DD257029A5 - METHOD AND DEVICE FOR THE JAM-FREE DRIVE OF A WORKPIECE OR TOOL CARRIER - Google Patents
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Abstract
Verfahren und Vorrichtung zum spielfreien Antrieb eines Werkstueck- oder Werkzeugtraegers, insbesondere eines Teilrades fuer ein durch Abwaelzschleifen zu bearbeitendes Werkstueck, sieht vor, dass mit dem gezahnten Werkstueck- oder Werkzeugtraeger in der Arbeitsphase ein Antriebsritzel mit einer konstanten Antriebsdrehzahl und einem Bremsritzel mit einem dem Antriebsmoment entgegengerichteten Bremsmoment zusammenarbeiten. Zunaechst werden waehrend einer Erfassungsphase ohne Bearbeitung des Werkstueckes Inkrementen der Werkstueck- oder Werkzeugtraegerbewegung zugeordnete, dem Bremsmoment proportionale Signale in einem Speicher abgespeichert. Waehrend der nachfolgenden Arbeitsphase mit Bearbeitung des Werkstueckes wird das Bremsmoment entsprechend den abgespeicherten Signalen gesteuert. Fig. 1Method and apparatus for play-free drive a Werkstueck- or Werkzeugtraegers, in particular a Teilrades for a by Abwälzschleife to be machined workpiece, provides that with the toothed Werkstueck- or tool carrier in the working phase, a drive pinion with a constant drive speed and a brake pinion with a drive torque cooperate opposing braking torque. First, during a detection phase, without processing the workpiece, increments of the workpiece or tool carriage movement associated with the brake torque proportional signals are stored in a memory. During the subsequent working phase with machining of the workpiece, the braking torque is controlled according to the stored signals. Fig. 1
Description
Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings
DfeErfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum spielfreien Antrieb eines Werkstück- oder Werkzeugträgers.DfeErfindung relates to a method and apparatus for play-free drive a workpiece or tool carrier.
Es:ist ein spielfreier Antrieb für ein Teilrad bekannt, welches mit konstanter Drehzahl kontinuierlich angetrieben wird und welches ein Werkstück trägt, das mittels des Abwälzschleifverfahrens zu einem Zahnrad bearbeitet wird. Hierbei wird das Teilrad mittels eines Antriebsritzels angetrieben, welches über ein Getriebe von einem elektrischen Motor mit konstanter Drehzahl angetrieben wird. Um aus Bearbeitungs- bzw. Störkräften resultierende Momente am Teilrad aus beiden Richtungen spielfrei aufnehmen zu können, wird ein weiteres, mit dem Teilrad kämmendes Ritzel von einem elektrischen Motor über ein Getriebe derart angetrieben, daß sein Drehmoment dem des Antriebsritzels entgegengesetzt ist. Hierdurch wird auf das Teilrad ein Bnemsmoment ausgeübt, welches bewirkt, daß die vorausgehenden Flanken der Zähne des Antriebsritzels in Eingriff mit der Zateung des Teilrades der Zahnung verbleiben. Das Bremsritzel übt mit seinen rückwärtigen Za.hnflanken eine bremsende Wirkung aus. Nachteilig ist bei diesem bekannten Antrieb, daß vorandene Fehler nicht weitgehend ausgeglichen werden können.It is known a backlash-free drive for a part-wheel, which is continuously driven at a constant speed and which carries a workpiece which is machined to a gear by means of the hobbing method. Here, the part wheel is driven by means of a drive pinion, which is driven by a gear by a constant-speed electric motor. In order to be able to record free-wheeling moments resulting from machining or disturbing forces on the part-wheel, another pinion meshing with the part-wheel is driven by an electric motor via a gearbox in such a way that its torque is opposite to that of the drive pinion. As a result, a Bnemsmoment is exerted on the part of the wheel, which causes the leading edges of the teeth of the drive pinion remain in engagement with the Zateung of the partial gear of the toothing. The brake pinion exerts a braking effect with its rear Za.hnflanken. A disadvantage of this known drive that vorandene error can not be largely compensated.
Ziel der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden.The aim of the invention is to avoid the aforementioned disadvantages.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren und den bekannten Antrieb so zu verbessern, daß ein weitestgehender spielfreier Antrieb des Werkstück- oder Werkzeugträgers während der Bearbeitungsphase des Werkstücks erreicht wird.The invention has for its object to improve the known method and the known drive so that a largely play-free drive of the workpiece or tool carrier is achieved during the processing phase of the workpiece.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zunächst während einer Erfassungsphase ohne Bearbeitung des Werkstückes Ihkrementen der Werkstück-oder Werkzeugträgerbewegung zugeordnete, dem Bremsmoment proportionale Signale in einem Speicher abgespeichert werden. Während der nachfolgenden Arbeitsphase mit Bearbeitung des Werkstückes wird das Bremsmoment entsprechend den abgespeicherten Signalen gesteuert.The object is achieved in that first during a detection phase without processing the workpiece Ihkrementen the workpiece or tool carrier movement associated, the brake torque proportional signals are stored in a memory. During the subsequent working phase with machining of the workpiece, the braking torque is controlled according to the stored signals.
Die Vorrichtung zum spielfreien Antrieb eines Werkstück- oder Werkzeugträgers ist dadurch gekennzeichnet, daß ein inkrementaler Geber mit dem bewegbaren Werkstück- oder Werkzeugträger zusammenwirkt. Es ist ein Speicher vorhanden, dessen Adresseneingang an den inkrementalen Geber angeschlossen ist. Während der Erfassungsphase ist der Schreibeingang jedes Speichers über einen Analog/Digital-Wandler mit dem Steuerstromkreis für den das Bremsritzel antreibenden Motor verbindbar, während in der Arbeitsphase der Ausgang des Speichers über einen Digital/Analog-Wandler mit diesem Steuerstromkreis verbunden ist.The device for play-free drive of a workpiece or tool carrier is characterized in that an incremental encoder cooperates with the movable workpiece or tool carrier. There is a memory whose address input is connected to the incremental encoder. During the detection phase, the write input of each memory is connectable via an analog / digital converter to the control circuit for the motor driving the brake pinion, while in the working phase, the output of the memory via a digital / analog converter is connected to this control circuit.
Der Steuerstromkreis für den Bremsmotor weist eine Steuerstufe in Reihe mit einem Umschalter auf, dessen einer Umschaltkontakt über den Analog/Digital-Wandler mit dem Ausgang des Speichers verbunden ist und dessen anderer Urnschaltkontakt an den Ausgang eines Vergleichers und über einen Analog/Digital-Wandler an den Schreibeingang des Speichers angeschlossen ist. Ein Eingang des ersten Vergleichers ist über einen zweiten Vergleicher mit einem Steller für das Bremsmoment und dem Steuerstromkreis des Antriebsmotors verbunden. In den Steuerstromkreis des Bremsmotors ist ein Fühler für den Motorstrom eingeschaltet, der mit dem anderen Eingang des ersten Vergleichers verbunden ist.The control circuit for the brake motor has a control stage in series with a switch, one switching contact is connected via the analog / digital converter to the output of the memory and the other Urnschaltkontakt to the output of a comparator and an analog / digital converter to the write input of the memory is connected. An input of the first comparator is connected via a second comparator with a controller for the braking torque and the control circuit of the drive motor. In the control circuit of the brake motor, a sensor for the motor current is turned on, which is connected to the other input of the first comparator.
Ffernerweist der Steuerstromkreis für den Antriebsmotor einen Steller für die Soll-Drehzahl nSon und einen Geber für die Ist-Drehzahl nist auf, die an die Eingänge eines Vergleichers angeschlossen sind. An die Eingänge eines weiteren Vergleichers sind ein Fühler für den Strom des Antriebsmotors und der Ausgang dieses Vergleichers angeschlossen. Der Ausgang dieses weiteren Vergleichers ist einerseits mit dem Eingang der Steuerstufe des Antriebsmotors und andererseits mit dem Eingang des zweiten Vergleichers im Steuerstromkreis des Bremsmotors verbunden.Ffernerweist the control circuit for the drive motor a controller for the target rotational speed n is n, and a sensor for the actual rotational speed n, which are connected to the inputs of a comparator. To the inputs of another comparator, a sensor for the current of the drive motor and the output of this comparator are connected. The output of this further comparator is connected on the one hand to the input of the control stage of the drive motor and on the other hand to the input of the second comparator in the control circuit of the brake motor.
Dadurch, daß während der Erfassungsphase ohne Bearbeitung des Werkstückes die inneren Störgrößen des Antriebes während eines Bewegungszyklus des Werkstück- oder Werkzeugträgers erfaßt und gespeichert werden, kann während der anschließenden Arbeitsphase eine Kompensation dieser Störgrößen durch eine entsprechende Steuerung des Bremsmomentes erfolgen. Das Verfahren und der Antrieb nach der Erfindung ermöglichen eine Reduzierung der Genauigkeit der Herstellung des Werkstück-oder Werkzeugträgers, z.B. eines Teilrades mit großem Durchmesser, weil vorhandene Fehler kompensiert werden. Der Antrieb ist mechanisch einfach aufgebaut, verhindert „stick-slip"-Erscheinungen, verringert den Verschleiß und erlaubt ein fiiei einstellbares Bremsmoment und einen großen Tisch-Drehzahlbereich.Characterized in that during the detection phase without processing the workpiece, the internal disturbances of the drive during a movement cycle of the workpiece or tool carrier detected and stored, can be done during the subsequent phase of work compensation of these disturbances by a corresponding control of the braking torque. The method and the drive according to the invention make it possible to reduce the accuracy of manufacturing the workpiece or tool carrier, e.g. a part wheel with a large diameter, because existing errors are compensated. The drive is mechanically simple, prevents "stick-slip" phenomena, reduces wear and allows a fully adjustable braking torque and a large table speed range.
Der spielfreie Antrieb kann statt eines Teilrades auch für einen geradlinig hin- und herbewegten, mit einer Zahnung versehenen Schlitten oder eine Zahnstange verwendet werden. Dabei kann statt eines Werkstückes auch ein Werkzeug auf dem Schlitten bzw. der Zahnstange angeordnet sein.The play-free drive can be used instead of a partial wheel for a rectilinear reciprocating, provided with a toothed slide or a rack. In this case, instead of a workpiece and a tool on the carriage or the rack may be arranged.
AllsführungsbeispieleAllsführungsbeispiele
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the drawing. In the drawing show:
Fig. 1: eine schematische Darstellung eines spielfreien Antriebes eines Teilrades und Fig.2: eine Darstellung, wie in Fig. 1, einer geänderten Ausführungsform.Fig. 1: a schematic representation of a play-free drive of a partial wheel and Figure 2 is a representation, as in Fig. 1, a modified embodiment.
Ein Teilrad 1, welches um eine vertikale Achse frei drehbar gelagert ist, trägt ein nicht dargestelltes Werkstück, das z. B. mittels des Abwälzschleifens zu bearbeiten ist. Das Teilrad 1 soll hierzu eine kontinuierliche Drehbewegung in Pfeilrichtung I mitA Teilrad 1, which is freely rotatably mounted about a vertical axis, carries a workpiece, not shown, the z. B. is to be processed by means of Abwälzschleifens. The Partrad 1 should this purpose a continuous rotational movement in the direction of arrow I with
konstanter.Drehzahl N1 vollführen.perform constant speed N 1 .
Mit dem Teilrad 1 kämmt ein Antriebsritzel 2, das in Pfeilrichtung Il mit der Drehzahl n2 von einem elektrischen Antriebsmotor 3 über ein Getriebe 4 angetrieben wird.With the Teilrad 1 meshes with a drive pinion 2, which is driven in the direction of arrow II with the speed n 2 by an electric drive motor 3 via a gear 4.
Mit dem Teilrad 1 kämmt außerdem ein weiteres Ritzel 5, das von einem elektrischen Antriebsmotor 6 über ein Getriebe 7The pinion 1 also meshes with a further pinion 5, which by an electric drive motor 6 via a transmission. 7
angetrieben wird.is driven.
Wie angedeutet, besitzen das Teilrad 1 und die Ritzel 2; 5 Schrägverzahnungen.As indicated, have the Partrad 1 and the pinion 2; 5 helical gears.
Die Drehzahl n3 des Ritzels 5 ist gleich der Drehzahl n2 des Ritzels 2, da beide Ritzel 2; 5 mit dem Teilrad 1 kämmen.The speed n 3 of the pinion 5 is equal to the speed n 2 of the pinion 2, since both pinion 2; 5 with the Teilrad 1 comb.
Das Antriebsmoment des Ritzels 5 ist betragsmäßig kleiner als das Antriebsmoment des Ritzels 2 und diesem entgegengesetzt.The drive torque of the pinion 5 is smaller in magnitude than the drive torque of the pinion 2 and this opposite.
Der Motor 6 treibt hierzu das Ritzel 5 in einer der Pfeilrichtung III entgegengesetzten Drehrichtung an. Da aber das Drehmoment des Ritzels 2 das Drehmoment des Ritzels 5 übersteigt, wird auch das Ritzel 3 in gleicher Drehrichtung wie das Ritzel 2 gedreht.For this purpose, the motor 6 drives the pinion 5 in a direction of rotation opposite to the direction of the arrow III. However, since the torque of the pinion 2 exceeds the torque of the pinion 5, and the pinion 3 is rotated in the same direction as the pinion 2.
Es ergibt sich ein Bremsmoment, welches bewirkt, daß das Ritzel 2 ständig mit der in Drehrichtung vorauslaufenden Flanke und das Ritzel 5 ständig mit der Rückflanke jedes Zahnes des Teilrades 1 arbeitet. Das Teilrad 1 kann Teilungsfehler aufweisen, ohne daß sich die vorbeschriebene Wirkung der greifenden Ritzelzähne umkehrt.This results in a braking torque which causes the pinion 2 is constantly working with the leading edge in the direction of rotation and the pinion 5 constantly with the trailing edge of each tooth of the partial wheel 1. The partial gear 1 may have pitch errors without reversing the above-described effect of the gripping pinion teeth.
Mit dem Teilrad 1 ist ein Drehgeber 8 gekoppelt, der gleichen Winkelinkrementen zugeordnete Impulse erzeugt, die von einem nicht dargestellten Mikroprozessor verarbeitet werden. Dieser verwaltet einen Speicher 9 derart, daß jedem WinkelinkrementWith the Teilrad 1 a rotary encoder 8 is coupled, the same angular increments associated pulses generated, which are processed by a microprocessor, not shown. This manages a memory 9 such that each angle increment
eine eigene Speicherzelle zugeordnet werden kann.a separate memory cell can be assigned.
fn einer Erfassungsphase, während der das Teilrad 1 ohne Bearbeitung des Werkstückes um wenigstens eine Umdrehung gedreht wird, werden über einen Analog/Digital-Wandler 10 Steuerinformationen des Bremsantriebes winkelgerecht in den Speicher 9 eingeschrieben, die in der Bearbeitungsphase, während der das Teilrad 1 unter Bearbeitung des Werkstückes gedreht wird, ebenso winkelgerecht ausgelesen und über einen Digital/Analog-Wandler 11 zum Bremsantrieb zurückgeführt werden. Eine im Steuerstromkreis des Antriebsmotors 3 liegende Steuerstufe 12 ist mit ihrem Steuereingang an einen.Vergleicher 13 angeschlossen, der den über einen Stromfühler 14 erfaßten Motorstrom des Antriebsmotors 3 mit der Regeldifferenz vom Ausgang eines Vergleichers 15 des Drehzahlregelkreises vergleicht. Ein Eingang des Vergleichers 15 erhält eine veränderbare konstante Spannung vom Steller 16 für die Solldrehzahl nSoii, während der andere Eingang mit der vom Tachogenerator 17 abgegebenen Spannung njSt gespeist wird. Die Steuerstufe 12 speist so den Antriebsmotor 3 derart, daß die eingestellte Soll-Drehzahl nsoii eingehalten wird. Die Steuerspannung der Steuerstufe 12 am Steuereingang wird außerdem durch einen Vergleicher 18 mit einer vom Steller 19 abgegebenen, veränderbaren konstanten Spannung für das Vorspannmoment Mvdes BJemsantriebes verglichen.fn a detection phase during which the partial wheel 1 is rotated without machining the workpiece by at least one revolution, 10 control information of the brake drive are written into the memory 9 via an analog / digital converter 10, which in the processing phase, while the part wheel 1 below Machining of the workpiece is rotated, as well angularly read and returned via a digital / analog converter 11 to the brake drive. A control circuit 12 located in the control circuit of the drive motor 3 is connected with its control input to a comparator 13, which compares the motor current of the drive motor 3 detected by a current sensor 14 with the control difference from the output of a comparator 15 of the speed control circuit. An input of the comparator 15 receives a variable constant voltage from the actuator 16 for the target speed n So ii, while the other input is supplied with the output from the tachometer generator 17 voltage nj St. The control stage 12 so feeds the drive motor 3 such that the set target speed nsoii is maintained. The control voltage of the control stage 12 at the control input is also compared by a comparator 18 with an output from the actuator 19, variable constant voltage for the biasing moment M v of the BJemsantriebes.
Der Ausgang des Vergleichers 18 ist mit einem Eingang eines Vergleichers 20 verbunden, während der andere Eingang an einen Stromfühler 21 im Steuerstromkreis des Bremsmotors 6 angeschlossen ist. Der Ausgang des Vergleichers 20 ist mit dem Ä'nalog/Digital-Wandler 10 verbunden und kann außerdem in der Erfassungsphase überden Schalter22 mitdem Eingang einer Steuerstufe 23 verbunden werden, an deren Ausgang der Speisestromkreis für den Bremsmotor 6 angeschlossen ist. In denanderen Stellung des Umschalters 22, die er während der Bearbeitungsphase einnimmt, erhält diese Steuerstufe 23 über den Digital/Analog-Wandler 11 die in der Erfassungsphase in Speicher 9 abgelegten Daten als Steuersignale. Die in der Erfassungsphase während einer Umdrehung des Teilrades 1 winkelgerecht im Speicher 9 abgespeicherten, auch Teiiungs-oder ähnliche Fehler berücksichtigenden Werte werden während der anschließenden Teilradumdrehungen, bei denen die Bearbeitung des Werkstückes erfolgt (Bearbeitungsphase), über den Speicherausgang A bei umgeschaltetem Schalter 22 an die Steuerstufe 23 abgegeben. Sie bewirken eine winkeliagengerechte Steuerung des elektrischen Stromes des Bremsmotors 6 und damit des Bremsmomentes, welches vom Ritzel 5 ausgeübt wird. Hierdurch werden die bei sehr großen Durchmessern einesTeilrades durch Teilungsfehler oder dergleichen bedingten Drehmomentänderungen ausgeglichen, so daß sich ein weitestgehend spiel- und zwangsfreier Antrieb des Teilrades 1 und damit eine weitgehende exakte, konstante Drehzahl für das zu bearbeitende Werkstück ergibt.The output of the comparator 18 is connected to an input of a comparator 20, while the other input is connected to a current sensor 21 in the control circuit of the brake motor 6. The output of the comparator 20 is connected to the analog-to-digital converter 10 and can also be connected in the detection phase via the switch 22 to the input of a control stage 23 to whose output the supply circuit for the brake motor 6 is connected. In the other position of the switch 22, which it occupies during the processing phase, receives this control stage 23 via the digital / analog converter 11 in the detection phase in memory 9 stored data as control signals. During the subsequent Teilradumdrehungen in which the machining of the workpiece takes place (processing phase), the stored in the detection phase during a revolution of the partial wheel 1 angularly stored in the memory 9, also Teiiungs or similar error values on the memory output A switch with switched 22 the control stage 23 delivered. They effect a angle-angle-appropriate control of the electric current of the brake motor 6 and thus the braking torque, which is exerted by the pinion 5. As a result, the case of very large diameters of a Teilrades by pitch errors or the like caused torque changes are compensated, so that a largely free of play and forcibly drive the Teilrades 1 and thus results in a substantial exact, constant speed for the workpiece to be machined.
Däs:auf dem Teilrad 1 über das Ritzel 5 ausgeübte Bremsmoment muß dabei größer sein als die maximal auftretende Betriebsbzw. Störkraft.Däs: on the Teilrad 1 via the pinion 5 exerted braking torque must be greater than the maximum occurring Betriebsbzw. Disruptive force.
Bei der geänderten Ausführungsform nach Fig. 2 werden in der Erfassungsphase, während der der Schalter 22 die gezeichnete Stellung einnimmt, die Ist-Werte des Ankerstromes des Bremsmotors 6 durch den Stromfühler 21 erfaßt und über den Analog/ Digital-Wandler 10 dem Schreibeingang E des Speichers 9 zugeführt. In der Bearbeitungsphase werden die im Speicher 9 abgespeicherten, winkelgerechten Werte des Ankerstromes über den Ausgang A ausgelesen und an den Digital/Analog-Wandler:! 1, über den Schalter 22, als neue Soll-Werte an den Vergleicher 20 gelegt.In the modified embodiment of FIG. 2, the actual values of the armature current of the brake motor 6 are detected by the current sensor 21 in the detection phase during which the switch 22 occupies the position shown and the write input E of the analogue to digital converter 10 Memory 9 supplied. In the processing phase, the angle-correct values of the armature current stored in the memory 9 are read out via the output A and sent to the digital / analog converter:! 1, via the switch 22, as new setpoint values to the comparator 20.
Dadurch wird im Gegensatz zum Antrieb nach Fig. 1 auch in der Betriebsphase der Bremsantrieb in einem Regelkreis betrieben. Die Funktion des Regelkreises beim Bremsantrieb kann dadurch verbessert werden, daß in der Bearbeitungsphase die Steuerstufe 23 mit einer anderen Übertragungsfunktion betrieben wird als in der Erfassungsphase.As a result, in contrast to the drive according to FIG. 1, the brake drive is also operated in a control loop in the operating phase. The function of the control circuit in the brake drive can be improved, that in the processing phase, the control stage 23 is operated with a different transfer function than in the acquisition phase.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ENJ | Ceased due to non-payment of renewal fee |