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Anordnung zur selbsttätigen elektrischen Programmsteuerung von Kommandoempfängern,
insbesondere von Werkzeugmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung
von Geräten, insbesondere Werkzeugmaschinen, die selbsttätig eine Anzahl von Arbeitsabschnitten
durchführen. Diese Arbeitsabschnitte laufen nach einem bestimmten Programm ab, das
durch Stecken eines Kreuzschienenverteilers vorgewählt werden kann, so daß nach
einem Startimpuls die Maschine das Programm selbsttätig bis zum Ende durchläuft.
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Die Erfindung geht darauf aus, eine solche Programmsteuerung mit möglichst
einfachen Mitteln und in besonders übersichtlicher Form durchzuführen. Dabei sollen
Fehlschaltungen mit absoluter Sicherheit ausgeschlossen sein, ebenso ein fehlerhaftes
Erledigen der einzelnen Programmabschnitte. .
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An einem Kreuzschienenverteiler sind erfindungsgemäß außer einem Satz
von Längsschienen, die als Schaltstufenachienen durch ein Schrittschaltwerk abwechselnd
nacheinander an Spannung gelegt werden, noch wenigstens zwei Sätze von Ouerschienen
vorhanden, von denen der eine (Kommandoschienen) mit Kommandoempfängern (z. B. Kupplungen),
der andere (Vollzugsineldeschienen) mit Vollzugs- oder Meßmeldern (z. B. Endschaltern)
verbunden ist, die- bei Erledigung der kommandierten Arbeitsabschnitte die Beendigung
dieser Abschnitte und das Fortschalten des Schrittschaltwerkes bewirken.
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Bei derartigen Programmsteuerungen wird bei jedem Programmabschnitt
ein Kommando für einen bestimmten Arbeitsvorgang gegeben, der dann von selbst abläuft.
Mit dieser Kommandogabe gibt für den betreffenden Arbeitsabschnitt das Programm
seine Steuertätigkeit an das die Arbeit verrichtende Organ ab. Dieses Organ betätigt
bei Beendigung des Arbeitsabschnittes einen Vollzugsmelder, der von dem Arbeitsorgan
die Steuerung übernimmt und das Programm um einen Abschnitt weiterschaltet und dabei
gleichzeitig die Steuertätigkeit wieder auf das Programm überträgt, das nun seinerseits
ein neues Kominando für den nächsten Arbeitsabschnitt gibt. Die Steuerfunktion wandert
also dauernd im Kreislauf vom Programm über das Arbeitsorgan zum Vollzugs-: inelder
und wieder zum Programm zurück. Wesentlich an der Erfindung ist nun, daß die Leitungen
zur Übertragung der Programmkommandos an einem ersten Ouerschienensatz, die Leitungen
für die Vollzugsmelder, die also die Steuerfunktion wieder aufs Programm zurückgeben,
an einen zweiten Querschienensatz des Kreuzschienenwählers liegen, dessen Längsschienen
den einzelnen Arbeitsabschnitten des Programms zugeordnet sind. Dadurch ergibt sich
eine übersichtliche Zuordnung des jeweiligen Kommandokanals zu dem jeweiligen Vollzugsmeldekanal
für die einzelnen Arbeitsabschnitte, so daß eine fehlerhafte Programmeinstellung
praktisch ausgeschlossen ist. Bei Werkzeugmaschinen wird der Vollzugsmelder ein
Endschalter sein, durch dessen- Einstellung, falls er verstellbar ist, oder durch
dessen Auswahl, falls längs des Arbeitsweges eine Vielzahl von Endschaltern angeordnet
sind, die-Länge--des zu bearbeitenden Abschnittes bestimmt ist. Natürlich- können
an Stelle der Endschalter oder außer diesen noch Prüftaster od. dgl. verwendet werden,
die das'-Werkstück daraufhin abtasten, ob es die entsprechende Sollmasse nach der
Bearbeitung-hat. Diese Prüftaster können bei Abweichungen vom Sollmaß eine- entsprechende
Wiederholung des Arbeitsvorganges bewirken, oder sie- körnnen den weiteren Programmablauf
sperren, wenn-Abweichungen vom Sollmaß auftreten.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es* ist der Einfachheit halber schematisch gehalten. So- ist z. B. das Hauptschütz
gleich als Antrieb für den-Schrittschalter verwendet; bei der praktischen Ausführung
wird jedoch meist der Schrittschalter einen eigenen Antrieb haben, der mit dem Hauptschütz,
mit Sperrschützen und anderen Zwischenschaltern oder Relais zusammenarbeitet, d.
h., die im Ausführungsbeispiel dargestellte mechanische Verbindung zwischen Hauptschütz
und Schrittschalter wird in der Praxis meist durch elektrische Steuerverbindungen
ersetzt sein, Auch die Endschalter, die beispielsweise hier von -einem Nocken des
Supports betätigt werden, werden @meist mit Relais oder Schützen zusammenarbeiten,
die die Endschalter unmittelbar nach dem Ansprechen- wirkungslos machen, datnif
sie
den Programmablauf in der Zeit, in der sie nach Beendigung eines Arbeitsabschnittes
von den Nocken des Supports noch vorübergehend geschlossen gehalten werden, nicht
stören. Ebenso sind im Ausführungsbeispiel alle die Hilfseinrichtungen für die Steuerung
beim Einstellen der Anordnung für Langsamlauf, beim Einstellen für Wiederholungen
von Arbeitsabschnitten usw. weggelassen.
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Ferner ist der Einfachheit halber angenommen, daß bei der Drehbank
das Werkzeug nur in einer Dimension arbeitet, daß also der Support nur eine Längsbewegung
ausführt. Bei Arbeiten in zwei oder mehr Dimensionen, also wenn das Werkzeug auch
noch vorgeschoben werden muß, ist die Anzahl der Kommandoempfänger, der Vollzugsmelder
usw. entsprechend zu erhöhen.
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Der Kreuzschienenverteiler K hat einen Satz von Längsschienen 1 bis
5, 60 und 70, die durch ein Schrittschaltwerk S, in der Praxis meist Folgeschalter
genannt, abwechselnd nacheinander an Spannung gelegt werden. Ferner hat er einen
ersten Satz von Querschienen 11 bis 14, die mit einem Satz von elektromagnetischen
Kupplungen W verbunden sind, und einen zweiten Satz 21 bis 23 von Ouerschienen,
die mit einem Satz von Endschaltern il in Verbindung stehen. Jede Längsschiene 1
bis 5 kann mit jeder Querschiene 11 bis 14 und 21 bis 23 durch Gleichrichter-Stöpsel
6 verbunden werden. Außerdem ist noch eine weitere Ouerschiene, die Durchlaufschiene
D vorhanden.
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Die Kupplungen 110 bis 140 des Kupplungssatzes W können z. B. Geschwindigkeitsstufen
eines Getriebes und Getriebeteile für die Bewegungsumkehr schalten. An Stelle der
Kupplungen können jedoch auch Einzelantriebe, z. B. einzelne Motoren, treten. Im
folgenden sei angenommen, daß die Kupplung 110 den Support 7 der Werkzeugmaschine
8 auf Vorlauf, die Kupplung 120 auf Rücklauf schaltet, während die Kupplung 130
einen Langsamgang, die Kupplung 140 einen Schnellgang für beide Bewegungsrichtungen
schaltet. Im Wege eines am Support 7 angebrachten Nockens 9 sind die einzelnen Endschalter
210 bis 230 der Schaltergruppe h verteilt. Vorrichtungen zur Einstellung der Endschalter
oder des Nockens 9 sind der Einfachheit halber weggelassen. Die Endschalter liegen
parallel, also in "Oder-Schaltung" an der Spule 10 eines Hauptschützes H,
das gleichzeitig mittels einer Klinke 15 bei jeder (Öffnung nicht nur den Stromkreis
der Arbeitsmaschine abschaltet, sondern auch das Schrittschaltwerk S um einen Schritt
weiterschaltet. Die Gleichrichterstöpsel 6 sind, wie gezeichnet, gesteckt. Die Anordnung
arbeitet wie folgt: Bei Beginn ist durch das Schrittschaltwerk S die Schiene 1 an
Spannung gelegt. Durch Stöpseln der Schiene 21 ist der Stromkreis für den Endschalter
210 vorbereitet, die Endschalter 220, 230 sind im ersten Arbeitsabschnitt wirkungslos,
können also beim Überfahren durch den Nocken 9 keine Schaltakte vollziehen. Durch
Stöpseln der Schienen 11 und 13 ist die Werkzeugmaschine auf langsamen Vorlauf geschaltet,
der Support bewegt sich also langsam in Pfeilrichtung. Sobald er bei Beendigung
des Arbeitsabschnittes .auf den Endschalter 21,0 tritt, öffnet die Spule
10 das Schütz H, die Maschine steht still, und -das Schrittschaltwerk S wird
auf die Längsschiene 2 weitergeschaltet. Durch Stöpselung der Schiene 22 ist der
Stromkreis für den Endschalter 220 vorbereitet -alle anderen Endschalter sind wirkungslos;
durch Stöpseln der Schienen 12 und 14 ist die Drehbank auf schnellen Rücklauf eingestellt,-
der nun sogleich beginnt, weil beim Umschalten von der Schiene 1 auf die Schiene
2 der Stromkreis des Endschalters 210 geöffnet, die Wicklung 10 wieder stromlos
wurde, und das Schütz H wieder geschlossen hat. Der Support läuft nun entgegen der
Pfeilrichtung bis zum Endschalter 220 schnell zurück, dieser öffnet wieder das Schütz
H, und das Schrittschaltwerk S wird auf die Schiene 3 weitergeschaltet. Hier ist
durch Stöpseln der Schiene 23 der Stromkreis für den Endschalter 230 vorbereitet,
alle anderen Endschalter sind wirkungslos. und durch Stöpseln der Schienen 11 und
14 ist die Drehbank auf schnellen Vorlauf geschaltet, der nun sogleich einsetzt,
da der Stromkreis des Endschalters 220 durch Umschalten von der Schiene 2 auf die
Schiene 3 unterbrochen wurde und infolgedessen das Schütz H wieder geschlossen ist.
Der Support 7 läuft nun rasch vorwärts, sein Nocken bewegt sich vom Endschalter
220 bis zum Endschalter 230, dann wird wieder abgeschaltet. Natürlich wird bei diesem
raschen Vorlauf irgendein Arbeitsgang ausgeführt, der wahrscheinlich irgendeine
Verstellung des Werkzeuges voraussetzt, also beispielsweise einen Vorschub; aber
auf diese zweite Dimension der Steuerung soll hier nicht eingegangen werden, denn
die Verhältnisse sind analog der Steuerung in der einen Dimension.
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Nachdem der Endschalter 230 das Schütz H geöffnet und das Schrittschaltwerk
S von der Schiene 3 auf die Schiene 4 weitergeschaltet hat, werden nun in ähnlicher
Weise weitere Arbeitsabschnitte ausgeführt.
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Nachdem auch der auf der Schiene 5 gestöpselte Teil des Programms
erledigt ist, schaltet S auf die mit der Durchlaufschiene D verbundene Schiene
60;
durch diese Schaltung werden die Endschalter V überbrückt, sie wirkt also
so, als wenn sogleich ein Endschalter angesprochen hätte, d. h., es wird sofort
auf die Schiene 70 weitergeschaltet und, .da diese auch mit D verbunden ist, wird
S um einen weiteren Schritt fortgeschaltet. Benötigt ein Programm nicht sämtliche
verfügbaren Schaltstufen, also, wie hier, nicht die Schienen 60, 70, so können die
nicht benötigten Schritte auf der Durchlaufschiene D gestöpselt werden; diese bewirkt,
daß der Folgeschalter die freien Schaltschritte selbsttätig überläuft und erst bei
der nächsten, nicht mit D verbundenen Schiene wieder so lange stehen bleibt, bis
der betreffende Programmabschnitt erledigt ist.
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Durch Umstöpselung des Kreuzschienenverteilers, durch Verstellung
des Nockens 9 oder des Endschaltersatzes TV können nun beliebig andere Programme
vorgewählt werden. Die Arbeitsweise ist dabei die gleiche wie oben beschrieben.
Für die angegebene Steuerung sind unabhängig von der Zahl der Kupplungen und Endschalter
immer nur zwei Schütze erforderlich, und zwar ein Hauptschütz und ein Sperrschütz.
Die Gleichrichterstöpsel 6 sorgen dafür, daß beispielsweise ein Stromfuß nur in
Richtung von den Schienen 1 bis 5 zu den Ouerschienen 11 bis 14 und 21 bis 23 möglich
ist. In entgegengesetzter Richtung kann kein Strom fließen. Man verwendet solche
Stöpsel, um ein Fließen von Strömen durch ungewollte Kanäle zu verhüten. Durch die
Gleichrichterstöpsel entfallen auch die sonst notwendigen elektrischen Verriegelungen
durch Schütze oder Relais.
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Das Ausführungsbeispiel kann, wie schon eingangs angedeutet, in verschiedenen
Richtungen geändert werden; auch kann man die Zahl der Nocken 9 am Support erhöhen,
so daß z. B. bei einem Arbeitsabschnitt auch verschiedene Nocken nacheinander den
gleichen Endschalter betätigen können, unter entsprechender Stöpselung des Kreuz-schienenwählers.
Wie
das Ausführungsbeispiel zeigt, ergibt sich für die Programmeinstellung eine sehr
einfache und sehr übersichtliche Anordnung, die mit großer Betriebssicherheit arbeitet.
Die Schaltungen sind einfach und übersichtlich auszubauen.
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Um bei größeren Programmen nicht großflächige Kreuzschienenverteiler
verwenden zu müssen, kann man mit zwei oder mehreren Kreuzschienenverteilern nacheinander
arbeiten, indem z. B. beim Schalten auf die letzte Längsschiene des ersten Wählers
auf einen durch entsprechende Stöpselung ausgewählten zweiten Wähler selbsttätig
übergeschaltet wird, der dann die Fortsetzung des Programms übernimmt usw. Die verschiedenen
Wähler können dabei in räumlich übersichtlicher und raumsparender Anordnung untergebracht
sein, sie können z. B. wie die Seiten eines Buches umschlagbar sein. Ebenso kann
auch ohne vollen Durchlauf eines ersten Wählers zwischendurch auf einen Wähler selbsttätig
übergeschaltet werden, der dann nach Erledigung seines Programmabschnittes selbsttätig
wieder auf den ersten Wähler zurückschaltet usw. Solche und ähnliche Anordnungen
empfehlen sich besonders, wenn in mehr als einer Dimension oder mit verschiedenen
Werkzeugen gearbeitet werden muß. Man kann dann jeder Dimension oder jedem Werkzeug
einen eigenen Wähler zuordnen. In bekannter Weise kann das Stöpseln der Kreuzschienenwähler
dadurch erleichtert werden, daß man für die einzelnen Programme Schablonen verwendet,
die auf den Wähler aufgelegt werden und nur dort gelocht sind, wo gestöpselt werden
soll. Bei Steuerungen in mehr als einer Dimension oder von mehr als einem Werkzeug
kann die Zahl der Ouerschienensatzpaare entsprechend erhöht werden, so daß z. B.
für jede Dimension je ein Kommando- und Rückmeldeschienensatz zur Verfügung steht.