Numerische Wegsteuereinrichtung für Werkzeugmaschinen, insbesondere Rundschleifmaschinen
Die Erfindung betrifft eine numerische Wegsteuereinrichtung für Werkzeugmaschinen, inbesondere Rundschleifmaschinen, zur Steuerung von zwei Achsen mit gleichzeitiger Nulipunktverschiebung für eine Achse unter Verwendung eines Sollwertgebers für die Durchmes servorwahl, eines Istwertgebers für die Stellung des Werkzeugträgers und eines Messwertgebers im Mehrstelienmesssteuergerät für den Werkstückdurchmesser.
Die Forderung der Industrie nach Rundschleifmaschinen, die das Schleifen von Teilen in universeller Fertigung rationalisieren, die in mittleren und kleineren Stückzahlen zu bearbeiten sind, hat zur Entwicklung von absolut messenden, numerischen Mehrstellenmesssteuergeräten sowie den zur Steuerung der Werkzeug- bzw.
Werkstückbewegung erforderlichen, verschiedenartigen Wegsteuereinrichtungen geführt. Die bekannten Einrichtungen dieter Art haben für das absolut messende, numerische Mehrstellenmesssteuergerät eine Vorwähivor- richtung zur Eingabe des Voflaufbetrages für den Werkzeugträger. Zusätzlich sind diese Wegsteuereinrichtungen mit einer Nulipunktverschiebung für die Achse des Werkzeugträgers ausgerüstet, um Durchmesseränderungen des Werkzeuges kompensieren zu können. Ausserdem ist die Möglichkeit vorhanden, den Rücklauf des Werkzeugträgers ebenfalls vorwählen zu können, damit dieser beim Übergang auf einen anderen Durchmesser des Werkstückes nicht in seine Endstellung zurückfahren muss.
Die Nachteile dieser Wegsteuereinrichtungen liegen darin, dass zwei getrennte Vorwähivorrichtungen, eine für die Durchmesservorwahl und eine für die Werkzeug positionierung erforderlich sind. Ausserdem müssen diese beiden Vorrichtungen aufeinander abgestimmt werden.
Das Vorhandensein einer separaten Vorwähivorrich- tung für die Werkzeugpositionierung erfordert zusätzlichen Aufwand für die technologische Vorbereitung, da die Positionswerte für den Werkzeugträger ermittelt werden müssen. Ausserdem kann damit das Werkzeug nur bis auf einen Sicherheitsabstand an das Werkstück herangefahren werden, der durch das zu erwartende maximale Schleifaufmass sowie die Grösse der einzelnen zur Verfügung stehenden Positionierstufen festgelegt ist.
Weiterhin kann bei einer falschen Werkzeugpositionierang das Werkzeug mit hoher Geschwindigkeit auf das Werkstück auffahren.
Der Zweck der Erfindung ist, den elektronischen Aufwand zu senken, die Störanfälligkeit zu reduzieren, den Aufwand für die Vorbereitung zu vermindern und den Einsatz von Werkzeugmaschinen, insbesondere Rundschleifmaschinen, die mit derartigen Wegsteuereinrichtungen ausgerüstet sind, rentabier zu gestalten.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine numerische Wegsteuereinrichtung so auszubilden, dass für die Vorlaufsteuerung (Positionierung) und für die Messsteuerang des Werkzeugträgers in Abhängigkeit vom Istdurch- messer des Werkstückes insgesamt nur ein Sollwertgeber zum Einsatz kommt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass erstens der Sollwertgeber beim Einfahren der beiden Messtester mit dem Messwertgeber in Verbindung steht, dass zweitens der Messwertgeber als Sollwertgeber für die Vorlaufstellung (Positionierung) des Werkzeugträgers geschaltet ist, und dass drittens während der Bearbeitung des Werkstückes der Sollwertgeber wieder mit dem Messwertgeber verbunden ist.
Dabei ist vorzugsweise für den Sollwertgeber, den Istwertgeber und den Messwertgeber je ein Potentiometer vorgesehen, wobei das Potentiometer des Messwertgebers mit dem Sollwert-Potentiometer zu Brückenschaltungen verbunden ist, wobei in den Brückenzweigen, in dem Diagonalzweig sowie in den Leitungen für die Spannungszuführung der ersten Brücke je ein Arbeitskontakt eines ersten Relais und in den Brückeazweigen, dem Diagonalzweig sowie in den Leitungen für die Spannungszuführung der zweiten Brücke je ein Arbeitskontakt eines zweiten Relais angeordnet ist. Anstelle der vorgeschlagenen Potentiometer als Soll-, Ist- und Messwertgeber können auch kapazitive, induktive, photoelektrische und andere Messwertgeber eingesetzt werden.
Durch die erfindungsgemässe Lösung wird erreicht, dass für die Durchmesservorwahl und für die Werkzeugpositionierung nur eine Vorwähleinrichtung erforderlich ist und dass ausserdem das Festlegen von Positionen für den Werkzeugvoriauf bei der technologischen Vorbereitung entfällt. Weiterhin wird auf Grund dessen, dass der Werkzeugvoriauf in Abhängigkeit von dem in Arbeitsstellung befindlichen Werkstückdurchmesser erfolgt, ein Auffahren des Werkzeuges auf das Werkstück mit Eilvorschub grundsätzlich vermieden.
Auf Grund dieser Tatsachen wird eine hohe Betriebssicherheit bei geringerem Gesamtaufwand erreicht.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. Die darstellende Zeichnung zeigt eine Schaltungsanordnung für ein numerisches Wegsteuersystem.
Ein Sollwertgeber (Potentiometer) 1 für die Durchmesservorwahl des zu schleifenden Werkstückes 7 ist über Leitung 1.1 mit den Kontakten 2.1; 2.2 und über die Leitung 1.2 mit den Kontakten 2.3; 2.4 eines Relais 2 verbunden. Der Schleiferabgriff 1.3 des Sollwertgebers (Potentiometer) 1 führt über einen Schaltverstärker 3 zu einem Kontakt 2.5 des Relais 2. Ein Kontakt 2.6 ist mit einem Schleiferabgriff 4.3 eines Messwertgebers (Potentiometer) 4 verbunden. Der Messwertgeber (Potentiometer) ist an dem oberen Messtaster 5.1 und der Schleiferabgriff 4.3 ist an dem unteren Messtaster 5.2 des Mehrstellenmesssteuergerätes 5 befestigt. Vom Messwertgeber (Potentiömeter) 4 führt eine Leitung 4.1 zu einem Kontakt 2.7 des Relais 2 und zu einem Kontakt 6.1 eines Relais 6.
Eine weitere Zuleitung 4.2 verbindet den Messwertgeber (Potentiometer) 4 mit einem Kontakt 2.8 und einem Kontakt 6.2. Der obere Messtaster 5.1 und der untere Messtaster 5.2 des Mehrstellenmesssteuer- gerätes 5 liegen beide in Messsteliung an dem zu bearbeitenden Werkstück 7 an. Gegenüber dem Werkstück 7 befindet sich der Werkzeugträger 8 mit dem Werkzeug in Form eines Schleifkörpers 9. Über dem Schleifkörper 9 ist eine Abrichtvorrichtung 10 mit einer senkrecht verstellbaren Abrichtpinole 11 angeordnet und mit dem Werkzeugträger 8 fest verbunden. An der Abrichtvorrichtung 10 ist ein Potentiometer 12 so befestigt, dass eine Verstellung der Abrichtpinole 11 die Verschiebung eines Schleiferabgriffes 12.3 des Potentiometers 12 zur Folge hat. Zu dem Potentiometer 12 führen Leitungen 12.1; 12.2.
Ein Istwertgeber (Potentiometer) 13 ist mit dem Werkzeugträger 8 verbunden. Die Leitung 13.1 führt zu den Kontakten 14.1; 14.2 eines Relais 14 und weiter zu den Kontakten 6.3; 6.4 des Relais 6. Die Leitung 13.2 verbindet den Istwertgeber (Potentiometer) 13 mit einem Kontakt 14.3 des Relais 14 sowie einem Kontakt 6.5 des Relais 6. Von der Leitung 13.2 führt eine Abzweigung über einen festen Widerstand 15 zu einem Kontakt 14.4 des Relais 14 und zu einem Kontakt 6.6 des Relais 6. Gegenüber dem Kontakt 14.2 befindet sich ein Kontakt 14.5 und gegenüber dem Kontakt 14.4 befindet sich ein Kontakt 14.6 des Relais 14. Zwischen den beiden Kontakten 14.5; 14.6 ist ein Sollwertgeber für den Rücklauf (Potentiometer) 16 geschaltet, dessen Schleiferabgriff 16.3 mit einem Kontakt 14.7 des Relais 14 verbunden ist.
Dem Kontakt 14.7 liegt ein Kontakt 14.8 des gleichen Relais gegenüber, der einmal über einen Schaltverstärker 17 mit dem Schleiferabgriff 12.3 des Potentiometers 12 und zum anderen mit einem Kontakt 6.7 des Relais 6 verbunden ist. Der dem Kontakt 6.7 gegenüberliegende Kontakt 6.8 steht mit dem Schleiferabgriff 4.3 und dem Kontakt 2.6 in Verbindung. An den Kontakten 2.9; 2.10 des Relais 2, an den Kontakten 6.9; 6.10 des Relais 6 und an den Kontakten 14.9; 14.10 des Relais 14 liegt eine Stromquelle 18 für die Brückenspannung an. Ausserdem ist zwischen der Leitung 12.1; 12.2 und dem Schleiferabgriff 13.3 eine weitere Stromquelle 19 für eine Störspannung angeordnet.
Die Grösse der eingeschleiften Störspannung durch die Stromquelle 19 entspricht hierbei der am Widerstand 15 abfallenden Spannung.
Das erfindungsgemässe numerische Wegsteuersystem lässt auf Grund der beschriebenen Schaftungsanordnung folgende Varianten zu. Nachdem der Schleiferabgriff 1.3 des Sollwertgebers (Potentiometer) 1 auf einem dem Solldurchmesser des zu schleifenden Werkstückes 7 analogen Spannungswert eingestellt ist und alle Kontakte des Relais 2 geschlossen sind, so ist der Schleiferabgriff 1.3 über den Schaltverstärker 3, Kontakte 2.5; 2.6, Leitung 4.4 mit dem Schleiferabgriff 4.3 des Messwertgebers (Potentiometer) 4 verbunden und bildet den Diagonalzweig.
Die Leitung 4.1 des Messwertgebers (Po.entio- meter) 4 ist über die Kontakte 2.7; 2.2 parallel zu der Leitung 1.1 des Sollwertgebers (Potentiometer) 1 geschaltet und beide Leitungen 4.1; 1.1 sind über die Kontakte 2.1; 2.9 mit der Stromquelle 18 verbunden. Die Leitung 4.2 des Messwertgebers (Potentiometer) 4 ist über die Kontakte 2.8; 2.3 parallel zu der Leitung 1.2 des Potentiometers 1 geschaltet und beide Leitungen 4.2; 1.2 sind weiter über die Kontakte 2.4; 2.10 ebenfalls an die Stromquelle 18 angeschlossen. In dieser ersten Variante ist der Sollwertgeber (Potentiometer) 1 mit dem Messwertgeber (Potentiometer) 4, der als Istwertgeber für die Ermittlung des Istdurchmessers des Werkstükkes 7 eingesetzt ist, in einer Brückenschaltung angeordnet.
Nachdem der obere Messtaster 5.1 und der untere Messtaster 5.2 beide das Werkstück 7 berührt haben und der Schleiferabgriff 4.3 am Messwertgeber (Potentiometer) 4 eine dem Istdurchmesser des Werkstückes 7 analoge Stellung angenommen hat, so fällt das nicht darin gestellte Relais 2 wieder ab und die Kontakte 2.1 bis 2.10 werden geöffnet. Dadurch erhält das Relais 6 Spannung, und die Kontakte 6.1 bis 6.10 werden geschlossen.
Durch das Schliessen der genannten Kontakte 6.9; 6.5, Leitung 13.2 ist der Istwertgeber für die Stellung des Werkzeugträgers (Potentiometer) 13 über Kontakte 6.4; 6.2, Leitung 4.2 und über Widerstand 15, Kontakte 6.6; 6.1, Leitung 4.1 mit dem Messwertgeber (Potentiometer) 4 verbunden. In dieser zweiten Variante ist der Messwertgeber (Potentiometer) 4 als Sollwertgeber für den Istdurchmesser des Werkstückes geschaltet. Weiterhin führt vom Schleiferabgriff 4.3 über Leitung 4.4, Kontakte 6.8; 6.7, Schaltverstärker 17 eine Verbindung zum Schleiferabgriff 12.3 des Potentiometers 12 (für Nullpunktverschiebung). Das Potentiometer 12 ist über Leitung 12.1 an die Stromquelle 19 angeschlossen und der andere Pol der Stromquelle 19 ist einmal mit dem Schleiferabgriff 13.3 des Istwertgebers (Potentiometer) 13 und parallel dazu über die Leitung 12.2 mit dem Potentiometer 12 verbunden.
Diese zweite Variante bleibt so lange bestehen, bis der Werkzeugträger 8 seine Arbeitsstellung erreicht hat. Danach wird das Relais 6 stromlos, so dass die Kontakte 6.1 bis 6.10 geöffnet werden.
Eine dritte Variante wird dadurch eingeleitet, dass nun wieder das Relais 2 an Spannung gelegt wird und die Kontakte 2.1 bis 2.10 geschlossen werden (wie bei Variante eins bereits beschrieben), nur mit dem Unterschied, dass das Relais 2 erst dann wieder stromlos wird, wenn zwischen dem am Sollwertgeber (Potentiometer) 1 eingestellten Sollwert und dem mittels Messwertgeber (Potentiometer) 4 abgenommenen Wert des Werkstükkes 7 Koinzidenz erreicht ist.
Die vierte Variante besteht darin, dass nach dem Abfallen der Kontakte 6.1 bis 6.10 das Relais 14 an Spannung gelegt wird und seine Kontakte 14.1 bis 14.10 geschlossen werden. Dadurch wird der Sollwertgeber für den Rücklauf (Potentiometer) 16 einmal über die Kontakte 14.6; 14.4; Widerstand 15, Kontakte 14.3; 14.9 und zum anderen über Kontakte 14.5; 14.2; 14.1; 14.10 an die Stromquelle 8 angeschlossen. Der Schleiferabgriff 16.3 ist über die Kontakte 14.7; 14.8, Schaltver- stärker 17 mit dem Schleiferabgriff 12.3 des Potentiometers 12 verbunden. Ausserdem ist der Istwertgeber (Potentiometer) 13 über Leitung 13.2, Widerstand 15, Kontakte 14.4; 14.6 und über die Leitung 13.1, Kontakte 14.2; 14,5 parallel zu dem Sollwertgeber für den Rücklauf (Potentiometer) 16 geschaltet.
Diese vierte Variante dient zum Vorwählen und Steuern des Rücklaufes, dessen Grösse am Sollwertgeber für den Rücklauf (Potentiometer) 16 eingestellt wird, wobei der Istwertgeber (Potentiometer) 13 den tatsächlich erreichten Rücklauf meldet. Bei Erreichung der Koinzidenz zwischen dm Soliwertgeber für den Rücklauf des Potentiometers 16 und dem Istwertgeber (Potentiometer) 13, wobei in den Diagonalzweig zusätzlich das Potentiometer (für Nullpunktverschiebung) 12 eingeschleift ist, wird der gesamte Arbeitsprozess beendet und die Maschine stillgesetzt. Nachdem der Maschinentisch und damit das Werkstück 7 in die nächste Position gefahren wurden, beginnt der gesamte Steuerungsablauf aufs neue.