DE3731699A1 - Steuereinrichtung fuer folgen von arbeitszyklen beim einflankenschliff eines zahnradwerkstuecks - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Steuern der Folgen von Arbeitszyklen, wie sie bei der Relativbewegung zwischen einem im Einflankenschliff bearbeiteten Zahnradwerkstück und dem Schleifwerkzeug auftreten. Die Anwendung der Er­ findung ist bei einer Steuereinrichtung für eine nach dem Teilwälzverfahren arbeitende Zahnflankenschleifmaschine möglich und zweckmäßig.

Aus DD 2 35 429 ist bereits eine Steuereinrichtung für die Arbeitszyklen eines Werkstückträgers beim Einflankenschliff eines Zahnrades auf einer nach dem Teilwälzverfahren arbei­ tenden Zahnflankenschleifmaschine bekannt. Jeder Arbeits­ zyklus läuft im Bereich einer Zahnlücke ab und setzt sich aus jeweils mehreren Zykluseinzelbewegungen zusammen. Als wesentliche Zykluseinzelbewegungen gelten eine erste Wälz­ bewegung zum Schleifen einer ersten Zahnflanke der Zahn­ lücke, eine erste Spielauslagenbewegung, die die zweite Zahnflanke der Zahnlücke mit dem Schleifkörper in Eingriff bringt, eine zweite Wälzbewegung zum Schleifen der zweiten Zahnflanke, eine zweite Spielauslagenbewegung, die erneut die erste Zahnflanke mit dem Schleifkörper in Eingriff bringt, und schließlich eine Teilbewegung zur nächsten Zahnlücke.

Die jeweils in einer kartesischen Koordinatenachse für den Bettschlitten sowie in einer Rundachse für den Rundtisch definierte Gesamtwegkomponente jeder Zykluseinzelbewegung ist in jeweils einem Speicherbereich eines Programmspei­ chers abgelegt und wird von dort einem Interpolator zuge­ führt, wenn der dazu erforderliche Aufruf erfolgt. Jede Gesamtwegkomponente wird aus Basisdaten für die Zahn­ geometrie errechnet. Einige dieser Basisdaten können theo­ retisch eine unendliche Stellenzahl aufweisen. Speicher, Rechenwerk und Interpolator der Steuereinrichtung sind aber nur fähig, Daten mit begrenzter Stellenzahl aufzunehmen be­ ziehungsweise zu verarbeiten. Deshalb müssen die betreffenden Basisdaten und gegebenenfalls auch errechneten Zwischen­ werte gerundet werden.

Die Rundungsfehler beeinträchtigen die Genauigkeit der Zahngeometrie in jedem Arbeitszyklus erneut. Dadurch kön­ nen nachteiligerweise die jeweils geltenden Genauigkeits­ forderungen nur bis zu einer bestimmten Zähnezahl einge­ halten und hohe Güteanforderungen überhaupt nicht erfüllt werden.

Als Ziel der Erfindung soll eine Verbesserung der Genauig­ keit des geschliffenen Zahnradwerkstücks erreicht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerein­ richtung für Folgen von Arbeitszyklen beim Einflanken­ schliff eines Zahnradwerkstücks auf einer nach dem Teil­ wälzverfahren arbeitenden Zahnflankenschleifmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs so auszubilden, daß die zufolge von Datenrundungen an den Zahnprofilen ent­ stehenden Genauigkeitseinbußen gering gehalten werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der für das Teilen zuständige Bestandteil des Rechenwerks als Absolutwertbildner ausgestaltet, mit einem Dividierglied zur Verrechnung der Zähnezahl im Anschluß an eine Verrech­ nung eines Bezugskreisumfangs und einer relativen Zahn­ lückennummer versehen sowie in jedem Arbeitszyklus einer er­ neuten Aktivierung unterzogen ist, jedem Eingang des Inter­ polators eine in an sich bekannter Weise aus einem ersten Pufferspeicher, einem zweiten Pufferspeicher sowie einem Subtrahierglied bestehende Zuwachsermittlungsbaugruppe vor­ geschaltet ist und die für Zielbestimmungen der übrigen Zykluseinzelbewegungen zuständigen Bestandteile des Rechen­ werks ebenfalls in jedem Arbeitszyklus einer erneuten Aktivierung unterzogen sind.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Lösung besteht darin, daß im Absolutwertbildner dem Dividierglied ein Addierglied nachgeschaltet und dessen zweitem Eingang der Absolutwert für eine Bezugsposition in der Rundtischachse zuführbar ist, und daß dem Dividierglied als Zähler ein Produkt mit dem Bezugskreisumfang als erstem Faktor und mit der um Eins ver­ minderten Zahnlückennummer, in der der Arbeitszyklus ablau­ fen soll, als zweitem Faktor sowie als Nenner die Zähne­ zahl des Zahnradwerks zuführbar sind.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungs­ beispiels näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Steuer­ einrichtung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Absolutwertbildners und des ihm vorgeschalteten Teils des Basisdatenspei­ chers,

Fig. 3 eine Folge von vier Arbeitszyklen an Hand von Bahn­ geraden in einem Bettschlitten-/Rundtischachsen- Koordinatensystem.

Eine Steuereinrichtung für Folgen von Arbeitszyklen beim Einflankenschliff eines Zahnradwerkstücks, das auf einer Zahnflankenschleifmaschine im Teilwälzverfahren bearbeitet wird, enthält gemäß Fig. 1 einen Basisdatenspeicher 1, dem seriell ein Rechenwerk 2, ein Datenverteiler 3 und ein Pro­ grammdatenspeicher 4 mit fünf Speicherbereichen 5 bis 9 nachgeschaltet sind. Jeder Speicherbereich 5 bis 9 ist für Sollwerte in einer Bettschlittenachse y und für Sollwerte in einer Rundtischachse c zuständig. Am jeweiligen Ausgang der Speicherbereiche 5 bis 9 für die Sollwerte in der Bettschlit­ tenachse y ist über die Reihenschaltung eines Rundungsglieds 10 und einer Zuwachsermittlungsbaugruppe 11 der achszugeord­ nete Eingang eines Interpolators 12 angeschlossen, dem über einen achszugeordneten Ausgang ein Bettschlittentrieb 13 nachgeschaltet ist. Analog hierzu schließt sich am jeweiligen Ausgang der Speicherbereiche 5 bis 9 für die Rundtisch­ achse c die Reihenschaltung eines Rundungsgliedes 14 und einer Zuwachsermittlungsbaugruppe 15 an und führt zum achs­ zugeordneten Eingang des Interpolators 12, dessen achszuge­ ordneter Ausgang mit einem Rundtischantrieb 16 verbunden ist. Jeder Arbeitszyklus läuft mit den in der Charakteristik des bekannten Standes der Technik genannten fünf wesentlichen Zykluseinzelbewegungen ab. Als jeweils fünfte Zykluseinzel­ bewegung soll das Teilen von der betreffenden Zahnlücke zur vorgesehenen nächsten Zahnlücke gelten. Der für dieses Teilen zuständige Bestandteil des Rechenwerks 2 ist als Absolut­ wertbildner 17 ausgestaltet.

Die beiden Zuwachsermittlungsbaugruppen 11 und 15 enthalten jeweils in Reihe geschaltet einen ersten Pufferspeicher18, einen zweiten Pufferspeicher 19 sowie ein mit seinem Subtrahendeneingang angeschlossenes Subtrahierglied 20, dessen Minuendeneingang mit dem Ausgang des ersten Pufferspeichers 18 verbunden ist.

Ein Steuerwerk 21 ist unter anderem dazu eingesesetzt, nach jeder vollendeten Zykluseinzelbewegung einen mit fünf Zählstellungen versehenen Ringzähler 22 zu veranlassen, die jeweils nächste Zählstellung einzunehmen. In jeder Zählstellung aktiviert der Ringzähler 22 den zugeordneten Speicherbereich 5 bis 9, der daraufhin seine zwei gespei­ cherten Sollwerte ausgibt.

Der in Fig. 2 ausführlicher dargestellte Teil des Basis­ datenspeichers 1 zeigt einen Speicher 23 für die Zahl Eins, einen Speicher 24 für die relative Zahnlückennummer n, in der der Arbeitszyklus ausgeführt werden soll, einen Spei­ cher 25 für eine vereinbarungsgemäß ganzzahlige Anzahl von Inkrementen als Umfang U _B eines machinenspezifisch fest­ gelegten Bezugskreises, einen Speicher 26 für die Zähnezahl z des Zahnradwerkstücks sowie einen Speicher 27 für den Ab­ solutwert c₁₀ der gewählten Bezugsposition in der Rundtisch­ achse c. Der Absolutwertbildner 17 enthält einen Subtrahie­ rer 28, einen Produktbildner 29, ein Dividierglied 30 und ein Addierglied 31.

Der Subtrahierer 28 ist mit seinem Minuendeneingang am Spei­ cher 24 und mit seinem Subtrahendeneingang am Speicher 23 angeschlossen, der Produktbildner 29 mit einem Eingang am Speicher 25 und mit dem anderen Eingang am Ausgang des Sub­ trahierers 28. Das Dividierglied 30 ist über seinen Zähler­ eingang mit dem Ausgang des Produktbildners 29 und über seinen Nennereingang mit dem Ausgang des Speichers 26 verbunden. Das Addierglied 31 ist mit dem einen Eingang dem Speicher 27 nachgeschaltet und mit dem anderen Eingang dem Dividier­ glied 30.

Fig. 3 zeigt vier aufeinanderfolgende Arbeitszyklen, dar­ gestellt als Bahngeraden für jede Zykluseinzelbewegung in einem Koordinatensystem mit der Bettschlittenachse y als Abszisse und mit der Rundtischachse c als Ordinate. Der erste Arbeitszyklus beginnt an der Startposition P₁₀, ver­ läuft in Pfeilrichtung weiter und endet an der Zielposition P₁₅, die zugleich Startposition für den zweiten Arbeits­ zyklus ist. Die Zykluseinzelbewegungen P₁₁→P₁₂, P₁₃→P₁₄, P₂₁→P₂₂, P₂₃→P₂₄ usw. betreffen die Wälzbewegungen ent­ lang der Zahnflanken in der betreffenden Zahnlücke, die Zykluseinzelbewegungen P₁₀→P₁₁, P₁₂→P₁₃, P₁₄→P₁₀ usw. die Spielauslagenbewegungen und die Zykluseinzelbewegungen P₁₀→P₁₅, P₂₀→P₂₅ usw. die Teilbewegungen von einer Zahn­ lücke zur nächsten Zahnlücke. Die Koordinatenwerte y₁₀ und c₁₀ der Startposition P₁₀ sind so gewählt, daß sie von der Steuereinrichtung ohne Datenrundungen verarbeitbar sind. Der gepunktet dargestellte Verlauf des ersten Arbeitszyklus zeigt dessen Zykluseinzelbewegungen entsprechend der theo­ retisch erforderlichen Zahngeometrie. Jede Zielposition weicht aber von der theoretischen Zielposition in einer Achs­ komponente oder in beiden Achskomponenten ab, wenn die ent­ sprechenden Daten wegen der vom Basisspeicher 1, vom Rechenwerk 2, von den Speicherbereichen 5 bis 9 und/oder vom Interpolator 12 verarbeitbaren Stellenanzahl gerundet werden müssen. Die Anordnung der beiden Rundungsglieder 10 und 14 geht davon aus, daß zumindest dem Interpolator 12 gerundete Daten zugeführt werden. Der tatsäschliche Verlauf des ersten Arbeitszyklus weicht deshalb vom theoretischen Verlauf ab und stimmt mit ihm nur in der Startposition P₁₀ überein.

Ohne die erfindungsgemäße Lösung würden jeder Zielposition P₂₀ bis P₂₅ des zweiten Arbeitszyklus nicht nur die schon gerundeten Daten vom ersten Arbeitszyklus bei der Kettenmaß­ verrechnung zugrunde gelegt, sondern auch noch positions­ spezifische neue Rundungen hinzugefügt. Im ungünstigsten Fall summieren sich zwei Abrundungen oder zwei Aufrundungen. Dann weicht der zweite Arbeitszyklus noch mehr als der erste Arbeitszyklus vom theoretischen Verlauf ab, wie es der ge­ strichelt dargestellte Verlauf zeigt. Die gleiche Situation ist den gestrichelt dargestellten Verläufen des dritten und des vierten Arbeitszyklus zugrunde gelegt.

Die erfindungsgemäße Lösung hält demgegenüber die Auswir­ kungen von Datenrundungen sehr gering. Das geschieht zum einen dadurch, daß das Dividierglied 30 dem Produktbildner 29 nachgeschaltet ist. Es errechnet das Datum

als Summanden für den Koordinatenwert c₂₀, c₃₀ einer jeden neuen Zielposition P₂₀, P₃₀ usw. beim Teilen. Das Addier­ glied 31 bildet aus ihm und aus dem Koordinatenwert c₁₀ der Startposition P₁₀ die Summe. Der von Fall zu Fall unver­ meidliche Rundungsfehler ist nur auf die Datenrundung für jeweils den einen Koordinatenwert c₂₀, c₃₀ usw. beschränkt.

Zum anderen sorgen die dem Interpolator 12 vorgeschalteten Zuwachsermittlungsbaugruppen 11 bzw. 15 dafür, daß nur die den beiden Koordinatenwerten y₁₁ bzw. c₁₁, y₁₂ bzw. c₁₂ usw. der Zielpositionen P₁₁, P₁₂ usw. jeweils eigenen Run­ dungsfehler wirksam sind. Das Subtrahierglied 20 bildet nicht nur den Datenzuwachs aus dem im ersten Pufferspeicher 18 enthaltenen neuen Datum abzüglich des im zweiten Puffer­ speicher 19 enthaltenen vorherigen Datums, sondern es sub­ trahiert mit dem vorherigen Datum zugleich wieder dessen zuvor additiv eingerechneten Rundungsfehler.

Die aktuelle Zielposition P₁₁, P₁₂ usw. wird jeweils unter Zugrundelegung ein und derselben Bezugsposition bestimmt. Als Bezugsposition kann beispielsweise die Startposition P₁₀ dienen.

Die beschriebene Lösung begrenzt die Genauigkeitseinbußen auf nur wenige unvermeidliche Datenrundungen. Einer Anhäu- fung von Datenrundungen von Zielposition zu Zielposition und damit auch von Arbeitszyklus zu Arbeitszyklus wird wirksam begegnet.

Dadurch lassen sich hohe Güteanforderungen bei der Zahnrad­ fertigung erfüllen.

• Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen:  1 Basisdatenspeicher
   2 Rechenwerk
   3 Datenverteiler
   4 Programmdatenspeicher
   5 Speicherbetrieb
   6 Speicherbetrieb
   7 Speicherbetrieb
   8 Speicherbetrieb
   9 Speicherbetrieb
  10 Rundungsglied
  11 Zuwachsermittlungsbaugruppe
  12 Interpolator
  13 Bettschlittenantrieb
  14 Rundungsglied
  15 Zuwachsermittlungsbaugruppe
  16 Rundtischantrieb
  17 Absolutwertbildner
  18 Pufferspeicher
  19 Pufferspeicher
  20 Subtrahierglied
  21 Steuerwerk
  22 Ringzähler
  23 Speicher
  24 Speicher
  25 Speicher
  26 Speicher
  27 Speicher
  28 Subtrahierer
  29 Produktbildner
  30 Dividierglied
  31 Addierglied

Claims (2)

1. Steuereinrichtung für Folgen von Arbeitszyklen beim Einflankenschliff eines Zahnradwerkstücks auf einer nach dem Teilwälzverfahren arbeitenden Zahnflanken­ schleifmaschine mit einem Rechenwerk zur arithmetischen Verarbeitung von Basisdaten und mit einem Interpolator, der für Wegsollwerte in der Bettschlittenachse und für Wegsollwerte in der Rundtischachse des Werkstückträgers je einen Eingang aufweist, gekennzeichnet dadurch, daß der für das Teilen zuständige Bestandteil des Re­ chenwerks (2) als Absolutwertbildner (17) ausgestaltet, mit einem Dividierglied (30) zur Verrechnung der Zähne­ zahl im Anschluß an eine Verrechnung eines Bezugskreis­ umfangs und einer relativen Zahnlückennummer versehen sowie in jedem Arbeitszyklus einer erneuten Aktivierung unterzogen ist, jedem Eingang des Interpolators (12) eine in an sich bekannter Weise aus einem ersten Puffer­ speicher (18), einem zweiten Pufferspeicher (19) sowie einem Subtrahierglied (20) bestehende Zuwachser­ mittlungsbaugruppe (11; 15) vorgeschaltet ist und die für Zielbestimmungen der übrigen Zykluseinzelbe­ wegungen zuständigen Bestandteile des Rechenwerks (2) ebenfalls in jedem Arbeitszyklus einer erneuten Akti­ vierung unterzogen sind.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß im Absolutwertbildner (17) dem Dividierglied (30) ein Addierglied (31) nachgeschaltet und dessen zweitem Eingang der Absolutwert für eine Bezugsposition in der Rundtischachse zuführbar ist und daß dem Dividier­ glied (30) als Zähler ein Produkt mit dem Bezugskreis­ umfang als erstem Faktor und mit der um Eins verminderten Zahnlückennummer, in der der Arbeitszyklus ablaufen soll, als zweitem Faktor sowie als Nenner die Zähne­ zahl des Zahnradwerkstücks zuführbar sind.