DD271866A1

DD271866A1 - DEVICE FOR CORRECTING A FEEDING AXLE

Info

Publication number: DD271866A1
Application number: DD31558188A
Authority: DD
Inventors: Bernhard Drassdo; Knut Grossmann; Volker Moebius; Horst Neundorf
Original assignee: Mikromat Dresden Betrieb
Priority date: 1988-05-09
Filing date: 1988-05-09
Publication date: 1989-09-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Korrektur einer Vorschubachse und findet an Vorschubachsen mit rotorischem Antrieb und translatorischer Bewegung mittels Waelzschraubtrieb Anwendung. Die Schraubtriebspindel wird dazu mit einer Kraft- oder Drehmomentenquelle direkt oder ueber zwischengeschaltete Mechanismen und ein Axiallager verbunden und weiterhin ein Antriebsregelkreis fuer die Vorschubbewegung mit einem Korrekturregelkreis fuer die axiale Belastung der Schraubtriebspindel verbunden. Die bereitgestellte Kraft erzeugt durch elastische Deformation im Zuge der axialen Abstuetzung des Schlittenantriebes eine translatorische Zusatzbewegung, wodurch die axiale Bezugsbasis der rotatorisch eingeleiteten Vorschubbewegung derart korrigierend verschoben wird, dass Soll- und Istwert der Lage in Uebereinstimmung gelangen, ohne dass dazu in den rotatorischen Zug des Vorschubantriebes eingegriffen werden muss. Fig. 1The invention relates to a device for correcting a feed axis and is used on feed axes with rotor drive and translational movement by means of Waelzschraubtrieb application. The Schraubtriebspindel is connected to a force or torque source directly or via intermediate mechanisms and a thrust bearing and also connected a drive control loop for the feed movement with a correction control loop for the axial load of the Schraubtriebspindel. The provided force generated by elastic deformation in the course of the axial Abstuetzung the carriage drive a translational additional movement, whereby the axial reference base of the rotationally initiated feed movement is corrected so correct that the setpoint and actual value of the situation come into agreement, without that in the rotary train of the Feed drive must be intervened. Fig. 1

Description

Title of the invention Device for correcting a pre-hosing hoe Field of application of the invention

Das Anwendungsgebiet der Erfindung sind Voraohubachsemunit rotatorisohem Antrieb und translatorischer Bewegung mittels Wälzschraubtrieb. Der Eineatz der Vorsohubachsen erfolgt beispielsweise in Werkzeugmaschinen,The field of application of the invention are Voraohubachsemunit rotatorisohem drive and translational movement by means of Wälzschraubtrieb. The Eineatz the Vorsohubachsen takes place for example in machine tools,

Characteristics of the known state of Teohnik

Die Aufgabe eines lagegerogelten translatorischen Vorsohubantriebes besteht darin, die Ist-Lage des Sohlittens mit der von der Steuerung vorgegebenen Soll-Lage in Übereinstimmung zu bringen. Dazu wird beispieleweise ein Stellmotor mit Wälzsohraubtriob und Meßsystem benutzt.The object of a position-gerogelled translatory Vorsohubantriebes is to bring the actual position of the sole with the predetermined by the control target position in accordance. For this example, a servomotor with Wälzsohraubtriob and measuring system is used.

Soll die Vorsohubaohse sowohl zur Einstellung diskreter Positionen (Positionierbetrieb) als auoh zur gesteuerten Erzeugung von Bahnen (Bahnbetrieb) dienen, ergeben sioh Eigenschaftsanforderungen, deren Realisierung entsprechende Ansprüche an das FUhrucgs- und Störverhalten dar Regelkreise stellen. Die Qualität einer lagegeregelten Vorsohubaohee bestimmen die zwisohen Motor und MeBsystem liegenden Übertragungseigenschaften und Störgrößeneinflüsse sowie die mögliohen Verzerrungen zwisoheu der am Meßsystorn erfaßten Lage und der tateäohlioh interessierenden Position an der Wirkstelle. Bekannt ist naoh DD-WP 155 968 ein Verfahren und eine Anordnung zur Korrektur der Werkzeugeinstellung an zwei- oder mehrspindligen Drehmaschinen, wo Jeder Spindel ein Werkzeugträger zugeordnet ist und der gegenseitige Abstand zweier Werkzeugträger mittels Korrekturabstand veränderbar ist. Ermöglioht wird dies duroh das Messen sowohl von Spindel- als auch Werkzeugträgerabstand mit je einemIf the Vorsohubaohse serve both for setting discrete positions (positioning) as auoh for the controlled generation of trains (rail operation), there are sioh property requirements, the realization of which make appropriate demands on the FUhrucgs- and disturbing behavior of the control circuits. The quality of a position controlled Vorsohubaohee determine the zwisohen engine and MeBsystem lying transfer characteristics and Störgrößeneinflüsse and the mögliohen distortions zwisoheu of the Meßsystorn detected position and the tateäohlioh interesting position at the point of action. DD-WP 155 968 is known a method and an arrangement for correcting the tool setting on two- or multi-spindle lathes, where each spindle is associated with a tool carrier and the mutual distance between two tool carrier by means of correction distance is changed. This is made possible by measuring both spindle and tool carrier spacing with one each

Vergleioher, der zu einem Kegia.ikreis gehört, welcher die Meßwertaufnehmer mit dem Stellnotor des Korrekturantriebes verbindet, und die Beauflagung des Stellmotors entsprechend dem «ioh im Vorgleioher ergebenden Ergebnis»Vergleioher, which belongs to a Kegia.ikreis, which connects the transducers with the setting motor of the correction drive, and the Assignment of the servomotor according to the "ioh vorleiioher result in the result"

Eine ändere Lösung na oh DD-V? 20976!» ist eine Einrichtung zum Ausgleioh thermisoh bedingter Länge nänd e run ge ti von Arbeitsspindeln, die an einem Ende das Werkzeug aufgehommen hat und an deren anderen Ende die axiale Lagerung angeordnet ist. Dies geschieht durch die Anordnung von temperaturabhängigen. Meßgebern in der Arbeitsspindel, deren elektrische Signale von der Spindel abgenommen und den Sollwerten für die Lageregelkreise der transIatorisohen Masohinenaohsen in der Steuerung überlagert werden*A different solution oh oh DD-V? 20976! "Is a device for compensating thermally-induced lengthwise rotation of work spindles, which has received the tool at one end and the axial bearing at the other end. This is done by the arrangement of temperature-dependent. Measuring encoders in the work spindle whose electrical signals are picked up by the spindle and superimposed on the setpoint values for the position control loops of the transisational Masohinenaohsen in the control *

Bei den bekannten Lösungen werden zwei oder mehrere Lagegi-ößen duroh korrigierende Maßnahmen in die gewlinsohte Relation gebracht. Venn dabei die Korrek tui'e inr ioh tungen im vollen Kraftbzw· Momentenverlauf der Baugruppe liegen, wird das gesamte dynamisohe Verhalten ungünstig beeinflußt. Eine hohe dynamisohe Güte und Genauigkeit ist nicht erreichbar.In the known solutions, two or more positional gauges are brought into the thread-based relation by corrective measures. In this case, if the correction values are in the full range of the force profile of the assembly, the entire dynamic behavior is adversely affected. A high dynamisohe quality and accuracy is not achievable.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, für Vorschubaohsen eine hohe dynamisohe Güte und Genauigkeit zu erreionen.The aim of the invention is to achieve a high dynamic quality and accuracy for feed tubes.

Darlegung des Ties ens der ErfindungExplanation of the Ties ens of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Korrektur einer Voreohubachse zu schaffen, die die auftretenden periodischen und niohtporiodi.sohen Getriebe-, Steigungsund DehnungdfeLler kompensiert.The invention has for its object to provide a means for correcting a Voreohubachse that compensates for the occurring periodic and niohtporiodi.sohen gear, pitch and elongation delta.

An einer Vorsohubaohse mit Antriebsmotor, Sohraubtriebspindel, Soblitfcen und ¥egmeßoystem wird die Aufgabe erfindungsgomttß dadurch gelöst, daß die Sohraubtriebspindel mit einer Kraftoder Drehmomentenquelle direkt oder über zwisohengesohaltete Mechanismen und ein Axiallager verbunden ist, die Sobraubtrieb-At a Vorsohubaohse with drive motor, Sohraubtriebspindel, Soblitfcen and ¥ egmeßoystem the task erfindungsgomttß is achieved in that the Sohraubtriebspindel is connected to a force or torque source directly or via zwisohengesohaltete mechanisms and a thrust bearing, the Sobraubtrieb-

spindel oinsohließlioh Spindellagerung axial belautet und dem Korrekturweg entsprechend elastisoh verformt ist und ein Antrieberegelkreie für die Vorschubbewegung mit einem Korrekturregelkreis für die axiale Belastung der Sohraubtriebepindel verbunden ist« Der Antriebsregelkreis besteht aus Antr'iebsniotorregler, Antriebsmotor und Winkelmeßsystem und der Korrekturreglerkreis aus Korrekturmotorreglex·, Korrekturmotor und Wegmeßsystem am Schlitten* In Ausgestaltung der erfinderischen Lösung wird die Korrekturbewegung durch einen Korrekturmotor mit Sohraubtriebspindel, Sohraubtriebmutter und Korrekturhobel erzeugt» Der Angriff der Kraft- oder Drehmomentenquelle kann auoh an der Spindellagerung oder Schraubtriebmutter oder am 'Schlitten erfOlgen, wenn dieser zwisohen Sohraubtriebmutter und Wegmeßsystem elastisoh verformbar gestaltet ist«spindle oinsohließlioh spindle bearing axially belautet and the correction path is elastisoh deformed accordingly and a drive control system for the feed motion is connected to a correction control loop for the axial load of Sohraubtriebepindel «The drive control loop consists of Antr'iebsniotorregler, drive motor and angle measuring system and the correction control loop from Korrekturmotorreglex ·, correction motor and Position measuring system on the slide * In an embodiment of the inventive solution, the correction movement is generated by a correction motor with Sohraubtriebspindel, Sohraubtriebmutter and Korrekturhobel »The attack of the force or torque source auoh on the spindle bearing or Schraubtriebmutter or 'slid erfOlgen if this zwisohen Sohraubtriebmutter and Wegmeßsystem elastisoh deformable is designed «

Die Winkelregelung des Antriebsmotors erfolgt mit der Regelabwei· ohung, die sioh aus der Differenz zwischen dem von der Steuerung vorgegebenen Lagesollwert und der über die Spindelsteigung dee Schraubtriebes umgerechneten, von einem an der Motorwelle angebrachten Winkelmeßsystem erfaßten Winkellage ergibt. Die Lage des translatorisoh bewegten Sohlittens wird duroh ein direktes Wegmeßsystom erfaßt und dient in Verbindung mit der translatorisoh umgerechneten Winkelistlage zur Bildung einer Regelabweichung, welohe zur Ansteuerung der Kraft- oder Drehmomentenquelle benutzt wird· Die bereitgestellte Kraft erzeugt duroh elastisohe Deformation im Zuge der axialen Abstützung des Sohlittenantriobes eine translatoriiohe Zusatzbewegung, woduroh die axiale Bezugsbasis der rotntorisoh eingeleiteten Vorschubbewegung derart korrigierend verschoben nii-d, daß Soll- und Istwert der Lage in Übereinstimmung gelangen, ohne daß dazu in den rotatorischen Zug des Vorsohubantriebes eingegriffen werden muß«Angular control of the drive motor takes place with the control deviation, which results from the difference between the nominal position value preset by the control and the angle converted by the helical drive via the spindle pitch detected by an angle measuring system mounted on the motor shaft. The position of the translatorisoh moving Sohlittens is duroh detected by a direct Wegmeßsystom and used in conjunction with the translatorisoh converted Winkelistlage to form a control deviation, which is used to control the force or torque source · The force provided by Elastisohe deformation in the course of the axial support of the Sohlittenantriobes a translatoriiohe additional movement, whereby the axial reference basis of rotontorisoh initiated feed movement so correctively moved nii-d, that setpoint and actual value of the position come into agreement, without having to intervene in the rotary train of Vorsohubantriebes «

AvisführungsbeispielAvisführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachfolgend an ν .nem Aueführungsbeispiel näher erläutert werden. Die Figur zeigt eine Prinziplösung der Vorsohubaohse mit Korrektureinrichtung,The invention will be explained in more detail in the following on ν .nem Aueführungsbeispiel. The figure shows a principle solution of Vorsohubaohse with correction device,

⁷U sehen ist der rotatorisohe Schlittenantrieb mit Antriebsmotor 1, Ant^r -ebsmo torregier 2, Winkelmeßsystem 3, Kupplung k, Schraubtriebsspindel 5» Spindellagerung 7 und Sohlitten 8 sowie dem translatorischen Korrekturtrieb mit Korrekturmo toi* 9, Korrekturmotorregler 10, Wegmeßsystem 11^ Kupplung 12, Sohraubtriebsspindol 13, Schraub tr iebmutt er 1*», Spindellagerung 15, Ko'rrekturhebel 16 und Axiallager 17. Der rotatorisohe Sohlittenantvieb verstellt den Schlitten 8 i.n bekannter Weise mittels der vom Antriebsmotor 1 eingeleiteten Verdrehung der duroh die Kupplung k verbundenen und in der Spindellagerung 7 abgestützten Sohraubtriebspindel 5 über die rotatorisoh-translatorisohe Bewegvoigswandlung an der Schraub tr iebnmtter 6» Dazu wird die Regelabweichung als Eingangsgröße des, den Strom des Antriebsmotors 1 bildenden Antriebsmotorreglers 2 aus der Differenz zwisohen dem von der Steuerung vorgegebenen Lagesollwert und der über die SpindeIstaigung in die Wegposition umgerechneten, vom Winkelmeßsystem 3 erfaßten Winkelistlage gebildet. Der translatorisohe Korrekturtrieb erzeugt eine, die Fehler kompensierende, axiale Zusatzbewegung an der Sohraubtriebspindel 5 duroh Verstellung des Axiallagers 17 über den Korrekturhebel 16, der mittels Korrekturmotor 9, Kupplung 12, Sohraubtriebspindel und Sohraubtriebmutter 14 bewegt rird. Dazu wird die Regelabweichung als Eingangsgröße de», den Strom des Korrekturmotors bildenden Korrekturmotorregier& 10 aus der Differenz zwisohen der bereits erläuterten Wegposition und der vom Wegmeßeystern erfaßten Istlage gebildet. Während mit der beschriebenen Anordnung die Idealforderungen nach hoher dynamisoher Güte des rotatorischen Schlittenantriebes vollständig erfüllt sind, setzt die dynamisoh gesicherte Wirksamkeit des Korrekturtriebes als fehlerkompen3ierende Einrichtung eine entsprechende Auswahl und Einstellung von Korrekturmotorregier 10 und Korrekturmotor sowie Gestaltung und Dimensionierung der Sohraubtriebsspindel und des Korrekturhebels 16 voraus. ⁷ U is the rotatorisohe slide drive with drive motor 1, Ant ^r -ebsmo torregier 2, Winkelmeßsystem 3, clutch k, Schraubtriebsspindel 5 »spindle bearing 7 and Sohlenitten 8 and the translatory correction drive with Korrekturmo toi * 9, correction motor controller 10, position measuring system 11 ^ clutch 12 , Sohraubtriebsspindol 13, screw tr he iebmutt 1 * "spindle bearing 15, Ko'rrekturhebel 16 and thrust bearing 17. the rotatorisohe Sohlittenantvieb moves the carriage 8 in known manner by means of the introduced from the drive motor 1 rotation of the duroh the coupling k connected and in the spindle bearing For this purpose, the control deviation as an input variable of the drive motor controller 2 forming the current of the drive motor 1 is calculated as the difference between the nominal position value specified by the control and that via the spindle in the motor vehicle control unit Displaced position hneten, the angle measuring system 3 detected Winkelistlage formed. The translatorisohe correction drive generates an error compensating, axial additional movement of the Sohraubtriebspindel 5 duroh adjustment of the thrust bearing 17 via the correction lever 16, the rird by means of correction motor 9, clutch 12, Sohraubtriebspindel and Sohraubtriebmutter 14 moves. For this purpose, the control deviation is formed as an input variable de, the current of the correction motor forming correction motor regulator 10 from the difference between the already explained path position and the actual position detected by the displacement measuring system. While the ideal requirements for high dynamisoher quality of the rotary slide drive are completely satisfied with the described arrangement, the dynamisoh assured effectiveness of the correction drive as Fehlererkompen3ierende means an appropriate selection and adjustment of Korrekturmotorregier 10 and correction motor and design and dimensioning of the Sohraubtriebsspindel and the correction lever 16 ahead.

Dem Wesen der Erfindung ent&preohend sind sowohl andere Angriffspunkte der Kraftquelle als auoh Arten der Krafterzeugung möglich,, Anstatt des Kraftangriffes Ubor das hebelbetUtigte Axiallager 17 kann eine entsprechende Kraftwirkung auoh an der Spindellagerung 7» »** der Sohraubtriebmutter 6 oder am Schlitten 8, wenn dieser zwisohen Schraubtriebmutter 6 und Vegmeßsystem 11 elastisoh verformbar gestaltet wird, erfolgen· Zur Krafterzeugung für die Kc"rekturverformung können auoh andere Wandlersysterne oder direkt translatorisoh wirksame Kraftquellen, vie Linear-Elektromagnet, magnetos triktiver linearmotor oder Hydraulikzylinder benutzt werden·According to the nature of the invention, both other points of application of the power source than of force generation methods are possible. Instead of the force application Ubor, the lever-operated thrust bearing 17 can have a corresponding force action on the spindle bearing 7 '' ** of the power-screw nut 6 or on the carriage 8, if this In addition, other transducer systems or directly translationally effective power sources, such as linear electromagnet, magneto-tricable linear motor or hydraulic cylinder, can be used for generating the force for thecorking deformation.

Claims

claim

1. A device for correcting a Vorsohubaohse consisting of drive motor / Sohraubtriebspindel, Sohlitten and Werkmeßsystem, daduroh characterized in that the Sohraubtriebspindel (5) with a force or torque source directly or via zwischengesohaltete mechanisms and a thrust bearing (17) is connected, the Schraubtriebopindel ( 5) including spindle bearing (7) axially loaded and the correction path is elastisoh deformed accordingly and a drive control loop for the feed movement with a correction control loop for the axial load of the screw drive spindle (5) is connected.

2) Device according to point 1, characterized in that the drive control circuit comprises drive motor controller (2), drive motor (1) and angle measuring system (3) and the correction control circuit comprising correction motor controller (10), motor (9) and measuring system (11) at the bottom (8)

3 * device according to point 1, daduroh characterized in that for the correction movement a Korrekturmoto.r (9) with Suhraubtriebspindel (13), Sohraubtriebmutter ('14) and correction lever (16) is on.

k. Device according to point 1, characterized in that a "linear solenoid or magnetostrictive linear motor or hydraulic cylinder is arranged as the force source for the correction movement,

5c device according to point 1, daduroh characterized in that the force «- or torque source with the spindle bearing (7) or Sohraubtriebytytter or the carriage (8) is connected, if this between Sohraubtriebmutter ((>) and measuring system (11) is designed elastically deformable .