DE2744562C3

DE2744562C3 - Einrichtung zum Einstellen des Werkzeugs bezüglich des Werkstücks in einer Zahnradbearbeitungsmaschine

Info

Publication number: DE2744562C3
Application number: DE2744562A
Authority: DE
Inventors: Arthur Wil Angst
Original assignee: REISHAUER AG 8000 ZUERICH CH
Current assignee: REISHAUER AG 8000 ZUERICH CH
Priority date: 1977-10-04
Filing date: 1977-10-04
Publication date: 1981-12-10
Also published as: FR2405110B1; CH632947A5; FR2405110A1; DD138949A5; CS238352B2; GB2005577B; JPS6133649B2; HU179751B; DE2744562B2; US4195446A; JPS5461394A; GB2005577A; DE2744562A1; IT1160685B; IT7869276A0

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei bekannten Zahnflankenschleifmaschinen, welche im Schraubwälzverfahren arbeiten und einen starren

;5 Getriebezug zwischen einer Schleifschnecke und einem Zahnrad-Werkstück aufweisen oder einen Synchronantrieb der Schleifschnecke und des Zahnrad-Werkstücks besitzen, erfolgt das Ineingriffbringen von Schleifschnecke und Zahnrad-Werkstück im allgemeinen bei stillstehender Werkzeug- und Werkstück-Spindel von Hand, d. h. visuell.

In einer bekannten Ausführung (DE-PS 8 83 551) erfolgt das Ineingriffbringen der Schleifschnecke mit dem Zahnrad-Werkstück auf Zahnflankenschleifmaschinen, welche über zwei Synchronmotoren angetrieben werden, dadurch daß beim Werkstückwechsel die Antriebsmotoren von Schleifschnecke und Zahnrad-Werkstück nicht aägeschaltet werden, sondern nur die Mitnahme des Werkstückes entkuppelt wird, worauf das neue Zahnrad-Werkstück wieder in der genau gleichen Stellung, bezogen auf eine Zahnlücke, wie das vorherige Zahnrad, auf dem Aufspanndon) aufgespannt werden muß. Dieses Aufspannverfahren kann selbstverständlich auch bei Zahnflankenschleifmaschinen angewendet werden, welche einen starren Getriebezug zwischen der Schleifschnecke und dem Zahnrad-Werkstück aufweisen.

In einer anderen bekannten Ausführung (DE-PS 12 86 883) betätigen ortsfeste, mit der Maschine verbundnee Stellungsgeber einen Phasenschieber, welcher einen der beiden Synchronmotoren verdreht Das Werkstück muß dabei aber indexiert, d. h. stellungsgebunden aufgespannt werden.
Bei einer anderen bekannten Zahnflankenschleifmaschine (sowjetischer Urheberschein Nr. 2 00 394) sind zum Zwecke einer selbsttätigen Einstellung des oder der Gänge der Schleifschnecke auf die vorgearbeiteten Zahnlücken des Zahnrad-Werkstücks induktive Geber für die Bestimmung der Lage von Werkzeug und Werkstück vorgesehen, wobei diese Geber an einem Phasenmesser angeschlossen sind, welcher seinerseits über einen elektrischen Verstärker mit einem Stellmotor verbunden ist, welcher eine axiale Verschiebung der Schleifschnecke bis zur Übereinstimmung von Schleifschneckengang und Werkstückzahnlücke bewirkt. Das Werkstück wird dabei zwecks Vereinfachung der Konstruktion des Werkstückgebers in dessen elektromagnetischen Kreis so eingeschaltet, daß es als Rotor dient, während der Stator in der Art von Zahnsektoren ausgeführt ist. Somit ist bei der bekannten Einrichtung erforderlich, daß die zu bearbeitenden Zahnräder aus einem Material bestehen, das sich elektromagnetisch erregen läßt, und daß die Zahnsektoren des Stators jeweils mit der Verzahnung des zu bearbeitenden Zahnrads übereinstimmen, d. h. auswechselbar sind.

Mit der oben beschriebenen bekannten Einstelleinrichtung muß zuerst von Hand ein Einrichten vorgenommen werden, indem bei stillstehendem Werkstück

und Werkzeug die Gänge der Schleifschnecke von Hand bis zum spielfreien Eingriff in die Zahnlücken des Werkstücks eingeführt werden, worauf die Geber des Werkstücks und des Werkzeugs in eine an einem Strommeßgerät ablesbare Nullage gebracht werden. Erst anschließend kann bei drehendem Werkzeug und Werkstück anhand des Abweichungsstromes, der von dem an die Geber angeschlossenen Phasenmesser geliefert wird, eine axiale Verschiebung des Werkzeugs zwecks Aufhebung der Abweichung bewirkt werden. Für die nun nachfolgenden Bearbeitungen an Werkstükken gleicher Art geht das Einstellen des Werkzeugs bezüglich des Werkstücks zwar selbsttätig vor sich, beruht aber auf der Voraussetzung, daß sich die Nullagen der Geber zwischenzeitlich nicht verändert haben, was nur durch ein erneutes Einrichten überprüfbar ist

Aufgabe der Erfindung ist, eine Einstelleinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs angeführten Art zu schaffen, welche kein vorgängiges Abgleichen einer Referenzlage von Gebern für das Werkzeug und Werkstück bei in Eingriff stehendem Werkzeug und Werkstück erfordert und welche für zu bearbeitende Werkstücke mit beliebigen Zahnteilungeo und aus beliebigem Material anwendbar ist

Zur Lösung dieser Aufgabe weist die erfindungsgemäße Einrichtung die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale auf.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung erfolgt somit die Festlegung der Bezugslage von Werkstück und Werkzeug während des außerhalb des gegenseitigen Eingriffs stattfindenden Laufs von Werkstück und Werkzeug durch Bestimmung der gegenseitigen Lage je einer dem Werkstück und dem Werkzeug zugeordneten Referenzlinie. Im gleichen Zug, d.h. ohne Unterbrechung der Messung und nachfolgenden Korrektur, werden die Korrektursignale erzeugt, um die gemessenen Referenzlinien durch eine axiale Verschiebung des Werkzeugs bzw. eine Zusatzdrehbewegung des Werkstücks einander bis zu ihrer Übereinstimmung anzunähern. Da die Messung der Referenzlinien pneumatisch mittels je einer Referenzdüse und einer auf das Werkzeug bzw. Werkstück ausgerichteten Meßdüse erfolgt, kann die erfindungsgemäße Einrichtung für Werkstücke aus irgend einem Material und mit irgendeiner Zahnteilung angewendet werden.

Das die Erfindung zugrunde liegende Meßverfahren und ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung werden nachstehend anhand der Zeichnung erläutert Die Erläuterung erfolgt hierbei unter Bezugnahme auf eine Zahnfiiinkenschleifmaschine, welche im Schraubwälzverfahren, d. h. mit einer Schleifschnecke arbeitet Selbstverständlich können das vorliegende Verfahren und die Einrichtung zu seiner Ausführung auch für das Wälzfräsen von vorverzahnten Zahnrädern auf einer Wälzfräsmaschine angewendet werden. In der Zeichnung zeigt

Fig. IA schematisch und ausschnittsweise eine Schleifschnecke und

F i g. 1B bis IE schematisch und ausschnittweise vier Zuordnungsfälle von Werkstückzähnen zur Schleifschnecke der F i g. 1A, wie sie in der Praxis beim Beginn des Meßvorganges anzutreffen sind,

F i g. 1F die Schleifschnecke wie in F i g. 1A und

F i g. IG und IH schematisch und auschnittweise zwei weitere Zuordnungsfälle von Werkstückzähnen zur Schleifschnecke der F i g. 1F,

F i g. 2 schematisch Jie Mittelwertbildung der Mes

sungen über drei Zahnteilungen bzw, drei Werkstüokzähne, d.h. die Lage von drei Werkstückzähnen bezüglich der Lage der Zähne der Schleifschnecke vor und nach einer Korrekturverschiebung, F i g, 3 schematisch eine Zahnflankenschleifmaschine mit einer elektronischen Folgesteuerung und einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zum automatischen Steuern des Eingriffs der Schleifschnecke in das zu bearbeitende Zahnrad und

ίο Fig.4 ein Blockschaltbild einer elektronischen

Schaltungsanordnung der Steuereinrichtung der F i g. 3. Um eine Übereinstimmung der vorbearbeiteten Zähne am zu schleifenden Zahnrad, welches von Hand

oder mittels einer automatischen Ladeeinrichtung auf der Zahnflankenschleifmaschine in die aufgespannte Lage gebracht wurde, mit der Zahnlücke der Schleifschnecke zu erreichen, muß beim vorliegend beschriebenen Ausführungsbeispiel am sich drehenden Zahnrad zuerst der Abstand der Mittellinie des Werkstückzahnes bestimmt werden, welcher der betrachteten Schleifschneckenlücke am nächsten liegt Als Ausgangspunkt für die Messung des Mittelabstandes des Werkstückzahnes wird zum Beispiel mit Vorteil der Anfangspunkt der Schleifschneckenlücke auf dem Kopfzylinder der sich ebenfalls drehenden Schleifschnecke gewählt

Die Messung erfolgt beim vorliegenden Ausführungsbeispiel mit je einer Meßdüse, von welchen die eine auf den Kopfzylinder der Schleifschnecke, die andere auf den Kopfzylinder des Zahnrad-Werkstücks gerichtet ist Die an Meßdüsen sich vorbeibewegenden Zahnköpfe und Zahnlücken verursachen entsprechende Druckänderungen, sobald ein Wechsel von Zahnlücke auf Zahnkopf oder umgekehrt eintritt Praktisch wird der Druck nicht absolut plötzlich am Zahnkopfanfang oder -ende ansteigen bzw. abfallen. Die in den Fi g. IA bis 1H dargestellten Zahnkopfbreiten und Zahnlückenweiten sind deshalb schematisiert dargestellt Im Prinzip stellen sie die von den Meßdüsen abgegebenen Signale, und nicht die effektiven Zahnkopfbreiten und Lückenweiten auf dem Kopfzylinder dar.

In den Fig. IA bis IH sind Zuordnungsfälle von Wsrkstückzähnen zur Schleifschneckenlücke bzw. Zuordnungsfälle der von den genannten Meßdüsen der Schleifschnecke und des Werkstück-Zahnrads abgege benen Signale dargestellt

In den sich auf die Schleifschnecke beziehenden F i g. 1A und 1F ist mit P deren Zahnteilung bezeichnet die eine Zahnlücke Ls und einen Zahn Z_s umfaßt Der Mittenabstand der Zahnlücke Lsder Schleifschnecke ist mit Mls bezeichnet In allen Fig. IA bis IH sind die Grenzen der Zahnteilungen P der Schleifschnecke mit senkrechten, stridipunktierten Linien und die Mittellinien der Zahnlücken Ls mit senkrechten gestrichenen Linien eingezeichnet

In den F i g. 1B bis 1E sowie 1G und 1H sind sechs den Schleif schnecken der Fig. IA bis IF zugeordnete Zahnrad-Werkstücke dargestellt, die jeweils eine erste Zahnlücke L₀, einen ersten Zahn Z₀, eine darauffolgende Zahnlücke L₁ und einen darauffolgenden Zahn Z₁ sowie weiteren, nicht bezeichnete bzw. nicht dargestellte Zahnlücken und Zähne umfassen.

In den Fig. IB bis IE, IG und IH sind ferner aufeinanderfolgende, innerhalb einer Zahnteilung P der Schleifschnecke liegende Abschnitte des Zahnrad-

Werkstücks angegeben, nämlich:

A der Anteil der Zahnlückenweite Lo innerhalb der Zahnteilung P,

B der Anteil der Zahnkopfbreite Zb innerhalb der

Zahnteilung P, C der Anteil der Zahnlückenweite L\ innerhalb der

Zahnteilung Pund D der Anteil der Zahnkopfbreite ΖΊ innerhalb der

Zahnteilung P.

Es ist leicht ersichtlich, daß der Abstand Mzw der Werkstückzahnmitte vom erwähnten Bezugspunkt O am Anfang einer Zahnlücke Lsder Schleifschnecke sich in allen möglichen dargestellten Fällen aufgrund der Formel

M,

B-D

(I)

bestimmen läßt. Hierbei sind in den Fig. IB bis IE, IG und IF die Werkstückzahnmitten ebenfalls durch senkrechte, gestrichelte Linien angedeutet.

7nr Fr7ipliincr pinpr I IHprpinctimmiincr Ae>r WprL·-

Stückzähne mit den Schleifschneckenlücken müssen das Zahnrad-Werkstück und die Schleifschnecke vor dem Einfahren der drehenden Schleifschnecke in das ebenfalls drehende Werkstück-Zahnrad um den in den Fig. IB bis IE, IG, IH dargestellten Verschiebungsbetrag V gegeneinander verschoben werden. Der Verschiebungsbetrag V entspricht dem Abstand der Werkstückzahnmitte von der Mitte der Schleifschnekkenlücke. Da der Bezugspunkt O für die Maßbestimmung wie bereits erwähnt auf den Lückenanfang der Schleifschnecke gelegt wurde, läßt sich der Verschiebungsbetrag Vin einfacher Weise durch die Beziehung

V =

(2)

bestimmen.

Die Messung kann in vorteilhafter Weise in Form einer Zählung von Meßimpulsen erfolgen, welche jeweils im Bereich der an den Meßdüsen vorbeilaufenden Zahnköpfe und Zahnlücken der Schleifschnecke und des Zahnrad-Werkstücks erzeugt werden. Durch algebraische Aufsummierung solcher Meßimpulse kann für jede Zahnteilung P der Schleifschnecke eine Bilanz erhalten werden, welche dem Verschiebungsbetrag V entspricht. Vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Meßimpulse in Abhängigkeit von der Drehzahl des Werkstück-Zahnrads erzeugt werden und insbesondere aus den Impulsen eines mit dem Antrieb des Zahnrad-Werkstücks verbundenen Winkelschrittgebers abgeleitet werden. Ist A/die Frequenz der Meßimpulse und /W der mit dem Winkelschrittgeber am Werkstück aufgenommenen Werkstückimpulse, so ist im einfachsten Fall

fv = fw

ω _H /V» 2 π

wo ω»·die Winkelgeschwindigkeit des Werkstücks und Nw die Anzahl der Impulse je Werkstückumdrehung ist, wie sie vom Winkelschrittgeber am Zahnrad-Werkstück abgenommen wird. Die Frequenz fa der Meßimpuke kann aber auch die mit einem bestimmten Faktor vervielfachte Frequenz fw der Werkstückimpulse sein bzw. bei einer nachfolgend noch beschriebenen Messung über mehrere Zahnteilungen P der Schleifschnecke die um die Anzahl dieser Zahnteilungen geteilte Frequenz /Wder Werkstückimpuke.

Damit die über eine Zahnteihir.g P vorgenommene algebraische Aufsummierung der Meßimpulse für alle möglichen Fälle der Zuordnung von Werkstückzähnen zur Schleifschneckenlücke eine Bilanz liefert, welche tatsächlich der zur Annäherung und Übereinstimmung der Mittellinienabstände erforderlichen Verschiebung des Zahnrad-Werkstücks bezüglich der Schleifschnecke entspricht, muß diese Bilanz nach einem bestimmten, von jedem Zuordnungsfall abhängigen Schema gebildet werden. In den Fig. IB bis IE, 1G und IH sind die relativen Lagen von Abschnitten des Werkstück-Zahnrads bezüglich einer Zahnteilung Pder Schleifschnecke dargestellt und wie folgt bezeichnet:

Abschnitt E: Lücke L₀ innerhalb Lücke L₅ Abschnitt F: Zahn Z₀ innerhalb Lücke Ls Abschnitt G: Lücke Li innerhalb Lücke L₅ ¹' Abschnitt H: Zahn Zi innerhalb Lücke L₅ Abschnitt /: Lücke Lo innerhalb Zahn Z₅ Abschnitt /: Zahn Zo innerhalb Zahn Z₅ Abschnitt K: Lücke Li innerhalb Zahn Z₅ Abschnitt L: Zahn Zi innerhalb Zahn Z₅

Je nachdem, ob eine Lücke bzw. ein Zahn des Werkstück-Zahnrads der zugeordneten Lücke bzw. dem zugeordneten Zahn der Schleifschnecke vor- oder nacheilt, müssen einerseits die Meßimpulse bei der

2j Bilanzbildung mit dem negativen oder positiven Vorzeichen aufsummiert werden. Andererseits muß berücksichtigt werden, ob es sich bei dieser Vor- oder Nacheilung um die Lücke bzw. den Zahn des Werk'üück-Zahnrads handelt, der zur betreffenden Zahnteilung P der Schleifschnecke gehört, oder allenfalls die vorgängige oder nachfolgende Lücke bzw. den vorgängigen oder nachfolgenden Zahn des Werkstück-Zahnrads. In diesen Fällen sind die Meßimpulse mit der doppelten Meßimpulsfrequenz aufzusum- mieren. Somit ergibt sich für die Bilanzbildung das folgende Meßimpulszählschema:

Abschnitt E: L₀ innerhalb L₅: - A/2 Abschnitt F: Zo innerhalb Ls: O Abschnitt G: L% innerhalb Lg. + A/2 Abschnitt H: Z\ innerhalb L₅: + Af Abschnitt /: Lo innerhalb Zs: — (m Abschnitt /: Z₀ innerhalb Zs: - A/2 Abschnitt K: L\ innerhalb Zg. O Abschnitt L: Z\ innerhalb Zg. + A/2

Wenn ein Zahn Zo des Zahnrad-Werkstücks ganz oder teilweise auf eine Lücke Ls der Schleifschnecke fällt und sich ihre Mittellinien decken, oder entsprechend die Mittellinie der nachfolgenden Lücke L₁ des Zahnrad-Werkstücks auf die Mittellinie des nachfolgenden Zahnes Z₅ der Schleifschnecke fällt, ist für diese Abschnitte F und K des Zahnrad-Werkstf'-ks die relative Lage zur Schleifschnecke richtig, so daß keine einen Beitrag zur Korrekturverschiebung liefernde

Meßimpuke zu zählen sind

Wie erwähnt erfolgen die Messung des Mittellinienabstandes von Schleifschneckenlücke und Werkstückzahnkopf und die Bestimmung der erforderlichen Korrekturverschiebung vorteilhafterweise in Form einer Zählung von Meßimpulsen, zu deren algebraischer Aufsummierung gemäß dem oben angeführten Zählschema ein nachfolgend noch beschriebener logischer Schaltkreis vorgesehen werden kann. Die Genauigkeit der Messung mittels Meßdüsen einer Meßgebereinheit hängt vor allem von der Form- und Maßgenauigkeit der Zahnkopfbreiten bzw. den Zahnkopfanschrägungen ab. Um diesen Einfluß möglichst auszuschalten, kann die Messung fiber eine größere, frei wählbare und

einstellbare Anzahl von Zahnteilungen P durchgeführt werden, wobei dann der Mittelwert über diese Anzahl gebildet wird. Die Mittelwertbildung kann so durchgeführt werden, daß die je Zahnteilung ermittelten Abweichungen der Mittellinien von Werkstückzahn und Schleifschneckenlücke mit einer Impulsfrequenz (m algebraisch aufgezählt werden, welche so viele Male kleiner als die Werkstückimpulsfrequenz fw ist, als Zahnj-cilungen gemessen werden. Dadurch wird es möglich, den Stellenwert eines Dual-Zählwerkes klein und dadurch kostengünstig zu halten. Der auf diese Weise ermittelte Mittelwert entspricht nun einer auszuführenden mittleren Korrekturverschiebung Vm. welche nun durch eine axiale Verschiebung der Schleifschnecke oder eine Zusatzdrehbewegung des Zahnrad-Werkstücks in der entsprechenden Größe und Richtung durchgeführt wird.

Die Mittelwertbildung für die Korrekturverschiebung Vm aus den Messungen über beispielsweise drei c;ii.r.gcr. ," der ScniCiiSCünecice

dargestellt. Die gemessenen Abweichungen der Mittellinien sind mit V₁, V₂ und V₃ bezeichnet. Der Mittelwert Vm bestimmt sich aus

Um diesen Mittelwert Vm wird je nach Art der vorliegenden Getriebeverhältnisse an der Zahnflankenschleifmaschine eine axiale Verschiebung der Schleifschnecke oder eine Zusatzdrehung des Zahnrad-Werkstück durchgeführt, was in F i g. 2 zuunterst dargestellt ist. Die nach der Korrekturverschiebung um den Mittelwert Vm vorliegenden Abweichungen der Mittellinien sind entsprechend mit Vi', V₂'und V₃'bezeichnet.

Bei Zahnflankenschleifmaschinen, welche mit einer starren Getriebeverbindung zwischen der Schleifschnecke und dem Zahnrad-Werkstück versehen sind sowie bei Zahnflankenschleifmaschinen, deren Schleifschnecke und Zahnrad-Werkstück von je einem Synchronmotor angetrieben werden, wird die Korrekturverschiebung Vm, infolge Fehlens von Mitteln für die Ausführung einer Zusatzdrehbewegung des Zahnrad-Werkstückes durch eine axiale Verschiebung der Schleifschnecke vorgenommen. Zu diesem Zweck wird der Schleifspindelstock mit einem Stellmotor für die Ausführung der axialen Verschiebung der Schleifschnecke ausgerüstet. In jenen Fällen, in welchen bereits eine Einrichtung für die Ausführungen von axialen Verschiebungen bzw. des Shiftens der Schleifschnecke zwecks Ausnutzung ihrer ganzen Breite vorhanden ist, kann unter Umständen der gleiche Motor verwendet werden. Zumindest ist in einem solchen Fall die Einrichtung bzw. die Möglichkeit für eine axiale Verschiebung der Schleifschnecke vorhanden. Die Signale für die Ausführung der Verschiebung müßten aber durch eine Umformung in eine von der Zahnteilung abhängige Form gebracht werden.

Bei den Zahnflankenschleifmaschinen, welche jedoch mit einer elektronisch gesteuerten Zwangslaufeinrichtung versehen sind, bietet sich die einfache Lösung an, die Korrekturverschiebung durch eine Zusatzdrehbewegung des Zahnrad-Werkstücks durchzuführen. Da elektronische Zwangslaufsteuerungen für Zahnflankenschleifmaschinen, wie auch für Wälzfräsmaschinen, im allgemeinen das Werkstück dem Werkzeug folgen lassen, ist es zweckmäSig, wenn vorliegend für die Bestimmung der Korrekturverschiebung die von der Werkstück-Umdrehung abhängigen Impulse verwendet werden. Da sie einer Drehwinkelabweichung des Zahnrades direkt entsprechen, können sich direkt in das elektronische Steuerungssystem der Zahnflanken-Schleifmaschine eingegeben werden.

Im weiteren ist es möglich, mittels eines Zählwerks, dessen Zählgrenze entsprechend der gewünschten Anzahl von Zahnteilungen, über welche die Mittelwertbildung für die Korrekturverschiebung Vmdurchgeführt

in wird, eingestellt werden kann, eine Zählung der an den beiden Meßdüsen der Meßgeber-Einheit tatsächlich vorbeigelaufenen Werkstück-Zähnen und Schleifschneckenlücken durchzuführen. Falls die Anzahl der gezählten Werkstückzähne nicht mit der Anzahl der

i) gezählten Schleifschneckenlücken übereinstimmt, kann ein Ausschwenken der Meßgeber-Einheit aus der Meßzone, und dadurch auch das Einfahren der Schleifschnecke in das zu bearbeitende Zahnrad-Werkstück, gesperrt werden. Der Schleifzyklus kann in

2i'i uH;5€iTi Fäll niCnt ucgönficri wci'dcii, bis die Ui'ääci'ic (JcS Fehlers, welche meistens in einer unrichtigen Wahl der Meßdüsen-Abstände von den zu messenden Objekten, d. h. vom Zahnrad-Werkstück und/oder von der Schleifschnecke, zu suchen sein wird, behoben ist. Der Meßvorgang wird in diesem Falle fortlaufend wiederholt.

Die Meßgeber-Einheit kann beim Drücken einer Starttaste für den Beginn des Arbeitszyklus automatisch in die Meßzone, d. h. zwischen die Schleifschnecke und

jo das Zahnrad-Werkstück gebracht werden, wobei die Lage der drei erwähnten Teile beim ersten Zahnrad-Werkstück eingerichtet werden muß. Das Ausschwenken der Meßgeber-Einheit aus der Meßzone und die damit verbundene Einleitung des Einfahrens der Schleifschnecke in das zu bearbeitende Zahnrad-Werkstück kann auf Befehl des erwähnten Zählwerkes automatisch erfolgen.

Anhand der Fig.3 und 4 wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung im Zusammenhang mit einer an sich bekannten elektronischen Zwangslaufsteuerung einer Zahnflankenschleifmaschine erläutert.

In F i g. 3 sind als Bauteile der Zahnflankenschleifmaschine die erwähnte elektronische Zwangslaufsteuerung 1 einschließlich einer Schleifschnecke 2 und eines zu bearbeitenden Zahnrad-Werkstücks 3, ferner eine Meßeinrichtung 20 und eine elektronische Schaltungsanordnung 50 der vorliegenden Einrichtung für das selbsttätige Einfahren der Schleifschnecke 2 in die Zahnlücken des zu schleifenden Zahnrad-Werkstücks 3 dargestellt

Die Schleifschnecke 2 ist von einem Elektromotor 4 angetrieben. Zur Abnahme des Drehwinkels der Schleifschnecke 2 ist auf ihrer Welle ein Winkelschrittgeber 5 angeordnet, dessen Ausgangsimpulse einem Teiler 6 zugeführt sind. Der Ausgang des Teilers 6 ist mit einem Eingang einer Antikoinzidenz-Einheit 8 verbunden.
Das Zahnrad-Werkstück 3 ist von einem Schrittmotor 9 angetrieben, auf dessen Welle ein weiterer Winkelschrittgeber 10 angeordnet ist Der Ausgang des Winkelschrittgebers 10 ist mit einem weiteren Eingang der Antikoinzidenz-Einheit 8 verbunden. Zwei bezüglich Vorzeichen unterschiedliche Signale abgebende Ausgänge der Antikoinzidenz-Einheit 8 sind an einen Bilanzzähler 11 angeschlossen, dessen Ausgangssignal einem Regier 12 zugeführt ist Das von diesem erzeugte Regelsignal ist über einen Leistungsverstärker 13 dem

Schrittmotor 9 zwecks geregelten Antriebs des Zahnrad-Werkstücks 3 zugeführt.

Die neben dieser bekannten Zwangslaufsteuerung 1 vorgesehene Meßeinrichtung 20 umfaßt eine Meßgeber-Einheit 21, welche aus einem an sich bekannten, pneumatischen Differenz-Druckmesser mit je einem Düsenpaar für das Messen der Schleifschnecke 2 und des Zahnrad-Werkstücks 3 besteht. Jedes der beiden Düsenpaarc enthält eine einstellbare Referenzdüse 24, 25 und eine i'vfeßdüse 22, 23. Die Meßgeber-Einheit 21 ist an einem ein- und ausschwenkbaren Halter 26 befestigt, von welchem sie auf einen Start-Befehl, mit welchem der Bearbeitungsvorgang eingeleitet wird, in die Meßzone, d. h. zwischen die Schleifschnecke 2 und das zu schleifende Zahnrad-Werkstück 3 gebracht wird. Von einem später beschriebenen Meßzähler 57, welcher die Anzahl der Werkstückzähne und Schleifschneckenlücken, über welche der Mittelwert für die Korrekturverschiebung Vm bestimmt wird, zählt und überwacht, wird nach erfolgtem Meß- und Korrekturvorgang dem Halter 26 mit der an ihm befestigten Meßgeber-Einheit 21 der Befehl zum Herausschwenken aus der Meßzone erteilt. Durch das Herausschwenken des Halters 26 wird gleichzeitig der Schleifschnecke 2 der Befehl zum Einfahren in das nun in richtiger Stellung befindliche Zahnrad-Werkstück 3 erteilt. Eine Einrichtung 27 zum Ein- und Ausschwenken des Halters 26 wird hier nicht beschrieben, da bekannte Mittel für die Ausführung dieser einfachen Bewegung zur Verfügung stehen.

Die elektronische Schaltungsanordnung 50 ist mit den obenstehend beschriebenen Bauteilen über verschiedene Leitungen verbunden. Eine Verbindungsleitung 101 ist an die Einrichtung 27 zum Ein- und Ausschwenken des Halters 26 angeschlossen und liefert der Schaltungsanordnung 50 einen Startimpuls nach dem Einschwenken des Halters 26. Eine weitere Verbindungsleitung 141 ist ebenfalls an die Einrichtung 27 angeschlossen und liefert dieser ein Befehlssignal zum Ausschwenken des Halters 26. Zwei Verbindungsleitungen 104 und 113 sind an die Meßgeber-Einheit 21 angeschlossen und führen der Schaltungsanordnung 50 die Meßsignale der Meßdüsen 23 bzw. 22 zu. Eine Verbindungsleitung 127 ist an den Ausgang des Winkelschrittgebers 10 des Antriebs für das Zahnrad-Werkstück 3 angeschlossen. Schließlich sind zwei weitere Verbindungsleitungen 136 und 137 an die Antikoinzidenz-Einheit 8 angeschlossen und führen dieser polaritätsgetrennte, d. h. richtungsgetrennte Korrektursignale zu.

In Fig.4 ist ein Blockschaltbild der elektronischen Schaltungsanordnung 50 der F i g. 3 dargestellt, wobei die Ein- und Ausgangsleitungen entsprechend der F i g. 3 bezeichnet und mit großen Pfeilen versehen sind. Die nachstehende Erläuterung dieses Blockschaltbilds erfolgt hierbei anhand einer Funktionsbeschreibung beim Ablauf eines Meß- und Korrekturvorgangs.

Durch einen Start-Impuls, welcher von der Zahnflankenschleifmaschine her über die Leitung 101 (Fig.3) zugeführt wird, wird ein Start-Flipflop 51 gesetzt, mit welchem die Einrichtung in Betrieb genommen bzw. der Meß- und Korrekturvorgang eingeleitet wird.

Vom Start-Flipflop 51 wird das Start-Signal einerseits über eine Leitung 102 und eine davon abgezweigte Leitung 103 einer ersten Logik-Einheit 52, welche zur Erzeugung von Korrektur-Impulsen vorgesehen ist, und andererseits über eine Leitung 102 einer logischen UND-Tor-Verknüpfung 151 zwecks deren öffnung zugeführt.

Sobald beim Durchlauf der Schleifschnecfesn-Verzahnung der Anfangspunkt Oder ersten Schleifschneckenlücke Ls von der zugeordneten Meßdüse 23 erfaßt wird, wird ein en^prechendes Impulssignal, welches den Bezugspunkt Oder Messung darstellt (Fig. IA bis IH), über die Leitung 104 abgegeben. Dieses Signal gelangt über eine monostabile Schaltung 63 auf die Leitung 105 und über das geöffnete Tor der logischen UND-Tor-Verknüpfung 151 sowie die Leitung 106 an den Setzeingang Seines Meß-Flipflops 53, über die Leitung

ίο 104' an den Setzeingang Seines Lücken-Flipflops 54 der Schleifschnecke, über eine von der Leitung 104 abgezweigte Leitung 104' an den Löscheingang L des Flipflops 54 und über eine von der Leitung 105 abgezweigte Leitung 107 an den Löscheingang L eines

ι -, Zahnende-Flipflops 55 des Zahnrad-Werkstücks.

Vom Meß-Flipflop 53 wird das Impulssignal des Lückenbeginns der Schleifschnecke über eine Leitung 108 und eine davon abgezweigte Leitung 109 einer zweiten Logik-Einheit 56 für Meßimpulse zugeführt.

Gleichzeitig wird das Impulssignal über die Leitung 108, eine weitere logische UND-Tor-Verknüpfung 152 und eine Leitung 112 einem Meßzähler 57 zugeführt. Der Meßzähler 57 zählt die an ihm einstellbare Anzahl von O Werkstückzähnen, über welche die Messungen zur Mittelwertbildung für die Korrekturverschiebung Vm durchgeführt werden sollen.

Das Lücken-Flipflop 54 ist über eine Leitung 110 mit der Logik-Einheit 56 für die Meßimpulse verbunden. Von der Leitung 110 führt eine davon abgezweigte Leitung 111 zur logischen UND-Tor-Verknüpfung 152.

Wird nun von der Meßdüse 22, welche dem Zahnrad-Werkstück zugeordnet ist, ein Impulssignal, welches den Werkstückzahn anzeigt, auf die Leitung 113 (F i g. 3) abgegeben, so wird dieses Signal einerseits über

3t eine monostabile Schaltung 64 und eine Leitung 113' dem Setzeingang S des Zahnende-Flipflops 55 und andererseits über eine von der Leitung 113 abgezweigte Leitung 114 der Logik-Einheit 56 für die Meßimpulse zugeführt. Das Zahnende-Flipflop 55 wird beim Verschwinden des Werkstückzahnsignals gesetzt.

Vom gesetzten Zahnende-Flipflop 55 führt eine Leitung 115 zu einer weiteren logischen UND-Tor-Verknüpfung 153 und von hier über eine Leuung 116 zum Setzeingang S eines Fehler-Flipflops 58, welcher der Überwachung dient, ob innerhalb eines Meßzyklus, welches jeweils vom Schleifschnecken-Lückenbeginn bis zum Beginn der nächsten Schleifschneckenlücke dauert, kein, ein oder zwei Werkstückzähne registriert werden. Im weiteren ist der Ausgang des Zahnende-Flipflops 55 über eine von der Leitung 115 abgezweigte Leitung 117 mit der Logik-Einheit für die Meßimpulse verbunden.

Zwecks Feststellung, ob innerhalb des erwähnten Meßzyklus mehr als ein Werkstückzahn registriert wird, werden die Impulssignale des Werkstück-Zahnendes, unter Umgehung des Zahnende-Flipflops 55 über die Leitung 118 sowie über die logische UND-Tor-Verknüpfung 153 dem Fehler-Flipflop 58 zugeführt, wobei dieser beim Eintreffen des Impulssignals zugleich gesetzt wird.

Solange von der Meßdüse 22, welche dem Zahnrad-Werkstück zugeordnet ist, über die monostabile Schaltung 64 kein Impulssignal, welches das Ende des Werkstückzahnes anzeigt, abgegeben wird, bleibt das Zahnende-Flipflop 55 infolge des vom Anfangspunkt der Schleifschneckenlficke verursachten Impulssignals gelöscht In dieser Periode wird deshalb über eine Leitung 119 eine weitere logische UND-Tor-Verknüp-

furijjf 154 geöffnet.

Durch eine von der Leitung 107 abgezweigte Leitung 121, mit welcher das Zahnende-Flipflop 55 umgangen wird, werden die Impulssignale der Lückenanfänge der Schleifschnecke direkt über die UND-Tor-Verknüpfung 154 und eine Leitung 120 einem weiteren Sitzeingang des Fehler-Flipflops 58 zugeführt, wo sie dessen Setzung veranlassen.

Wenn vom Fehler-Flipflop 58 innerhalb des bereits erwähnten Meßzyklus kein Zahn oder zwei Zähne registriert worden sind, ist die Messung falsch, d. h. ein nachfolgend noch beschriebener Verschiebungszähler 59 wird über eine Leitung 122, das Meß-Flipflop 53 über eine von der Leitung 122 abgezweigte Leitung 123 und der Meßzähler 57 über eine von der Leitung 123 abgezweigte Leitung 124 gelöscht, so daß die Messung in einem nachfolgenden Meßzyklus neu beginnen kann. Das Fehler-Flipflop 58 selbst wird über eine von der Leitung 122 abgezweigte Leitung 125, weiche zu einer Verzögerungseinheit 60 führt, und von dieser über eine Leitung l?fc, welche mit dem Löscheingang L des Fehler-Fl'pflops 58 verbunden ist, gelösch:.

Die vom Winkelschrittgeber 10 des Zahnrad-Werkstücks 3 erzeugten Werkstückimpulse mit der Frequenz fw werden über die Leitung 127 (Fig.3) einem Frequenzteiler 61 zugeführt, durch welchen eine Teilung dieser Frequenz fw durch den einstellbaren Faktor Q, welcher 1 bis η betragen kann, vorgenommen wird. Von diesem Frequenzteiler 61 werden dann Meßimpulse mit der Meßfrequenz fu=fw/Q über eine Leitung 12£ und mit der halben Meßfrequenz /«/2 über eine Leitung 129

ι ο der Logik-Einheit 56 für die Meßimpulse zugeführt.

An zwei Ausgänge der Logik-Einheit 56 für die Meßimpulse ist über Leitungen 130 und 131 der Verschiebungszähler 59 mit seinen beiden, mit + und bezeichneten Eingängen für Plus-Meßimpulse bzw.

i) Minus-Meßimpulse angeschlossen. Die Abgabe von auf den Leitungen 128 und 129 in der Logik-Einheit 56 eintreffenden Meßimpulsen an den Verschiebungfzähler 59 erfolgt nach Maßgabe der auf den weiteren Eingangsleitungen 110, 114, 117 der Logik-Einheit 56

>n vorliegenden Signale nach dem folgenden Logik-Schema der Logik-Einheit 56, welches dem vorgängig angegebenen Meßimpulszählschema entspricht.

Messung
Zahn und
Zahnaule-FF

Zahn und
Zalinende-FF

Zahn und
Zahnende-FF

SS Lücke

VZ

vz

.I'm *

Lücke

- h- - vz

VZ

Hierin bedeuten:

SS: Schleifschnecke,

Zahn: Es liegt ein Zahn des Werkstücks vor,

d. h. ein Signal auf Leitung 114,

Zahn: Es liegt kein Zahn des Werkstücks vor,

d. h. kein Signal auf Leitung 114,
Zahnende-FF: Das Zahnende-Flipflop 55 ist gesetzt, und ein Signal ist auf Leitung 117,

Zahnende-FF: Das Zahnende-Flipflop 55 ist gelöscht

und kein Signal ist auf Leitung 117.
Lücke: Das Lücken-Flipflop 54 ist gesetzt, und

ein Signal ist auf Leitung 110,

Lücke: Das Lücken-Flipflop 54 ist gelöscht, und

kein Signal ist auf Leitung 110,

Fm— VZusw.: Meßimpulse mit der angegebenen Frequenz f\i werden über die Leitung 130 ( + ) bzw. 131 ( —) dem Verschiebungszähler VZzugeführt.

Vom Verschiebungszähler 59 werden die jeweils innerhalb jedes Meßzyklus, welcher wie schon erwähnt vom Anfangspunkt O einer Schleifschneckenlücke Ls bis zum Anfangspunkt der nächsten Schleifschneckenlücke Ls dauert, algebraisch aufsummierten Plus- und Minus-Meßimpulse als Zählerinhalt Jz über eine Leitung 132 einem Decodierer 62 zugeleitet, wobei im Falle /z>0 oder /z>0, d. h. im Falle, daß der Zählerinhalt ^O ist, der Zählerinhalt Jz über eine Leitung 133 an die Logik-Einheit 52 für die Korrekturimpulse weitergegeben wird. Der Fall Jz= 0 wird später erläutert.

Auf den Befehl »Ende Messung« des Meßzählers 57, welcher nach erfolgtem Durchgang der an ihm selbst eingestellten Anzahl von Q Zahnteilungen über eine Leitung 134 an die Logik-Einheit 52 für die Korrekturimpulse abgegeben wird, werden unter Zuhilfenahme von Impulsen mit der Korrekturfrequenz /*, welche vom Frequenzteiler 61 über eine Leitung 135 der Logik-Einheit 52 zugeführt sind, von der Logik-Einheit 52 Korrekturimpulse erzougt. Die Größe der Frequenz ίκ der Korrekturimpulse wird unter Berücksichtigung der Dynamik der Korrektureinrichtung an der Zahnradschleifmaschine festgelegt, da diese den Korrekturimpulsen folgen können muß. Sie beträgt beispielsweise etwa 1000 Hz.

Die Mittelwertbildung erfolgt automatisch bereits während dem Aufzählen der Meßzyklen, da die zur Mittelwertbildung erforderliche Division durch die

so Anzahl der Meßzyklen bei der Summierung dadurch von vornherein berücksichtigt ist, daß die Teilung der Frequenz /Wder Werkstückimpulse durch den Faktor Q, d. h. die Anzahl der Werkstückzähne, erfolgt. Da die Werkstückzahnzahl wesentlich kleiner als die Werkstückimpulszahl ist, ist diese Mittelwertbildung sinnvoll. Von der Logik-Einheit 52 für die Korrekturimpulse werden auf einer Leitung 136 negative Korrekturimpulse, welche eine Vorwärtsbewegung des Zahnrad-Werkstücks 3 bewirken, und auf der Leitung 137 positive Korrekturimpulse, welche eine rückwärtsgerichtete Drehbewegung des Zahnrad-Werkstücks 3 bewirken, in das vorhandene Steuerungssystem der F i g. 3 von Schleifschnecke 2 und Zahnrad-Werkstück 3 eingeleitet Ober eine von der Leitung 136 abgezweigte Leitung 138 werden die negativen Korrekturimpulse und über eine von der Leitung 137 abgezweigte Leitung 139 die positiven Korrekturimpulse dem positiven bzw. negativen Eingang des Verschiebungszählers 59 zwecks

impulsweiser Rückstellung des Verschiebungszählers bis auf O zugeleitet

Die Logik-Einheit für die Korrekturimpulse arbeitet nach dem Logikschema:

Für Start und Ende der Messung

(Signale auf den Leitungen 103 und 134)

Jz> 0 (Ausgangssignal auf Leitung 133):

Der Verschiebungszähler 59 zählt mit Korrektur-

frequenz abwärts,

Jz>0 (kein Ausgangssignal auf Leitung 133):

Der Verschiebungszähler 59 zählt mit Korrekturfrequenz aufwärts.

Ist der im Verschiebungszähler 59 ermittelte Zählerinhalt Jz=Q, so wird ein entsprechendes Signal von der Decodierungs-Einheit 62 aus über eine Leitung 138' zur logischen UND-Tor-Verknüpfung 155 abgegeben. Stammt ein solches Signal von einem einzelnen Meßzyklus, welcher sich innerhalb einer Zahnteilung abspielt, so passiert überhaupt nichts. Die UND-Tor-Verknüpfung 155 gibt das Signal zum Löschen des Start-Flipflops 51 erst beim gleichzeitigen Eintreffen des auf einer von der Leitung 134 abgezweigten Leitung 139' zugeführten Signals »Ende Messung« über eine Leitung 140 frei, die an den Löscheingang des Start-Flipflops 51 angeschlossen ist Das Signal »Ende Messung« wird aber vom Meßzähler 57 erst nach dem vollzähligen, durch das Fehler-Flipflop 58 kontrollierten Durchlauf der gewählten bzw. am Meßzähler 57 eingestellten Anzahl von Q Zahnteilungen abgegeben. Nach dem Signal »Ende Messung« wird aber der Verschiebungszähler 59 durch die zugeführten Korrekturimpulse auf jeden Fall, wie schon beschrieben, auf Null zurückgestellt, so daß ein entsprechendes Signal über die Leitung 138' der logischen UND-Tor-Verknüpfung 155 zugeführt wird.

Über die von der Leitung 139' abgezweigte Leitung 141 wird der Befehl »Ende Messung« der Einrichtung 27 zum Ein- und Ausschwenken des Halters 26, an welchem die Meßgeber-Einheit 21 befestigt ist, zwecks Ausführung der Ausschwenkoperation aus der Meßzone

is zugeleitet Vorzugsweise erfolgt, das impulsweise Rückstellen des Verschiebungszählers 59 durch die Korrekturimpulse während der Ausschwenkoperation, da die anhand der Fig.3 erläuterte elektrische Zwangslaufsteuerung genügend schnell ist um jede Korrektur während dem Ausschwenken vorzunehmen '. ird eine andere Korrektureinrichtung als eine elektrische vorgesehen, so müssan die beiden Vorgänge zeitlich gestaffelt werden. Nach dem Ausschwenken kann der eigentliche Schleifprozeß, & h. das Einfahrer der Schleifschnecke 2 in das nun in richtiger Stellung zu ihr befindliche Zahnrad-Werkstück 3 mit den an dei Zahnflankenschleifmaschine vorhandenen, nicht dargestellten Mitteln begonnen werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum automatischen Zuordnen der Lage eines sich drehenden Werkzeugs bezüglich der vorbearbeiteten Verzahnung eines sich in einem bestimmten Verhältnis zum Werkzeug drehenden Werkstücks in einer nach dem Schraubwälzverfahren arbeitenden, zwangslaufgeregelten Zahnradbearbeitungsmaschine, wobei die Lage des Werkzeugs und des Werkstücks gemessen, eine Abweichung der Bezugslage von Werkzeug und Werkstück durch eine Erkennungsschaltung ermittelt und die Abweichung mittels entsprechender Korrektursignale durch eine Axialverschiebung des Werkzeugs bzw. eine Zusatzdrehbewegung des Werkstücks aufgehoben wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen das Werkzeug (2) und das Werkstück (3) während deren Lauf einführbarer Meßgeber (21) je ein einen Differenzdruck pneumatisch messendes Düsenpaa/ (23,24; 22,25) für das Werkzeug und das Werkstück aufweist, wobei jedes Düsenpaar eine einstellbare Referenzdüse (24; 25) und eine auf das Werkzeug (2) bzw. das Werkstück (3) ausrichtbare Meßdüse (23; 22) zur Erzeugung eines dem Differenzdruck entsprechenden, der Erkennungsschaltung (63,54; 64,55) zugeführten Signals umfaßt, daß ferner ein erster an die Erkennungsschaltung (63,54,64,55) angeschlossener logischer Schaltkreis (56), welcher mit Schaltungsmitteln (61) in Verbindung steht, welche Meßimpulse erzeugen, deren Frequenz höher ist als die Frequenz aufeinanderfolgender Zahn- bzw. Gangteilungen, vorhanden ist, daß am Ausgang des ersten logischen Schaltkreises (56) ein erster Zähler (59) angeschlossen ist, welcher die vom logischen Schaltkreis (56) in Abhängigkeit von dem Ausgangssignalen der Erkennungsschaltung (63, 54; 64, 55) gesteuerten Meßimpulse algebraisch summiert, daß ein zweiter logischer Schaltkreis (52) die Korrektursignale in Vor- und Rückwärtsrichtung in Abhängigkeit vom Zählinhalt des Zählers (59) bildet, und daß ein an die Erkennungsschaltung (63, 54) für die Werkzeuglükken angeschlossener, einstellbarer zweiter Zähler (57), welcher die Anzahl der Zahn- bzw. Gangteilungen bestimmt, über welche die Messung und eine Mittelwertermittlung durchzuführen ist, vorgesehen ist, wobei der Ausgang des zweiten Zählers (57) mit einem Eingang des zweiten logischen Schaltkreises (52) verbunden ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsmittel zur Erzeugung der Meßimpulse einen einstellbaren Teiler (61) enthalten, dessen Eingang Impulse zuführbar sind, deren Frequenz von der Drehzahl des Werkstücks (3) abhängig ist

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit je einem Eingang mit den Meßdüsen (23, 22) verbundener Fehler-Zähler (58) vorgesehen ist, welcher bei Nichtübereinstimmung der Anzahl der an den Meßdüsen vorbeilaufenden Werkstückzähne und Werkzeuglücken ein Ausgangssignal erzeugt, das die Sperrung des Meßgebers in seiner zwischen das Werkzeug (2) und das Werkstück (3) eingeschwenkten Lage und die Wiederholung der Messung bewirkt.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des zweiten logischen Schaltkreises (52) mit dem Eingang des ersten Zählers (59) verbunden ist, um mittels der Korrektursignale den Zähler (59) auf null zurückzustellen,

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßgeber (21) auf einem schwenkbaren Halter (26) angeordnet ist