Je nach Bewertung seines Stromsollwertes erzeugt jeder Servomotor einen Anteil vom Lastmoment zuzüglich des dem Verspannsollwertes entsprechenden VerspannmomBntes, wobei sich letztere Anteile in der Summo an der Zähnung gegenseitig aufheben und nur zur gegenseitigen Verspannung des gesamten Getriebezuges dienen.Depending on the evaluation of its current setpoint, each servomotor generates a share of the load torque plus the Verspannsomwertes corresponding VerspannmomBntes, the latter parts cancel each other in the sum of the perforation and serve only for mutual clamping of the entire gear train.
Der kombinierte Einsatz von Wellgetrieben mit elektrischer Verspannung ermöglicht die problemlose Montage und Demontage der Antriebe, da die spielausgleichenden Drehmomente erst bei Aktivierung der elektrischen Antriebe erzeugt werden. Es wird Spielfreiheit ohne Selbsthemmung bei kleiner Reibungs-Umkehrspanne als Voraussetzung für die Stabilität der hochgenauen Lagereglung mit direkt an der Zahnung angebautem Lagemeßsystem realisiert. Vorteilhaft erweist sich weiterhin die einfache Änderbarkeit der Verspannkraft durch Spannsollwertänderung und die einfache Steuerbarkeit der Verspannkraft in Abhängigkeit von externen Größen oder von Prozeßzustandsgrößen zur optimalen Anpassung an die Betriebszustande. Der Spielausgleich wird im gesamten Getriebezug ohne mechanische oder hydrostatische Verspannung erzeugt.The combined use of corrugated gears with electrical clamping allows easy assembly and disassembly of the drives, since the clearance-compensating torques are generated only when the electric drives are activated. It is realized backlash without self-locking at low friction reversal margin as a prerequisite for the stability of high-precision position control with attached directly to the teeth Lagemeßsystem. Advantageously, further proves the easy changeability of the clamping force by Spannsollwertänderung and the simple controllability of the clamping force in response to external variables or process state variables for optimal adaptation to the operating conditions. The clearance compensation is generated throughout the gear train without mechanical or hydrostatic strain.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung wird anhand eines Beispiels näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 die Einrichtung zum spielfreien Antrieb eines Drehtisches.The invention will be explained in more detail with reference to an example. 1 shows the device for the play-free drive of a turntable.
Es ist der Drehtisch 1 mit seinem Zahnkranz 2 und einem Winkelmeßsystem 3 schematisch dargestellt. Am Zannkianz 2 greifen parallel zwei Ritzel 4,5 ein, die über je ein Wellgetriebe 6,7 mit je einem Servomotor 8,9 verbunden sind. Je ein Stromregelkreis 10,11 liegt an den Servomotoren 8,9 an und endet in je einem Summierverstärker 12,13. Ein Drehzahlregler 15 ist mit den Eingängen der Summierverstärker 12,13 verbunden, und seine Eingänge sind mit einem am Servomotor 8 angeschlossenen Tachogenerator 14 und einem Lageregler 16 verbunden. Der Lageregler 16 wird von einem Lagesollwertgeber 17 und einem Winkelmeßsystem 3 angesteuert. Die Paralleleingänge der Summierverstärker 12,13 sind noch mit einem Verspannsollwertgeber 19 und dieser mit einem Funktionsbildner 18 für den Verspannsollwert verbunden. Ausgangspunkt ist ein Lageregelkreis mit unterlagertem Drehzahlregelkreis und Stromregelkreisen 10. Im ersten Ergänzungsschritt wird an den Ausgang des Drehzahlreglers 15 ein dem ersten völlig gleicher Stromregelkreis 11 mit Servomotor 9 und gleichem Getriebezug angeschlossen. Das entspricht der Wirkung zweier vom gleichen Strom durchflossener Motoren, wobei aber hier die beiden Stromregelkreise 10,11, die vom gleichen Stromsollwert (Ausgangsspannung des Drehzahlreglers 15) gespeiF werden, dafür sorgen, daß die beiden Servomotoren 8,9 mit dem gleichen Strom gespeist werden. Das Ergebnis ist die Wirkung des doppelten Moments auf den gemeinsam angetriebenen Zahnkranz 2. Von dieser Konfiguration ausgehend, wird jedem Stromregelkreis 10,11 ein zusätzlicher Sollwert durch den Verspannsollwertgeber 19 zugeführt, jedoch beide mit zueinander entgegegesetzten Vorzeichen. Die diesen Zusatzsollwerten entsprechenden St.öme in den Servomotoren 8,9 erzeugen betragsmäßig gleiche, aber entgcgegesetzte Drehmomente, die sich in der Wirkung am Zahnkranz 2 aufheben. Sie erzeugen aber genau das gewünschte Verspannmoment, das sich in der Kette vom Servomotor 8 über die Wellgetriebe 6,7 und die Ritzel 4,5 und den Zahnkranz 2 bis zum zweiten Servomotor 9 fortsetzt und so zum Ausgleich der Flankenspiele aller spielbehafteten Elemente führt.It is the turntable 1 with its ring gear 2 and an angle measuring system 3 shown schematically. At Zannkianz 2 two parallel pinion 4.5, which are connected via a respective wave gear 6.7, each with a servo motor 8.9. Depending on a current control loop 10,11 is applied to the servo motors 8,9 and ends in a respective summing amplifier 12,13. A speed controller 15 is connected to the inputs of the summing amplifiers 12,13, and its inputs are connected to a tachogenerator 14 connected to the servo motor 8 and a position controller 16. The position controller 16 is controlled by a position setpoint generator 17 and an angle measuring system 3. The parallel inputs of the summing amplifiers 12,13 are still connected to a Verspannsollwertgeber 19 and this with a function generator 18 for the Verspannsollwert. The starting point is a position control loop with lower speed control loop and current control loops 10. In the first supplementary step, a completely identical current control loop 11 with servomotor 9 and the same gear train is connected to the output of the speed controller 15. This corresponds to the effect of two motors through which the same current flows, but here the two current control circuits 10, 11, which are fed by the same current setpoint (output voltage of the speed controller 15), ensure that the two servomotors 8, 9 are supplied with the same current , The result is the effect of twice the torque on the jointly driven sprocket 2. Based on this configuration, each current control loop 10,11 an additional setpoint supplied by the Verspannsollwertgeber 19, but both with mutually entgegegesetzten sign. The additional currents corresponding to these additional setpoints in the servomotors 8.9 generate the same magnitude but degassed torques, which cancel each other out in effect on the ring gear 2. But they produce exactly the desired Verspannmoment that continues in the chain from the servo motor 8 via the wave gear 6,7 and the pinion 4,5 and the ring gear 2 to the second servo motor 9 and thus leads to compensate for the backlash of all game-related elements.
Diesem Verspannmoment überlagert sich das an den Drehtisch I übertragene Last- oder Beschleunigungsmoment. Bei veränderlichem Last- oder Beschleunigungsmoment wird jedesmal bei Gleichheit von Last- und Verspannmoment das Spiel in dem der beiden Getriebezüge durchlaufen, in dem das resultierende Moment durch Null geht. Dabei liegt aber stets die Flanke des anderen Getriebezuges an.This tensioning moment is superimposed on the load or acceleration torque transmitted to the turntable I. With variable load or acceleration torque, the clearance in the two gear trains is traversed each time equality of load and Verspannmoment in which the resulting moment goes through zero. But always the flank of the other gear train is applied.
Im Einsatzfall für Präzisionsdrehtische sind die bei kleinen Drehmomenten und Drehzahlen entstehenden Betriebszustands entscheidend. Deshalb kann durch entsprechende Festlegung des Verspannmomentes erreicht werden, daß die Spiele nicht durchlaufen werden.In the case of precision rotary tables, the operating conditions that occur at low torques and speeds are decisive. Therefore, it can be achieved by appropriate determination of the Verspannmomentes that the games will not go through.