DE1003009B - Steuereinrichtung fuer Nachformwerkzeugmaschinen, insbesondere Nachformfraesmaschinen - Google Patents

Steuereinrichtung fuer Nachformwerkzeugmaschinen, insbesondere Nachformfraesmaschinen

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DE1003009B
DE1003009B DEH21693A DEH0021693A DE1003009B DE 1003009 B DE1003009 B DE 1003009B DE H21693 A DEH21693 A DE H21693A DE H0021693 A DEH0021693 A DE H0021693A DE 1003009 B DE1003009 B DE 1003009B
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Hans Maas
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Heyligenstaedt and Co Werkzeugmaschinenfabrik GmbH
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Heyligenstaedt and Co Werkzeugmaschinenfabrik GmbH
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    • B23Q35/00Control systems or devices for copying directly from a pattern or a master model; Devices for use in copying manually
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Description

  • Steupreinrichtung für Nachformwerkzeugmaschinen, insbesondere Nachformfräsmaschinen Beim Nachformfräsen mittels elektrischer Steuer-und Servoeinrichtungen wird gern eine Tasteinrichtung verwendet, bei der durch die Auslenkung des Tasters Kontakte betätigt werden, die über Relais Elektromotoren oder elektromagnetische Kupplungen betätigen. Diese Steuereinrichtungen weisen eine hohe Lebensdauer auf und stellen an Wartung und Behandlung nur geringe Ansprüche. Die Kontakte steuern lediglich Grenzwerte, d. h. ein oder aus, und bringen keine Zwischenwerte. Demzufolge entstehen beim Nachformen Treppen, zumindest dann, wenn die zu fräsende Kontur im Winkel zu der entsprechenden Führungsbahn des Fräsers liegt. Durch die Treppenbildung ergeben sich mancherlei Nachteile, so muß das Werkstück nachträglich geglättet werden, und der Fräsvorgang dauert länger als nötig, weil ein senkrechter und ein waagerechter Schenkel abgefahren werden müssen statt einer der Werkstückkontur entsprechender Diagonalen. Dabei ist es auch ungünstig, daß die .verhältnismäßig schweren Lasten des Frässchlittenständers oder des Aufspanntisches nebst Werkstück sehr häufig in Bewegung gesetzt und wieder stillgesetzt werden müssen. Es sind schon Tasteinrichtungen gebaut worden, welche noch zusätzlich Kontakte aufweisen, die es ermöglichen, nicht nur den einen Vorschub oder den senkrecht dazu stehenden einzuschalten, sondern sie beide gleichzeitig tätig werden zu lassen. Dadurch bildet sich aus der Vertikal- und Horizontalbewegung eine Diagonalbewegung, die sich bei der entsprechenden Fühlerauslenkung selbsttätig einschaltet. Die Winkellage der Diagonalen liegt dabei von vornherein fest und ist durch das Größenverhältnis der beiden gleichzeitig laufenden Vorschübe bestimmt. Diese Maßnahme mildert die Treppenbildung, und es kann durch Einstellen der beiden Vorschubgeschwindigkeiten beim Abfahren einer Schräge die Fräserbewegung dieser so angepaßt werden, daß eine Treppenbildung weitgehend unterdrückt wird. Man hat auch diese Handregelung der beiden Vorschubgrößen schon miteinander in der Weise gekuppelt, daß beim Hinaufregeln der einen die andere heruntergeregelt wird.
  • Es sind auch Steuereinrichtungen bekanntgeworden, bei denen der Vorschub durch Regelmotoren über Überlagerungsgetriebe derartig angetrieben wird, daß durch die Kontaktgabe des Fühlers über ein durch elektromagnetische Kupplungen gesteuertes Getriebe mittels des Überlagerungsgetriebes dem Vorschub in der Fühlrichtung eine zusätzliche Geschwindigkeit zugegeben oder abgezogen wird. Bei längerem Anliegen eines Kontaktes wird dabei über ein Zeitrelais ein Regelgetriebe eingeschaltet, das die Geschwindigkeit des einen Vorschubmotors herauf- und gleichzeitig die Geschwindigkeit des anderen Vorschubmotors herabregelt, um die resultierende Vorschubrichtung wieder der Kontur anzugleichen.
  • Die Erfindung bezieht sich nun auf Nachformfräsmaschinen, bei denen mittels eines Kontaktfühlers zwei senkrecht zueinander stehende Vorschubbewegungen in der Weise gesteuert werden, daß beide Vorschübe durch je einen Regelmotor angetrieben werden, deren Drehzahlen entgegengesetzt über ein gemeinsames, durch den Taster gesteuertes Verstellgetriebe beeinflußt werden. Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, eine Regeleinrichtung anzuordnen, die über den Regelwiderstand für den Kopiervorschub diesen von dem Größtwert in der einen Richtung bis zum Größtwert in der anderen Richtung regelt, während der damit gekoppelte Regelwiderstand für den Leitvorschub diesen gleichzeitig ohne Richtungswechsel des Vorschubes für beide Richtungen des Kopiervorschubes von Null bis zum Größtwert regelt.
  • Zweckmäßig wird die Anordnung derart getroffen, daß mit einer mit dem Regler für die Kopierbewegung gekoppelten, vom Verstellmotor angetriebenen Welle zwei Zahnräder fest verbunden sind, von denen das eine direkt und das andere über ein Zwischenrad auf je ein Zahnrad einwirkt, die beide auf der mit dem Regler für die Leitbewegung gekoppelten Welle in der Weise gelagert sind, daß sie von der Mittelstellung des Reglers für die Kopierbewegung die Welle in ein und derselben Richtung mitnehmen und in der anderen leer laufen.
  • Als Antriebsmotor für das Regelgetriebe läßt sich nach einer Einzelheit der Erfindung mit Vorteil eine in beiden Richtungen wirkende Magnetspule verwenden. Hierbei werden besonders geringe Massenkräfte wirksam, und die weiterhin vorgeschlagene einstellbare Dämpfung läßt sich in besonders einfacher Weise anbringen.
  • Weiterhin können die Regelwiderstände mit einstellbaren Anschlägen zusammenarbeiten, die den Ausschlag und damit den Höchstvorschub begrenzen. Auf diese Weise kann ein den Arbeitsverhältnissen angepaßter Vorschub in einfacher Weise eingehalten werden. Durch die Anordnung einer Rutschkupplung zwischen Verstellmotor und Regelwiderständen wird die Regeleinrichtung wesentlich geschont und vor Überbeanspruchung geschützt.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.
  • Abb. 1 zeigt die Gesamtanordnung, Abb. 2 einen Schnitt durch die Regeleinrichtung und Abb. 3 einen Schnitt nach der Linie A-B.
  • Im Maschinengestell 1 sind die Antriebe für den Horizontal- und Vertikalvorschub untergebracht. Die Gewindespindel 2 für den Vertikalantrieb erhält ihren Antrieb vom Regelmotor 3, der über Welle 4, Zahnräder 5 und 6 und Welle 7 das Sonnenrad 8 eines Umlaufgetriebes antreibt. Dieses überträgt die Bewegung über Zahnräder 9 des Planetenträgers 10 auf Sonnenrad 11 und von dort über Zahnräder 12, 13, elektromagnetische Kupplung 14, Zahnräder 15, 16, Welle 17 und Winkelräder 18, 19 auf die Gewindespindel 2. Die vom Regelmotor 3 erzeugten Drehzahlen werden von den Drehzahlen überlagert, die vom Motor 20 über Schnecke 21 und Schneckenrad 22 dem Planetenträger 10 erteilt werden. Die Übersetzungen sind so gewählt, daß bei gleichen Drehzahlen der beiden Motoren 3 und 20 Sonnenrad 11 und damit Gewindespindel 2 keine Bewegungen machen. Um den Eilvorlauf sowie den Eilrücklauf betätigen zu können, ohne den Vorschub stillsetzen zu müssen, ist die Drehzahl der Schnecke 21 veränderlich, entweder durch Veränderung der Drehzahl des Motors 20 oder durch ein vorgeschaltetes Getriebe. Außerdem ist zwischen den Zahnrädern 12 und 16 eine elektromagnetische Kupplung 23 angeordnet, die bei Eillauf geschlossen wird, während sich die Kupplung 14 öffnet.
  • Der Vorschubantrieb mittels der Gewindespindel 24 für den Horizontalvorschub erfolgt in ähnlicher Weise durch den Regelmotor 25, der über Welle 26, Zahnräder 27, 28, 29 und Welle 30 mit dem Sonnenrad 31 eines Umlaufgetriebes verbunden ist. Dieses treibt über Zahnräder 32 des Planetenträgers 33 Sonnenrad 34 und damit Zahnrad 35 an, welches die Bewegungen über Zahnrad 36, elektromagnetische Kupplung 37, Zahnräder 38, 39, 40 und 41 an die Gewindemutter 42 weitergibt, die im Maschinengestell 1 gelagert ist. Auch im Getriebe des Horizontalvorschubes ist ein Motor 43 vorgesehen, der über Welle 44, Schnecke 45 und Schneckenrad 46 Planetenträger 33 antreibt und die durch Motor 25 an die Spindelmutter 42 gegebenen Drehzahlen überlagert. Für die Eilgänge kann die die Zahnräder 35 und 39 miteinander verbindende elektromagnetische Kupplung 47 geschlossen werden, wobei gleichzeitig die elektromagnetische Kupplung 37 geöffnet wird. Außerdem kann der Welle 26 dabei über ein Getriebe oder durch den Motor 25 eine andere Drehzahl erteilt werden. Diese Maßnahme ermöglicht ebenfalls Eilläufe, ohne den Vorschub ausschalten zu müssen. Auch beim Antrieb des Horizontalvorschubes ist die Räderübersetzung so gewählt, daß bei bestimmten Drehzahlen des Motors 43 und des Regelmotors 25 keine Bewegung der Spindelmutter 42 stattfindet.
  • Die Vorschubbewegungen werden durch Änderungen der Drehzahlen der Regelmotoren 3 und 25 erzeugt. Diese Änderung erfolgt durch die Verstellung von in den Erregerstromkreis der beiden Motoren gelegten Widerstände 51 und 52. Dabei ist der Widerstand 51 mit dem einen Ende über Leitung 53 mit Motor 3 verbunden, der in diesem Beispiel die Kopierbewegungen, also die Bewegungen zum Werkstück hin und vom Werkstück fort bewirkt. Die ebenfalls zum Motor 3 führende Leitung 54 ist mit Kontaktstück 55 am Verstellhebel 56 des Potentiometers leitend verbunden. Die Bewegungen des Verstellhebels 56 sind durch einstellbare Anschläge 57 und 58 begrenzt, die die möglichen Änderungen des Widerstandes und damit die möglichen Drehzahlen des Motors 3 festlegen. Damit sind auch die größten Vorschubgeschwindigkeiten bestimmt. Der Widerstand 51 ist so gestaltet, daß keine Vorschubbewegung stattfindet, wenn sich der Verstellhebel 56 in der Mitte zwischen den Anschlägen 57 und 58 befindet. Ein Verschwenken des Verstellhebels 56 auf den einen oder den anderen Anschlag zu bedeutet ein Voreilen oder Zurückbleiben des Motors 3 gegenüber dem Motor 20 und damit eine Drehung der Gewindespindel 2 in der einen oder der anderen Richtung. Die gezeichnete Stellung bedeutet eine Aasbewegung des Werkzeuges zum Werkstück.
  • Mit den Bewegungen des Verstellhebels 56 ist über Zahnrad 59 und 60 der- Verstellhebel 61 eines Regelwiderstandes verbunden, der mit dem Regelmotor 25 des Leitvorschubes zusammenarbeitet und dessen Drehzahlen beeinflußt. Die Verbindung zwischen den beiden Regelwiderständen ist derart ausgebildet, daß bei einer Hinaufregelung der Drehzahl der Gewindespindel 2 eine Herabregelung der Drehzahl dür Gewindemutter 42 erfolgt, um damit ein gutes Anpassen der Bewegungen an die jeweils abzufahrende Kontur zu erzielen. Während durch den Verstellhebel 56 von einer Aasbewegung des Kopierschiebers über Stillstand bis zu einer maximalen Abbewegung gesteuert werden muß, darf die Regelung des Leitvorschubes nur von vollem Vorschub bis Null reichen, also nur den halben Bereich des Verstellhebels 56 durchfahren. Dabei besteht die Bedingung, daß die Vorschubgeschwindigkeit des Leitvorschubes immer dann den Wert Null hat, wenn die Vorschubgeschwindigkeit des Kopierschlittens seinen Höchstwert erreicht. Dieser Höchstwert wird durch die Anschläge 57 und 58 eingestellt, die sich vorzugsweise gleichzeitig und gleichmäßig verstellen. Um die Stellung des Verstellhebels 61 immer beim größten Ausschlag des Stellhebels 56 in der Nullstellung zu haben, ist der Widerstand 52 in seinen Nullpunkt mit dem Anschlag 89 fest verbunden, der in Abhängigkeit mit den Anschlägen 57 und 58 verschoben wird. Der Schleifkontakt 62 des Verstellhebels 61 ist über Leitung 64 mit dem Regelmotor 25 verbunden, während der Widerstand 52 über Anschlag 89 und Leitung 63 an den Motor 25 angeschlossen ist.
  • Die Verstellung des Potentiometers erfolgt durch den Verstellmotor 65 über Rutschkupplung 66, Welle 67, Schraubenrad 68 und Zahnrad 59. Damit die Verstellbewegungen mit einer einstellbaren Geschwindigkeit vor sich gehen, ist eine Dämpfung angeordnet. Mit dem Zahnrad 59 ist ein Zahnrad 69 verbunden, in welches eine mit einer Verzahnung versehene Kolbenstange 70 eingreift, auf der ein Kolben 71 befestigt ist, der sich in einem mit Öl gefüllten Zylinder 72 bewegt. Die beiden Zylinderräume 73 und 74 sind durch eine Leitung 75 miteinander verbunden, deren Durchgang mittels einer Schraube 76 gedrosselt werden kann. Der Verstellmotor 65 ist auf Rechts- und Linkslauf schaltbar und an eine Stromquelle 77 angeschlossen. Er wird durch die Schablone 78 über eine Tasteinrichtung gesteuert. Diese besteht aus einem Fühlhebel 79, der um einen Zapfen 80 schwenkbar ist, welches im Kopierschlitten gehalten wird.
  • Das eine Ende des Fühlhebels trägt den Fühlfinger 81, der mit der Schablone 78 zusammenarbeitet. Das andere Ende des Fühlhebels trägt die Kontakte 82 und 83, die mit den Gegenkontakten 84 und 85 zusammenarbeiten. Letztere sind über Leitungen 86 und 87 mit Motor 65 verbunden und steuern den Motor auf Rechts- oder Linkslauf. Durch Feder 88 wird der Fühlhebel gegen Kontakt 84 gedrückt. Diese Stellung bewirkt eine Drehung des Verstellmotors in der Richtung, daß durch den Verstellhebel 56 die Anbewegung des Werkzeuges eingeschaltet ist. Beim Anlaufen des Fühlfingers 81 gegen die Schablone 78 wird Kontakt 82 vom Kontakt 84 abgehoben, und die Bewegung des Verstellmotors 65 hört auf. Wird der Fühlfinger 81 durch die Schablone weiter abgedrückt, so legt sich der Kontakt 83 an Kontakt 85, der Verstellmotor 65 läuft in entgegengesetzter Richtung, und durch die damit herbeigeführte Verstellung des Verstellhebels 56 wird eine Änderung der Drehzahl des Motors 3 veranlaßt, was eine Bewegung des Kopierschlittens vom Werkstück fort bedeutet.
  • In den Abb. 2 und 3 ist die Verstellung der beiden zusammenarbeitenden Vorschübe dargestellt. Sie zeigen die Stellung bei der die Vorschubbewegung des Kopierschlittens zum Werkstück hin seinen Höchstwert erreicht hat und der Leitvorschub die Größe Null aufweist. Dabei haben die Verstellhebel 56 und 61 ihren größten, durch einen Anschlag 57 (Abb. 1) begrenzten Ausschlag erreicht. Beim Anlaufen des Fühlfingers 81 an die Schablone 78 hebt sich zuerst der Kontakt 82 von Kontakt 84 ab, die Vorschubbewegungen bleiben in der dann eingestellten Größe bestehen. Bei weiterer Auslenkung des Fühlhebels 79 berührt der Kontakt 83 den Kontakt 85. Dadurch läuft der Verstellmotor 65 in entgegengesetzter Richtung zur bisherigen und verschwenkt den Verstellhebe156 in Richtung auf den Anschlag 58. Hat dabei der Verstellhebel 56 seine Mittelstellung erreicht und damit den Vorschub des Kopierschlittens auf Null geregelt, so muß der Verstellhebel 61 von seiner Nullstellung auf den Höchstwert gegangen sein. Der Nullpunkt des Widerstandes 52 verschiebt sich also mit dem vorher einzustellenden Höchstvorschub. Deshalb ist ein Anschlag 89 mit den Anschlägen 57 und 58 derart gekoppelt, daß er deren Verstellungen initmach.t. Der Punkt des Widerstandes 52, der den Stillstand des Leitvorschubes bedeutet, ist mit diesem Anschlag verbunden und verschiebt sich mit ihm.
  • Bei Weiterbewegung des Verstellhebels 56 in Richtung auf den Anschlag 58 nimmt der Vorschub des Kopierschlittens in umgekehrter Richtung zu. Die Richtung des Leitvorschubes dagegen darf sich nicht umkehren, sondern muß beibehalten werden und bei Weiterverschwenken des Verstellhebels 56 in Richtung auf den Anschlag 58 wieder bis auf Null abnehmen. Um dieses zu erreichen, ist mit der den Verstellhebel 56 tragenden Welle 95 das Zahnrad 59 fest verstiftet. Es arbeitet mit dem Zahnrad 60 zusammen, das auf der den Verstellhebel 61 tragenden Welle 96 drehbar gelagert ist und diese Welle über einen Anschlag 97 mitnimmt, der sich gegen einen in der Welle 96 befestigten Stift 98 legt. Beim Zurückgehen des Anschlages 97 wird die Welle durch eine Feder 99 zurückgeholt, die an einem Bund 100 angreift und mit ihrem anderen Ende durch einen mit der Wand 102 verbundenen Stift 101 gehalten ist. Mit der Welle 95 ist ein weiteres Zahnrad 103 verstiftet, das über ein Zwischenrad 104, welches um einen Bolzen 105 drehbar gelagert ist, mit dem Zahnrad 106 zusammenarbeitet. Letzteres ist wie das Zahnrad 60 drehbar auf der Welle 96 gelagert und nimmt ebenfalls über einen Anschlag 107 und den in Welle 96 befestigten Stift 108 die Welle in derselben Richtung mit wie Zahnrad 60. Die Anschläge 97 und 107 sind so angeordnet, daß beide dann gleichzeitig an den Stiften 98 und 108 anliegen, wenn sich der Verstellhebel 56 in seiner Mittelstellung befindet. In dieser Stellung, in der keine Vorschubbewegungen des Kopierschlittens stattfinden, also beim Abfahren einer der Führungsbahn des Kopierschlittens parallelen Kontur, hat der Verstellhebel 61 mit seinem Kontakt 62 den größten Abstand vom Anschlag 89 und damit den Höchstwert des Leitvorschubes erreicht. Wird aus dieser Stellung heraus der Verstellhebel 56 in Richtung auf den Anschlag 57 bewegt, so nimmt der Anschlag 97 über Stift 98 die Welle 96 und damit den Verstellhebel 61 in Richtung auf den Anschlag 89 mit, dabei wird die Feder 99 gespannt. Gleichzeitig dreht sich das Zahnrad 106, angetrieben durch Zähnrad 109 über Zwischenrad 104 lose in entgegengesetzter Richtung zum Zahnrad 60. Wird der Verstellhebel nunmehr in Richtung auf den Anschlag 58 zurückbewegt, so will sich der Anschlag 97 vom Stift 98 entfernen. Die Welle 96 folgt jedoch der Bewegung, da der Zug der Feder 99 den Stift 98 mit dem Anschlag 97 in Anlage hält. Wenn der Verstellhebei 56 seine Mittelstellung erreicht hat, treffen auch Anschlag 107 und Stift 108 wieder aufeinander.
  • Beim Weiterschwenken des Verstellhebels in Richtung auf den Anschlag 58 nimmt der Anschlag 107 den Stift 108 nebst Welle 96 und Verstellhebel 61 mit, während sich der Anschlag 97 vom Stift 98 abhebt. Dabei wird wiederum die Feder 99 gespannt. So wird auch bei der Verschwenkung des Verstellhebels 56 auf Anschlag 58 der Verstellhebel 91 in Richtung auf den Anschlag 89 mitgenommen und bei Zurückgehen des Verstellhebels 56 durch die Feder 99 zurückgeholt. Somit ändert sich der Wert des Leitvorschubes nur von Null bis zu seinem Maximalwert, während der Kopiervorschub von seinem Maximalwert in Richtung auf das Werkstück über den Nullwert auf seinen Maximalwert in Richtung vom Werkstück fort gesteuert wird.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Steuereinrichtung für Nachformwerkzeugmaschinen, insbesondere Nachformfräsmaschinen, die mittels eines Kontaktfühlers zwei senkrecht zueinander stehende Vorschubbewegungen in der Weise steuert, daß beide Vorschübe durch je einen Regelmotor angetrieben werden, deren Drehzahlen entgegengesetzt über ein gemeinsames, durch den Taster gesteuertes Verstellgetriebe beeinflußt werden, gekennzeichnet durch eine Regeleinrichtung, die über den Regelwiderstand (51, 55, 56) für den Kopiervorschub den Vorschub von dem Größtwert in der einen Richtung bis zum Größtwert in der anderen Richtung regelt, während der damit gekoppelte Regelwiderstand für den Leitvorschub diesen gleichzeitig ohne Richtungswechsel des Vorschubes für beide Richtungen des Kopiervorschubes von Null bis zum Größtwert regelt.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer mit dem Regler für die Kopierbewegung gekoppelten, vom Verstellmotor angetriebenen Welle (95) zwei Zahnräder (59, 103) fest verbunden sind, von denen das eine (59) direkt und das andere (103) über ein Zwischenrad (104) auf je ein Zahnrad (60, 106) einwirkt, die beide auf der mit dem Regler für die Leitbewegung gekoppelten Welle (96) in der Weise gelagert sind, daß sie von der Mittelstellung des Reglers für die Kopierbewegung die Welle in ein und derselben Richtung mitnehmen und in der anderen Richtung leer laufen.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebsmotor für das Regelgetriebe eine in beiden Richtungen wirkende Magnetspule angeordnet ist.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verstelleinrichtung für die Regelwiderstände eine einstellbare Dämpfung (71 bis 76) eingebaut ist.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelwiderstände mit einstellbaren Anschlägen (57, 58) zusammenarbeiten, die den Ausschlag und damit den Höchstvorschub begrenzen.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Verstellmotor und Regelwiderständen eine Rutschkupplung (66) angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 867 109, 920 043.
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DE1245251B (de) * 1960-02-15 1967-07-20 Licentia Gmbh Elektrische Steuerung fuer Nachformfraesmaschinen

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