Speicher 10 mit dem Datum der Bezugszustellung P₀P₄ gefüllt, die Speicherglieder 6

und 7 mit den zahnpaarungsgeometrisch bedingt feststehenden Daten tan k_rf beziehungsweise tan kif und das Speicherglied 3mit dem gewählten Datum für z_B·

Mit der Einstellung der anfänglichen Bettschlittenendlage steht das Datum Z₀ am Lagemeßwertgeber 8 zur Verfügung. Aus ihm,

aus vorab bestimmten Daten von C₁ über C₁₀ und P₀Pt und von c₄ über C₀ und P₀P₄ sowie aus vorab durchgeführten Ermittlungen

(Z₀ - Zb) · tan Khf (1)

und von

CbU=C₄ »= (Z₀ - Zb) · tan k_lf (2)

sind auch die Daten für c_Brf und c_Bu= bekannt und im Speicherglied 4 beziehungsweise Im Speicherglied 5 eingeschrieben. Die Rechenglieder mit den Bezugszeichen 12 bis 18 sowie 24 und 25 bleiben seitens eines nicht dargestellten Steuerwerks ohne Aktivierung, solange die anfängliche Bettschlittenendlage Z₀ beibehalten wird.

Während dieser Zeit ermittelt das Addierglied 19 den gegenseitigen Abstand dor Zielpositionen P) und P₄ unabhängig von den Bezugspositioner. P_BRFund P_BLf gemäß der Beziehung

(3) Solange dieser Abstand P₁P₄ ungleich Null ist, bleibt das Tor 20 durchlässig, das Dividierglied 21 errechnet das Datum

P₁P₄ P₀Pi +

und der in der Schaltstellung Il befindliche Umschalter 23 beaufschlagt den einen Eingang dos Multipliziorglieds 24.

Bei einem Wechsel der Bettschlittenendlage von Z₀ nach Z₀' aktiviert das Steuerwerk die Rechenglieder mit den Bezugszeichen 12

bis 18 sowie 24 und 25. Dabei entstehen

- am Ausgang des Summationsglieds 15 das Datum

Ci' = eg« + (Zo' - Z₈) · tan k_bf (5)

- am Ausgang des Summationsglieds 16 das Datum

c/ = Cblf + (Zo' -Zb)-tan K₁F (6)

- am Ausgang des Differenzbildners 17 das Datum

P₁ ¹P₄' = C₁' - C₄' (7)

Diese Daten, erzeugen zusammen mit den schon vorher verfügbaren Daten

- am Ausgang des Multiplizierglieds 24 die korrigierte Bezugszustellung an der rechten Zahnflanke 1 gemäß der Beziehung

Po'Pi' = Pi'P«' · = (8)

π P₄

- am Ausgang des zweiten Subtrahierglieds 25 die korrigierte Bezugszustellung an der linken Zahnflanke 2 gemäß der Beziehung

fVP7 = p7P7-P7P7 O)

- am Ausgang des ersten Subtrahierglieds 18 die Rundtischachskomponente der korrigierten Basisposition P₀' gemäß der Beziehung

C₀' = C₁' - FVP? (10)

Das Steuerwerk veranlaßt, daß im Speicher 9 das Datum P₀P₁ durch P₀ ¹P₁', im Speicher 10 das Datum P₀P₄ durch Po¹P₄' und im Speicher 11 das Datum C₀ durch C₀' überschrieben wird und die Rechenglieder mit den Bezugszeichen 12 bis 18 sowie 24 und entaktiviert werden. Dadurch wird ein Zustand wie in der Ausgangssituation erreicht, wobei die veränderte Bettschlittenendlage Zo' den Platz der anfänglichen Bettschiittenendlage Z₀ einnimmt.

Da die Ermittlung der korrigierten Parameter nur in einem endlichen Zahlenformat möglich ist, stößt die erreichbare Verzahnungsqualität auf eine dadurch bedingte Grenze. Die Lösung weist aber die vorteilhafte Eigenschaft auf, daß der durch Zahlenrundung entstehende Restfehler sich nicht mit der Anzahl der Änderungen der Bettschiittenendlage erhöhen kann, weil in

die Ermittlung der Parameter Jedesmal die gleiche Bezugsposition P_Brf beziehungsweise Ρ_Βίί einbezogen ist.

Die Schaltungsanordnung behält ihre Funktionsfähigkeit auch bei dem Sonderfall, daß die Bezugszustellungen P₀P₁ und P₀P₄ gleich Null sind. Hierbei gibt das Addierglied 19 den Abstand P₁P₄ gleich Null aus. Der Nullindikator 22 spricht an, schaltet das Tor 20 undurchlässig und bringt den Umschalter 23 in die Schaltstellung I. Dadurch wird das Multiplizierglied 24 mit dem Datum Null beaufschlagt und gibt das Datum P₀ ¹P₁' gleich Null aus. Als Folge wird im Speicher 9 das Datum Null beibehalten, im Speicher 10 das Datum Null durch P₁ ¹P₄'und im Speicher 11 das Datum C₀ durch C₁' überschrieben. Diese Speicherinhalte versetzen die Schaltungsanordnung in die Lage, auf weitere Änderungen der Bettschlittenendlago zu reagieren. Im Hinblick auf Figur 1 wird darauf hingewiesen, daß die Lösung auch dann anwendbar ist, wenn anstelle der anfänglichen Bettschiittenendlage Z₀, in der sich die Zielpositionen P₁ und P₄ befinden, die entgegengesetzte anfängliche Bettschiittenendlage tritt, der die Zielpositionen P₂ und P₃ angehören, die zusammen mit P₁, P₄ und P₆ einen Arbeitszyklus kennzeichnen.

Claims (2)

1. Schaltungsanordnung zum Ermitteln korrigierter Parameter für das Zustellen eines Zahnradwerkstücks relativ zu einem eingelückten Schleifkörper bei einer CNC-gesteuerten Zahnflankenschleifmaschine mit elektronischem Getriebe, die nach dem Teilwälzverfahren arbeitet, wobei die Wälzbahnen grafisch als Wälzgeraden abbildbar sind und die auf den Wälzgeraden für die rechte und linke Zahnflanke liegenden und Bezugszustellungen begrenzenden Zielpositionen, die in einer Bettschlittenendlage von einer in der Zahnlücke befindlichen Basisposition her bestimmbar sind, aus jeweils einer außerhalb dieser Bettschlittenendlage und auf der Wälzgeraden für die betreffende Zahnflanke befindlichen Bezugsposition hergeleitet werden, mit einem ersten Speicher für die Bezugszustellung an der rechten Zahnflanke, einem zweiten Speicher für die Bezugszustellung an der linken Zahnflanke und einem dritten Speicher für die Rundtischachskomponente der Basisposition, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung eines Addierglieds (19), eines Dividiergliedes (21) mit seinem Nennereingang sowie eines Mulitplizierglieds (24) mit seinem ersten Eingang vorgesehen und das Dividierglied (2.1) bei wenigstens einer der beiden von Null abweichenden Bezugszustellungen zum Multiplizierglied (24) verbunden ist, der erste Speicher (9) ausgangsseitig mit dem ersten Eingang des Addierglieds (19) sowie mit dem Zählereingang des Dividierglieds (21) und der zweite Speicher (10) ausgangsseitig mit dem zweiten Eingang des Addierglieds (19) verbunden ist, der Minuendeneingang eines ersten Subtrahierglieds (18) von der in an sich bekannter Weise ermittelten Rundtischachskomponente der Zielposition an der rechten Zahnflanke (1) bei veränderter Bettschlittenendlage und der zweite Eingang des Multiplizierglieds (24) sowie der Minuendeneingang eims zweiten Subtrahierglieds (25) vom vorab ermittelten gegenseitigen Abstand der Zielpositionen an beiden Zahnflanken (1; 2) in der veränderten Bettschlittenendlage beaufschlagt ist, der Subtrahendeneingang des ersten Subtrahierglieds (18) und des zweiten Subtrahierglieds (25) sowie der erste Speicher (9) am Multiplizierglied (24) angeschlossen sind und der zweite Speicher (10) dem zweiten Subtrahierglied (25) sowie der dritte Speicher (11) dem ersten Subtrahierglied (18) nachgeschaltet ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Addierglied (19), das Dividierglied (21), das Multiplizierglied (24) unddieSubtrahiergliedor (18; 25) wenigstens ein Mikroprozessor sind.

Hierzu 2 Seiten Zeichnur ;_dn

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich euf das Ermitteln korrigierter Parameter beim Zustellen eines Zahnradwerkstücks relativ zu einem eingelückten Schleifkörper. "„;.""!;·'·<" * werden die in einer Bettschlittenendlage durchgeführten Bezugszustellungen hin zu beiden Zahnflanken und eine für dieselben zuständige Basisposition in der Zahnlücke bei Änderung der Bettschlittenendlage. Ihre Anwendung ist bei CNC-gesteuerten und im Teilwälzverfahren arbeitenden Zahnflankenschleifmaschinen mit elektronischem Getriebe dann möglich und zweckmäßig, wenn in Verbindung mit einem Einflankenschliff die Zustellung von einer Zahnflanke zur anderen durch Veränderung nur der Rundtischposition vorgenommen wird.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bei einer nach dem Teilwälzverfahren arbeitenden Zahnflankenschleifmaschine wird die Wälzbewegung von zwei Bettschlittenendlagen begrenzt, die üblicherweise für beide Zahnflanken gelten. Dadurch lassen sich die Zustellungen von ein und derselben Basisposition in der Zahnlücke aus ermitteln. Erfolgt die Zustellung nur bis zu einer Zielposition, bei der eine anschließende Wälzbewegung zunächst noch kein Material abträgt, dann kann es sich um eine Bozugszustellung handeln, auf die eine CNC-Steuerung bei späteren Arbeitszustellungen zurückgreift. Eine Arbeitszustellung bleibt entlang der gesamten Zahnflanke konstant. Dadurch besteht oine Abhängigkeit der Bezguszustellungen und der zugehörigen Basispcsition von der Bettschlittenposition. Sie äußert sich als Bezugswälzbahn, die parallel zu der von der betreffenden Zahnpaarungsgeometrie bestimmten Wälzbahn verläuft und unveränderbar sein muß, wenn sie ihre Bezugsfunktion erfüllen soll. In der DDR-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen WP B23F/3149945 wurde bereits vorgeschlagen, wie eine Bezugswälzbahn zu ermitteln ist, wenn unterschiedliche Zahnpaarungsgeometrien beider Zahnflanken zu berücksichtigen sind. Der Bezugswälzbahn gehört eine Bezügsposition für beliebige Positioniervorgänge in der Zahnlücke an. Dieser auch als Basisposition für Zustellungen verwendbaren Bezugsposition ir', c'ne unveränderliche Bettschlittenposition zugeordnet, damit die Bezugsfunktion gewährleistet bleibt. Aus diesem Sachverhalt läßt sich deshalb nicht ableiten, wie vorzugehen ist, wenn zur Vermeidung von Einbußen an Verzahnungsqualität Bezugszustellungen, die an einer Bezugswälzbahn enden, in Abhängigkeit veränderter Bettschiittonendlagen ermittelt werden sollen. Eine solche Situation tritt beim üblichen schrittweisen Herantasten