Устройство для управления станком для обработки косозубых изделий

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

I4 Л А ТЕНТУ

„,833174

Союз Советск нк

Соцналмстнческнк

Республнк (61) Дополнительный к патенту(22) Заявленоэ0.05.78 (21) 2621954/18-24 (23) Приоритет - (32) 01.06.77 (31) Р 2724664.6 (33) ФРГ

Опубликовано 23.05.8 1.Бюллетень №19 (51) М. Кл.

G 05 В 19/18

Государственный комнтет

СС.CP по делам нэобретеннй и открытий (53) УДК621 555 (088,8) Дата опубликования описания 26.05.81

Иностранец

Артур Ангст (Швейцар ия) Г=„:;— ч

j (72) Автор изобретения

Иностранная фирма

Рейсхауер АГ" (Швейцария) (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СТАНКОМ

ДЛЯ ОБРАБОТКИ КОСОЗУБЫХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение о носится к управлению металлорежущими станками и предназначено для создания дополнительного вращательного движения косозубого изделия— зубчатого колеса в. зубообрабатывающем Ь станке, управляемым электронно-принудительным движением, работающем по способу винтового обката и иметощем отдельные приводы вращения инструмента и иэделия. (О

Известно устройство для электронного управления зубофрезерным станком, при котором вал фрезы и вал изделия формируют зависимые от числа оборотов последовательности импульсов, имеющие определен- 14 ное соотношение для определенного числа зубьев фрезеруемого зубчатого колеса в целях достижения прочной передачи, при-. чем предусмотрены делители или умножители последовательностей импульсов. Обе ® последовательности импульсов сравнивают друг с другом и из сравнения создает-. ся регулирующий сигнал для регулирования приводов изделия, так что имеется. принудительное движение привода иэделия 25 в зависимости от привода фрезы. для получения дополнительного вращателцтого движения, необходимого для косозубого изделия, создаются дополнительные импульсы, которые прибавляются сложением или вычитанием к одной последовательности импульсов fl).

Недостатком даннот о устройства является малое быстродействие и точность устройства.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство дья управления зубошлифовальным станком с электрически управляемым приводом шпинделя изделия, в кото- ром используется известный способ создания дополнительных импульсов для создания дополнительного вращательного движе- ния косозубого изделия, устройство, содержащее датчики, подключенные через регулятор ко входам исполнительных механизмовв.

В этом устройстве измерение пути каретки изделия осуществляется косвенным путем, т.е. через узел шарикового ходового винта, в котором шариковый ходовой

3 8331 винт соединен с импульсным преобразователем числа оборотов. Созданные импульсы подаются через схему делителя часто ты к схеме координации, содержащей цифроаналоговый преобразователь, к которой подаются и созданные в зависимости от числа оборотов импульсы инструмента, т.е. шлифовального круга и изделия «2).

Недостаток известного устройства заключается в том, .что при использовании lo узла шарикового ходового винта для измерения пути следует считаться в лучшем случае с ошибкой при передаче or 0,002 до 0,003 мм, которая является слишком большой для шлифования боковых сторон U зубьев особо точных зубчатых колес..Пру.гие неточности возникают от того, что в схеме координации сравниваются прямо деленная по частоте последовательность импульсов каретки изделия, умноженная и деленная последовательность импульсов каретки изделия и умноженная и деленная последовательность импульсов инструмента с последовательностью импульсов изделия, 25

Ueab изобретения — повышение точности .рабочей скорости yc oéñrâà, Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления станком для обработки косозубых изделий, содержащее нервый импульсный датчик, второй импульсный датчик, выходы которых подключены к регулятору, третий импульсный датчик, выход которого связан с регулятором, введены импульсный генератор постоянной ча- З5 стоты, к выходу которого подключен де- литель, счетчик, подключенный к делитепю и к третьему импульсному датчику, второй делитель, который с одной стороны подклю-, чен к счетчику через первый элемент И, 40 . управляемый третьим импульсным датчиком,. и который с другой стороны подключен к импульсному генератору, третий делитель, пошшюченный к третьему импульс, ному датчику, причем выходы второго и третьего делителя подключены к второму элементу И, а выходы третьего импульсного датчика, импульсного генератора и третьего делителя подключены к третьему элементу И, при этом второй и третий элементы И подключены к элементу ИЛИ, элемент ИЛИ подключен к четвертому элементу И, управляемому третьим импульсным датчиком, причем управляющий вход третьего делителя подключен к выходу элемента ИЛИ.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

74 4

Устройство содержит цифроаналоговый преобразователь 1 с выходом 2, первый импульсный датчик 3 (угла поворота инструмента) с выходом 4, двигатель 5, .второй импульсный датчик 6 с выходом

7, регулятор 8 с выходом 9, третий импульсный датчик 10 с выходами 11 и 12, установочньР орган 13, дифференциал 14, реверсивный переключатель 15 с выходами

16 и 17, блок 18 памяти с выходами 19 и 20, умножители 21 и 22 с выходамисоответственно 23 и 24, элемент 25

ИЛИ с выходами 26 и 27, импульсный генератор 28 постоянной частоты, делитель 29, счетчик 30, блок 31 памяти, первый элемент 32 И, второй делитель

ЗЗ, второй элемент 34 И, элемент 35

ИЛИ с выходом 36, четвертые элементы

37 И, третий делитель 38 с входом 39, третий элемент 40 И, счетчик 41 с выходами 42 и 43 и установочный орган 44.

Йля .шлифования косозубых цилиндрических колес необходимо создать для него дополнительное вращательное движение, что можно осуществлять общеизвестным образом посредством механической диф ференциальной передачи снабженной сменными шестернями, или преимущественно . путем создания дополнительных импульсов, поступающих к регулятору 8. Устройство для указанного создания и подачи импульсов, вызывающих дополнительное вращательное движение, называют электронным дифференциалом. Для создания необходимой путевой информации о движении каретки " предусмотрена общеизвестная цифровая система измерения пути, состоящая из оптического масштаба и прина лежащей к нему считывающей головки, причем оптический масштаб закреплен на каретке, а считывающая головка закреплена на кор.I

tiyce суппорта. Считывающая головка сс,здает в зависимости от пути импульсы Зh

Таким образом, измерение перемещения каретки и этим аубчатого ког са осуществляется непосредственно на каретке, т.е. без помощи механических передаточных элементов, например зубчатой рейки и ше-. стерни, шарикового ходового винта и шариковой гайки, зубчатой передачи и т,п.

По этой причине нет практически никаких механических источников ошибок.

Путевые информации поступают от датчика 10 в виде импульсов Т к элект.ронному дифференциалу 14, В последний вводятся данные,.необходимые для отношения движения каретки к дополнительному вращательному движению, а именно

5 8331 модуль tel, число зубьев g и угол наклона зубьев (Ъ подвергаемого шлифованию косозубого цилиндрического колеса, двойной радиус делительной окружности > которого составляет, как известно, Ь1 Z gpgp, 5

Упом нутые данные называют фактором ф.

При этом для создания дополнительного вращательного движения датско иметься определенное отношение числа импульсов действительного значения Х, изделия к 10 числу созданных в зависимости or пути масштабных импульсов 1„„, каждый раз за единицу времени. Это представленное фактором 0 отношение рассчитывается следующим образом 15 т к

Ф = - 61И(Ь, rae I — число импульсов изделия за единицу времени;

Тр — число масштабных импульсов за единицу времени;

N „- число импульсов изделия эа оборот;

q, — постоянная масштаба (число импульсов на метр).

Таким образом, правильное отношение получается рассчетом и установкой фактора Ь

Лля ввода фактора Ь в электронный дифференциал 14 предусмотрен установочный орган 1З. В учетом фактора ф,,включая направление винтовой линии зу.м бьев и направление, подачи каретки, им3 пульсы I обрабатываются в электронном дифференциале 14, причем, как указано ниже, осуществляется и предварительно выбираемое умножение путевых импульсов

1м в целях повышения разрешающей спо10 собности измерения пути.

Полученный обрабс1ткой в электронном дифференциале 14 сигнал поступает в виде последовательности импульсов I tl к регулятору 8, в котором последователь45 ность импульсов . накладывается на последовательность импульсов ? установленного на инструментальном шпинделе "датчика З в целях создания сравне50 нием с последовательностью импульсов привода иэделия сигнал, оказывающий влияние на двигатель 5 изделия и создающий очень точным образом необходимое дополнительное врашятельное движение .

Согласно использованному в устройстве способу создается с началом каждого интервала, ограниченного двумя следующими

apyr эа другом масштабными импульсами

74 6

Х во временно, по меныпей мере приблизительно, равномерной последовательности определенное постоянное число промежуточных импульсов ..вкругими словами, осуществляется предварительно выбираемое умножение маштабных импульсов

Гм датчика 10 на определенный фактор р таким образом, что ввод соответствующего числа р -1 промежуточных им-. пульсов в течение изменяющихся периодов частоты повторения импульсов Iù оптического масштаба осуществляется с возможно равномерным распределением.

Так как скорость движения подачи каретки изменяется по отношению к расстояниям между штрихами масштаба системы измерения пути не скачками, а постепенно, соответствующие расстояния р-1 промежуточных импульсов в .течение определенного периода 1, (И ) последовательности масштабных импульсов Х„ .определяются согласно изобретению на основании измерения предыдущего периода I<+ (ö-1).

Лагчик 10 каретки, осуществляющей перемещения в обоих направлениях оси зубчатого колеса, передает путевую информацию в виде импульсов Т,, поступающих в блок 18 памяти.

Эти импульсы Ip поступают, кроме того, на эпемент 25 ИЛИ.

Импульсный генератор 28 генерирует импульсы постоянной частоты, составляющей, например, 1 Мй . Импульсы частоты поступают на вход делителя 29, который считывает приходящие импульсы и после достижения определенного числа импульсов выдаег один импульс к дополнительно включенному счетчику ЗО. При этом частичный фактор делителя равен упомянутому фактору Р умножения масштабных импульсов .д . Он может колебаться приблизительно в пределах 4-64, причем для факторов ниже 4, полученное повышение разрешающей способности масштабных импульсов не играет почти никакой ропи, а для факторов выше 64

1 требуется сложное электронное оборудование и ошибки импульсного масштаба не позволяют высокой расширяющей способности.

В счетчике 30, служащем для измере-„ ния периодов, выходные импульсы делителя 29, т.е. импульсы частоты, / р считываются непрерывно до тех пор, пока не появляется следующий масштабный импульс 1щ, В этот момент содержание с счетчика переэаписывается в блоке З1 °

Для этого выход счетчика ЗО подключен

7 8331 к первому входу элемента 32 И, а второй вход элемента 32 И соединен с выходом элемента 25 ИЛИ, Подачей масштабных импульсов I осуществляется сброс по казаний делителя 29 и одновременнр счет- чика 30. Таким образом, в каждом периоде t4 (И) масштабный импульс и, деленное фактором Р, число импульсов частоты f4 считываются и запоминаются в блоке 31, где они сохраняются до сле- 1о дующего периода Т„„„(И+1) и. только масштабный импульс 1 „„(И+1), следующий за вызывающим счет-масштабным импульсом I®(l3), вызывает передачу содержания из счетчика 30 в блок 31 и одновре- 1 менно возвращает счетчик 30 в исходное положение в целях начала нового счетного цикла.

Из блока 31 содержание с счетчика

30 поступает в другой делитель 33, счи- 2о тывающий приходящие импульсы постоянной частоты f è после достижения числа с поступающих от импульсного генератора 28 импульсов выдающий выходной импульс, после чего он возвращается в 25 исходное положение, начинает опять считывать до достижения числа 6, отдает опять выходной импульс и т.д.. Таким образом, частота выходных импульсов делителя 33 составляет 5< =- f С и может изменяться в соответствии с имеющимся в данный момент содержанием с счетчика

30 по мере предыдущего периода масштабных импульсов. С другой стороны, содержание с делителя 33 состоит из считанных в течение периода,„и деленных на постоянное число р импульсов импульсного генератора 28 частоты 4, т.е. оно составляет

74 8 пу двумя следующими npyr за другом масштабными импульсами, причем расстояния промежуточных импульсов являются в каждом периоде масштабных импульсов равно мерными и на основании предыдущего периода определенными.

Выходные импульсы делителя 33 поступают через элемент 34 И, элемент 35

ИЛИ и к двум элементам 37 И, и в зависимости от коммутационного положения блока 18, к одному из выходов 19 и 20.

В целях достижения точно р-1 проме— жуточных импульсов вначале каждого периода масштабных импульсов таким образом, что для каждого более длинного периода предусматривается перерыв в генерировании импульсов, для каждого более короткого периода вводятся лишние промежуточные импульсы повьпненной часто+

l ты непосредственно после начала следующего периода предусмотрены наряду с элементом 34 И и элементом 35 ИЛИ делитель 38 и элемент 40 И с тремя входами. Счетный вход делителя 38 подключен к выходу элемента 35 ИЛИ. Уйравляющий вход делителя 38 для. его возвращения в нулевое положение . подключен к выходу элемента 25 ИЛИ. Выход делителя 39 подключен к входу элемента 34 И к входу элемента 40 И, Выходные импульсы делителя ЗЗ пос-, тупают обычно через элемент 34 И и элемент 35 ИЛИ к входу делителя 38. Как только делитель 38 достиг емкости р он блокирует элемент 34 И. Только при следующем масштабном импульсе I делитель 38 освобождает элемент 34 И таким образом, что он возвращается под влиянием . масштабного импульса в нулевое положение.

Спедовател ьно, выходные импульсы делителя 33 имеют следующую частоту р

Х Т М м м

SO где — частота масштабных импуль м сов.

Таким образом, выходные импульсы делителя 33 образуют последовательность импульсов, частота которой равна умноженной на постоянный фактор р частоте масштабных импульсов. Другими словами, последовательность масштабных импульсов с Р -1 промежуточными импульсами межОднако, если делитель 38 при прибытии следующего масштабного импульса l „„ еще не достиг емкости р то при прибытии этого следующего масштабйЬго импу-. льса импульсы импульсного генератора

28 частоты gq поступают в виде коррек- тирующих импульсов Т к элементу 35

ИЛИ. Таким образом, делитель 38 продолжает считывать до сих пор, пока он не достигнет емкости Р, после чего он блокирует элемент 40 И и возвращается в нулевое .положение. Так как частота импульсов импульсного генератора 28 намного выше, чем частота Х4 /С . выходных импульсов делителя ЗЗ, осуществляется передача импульсов импульсного генератора 28 задолго до появления выходного

А53174

l0 импульса счетчика ЗЗ после масштабного импульса.

Для установки величины дополнитель. ного вращательного движения изделия-зубчатого колеса- следует учесть его данные, 5 напр мер модуль А, число зубьев x u угол наклона зубьев Р, и умножить поступаюшуто последовательность импульсов делителя ЗЗ на соответствующий фактор

"О, который меньше 1. Для этого вклю тп чают регулируемые умножители 21 и 22, которые снабжены установочным органом

44. Число разрядов умножителей 21 и 22 определяет точность устройства. В данном случае целесообразно предусмотреть 18 двоичных разрядов. Реверсивный переключатель 15 можно переключать посредством установочного органа 44 в целях учета направления винтовой линии изделия — зубчатого колеса, r.е. направления щ угла наклона зубьев P . Реверсивный переключатель 15 имеет два выхода 42 ч

43, относящиеся к направлению. дополни тельного вращательного движения изделияэубчатого колеса, причем один выход 43 25 представляет собой канал для прямого вращения, а другой выход 42 — канал для обратного вращения изделия-зубчатого колеса. Если, .например, установочный орган 44 имеет выходной сигнал с Зо одним бинарным уровнем, то выход 23 соединен через реверсивный переключатель 15 с выходом 43, а выход 24 — с выходом 47. В елучае выходного сигнала установочного органа 44 с другим бинар- M ным уровнем выход 23 соединен с выходом 42, а выход 24 — с выходом 43.

Находящаяся на одном из выходов 43 и

42 в виде последовательностей импульсов „,. p-Q . цифроинкрементная информация I 40 о положении каретки изделия подразделяется затем в целях подготовки сигнала для регулятора 8 системы управления принудительным движением таким. образом, что к регулятору 8 подается грубое извешение45 положения в цифро-инкрементной форме, а точнее извещение положения в аналоговой форме. Это подразделение осуществляется при помощи счетчика 41, считывающего в данном примере выполнение or нуля до. оп- o ределенного постоянного числа р-1 и формирующего затем выходной импульс к одному из соединенных с регулятором 8 выходом 42 и 43. Однако, подразделение может осуществляться и при помощи любого другого фактора. Содержание счетчика 41 подается к цифроаналоговому преобраэователто 1, подключенному к нему и выдающему соответствующий аналоговый сигнал на регулятор 8.

Предлагаемое устройство позвопает повысить скорость резания и точность обработки боковых сторон зубьев по способу винтового обката.

Формула изобретения

1. Устройство для управления станком для обработки косозубых иэделий, содержащее первый импульсный датчик, второй импульсный датчик, выходы которых HollKJBo» чаны к регулятору, третий импульсный датчик, выход которого связан с регулятором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения рабочей скорости и точно.сти, в него введены импульсный генератор постоянной частоты, к выходу которо» го подключен делитель, счетчик, подключенный к делителю и к третьему импульсно му датчику, второй делитель, который с одной стороны подключен к счетчику через первый элемент И, управляемый тре« тьим импульсным датчиком, и который с другой стороны подключен к импульсному генератору, третий делитель, подключенный к третьему импульсному датчику, причем выходы второго и третьего делителя подключены к второму элементу И, а выходы третьего импульсного датчика, импульсного генератора и третьего делителя подключены к третьему элементу И,при этом второй и третий элементы И подключены к элементу ИЛИ, элемент ИЛИ подключен к четвертому элементу И, управляемому импульсным датчиком, причем

/ управляющий вход третьего делителя подключен к выходу элемента ИЛИ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ N 1248964, кл. В 23 F 5/00, опублик. 1970.

2. Патент ФРГ No 2255514, кл, В 23 F 5/00, опублик. 1977 (прототип).