CH655881A5

CH655881A5 - METHOD AND DEVICE FOR AUTOMATICALLY REGULATING THE ANGLE POSITION OF A PRE-TOOTHED WORKPIECE WITH REGARD TO A WORM-SHAPED TOOL.

Info

Publication number: CH655881A5
Application number: CH274782A
Authority: CH
Inventors: Roland Rebsamen
Original assignee: Reishauer Ag
Priority date: 1982-05-04
Filing date: 1982-05-04
Publication date: 1986-05-30
Also published as: DE3314793A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum automatischen Einregulieren der Winkellage eines vorverzahnten Werkstücks gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie auf eine Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens. The invention relates to a method for automatically adjusting the angular position of a pre-toothed workpiece according to the preamble of claim 1 and to a device for carrying out the method.

Aus der DE-OS 2 744 562 sind ein Verfahren und eine Einrichtung bekannt, um bei einer nach dem Schraubwälzverfahren arbeitenden, zwangslaufgeregelten Zahnradbearbeitungsmaschine das Einfahren des sich drehenden Werkzeugs in die vorbearbeitete Verzahnung eines sich in einem bestimmten Verhältnis zum Werkzeug drehenden Werk-5 stücks zu steuern. Die bekannte Einrichtung arbeitet mit einem pneumatischen Differenzdruckgeber, welcher vor dem Bearbeitungsbeginn, d.h. ausserhalb eines Eingriffs des Werkzeugs in das Werkstück, zwischen das mit der Arbeitsdrehzahl laufende, schneckenförmige Werkzeug, z.B. einen io Wälzfräser oder eine Schleifschnecke, und das vorverzahnte, ebenfalls mit der Arbeitsdrehzahl laufende Werkstück eingeführt wird. Dabei wird die gegenseitige Lage der Zähne des Werkstücks und des Werkzeugs durch die plötzlichen Druckänderungen, welche durch die am Geber vorbeilaufen-is den Zahnkopfkanten verursacht werden, ermittelt. Mit Schaltungsmitteln zur Erzeugung von Korrektursignalen wird das Werkstück in die bezüglich des Werkzeugs richtige Lage gebracht. From DE-OS 2 744 562, a method and a device are known for the retracting of the rotating tool into the pre-machined toothing of a workpiece 5 rotating in a certain ratio to the tool in a positive gear controlled machine working according to the screw-rolling method Taxes. The known device works with a pneumatic differential pressure transmitter, which before the start of processing, i.e. outside of an engagement of the tool in the workpiece, between the worm-shaped tool running at the working speed, e.g. an io hob or a grinding worm, and the pre-toothed workpiece, which also runs at the working speed, is inserted. The mutual position of the teeth of the workpiece and the tool is determined by the sudden pressure changes which are caused by the tooth tip edges running past the encoder. The workpiece is brought into the correct position with respect to the tool with circuit means for generating correction signals.

Da die Zahnkopfkanten, vor allem am vorverzahnten 20 Werkstück, infolge ungieichmässiger Kopfkanten-Anschrä-gungen unterschiedlich sein können, ist dieses Verfahren mit Ungenauigkeiten behaftet. Dies kann dazu führen, dass beispielsweise bei Vorhandensein von sehr geringen Nachbear-beitungs-Aufmassen an den Zahnflanken dieselben am lin-25 ken und rechten Profil nicht gleichmässig abgetragen werden, d.h. die Zahnflanken auf der einen Profilseite noch nicht nachbearbeitete Bereiche aufweisen können. Im weiteren muss für das Einfahren, das Messen und das Ausfahren des Gebers eine gewisse Zeit aufgewendet werden, die als 30 Verlustzeit in die Kostenrechnung des Bearbeitungsprozesses eingeht. Since the tooth tip edges, especially on the pre-toothed workpiece, can be different due to irregular head edge bevels, this method is subject to inaccuracies. This can lead to the fact that, for example, if there are very small post-machining dimensions on the tooth flanks, they are not removed evenly on the left and right profile, i.e. the tooth flanks on one side of the profile may have areas that have not yet been reworked. In addition, a certain amount of time has to be spent on retracting, measuring and extending the encoder, which is included in the costing of the machining process as a loss of 30 hours.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren der eingangs genannten Art und eine Einrichtung zu seiner 3S Ausführung zu schaffen, welche genauer und zeitgünstiger arbeiten. The object of the present invention is to provide a method of the type mentioned at the outset and a device for its 3S version which work more precisely and more economically.

Erfindungsgemäss weist das Verfahren der eingangs genannten Art die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale auf. Die erfindungsgemäs-40 se Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens ist durch die im Patentanspruch 5 angeführten Merkmale gekennzeichnet. According to the invention, the method of the type mentioned at the outset has the features stated in the characterizing part of patent claim 1. The device according to the invention for carrying out the method is characterized by the features stated in patent claim 5.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindungsgegenstände wird nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen: An embodiment of the subject matter of the invention is explained below with reference to the drawings. Show it:

45 Fig. 1 ein Prinzipschema einer Einrichtung zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens, 45 shows a basic diagram of a device for carrying out the method according to the invention,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines schneckenförmigen Werkzeugs mit angebautem Drehschrittgeber, 2 is a perspective view of a helical tool with attached rotary encoder,

Fig. 3 bis Fig. 6 schematische Darstellungen verschiede-50 ner aufeinanderfolgender Schritte bei der Ausführung des Verfahrens, 3 to 6 are schematic representations of various successive steps in the execution of the method,

Fig. 7 ein Diagramm des Verlaufs des Drehwinkels des Werkstücks in Abhängigkeit von der Zeit. Fig. 7 is a diagram of the course of the angle of rotation of the workpiece as a function of time.

Gemäss Fig. 1 ist mit einem drehbaren Werkstück 1, weiss ches als ein vorverzahntes Zahnrad teilweise dargestellt ist und welches von einem Werkstückmotor 2 angetrieben wird, ein Doppelspur-Drehschrittgeber 3 verbunden, wie er in bekannter Weise für eine Winkelschritt-Impulsabtastung mit gleichzeitiger Drehrichtungserkennung vorgesehen ist. Mit 60 einem drehbaren Werkzeug 4. welches als Schleifschnecke dargestellt ist und welches von einem Werkzeugmotor 5 angetrieben wird, ist ein Dreispur-Drehschrittgeber 6 verbunden, bei welchem zwei Spuren ebenfalls für eine Winkelschritt-Impulsabtastung mit gleichzeitiger Drehrichtungser-65 kennung vorgesehen sind. Die dritte Spur des Gebers 6 erzeugt einen sogenannten Nullindex, d.h. einen Nullimpuls bei jeder Umdrehung des Werkzeugs 4 in exakt der gleichen Winkellage des Werkzeugs 4. 1, a double-track rotary encoder 3 is connected to a rotatable workpiece 1, which is partially shown as a pre-toothed gear and which is driven by a workpiece motor 2, as is provided in a known manner for angular step pulse sensing with simultaneous detection of the direction of rotation is. With a rotatable tool 4. which is shown as a grinding worm and which is driven by a tool motor 5, a three-track rotary encoder 6 is connected, in which two tracks are also provided for angular step pulse scanning with simultaneous direction of rotation detection. The third track of the encoder 6 generates a so-called zero index, i.e. a zero pulse with each revolution of the tool 4 in exactly the same angular position of the tool 4.

3 3rd

655 881 655 881

Vorzugsweise sind die Rasterfelder der beiden Spuren des Gebers 3 bzw. der beiden erstgenannten Spuren des Gebers 6 jeweils um eine Viertelteilung ihrer Rasterteilung zueinander versetzt angeordnet. Dies ermöglicht einerseits eine Drehrichtungserkennung und andererseits eine Vervierfachung der Impulszahl je Umdrehung des Werkstücks 1 bzw. des Werkzeugs 4. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass der auf einer Schleifspindel 7 des Werkzeugs 4 bzw. der Schleifschnecke fest angebrachte Drehschrittgeber 6 mit einer Nullindexmarke 8 versehen ist, so dass ein Geberkopf 9 jeweils beim Durchlaufen der Nullindexmarke 8, d.h. für eine bestimmte, feste Winkellage des Werkzeugs 4, einen entsprechenden Nullimpuls abgibt. Diese Winkellage ist auf dem Werkzeug 4 durch einen gegenüber der Senkrechten winkel-mässig versetzten Punkt 10 angedeutet. The grid fields of the two tracks of the transmitter 3 or of the two first-mentioned tracks of the transmitter 6 are preferably offset from one another by a quarter division of their grid division. On the one hand, this enables a detection of the direction of rotation and, on the other hand, a fourfold increase in the number of pulses per revolution of the workpiece 1 or the tool 4. From FIG. 2 it can be seen that the rotary encoder 6 fixed on a grinding spindle 7 of the tool 4 or the grinding worm with a zero index mark 8 is provided, so that an encoder head 9 each time it passes through the zero index mark 8, ie outputs a corresponding zero pulse for a specific, fixed angular position of the tool 4. This angular position is indicated on the tool 4 by a point 10 offset angularly with respect to the vertical.

Gemäss Fig. 1 sind die Winkelschrittimpulse des Gebers 3 des Werkstücks 1, die mit einer Frequenz fwl auftreten, und die Winkelschrittimpulse des Gebers 6 des Werkzeugs 4, die mit einer Frequenz fw2 auftretende einem Schaltungsteil 11 bzw. 12 eines Rechners 13 zugeführt. Die Schaltungsteile 11, 12 detektieren die jeweiligen Drehrichtungen des Werkstücks 1 und des Werkzeugs 4 und bilden eine Vervierfachung der Winkelschrittimpulse. Über eine angeschlossene Verbindungsschaltung 14 (Interface) gelangen die entsprechenden Impulse iwli bzw. iw2j zu einer Recheneinheit 15. Der Recheneinheit 15 sind ebenfalls die Nullimpulse des Gebers 6 des Werkzeugs 4 zugeführt. Über ein weiteres Schaltungsteil 16 können die Zahnraddaten, nämlich die Zähnezahl z des Werkstücks 1 und die Gangzahl g des Werkzeugs 4, eingegeben werden. 1, the angular step pulses of the encoder 3 of the workpiece 1, which occur at a frequency fwl, and the angular step pulses of the encoder 6 of the tool 4, which occur at a frequency fw2, are fed to a circuit part 11 or 12 of a computer 13. The circuit parts 11, 12 detect the respective directions of rotation of the workpiece 1 and the tool 4 and form a quadrupling of the angular step pulses. The corresponding pulses iwli or iw2j reach a computing unit 15 via a connected connection circuit 14 (interface). The computing unit 15 also receives the zero pulses from the transmitter 6 of the tool 4. The gearwheel data, namely the number of teeth z of the workpiece 1 and the number of gears g of the tool 4, can be entered via a further circuit part 16.

Die von der Recheneinheit 15 in noch zu erläuternder Weise erzeugten digitalen Steuersignale werden durch einen im Rechner 13 enthaltenen Digital-Analogwandler 17 in entsprechende analoge Steuersignale umgewandelt, welche über einen Leistungsverstärker 18 dem Werkstückmotor 2 zur Steuerung seiner Drehzahl zugeführt werden. The digital control signals generated by the computing unit 15 in a manner yet to be explained are converted by a digital-to-analog converter 17 contained in the computer 13 into corresponding analog control signals, which are fed to the workpiece motor 2 via a power amplifier 18 to control its speed.

Die vorliegende Einrichtung weist zudem einen schematisch dargestellten Positionierungsfinger 19 auf. Dieser ist in Längsrichtung verschiebbar und greift in seiner vorgeschobenen Lage in eine Zahnlücke der vorbearbeiteten Verzahnung des Werkstücks 1 ein. Der Positionierungsfinger 19 nimmt eine bezüglich des Maschinenständers fixe Lage ein, wodurch gewährleistet wird, dass jedes Werkstück 1 in einer bezüglich seiner Verzahnung immer gleichen Bearbeitungslage aufgespannt wird. Ferner ist ersichtlich, dass die Winkellage des Werkzeugs 4 bezüglich des Positionierungsfingers 19 bei der Erzeugung des Nullimpulses starr ist. Durch den Positionierungsfinger 19 und durch die Nullindexmarke 8 (Fig. 2) des Gebers 6 des Werkzeugs 4 wird somit immer die genau gleiche Ausgangslage des Werkstücks 1 und des Werkzeugs 4 gewährleistet. The present device also has a schematically represented positioning finger 19. This can be displaced in the longitudinal direction and, in its advanced position, engages in a tooth gap in the pre-machined toothing of the workpiece 1. The positioning finger 19 assumes a fixed position with respect to the machine stand, which ensures that each workpiece 1 is clamped in a machining position that is always the same in terms of its toothing. It can also be seen that the angular position of the tool 4 with respect to the positioning finger 19 is rigid when the zero pulse is generated. The positioning finger 19 and the zero index mark 8 (FIG. 2) of the encoder 6 of the tool 4 thus ensure that the workpiece 1 and the tool 4 always have exactly the same starting position.

Anhand der Fig. 3 bis 6 werden nun die aufeinanderfolgenden Schritte des mittels der Einrichtung nach Fig. 1 einschliesslich des Positionierungsfingers 19 der Fig. 3 ausgeführten Verfahrens zum automatischen Einregulieren der Drehzahl und der Winkellage des Werkstücks 1 bezüglich des Werkzeugs 4 beschrieben. 3 to 6, the successive steps of the method carried out by means of the device according to FIG. 1 including the positioning finger 19 of FIG. 3 for automatically adjusting the speed and the angular position of the workpiece 1 with respect to the tool 4 will now be described.

Gemäss Fig. 3 wird in einem Zeitpunkt t<0 das Werkstück 1 mittels des Positionierungsfingers 19 in die bereits erwähnte fixe Lage gebracht und in dieser auf dem Werkstückantrieb aufgespannt. Das Werkzeug 4, das sich ausserhalb eines Eingriffs mit dem Werkstück 1 befindet, dreht hierbei mit seiner Arbeitsdrehzahl nw2. According to FIG. 3, at a time t <0, the workpiece 1 is brought into the already mentioned fixed position by means of the positioning finger 19 and clamped in this on the workpiece drive. The tool 4, which is outside of an engagement with the workpiece 1, rotates at its working speed nw2.

Anschliessend wird der Positionierungsfinger 19 aus der Verzahnung des Werkstücks 1 ausgefahren, was mit Vorteil automatisch erfolgt. Da es möglich ist, dass sich das Werkstück 1 beim Ausfahren des Positionierungsfingers 19 um einen gewissen, wenn auch kleinen Winkel verdrehen könnte, The positioning finger 19 is then moved out of the toothing of the workpiece 1, which advantageously takes place automatically. Since it is possible for the workpiece 1 to rotate through a certain, albeit small, angle when the positioning finger 19 is extended,

erfolgt die Aktivierung einer Zählung der Impulse des Gebers 3 des Werkstücks 1 in der Recheneinheit 15 bereits kurz vor dem Beginn der Ausfahrbewegung des Positionierungsfingers 19. Dadurch werden in der Recheneinheit 15 Aus-s richtabweichungen des Werkstücks 1 nach dessen Aufspannen von anfang an berücksichtigt, indem die entsprechenden Geberimpulse je nach Sinn der genannten kleinen Verdrehung des Werkstücks 1 in der Recheneinheit 15 positiv oder negativ gezählt und gespeichert werden. the pulses of the encoder 3 of the workpiece 1 are activated in the computing unit 15 shortly before the start of the extension movement of the positioning finger 19. As a result, in the computing unit 15 alignment deviations of the workpiece 1 after its clamping are taken into account from the beginning, by the corresponding encoder pulses are counted positively or negatively and stored in the computing unit 15, depending on the sense of the small rotation of the workpiece 1 mentioned.

io Nachdem der Positionierungsfinger 19 vollständig aus der Verzahnung des Werkstücks 1 ausgefahren ist, wird in der Recheneinheit 15 durch eine nicht näher erläuterte Schaltvorrichtung eine Steuerlogik für die Nullimpulserkennung freigegeben, beispielsweise ein Zeitfenster, in welchem 15 ein der Recheneinheit 15 gemäss Fig. 1 zugeführter Nullimpuls erkannt wird. Die Nullindexmarke 8 (Fig. 2) wird nun ein nächstes Mal am Geberkopf 9 vorbeilaufen, was in Fig. 4 schematisch dargestellt ist. Insbesondere ist daraus ersichtlich, dass in diesem Zeitpunkt t = 0 der der Lage der Nullin-20 dexmarke 8 entsprechende Punkt 10 des mit der Drehzahl nw2 drehenden Werkzeugs 4 genau mit einem virtuellen Berührungspunkt 20 des stillstehenden Werkstücks 1 (nwl = 0) übereinstimmt, d.h. dass die beiden Profile lagemässig übereinstimmen. After the positioning finger 19 has completely moved out of the toothing of the workpiece 1, a control logic for the zero pulse detection is released in the computing unit 15 by a switching device (not explained in more detail), for example a time window in which 15 a zero pulse supplied to the computing unit 15 according to FIG. 1 is recognized. The zero index mark 8 (FIG. 2) will now pass the transducer head 9 a next time, which is shown schematically in FIG. 4. In particular, it can be seen from this that at this point in time t = 0, the point 10 of the tool 4 rotating at the speed nw2 corresponding to the position of the zero mark 8 exactly corresponds to a virtual contact point 20 of the stationary workpiece 1 (nwl = 0), i.e. that the two profiles correspond in position.

25 In diesem Ausgangszeitpunkt t = 0 bewirkt das Nullsignal erstens die Zählung der vom Geber 6 des Werkzeugs 4 erzeugten Winkelschrittimpulse in der Recheneinheit 15, zweitens den Start des Werkstückmotors 2 zwecks Hochlaufens des Werkstücks 1 und drittens eine Drehwinkelberech-30 nung für das Werkstück 1 und das Werkzeug 4. In an sich bekannter Weise erfolgt in der Recheneinheit 15 die Erzeugung von Steuersignalen für den Werkstückmotor 2 durch jeweilige Bilanzbildung der Impulse der Geber 3 und 6 in sehr kurzen Zeitabständen von etwa 1 ms, wie dies beispiels-35 weise in der DE-PA 2 724 602 beschrieben ist. Die Bestimmung des in einem Zeitpunkt t zurückgelegten Drehwinkels erfolgt durch Aufsummieren der Winkelschrittimpulse in der Recheneinheit 15. Im Falle des Werkstücks 1 werden hierbei die von seinem Geber 3 gelieferten Impulse zuerst mit der 40 Zähnezahl z und der reziproken Gangzahl 1/g multipliziert und hierauf aufsummiert, so dass der im Zeitpunkt t zurückgelegte Drehwinkel awl des Werkstücks 1 gegeben ist durch fc/dt 25 At this starting point in time t = 0, the zero signal firstly causes the angular step pulses generated by the encoder 6 of the tool 4 to be counted in the arithmetic unit 15, secondly the workpiece motor 2 is started in order to run up the workpiece 1, and thirdly a rotation angle calculation for the workpiece 1 and the tool 4. In a manner known per se, the control unit 15 generates control signals for the workpiece motor 2 by balancing the pulses of the transmitters 3 and 6 at very short time intervals of approximately 1 ms, as is the case, for example, in DE -PA 2 724 602. The angle of rotation traveled at a point in time t is determined by adding up the angular step pulses in the computing unit 15. In the case of the workpiece 1, the pulses supplied by its encoder 3 are first multiplied by the number of teeth z and the reciprocal number of gears 1 / g and then summed up , so that the rotation angle awl of the workpiece 1 covered at time t is given by fc / dt

— ^ WÏ i • —- - ^ WÏ i • —-

/«O /"O

2_ 2_

9 9

worin At die Abtastzeit der Recheneinheit 15 und iwlj die Anzahl der Impulse des Gebers 3 pro Abtastintervall At sind. Die aufsummierte Winkelschrittimpulszahl des Gebers 6 des 55 Werkzeugs 4 ist proportional dem zurückgelegten Drehwinkel bezüglich der Nullindexlage, so dass der im Zeitpunkt t zurückgelegte Drehwinkel aw2 des Werkzeugs 4 gegeben ist durch where At is the sampling time of the computing unit 15 and iwlj the number of pulses of the encoder 3 per sampling interval At. The total number of angular steps of the encoder 6 of the 55 tool 4 is proportional to the angle of rotation covered with respect to the zero index position, so that the angle of rotation aw2 of the tool 4 covered at time t is given by

60 60

cC cC

bUt but

- £ U - £ U

65 65

i* 0 i * 0

worin iw2j die Anzahl der Impulse des Gebers 6 pro Abtastintervall At ist. where iw2j is the number of pulses of the encoder 6 per sampling interval At.

655 881 655 881

4 4th

Beim Hochlaufen wird das Werkstück 1 mit dem maximalen Drehmoment des Werkstückmotors 2 auf die für den Gleichlauf mit dem Werkzeug 4 erforderliche Drehzahl beschleunigt. Diese ist gegeben durch nivl = nw2 ' S/Z' When starting up, the workpiece 1 is accelerated with the maximum torque of the workpiece motor 2 to the speed required for synchronization with the tool 4. This is given by nivl = nw2 'S / Z'

wobei nwl und nw2 die Drehzahlen des Werkstücks 1 bzw. des Werkzeugs 4 sind. Die Recheneinheit 15 ermittelt diese Drehzahl über die folgende Bedingung für die ihm zugeführten Impulse iwli und iw2i: where nwl and nw2 are the speeds of the workpiece 1 and the tool 4, respectively. The computing unit 15 determines this speed using the following condition for the pulses iwli and iw2i supplied to it:

'wli ' z/§ = Îw2i- 'wli' z / § = Îw2i-

Mit der Erreichung der Gleichlaufdrehzahl ist jedoch eine Übereinstimmung der Drehwinkellage des Werkstücks 1 mit derjenigen des Werkzeugs 4 noch nicht erreicht. Vielmehr liegt in einem Zeitpunkt t, in welchem die Gleichlaufdrehzahl erreicht wird, ein Drehwinkelfehler Aa des Werkstücks 1 vor, der gegeben ist durch When the synchronous speed is reached, however, the angular position of the workpiece 1 does not match that of the tool 4. Rather, at a point in time t at which the synchronization speed is reached, there is an angle of rotation error Aa of the workpiece 1, which is given by

4oC = °\,2 ^ 4oC = ° \, 2 ^

t/At did

— C'w2i ™" 'wlf ' ~H~ ^ 1 i = 0 J - C'w2i ™ "'wlf' ~ H ~ ^ 1 i = 0 J

worin aw2(t*) und aw!(t*) die im Zeitpunkt * zurückgelegten Drehwinkel des Werkzeugs 4 bzw. des Werkstücks 1 sind. In Fig. 5 ist eine solche Lage des Werkstücks 1 bezüglich des Werkzeugs 4 dargestellt. Der dargestellte Drehwinkelfehler Aa ist natürlich um eine beträchtliche Anzahl voller Umdrehungen 2k des Werkstücks 1 grösser, was jedoch ohne Belang ist. where aw2 (t *) and aw! (t *) are the rotation angles of the tool 4 and the workpiece 1 covered at the time *. Such a position of the workpiece 1 with respect to the tool 4 is shown in FIG. 5. The rotational angle error Aa shown is of course larger by a considerable number of full revolutions 2k of the workpiece 1, but this is irrelevant.

Um den erwähnten Drehwinkelfehler auszugleichen, müsste nun das Werkstück 1 über die Gleichlaufdrehzahl hinaus beschleunigt werden, was jedoch praktisch nicht realisierbar ist, weil das Einholen des Weges des Werkzeugs 4 eine beträchtliche Mehrzeit für den Einregulierprozess zur Folge hat. Wie nachstehend erläutert, vermeidet das vorliegende Verfahren diese Nachteile. In order to compensate for the mentioned angle of rotation error, the workpiece 1 would now have to be accelerated beyond the synchronous speed, but this is not practically feasible, because catching the path of the tool 4 results in a considerable additional time for the adjustment process. As explained below, the present method avoids these disadvantages.

Gemäss dem vorliegenden Verfahren wird die Wiederholung der Zahngeometrie berücksichtigt, indem nach Erreichen der Gleichlaufdrehzahl, d.h. in einem Zeitpunkt t > t*, in der Recheneinheit 15 die verbleibende Drehwinkelabweichung Aa um Drehwinkelstücke pro Zahn des Werkstücks 1 reduziert wird, bis die Drehwinkelabweichung kleiner als der einer Zahnteilung entsprechende Drehwinkel wird. Der entsprechende Drehwinkelfehler Aamin ist dann also According to the present method, the repetition of the tooth geometry is taken into account by, after reaching the synchronous speed, i.e. at a point in time t> t *, the remaining rotation angle deviation Aa is reduced in the computing unit 15 by rotation angle pieces per tooth of the workpiece 1 until the rotation angle deviation becomes smaller than the rotation angle corresponding to a tooth pitch. The corresponding angle of rotation error is then Aamin

Aamin = mod(Aa,K) — K Aamin = mod (Aa, K) - K

worin K die Werkstückimpulse pro Umdrehung sind. Nach dieser Korrektur werden die Drehwinkel in der Recheneinheit 15 nicht mehr absolut ermittelt, sondern nur noch deren Differenz. where K is the workpiece impulses per revolution. After this correction, the angles of rotation are no longer determined absolutely in the computing unit 15, but only their difference.

Der nach der genannten Reduktion verbleibende Rest von Impulsen stellt den Winkel Aamin dar, um welchen das Werkstück 1 zurückgedreht werden muss, bis eine seiner Zahnlücken mit einem Zahn des Werkzeugs 4 lagemässig übereinstimmt. Mit Hilfe dieser Restmenge an Impulsen wird durch ihre Zuführung in einen vorhandenen Regelkreis der Schleifmaschine eine Einregelung durchgeführt, wie dies beispielsweise in der DE-PS 2 724 602 beschrieben ist. Nach einigen wenigen Pendelbewegungen um den theoretischen Wert wird die Regelung für das Einzentrieren der Verzahnung sich stabilisieren, wonach nun das Werkzeug 4 bedenkenlos mit grösster Genauigkeit in die Verzahnung des vorverzahnten Werkstücks 1 eingefahren werden kann. In Fig. 6 ist dieser Zustand der abgeschlossenen Synchronisation vor dem Einfahren des Werkzeugs 4 in das Werkstück 1 dargestellt. The remainder of the pulses remaining after said reduction represents the angle Aamin by which the workpiece 1 must be turned back until one of its tooth gaps coincides in position with a tooth of the tool 4. With the aid of this residual quantity of pulses, a regulation is carried out by feeding them into an existing control loop of the grinding machine, as is described, for example, in DE-PS 2 724 602. After a few pendulum movements around the theoretical value, the control for centering the toothing will stabilize, after which the tool 4 can now be retracted into the toothing of the pre-toothed workpiece 1 with greatest accuracy. 6 shows this state of the completed synchronization before the tool 4 is moved into the workpiece 1.

Bei dem beschriebenen Verfahren ist es demnach nicht erforderlich, das Werkstück 1 über die Gleichlaufdrehzahl hinaus zu beschleunigen. Zudem erfolgt die Einregelung der Drehwinkellage des Werkstücks 1 auf die durch die Zahnteilung gegebene nächste übereinstimmende Lage zwischen einem Zahn des Werkzeugs 4 und einer Zahnlücke des Werkstücks 1 innert sehr kurzer Zeit. In the described method, it is therefore not necessary to accelerate the workpiece 1 beyond the synchronous speed. In addition, the angle of rotation position of the workpiece 1 is adjusted to the next matching position given by the tooth pitch between a tooth of the tool 4 and a tooth gap of the workpiece 1 within a very short time.

In Fig. 7 ist in Abhängigkeit von der Zeit t der Verlauf des Drehwinkels a des Werkstücks entsprechend den vorgängig beschriebenen Regulierabläufen schematisch, d.h. nicht massstäblich, dargestellt. Mit A ist hierin der theoretische Verlauf bezeichnet, mit B der effektive Verlauf bei Einholung der gesamten Drehwinkelabweichung Aa abzüglich ganzzahliger Umdrehungen 2% des Werkstücks, und mit C der effektive Verlauf bei Korrektur des reduzierten Drehwinkelfehlers Aamin. In Fig. 7, depending on the time t, the course of the angle of rotation a of the workpiece is schematic according to the previously described regulation processes, i.e. not drawn to scale. A denotes the theoretical course here, B the effective course when obtaining the total rotation angle deviation Aa minus integer revolutions 2% of the workpiece, and C the effective course when correcting the reduced rotation angle error Aamin.

Der theoretische Verlauf A des Drehwinkels a des Werkstücks in Abhängigkeit von der Zeit t ist selbstverständlich eine vom Zeitpunkt t = 0 ausgehende Gerade, deren Neigung Aa/At durch die Gleichlaufdrehzahl des Werkstücks bezüglich des Werkzeugs im geregelten Betriebszustand gegeben ist. Der Zeitpunkt t = 0 ist hierbei derjenige Startzeitpunkt, in welchem die Verzahnungslage des aufgespannten Werkstücks mit der Referenz-Winkellage des Werkzeugs, d.h. mit dessen Verzahnung, übereinstimmt. Da jedoch in diesem Zeitpunkt, wie vorgängig beschrieben, das Werkstück stillsteht und nur das Werkzeug mit seiner Arbeitsdrehzahl läuft, müsste das Werkstück für das Einhalten des Drehwinkelverlaufs A im Zeitpunkt t = 0 innerhalb einer unendlich kleinen Zeit auf seine Gleichlaufdrehzahl beschleunigt werden, weshalb der dargestellte Verlauf A bloss ein theoretischer Verlauf ist. The theoretical course A of the angle of rotation a of the workpiece as a function of time t is of course a straight line starting from time t = 0, the inclination Aa / At of which is given by the synchronous speed of the workpiece with respect to the tool in the regulated operating state. The time t = 0 here is the start time at which the tooth position of the clamped workpiece with the reference angular position of the tool, i.e. with its teeth. However, since at this point in time, as previously described, the workpiece is stationary and only the tool is running at its working speed, the workpiece would have to be accelerated to its synchronous speed within an infinitely short time in order to maintain the angle of rotation profile A at time t = 0, which is why the one shown Course A is only a theoretical course.

Effektiv erfolgt vom Zeitpunkt t = 0 aus die Drehbeschleunigung des Werkstücks innerhalb endlichen Zeitabschnitten, wie dies durch den Verlauf B dargestellt ist. Im Zeitpunkt t*, in welchem die Tangente des Verlaufs B die Neigung des theoretischen Verlaufs A hat, erreicht das Werkstück den Sollwert seiner Drehzahl für den Gleichlauf mit dem Werkzeug. Die Drehwinkelabweichung Aa in diesem Zeitpunkt hat jedoch gegenüber der anfänglichen Drehwinkelübereinstimmung Aa = 0 zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug im Zeitpunkt t = 0 einen endlichen Wert. Somit ist das Werkstück weiter zu beschleunigen, damit es mit einer gegenüber der Drehzahl des Werkzeugs höheren Drehzahl die Drehwinkelabweichung Aa einholen kann. Im Zeitpunkt t! hat das Werkstück gemäss dem dargestellten Verlauf B diese Drehwinkelabweichung Aa korrigiert, so dass in diesem Zeitpunkt der beschleunigte Antrieb des Werkzeugs reduziert und die Gleichlaufdrehzahl einschliesslich des relativen Drehwinkels einreguliert werden, bis in einem späteren Zeitpunkt t2 der Zustand der abgeschlossenen Synchronisation erreicht ist und das Werkzeug in das Werkstück eingefahren werden kann. Effective from time t = 0, the rotational acceleration of the workpiece takes place within finite time segments, as is shown by the course B. At the point in time t *, at which the tangent of the course B has the inclination of the theoretical course A, the workpiece reaches the setpoint of its speed for synchronism with the tool. The angle of rotation deviation Aa at this time, however, has a finite value compared to the initial angle of rotation agreement Aa = 0 between the workpiece and the tool at time t = 0. The workpiece must therefore be accelerated further so that the rotational angle deviation Aa can catch up with a higher rotational speed than the speed of the tool. At time t! the workpiece has corrected this angle of rotation deviation Aa in accordance with the curve B shown, so that at this point in time the accelerated drive of the tool is reduced and the synchronous speed including the relative angle of rotation is adjusted until the state of the completed synchronization and the tool is reached at a later point in time t2 can be inserted into the workpiece.

Um die bis zum Erreichen des Synchronisierungszustan-des erforderliche zeitliche Verzögerung (Zeitpunkt t2) und auch das fortgesetzte Beschleunigen des Werkstückantriebs im Zeitpunkt t* zu vermeiden, wird beim vorliegenden Verfahren beim Erreichen der Gleichlaufdrehzahl im Zeitpunkt t* die Beschleunigung des Werkstückantriebs unterbrochen. In order to avoid the time delay necessary until the synchronization state is reached (time t2) and also the continued acceleration of the workpiece drive at time t *, the acceleration of the workpiece drive is interrupted in the present method when the synchronous speed is reached at time t *.

5 5

10 10th

IS IS

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

5 5

655 881 655 881

so dass das Werkstück gemäss dem dargestellten Verlauf C in einer auslaufenden Drehbewegung mit sich ständig vermindernden Beschleunigung dreht. Gleichzeitig wird im Zeitpunkt t* der Drehwinkelfehler Aamin zum nächsten Zahn des Werkstücks bestimmt, d.h. von der gesamten, im Zeitpunkt t* vorliegenden, um ein Vielfaches von 2tt reduzierten Drehwinkelabweichung Aa werden so viele der Zahnteilung z entsprechende Drehwinkelstücke (im dargestellten Beispiel vier Drehwinkelstücke) abgezogen, bis gemäss Fig. 7 der so that the workpiece rotates with a continuously decreasing acceleration in accordance with the curve C shown. At the same time, the angle of rotation error Aamin to the next tooth of the workpiece is determined at time t *, i.e. From the total rotation angle deviation Aa present at the time t *, which is reduced by a multiple of 2tt, as many rotation angle pieces corresponding to the tooth pitch z (four rotation angle pieces in the example shown) are subtracted until, according to FIG

Drehwinkelfehler Aamin negativ geworden ist. Hierauf wird, wie bereits beschrieben, der Drehwinkelfehler Aamin unter schliesslicher Einhaltung der Gleichlaufdrehzahl ausgeregelt, was nach kurzer Pendelbewegung im dargestellten Zeitpunkt s t3 erfolgt ist. Es ist ersichtlich, dass auf diese Weise die Ein-regulierung der Winkellage des Werkstücks innerhalb einer wesentlichen kürzeren Zeit t3 als der Zeit t2 für das vollständige Einholen der Drehwinkelabweichung Aa gemäss Verlauf B beendet ist. Aamin rotation angle error has become negative. As already described, the angle of rotation error Aamin is then corrected while finally maintaining the synchronous speed, which took place after a short pendulum movement at the point in time s t3 shown. It can be seen that in this way the adjustment of the angular position of the workpiece is completed within a substantially shorter time t3 than the time t2 for the complete correction of the angle of rotation deviation Aa according to curve B.

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

S S

3 Blatt Zeichnungen 3 sheets of drawings

Claims

655 881

1. A method for automatically adjusting the angular position of a pre-toothed workpiece with respect to the toothing of a worm-shaped tool on a gear processing machine working in the continuous rolling process, characterized in that the stationary workpiece is fixed in a specific clamping position in which its tooth position with that of a reference Angular position of the tool running with its working speed coincides, and that the workpiece is rotated at a time in which the tool passes through the said reference angular position until it is synchronized with the tool in terms of speed and angular position.

2. The method according to claim 1, characterized in that the workpiece is brought from a standstill to a synchronous speed with respect to the tool, that the angular deviation of the workpiece with respect to the tool is determined, and that the angular position of the workpiece is only changed until the closest tooth gap corresponds to a tooth of the tool.

2nd

PATENT CLAIMS

3. The method according to claim 2, characterized in that pulses dependent on the speed of the workpiece and the tool are generated, that in order to control the speed of the workpiece in sampling intervals, the balance of the pulses of the workpiece and the tool is formed, the pulses of the tool are generated from the point in time at which the tool runs through the reference angular position and at the same time the workpiece is rotated, and that the pulses of the workpiece and the tool are individually added up and compared with one another in order to determine an angle of rotation deviation between the workpiece and the tool, after reaching the synchronous speed of the workpiece, only that pulse difference is considered which is necessary to bring the closest tooth gap of the workpiece into line with a tooth of the tool.

4. The method according to claim 3, characterized in that a zero pulse is generated to determine the reference angular position of the tool and to set the workpiece in rotary motion per revolution of the tool in a specific angular position of the tool.

5. Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the workpiece and the tool are each provided with a rotary encoder, the pulses of which depend on the respective speed to a computer containing a setpoint-actual value comparison unit Generation of control signals for the rotational movement of the workpiece are supplied, that the rotary encoder of the tool is provided with a zero index, and that a mechanical positioning finger is present which can be inserted into a tooth gap in the toothing of the workpiece to be clamped in order to fix its angular position during clamping.

6. Device according to claim 5, characterized in that the computer is designed to be activated by a zero pulse generated by the zero index of the rotary encoder of the tool for counting the pulses of the rotary encoder of the tool.