DE1092540B - Anordnung zum Steuern der Bewegung von Maschinen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Bei der Rationalisierung der Fertigungstechnik ist man bestrebt, unter Vereinfachung der Bedienung der jeweiligen Maschine die Ausbringung zu erhöhen. Die Hauptzeiten bei der Bearbeitung werden durch Erhöhen der Werkzeugleistung verringert oder durch parallel ausgeführte Arbeitsgänge, z. B. bei Transferstraßen und Rundtischautomaten, auf einen Bruchteil der gesamten Bearbeitungszeit verkleinert. Durch eine weitgehende Automatik werden dabei auch die Nebenzeiten verkürzt.

Zur Verkürzung der Nebenzeiten sind bereits vielfach Schalthilfen bei Programmsteuerungen für die Drehzahlen des Hauptantriebes und für die Vorschubgeschwindigkeiten angewendet worden. Einen großen Teil der Nebenzeiten machen aber die Zeiten aus, die die Bedienungsperson an der Maschine für Meßoperationen aufwenden muß, d. h., um die Lagezuordnung des Werkzeuges zum Werkstück vorzunehmen.

Zur Erleichterung dieser Arbeiten und zur Schaffung einer weitgehenden Automatisierungsmöglichkeit ist bereits vorgeschlagen worden, in irgendeiner Weise wegabhängige Impulse zu bilden und damit die Maschinenbewegung einerseits zu messen und andererseits zu steuern. Man kann auf verschiedene Weise solche Impulse herstellen, deren Anzahl ein Maß für die zurückgelegte oder zurückzulegende Strecke des bewegten Maschinenteils darstellt. Dabei ist es möglich, sowohl geradlinige als auch gekrümmte, insbesondere kreisförmige Arbeitsbahnen bewegter Maschinenteile zu erfassen.

Bei der Steuerung der Antriebsmotoren von Werkzeugmaschinen ist es bekannt, Spannungen zu bilden, die Führungsgrößen für eine Regelung darstellen. Diese wählbaren Spannungen bilden dann ein Maß für die einzuhaltende Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors. Die Regelung arbeitet in solchen Fällen derart, daß mit Hilfe einer Vergleichsanordnung die jeweils tatsächlich vorhandene Istspannung, die einer Tachometerdynamo entnommen oder von ähnlichen Einrichtungen hergeleitet wird und deren Höhe der tatsächlich vorhandenen augenblicklichen Drehgeschwindigkeit entspricht, mit dem Sollwert der eingestellten Spannung in Beziehung gesetzt wird. Bei einem bekannten Verfahren zur Erzielung einer bestimmten Bewegung von Maschinenteilen wird eine der Bewegung entsprechende Impulsfolge mit einer Sollspannungsimpulsfolge verglichen. Bei gegenseitiger Abweichung wird eine Regelgröße erzeugt.

Die Erfindung befaßt sich mit einer Anordnung zum Steuern der Bewegung von durch eine Sollspannung geführten Maschinen, insbesondere von Werkzeugmaschinen oder anderen Arbeitsmaschinen, mit Hilfe von einer Impulsgebereinrichtung entnommenen Impulsen, deren Anzahl ein Maß für einen zurückgelegten Anordnung zum Steuern
der Bewegung von Maschinen

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dr.-Ing. Werner Feist

und Dipl.-Phys. Walter Heißmeier, Nürnberg,
sind als Erfinder genannt worden

oder zurückzulegenden Strecken- oder Drehabschnitt der Maschinenbewegung darstellt. Zur Überwachung der vom Impulsgeber hergeleiteten wegabhängigen Impulse ist eine Zählvorrichtung vorgesehen. Gemäß der Erfindung wird von einem durch die Zählvorrichtung festgelegten Einsatzpunkt an die Sollspannung für den Antriebsmotor durch die Spannung der vom Impulsgeber hergeleiteten Impulse ersetzt. Dadurch gelingt es, den Antriebsmotor bis in eine programmierte Nullstellung in der Weise zu führen, daß ein stoßfreies und genaues Einlaufen in diese Stellung erfolgt. Wenn die Spannung am Ausgang des Impulsgebers den Wert Null oder einen anderen vorher eingestellten Wert erreicht, bleibt der Antriebsmotor stehen. Er wird dann abgeschaltet.

Die von der Maschinenbewegung oder ihren Steuerorganen hergeleiteten Impulse können die Drehzahlregelung eines oder mehrerer Antriebsmotoren bestimmen oder mitbestimmen.

Man kann mit Hilfe der gebildeten Impulse unmittelbar einen Sollwert herstellen oder den vorgegebenen Sollwert verschieben.

Es ist in vielen Fällen erwünscht, die Vorschubantriebe einer Maschine in ihrer Geschwindigkeit stufenlos einstellbar zu machen, beispielsweise durch Verwendung eines steuerbaren Gleichstrommotors. Die Erfindung ermöglicht es, den Maschinenantrieb, also den in seiner Drehgeschwindigkeit veränderbaren Motor, während des Durchfahrens der programmierten

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Wege mit unterschiedlicher Geschwindigkeit laufen zu lassen.

Da von der Impulsgebereinrichtung durch das Zählwerk wegabhängige Signale erteilt werden, ist es möglich, an bestimmten einstellbaren Stellen die Geschwindigkeiten durch eine vom Zählwerk beeinflußte Wahl der Vergleichsspannung zu verändern. Insbesondere ist es möglich, Vorsignale vor dem Augenblick zu erteilen, in welchem die Fehlerspannung der Impulse selbst als Eingangsspannung im Regler wirksam wird. Durch diese Maßnahme läßt sich ein noch sanfteres und stoßfreieres Einfahren in die Nullstelle erzielen, da beim Durchlaufen langer Verstellwege die hohen Geschwindigkeiten rechtzeitig auf entsprechend niedrigere Geschwindigkeit herabgemindert werden können, ohne daß die Gefahr von Pendelungen im Antriebssystem auftritt.

Bei Maschinen mit spangebender Formung, z. ß. bei Drehbänken, Fräsmaschinen usw., lassen sich verschiedene Geschwindigkeitsprogramme durch Zuordnen verschiedener Vergleichsspannungen erzielen. Von diesen geplanten Geschwindigkeiten wird die Maschine durch das Zählwerk-Vorsignal auf die Eingangsspannung der Impulse herabgeschaltet und dann durch das Hauptsignal auf die Haltstelle geführt.

Bei Maschinen, die nur positionieren, wie z. B. Bohrmaschinen, wird man bestrebt sein, die Leerwege zwischen den Haltstellen mit einer möglichst hohen Geschwindigkeit zu durchfahren.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. In

Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel in seinen für die Erfindung wesentlichen Teilen in stark vereinfachter Darstellung schematisch veranschaulicht, während

Fig. 2 an Hand einer graphischen Darstellung die Wirkungsweise der Erfindung versinnbildlicht.

An den Klemmen 1 und 2 treten die von einer Impulsgebereinrichtung hergeleiteten wegabhängigen Impulse auf. Diese einzelnen Impulse werden zum Zweck der wegabhängigen Überwachung einem Impulsumformer und Verstärker 3 zugeleitet, an welchen sich das Zählwerk 4 anschließt. Parallel hierzu liegt eine Gleichrichteranordnung mit den Gleichrichtern 5, 6., 7 und 8 sowie ein abschaltbarer Kondensator 9. Wenn die Maschine anläuft, wird der Sollwert der Vergleichsspannung, der die Geschwindigkeit des Vorschubantriebes festlegt, beispielsweise von der Spannung an dem vorher aufgeladenen Kondensator 9 abgenommen. Durch den Schalter 10, der beliebig ausgebildet sein kann, läßt sich der Kondensator 9 an den Ausgang der Gleichrichterschaltung legen, so daß die gleichgerichtete Spannung, die den einzelnen Impulsen vom Impulsgeber entspricht, nunmehr am Kondensator 9 geglättet wird. Diese Spannung läßt sich nun für die Regelung heranziehen. Dadurch wird die Maschine praktisch mit einer konstanten Vorschubgeschwindigkeit geführt.

Hat das Zählwerk in einer entsprechenden Einstellung den Endpunkt der Zählung angegeben, so wird durch ein Signal, welches vom Zählwerk ausgeht, der Schalter 10, wie durch die Wirkungslinie 11 versinnbildlicht ist, geöffnet, so daß auf diese Weise der Kondensator 9 abgeschaltet wird. Der Verlauf der Spannung hinter der Gleichrichteranordnung übernimmt nun selbst die Funktion des Sollwertes und führt den Motor bis zum gewählten Haltpunkt. Da der Antriebsmotor und die Impulsgebereinrichtung über die sich bewegenden Maschinenteile miteinander gekuppelt sind, ist das Fehlersignal der Sollspannung dem noch zurückzulegenden Weg des Schlittens angepaßt. Beim Nulldurchgang oder bei einem anderen eingestellten Spannungsniveau des Impulsgebers bleibt der Motor stehen und wird abgeschaltet.

Eine andere Möglichkeit der Steuerung des Vorschubmotors ist dann gegeben, wenn der Sollwert nicht über einen Kondensator, sondern über eine Sollwertgleichspannung vorgegeben wird. Die Spannung für den Sollwert kann einer Batterie oder sonstigen Stromquelle entnommen werden und läßt sich zum Einstellen der Geschwindigkeit durch geeignete Mittel veränderlich machen. Der Schalter 12 schaltet in diesem Falle wahlweise die am Potentiometer 13 abgegriffene Spannung der Batterie 14 oder den Ausgang des Impulsgebers bzw. der Gleichrichteranordnung auf die Steuereinrichtung des Motors. Wenn man also die Vergleichsspannungsquelle stufenlos oder auch in einzelnen Stufen veränderlich macht, so erfolgt der Antrieb in seiner Geschwindigkeit der eingestellten Höhe dieses Sollwertes.

In Fig. 2 ist schematisch die Wirkungsweise dieser Geschwindigkeitsbeeinflussung des Vorschubmotors veranschaulicht. Beim Beginn der Maschinenbewegung fährt der Motor bis auf die durch den Sollwert vorgegebene Geschwindigkeit hoch (Punkt f). Dabei ist die Geschwindigkeit von der Spannung U abhängig, welche den Sollwert für die Geschwindigkeit darstellt. Auf der Strecke s, von Punkt t bis t' wird der Motor durch eine konstante Sollspannung geführt. Der Motor bleibt so lange in dem durch die Linie 15 versinnbildlichten Geschwindigkeitszustand, bis das Zählwerk das vorgegebene Maß abzüglich des Nachlaufweges im Punkt t' erreicht. Von der Stelle f ab wird der Sollwert von der Spannung am Ausgang des Impulsgebers bzw. der Gleichrichteranordnung gebildet.

Diese Spannung führt den Motor bis zum Stillstand an der gewünschten Stelle t".

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wurde im Interesse einer größeren Einfachheit und Anschaulichkeit angenommen, daß das Zählwerk bei der Scheitelspannung der Impulse anspricht.

Es ist aber auch ohne weiteres möglich, den Schaltpunkt an jede beliebige andere Stelle längs des Impulsverlaufes zu legen. Die Linie 15 kann dementsprechend gemäß der gestrichelt gezeichneten Linie 16 verschoben sein. Weiterhin ist es mit bekannten Mitteln ohne weiteres möglich, die Höhe der vom Impulsgeber hergeleiteten und von der Gleichrichteranordnung abgenommenen Spannung auf die Höhe der Vergleichsspannung für die Geschwindigkeitseinstellung des Motors zu bringen, so daß der Übergang von der einen zur anderen Vergleichsspannung stoßfrei erfolgt.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Steuern der Bewegung von durch eine Sollspannung geführten Maschinen, insbesondere von Werkzeugmaschinen oder anderen Arbeitsmaschinen, mit Hilfe von einer Impulsgebereinrichtung entnommenen Impulsen, deren Anzahl ein Maß für einen zurückgelegten oder zurückzulegenden Strecken- oder Drehabschnitt der Maschinenbewegung darstellt, und bei der zur Überwachung der vom Impulsgeber hergeleiteten wegabhängigen Impulse eine Zählvorrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß von einem durch die Zählvorrichtung festgelegten Einsatzpunkt an die Sollspannung für den Antriebsmotor durch die Spannung der vom Impulsgeber hergeleiteten Impulse ersetzt wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Impulsgebereinrichtung

hergeleiteten Impulse die Drehzahlregelung eines oder mehrerer Antriebsmotore bestimmen oder mitbestimmen.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Impulsgeber hergeleitete und als Sollwert der Maschine zugeführte Spannung

über eine Gleichrichteranordnung (5, 6, 7, 8) geführt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 890 420.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen