DE19621239A1

DE19621239A1 - Computer control of machine tool such as a cylindrical grinding machine for crankshafts - involves having carriage motion linked to workpiece motion using controller that receives measured position and velocity values

Info

Publication number: DE19621239A1
Application number: DE19621239A
Authority: DE
Inventors: John David Pickles; Selwyn Jonathan Griffiths
Original assignee: Western Atlas UK Ltd
Current assignee: Intermec Europe Ltd
Priority date: 1995-07-10
Filing date: 1996-05-25
Publication date: 1997-01-16
Also published as: IT1287557B1; GB9514042D0; ITGE960055A1; ITGE960055A0; FR2736571A1

Abstract

The cylindrical grinding machine has the workpiece [2], such as a crankshaft or trunnion, supported on centres and is rotated at a controlled speed. At the same time a grinding wheel [4] mounted on a carriage is rotated at high speed while being moved [8] with a controlled motion. A linear position scale is fixed to the carriage to provide precision measurement of movement. Coupled to the drive leadscrew [12] is a tachometer [16] for measurement of speed. A computer receives the carriage position and velocity signals together with angular position measurement of the workpiece and controls carriage feedrate to allow the accurate reproduction of component shape.

Description

Field of the Invention

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Werkzeugmaschine zum Entfernen von Material von einem sich drehenden Werkstück zum Verbringen des letzteren in eine ge genüber seiner Drehachse kreisförmig asymmetrische Sollform. Die Erfindung ist insbesondere bei Maschinen zum Schleifen von Maschinenteilen, wie zum Beispiel Kurbelzapfen und -wel len, anwendbar. Die Erfindung läßt sich ebenso bei anderen Maschinen, wie zum Beispiel Fräsmaschinen und Drehbänken, einsetzen.This invention relates to a method for controlling a Machine tool for removing material from yourself rotating workpiece to bring the latter into a ge Circular asymmetrical target shape with respect to its axis of rotation. The invention is particularly in grinding machines of machine parts, such as crankpin and wel len, applicable. The invention can also be applied to others Machines, such as milling machines and lathes, deploy.

Background of the invention

Ein sich um eine Achse drehendes Werkstück kann mit Hilfe ei ner seitlich zu dieser Achse verschobenen Schleifscheibe in die Form von zu der Drehachse kreisförmig asymmetrischen Tei len geschliffen werden. Zum schnellen Schleifen der Teile und bis zu einem hohen Ausmaß an geometrischer Genauigkeit wird ein Hochleistungs-Servosystem zum Steuern der Bewegun gen der Schleifscheibe in Richtung auf das Werkstück und von diesem weg bei dessen Drehung verwendet. A workpiece rotating about an axis can be ei ner grinding wheel shifted laterally to this axis the shape of parts which are circularly asymmetrical to the axis of rotation len be ground. For fast grinding of the parts and to a high degree of geometric accuracy becomes a high-performance servo system for controlling motion towards the workpiece and from this way used in its rotation.

Das Servosystem enthält Sensoren zum Messen der Stellung der Scheibe und der Geschwindigkeit, mit der sie sich in Rich tung auf das Werkstück oder von diesem weg bewegt, und diese liegen in Stellungs- und Geschwindigkeits-Rückkopplungs schleifen, die eine genaue Steuerung dieser Parameter mit ei nem Steuerrechner erleichtern. Im typischen Fall hat die Stellungs-Rückkopplungsschleife eine Bandbreite von 10 Hz, und die Bandbreite der Geschwindigkeits-Rückkopplungsschlei fe beträgt 200 Hz.The servo system contains sensors for measuring the position of the Disc and the speed at which it moves into Rich tion on or away from the workpiece, and this are in position and speed feedback grind that a precise control of these parameters with egg facilitate a control computer. Typically, the Position feedback loop a bandwidth of 10 Hz, and the bandwidth of the speed feedback loop fe is 200 Hz.

Der Steuerrechner kann die für jeden beliebigen Winkelab schnitt des Werkstücks (den Werkstückwinkel) erforderliche genaue Schleifscheibenstellung sehr genau berechnen, um da mit den erforderlichen Versetzungsdurchmesser zu generieren. Der gleiche Rechner kann die Augenblicksstellung der Schleif scheibe (über die Stellungs-Rückkopplungsschleife) bei jedem beliebigen Werkstückwinkel unter Verwendung eines Hochgeschwindigkeits-Hochgenauigkeits-Meßsystems, wie zum Beispiel einer linearen Skala, bis auf eine typische Stel lungsauflösung von 0,0001 mm messen.The control computer can be used for any angle cut of the workpiece (the workpiece angle) required calculate the exact grinding wheel position very precisely, there with the required dislocation diameter. The same calculator can grind the instantaneous position disc (via the position feedback loop) at everyone any workpiece angle using a High-speed high-precision measuring system, such as Example of a linear scale, except for a typical digit measure resolution of 0.0001 mm.

Der Rechner, der die Soll- und die Ist-Stellung der Schleif scheibe kennt, kann einen Stellungsfehler berechnen und ein von diesem abgeleitetes Fehlersignal dem die Bewegung der Schleifscheibe steuernden Servosystem zuführen zum Berichti gen von deren Stellung und um damit den Stellungsfehler für sämtliche Winkelstellungen des Werkstücks zu minimieren.The calculator that shows the target and actual position of the grinding disc knows, can calculate a position error and a from this derived error signal the movement of the Feed the grinding wheel controlling servo system to the report of their position and thus the position error for to minimize all angular positions of the workpiece.

Zum Erreichen der erforderlichen geometrischen Toleranzen in dem fertigen Maschinenteil sind Stellungsfehler der Schleif scheibe von im typischen Fall weniger als 0,001 mm erforder lich.To achieve the required geometrical tolerances in Position errors in the grinding of the finished machine part washer of typically less than 0.001 mm required Lich.

Das Aufrechterhalten der erforderlichen Fehlerhüllkurve zum Erreichen dieser Genauigkeit, insbesondere wenn das Werk stück mit Geschwindigkeiten von mehr als 20 U/min umlaufen soll, ist jedoch als Folge der begrenzten Bandbreite der Stellungssteuerschleife schwierig. Weiter gibt es keine Be richtigung von die Zeit ändernden Beiträgen zum Fehler (zum Beispiel eine elektronische Drift oder eine Servodrift), die über einem langgezogenen Zeitabschnitt wesentlich werden kön nen.Maintaining the required error envelope for Achieve this accuracy, especially when the plant Rotate pieces at speeds of more than 20 rpm is, however, due to the limited bandwidth of the Position control loop difficult. There is no further Be correcting the time - changing contributions to the error (for Example an electronic drift or a servo drift) that can become essential over a long period of time nen.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Ausbil dung eines verbesserten Steuersystems und -verfahrens zum Steuern einer Werkzeugmaschine, zum Erzielen der Ist-Fehler hüllkurve bei höheren Drehgeschwindigkeiten des Werkstücks.An object of the present invention is the training development of an improved tax system and procedure for Control a machine tool to achieve the actual errors envelope at higher workpiece speeds.

Summary description of the invention

Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen zum Steuern einer Werkzeugmaschine, so daß ein Maschinenteil auf der Ma schine Material von einem sich drehenden Werkstück abnimmt, um dieses in eine kreisförmig asymmetrische Sollform zu brin gen, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Generieren eines Steuersignals, das sich aus den Daten der theoretischen Stellungen und Stellungsgeschwindigkei ten des Maschinenteils gegenüber dem Werkstück ableitet und bewirkt, daß sich das Maschinenteil gegenüber dem Werkstück in zu dessen Drehachse seitlichen Richtungen be wegt,
Messen der jeweiligen Stellung des Maschinenteils gegen über dem Werkstück im Verlauf mindestens einer Drehung des Werkstücks, wenn sich dieses in einer Stellung einer Aufeinanderfolge von Winkelstellungen befindet,
Vergleichen der gemessenen Stellungen mit entsprechenden theoretischen Stellungen und Abspeichern der Unterschiede zwischen den gemessenen und den theoretischen Stellungen anzeigenden Daten,
Abändern des Steuersignals während einer sich anschließen den Drehung des Werkstücks zum Ausgleichen dieser Unter schiede und damit zum Herabsetzen der Größe jedes Feh lers, der sich aus den gemessenen Stellungsunterschieden ergeben würde.According to the invention, a method is provided for controlling a machine tool so that a machine part on the machine removes material from a rotating workpiece in order to bring it into a circular, asymmetrical shape, characterized by the following steps:
Generation of a control signal which is derived from the data of the theoretical positions and position speeds of the machine part relative to the workpiece and causes the machine part to move relative to the workpiece in lateral directions to its axis of rotation,
Measuring the respective position of the machine part relative to the workpiece in the course of at least one rotation of the workpiece when the workpiece is in a position of a succession of angular positions,
Comparing the measured positions with corresponding theoretical positions and storing the differences between the measured and the theoretical positions indicating data,
Changing the control signal during a subsequent rotation of the workpiece to compensate for these differences and thus to reduce the size of each error that would result from the measured position differences.

Das Maschinenteil und das Werkstück sind zweckmäßig an einem Rahmen der Maschine angeordnet. Das Maschinenteil kann gegen über dem Rahmen fixiert sein, in welchem Fall die Seitenbewe gung durch Verschieben des Werkstücks in Seitenrichtung ge genüber dem Rahmen erreicht wird. Vorzugsweise wird die Dreh achse des Werkstücks jedoch gegenüber dem Rahmen fixiert, und die seitliche Relativbewegung wird durch Bewegen des Ma schinenteils gegenüber dem Rahmen erreicht.The machine part and the workpiece are useful in one Frame of the machine arranged. The machine part can against be fixed over the frame, in which case the side movement by moving the workpiece in the lateral direction compared to the frame. Preferably the rotation axis of the workpiece, however, fixed relative to the frame, and the relative lateral movement is achieved by moving the Ma partly reached in relation to the frame.

Vorzugsweise ist die Werkzeugmaschine eine Schleifmaschine und das Maschinenteil eine Schleifscheibe.The machine tool is preferably a grinding machine and the machine part a grinding wheel.

Ein Rechner kann den Stellungsfehler der Schleifscheibe bei jedem Werkstückwinkel sehr genau ausrechnen. Es wurde gefun den, daß dieser Stellungsfehler systematisch ist für jede ge gebene Werkstückgeschwindigkeit und jeden Schleifscheiben stellungsbahnverlauf während jedes gegebenen Zeitabschnit tes, und während einer Umdrehung detektierte Fehler müssen während dieser Umdrehung nicht "augenblicklich" berichtigt werden, können aber während einer folgenden Umdrehung ausge glichen werden. Folglich kann das Steuersignal unter Berück sichtigung nicht nur der Sollstellungen der Schleifscheibe, was vorher gemessene Fehler ausgleicht, abgeändert werden, sondern auch unter Berücksichtigung der Sollvorschub- oder -rückführungsgeschwindigkeit der Schleifscheibe (deren Stel lungsgeschwindigkeit). Dies ist wichtig, da die Geschwindig keitssteuer-Rückkopplungsschleife mit einer Bandbreite von im typischen Fall 200 Hz eine größere Kapazität aufweist zum Steuern der Schleifscheibenstellung bei höheren Arbeitsge schwindigkeiten als die Stellungs-Rückkopplungsschleife al lein, da die größere Bandbreite ein schnelleres Ansprechen auf eine erforderliche Änderung als im Fall der Stellungs- Rückkopplungsschleife zuläßt. A calculator can determine the position error of the grinding wheel calculate each workpiece angle very precisely. It was found the fact that this position error is systematic for every ge given workpiece speed and each grinding wheel Position course during any given time segment tes, and errors detected during one revolution must not corrected "instantaneously" during this revolution but can be turned off during a subsequent turn be compared. Consequently, the control signal can be under consideration not only the target positions of the grinding wheel, what compensates for previously measured errors, are modified, but also taking into account the target feed or -Return speed of the grinding wheel (its position speed). This is important because the speed speed control feedback loop with a bandwidth of typically 200 Hz has a larger capacity for Controlling the grinding wheel position at higher working areas speeds than the position feedback loop al lein, since the larger bandwidth a faster response to a required change than in the case of the position Allows feedback loop.

Die Messungen der Stellungen des Maschinenteils erfolgen zweckmäßig während jeder einer Vielzahl von vorzugsweise auf einanderfolgenden Umdrehungen des Werkstücks und die während jeder dieser Umdrehungen erzielten Daten werden zum Ändern des Steuersignals für die nächste Umdrehung eingesetzt.The positions of the machine part are measured conveniently during each of a variety of preferably successive revolutions of the workpiece and the during each of these revolutions data is made to change of the control signal for the next revolution.

Dort, wo keine Notwendigkeit für das Aufrechterhalten einer Aufzeichnung der Fehlerberichtigung besteht, können die wäh rend einer gegebenen Umdrehung des Werkstücks erzielten Da ten die während einer vorhergehenden Umdrehung erzielten Feh lerdaten ablösen, und die früheren Daten können verworfen werden.Where there is no need for maintaining one If there is a record of the correction, you can select Da obtained during a given rotation of the workpiece the mistake made during a previous revolution Replace the learner data and the previous data can be discarded will.

Vorzugsweise ist jede gemessene Stellung der Mittelwert aus einer Vielzahl von gemessenen Stellungen der Scheibe für be nachbarte Winkelstellungen des Werkstücks bei dessen glei cher Umdrehung. Im typischen Fall ist jede ein Mittelwert aus zehn Messungen, die in Winkelabständen von ungefähr 0,1 genommen werden, wobei die Winkelabstände in Abhängigkeit von der Sollgeschwindigkeit des Werkstücks schwanken können.Each measured position is preferably the mean value a variety of measured positions of the disc for be Adjacent angular positions of the workpiece with the same rotation. Typically, each is an average from ten measurements taken at angular intervals of approximately 0.1 are taken, the angular distances depending can fluctuate from the target speed of the workpiece.

Bei dem Verfahren erfolgen die Messungen der Stellungen der Schleifscheibe, während diese das Werkstück in seine Form schleift. Bei einer Verfeinerung des Verfahrens werden die Messungen der Stellungen des Maschinenteils gegenüber der Drehung des Werkstücks jedoch vorgenommen, während eine ge ringe oder im wesentlichen keine Kraft zwischen dem Maschi nenteil und dem Werkstück wirkt. Die zugehörigen Fehlerdaten werden dann zum Abändern des Steuersignals für eine Vielzahl sich anschließender Umdrehungen während des Betriebs des Ma schinenteils verwendet.In the method, the positions of the are measured Grinding wheel while this is the workpiece in its shape grinds. If the procedure is refined, the Measurements of the positions of the machine part against the However, rotation of the workpiece is made during a ge rings or essentially no force between the machine part and the workpiece. The associated error data are then used to change the control signal for a variety subsequent revolutions during the operation of the Ma partly used.

Dies kann durch Herabsetzen der Werkstück-Schleifscheiben- Kontaktkraft während einer oder mehrerer ausgewählter Umdre hungen des Werkstücks erfolgen, so daß während dieser Umdre hung eine minimale oder Null-Verschiebung der Schleifscheibe in Richtung auf das Werkstück erfolgt. Das heißt, daß der "Vorschub" der Schleifscheibe minimal oder Null ist und da mit jegliche Fehler, die sich aus dem mit der Schleifscheibe zusammenwirkenden Vorschubmeßsystem ergeben, minimiert oder ausgeschaltet werden.This can be done by lowering the workpiece grinding wheel Contact force during one or more selected turns the workpiece, so that during this rotation hung a minimal or zero displacement of the grinding wheel towards the workpiece. That means that the "Feed" of the grinding wheel is minimal or zero and there with any errors resulting from the grinding wheel interacting feed measurement system result, minimized or turned off.

Die ausgewählte Umdrehung tritt vorzugsweise nach einer Viel zahl vorhergehender Umdrehungen auf, wobei für jede dieser Umdrehungen das Steuersignal abgeändert wurde, und kurz vor dem erwarteten Abschluß des Verfahrens.The selected revolution preferably occurs after a lot number of previous revolutions, with each of these Revs the control signal was modified, and shortly before the expected completion of the proceeding.

Brief description of the drawings

Ein Verfahren gemäß der Erfindung wird nun als Beispiel un ter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Da bei ist:A method according to the invention will now be used as an example ter described with reference to the accompanying drawings. There at is:

Fig. 1 eine vereinfachte schematische Seitenansicht eines Teiles einer Schleifmaschine zum Durchführen des Ver fahrens, Fig. 1 is a simplified schematic side view of part of a grinding machine for carrying out of the proceedings,

Fig. 2 eine mehr ins einzelne gehende perspektivische Dar stellung einer Schleifmaschine, mit der das Verfahren durchgeführt werden kann, und Fig. 2 is a more detailed perspective Dar position of a grinding machine with which the method can be carried out, and

Fig. 3 eine schematische perspektivische Darstellung der in Fig. 2 gezeigten Maschine mit Darstellung der Achsen, entlang deren sich verschiedene Teile der Maschine be wegen. Fig. 3 is a schematic perspective view of the machine shown in Fig. 2 showing the axes along which various parts of the machine be because of.

Detailed description

Das Verfahren kann mit einer Einrichtung, bestehend aus ei ner zylindrischen Schleifmaschine mit einem Rahmen 1 mit ei ner (nicht gezeigten) drehbaren Anordnung zum Halten eines Werkstücks 2 und mit Mitteln zum Drehen des Werkstücks 2 in gesteuerter Weise, durchgeführt werden. Auf das Werkstück 2 wirkt eine von einer Scheiben-Kopfanordnung 6 getragene Schleifscheibe 4 ein. Die Anordnung 6 und damit die Schleif scheibe 4 sind gegenüber der Drehachse des Werkstücks in Richtung der Pfeile 8 seitlich verschiebbar. Der Scheiben kopf 6 wird seitlich mit einem Spindeltrieb verschoben, der aus einer Gewindebohrung in einem Ansatz 10 auf dem Scheiben kopf 6 und aus einer Gewindespindel 12 besteht, die drehbar am Rahmen 1 befestigt ist und durch die Bohrung im Ansatz 10 durchtritt. Die Spindel wird von einem Servomotor 14 ange trieben, der zum Messen der Drehgeschwindigkeit der Spindel 12 mit einem Tachometer 16 ausgerüstet ist. Die Geschwindig keit des Scheibenkopfes 6 und damit die Stellungsgeschwindig keit der Scheibe 4 können aus dieser Messung abgeleitet wer den.The method can be carried out with a device consisting of a cylindrical grinding machine with a frame 1 with a rotatable arrangement (not shown) for holding a workpiece 2 and with means for rotating the workpiece 2 in a controlled manner. A grinding wheel 4 carried by a wheel head arrangement 6 acts on the workpiece 2 . The arrangement 6 and thus the grinding wheel 4 are laterally displaceable with respect to the axis of rotation of the workpiece in the direction of the arrows 8 . The disc head 6 is moved laterally with a spindle drive, which consists of a threaded hole in a shoulder 10 on the disc head 6 and a threaded spindle 12 which is rotatably attached to the frame 1 and passes through the bore in the neck 10 . The spindle is driven by a servo motor 14 which is equipped with a tachometer 16 for measuring the rotational speed of the spindle 12 . The speed of the disc head 6 and thus the position speed of the disc 4 can be derived from this measurement.

Der Scheibenkopf 6 weist eine lineare Skala 18 auf, die zum Bestimmen der Stellung des Scheibenkopfes 6 und damit der Scheibe 4 von einem Sensor 20 gelesen wird.The disk head 6 has a linear scale 18 , which is read by a sensor 20 to determine the position of the disk head 6 and thus the disk 4 .

Die Sensoren 16 und 20 bilden einen Teil eines Servosystems, das zum Steuern der Geschwindigkeit und der Stellung der Scheibenkopfanordnung 6 und damit der Schleifscheibe 4 einen Rechner 22 und auch Geschwindigkeits- und Stellungs-Rückkopp lungsschleifen enthält.The sensors 16 and 20 form part of a servo system, which contains a computer 22 and also speed and position feedback loops for controlling the speed and the position of the wheel head assembly 6 and thus the grinding wheel 4 .

Daten bezüglich der theoretischen Stellungen der Scheibe wäh rend des Schleifvorgangs werden in einem Speicher im Rechner 22 gespeichert. Der letztere ist so programmiert, daß er ein Steuersignal für den Motor 14 generiert und dadurch die Stel lung (und die Stellungsgeschwindigkeit) der Scheibe 4 steu ert. Der Rechner 22 ist auch so ausgebildet, daß er die ge messenen Stellungen der Scheibe 4 an verschiedenen Winkel stellungen des Werkstücks 2 vergleicht. Dies ermöglicht dem Rechner den Aufbau einer Tabelle aus dem Scheibenstellungs fehler gegenüber dem Werkstückwinkel für eine gegebene Umdre hung des Werkstücks 2. Der Rechner ist auch so ausgebildet, daß er die Tabelle anschließend zum Abändern der Steuersigna le zum Ausgleichen irgendwelcher Fehler verwendet. Data relating to the theoretical positions of the wheel during the grinding process are stored in a memory in the computer 22 . The latter is programmed so that it generates a control signal for the motor 14 and thereby controls the position (and the position speed) of the disc 4. The computer 22 is also designed such that it measures the measured positions of the disc 4 at various points Angular positions of the workpiece 2 is compared. This enables the computer to build a table from the wheel position error relative to the workpiece angle for a given rotation of the workpiece 2 . The computer is also designed so that it then uses the table to change the control signals to compensate for any errors.

Bei diesem Beispiel weist das Werkstück 2 die Form einer Kur belwelle mit einer Anzahl von Kurbelzapfen auf, von denen ei ner mit dem Bezugszeichen 24 versehen ist und die von der Scheibe 4 einzeln zu schleifen sind. Wenn somit der erste Kurbelzapfen von der Scheibe 4 geschliffen ist, wird das Werkstück axial in einer Richtung senkrecht zur Ebene von Fig. 1 verschoben, bis das nächste zu schleifende Kurbelzap fengebiet des Werkstücks mit der Scheibe 4 in Deckung liegt und damit den Beginn des Schleifens zuläßt. Die Schleif- und Repositionierungsschritte werden wiederholt, bis sämtliche Kurbelzapfen geschliffen sind.In this example, the workpiece 2 has the shape of a cure belwelle with a number of crank pins, one of which is provided with the reference numeral 24 and which are to be ground individually by the disc 4 . Thus, when the first crank pin is ground from the wheel 4 , the workpiece is axially displaced in a direction perpendicular to the plane of FIG. 1 until the next crank pin region of the workpiece to be ground is in register with the wheel 4 and thus the start of grinding allows. The grinding and repositioning steps are repeated until all crank pins have been ground.

Die in Fig. 2 gezeigte Maschine kann eine Kurbelwelle 26 schleifen, die an einem Ende in einem Spindelstock 28 einge spannt ist. Dieser enthält zum Drehen der Kurbelwelle 26 um deren Hauptachse einen nicht gezeigten Antrieb. Das andere Ende der Kurbelwelle 26 ist in einem Reitstock 30, der in ei ner Gleitbahn 32 verschiebbar geführt wird, drehbar gela gert. Die Gleitbahn ist auf einem Schlitten 34 angeordnet, der auch den Spindelstock 28 trägt. Zur Aufnahme von Kurbel wellen unterschiedlicher Länge kann sich der Reitstock 30 da mit in Richtung auf den Spindelstock 28 zu und von diesem weg bewegen. Die Anordnung aus Spindel- und Reitstock kann als Einheit zum Versetzen des Werkstücks verschoben werden.The machine shown in Fig. 2 can grind a crankshaft 26 which is clamped at one end in a headstock 28 . This contains a drive, not shown, for rotating the crankshaft 26 about its main axis. The other end of the crankshaft 26 is rotatably gela in a tailstock 30 which is slidably guided in egg ner slideway 32 . The slideway is arranged on a carriage 34 which also carries the headstock 28 . To accommodate crank shafts of different lengths, the tailstock 30 can also move towards and away from the headstock 28 . The arrangement of the headstock and tailstock can be moved as a unit for moving the workpiece.

Zu diesem Zweck ist der Schlitten 34 entlang eines Bettes 36 verschiebbar und zu seinem Verschieben entlang des Bettes 36 mit einem (nicht gezeigten) Verschiebeantrieb verbunden, um damit sämtliche Kurbelzapfen nacheinander mit einer Schleif scheibe 38 auszurichten. Diese Bewegung wird mit der Z-Achse von Fig. 3 angezeigt.For this purpose, the carriage 34 is displaceable along a bed 36 and connected to its displacement along the bed 36 with a (not shown) displacement drive, so that all crank pins are successively aligned with a grinding wheel 38 . This movement is indicated with the Z axis of FIG. 3.

Die Scheibe 38 wird von einer Schutzanordnung 40 teilweise abgedeckt und ist drehbar an einem Antrieb 42 befestigt, der seinerseits an einem auf einem Bett 46 verschiebbar gehalte nen Tisch 44 befestigt ist. Ein weiterer Motor 48 treibt ei nen Antrieb an, wie zum Beispiel einen nicht gezeigten Spin deltrieb, der dem in der Maschine in Fig. 1 gezeigten An trieb ähnlich ist zum Verschieben des Tisches 44 und damit des Antriebes 42 und der Anordnung 40 und der Scheibe 38 ent lang des Bettes 46. Damit bewirkt der Motor 48 eine Horizon talverschiebung der Scheibe 38 in Richtung auf die Kurbelwel le 26 und von dieser weg in der Richtung der in Fig. 3 einge zeichneten "X"-Achse. Diese Bewegung bewirkt, daß sich der Antrieb 42 auf einem am Bett 46 befestigten Halteblock 50 verschiebt.The disk 38 is partially covered by a protective arrangement 40 and is rotatably fastened to a drive 42 , which in turn is fastened to a table 44 slidably held on a bed 46 . Another motor 48 drives a drive, such as a spin drive (not shown) which is similar to the drive shown in the machine in FIG. 1, for moving the table 44 and thus the drive 42 and the arrangement 40 and the disk 38 along the bed 46 . Thus, the motor 48 causes a horizontal shift of the disc 38 in the direction of the crankshaft 26 and away from it in the direction of the "X" axis shown in FIG. 3. This movement causes the drive 42 to move on a mounting block 50 attached to the bed 46 .

Ein dem Sensor 20 ähnlicher Sensor 47 ist auch am Bett 46 be festigt und so ausgebildet, daß er eine der Skala 18 auf dem Tisch 44 ähnliche, nicht gezeigte Linearskala liest.A sensor 20 similar sensor 47 is also fixed to the bed 46 and designed so that it reads a scale 18 on the table 44 similar, not shown linear scale.

In ähnlicher Weise ist der Motor 48 mit einem Tachometer aus gerüstet, der dem gleichen Zweck dient wie der Tachometer 16.Similarly, the motor 48 is equipped with a tachometer that serves the same purpose as the tachometer 16 .

Zum Detektieren der Stellung des Spindelstockes 28 und des Reitstocks 30 auf dem Bett 36 und der Drehgeschwindigkeiten der Kurbelwelle 26 und der Scheibe 40 enthält die Maschine auch Sensoren.The machine also includes sensors to detect the position of headstock 28 and tailstock 30 on bed 36 and the rotational speeds of crankshaft 26 and disc 40 .

Die Ausgaben dieser Sensoren werden in einen nicht gezeigten Rechner gegeben, der die Stellung und Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle 26 und der Scheibe 38 steuert, so daß jeder Kurbelzapfen seinerseits in Übereinstimmung mit dem unter Be zug auf die in Fig. 1 gezeigte Maschine beschriebenen Verfah ren geschliffen wird.The outputs of these sensors are placed in a computer, not shown, which controls the position and speed of rotation of the crankshaft 26 and the disk 38 so that each crank pin in turn is ground in accordance with the method described with reference to the machine shown in FIG becomes.

Nach zahlreichen Schleifvorgängen kann die Schleiffläche der Scheibe 38 unregelmäßig werden oder verschlissen sein. Zum Entfernen sämtlicher solcher Unregelmäßigkeiten ist die Schleifmaschine daher mit einer Schleifscheiben-Abziehvor richtung 52 ausgerüstet, um sicherzustellen, daß die Schleif fläche der Scheibe gegenüber der Scheibendrehachse zylinder förmig und konzentrisch ist. Aus Gründen der Klarheit wurde die Abziehvorrichtung 42 in Fig. 2 weggelassen. After numerous grinding operations, the grinding surface of the disc 38 may become irregular or worn. To remove all such irregularities, the grinding machine is therefore equipped with a grinding wheel Abziehvor device 52 to ensure that the grinding surface of the wheel is cylindrical and concentric with respect to the wheel axis of rotation. Puller 42 has been omitted from FIG. 2 for clarity.

Mit den beiden vorstehend beschriebenen Maschinen kann der Ausgleichsvorgang nahezu transparent wie folgt in das Her stellungsverfahren integriert werden:
Bei einem gegebenen Signal, zum Beispiel zu Beginn jedes Ta ges oder bei Wahl eines neuen Maschinenteils oder auf Anfra ge des Betreibers, wird ein "Korrektur"-Zyklus ausgelöst.With the two machines described above, the compensation process can be integrated into the manufacturing process almost transparently as follows:
With a given signal, for example at the beginning of each day or when a new machine part is selected or at the operator's request, a "correction" cycle is triggered.

Ein regulärer Schleifzyklus beginnt.A regular grinding cycle begins.

Die Schleifscheibe 4 bewegt sich auf das Werkstück 2. Das Werkstück 2 beginnt die Drehung mit einer normalerweise zum Schleifen des Teils verwendeten Winkelgeschwindigkeit, wäh rend sie gleichzeitig eine Bewegung auf der Bahn beginnt, die aus den in dem Speicher zum Schleifen der Sollform abge speicherten theoretischen Stellungs/Geschwindigkeits-Informa tion errechnet wird. Falls dies während eines Schleifvorgan ges beginnt, können sämtliche früheren Korrekturen ignoriert werden.The grinding wheel 4 moves onto the workpiece 2 . The workpiece 2 begins the rotation at an angular speed normally used for grinding the part, while at the same time it begins a movement on the path which is calculated from the theoretical position / speed information stored in the memory for grinding the desired shape. If this starts during a grinding process, all previous corrections can be ignored.

Bei jeder folgenden Umdrehung des Werkstücks 2 wird eine Ta belle mit den Schleifscheiben-Stellungsfehlern in bezug auf den Werkstückwinkel aufgestellt. Die neuesten Daten über schreiben dabei die entsprechenden Daten aus der vorhergehen den Umdrehung, so daß die Tabelle immer die neuesten Daten bezüglich des Umdrehungsstellungsfehlers enthält.With each subsequent rotation of the workpiece 2 , a table with the grinding wheel position errors with respect to the workpiece angle is set up. The latest data overwrite the corresponding data from the previous revolution, so that the table always contains the latest data regarding the rotational position error.

Zum Bestimmen der Stellung und der Geschwindigkeit der Schleifscheibe wird die Tabelle bei jeder Umdrehung des Werk stücks 2 zur "Korrektur" der vom Rechner 22 entwickelten Sig nale verwendet. Die entscheidende Tatsache ist, daß durch Be einflussen des die Geschwindigkeit steuernden Signals wie auch des Stellungssignals ein besseres Ansprechverhalten er zielt wird, da das Geschwindigkeitssteuersystem eine Band breite von im typischen Fall 200 Hz aufweist und damit eine größere Kapazität zum Steuern der Schleifscheibenstellung bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten als die Stellungs-Rück kopplungsschleife. To determine the position and speed of the grinding wheel, the table is used with each revolution of the workpiece 2 for "correction" of the signals developed by the computer 22 . The key fact is that by influencing the speed control signal as well as the position signal, a better response is achieved because the speed control system typically has a bandwidth of 200 Hz and thus a larger capacity for controlling the grinding wheel position at high working speeds than the position feedback loop.

An einer ausgewählten Stelle im Schleifzyklus, im typischen Fall, aber nicht notwendigerweise, nahe an der Endgröße, er folgt eine Umdrehung des Werkstücks 2 mit der Schleifscheibe 4 mit geringer oder keiner Schneidlast. Die Stellungsfehler während dieser Umdrehung werden mathematisch geglättet und abgespeichert und während folgender Umdrehungen des Werk stücks als die Korrekturtabelle verwendet.At a selected point in the grinding cycle, typically, but not necessarily, close to the final size, the workpiece 2 rotates with the grinding wheel 4 with little or no cutting load. The position errors during this revolution are mathematically smoothed and saved and used as the correction table during subsequent revolutions of the workpiece.

Bei mit einer Meßlehre ausgerüsteten Maschinen ist dies ein geeigneter Zeitpunkt zum Anhalten der Werkstückdrehung, Anle gen der Lehre und Errechnen eines Größenfehlers.For machines equipped with a gauge, this is a suitable time to stop the workpiece rotation, app teaching and calculating a size error.

Nach dem Zurückziehen der Lehre wird die Schleifscheibe 4 wieder zum Werkstück 2 verschoben, dieses wird erneut gestar tet und mit der zum Schleifen erforderlichen Winkelgeschwin digkeit gedreht, während der Scheibenkopfvorschub gleichzei tig erneut gespeichert wird zum Verschieben der Schleifschei be entlang des "korrigierten" Bahnverlaufs, um damit die ge messenen Fehler auszuschalten.After retracting the gauge, the grinding wheel 4 is moved again to the workpiece 2 , this is started again and rotated at the angular speed required for grinding, while the wheel head feed is simultaneously stored again for moving the grinding wheel along the "corrected" path, to eliminate the measured errors.

Als eine Option zum obigen Zyklus können Stellungsfehlerta bellen aus mehreren aufeinanderfolgenden Schleifvorgängen ge mittelt werden, und die sich ergebende Tabelle wird zum Aus mitteln irgendwelcher möglicher Fehler geglättet, wobei sich diese Fehler aus dem nicht gezeigten Werkstückantrieb-Servo ergeben, die aufgrund des Schleifens der gleichen Form unter verschiedenen Winkeln entstehen könnten.As an option to the above cycle, position errorsta bark from several successive grinding processes be averaged, and the resulting table becomes out averaged out of any possible errors, being these errors from the workpiece drive servo, not shown result under the grinding of the same shape different angles could arise.

Die obigen Vorgänge können gleichermaßen beim Schleifen von unrunden Teilen, wie Nockenbuckeln, auf einer zylinderförmi gen Schleifmaschine verwendet werden.The above operations can also be used when grinding non-circular parts, such as cam humps, on a cylindrical grinding machine can be used.

Claims

1. A method for controlling a machine tool, so that a machine part on the machine takes material from a rotating workpiece in order to bring it into a circular asymmetrical target shape, characterized by the following steps:

a) generating a control signal which is derived from the data of the theoretical positions and positional speeds of the machine part relative to the workpiece and causes the machine part to move relative to the workpiece in lateral directions to its axis of rotation,
b) measuring the respective position of the machine part relative to the workpiece in the course of at least one rotation of the workpiece, if this is in the position of a succession of angular positions,
c) comparing the measured positions with corresponding theoretical positions and storing the differences between the measured and the theoretical positions indicating data,
d) changing the control signal during a subsequent rotation of the workpiece to compensate for these differences and thus to reduce the size of each error that would result from the measured position differences.

2. The method according to claim 1, characterized in that the machine part and the workpiece on a frame of Machine are attached, the axis of rotation of the workpiece ge is fixed relative to the frame and the relative sides moving the machine part by moving it compared to the frame.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized net that the machine tool is a grinding machine and the machine part is a grinding wheel.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the measurements of the positions the machine part over a variety of preferably successive revolutions of the workpiece men and who get during each of the revolutions Data for changing the next revolution used control signal can be used.

5. The method according to claim 4, characterized in that that during a given rotation of the workpiece targeted data during a previous turn achieved data and replace the previous data be divorced.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that each measured position of the Machine part the average of a variety of measured positions for neighboring angular positions of the Workpiece is at the same rotation.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that during one revolution of the Workpiece measurements of the machine part positions against be taken over the workpiece while a slight or essentially no force between the machines part and the workpiece and the associated data then to change the control signal for a plurality of successive revolutions during which the Machine part works, is used.

8. The method according to claim 7, characterized in that the turn after a variety of previous turns rotations takes place at which the control signal for each Revolution and shortly before the expected end of processing tion process was changed.

9. Machine tool for deforming a rotating workpiece ( 2 ) into a shape that is circularly asymmetrical with respect to the axis of rotation of the workpiece ( 2 ), the machine tool being a machine part ( 4 ) for removing material from the workpiece ( 2 ), drive means for Lateral shifting of the machine part with respect to the axis of rotation of the workpiece, sensor means for determining the position and the positioning speeds of the machine part ( 4 ) relative to the workpiece ( 2 ) and with the drive and sensor means connected and so trained control means that a control signal derived from the data of the theoretical positions and the position speeds of the machine part is generated for each revolution of the workpiece ( 2 ), for effecting the relative displacement of the machine part ( 4 ), for measuring during the course of one revolution of the workpiece ( 2 ) the respective relative positions of the machine part ( 4 ), if the workpiece is in one of the successive angular positions, for comparing the measured positions with the corresponding theoretical positions, for storing a difference between the measured and theoretical positions indicating data and for changing the control signal during a subsequent rotation of the Workpiece ( 2 ) to compensate for these differences and thus to reduce the size of each error that would have resulted from the measured position differences.

10. Machine tool according to claim 9, characterized in that the machine part ( 4 ) is a grinding wheel.

11. Procedure as essentially with reference to the enclosed described drawings.

12. Machine tool essentially as with reference to the Described drawings and Darge in these poses.