DD141000A1

DD141000A1 - Adaptive steuerungsanordnung fuer die vorschubbewegung von werkzeug oder werkstueck beim schleifen

Info

Publication number: DD141000A1
Application number: DD20038877A
Authority: DD
Inventors: Heinz Buchholz; Konrad Ruggaber
Original assignee: Heinz Buchholz; Konrad Ruggaber
Priority date: 1977-08-02
Filing date: 1977-08-02
Publication date: 1980-04-09

Abstract

Diese Steuerungsanordnung als Prozeßregelung ermöglicht, eine leistungsbestimmende Größe auf einen extern optimierten Wert schnell hochzuregeln und im weiteren konstant zu halten. Außerdem ist das Umschalten von Eilgang auf Arbeitsvorschubgeschwindigkeit beim Anfahren des Werkzeuges gegen das Werkstück vorgesehen. Diese sogenannte Anfunksteuerung ist mit der Prozeßregelung dadurch kombiniert, daß nach dem Umschalten auf Arbeitsgeschwindigkeit die adaptive Schalteinrichtung zur Auslastregelung durch Vorschubgeschwindigkeitsstellung auf eine reduzierte Vorschubgeschwindigkeit in der prozeßbestimmenden Achse verwendet wird. Dies geschieht durch ein'Flip-Flop, das beim Umschaltvorgang von Eilgang auf Arbeitsgeschwindigkeit in seine zweite Schaltstellung erregbar ist, wobei in dieser Schaltstellung die Eingänge des Zweipunktreglers mit in der Sollwertvorgabeeinheit gesondert vorgesehenen Einstellwiderständen für den Belastungsschwellwert und die Vorschubgeschwindigkeit verbunden sind und der Ausgang des Zweipunktreglers. an dem Vorschubantrieb der prozeßbestimmenden Achse liegt. Hierdurch ist mit geringstem Schaltungsaufwand sovzohl die Anauch fUnksteuerung al die Auslastregelung beim Schleifen realisiert. Fig.1 - '

Description

Ti t el d er Erf i ηdu ng

Adaptive Steuerungsanordnung für die Vorschubbewegung von Werkzeug oder Werkstück beim Schleifen.

E rfin du n^

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine adaptive Steuerungsanordnung für Schleifmaschinen, die es ermöglicht, eine leistungsbestimmende Größe auf einen extern optimierten Wert schnell hochzuregeln und im weiteren konstant zu halten. Speziell handelt es sich um eine Steuerung der Vorschubbewegung von Werkzeug oder Werkstück beim Schleifen in der Schruppphase mit einer adaptiven Schalteinrichtung, die beim Aufeinandertreffen von Werkzeug und Werkstück in Abhängigkeit eines voreingestellten Belastungsschwellwertes den Vorschubantrieb beeinflußt, bestehend aus Meßwertaufnehmer, Zweipunktregler mit nachgeschalteter Torschaltung und Sollwertvorgabeeinheit mit Einstellwiderständen für den Belastungsschwellvvert und die Geschwindigkeit des Vorschubantriebes.

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Es sind adaptive Regelungseinrichtungen bekannt, die nach einer oder mehreren Meßgrößen, wie elektrischer Strom des Schleifmotors, radiale Schleifkraft, tangentiale Schleifkraft, Schvtflngungsatnplitude u« a. mit Hilfe eines stetigen oder quasi-

stetigen (Schritt-)Reglers die Prozeßgröße, wie Sparv-ungsleistung oder "/erkstückqualität, auf einen am Regler vorgegebenen Sollwert halten, der extern auf die Auslastung der Fertigungseinrichtung und die geforderte Werkstöckqualität abgestimmt ist»

Weiterhin sind Einrichtungen bekannt, die in Abhängigkeit des Motorstromes, der Schwingung oder fotoelektrisch nach dem Schleif funken den Beginn des Schruppvorganges einleiten, indem die mit Eilganggeschwindigkeit laufende Zustellung beendet und auf Arbeitsgeschwindigkeit geschaltet wird« Zur Optimierung der Schleifbearbeitung auf einer Schleifmaschine sind deshalb eine Prozeßregelung für die Auslastung und eine Anfunksteuerung für das Anfahren erforderlich.

Der Einsatz eines stetigen oder quasistetigen Reglers zur Auslastregelung erfordert eine zeitaufwendige Reglereinstel·» lung für die Rückführverstärkung und die Zeitkonstante, die aus den jeweiligen Schleifbedingungen bestimmt werden muß. Außerdem ist für die Anfunksteuerung eine Zweipunktregelung erforderlich, die mit geringster Verzögerung bei Erreichen eines voreingestellten Schv?ellwertes eine Umschaltung des Eilvorschubes auf Arbeitsgeschwindigkeit vornimmt. Durch diese beiden Steuerungen ergeben sich relativ hohe Anpaß- und Einrichtungsarbeiten, wobei außerdem der Platzbedarf und die Wartung entsprechend groß sind.

Ziel der Erfindunq

Die Erfindung bezweckt, die Steuerungsaufgaben mit möglichst einfachen Mittelnzu lösen, so daß nur minimale Einrichtungsund Wartungsarbeiten erforderlich sind.

Darlegung des Wesens der Erfindunq

Der relativ hohe Aufwand zur Lösung der Steuerungsaufgaben besteht darin, daß zwei getrennte Steuerungsteile für das Anfunken und die Auslast regelung vorgesehen sind* Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Steuerungsan-

Ordnung für die Vorschubbewegung von Werkzeug oder Werkstück beim Schleifen in der Schruppphase, mit einer adaptiven Schalteinrichtung, die beim Aufeinandertreffen von Werkzeug und Werkstück in Abhängigkeit eines voreingestellten BeIastungsschwallwertes den Vorschubantrieb von Eilgang auf Arbeitsgeschwindigkeit umschaltet, zu schaffen, bei der die Anfunksteuerung mit der Prozeßregelung kombiniert ist und darüber hinaus bezüglich der an der Schleifmaschine vorhandenen Stellglieder keine· oder nur geringfügige Änderungen erforderlich sind.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß nach dem Umschalten auf Arbeitsgeschwindigkeit die adaptive Schalteinrichtung zur Auslastregelung durch Vorschubgeschwindigkoitsstellung auf eine reduzierte Vorschubgeschwindigkeit in aer prozeßbestimmenden Achse verwendet wird, indem ein Flip-Flop vorgesehen ist, das beim Umschaltvorgang von Eilgang auf Arbeitsgeschwindigkeit in seine zweite Schaltstellung erregbar ist, wobei in dieser Schaltstellung die Eingänge des Zweipunktreglers mit in der Sollwertvorgabeeinheit gesondert vorgesehenen Einstellwiderständen für den Belastungsschwellwert und die Vorschubgeschwindigkeit verbunden sind und der Ausgang des Zweipunktreglers an dem Vorschubantrieb der prozeßbestimmenden Achse liegt.

Aus füh r uin gs h_meis pi e 1

In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Dabei zeigen;

Fig. 1 Eine Steuerungsanordnung für das Einstechschleifen, Fig. 2 eine Steuerungsanordnung für das Längsschleifen«

Eine Meßeinrichtung 1 (Fig. 1), welche entweder die elektrische Schleifmotorleistung oder die Schleifkraft ermitteln kann, besteht aus einem Meßwertaufnehmer 2 und einem Verstärker 3* Der Ausgang der Meßeinrichtung 1 liegt am Eingang eines in einem Zweipunktregler 4 integrierten Komparafbrs 5. Der zwei-

te Eingang des Komparators 5 steht mit einer Sollwertvorgabeeinheit 6 in Verbindung. Der Ausgang des Komparators 5 ist an einem Verstärker 7 und parallel an dem Steuereingang eines Tores 8, die beide zum Zweipunktregler 4 gehören, angeschlossen. Der Ausgang des Verstärkers 7 führt zu einem Flip-Flop 9, dessen beide Alternativausgänge zur Sollwertvorgabeeinheit 6 führen.

Der erste Ausgang des Flip-Flop 9 ist an einem Einstellwiderstand 10 für den Schaltpunkt der Anfunksteuerung und einem Einstellwiderstand 11 für den Arbeitsvorschub angeschlossen« Der zweite Ausgang des Flip-Flop 9 ist an einem Einstellwiderstand 12 für den Belastungsschwellwert der Auslastregelung und einem Einstellwiderstand 13 für die reduzierte Vorschubgeschwindigkeit angeschlossen. Die Abgriffe der Einstellwiderstände 10; 12 liegen über Entkopplungsdioden am zweiten Eingang des Komparators 5. Die Abgriffe der Einstellwiderstände 11; 13 liegen über Entkopplungsdioden am Eingang des Tores 3«, Der Ausgang des Tores 8 und damit der Ausgang aus dem Zweipunktregler 4 ist auf einen Vorschubantrieb 14 geschaltet, der aus einem Verstärkerteil 15 und dem Antriebsmotor 16 besteht.

Bei der Steuerungsanordnung für das Längsschleifen (Fig. 2) ist ein zweiter Antriebsmotor 17 für den Tischlängsvorschub vorgesehen. Die Sollwertvorgabeeinheit 6 enthält zusätzlich einen Einstellwiderstand 18 für die Geschwindigkeit des Antriebsmotors 17. Der Abgriff des Einstellwiderstandes 18 ist über ein im Zweipunktregler 4 zusätzlich vorgesehenes Tor 19 am Antriebsmotor 17 für den Tischlängsvorschub angeschlossen.

Der Zweipunktregler 4 enthält in dieser Ausführungsform noch UND-Glieder 20; 21, auf die der Ausgang des Komparators 5 geschaltet ist und deren zweite Eingänge am ersten bzw. zweiten Ausgang des Flip-Flop 9 angeschlossen sind. Der Ausgang des UND-Gliedes 21 liegt als Steuereingang am Tor 19 für den Tischlängsvorschub. Der Ausgang des UND-Gliedes 20 liegt am Steuereingang des Tores 8.

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Die Steuerungsanordnungen wirken wie folgt: Die von der Meßeinrichtung 1 aufgenommenen Größen werden sowohl für die Anfunksteuerung als auch für die Auslastregelung verwendet. Für die Anfunkphase wird eine größtmögliche Anfahrgeschwindigkeit des Schleifsupportes vorgegeben. Totzeiten und Trägheit des Zustellantriebes können durch eine hohe Empfindlichkeit der Meßeinrichtung 1 in Verbindung mit der Voreinstellung relativ kleiner Schwellterte für den Schaltpunkt kompensiert werden.

Der Komparator 5 erhält seine einstellbare Schalthysterese in der Anfunkphase durch den Einstellwiderstand 10. Sobald das Werkzeug mit dem Werkstück in Berührung kommt und damit die Meßeinrichtung 1 ein Signal ausgibt, welches in seiner Größe dem vom Einstellwiderstand 10 vorgegebenen Signal -....) gleichkommt, schaltet der Komparator 5 und sperrt das Tor 8, womit die Eilganggeschwindigkeit, welche vom Einstellenderstand 11 über das Tor 8 dem Vorschubantrieb 14 vorgegeben war, abgeschaltet wird. Gleichzeitig schaltet der Komparator 5 über den Verstärker 7 das Flip-Flop 9 in seine zweite Schaltstellung, womit der Einstellwiderstand 12 an den Eingang des Kornparators 5 und der Einstellwiderstand 13 an das Tor 8 gelegt wird. Der vom Einstellwiderstand 12 veränderte Sollwert schaltet den Komparator 5 in seine Ausgangslage zurück, wodurch das Tor 8 wieder öffnet und der Vorschubantrieb 14 mit der vom Einstellwiderstand 13 vorgegebenen Arbeits-Vorschubgeschviiindigkeit den Schleifsupport antreibt.

Tritt in der Bearbeitungsphase eine Überlastung auf, d. h. steigt die von der Meßeinrichtung 1 aufgenommene Schleifkraft oder Schleifmotorleistung auf einen Wert an, der größer ist als der vorgegebene Sollwert vom Einstellwiderstand 12, schaltet der Komparator 5 erneut und sperrt das Tor 8, wodurch der Vorschubantrieb 14 unterbrochen wird. Dadurch verschwindet die aufgetretene Oberlast und der Komparator 5 schaltet wieder um, wodurch über das Tor 8 der Vorschubantrieb wieder zugeschaltet wird. Die Auslast regelung in dieser Zweipunktregelung ist beim Schleifen,im Gegensatz zu anderen Zer~ spanungsverfahren wie Drehen und Fräsen_ymit Vorteil anwendbar,

da häufiges Zu- und Abschalten nicht eintritt. Dies liegt darin begründet, daß beim Schleifen die Schnittkräfte auch bei Abschalten des 5/orschubes nur relativ langsam abfallen. Damit kann auf eine aufwendige Analogwert-Regelung verzieh« tet werden*.

In Abweichung zu diesem Ausführungsbeispiel des Einstechschleifens ist die Wirkungsweise der Steuerungsanordnung zum Längsschleifen nach 'Fig. 2 wie folgti Der mit Eilganggeschwindigkeit laufende Vorschubantrieb 14 wird in gleicher Weise beim Ansprechen des· Komparators 5 durch Sperren des Tores 8 abgeschaltet, indem der Durchgang des UND-Gliedes 20 vom Ausgang des Komparators 5 blockiert wird. Mit dem Ansprechen des Komparators 5 wird wiederum das Flip-Flop 9 in seine zweite Schaltstellung gekippt, so daß der Einstellwiderstand 12 an den Koroparatoreingang angeschaltet wird und damit der Komparator 5 seine Ausgangslage mit L-Signal am Ausgang wieder einnimmt.

Dadurch erhält das UND-Glied 21 auf beiden Eingängen L-Signal und öffnet das Tor 19, welches den Antriebsmotor 17 für aen Tischlängsvorschub mit dem Einstellwiderstand 18 verbindet und damit die Tischlängsbewegung auslöst. Eine während der Bearbeitung auftretende Überlastung führt zum erneuten Ansprechen des Komparators 5 und damit zum Sperren des UND-Gliedes 21 und des Tores 19, womit der Antrieb 17 für den Tischlängsvorschub unterbrochen wird, bis die Belastung unter den am Komparator 5 eingestellten Schwellwent abgefallen ist und das Tor 19 über das UND-Glied 21 wieder öffnet und der Tischlängsvorschub wieder einsetzt« Nach abgeschlossener Bearbeitung eines Werkstückes und vor Beginn der Bearbeitung des nächstfolgenden Werkstückes wird das Flip-Flop 9 in seine Ausgangsstellung zurückgeschaltet.

Claims

-7-200388

Erfindungsanspruch

1. Steuerungsanordnung für die Vorschubbewegung von Werkzeug oder Werkstück beim Schleifen in der Schruppphase, mit- einer ao'aptiven Schalteinrichtung, die beim Aufeinandertreffen von Werkzeug und Werkstück in Abhängigkeit eines voreingestellten Belastungsschwellwertes den Vorschubantrieb von Eilgang auf Arbeitsgeschwindigkeit umschaltet, bestehend aus Meßwertaufnehmer, Zweipunktregler mit nachgeschalteter Torschaltung und Sollwertvorgabeeinheit mit Einstellwiderständen für den Belastungsschwellwert Und die Geschwindigkeit des Vörschubantriebes,

dadurch gekennzeichnet,

daß nach dem Umschalten auf Arbeitsgeschwindigkeit die adaptive Schalteinrichtung zur Auslastregelung durch VorsGhubgeschwindigkeitsstellung auf eine reduzierte Vorschubgeschwindigkeit in der prozeßbestimmenden Achse verwendet wird, indem ein Flip-Flop (9) vorgesehen ist, das . beim Umschaltvorgang von Eilgang auf Arbeitsgeschwindigkeit in seine zweite Schaltstellung erregbar ist, wobei in dieser Schaitstellung die Eingänge des Zweipunktreglers (4) mit in der Sollwertvorgabeeinheit (6) gesondert vorgesehenen Einstellwiderständen (10; 11; 12; 13) für den Belastungsschwellwert und die Vorschubgeschwindigkeit verbunden sind und der Ausgang des Zweipunktreglers (4) an dem Vorschubantrieb (14) der prozeßbestimmenden Achse liegt.
2. Steuerungsanordnung nach Punkt 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Vorschubgeschwindigkeit in der Auslastregelungsphase vom Zweipunktregler (4) zwischen.Arbeitsgeschwindigkeit und Null schaltbar ist.

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