Fühlersteuerung für Nachformwerkzeugmaschinen. Wenn bei einer Nachformwerkzeugmaschine Werkstücke hergestellt werden, so ist erfah rungsgemäss die Herstellungsgenauigkeit nicht bei allen :Stücken gleich gross. Neben Werk stücken, deren Abmessungen sehr dicht neben den vorgesehenen Sollwerten liegen, gibt es Stücke mit grösserer Abweichung, die aber noch brauchbar sind, und schliesslich auch solche Stücke, die infolge ihrer sehr grossen Abweichungen nicht mehr verwendungsfähig, sondern Ausschuss sind. Trägt man die Stücke nach ihrer Masshaltigkeit auf, so erhält. man eine Kurve, deren Form sehr weitgehende Rückschlüsse auf die Arbeitsgüte der Ma schine zulässt.
Die günstigste Form der Kurve ist: die ähnlich einer Resonanzkurve eines Schwingungskreises, nämlich sehr fla cher Anlauf,, steiler Anstieg, steiler Abfall. und flacher Auslauf. Eine solche Kurve be deutet, dass die grösste Zahl der Werkstücke nur geringe Abweichungen vom Sollwert auf weist, während die Zahl der Stücke mit star ker Abweichung gering ist.. Sehr ungünstig sind Kurven, die neben dem Gütemaximum noch Maxima - innerhalb weiterer Toleranz werte aufweisen, denn eine solche Kurve deutet. darauf hin, dass die Maschine Eigen schaften hat, die- zu Fehlerzahlsprüngen füh ren.
Die Ermittlung der Masshaltigkeit der Stücke ist. Aufgabe der Fertigungsprüfung, die sowohl von Hand- wie selbsttätig vorge nommen werden kann. Stücke, die ausserhalb des Toleranzbereiches liegen, werden ausge sondert und scheiden aus dem weiteren Ver wendungsgang aus.
Die gemäss der Erfindung ausgebildete Füh lersteuerung für Nachformwerkzeugmaschi nen, mit einem ein Muster abtastenden Fühler zur Steuerung eines Befehlsgebers, ist ge kennzeichnet durch eine die erste Zustellung des Werkzeuges gegenüber dem Werkstück vor Durchführung des Arbeitsvorganges selbsttätig. überwachende Messeinrichtung, die anspricht, wenn diese Zustellung einen zu lässigen Toleranzbereich überschreitet. Je nach dem Befund der Messeinrichtung führt dann die Maschine je nach dem Ausfall der Prüfung den auf diese erste 'Zustellung fol genden Bearbeitungsvorgang durch oder nicht.
Besonders einfach gestaltet sich die An ordnung, wenn die Maschine mit, einem Be fehlsgeber ausgerüstet ist, in dem die vom Taster ausgehenden Bewegungen in Strom- oder Spannungsänderungen umgesetzt wer den. In diesem Falle können die eintretenden Strom- oder Spannungsschwankungen als Mass des Prüfergebnisses der Überwachungs einrichtung herangezogen werden, und kann zum Beispiel die Messeinrichtung ein Mess- gerät. für die elektrische Grösse sein.
Die Steuerung kann beispielsweise folgen dermassen aufgebaut werden: Der Fühler stelle in einem elektrischen Steuerkreis je nach der Grösse seiner Aus- lenkung einen Strom ein, der auf stromab hängige Schaltmittel, zum Beispiel ein Re lais, einwirkt. Es soll beispielsweise eine Welle nach einer Schablone gedreht werden. Dann muss der Fühler, um eine Bearbeitungstiefe von zum Beispiel 2 mm zu ergeben, um einen entsprechenden Betrag ausgelenkt werden, wobei der Auslenkung ein bestimmter Steuer strom zugeordnet ist. Es sei vorausgesetzt, dass der Strom mit steigender Auslenkung wachse und mit fallender Auslenkung abnehme.
Wenn jetzt der Fühler zwar ausgelenkt wird und das erwähnte Relais anspricht, aber der Steuerstrom nicht. so gross ist, wie es der geförderten Eindringtiefe des Werkzeuges entsprechen würde, so ist das ein Zeichen dafür; dass die Eindringtiefe des Werkzeuges nicht erreicht ist. Die Welle würde zwar ab gedreht werden, aber mit einem zu kleinen Span. Die fertige Welle würde also zu dick werden. Im umgekehrten Falle, in dem die vom Fühler eingestellte Stromstärke des Steuerkreises grösser als der Grundwert ist, würde ebenfalls wieder der Bearbeitungsvor gang durchgeführt werden, aber jetzt mit. einer zu grossen Spantiefe.
Die Welle würde zu dünn werden. Man kann nun die Kon trolle der richtigen Eindringtiefe durch ein Messgerät erzielen, das die einzuhaltende Be arbeitungstiefe durch Überwachung des Stro mes im Steuerstromkreis sicherstellt, in der Weise, dass ein zu kleiner oder ein zu grosser Steuerstrom festgestellt wird. Das Kontroll gerät kann insbesondere als Relais ausgebildet sein, dessen Ansprechwerte von denen des eigentlichen Steuerrelais verschieden sind. Man stellt es auf einen bestimmten geringsten Ansprechwert ein. Wird der Steuerstromwert im ersten Fall des Beispiels (zu geringe Ein dringtiefe des Werkzeuges) nicht erreicht, ,so reicht auch. die Erregung des Überwachungs relais zu dessen Betätigung nicht aus.
Es bleibt also ein Signalkreis geschlossen oder ge öffnet oder das Relais hält einen Kontakt. offen, der für die Durchführung des Bear beitungsvorganges erforderlich wäre. Stim men Steuerstrom und Überwachungsstrom überein, so wird kein Signal gegeben, bzw. die Durchführung des Arbeitsganges freige geben. Wird anderseits im zweiten Fall (zu grosse Eindringtiefe) der Steuerstromwert überschritten, so spricht das Überwachungs relais an und gibt ein Signal oder setzt. den Antrieb still.
Eine unter diesen Gesichtspunkten aufge baute Steuerung ist im Ausführungsbeispiel der Fig.1 dargestellt, und zwar im Zusam menhang mit einer Steuerung, deren Be fehlsgeber ein Bolometer ist. Näheres über derartige Einrichtungen findet man in der schweizerischen Patentschrift Nr.<B>207218.</B> Der mit dem Musterstück in Berührung kommende Fühlhebel ist schematisch durch die Stange 40 angedeutet, die durch eine Feder 45 be lastet und mit der Stange 41 der Bolometer fahne 42 verbunden ist. Die veränderlichen Brückenwiderstände des Bolometerkreises sind mit. 43 und, 44 bezeichnet.
In den Brücken kreis eingeschaltet sind das Bolometerrelais BR, als eigentliches Steuerrelais und das den Toleranzbereich überwachende, als Mess- einrichtung dienende zusätzliche Bolometer relais BR2. Ausserdem ist ein Strommesser .1 vorhanden. Die Einrichtung soll zur Steue rung einer fühlergesteuerten Drehbank die nen, bei welcher das Werkzeug vor dem ersten Arbeitsvorgang auf den zu drehenden Durch messer masshaltig eingestellt wird. Bei der artigen Fühlersteuerungen ist die Anordnung üblicherweise so getroffen, dass der beweg liche Relaiskontakt, solange der Fühler das Musterstück nicht berührt, nicht in der Mit tellage steht, sondern an einem der beiden zugeordneten Kontakte anliegt.
Es ist dies im Falle des Beispiels der Kontakt b des Bolometerrelais BR1, der geschlossen ist, so lange der Fühler nicht ausgelenkt ist. Ent sprechend ist am Bolometerrelais BR2 zu nächst der Kontakt. d geschlossen zu denken.
Die Ansprechbereiche der Relais BR, und BR2 sind nicht gleich, sondern das Relais BR2 ist so ausgebildet., dass es eine grössere Durchflutung benötigt, um den Kontakt d zu öffnen als das Relais BR, für die Öffnung des Kontaktes b, und dass es, wenn es in der Mittelstellung steht, zur Umschaltung auf der. Kontakt c eine kleinere Durchflutung benö tigt als das Relais BR, für die Umschaltung von der Mittelstellung auf Stellung a. Wenn also das Relais BR, auf dem Kontakt<I>b</I> und das Relais BR2 auf dem Kontakt d steht, und infolge Auslenkung der Bolometerfahne 42 im Brückenkreis ein 'Strom fliesst, so ver gleicht das Relais BR2 je nach seiner Vorein stellung die Grösse dieses Stromes mit. dem Sollstrom.
Ergibt der Vergleich, dass der Steuerstrom im Relais BR2 zu gering ist, so spricht das Relais BR2 nicht. an. Zeigt die :Messung des Steuerstromes im Relais BR2, dass der Steuerstrom zu gross ist, so schaltet das Relais BR2 nach Kontakt c um. Die An sprechwerte des Relais BR2 können mit Hilfe der Widerstände W1 und W2 eingestellt wer den.
Es sei jetzt .die Steuerung im einzelnen beschrieben. Voraussetzungsgemäss soll also das Relais BR, auf dem Kontakt b und das Relais BR2 auf dem Kontakt d stehen. Dann ist. ein Stromkreis hergestellt. von der Steuer stromleitung S1 über Kontakt b, Wicklung HRE eines Relais für die Einwärtsbewegung, (las heisst für die Bewegung des Werkzeuges auf das Werkstück zu, nach Anschluss 4 der Steuerleitung S2. Das Relais HRE spricht an, schliesst seinen Arbeitskontakt hre 5 und öff net seinen Ruhekontakt hre 15. Während das Kupplungsrelais KR2 abgeschaltet ist, wird das Kupplungsrelais KR1 an Spannung ge legt. (Anschluss 6, Ruhekontakt hra 7, Arbeits kontakt hre 5, Ruhekontakt kr2/8, Wicklung KR1, Anschluss 10, Ruhekontakt. htr 22, An schluss 28).
Hierdurch wird die Magnetkupp lung 13 für die Einwärtsbewegung einge schaltet (Anschluss 11, Arbeitskontakt kr1/12, Kupplungswicklung 13, Anschluss 14, Ruhe kontakt htr 22; Anschluss 28). Werkzeug und Fühler laufen also in Richtung auf das Werk stück und das Modell. Jetzt kommt es zur Berührung zwischen Fühler und Modell, und die Bolometerfahne 42 wird ausgelenkt, mit dem Ergebnis, dass im Bolometerkreis ein Strom entsteht, der im Bolometerrelais BR, den Kontakt. b öffnet,. Relais HRE wird stromlos und fällt ab. Infolge Öffnens des Arbeitskontaktes hre 5 fällt das Kupplungs relais ER, ab.
Die Kupplung 13 für die Einwärtsbewegung wird abgeschaltet: Da sich jetzt. aber der Ruhekontakt. hre 15 schliesst, wird das Kupplungsrelais KR2 für die Längs bewegung, das heisst für die eigentliche Ar beitsbewegung des Drehvorganges eingeschal tet (Anschluss 6, Ruhekontakt hra 7, Ruhe kontakt hre 15, Wicklung KR2, Anschluss 17, Ruhekontakt htr 22, Anschluss 28). Ehe aber jetzt der eigentliche Drehvorgang vonstatten geht, hat zunächst. die Toleranzprüfung statt gefunden. Das Relais BR2 hat nämlich über wacht, ob der Steuerstrom der gewünschten Bearbeitungstiefe entspricht.
Ist das der Fall, so hat Relais BR2 angesprochen und seinen Kontakt in die Mittelstellung (die Zustellung hat etwas nach dein Ansprechen des Relais BR, aufgehört, und der Bolometerstrom ist etwas höher) zwischen den Kontakten c und<I>cl</I> gestellt. Dann kann die Maschine arbeiten. Ist aber die Bearbeitungstiefe zu gering, so ist auch der Steuerstrom zu klein, als dass er Relais BR2 zum Ansprechen bringen könnte. Dessen Kontakt d bleibt also geschlos sen. Die Überwachungseinrichtung arbeitet folgendermassen: Über das Kupplungsrelais KR2 wurde auch das Zeitrelais ZR einge schaltet (Anschluss 6, Ruhekontakt hra 7, Anschluss 33, Arbeitskontakt kr2/34, Wick lung ZR .des Zeitrelais, Anschluss 316).
Das Zeitrelais ZR hat angesprochen und seinen Kontakt zr 25 geschlossen. Jetzt besteht aber ein Stromkreis vom Anschluss. 30 über An schluss 23, Kontakt.<I>d,</I> Arbeitskontakt zr 25 des Zeitrelais ZR; Wicklung HTR eines Halt relais nach Anschluss 27. Das Haltrelais HTR spricht an und öffnet seinen Ruhekontakt htr 22, so dass das Kupplungsrelais KR2 stromlos und die Kupplung 20 abgeschaltet wird. Die Maschine wird stillgesetzt.
Ehe also der eigentliche Bearbeitungsvorgang durchge führt wird, hat bereits eine Prüfung auf Masshaltigkeit stattgefunden, und der Bear beitungsvorgang wird gar nicht erst durch geführt, nachdem festgestellt war, dass das fertige Werkstück zu dick sein würde. Hatte dagegen der Steuerstrom die richtige Grösse, so steht auch der Kontakt. des Relais BR2 in der Mittelstellung, und es wird kein Ab schaltbefehl gegeben. War aber der Steuer- strom zu gross, so schaltet das Relais BR2 seinen Kontakt. von der Stellung d in die Stellung c um. Das ergibt dann, da die Kon takte c und d parallel geschaltet sind, die gleiche Steuerwirkung wie im ersten Fall.
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass bei noch weitergehender Fühlerauslen kung der Kontakt a des Bolometerrelais BR, geschlossen wird, wodurch über das Relais HRA die Bewegung von Fühler und Werk zeug vom Modell und Werkstück weggesteuert wird. Die Steuerung wurde im einzelnen nicht dargestellt. Das Bolometerrelais BR2 braucht hierbei nicht. einzugreifen, da die Rückzugs bewegung keinen Einfluss auf die Masshaltig keit des Werkstückes hat.
Die Steuerung weist noch eine Besonder heit auf insofern, als sie mit einer Einrich tung ausgerüstet ist, die das Eingreifen der Einwärts-Auswärtssteuerung ausschaltet, wenn nur < ,längs;> gearbeitet wird, zum Bei spiel auf Drehbänken. Hierfür ist der Schal ter S vorgesehen. Es ergibt sich folgender Stromweg: Anschluss 29, Kontakt 31 des jetzt geschlossenen Hilfsschalters S, Arbeitskon takt kr2/32, Wicklung von KR2, Anschluss 17, Ruhekontakt. htr 22, Anschluss 28, Steuer leitung S 2. Wenn jetzt der Fühler Steuer kommandos in Auswärtsrichtung geben sollte, vielleicht .deshalb,, weil ein kleiner Buckel in der Leitlinie vorhanden ist, so ist ein solches Kommando wirkungslos gemacht.
Um nun auch kurz nach Beginn des Arbeitsvorganges eine solche Abweichung der Leitlinie wir kungslos zu machen, ist noch folgende Schal tungsmassnahme getroffen: Es wird über das Schütz KR 2 das Zeit relais ZR gesteuert. Die Wirkung dieser Schaltung ist- folgende: Zunächst überprüft die Überwachungseinrichtung, ob zu Beginn der Bearbeitung der zulässige Toleranzbereich eingehalten ist. Ist das der Fall, das heisst gibt. BR2 innerhalb der am Zeitrelais ein gestellten Zeit keinen Schaltbefehl, so fällt ZR ab und öffnet die Arbeitskontakte zr25. Dadurch wird BR2 wirkungslos gemacht.