研磨齒輪的主動(dòng)扭矩方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了用于研磨齒輪的方法和設(shè)備，其包括主動(dòng)扭矩系統(tǒng)以相對(duì)于跳動(dòng)和其它更長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)誤差顯著改進(jìn)研磨過程，而不會(huì)有損齒間性能。運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)誤差測(cè)量提供計(jì)算校正主動(dòng)扭矩分量的基礎(chǔ)，校正主動(dòng)扭矩分量與常規(guī)過程扭矩組合以減少或排除部分跳動(dòng)。
【專利說明】研磨齒輪的主動(dòng)扭矩方法
[0001]本申請(qǐng)要求了在2012年6月19日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第61/661，382號(hào)的權(quán)益，該專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入到本文中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及齒輪研磨并且特別地涉及齒輪研磨機(jī)和用于在研磨過程中主動(dòng)控制扭矩的方法。

【背景技術(shù)】
[0003]研磨是用于對(duì)錐齒輪的齒表面進(jìn)行精整加工的非常完善的過程。研磨的目的是為了更改或改善齒輪齒側(cè)面，以改進(jìn)齒輪組運(yùn)行噪音(運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)誤差)。這些運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)誤差可以被表征為短期(每個(gè)齒一次和其諧波)和長(zhǎng)期(每轉(zhuǎn)一次的跳動(dòng)和其諧波)的。
[0004]在研磨過程中，錐齒輪組的構(gòu)件、即小齒輪和環(huán)形齒輪經(jīng)由適當(dāng)工件夾緊器械安裝到研磨機(jī)中的相應(yīng)主軸上。在研磨期間使齒輪組滾動(dòng)的大部分情形下，小齒輪是驅(qū)動(dòng)構(gòu)件并且環(huán)形齒輪被制動(dòng)，從而在小齒輪與環(huán)形齒輪之間形成一定量的扭矩。齒輪構(gòu)件嚙合滾動(dòng)，并且研磨化合物(其可以是油(或水)和碳化硅或類似磨料的混合物)被噴灑、噴射或傾倒至嚙合區(qū)內(nèi)。在典型研磨循環(huán)中，齒輪的第一側(cè)(即，非工作側(cè))被研磨，之后研磨齒輪的另一側(cè)(例如，驅(qū)動(dòng)側(cè))。在授予Stadtfeld等人的美國(guó)專利第6，120，355號(hào)中可以看到齒輪研磨機(jī)的示例。
[0005]大部分研磨機(jī)具有可用于實(shí)現(xiàn)在環(huán)形齒輪與小齒輪之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的三個(gè)自由度。第一自由度是在環(huán)形齒輪軸線方向(其將被稱作方向G或G軸線)上的相對(duì)移動(dòng)(齒輪錐距離)，第二自由度是在小齒輪軸線方向(其將被稱作方向H或H軸線)上的相對(duì)移動(dòng)(小齒輪錐距離)，以及第三自由度是在環(huán)形齒輪與小齒輪軸線之間的距離(其將被稱作方向V或V軸線)。方向V也被稱作“準(zhǔn)雙曲面齒輪偏移”或“小齒輪偏移”。
[0006]在研磨過程中，在V、H和G方向上的相對(duì)移動(dòng)實(shí)現(xiàn)了齒輪組構(gòu)件的接觸模式的位置變化，實(shí)際上改變了接觸模式。研磨涉及旋轉(zhuǎn)齒輪構(gòu)件，齒輪構(gòu)件在齒表面上所希望的位置接觸地嚙合。因此，各構(gòu)件定位于特定的V和H位置以及特定的G軸線位置以實(shí)現(xiàn)所希望的齒輪隙。
[0007]通常，V、H和G移動(dòng)分別對(duì)局部齒接觸模式的長(zhǎng)度方向和深度方向上的位置產(chǎn)生影響，V軸線移動(dòng)主要影響接觸模式的相對(duì)長(zhǎng)度方向位置，H軸線移動(dòng)主要影響接觸模式的相對(duì)深度方向位置，并且G軸線移動(dòng)主要影響齒輪隙。
[0008]在研磨齒輪組時(shí)，通過根據(jù)需要改變V和H設(shè)置，接觸通常從齒中心平穩(wěn)地并且逐漸地朝向齒表面的外(跟)或內(nèi)(趾)部之一轉(zhuǎn)移。在改變V和H以實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)移時(shí)，G軸線位置必須也平穩(wěn)地并且逐漸地改變以維持所希望的齒輪隙。當(dāng)?shù)竭_(dá)了所希望的跟部或趾部位置時(shí)，V和H軸線位置再次改變以將接觸轉(zhuǎn)移到跟部位置和趾部位置中的另一個(gè)，變化的V和H位置伴有適當(dāng)G軸線變化以維持齒輪隙。然后接觸位置返回到齒中心的開始位置。
[0009]由機(jī)器主軸馬達(dá)形成扭矩，以使得在齒輪組處產(chǎn)生所希望的速度和負(fù)荷，而磨損作用造成的材料移除率為負(fù)荷的函數(shù)。負(fù)荷或齒輪組扭矩也可以具有使用者在設(shè)置研磨工作時(shí)確定的平均水平(例如，10牛頓-米)。在過程中，由機(jī)器根據(jù)各種已知的方法，諸如在授予McGlasson等人的美國(guó)專利第6，481，508號(hào)中所公開的各種已知方法來維持這種平均扭矩水平。
[0010]但齒輪組扭矩也具有并未受到主動(dòng)控制的動(dòng)態(tài)分量。由于機(jī)器對(duì)于受到主軸和其它機(jī)器元件的質(zhì)量、剛性和阻尼影響的齒輪組運(yùn)動(dòng)誤差做出響應(yīng)(即，機(jī)器的被動(dòng)物理學(xué))，不可避免地存在這種動(dòng)態(tài)分量。將主要由于齒輪組運(yùn)動(dòng)誤差發(fā)起的這些動(dòng)態(tài)分量加到平均扭矩，以包括實(shí)際研磨扭矩。因此，在任何給定瞬間，基于這些動(dòng)態(tài)性，研磨扭矩可能顯著地高于或低于命令的平均值。研磨機(jī)的性能和性能局限性在很大程度上取決于這些基于被動(dòng)物理學(xué)的行為，并且在研磨期間主軸旋轉(zhuǎn)越快，這些效應(yīng)就越傾向于占優(yōu)勢(shì)。
[0011]因此，顯著限制效應(yīng)常常是由于研磨機(jī)系統(tǒng)的被動(dòng)動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)/扭矩行為造成。已發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生最佳齒修改性能的研磨機(jī)參數(shù)(機(jī)械設(shè)計(jì)、控制特征和過程選擇)可能并未同時(shí)產(chǎn)生最佳的間距和/或跳動(dòng)性能并且反之亦然。換言之，用于齒側(cè)形狀的最佳改進(jìn)的機(jī)器設(shè)計(jì)可能平均而言僅維持跳動(dòng)或者甚至使跳動(dòng)更糟。而被設(shè)計(jì)成持續(xù)改善部分跳動(dòng)的機(jī)器可能實(shí)現(xiàn)次優(yōu)的齒間特征。
[0012]解決齒特征的一個(gè)示例可以見于授予Ginier的U.S.4，788，476中，其中，公開了一種利用和操縱基于干涉的研磨法的間歇性接觸(通過以速度和/或位置模式來操作兩個(gè)主軸造成)以便選擇性地研磨歪曲或不當(dāng)位置齒輪齒的方法。過程控制被歸結(jié)為何時(shí)前進(jìn)和何時(shí)維持產(chǎn)生研磨扭矩的命令的干涉條件的狀況。所得到的研磨循環(huán)通常太慢而不能用于生產(chǎn)并且如果研磨前間距誤差較大，可能預(yù)期發(fā)生對(duì)某些齒的過度研磨(使得齒輪組不可用)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明包括用于研磨齒輪的方法和設(shè)備，其包括主動(dòng)扭矩系統(tǒng)以相對(duì)于跳動(dòng)和其它更長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)誤差顯著改進(jìn)研磨過程，而不會(huì)有損齒間性能。運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)誤差測(cè)量提供計(jì)算一個(gè)或多個(gè)校正主動(dòng)扭矩分量的基礎(chǔ)，校正主動(dòng)扭矩分量由主軸馬達(dá)或制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)，并且與常規(guī)過程扭矩組合，以減輕或排除部分跳動(dòng)和齒輪組運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)誤差的其它要素。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1示出了齒輪研磨機(jī)的已知配置。
[0015]圖2示意性地示出了齒輪研磨機(jī)的主動(dòng)扭矩系統(tǒng)。

【具體實(shí)施方式】
[0016]在本說明書中使用用語“發(fā)明”、“該發(fā)明”和“本發(fā)明”意圖廣義地指此說明書和所附任何權(quán)利要求的主題。包含這些用語的表述不應(yīng)理解為限制本文所描述的主題或者限制任何專利權(quán)利要求的意義或范圍。此外，本說明書并非意圖在本申請(qǐng)的任何特定部分、段落、敘述或附圖中描述或限制由任何權(quán)利要求所涵蓋的主題。應(yīng)參考下述整個(gè)說明書、所有附圖和任何權(quán)利要求來理解本主題。本發(fā)明能有其它構(gòu)造且能以各種方式來實(shí)踐和執(zhí)行。而且，應(yīng)了解本文所用的短語和術(shù)語是出于描述目的且不應(yīng)認(rèn)為具有限制意義。
[0017]現(xiàn)將參考附圖來討論本發(fā)明的細(xì)節(jié)，附圖僅以舉例說明的方式示出了本發(fā)明。在附圖中，相似特征或部件將由相似附圖標(biāo)記來標(biāo)注。為了更好地理解本發(fā)明并且易于觀察，從任何機(jī)器圖中省略了門和任何內(nèi)部或外部防護(hù)件。
[0018]在本文中使用“包括”、“具有”和“包含”及其變型意味著包含了下文所列的物件及其等效物以及附加的物件。使用字母來識(shí)別方法或過程的元素僅僅為了識(shí)別，并不意味著指示各元素應(yīng)以特定次序來進(jìn)行。
[0019]盡管下文在描述附圖時(shí)可參照諸如上、下、向上、向下、向后、底部、頂部、前、后等的方向，但出于方便可相對(duì)于附圖(如通常所示)來進(jìn)行參照。這些方向并不意在按文字上來取或以任何定向或形式來限制本發(fā)明。此外，諸如“第一”、“第二”、“第三”等術(shù)語在此用于描述的目的，而并不意在指示或暗示重要性或意義的次序。
[0020]圖1中示出前述U.S.6，120，355中的精磨(研磨)機(jī)器并以總體標(biāo)號(hào)20表示。為了易于查看各種機(jī)器部件，圖1示出沒有門、支承系統(tǒng)和外部金屬板的本發(fā)明機(jī)器。機(jī)器20包括單個(gè)柱22，單個(gè)柱22也可以被認(rèn)為是機(jī)器框架。柱22包括至少三側(cè)，優(yōu)選地四側(cè)，其中這些側(cè)部中的至少兩個(gè)、第一側(cè)24和第二側(cè)26彼此垂直。第一側(cè)和第二側(cè)中的每一個(gè)包括寬度和高度(如在圖1中看出)。
[0021]第一側(cè)24包括第一工件主軸28，第一工件主軸28可繞軸線Ae旋轉(zhuǎn)并且優(yōu)選地由直接驅(qū)動(dòng)馬達(dá)30驅(qū)動(dòng)，優(yōu)選地被液體冷卻，安裝于前主軸軸承與后主軸軸承(未圖示)之間。主軸28可沿著第一側(cè)24的寬度、在方向G上、在直接附連到柱22的軌道32上移動(dòng)。主軸28在方向G上的移動(dòng)由馬達(dá)24通過直接聯(lián)接的滾珠絲杠(未圖示)提供。優(yōu)選地，錐環(huán)形齒輪構(gòu)件36通過本領(lǐng)域中已知的合適工件夾緊器械可釋放地安裝到主軸28上。
[0022]第二側(cè)26包括第二工件主軸38，第二工件主軸38可以繞軸線Ah旋轉(zhuǎn)并且優(yōu)選地由直接驅(qū)動(dòng)馬達(dá)40驅(qū)動(dòng)，優(yōu)選地被液體冷卻，安裝于前主軸軸承和后主軸軸承(未圖示)之間，其中馬達(dá)40能夠?qū)崿F(xiàn)約4000RPM(每分鐘轉(zhuǎn)數(shù))的小齒輪旋轉(zhuǎn)(馬達(dá)30的RPM將是:小齒輪RPM/齒輪組的傳動(dòng)比)。
[0023]主軸38可以沿著第二側(cè)26的寬度、在方向H上、在附連到滑塊44的軌道42上移動(dòng)。主軸38在方向H上的移動(dòng)由馬達(dá)24通過直接聯(lián)接的滾珠絲杠(未圖示)提供。優(yōu)選地，小齒輪構(gòu)件48通過本領(lǐng)域中已知的合適工件夾緊器械可釋放地安裝到主軸38上。由于滑塊44能以馬達(dá)52通過直接聯(lián)接的滾珠絲杠(未圖示)提供的移動(dòng)而經(jīng)由軌道50在V方向上移動(dòng)，工件主軸38也可以沿著第二側(cè)26的高度在方向V上移動(dòng)。方向G、H和V相對(duì)于彼此相互垂直。出于實(shí)用目的以及出于說明目的，在圖1中，V方向是豎直的。
[0024]第一工作主軸28在方向G上的移動(dòng)、第二工作主軸38在方向H上的移動(dòng)、滑塊44在方向V上的移動(dòng)以及第一主軸旋轉(zhuǎn)和第二主軸旋轉(zhuǎn)分別由單獨(dú)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)34、46、52、30和40賦予。上文提到的部件能夠相對(duì)于彼此獨(dú)立移動(dòng)或者可以相對(duì)于彼此同時(shí)移動(dòng)。相應(yīng)馬達(dá)中的每一個(gè)與作為CNC系統(tǒng)一部分的反饋裝置、諸如線性或旋轉(zhuǎn)編碼器(例如，編碼器29,39)相關(guān)聯(lián)，CNC系統(tǒng)根據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)控件器諸如Fanuc模型18i的指令來調(diào)控驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的操作。
[0025]根據(jù)本發(fā)明，一種研磨機(jī)包括主動(dòng)扭矩系統(tǒng)以相對(duì)于跳動(dòng)和其它更長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)誤差顯著改進(jìn)研磨過程，而不會(huì)有損齒對(duì)齒性能。本發(fā)明包括作為研磨機(jī)的一部分的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)-傳動(dòng)-誤差(MTE)測(cè)量系統(tǒng)，使用這種系統(tǒng)來獲得跳動(dòng)的實(shí)時(shí)測(cè)量，并且引入主動(dòng)校正扭矩命令分量來減輕這種跳動(dòng)。因此，如果機(jī)器被動(dòng)物理學(xué)產(chǎn)生傾向于加強(qiáng)或增加跳動(dòng)的動(dòng)態(tài)扭矩分量，那么由本發(fā)明的系統(tǒng)所生成的(一個(gè)或多個(gè))主動(dòng)扭矩分量?jī)A向于以可控制并且校正的方式來抵消(一個(gè)或多個(gè))被動(dòng)分量，以使得凈結(jié)果是改善或?qū)嶋H上排除了那種跳動(dòng)的選定分量。例如，針對(duì)給定跳動(dòng)分量的凈結(jié)果可能是零或非零(例如，正)量。優(yōu)選地，校正扭矩分量研磨運(yùn)動(dòng)誤差高點(diǎn)比低點(diǎn)更甚，這久而久之傾向于減輕這些運(yùn)動(dòng)誤差。
[0026]本發(fā)明包括齒輪組運(yùn)動(dòng)誤差的機(jī)器上測(cè)量?；谟?jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)從安裝到小齒輪和齒輪主軸的編碼器收集旋轉(zhuǎn)信息。處理這些數(shù)據(jù)以識(shí)別齒輪組的運(yùn)動(dòng)誤差，并且優(yōu)選地被表達(dá)為許多分量頻率的量值和相位。應(yīng)當(dāng)指出的是確定齒輪組運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)誤差(MTE)本身是齒輪測(cè)試機(jī)和測(cè)試方法方面的技術(shù)人員已知的。然而，本
【發(fā)明者】認(rèn)為在先前并未設(shè)想到將這種MTE的確定合并到齒輪研磨過程和機(jī)器中。
[0027]確定的運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)誤差測(cè)量變成了在齒輪和/或小齒輪的一個(gè)或多個(gè)相關(guān)頻率(例如，每轉(zhuǎn)一次跳動(dòng)或每轉(zhuǎn)兩次跳動(dòng))下來計(jì)算校正扭矩分量的基礎(chǔ)。
[0028]本發(fā)明還包括確定來自計(jì)算的MTE分量的主動(dòng)扭矩信號(hào)。在一優(yōu)選實(shí)施例中，主動(dòng)扭矩信號(hào)被輸出到NC(數(shù)控)控制單元或用于主環(huán)形齒輪主軸馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)器，并且將主動(dòng)扭矩信號(hào)加到已經(jīng)生成的用于常規(guī)主軸控制的扭矩命令。在另一實(shí)施例中，主動(dòng)扭矩信號(hào)被輸出到用作“主動(dòng)扭矩”馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)器，該驅(qū)動(dòng)器主環(huán)形齒輪主軸馬達(dá)分開，但也集成到環(huán)形齒輪主軸內(nèi)。
[0029]在研磨過程中，由于多種原因，測(cè)量的MTE能由于多種原因改變。首先，驅(qū)動(dòng)側(cè)的MTE特征可能不同于非工作側(cè)的那些MTE特征，因此，施加的主動(dòng)扭矩信號(hào)將取決于當(dāng)前被研磨所在側(cè)，這在典型的研磨循環(huán)中包括研磨一側(cè)，然后研磨另一側(cè)。而且，MTE可以從循環(huán)開始到結(jié)束變化，因?yàn)檠心ナ拐麄€(gè)齒主動(dòng)再成形。而且，MTE可以隨著齒接觸位置而改變。故意使齒接觸位置在整個(gè)研磨過程中移動(dòng)，以使得在任何瞬間通常位于在齒表面的僅一部分的研磨作用將最終覆蓋大部分齒側(cè)面。使用機(jī)器的V、H和G軸線，對(duì)兩個(gè)齒輪組構(gòu)件的相對(duì)位置做出較小并且連續(xù)調(diào)整來實(shí)現(xiàn)這種接觸模式運(yùn)動(dòng)。因此，由于上述原因，校正研磨所需的主動(dòng)扭矩分量并非靜態(tài)的或恒定的，并且必須在整個(gè)研磨循環(huán)以規(guī)定的周期或間隔進(jìn)行更新。為此目的，MTE系統(tǒng)反復(fù)做出測(cè)量，分析誤差分量并且計(jì)算主動(dòng)扭矩命令。這個(gè)反復(fù)循環(huán)的周期可以被設(shè)置為經(jīng)確定為對(duì)于該應(yīng)用來說最佳的值，例如在I秒與20秒之間或部分轉(zhuǎn)。
[0030]應(yīng)當(dāng)指出的是將齒輪組構(gòu)件可釋放地夾持到其相應(yīng)主軸上的工件夾緊器械和甚至主軸本身可能是除了齒輪組MTE誤差之外的跳動(dòng)源。如果這些誤差源顯著并且充分可重復(fù)，它們能在開始研磨之前確定，并且當(dāng)生成校正信號(hào)時(shí)考慮在內(nèi)。換言之，來自這些源的貢獻(xiàn)(若已知)可以從原始MTE信號(hào)減去，并且創(chuàng)建校正扭矩信號(hào)不是為了解決總組合的跳動(dòng)分量而是僅解決可能歸屬于齒輪組的分量。
[0031]圖2示出了用于執(zhí)行本發(fā)明的方法的系統(tǒng)的優(yōu)選布置。示出了齒輪研磨機(jī)20(參看圖1)，其中主軸28、38與相應(yīng)驅(qū)動(dòng)器60、62通信，相應(yīng)驅(qū)動(dòng)器60、62又與數(shù)控(NC)控制器64通信。用戶界面和研磨控制器66與NC控制器64通信。如上文所討論那樣，基于計(jì)算機(jī)的MTE測(cè)量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)68從分別安裝到小齒輪主軸38和齒輪主軸28上的編碼器39,29收集旋轉(zhuǎn)信息。處理這些數(shù)據(jù)以識(shí)別齒輪組的運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)誤差。
[0032]在上文所提到的周期或間隔中的每一個(gè)內(nèi)，主動(dòng)扭矩信號(hào)由扭矩命令發(fā)生器72基于從主動(dòng)扭矩過程控制器70的邏輯和計(jì)算提供的參數(shù)來創(chuàng)建。這些參數(shù)描述了主動(dòng)扭矩信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)重復(fù)分量，其中每個(gè)分量通常針對(duì)于特定相關(guān)頻率。例如，主動(dòng)扭矩信號(hào)可以由四個(gè)分量構(gòu)成:一個(gè)以每次環(huán)形齒輪旋轉(zhuǎn)一次的頻率，另一個(gè)以每次環(huán)形齒輪旋轉(zhuǎn)兩次的頻率；另一個(gè)在每次小齒輪旋轉(zhuǎn)一次的頻率，并且最后一個(gè)以每次小齒輪旋轉(zhuǎn)兩次的頻率。
[0033]由于主動(dòng)扭矩信號(hào)的目的是為了提供隨著研磨過程進(jìn)展來改進(jìn)(即，減小)齒輪組運(yùn)動(dòng)誤差的扭矩，主動(dòng)扭矩信號(hào)的分量被稱作“校正分量”。限定每個(gè)校正分量的參數(shù)描述了其頻率、量值、相位和形狀。優(yōu)選地，每個(gè)校正分量為正弦形狀，其頻率、量值和相位關(guān)于測(cè)量的MTE分量的參數(shù)來限定或計(jì)算。這些校正分量相對(duì)于每個(gè)齒輪組構(gòu)件的當(dāng)前實(shí)際位置來集合和施加，從而維持在MTE分量與校正分量之間基于齒輪構(gòu)件的空間協(xié)調(diào)。雖然優(yōu)選校正分量的正弦形狀，同樣設(shè)想到其它形狀，例如，盒形波、方波、三角波等。
[0034]得到校正分量參數(shù)的邏輯和計(jì)算可能基于各種因素，這些因素能由本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到并且可能不僅取決于測(cè)量的MTE數(shù)據(jù)，而且也取決于其它考慮，諸如過程速度、齒輪組構(gòu)件和/或其它旋轉(zhuǎn)機(jī)器部件的慣性、齒輪組的大小、類型和性質(zhì)、研磨機(jī)模型等。此夕卜，邏輯或計(jì)算可能也取決于其它機(jī)器上測(cè)量，諸如振動(dòng)、溫度、研磨化合物、流量等。例如，該邏輯可能需要小齒輪構(gòu)件校正分量的量值以每20 μ rad(微弧度)lN-m關(guān)系的相同頻率和20度提前的相對(duì)定相而與小齒輪MTE分量正弦相關(guān)。
[0035]主動(dòng)扭矩過程控制器70由使用者指導(dǎo)和/或被編程為決定MTE數(shù)據(jù)的哪些分量被校正。其邏輯和計(jì)算基于上文提到的輸入?yún)?shù)來創(chuàng)建適當(dāng)校正分量的參數(shù)，這些輸入?yún)?shù)包括(例如)環(huán)形齒輪或小齒輪、每轉(zhuǎn)一次或二次的頻率、量值、相位角和更新循環(huán)。校正分量的參數(shù)然后被發(fā)送到扭矩命令生成器72，在扭矩命令生成器72中生成校正扭矩信號(hào)并且被發(fā)送到環(huán)形齒輪驅(qū)動(dòng)器60，在環(huán)形齒輪驅(qū)動(dòng)器60中，將其加到來自NC控制器64的正常編程的主軸控制扭矩。替代地，校正扭矩信號(hào)可以被發(fā)送到小齒輪驅(qū)動(dòng)器62或者經(jīng)協(xié)調(diào)的扭矩信號(hào)可以同時(shí)發(fā)送到兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器60、62。還應(yīng)當(dāng)指出的是校正扭矩信號(hào)可以被發(fā)送到主動(dòng)扭矩驅(qū)動(dòng)器和馬達(dá)，它們與主齒輪主軸馬達(dá)(或主小齒輪主軸馬達(dá))分開、但集成到齒輪主軸(或小齒輪主軸)內(nèi)。
[0036]校正扭矩參數(shù)的特定集合由扭矩命令生成器72用于形成主動(dòng)扭矩命令信號(hào)，主動(dòng)扭矩命令信號(hào)被持續(xù)地發(fā)送到驅(qū)動(dòng)器60直到主動(dòng)扭矩過程控制器70基于從MTE測(cè)量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)68和編碼器39、29接收的更新測(cè)量數(shù)據(jù)來建立。更新間隔可以是任何時(shí)間周期或間隔，但優(yōu)選地在I秒至20秒的范圍。
[0037]雖然關(guān)于圖1的研磨機(jī)配置討論了本發(fā)明，本發(fā)明的主動(dòng)扭矩系統(tǒng)也適用于其它類型的研磨機(jī)，包括(例如)角度研磨機(jī)，擺動(dòng)小齒輪錐研磨機(jī)和具有非直接驅(qū)動(dòng)主軸的研磨機(jī)。
[0038]雖然測(cè)量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)68、主動(dòng)扭矩過程控制器70和扭矩命令生成器72在圖2中表示為單獨(dú)的實(shí)體，這些功能可能組合為單個(gè)主動(dòng)扭矩過程控制器，其本身可能是研磨機(jī)控制器66的一部分。替代地，測(cè)量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)68、主動(dòng)扭矩過程控制器70和扭矩命令生成器72可能分別駐留在單獨(dú)計(jì)算機(jī)或其它電子裝置中。應(yīng)了解在本發(fā)明中，使用術(shù)語“頻率”旨在涵蓋基于時(shí)間的頻率和空間頻率(術(shù)語“空間”涉及齒輪組構(gòu)件中的任一個(gè)或二者的旋轉(zhuǎn)位置)。
[0039]雖然參考優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，應(yīng)了解本發(fā)明并不限于其特定細(xì)節(jié)。本發(fā)明旨在包括對(duì)于本主題相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員顯然的修改，而不偏離所附權(quán)利要求的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種研磨齒輪的方法，所述方法包括在向齒輪組各構(gòu)件施加磨料混合物時(shí)使所述第一構(gòu)件和所述第二構(gòu)件一起嚙合滾動(dòng)，而在齒輪組的第一構(gòu)件和所述齒輪組的第二構(gòu)件之間有一定量的扭矩，所述方法還包括: 實(shí)時(shí)測(cè)量所述齒輪組的運(yùn)動(dòng)-傳動(dòng)-誤差； 從測(cè)量到的運(yùn)動(dòng)-傳動(dòng)-誤差獲得跳動(dòng)的實(shí)時(shí)測(cè)量； 確定在一個(gè)或多個(gè)預(yù)定頻率下的校正扭矩分量； 引入所述校正扭矩分量以減小所述跳動(dòng)； 利用根據(jù)所述校正扭矩分量調(diào)整的扭矩量所限定的扭矩來研磨所述齒輪組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述齒輪組構(gòu)件分別包括齒，所述齒具有驅(qū)動(dòng)側(cè)和非工作側(cè)，其中將研磨方法應(yīng)用于所述驅(qū)動(dòng)側(cè)和所述非工作側(cè)之一，然后應(yīng)用于所述驅(qū)動(dòng)側(cè)和所述非工作側(cè)中的另一個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，跳動(dòng)的實(shí)時(shí)測(cè)量排除了由于可釋放地夾持所述齒輪組的工件夾緊設(shè)備所造成的跳動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一齒輪組構(gòu)件和第二齒輪組構(gòu)件分別包括具有齒表面的齒，所述齒表面在研磨期間在齒表面接觸位置處彼此接觸，且其中在所述研磨期間，所述齒表面接觸位置移動(dòng)到所述齒表面上的多個(gè)部位， 對(duì)于所述齒表面接觸位置的所述多個(gè)部位中的每一個(gè)，重復(fù)進(jìn)行測(cè)量、獲得、確定和引入步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，以I秒與20秒之間的間隔重復(fù)測(cè)量、獲得、確定和引入步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)-傳動(dòng)-誤差被表達(dá)為一個(gè)或多個(gè)分量頻率的量值和相位。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述校正扭矩分量與滾動(dòng)的齒輪組同相引入。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述校正扭矩分量與滾動(dòng)的齒輪組異相引入。
9.一種在齒輪研磨機(jī)上研磨齒輪的方法，所述齒輪研磨機(jī)包括第一主軸和第二主軸，齒輪組的第一構(gòu)件安裝到所述第一主軸上以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，而所述齒輪組的第二構(gòu)件安裝到所述第二主軸上以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，所述方法包括: 在向齒輪組各構(gòu)件施加磨料混合物時(shí)使所述齒輪組的所述第一構(gòu)件和所述齒輪組的所述第二構(gòu)件一起嚙合滾動(dòng)，而在所述第一構(gòu)件和所述第二構(gòu)件之間有初始量的扭矩， 實(shí)時(shí)測(cè)量所述齒輪組的運(yùn)動(dòng)-傳動(dòng)-誤差； 從測(cè)量的運(yùn)動(dòng)-傳動(dòng)-誤差獲得跳動(dòng)的實(shí)時(shí)測(cè)量； 確定在一個(gè)或多個(gè)預(yù)定頻率下的校正扭矩分量； 向所述初始量的扭矩添加所述校正扭矩分量，以產(chǎn)生校正量的扭矩用于減小所述跳動(dòng)； 利用所述校正量的扭矩來研磨齒輪組各構(gòu)件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一主軸能由第一主軸馬達(dá)旋轉(zhuǎn)并且所述第二主軸能由第二主軸馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，并且其中由所述第一馬達(dá)和第二馬達(dá)之一產(chǎn)生所述初始量的扭矩， 將所述校正扭矩分量添加到產(chǎn)生所述初始扭矩的所述第一馬達(dá)和第二馬達(dá)中的至少一個(gè)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一主軸能由第一主軸馬達(dá)旋轉(zhuǎn)并且所述第二主軸能由第二主軸馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，并且其中由所述第一馬達(dá)和第二馬達(dá)之一產(chǎn)生所述初始量的扭矩， 所述校正扭矩分量被提供給單獨(dú)的馬達(dá)，所述單獨(dú)的馬達(dá)被集成到產(chǎn)生所述初始扭矩的所述第一主軸和第二主軸之一內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，以預(yù)定間隔重復(fù)所述測(cè)量、獲得、確定和添加的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述間隔在I秒與20秒之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述頻率包括基于時(shí)間的頻率和空間頻率中的至少一個(gè)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述頻率為所述第一構(gòu)件每轉(zhuǎn)一次、所述第一構(gòu)件每轉(zhuǎn)兩次、所述第二構(gòu)件每轉(zhuǎn)兩次和所述第二構(gòu)件每轉(zhuǎn)兩次中的至少一個(gè)。
16.一種齒輪研磨機(jī)，包括:計(jì)算機(jī)控件；第一主軸，所述第一主軸能經(jīng)由第一主軸馬達(dá)繞第一軸線旋轉(zhuǎn)；以及第二主軸，所述第二主軸能經(jīng)由第二主軸馬達(dá)繞第二主軸軸線旋轉(zhuǎn)；所述第一馬達(dá)與所述計(jì)算機(jī)控件通信，并且所述第二馬達(dá)與所述計(jì)算機(jī)控件通信，所述第一主軸馬達(dá)和所述第二主軸馬達(dá)能操作成使安裝于所述第一主軸中的齒輪組的第一構(gòu)件與安裝于所述第二主軸中的所述齒輪組的第二構(gòu)件以所述齒輪組各構(gòu)件之間的預(yù)定量的扭矩嚙合旋轉(zhuǎn)；所述機(jī)器還包括: 馬達(dá)-傳動(dòng)-誤差測(cè)量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用以確定所述齒輪組的跳動(dòng)，所述系統(tǒng)與所述第一主軸和第二主軸通信； 扭矩命令發(fā)生器，所述扭矩命令發(fā)生器與所述第一主軸和第二主軸中的至少一個(gè)通?目， 主動(dòng)扭矩過程控制器，所述主動(dòng)扭矩過程控制器與所述運(yùn)動(dòng)-傳動(dòng)-誤差測(cè)量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和所述扭矩命令生成器通信，所述主動(dòng)扭矩過程控制器基于測(cè)量到的跳動(dòng)向所述扭矩命令生成器提供參數(shù)以確定校正扭矩信號(hào)， 由此，所述扭矩命令生成器提供添加到所述預(yù)定量的扭矩的所述校正扭矩信號(hào)，從而得到校正量的扭矩，以減小所述齒輪組的跳動(dòng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的齒輪研磨機(jī)，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)-傳動(dòng)-誤差測(cè)量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、所述主動(dòng)扭矩過程控制器和所述扭矩命令生成器分別駐留在單獨(dú)的相應(yīng)裝置中。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的齒輪研磨機(jī)，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)-傳動(dòng)-誤差測(cè)量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、所述主動(dòng)扭矩過程控制器和所述扭矩命令生成器全駐留在單個(gè)裝置中。
【文檔編號(hào)】B23F23/12GK104395025SQ201380032124
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2013年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月19日
【發(fā)明者】W·D·麥格拉森, M·T·斯特蘭奇 申請(qǐng)人:格里森工場(chǎng)