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Automatische Steuerung für'Werkzeugmaschinen
Die Erfindung betrifft eine automatische Steuerung für Werkzeugmaschinen zum Umschalten der Eil- zustellbewegung eines rotierenden Werkzeuges in eine langsamere Zustellbewegung. Vorausgesetzt ist dabei, dass die Maschine mit einem Werkstückhalter und einem rotierenden Werkzeug, z. B. einer Schleifscheibe, versehen ist, das an einer in einem Schlitten gelagerten Spindel befestigt ist, wobei der Schlitten von und zum Werkstück bewegbar ist. Die Steuerung weist einen Fühler auf, der zufolge einer durch den zwischen Werkstück und Werkzeug vorhandenen Berührungsdruck hervorgerufenen Ausweichbewegung der Werkzeugspindel einen Impuls aussendet, auf den dann die Steuerung anspricht.
Schleif- und Fräsmaschinen besitzen z. B. normalerweise eine Eilzustellbewegung und eine Bearbeitungszustellbewegung. Die Umschaltung auf die Bearbeitungszustellbewegung wird kurz vor oder gerade beim Anliegen des Werkzeuges an dem Werkstück durchgeführt. Zum automatischen Einleiten des Umschaltvorganges wird normalerweise die Tatsache verwendet, dass die Drehzahl des Werkzeuges zumindest vorübergehend sinkt, wenn eine Schleifscheibe das Werkstück berührt, und diese Drehzahländerung wird durch Bauelemente (allgemein elektrische Bauelemente) angezeigt, die eine die Umschaltung auslösende Steuergrösse erzeugen. Dieser Effekt hängt wesentlich von den beteiligten Massen ab. Eine geringe Masse ergibt starke Steuergrössen und umgekehrt.
Eine Schleifscheibe von geringem Gewicht wird bei der Anlage gegen das Werkstück plötzlich abgebremst und ergibt eine verhältnismässig starke Steuergrösse gegenüber einer zylindrischen oder Topfschleifscheibe des gleichen Durchmessers, die wegen ihrer verhältnismässig grossen Masse schwache Steuergrössen erzeugt.
Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer automatischen Steuerung für Werkzeugmaschinen unter Vermeidung der erwähnten Nachteile. Die Erfindung beruht darauf, dass der Werkzeugträger eine leichte Auslenkung in dem Augenblick erfährt, in dem das Werkzeug am Werkstück zur Anlage kommt. Sogar bei schweren Schleifscheiben wird die Spindel in einem messbaren Grad aus ihrer Stellung ausgelenkt, wenn die Scheibe an dem Werkstück zur Anlage kommt.
Gemäss der Erfindung besteht bei einer Steuerung der eingangs erwähnten Art der Fühler aus einer mit dem Schlitten fest verbundenen Düse, die mit einem Druckmedium gespeist ist und mit ihrer Öffnung der Spindel gegenübersteht. Eine Versetzung der Spindel gegenüber der Düsenöffnung ruft eine Druckschwankung in der Zuleitung hervor, die zur Erzeugung des Steuerimpulses herangezogen ist. Zweckmässig ist die Düsenöffnung an jener Seite der Spindel angeordnet, die diametral zu der dem Werkstück zugewendeten Seite liegt.
Die an sich bekannten pneumatischen oderhydraulischenFühler undSchaltungen weisen eine weitgehende Unempfindlichkeit gegenüber Störfaktoren, beispielsweise Spannungsänderungen in elektrischen Anlagen, Stössen und Vibrationen auf.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung, welche ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Systems darstellt.
Ein Werkstück 1 ist an einem Werkstückträger IA eingespannt und weist eine Bearbeitungszugabe S auf, welche durch eine auf einer Spindel 3 sitzende Schleifscheibe 2 zu entfernen ist.
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Die Spindel ist in einem Schlitten 5 gelagert und wird durch einen auf diesem befestigten Elektromo- tor 4 angetrieben.
Der Schlitten gleitet auf einer Führung 6 zwecks Zustellung der Schleifscheibe 2 gegen das
Werkstück 1. Ein normaler umkehrbarer Vorschubantrieb, beispielsweise ein doppelt wirkender Hydraulik- zylinder ist zur Verschiebung des Schlittens 5 auf der Führung 6 vorgesehen ; die Zufuhr der Hydrau- likflüssigkeit zum Vorschubantrieb wird durch eine Steuereinheit 5A mit elektromagnetisch betätigten
Ventilen usw. bewirkt.
Eine kalibrierte Düse 7 ist an einem Arm 8 befestigt, welcher an einer Stelle am Schlitten 5 in der Weise angebracht ist, dass die Düse in bezug auf die Spindel 3 im wesentlichen diametral ge- genüber dem Werkstück 1 sitzt ; die Düse ist zur Spindel 3 hin gerichtet und befindet sich von dieser in einem Abstand von beispielsweise 0, 1 bis 0, 2 mm. Von einer Druckluftquelle wird durch eine nach
Wahl justierbare Druckreguliereinheit 9 und ein einstellbares Drosselventil 9A der Düse Druckluft zugeführt. Die Höhe des durch die Einheit 9 gelieferten Luftdruckes ist an einem Messinstrument 10 ablesbar.
Es sei angenommen, dass zunächst der Schlitten 5 eine Eilzustellbewegung durchführt und dabei das Werkzeug 2 dem Werkstück 1 annähert ; sobald das Werkzeug 2 das Werkstück 1 berührt, wird die Spindel 3 gegen die Düse ausgelenkt, wobei ein Rückstau in der die Düse mit dem Drosselventil 9A verbindenden Leitung erzeugt wird. Die Grösse des Rückstaues hängt von der Auslenkung und auch von der Einstellung des Ventils 9A ab ; je mehr das letztere gedrosselt ist, desto grösser ist der Druck. Somit regelt das Ventil 9A die Empfindlichkeit des Systems.
Die Druckwelle wird einem Verstärker 11 mit einer Membran 12 von verhältnismässig grosser Fläche zugeführt ; die Membran 12 ist mit einer Membran 13 von verhältnismässig kleinerwirksamer Fläche verbunden ; das Verhältnis der Flächenbereiche entspricht dem gewünschten Verstärkungsfaktor. Der Rückstau wirkt auf die obere Fläche der Membran 12, während auf die Unterseite der Membran 13 Druck von der Druckluftquelle über eine einstellbare Druckregulierungseinheit 14 wirkt ; der so verstärkte Impuls wird durch eine Leitung 15 geleitet.
Der von der Leitung 15 gelieferte Impuls wird durch ein Instrument 16 gemessen. Es umfasst drei gegenseitig verbundene Membrane 17,18, 19 in einem oberen Bereich des Instrumentes und eine Folgeventileinheit im unteren Teil ; die Ventileinheit wird durch die resultierende Ablenkung der Membrane gesteuert. Die Leitung 15 mündet in einem Raum zwischen den Membranen 17, 18 ; ein durch Solenoid betätigtes Ventil 20 ist an die Leitung 15 angeschlossen und steuert die Druckluftzufuhr in den Raum zwischen den Membranen 18,19. Die äusseren Membrane 17 und 19 weisen gleichgrosse wirksame Flächen auf, wobei in der Öffnungsstellung des Ventils 20 die Membrangruppe sich in Nullstellung befindet, unbeschadet der Höhe des Luftdruckes in der Leitung 15.
Die Solenoidsteuerung des Ventils 20 ist mit der Eilzustellung des Schlittens 5 in der Weise gekoppelt, dass sich das Ventil 20 beim Inbetriebsetzen der Eilzustellung schliesst. Auf diese Weise wird ein Bezugsdruck zwischen den Membranen 18,19 1 ausgebildet, während gleichzeitig der Raum zwischen den Membranen 17,18 zur Aufnahme eines Impulses bereit ist. Sobald ein Impuls den Raum erreicht, wird dieser mit dem Bezugsdruck verglichen, und so wird im Ergebnis ein Differenzdruck erhalten. Wenn der Differenzdruck genügend hoch ist (dies zeigt an, dass sich das Werkzeug mit dem Werkstück in Berührung befindet), wird die Gruppe von Membranen 17,18, 19 ausgelenkt und öffnet die Folgeventileinheit an der Unterseite des Differentialinstrumentes 16.
Druckluft wird dieser Einheit vom Druckregulator 14 zugeführt ; wenn sich die Einheit in Abhängigkeit vom Impuls öffnet, wird ein entsprechender Impuls von der Einheit durch eine Leitung 21 ausgesendet.
Der Impuls wird zu einemPaar pneumatischersteuerorgane 22,23 weitergeleitet und ferner durch einDifferentialmanometer 24 sichtbar gemacht. Die Steuerorgane dienen zur Steuerung der Druckluftzufuhr vom Regulator 14 zu einem Paar pneumatisch betätigter Schalter und sind mit Einstellschrauben 22a bzw. 23a ausgestattet, damit ein Ansprechen auf Signale von vorbestimmter Amplitude gewährleistet ist. Insbesondere wird das Organ 22 auf ein Signal mit niedrigem Pegel eingestellt, während das Organ 23 auf ein Signal von verhältnismässig höherem Pegel eingestellt wird.
Die pneumatisch betätigten Schalter sind einander identisch und enthalten pneumatische Betätigungselemente 28, 26 sowie elektrische Mikroschaltereinheiten 25 bzw. 27, welche betriebsmässig mit der Steuereinheit. 5A verbunden sind. Unter Beachtung der unterschiedlichen Einstellung der Steuerorgane 22,23 wird das Organ 22 durch einen Impuls betätigt, sobald das Werkzeug 2 das Werkstück 1 berührt, wobei'vom Regulator 14 zum pneumatisch betätigten Schalter 28,25 Druckluft zugeführt wird ; der Schalter 28,25 steuert über die Steuereinheit 5A den Zustellzylinder für den
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