DE2818209A1

DE2818209A1 - Pitch and flank angle errors reduction - using position control circuit and circuit compensating for positional errors proportional to speed

Info

Publication number: DE2818209A1
Application number: DE19782818209
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dr Ing Kluge; Egon Dr Ing Sfax; Karl-Heinz Dr Ing Wittig
Original assignee: Werkzeugmaschinenkombinat 7 Oktober VEB
Current assignee: Werkzeugmaschinenkombinat 7 Oktober VEB
Priority date: 1977-05-26
Filing date: 1978-04-26
Publication date: 1978-12-07
Also published as: DD132647A1

Abstract

The angular position of the drive motor shaft is established and fed back to an amplifier which feeds signals to a speed of rotation controller and adjusting member for the workpiece drive motor. A circuit compensates positional errors which are proportional to speed. An electronic programme store is provided. The input of the speed of rotation regulator is connected to the output of a summation circuit. The summation circuit is connected with its first input to the required value generator of the speed control circuit and with its second input to the electronic programme store.

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Korrektureinrichtung zur Verminderung von Teilung und Flankenrichtungsfehlern Anwendungsgebiet der Erfindung Das Anwendungsgebiet der Erfindung erstreckt sich auf Werkzeugmaschinen, die mit einer elektronischen Zwanglaufeinrichtung ausgestattet sind. Als spezielles Anwendungsgebiet kommen in gleicher Weise ausgestattete Wälzfräsmaschinen in Betracht.Correction device to reduce pitch and flank direction errors Field of application of the invention The field of application of the invention extends on machine tools that are equipped with an electronic positive-action device are. Hobbing machines equipped in the same way are a special area of application into consideration.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Aus DD-AS 1 179 787 ist bereits eine Vorrichtung zum Vermindern der Summenteilungsfehler beim Wälzfräsen von Zahnrädern bekannt. Diese Vorrichtung enthält je einen mit dem Werkzeug und mit dem Werkstückträger umlaufenden Drehschwingungsmes ser, deren Ausgangssignale voneinander subtrahiert werden. Das Subtraktionsergebnis bildet unter Berücksichtigung des Ubersetzungsverhältnisses die Lagebeziehung der Drehwinkel des Werkzeuges und des Werkstückträgers ab und führt zu einer Aussage über Drehwinkelabweichungen, die zwischen beiden vorhanden sind. Die unter Last ermittelten Drehwinkelabweichungen während eines vollen Umlaufs des Werkstückträgers werden als Radiusabweichungen am Umfang einer scheibenförmigen Schablone gespeichert und von dort abgefühlt. Ein dabei gebildetes elektrisches Signal wird einem Stellmotor zugeführt, der auf den Antrieb des Werkstückträgers dahingehend einwirkt, daß die vorhandene Drehwinkelabweichung weitgehend verschwindet.Characteristics of the known technical solutions from DD-AS 1 179 787 is already a device for reducing the total division errors in hobbing known from gears. This device contains one each with the tool and with the workpiece carrier rotating torsional vibration meter, their output signals subtracted from each other. The subtraction result forms taking into account the transmission ratio the positional relationship of the angle of rotation of the tool and of the workpiece pallet and leads to a statement about rotational angle deviations, that exist between the two. The angle of rotation deviations determined under load during a full revolution of the workpiece carrier are called radius deviations stored on the circumference of a disc-shaped template and sensed from there. A electrical generated in the process Signal is fed to a servomotor, which acts on the drive of the workpiece carrier to the effect that the existing Rotation angle deviation largely disappears.

Die beschriebene Korrektureinrichtung weist einige Nachteile auf. Wegen der erforderlichen hohen Maßgenauigkeit der Werkstücke ist die Herstellung der Schablone ziemlich aufwendig. Die Wiederholgenauigkeit des abgetasteten Korrekturwertes ist durch die mechanischelektrische Signalwandlung beeinträchtigt. Weiterhin sind besondere Maßnahmen notwendig, um die trägheitsbedingten Drehwinkelschwenkungen der Drehschwingungsmesser zu berücksichtigen. Nachteilig ist ferner, daß die in der Schablone gespeicherten Drehwinkelabweichungen nur für eine bestimmte Last gelten. Lastabhängige Korrekturen sind deshalb nicht realisierbar. Es lassen sich auch keine temperaturabhängigen Korrekturen verwirklichen.The correction device described has some disadvantages. Because of the required high dimensional accuracy of the workpieces, the production the stencil is quite complex. The repeatability of the scanned correction value is impaired by the mechanical-electrical signal conversion. Furthermore are special measures are necessary to avoid the rotation angle swings caused by inertia the torsional vibration meter must be taken into account. Another disadvantage is that the in The angle of rotation deviations stored in the template only apply to a specific load. Load-dependent corrections are therefore not possible. Neither can it be Realize temperature-dependent corrections.

Elektronische Zwanglaufeinrichtungen an Verzahnmaschinen sind ebenfalls bekannt und beispielsweise in "1Z für praktische Metallbearbeitung" 1976, Heft 9, Seiten 287 bis 289 beschrieben. Dabei wird der Istwert der Werkstückbewegung aus ökonomischen Gründen am Eingang des Teilschneckengetriebes erfaßt. Dadurch bleibt das ein schneckengetriebe außerhalb des Lageregelkreises und erzeugt einen Fehler, der über den Lageregelkreis nicht ausgeregelt werden kann. Eine Drehwinkelkorrektur ist deshalb nach wie vor notwendig, wenn die vom Teilschnekkengetriebe hervorgerufenen Fehler vermindert werden sollen. Allerdings erweist sich der Einsatz der bekannten mechanisch-elektrischen Korrektureinrichtung in 7erbindung mit einer elektronischen Lageregelung als unzweckmäßig, da jeder der bereits beschriebenen Mängel wirksam werden würde.Electronic positive running devices on gear cutting machines are also available known and for example in "1Z for practical metalworking" 1976, issue 9, Pages 287-289. The actual value of the workpiece movement is then switched off economic reasons recorded at the entrance of the partial worm gear. This remains that a worm gear is outside the position control loop and generates an error, which cannot be regulated via the position control loop. A rotation angle correction is therefore still necessary when the problems caused by the partial worm gear Errors should be reduced. However, the use of the well-known turns out to be mechanical-electrical correction device in connection with an electronic one Position control as inexpedient, since each of the deficiencies already described is effective would be.

Weiterhin ist es bereits bekannt, Lageregelkreise mit einer Geschwindigkeitsaufschaltung zu versehen, um den geschwindigkeitsproportionalen Lagefehler zu kompensieren.Furthermore, it is already known to use position control loops with a speed connection to compensate for the position error proportional to the speed.

Ziel der Erfindung Als Ziel der Erfindung soll erreicht werden, daß der Aufwand für die Korrektureinrichtung vermindert, deren Wiederholgenauigkeit verbessert und die Vielfalt der zu korrigierenden Fehlerarten ausgedehnt wird.Object of the invention The object of the invention is to achieve that the effort for the correction device reduces its repeatability and the variety of types of errors to be corrected is expanded.

Darlegung des Wesens der Erfindung Die in der Charakteristik der bekannten technischen Lösungen beschriebenen Mängel haben ihre Ursache in der Verwendung der Schablone als Speicher für das korrigierende Programm.Explain the essence of the invention those in the characteristics of the known The shortcomings described in the technical solutions are due to the use of the Template to store the corrective program.

Um diese Ursache zu beseitigen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Korrektureinrichtung zur Verminderung von Teilungs- und Flankenrichtungsfehlern an Werkstücken während der Bearbeitung auf Werkzeugmaschinen zur Zahnrad- und Gewindeherstellung, mit einem Programmspeicher, unter Verwendung einer elektronischen Zwanglaufeinrichtung mit einem Lageregelkreis, innerhalb dessen der Drehwinkel des erkstückmotors erfaßt und auf einen Lageverstärker mit nachgeschaltetem Drehzahlregler und Stellglied des Werkstückmotors rückgeführt wird sowie einer Geschwindigkeitsaufschaltung zur Kompensation des geschwindigkeitsproportionalen Lagefehlers zu schaffen, die ausschließlich aus elektronischen Bauelementen zusammengesetzt ist und dabei weitgehend bereits vorhandene Bestandteile des Lageregelkreises verwendet.In order to eliminate this cause, the invention is based on the object a correction device for reducing pitch and flank direction errors on workpieces during machining on machine tools for gear and thread production, with a program memory, using an electronic positive drive device with a position control loop, within which the angle of rotation of the piece motor is detected and a position amplifier with a downstream speed controller and actuator of the workpiece motor is fed back as well as a speed switch to To create compensation for the position error proportional to the speed, which is exclusively is composed of electronic components and is largely already existing components of the position control loop are used.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß als Programmspeicher ein elektronischer Programmspeicher vorgesehen ist, der Eingang des Drehzahlreglers zusätzlich mit dem Ausgang einer Summierschaltung in Verbindung steht und die Summierschaltung mit ihrem ersten Eingang an den Sollwertgeber der GeschwindigkeitsauSschaltung sowie mit ihrem zweiten Eingang an den elektronischen Programmspeicher angeschlossen ist.According to the invention this is achieved in that as a program memory an electronic program memory is provided is the entrance of the speed controller in connection with the output of a summing circuit stands and the summing circuit with its first input to the setpoint generator of the Speed switch and with its second input to the electronic Program memory is connected.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung weist der elektronische Programmspeicher Speicherbereiche für Programmteile zur Korrektur von Summenteilfehlern, zyklischen Teilfehlern, lastabhängigen, wegabhängigen und/oder temperaturabhängigen Fehlern auS.In an advantageous embodiment of the solution according to the invention the electronic program memory allocates memory areas for program parts Correction of cumulative partial errors, cyclical partial errors, load-dependent, path-dependent and / or temperature-dependent errors.

Dabei ist es von Vorteil, wenn jeder der Speicherbereiche von einer Mehrzahl diskreter Korrekturwerte beaufschlagbar ist, wobei die Korrekturwerte für die Korrektur der Summenteilfehler vorbestimmten Drehwinkelbereichen des Werkstückträgers zugeordnet und in Abhangigkeit von diesen Drehwinkelbereichen aufrufbar sind.It is advantageous if each of the memory areas is from one A plurality of discrete correction values can be applied, the correction values for the correction of the total partial errors of predetermined rotational angle ranges of the workpiece carrier assigned and can be called up as a function of these rotation angle ranges.

Die dem elektronischen Programmspeicher entnommenen Signale verändern in der Summierschaltung den vorgegebenen Wert der Geschwindigkeitsaufschaltung des Lageregelkreises. Sie wirken damit zusätzlich zur Geschwindigkeitsaufschaltung und verlassen den Lageregelkreis, darauf mit einer Änderung der Lageabweichung zu reagieren. Ihre Korrekturaufgabe verwirklichen sie auf diese Weise als Störgröße des Lageregelkreises.Change the signals taken from the electronic program memory in the summing circuit the specified value of the speed increment of the Position control loop. They thus act in addition to the speed activation and leave the position control loop to react with a change in the position deviation. In this way, they carry out their correction task as a disturbance variable in the position control loop.

Ausführungsbeispiel Die Figur zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Korrektureinrichtung. Dabei ist ein Lageregelkreis für ein Teilschneckengetriebe 1 eines Werkstückträgers 2 vorgesehen. Dieser Lageregelkreis setzt sich aus einem Lagemeßsystem 3, einem Knotenpunkt 4, einem Lageverstärker 5, einem Drehzahlregler 6, einem Stellglied 7 und einem Motor 8 zusammen, der das Teilschneckengetriebe 1 antreibt. Dem Knotenpunkt 4 wird neben dem vom Lagemeßsystem 3 ausgegebenen Istwert der Lagesollwert vom nicht dargestellten Werkzeug zugeführt.Exemplary embodiment The figure shows a schematic representation the correction device according to the invention. There is a position control loop for a Part worm gear 1 of a workpiece carrier 2 is provided. This position control loop consists of a position measuring system 3, a node 4, a position amplifier 5, a speed controller 6, an actuator 7 and a motor 8 together, the Part worm gear 1 drives. The node 4 is next the actual value output by the position measuring system 3, the nominal position value of the not shown Tool supplied.

Diesem Lageregelkreis ist ein Geschwindigkeitsregelkreis unterlagert, zu dem außer dem Drehzahlregler 6, dem Stellglied 7 und dem Motor 8 noch ein Tachogenerator 9 gehört, der ausgangsseitig mit einem zwischen dem Lageverstärker 5 und dem Drehzahlregler 6 angeordneten weiteren Knotenpunkt 10 in Verbindung steht.A speed control loop is subordinate to this position control loop, in addition to the speed controller 6, the actuator 7 and the motor 8, a tachometer generator 9 belongs, the output side with a between the position amplifier 5 and the speed controller 6 arranged further node 10 is in connection.

Ein elektronischer Programmspeicher Ii enthält einen Speicherbereich 12 für ein Programmteil zur Korrektur von Summenteilfehlern, einen Speicherbereich 13 für ein Programmteil zur Korrektur lastabhängiger Fehler und einen Speicherbereich 14 für ein Programmteil zur Korrektur von Fehlern, die in Abhängigkeit vom Vorschubweg des Werkzeuges auftreten. Lastabhängige Fehler treten beim Anschnitt und Auslauf des Werkzeuges auf.An electronic program memory Ii contains a memory area 12 for a program part for correcting sum part errors, a memory area 13 for a program part for correcting load-dependent errors and a memory area 14 for a program part for correcting errors that depend on the feed path of the tool. Load-dependent errors occur with the lead-in and run-out of the tool.

Obwohl in diesem Beispiel eine Beschränkung auf die vorgenannten drei Programmteile vorgenommen wurde, ist es ohne weiteres möglich, Programmteile auch für zyklische Teilfehler oder für temperaturabhängige Fehler aufzustellen und dementsprechende Speicherbereiche im Programmspeicher 11 vorzusehen.Although this example is limited to the aforementioned three Program parts have been made, it is easily possible to do program parts as well for cyclical partial errors or for temperature-dependent errors and the corresponding Provide memory areas in the program memory 11.

Der Speicherbereich 12 ist über einen D/A-Wandler 15, der Speicherbereich 13 über einen D/A-Wandler 16 und der Speicherbereich 14 über einen D/A-Wandler 17 mit Eingängen eines Suinmierverstärkers 18 verbunden. Dem Summierverstärker 18 folgt eine Polwendeschaltung 19 mit einem Richtungssteuereingang 20. Die Polwendeschaltung 19 führt auf den zweiten Eingang einer Summierschaltung 21, deren erster Eingang an einem Sollwertgeber 22 angeschlossen ist und deren Ausgang mit dem Knotenpunkt 10 in Verbindung steht.The memory area 12 is the memory area via a D / A converter 15 13 via a D / A converter 16 and the memory area 14 via a D / A converter 17 connected to inputs of a Suinmier amplifier 18. The summing amplifier 18 follows a pole reversing circuit 19 with a direction control input 20. The pole reversing circuit 19th leads to the second input of a summing circuit 21, the first input of which a setpoint generator 22 is connected and its output with the node 10 communicates.

Die korrigierenden Programmteile werden im Summierverstarker 18 zu einer summarischen Korrekturspannung zusammengefaßt. Die anschließende Polwendeschaltung 19 sorgt dafür, daß drehrichtungsabhängige Polaritätsunterschiede berücksichtigt werden. In der Summierschaltung 21 wird durch die Korrekturspannung die vom Sollwertgeber 22 ausgegebene Sollspannung für den unterlagerten Geschwindigkeitsregelkreis verfälscht. Am Knotenpunkt 10 wird infolgedessen eine verfälschte Geschwindigkeitsaufschaltung wirksam. Diese veranlaßt den Lageregelkreis, eine Anderung der Lageabweichung gegenüber der Situation bei unverfälschter Geschwindigkeitsaufschaltung vorzunehmen. Damit vermag die Korrektur spannung, am Motor 8 eine Veränderung des Drehwinkels herbeizuführen. Die Drehwinkeländerung wird über das Teilschneckengetriebe 1 und den Werkstückträger 2 bis auf das Werkstück übertragen.The correcting program parts are closed in the summing amplifier 18 summarized in a summary correction voltage. The subsequent pole reversal circuit 19 ensures that polarity differences that depend on the direction of rotation are taken into account will. In the summing circuit 21, the correction voltage from the setpoint generator 22 output target voltage for the subordinate speed control loop is falsified. As a result, a falsified speed lock-up occurs at junction 10 effective. This causes the position control loop to change the position deviation the situation with an undistorted speed increase. In order to The correction voltage can bring about a change in the angle of rotation of the motor 8. The change in the angle of rotation is made via the partial worm gear 1 and the workpiece carrier 2 transferred to the workpiece.

Claims

Claims 1. Correction device for reducing division and Flank direction errors on workpieces during machining on machine tools for gear and thread production, with a program memory, using an electronic override device with a position control loop within which the angle of rotation of the workpiece motor is detected and transferred to an I; age amplifier with a downstream Speed controller and actuator of the workpiece motor is fed back, as well as one Speed switching to compensate for the speed proportional Position error, characterized in that the program memory is an electronic Program memory (11) is provided, the input of the speed controller (6) in addition is connected to the output of a summing circuit (21) and the summing circuit (21) with its first input to the setpoint generator (22) of the speed connection and its second input is connected to the electronic program memory (11) is.

2. Correction device according to claim 1, characterized in that that the electronic program memory (11) memory areas (12; 13; 14) for program parts to correct total partial errors, cyclical partial errors, load-dependent, path-dependent and / or temperature-dependent errors.

3. Correction device according to claim 2, characterized in that that each of the memory areas (12; 13; 14) of a plurality of discrete correction values can be charged, where the correction values for the correction of the Total partial errors assigned to predetermined rotational angle ranges of the workpiece carrier and can be called up as a function of these rotation angle ranges.