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Dokumentenidentifikation DE3731699A1 28.04.1988
Titel Steuereinrichtung für Folgen von Arbeitszyklen beim Einflankenschliff eines Zahnradwerkstücks
Anmelder VEB Werkzeugmaschinenkombinat "7. Oktober" Berlin, DDR 1120 Berlin, DD
Erfinder Brandner, Gerhard, Dr.sc.techn., DDR 9063 Karl-Marx-Stadt, DD;
Fränken, Joachim, Dipl.-Ing., DDR 9044 Karl-Marx-Stadt, DD;
Günther, Andreas, Dr.-Ing., DDR 9043 Karl-Marx-Stadt, DD;
Meyer, Hermann, DDR 9061 Karl-Marx-Stadt, DD;
Weigel, Frank, Dipl.-Ing., DDR 9023 Karl-Marx-Stadt, DD
DE-Anmeldedatum 21.09.1987
DE-Aktenzeichen 3731699
Offenlegungstag 28.04.1988
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.04.1988
IPC-Hauptklasse B23F 5/06

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf das Steuern der Folgen von Arbeitszyklen, wie sie bei der Relativbewegung zwischen einem im Einflankenschliff bearbeiteten Zahnradwerkstück und dem Schleifwerkzeug auftreten. Die Anwendung der Erfindung ist bei einer Steuereinrichtung für eine nach dem Teilwälzverfahren arbeitende Zahnflankenschleifmaschine möglich und zweckmäßig.

Aus DD 2 35 429 ist bereits eine Steuereinrichtung für die Arbeitszyklen eines Werkstückträgers beim Einflankenschliff eines Zahnrades auf einer nach dem Teilwälzverfahren arbeitenden Zahnflankenschleifmaschine bekannt. Jeder Arbeitszyklus läuft im Bereich einer Zahnlücke ab und setzt sich aus jeweils mehreren Zykluseinzelbewegungen zusammen. Als wesentliche Zykluseinzelbewegungen gelten eine erste Wälzbewegung zum Schleifen einer ersten Zahnflanke der Zahnlücke, eine erste Spielauslagenbewegung, die die zweite Zahnflanke der Zahnlücke mit dem Schleifkörper in Eingriff bringt, eine zweite Wälzbewegung zum Schleifen der zweiten Zahnflanke, eine zweite Spielauslagenbewegung, die erneut die erste Zahnflanke mit dem Schleifkörper in Eingriff bringt, und schließlich eine Teilbewegung zur nächsten Zahnlücke.

Die jeweils in einer kartesischen Koordinatenachse für den Bettschlitten sowie in einer Rundachse für den Rundtisch definierte Gesamtwegkomponente jeder Zykluseinzelbewegung ist in jeweils einem Speicherbereich eines Programmspeichers abgelegt und wird von dort einem Interpolator zugeführt, wenn der dazu erforderliche Aufruf erfolgt. Jede Gesamtwegkomponente wird aus Basisdaten für die Zahngeometrie errechnet. Einige dieser Basisdaten können theoretisch eine unendliche Stellenzahl aufweisen. Speicher, Rechenwerk und Interpolator der Steuereinrichtung sind aber nur fähig, Daten mit begrenzter Stellenzahl aufzunehmen beziehungsweise zu verarbeiten. Deshalb müssen die betreffenden Basisdaten und gegebenenfalls auch errechneten Zwischenwerte gerundet werden.

Die Rundungsfehler beeinträchtigen die Genauigkeit der Zahngeometrie in jedem Arbeitszyklus erneut. Dadurch können nachteiligerweise die jeweils geltenden Genauigkeitsforderungen nur bis zu einer bestimmten Zähnezahl eingehalten und hohe Güteanforderungen überhaupt nicht erfüllt werden.

Als Ziel der Erfindung soll eine Verbesserung der Genauigkeit des geschliffenen Zahnradwerkstücks erreicht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung für Folgen von Arbeitszyklen beim Einflankenschliff eines Zahnradwerkstücks auf einer nach dem Teilwälzverfahren arbeitenden Zahnflankenschleifmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs so auszubilden, daß die zufolge von Datenrundungen an den Zahnprofilen entstehenden Genauigkeitseinbußen gering gehalten werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der für das Teilen zuständige Bestandteil des Rechenwerks als Absolutwertbildner ausgestaltet, mit einem Dividierglied zur Verrechnung der Zähnezahl im Anschluß an eine Verrechnung eines Bezugskreisumfangs und einer relativen Zahnlückennummer versehen sowie in jedem Arbeitszyklus einer erneuten Aktivierung unterzogen ist, jedem Eingang des Interpolators eine in an sich bekannter Weise aus einem ersten Pufferspeicher, einem zweiten Pufferspeicher sowie einem Subtrahierglied bestehende Zuwachsermittlungsbaugruppe vorgeschaltet ist und die für Zielbestimmungen der übrigen Zykluseinzelbewegungen zuständigen Bestandteile des Rechenwerks ebenfalls in jedem Arbeitszyklus einer erneuten Aktivierung unterzogen sind.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Lösung besteht darin, daß im Absolutwertbildner dem Dividierglied ein Addierglied nachgeschaltet und dessen zweitem Eingang der Absolutwert für eine Bezugsposition in der Rundtischachse zuführbar ist, und daß dem Dividierglied als Zähler ein Produkt mit dem Bezugskreisumfang als erstem Faktor und mit der um Eins verminderten Zahnlückennummer, in der der Arbeitszyklus ablaufen soll, als zweitem Faktor sowie als Nenner die Zähnezahl des Zahnradwerks zuführbar sind.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Absolutwertbildners und des ihm vorgeschalteten Teils des Basisdatenspeichers,

Fig. 3 eine Folge von vier Arbeitszyklen an Hand von Bahngeraden in einem Bettschlitten-/Rundtischachsen- Koordinatensystem.

Eine Steuereinrichtung für Folgen von Arbeitszyklen beim Einflankenschliff eines Zahnradwerkstücks, das auf einer Zahnflankenschleifmaschine im Teilwälzverfahren bearbeitet wird, enthält gemäß Fig. 1 einen Basisdatenspeicher 1, dem seriell ein Rechenwerk 2, ein Datenverteiler 3 und ein Programmdatenspeicher 4 mit fünf Speicherbereichen 5 bis 9 nachgeschaltet sind. Jeder Speicherbereich 5 bis 9 ist für Sollwerte in einer Bettschlittenachse y und für Sollwerte in einer Rundtischachse c zuständig. Am jeweiligen Ausgang der Speicherbereiche 5 bis 9 für die Sollwerte in der Bettschlittenachse y ist über die Reihenschaltung eines Rundungsglieds 10 und einer Zuwachsermittlungsbaugruppe 11 der achszugeordnete Eingang eines Interpolators 12 angeschlossen, dem über einen achszugeordneten Ausgang ein Bettschlittentrieb 13 nachgeschaltet ist. Analog hierzu schließt sich am jeweiligen Ausgang der Speicherbereiche 5 bis 9 für die Rundtischachse c die Reihenschaltung eines Rundungsgliedes 14 und einer Zuwachsermittlungsbaugruppe 15 an und führt zum achszugeordneten Eingang des Interpolators 12, dessen achszugeordneter Ausgang mit einem Rundtischantrieb 16 verbunden ist. Jeder Arbeitszyklus läuft mit den in der Charakteristik des bekannten Standes der Technik genannten fünf wesentlichen Zykluseinzelbewegungen ab. Als jeweils fünfte Zykluseinzelbewegung soll das Teilen von der betreffenden Zahnlücke zur vorgesehenen nächsten Zahnlücke gelten. Der für dieses Teilen zuständige Bestandteil des Rechenwerks 2 ist als Absolutwertbildner 17 ausgestaltet.

Die beiden Zuwachsermittlungsbaugruppen 11 und 15 enthalten jeweils in Reihe geschaltet einen ersten Pufferspeicher18, einen zweiten Pufferspeicher 19 sowie ein mit seinem Subtrahendeneingang angeschlossenes Subtrahierglied 20, dessen Minuendeneingang mit dem Ausgang des ersten Pufferspeichers 18 verbunden ist.

Ein Steuerwerk 21 ist unter anderem dazu eingesesetzt, nach jeder vollendeten Zykluseinzelbewegung einen mit fünf Zählstellungen versehenen Ringzähler 22 zu veranlassen, die jeweils nächste Zählstellung einzunehmen. In jeder Zählstellung aktiviert der Ringzähler 22 den zugeordneten Speicherbereich 5 bis 9, der daraufhin seine zwei gespeicherten Sollwerte ausgibt.

Der in Fig. 2 ausführlicher dargestellte Teil des Basisdatenspeichers 1 zeigt einen Speicher 23 für die Zahl Eins, einen Speicher 24 für die relative Zahnlückennummer n, in der der Arbeitszyklus ausgeführt werden soll, einen Speicher 25 für eine vereinbarungsgemäß ganzzahlige Anzahl von Inkrementen als Umfang UB eines machinenspezifisch festgelegten Bezugskreises, einen Speicher 26 für die Zähnezahl z des Zahnradwerkstücks sowie einen Speicher 27 für den Absolutwert c&sub1;&sub0; der gewählten Bezugsposition in der Rundtischachse c. Der Absolutwertbildner 17 enthält einen Subtrahierer 28, einen Produktbildner 29, ein Dividierglied 30 und ein Addierglied 31.

Der Subtrahierer 28 ist mit seinem Minuendeneingang am Speicher 24 und mit seinem Subtrahendeneingang am Speicher 23 angeschlossen, der Produktbildner 29 mit einem Eingang am Speicher 25 und mit dem anderen Eingang am Ausgang des Subtrahierers 28. Das Dividierglied 30 ist über seinen Zählereingang mit dem Ausgang des Produktbildners 29 und über seinen Nennereingang mit dem Ausgang des Speichers 26 verbunden. Das Addierglied 31 ist mit dem einen Eingang dem Speicher 27 nachgeschaltet und mit dem anderen Eingang dem Dividierglied 30.

Fig. 3 zeigt vier aufeinanderfolgende Arbeitszyklen, dargestellt als Bahngeraden für jede Zykluseinzelbewegung in einem Koordinatensystem mit der Bettschlittenachse y als Abszisse und mit der Rundtischachse c als Ordinate. Der erste Arbeitszyklus beginnt an der Startposition P&sub1;&sub0;, verläuft in Pfeilrichtung weiter und endet an der Zielposition P&sub1;&sub5;, die zugleich Startposition für den zweiten Arbeitszyklus ist. Die Zykluseinzelbewegungen P&sub1;&sub1;→P&sub1;&sub2;, P&sub1;&sub3;→P&sub1;&sub4;, P&sub2;&sub1;→P&sub2;&sub2;, P&sub2;&sub3;→P&sub2;&sub4; usw. betreffen die Wälzbewegungen entlang der Zahnflanken in der betreffenden Zahnlücke, die Zykluseinzelbewegungen P&sub1;&sub0;→P&sub1;&sub1;, P&sub1;&sub2;→P&sub1;&sub3;, P&sub1;&sub4;→P&sub1;&sub0; usw. die Spielauslagenbewegungen und die Zykluseinzelbewegungen P&sub1;&sub0;→P&sub1;&sub5;, P&sub2;&sub0;→P&sub2;&sub5; usw. die Teilbewegungen von einer Zahnlücke zur nächsten Zahnlücke. Die Koordinatenwerte y&sub1;&sub0; und c&sub1;&sub0; der Startposition P&sub1;&sub0; sind so gewählt, daß sie von der Steuereinrichtung ohne Datenrundungen verarbeitbar sind. Der gepunktet dargestellte Verlauf des ersten Arbeitszyklus zeigt dessen Zykluseinzelbewegungen entsprechend der theoretisch erforderlichen Zahngeometrie. Jede Zielposition weicht aber von der theoretischen Zielposition in einer Achskomponente oder in beiden Achskomponenten ab, wenn die entsprechenden Daten wegen der vom Basisspeicher 1, vom Rechenwerk 2, von den Speicherbereichen 5 bis 9 und/oder vom Interpolator 12 verarbeitbaren Stellenanzahl gerundet werden müssen. Die Anordnung der beiden Rundungsglieder 10 und 14 geht davon aus, daß zumindest dem Interpolator 12 gerundete Daten zugeführt werden. Der tatsäschliche Verlauf des ersten Arbeitszyklus weicht deshalb vom theoretischen Verlauf ab und stimmt mit ihm nur in der Startposition P&sub1;&sub0; überein.

Ohne die erfindungsgemäße Lösung würden jeder Zielposition P&sub2;&sub0; bis P&sub2;&sub5; des zweiten Arbeitszyklus nicht nur die schon gerundeten Daten vom ersten Arbeitszyklus bei der Kettenmaßverrechnung zugrunde gelegt, sondern auch noch positionsspezifische neue Rundungen hinzugefügt. Im ungünstigsten Fall summieren sich zwei Abrundungen oder zwei Aufrundungen. Dann weicht der zweite Arbeitszyklus noch mehr als der erste Arbeitszyklus vom theoretischen Verlauf ab, wie es der gestrichelt dargestellte Verlauf zeigt. Die gleiche Situation ist den gestrichelt dargestellten Verläufen des dritten und des vierten Arbeitszyklus zugrunde gelegt.

Die erfindungsgemäße Lösung hält demgegenüber die Auswirkungen von Datenrundungen sehr gering. Das geschieht zum einen dadurch, daß das Dividierglied 30 dem Produktbildner 29 nachgeschaltet ist. Es errechnet das Datum



als Summanden für den Koordinatenwert c&sub2;&sub0;, c&sub3;&sub0; einer jeden neuen Zielposition P&sub2;&sub0;, P&sub3;&sub0; usw. beim Teilen. Das Addierglied 31 bildet aus ihm und aus dem Koordinatenwert c&sub1;&sub0; der Startposition P&sub1;&sub0; die Summe. Der von Fall zu Fall unvermeidliche Rundungsfehler ist nur auf die Datenrundung für jeweils den einen Koordinatenwert c&sub2;&sub0;, c&sub3;&sub0; usw. beschränkt.

Zum anderen sorgen die dem Interpolator 12 vorgeschalteten Zuwachsermittlungsbaugruppen 11 bzw. 15 dafür, daß nur die den beiden Koordinatenwerten y&sub1;&sub1; bzw. c&sub1;&sub1;, y&sub1;&sub2; bzw. c&sub1;&sub2; usw. der Zielpositionen P&sub1;&sub1;, P&sub1;&sub2; usw. jeweils eigenen Rundungsfehler wirksam sind. Das Subtrahierglied 20 bildet nicht nur den Datenzuwachs aus dem im ersten Pufferspeicher 18 enthaltenen neuen Datum abzüglich des im zweiten Pufferspeicher 19 enthaltenen vorherigen Datums, sondern es subtrahiert mit dem vorherigen Datum zugleich wieder dessen zuvor additiv eingerechneten Rundungsfehler.

Die aktuelle Zielposition P&sub1;&sub1;, P&sub1;&sub2; usw. wird jeweils unter Zugrundelegung ein und derselben Bezugsposition bestimmt. Als Bezugsposition kann beispielsweise die Startposition P&sub1;&sub0; dienen.

Die beschriebene Lösung begrenzt die Genauigkeitseinbußen auf nur wenige unvermeidliche Datenrundungen. Einer Anhäu- fung von Datenrundungen von Zielposition zu Zielposition und damit auch von Arbeitszyklus zu Arbeitszyklus wird wirksam begegnet.

Dadurch lassen sich hohe Güteanforderungen bei der Zahnradfertigung erfüllen.

  • Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen:

    1 Basisdatenspeicher

    2 Rechenwerk

    3 Datenverteiler

    4 Programmdatenspeicher

    5 Speicherbetrieb

    6 Speicherbetrieb

    7 Speicherbetrieb

    8 Speicherbetrieb

    9 Speicherbetrieb

    10 Rundungsglied

    11 Zuwachsermittlungsbaugruppe

    12 Interpolator

    13 Bettschlittenantrieb

    14 Rundungsglied

    15 Zuwachsermittlungsbaugruppe

    16 Rundtischantrieb

    17 Absolutwertbildner

    18 Pufferspeicher

    19 Pufferspeicher

    20 Subtrahierglied

    21 Steuerwerk

    22 Ringzähler

    23 Speicher

    24 Speicher

    25 Speicher

    26 Speicher

    27 Speicher

    28 Subtrahierer

    29 Produktbildner

    30 Dividierglied

    31 Addierglied


Anspruch[de]
  1. 1. Steuereinrichtung für Folgen von Arbeitszyklen beim Einflankenschliff eines Zahnradwerkstücks auf einer nach dem Teilwälzverfahren arbeitenden Zahnflankenschleifmaschine mit einem Rechenwerk zur arithmetischen Verarbeitung von Basisdaten und mit einem Interpolator, der für Wegsollwerte in der Bettschlittenachse und für Wegsollwerte in der Rundtischachse des Werkstückträgers je einen Eingang aufweist, gekennzeichnet dadurch, daß der für das Teilen zuständige Bestandteil des Rechenwerks (2) als Absolutwertbildner (17) ausgestaltet, mit einem Dividierglied (30) zur Verrechnung der Zähnezahl im Anschluß an eine Verrechnung eines Bezugskreisumfangs und einer relativen Zahnlückennummer versehen sowie in jedem Arbeitszyklus einer erneuten Aktivierung unterzogen ist, jedem Eingang des Interpolators (12) eine in an sich bekannter Weise aus einem ersten Pufferspeicher (18), einem zweiten Pufferspeicher (19) sowie einem Subtrahierglied (20) bestehende Zuwachsermittlungsbaugruppe (11; 15) vorgeschaltet ist und die für Zielbestimmungen der übrigen Zykluseinzelbewegungen zuständigen Bestandteile des Rechenwerks (2) ebenfalls in jedem Arbeitszyklus einer erneuten Aktivierung unterzogen sind.
  2. 2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß im Absolutwertbildner (17) dem Dividierglied (30) ein Addierglied (31) nachgeschaltet und dessen zweitem Eingang der Absolutwert für eine Bezugsposition in der Rundtischachse zuführbar ist und daß dem Dividierglied (30) als Zähler ein Produkt mit dem Bezugskreisumfang als erstem Faktor und mit der um Eins verminderten Zahnlückennummer, in der der Arbeitszyklus ablaufen soll, als zweitem Faktor sowie als Nenner die Zähnezahl des Zahnradwerkstücks zuführbar sind.






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