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Numerische Steuerung von Drehbänken, insbesondere von
Walzendrehbänken
Die Erfindung bezieht sich auf eine numerische Steuerung von Drehbänken, insbesondere von Walzendrehbänken, wobei ein vorzugsweise durch einen Lochstreifen gebildeter Informationsträger schrittweise dem Beginn und dem Ende kontinuierlich verlaufender Support-Verstellwege zugeordnete Bahnpunktdaten enthält und dem Informationsträger eine Lesevorrichtung und dieser nachgeschaltet ein die zwischen den abgenommenen Bahnpunkten liegenden Verstellwege ermittelnder Interpolator'zugeordnet sind, wobei dessen Ausgang, vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines Digital-Analogwandlers, dessen Ausgang jeweils kontinuierlich mit quantisierten Sollwerten beaufschlagt ist, an den einen Eingang einer der jeweiligen Koordinate der Verstellung zugeordneten Vergleichsschaltung geführt ist,
deren zweiter Eingang mit dem jeweiligen Istwert beaufschlagt ist und deren Ausgang mit dem jeweiligen Abweichungswert vom Sollwert belegt und an die der jeweiligen Koordinatenrichtung zugeordnete Supportverstelleinrichtung angeschlossen ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerung dieser Art so auszubilden, dass bei ihrem betriebsmässigen Gebrauch Fehlermöglichkeiten weitgehend ausgeschlossen sind, was auf dem vorliegenden Gebiet des Werkzeugmaschinenbaues nicht zuletzt auch aus wirtschaftlichen Gründen von besonderer Wichtigkeit ist, da jede Abweichung vom Sollwert zu unbrauchbaren Er- zeugnissen, also Schrott, führt.
Erfindungsgemäss wird eine weitgehend vereinfachte und daher für den praktischen Betrieb tatsächlich geeignete Steuerung der eingangs genannten Art dadurch erreicht,
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wird mit einer verhältnismässig einfachen Apparatur, unter anderem auch mit einer wesentlich vereinfachten Rechenmaschine, das Auslangen gefunden, da letztere nur gerade nach Richtung und Länge sowie Kreise nach Durchmesser und Bogenlänge, also im wesentlichen nur vier Faktoren, zu berücksichtigen hat, wogegen eine Rechenmaschine, welche die gesamte Bewegungsarbeit zu übernehmen und dabei alle Kurven zweiter Ordnung zu erfassen hat, einer überaus erheblichen Anzahl von Spielarten gewachsen sein muss.
Durch die Beschränkung der am Informationsträger zusätzlich zu den Bahnpunktdaten vorgesehenen gesonderten Informationen auf die Festlegung von geradlinigen oder kreisförmigen Interpolationskurven wird das Programmvolumen von Drehbänken, insbesondere Walzendrehbânken, nicht verringert, da sich hier alle Kurven bzw. Ersatzkurven aus Geraden und Kreisen zusammensetzen lassen.
Hiebei kann der Istwert einerseits als Grobmessung von einer Einrichtung zur Messung der Winkelstellung der Arbeitsspindel, und anderseits als Feinmessung direkt von induktiv abgetasteten Messspindeln abgeleitet werden. Zur Kontrolle kann an den Ausgang des Digital-Analogwandlers ein das Sollprofil aufzeichnender Linienschreiber angeschaltet sein.
Die erfindungsgemässe Steuerung ist an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Fig. l gibt in schematischer Darstellung eine Walzendrehbank mit den Mess- und Regeleinrichtungen wieder. Fig. 2 zeigt eine Messspindel in Seitenansicht. Fig. 3 veranschaulicht den der Messspindel zugeordneten Abtastkopf.
Die vollautomatische Nachformdrehbank 1 besitzt zur Verstellung des Supports 2 in einer der beiden Koordinaten eine durch einen Vorschubantrieb 3 in Drehung versetzbare Vorschubspindel 4.
Die zur Steuerung des Supports 2 in der zweiten Koordinate dienenden Vorrichtungen sind in der Zeich-
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nung nicht dargestellt. Das Arbeitsprogramm der Maschine ist auf dem durch einen Lochstreifen gebildeten Informationsträger 5 gespeichert. Dieser enthält schrittweise dem Beginn und dem Ende kontinuierlich verlaufender Support-Verstellwege zugeordnete Bahnpunktdaten und zusätzlich zu denselben gesonderte Informationen zur Festlegung einer geradlinigen oder kreisförmigen Interpolationskurve. Dem Informationsträger 5 ist eine durch einen Schrittmotor 6 gesteuerte Lesevorrichtung 7 zugeordnet, von der die auf dem Informationsträger enthaltenen Daten abgenommen werden, um in einen Zwischenspeicher 8 zu gelangen.
Dem Informationsträger 5, ist überdies ein der Lesevorrichtung 7 und dem Speicher 8 nachgeschalteter Interpolator 9 zugeordnet, der die zwischen den abgenommenen Bahnpunkten liegenden Verstellwege ermittelt und hinsichtlich der Art seiner Interpolationskuryen in Abhängigkeit von den am Informationsträger 5 zusätzlich zu den Bahnpunktdaten vorgesehenen gesonderten Informationen gesteuert ist, welche die geradlinige oder kreisförmige Interpolationskurve festlegen, wodurch mittels der Drehbank sämtliche in Geraden und Kreise zerlegbaren Konturen einesWerkstuckes, z. B. die Kaliber einer Walze, hergestellt werden können.
Durch auf dem Informationsträger 5 enthaltene Einzelpunkte kann zusätzlich der Support an Stellen gefahren werden, an denen geschlossene Kaliber mit Formstählen einzustechen sind, wobei dem Bedienungsmann zur Ausführung dieser Arbeit durch weitere auf dem Informationsträger enthaltene Daten automatisch Befehle, z. B. in Form von Lichtzeichen, gegeben werden können, die den zur Verwendung kommenden Formstahl bei dem jeweils zu drehenden Kaliber näher bestimmen.
Die Einstellung der Werkzeuge erfolgt über zwei getrennte Regelungen für den Längs- und Planzug des Supports 2, von denen jedoch nur eine in der Zeichnung dargestellt ist. Der Istwert der Supportlage ist einerseits als Grobmessung von einer Einrichtung zur Messung der Winkelstellung der Arbeitsspindel, also der Vorschubspindel 4, und anderseits als Feinmessung direkt von einer induktiv abgetasteten Messspindel 10 abgeleitet. Zu dieser Grob- und Feinmessung der Supportpositionen sind vier Synchrone 11 und 12 sowie ein Abtastkopf 13 für die Messspindel 10 vorgesehen. Für jede Einstellung wird ein absoluter Istwert erhalten, dem ein von dem Interpolator 9 errechneter, ebenfalls absoluter Sollwert gegenübersteht.
Der Ausgang des Interpolators ist zu diesem Zweck an den Eingang einer der jeweiligen Koordinate der Verstellung zugeordneten Vergleichsschaltung geführt, deren zweiter Eingang mitdem jeweiligen Istwert beaufschlagt ist und deren Ausgang mit dem jeweiligen Abweichungswert vom Sollwert belegt und an die der jeweiligen Koordinatenrichtung zugeordnete Supportverstelleinrichtungangeschlossen ist. Zwischen dem Ausgang des Interpolators 9 und dem Eingang derVergleichs- schaltung befindet sich dabei ein Digital-Analogwandler 14, dessen Ausgang jeweils kontinuierlich mit den aus den digitalen Signalen des Interpolators 9 umgerechneten quantisierten Sollwerten. beaufschlagt ist.
Ausser den Synchronen 11 gehören hiebei zur Regeleinrichtung für die Einstellung der Messspindel 10 noch ein Gérât 15 zurBildungderSpindelregelabweichung, einVerstärker 16 und ein Servomotor 17. Die Feinregelabweichung wird von dem Abtastkopf 13 geliefert, und die Grobre- gelabweichung durch Messung der Winkelstellung der Arbeitsspindel 4 mittels der Synchrone 12 ermittelt. Die vom Abtastkopf 13 ermittelte FeinabweichUl1g und die von den Synchronen 12 ermit- telte Grobabweichung werden einem zur Bildung der Regelabweichung dienenden Gerät 18 zugeführt, das die zur Aussteuerung eines Verstärkers 19 durchzuschaltende Abweichung auswählt. Der Verstärker 19 steuert einen zur Regelung des Antriebes. der Vorschubspindel 4 dienenden Regelmotor 20.
In jeder Koordinate ist, um die einzudrehenden Kaliber seitlich verschieben und die Eindrehtiefen verändern zu können, eine Nullpunktverschiebung möglich. Die Nullpunktverschiebung für die beiden Koordinaten wird mit Differentialgebern 21 erzeugt.
Der zur Steuerung der Drehbank dienende, vorliegend als Lochstreifen ausgebildete Informationsträger 5 muss die zur Steuerung des Supports in den einzelnen Koordinaten dienenden Bahndaten als Anfangs- und Endwerte der geforderten Kurvenform in Form von Zahlen enthalten. Die Positionswerte
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gen zusammengestellt. Schnittgeschwindigkeit, Vorschubgeschwindigkeit, Hilfsbetätigungen, Werkzeugwahl und andere Daten werden ebenfalls eingetragen. Der Programmierungsbogen wird mit einer Schreibmaschine, die gleichzeitig eine Niederschrift und einen Lochstreifen oder einen andern Datenspeicher herstellt, abgeschrieben.
Zum Betrieb der Maschine wird aus dem Datenlochstreifen ein zweitens Lochband hergestellt, das die für die Maschine geeigneten Programmwerte speichert. Das Programmlochband enthält die in Punkte aufgelöste Werkstückkontur und die nötigen Arbeitsbefehle. Das fertige Lochband bzw. ein anderer Datenspeicher enthält alle Werte der einen Koordinate in einer Feinheit von z. B. 0, 1 mm mit den dazuge-
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hörigen Werten der andern Koordinate. Da der Längszug eine Länge von z. B. 2500 mm und der Planzug eine Länge von z. B. 400 mm aufweisen kann, ist es zweckmässig, eine feinere Unterteilung der Lagesollwerte im Interpolator vorzunehmen, um die Länge der Programmbänder begrenzen zu können.
Zur Verhinderung von Fehlern können auf dem Datenspeicher alle Informationen doppelt aufgezeichnet sein, wobei die abgetasteten Werte durch entsprechend logische Schaltungen ständig auf Koinzidenz geprüft werden, so dass die Datenspeicher selbstkorrigierend sind.
Zur optischen Prüfung des Lochstreifens bzw. des sonstigen Informationsträgers dient ein Kontrollge- rät, das einen an den Ausgang des Digital-Analogwandlers angeschalteten, das Sollprofil aufzeichnenden Linienschreiber aufweist. Dabei werden die mittels der Lesevorrichtung vom Lochstreifen erhaltenen Daten in dem Digital-Analogwandler in elektrische Gleichspannungen umgewandelt, mit deren Hilfe der Linienschreiber gesteuert wird, der auf einem Papierstreifen das Sollprofil in einem beliebig vorgegebenen Massstab aufzeichnet. Dadurch ist eine einfache optische Kontrolle des erstellten Lochstreifens mög- lich, so dass Rechenfehler und falsche Lochungen bereits vor der Verwendung des Lochstreifens zum Herstellen eines Werkstückes festgestellt werden können.
PATENT ANSPRÜCHE :
1. Numerische Steuerung von Drehbänken, insbesondere Walzendrehbänken, wobei ein vorzugsweise durch einen Lochstreifen gebildeter Informationstrager schrittweise dem Beginn und dem Ende kontinuierlich verlaufender Support-Verstellwege zugeordnete Bahnpunktdaten enthält und dem Informationstrager eine Lesevorrichtung und dieser nachgeschaltet ein die zwischen den abgenommenen Bahnpunkten liegenden Verstellwege ermittelnder Interpolator zugeordnet sind, wobei dessen Ausgang, vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines Digital-Analogwandlers, dessen Ausgang jeweils kontinuierlich mit quantisierten Sollwerten beaufschlagt ist, an den einen Eingang einer der jeweiligen Koordinate der Verstellung zugeordneten Vergleichsschaltung geführt ist,
deren zweiter Eingang mit dem jeweiligen Istwert beaufschlagt ist und deren Ausgang mit dem jeweiligen Abweichungswert vom Sollwert belegt und an die der jeweiligen Koordinatenrichtung zugeordnete Supportverstelleinrichtung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Informationsträger (5) zusätzlich zu den Bahnpunktdaten gesonderte Informationen zur Festlegung einer geradlinigen oder kreisförmigen Interpolationskurve enthält und der Interpolator (9) hinsichtlich der Art seiner Interpolationskurven in Abhängigkeit von diesen gesonderten Informationen gesteuert ist.