DE1103438B - Programmsteuerungseinrichtungen fuer Werkzeugmaschinen - Google Patents

Programmsteuerungseinrichtungen fuer Werkzeugmaschinen

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Publication number
DE1103438B
DE1103438B DEB58106A DEB0058106A DE1103438B DE 1103438 B DE1103438 B DE 1103438B DE B58106 A DEB58106 A DE B58106A DE B0058106 A DEB0058106 A DE B0058106A DE 1103438 B DE1103438 B DE 1103438B
Authority
DE
Germany
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copy
notch
control
program control
sensor
Prior art date
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Pending
Application number
DEB58106A
Other languages
English (en)
Inventor
Dipl-Phys Wolfgang Laux
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BBC Brown Boveri France SA
Original Assignee
BBC Brown Boveri France SA
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Publication date
Application filed by BBC Brown Boveri France SA filed Critical BBC Brown Boveri France SA
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Publication of DE1103438B publication Critical patent/DE1103438B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q35/00Control systems or devices for copying directly from a pattern or a master model; Devices for use in copying manually
    • B23Q35/04Control systems or devices for copying directly from a pattern or a master model; Devices for use in copying manually using a feeler or the like travelling along the outline of the pattern, model or drawing; Feelers, patterns, or models therefor
    • B23Q35/08Means for transforming movement of the feeler or the like into feed movement of tool or work
    • B23Q35/12Means for transforming movement of the feeler or the like into feed movement of tool or work involving electrical means
    • B23Q35/121Means for transforming movement of the feeler or the like into feed movement of tool or work involving electrical means using mechanical sensing
    • B23Q35/122Means for transforming movement of the feeler or the like into feed movement of tool or work involving electrical means using mechanical sensing the feeler opening or closing electrical contacts

Description

  • Programmsteuerungseinrichtungen für Werkzeugmaschinen Es ist bekannt, für die Programmsteuerung von Werkzeugmaschinen Kopierwerke zu verwenden. Diese Kopierwerke benutzen eine Schablone, deren Profil durch einen Fühler abgetastet wird. Jede Ab- weichung weichung des Fühlers von den Konturen des Profils betätigt Kontakte, die ihrerseits Kupplungen für die Nachführungsantriebe des Fühlers und des, damit in kongruenter Bewegung befindlichen Arbeitswerkzeuges steuern. Außer den Kupplungen sind unter Umständen noch Elektromotoren für den Vorschub und für den Antrieb des Werkstückes zu schalten. Die oft hohen Schaltleistungen erfordern; die Zwischenschaltung von schnellarbeitenden Leistungsrelais oder von Thyratrons. Diese Kopierwerke werden bei Arbeitsabläufen, die nicht allzu kompliziert sind, beispielsweise beim Abdrehen von Lagerdeckeln oder beim Fräsen von Schaufelprofilen, wegen ihres relativ geringen Aufwandes und wegen ihrer Zuverlässigkeit häufig angewandt. Ein Nachteil der Kopierwerke liegt darin, daß für jedes Werkstück mit abweichender Form eine besondere Kopierschablone angefertigt und die Werkzeugmaschine bei jeder Schablonenänderung neu eingestellt werden muß. In Fertigungsgebieten, bei denen vorzugsweise Einzelstücke anfallen, kann diese Notwendigkeit sehr hinderlich sein.
  • Es sind Programmsteuereinrichtungen für Werkzeugmaschinen bekanntgeworden, die den vorstehend geschilderten Nachteil nicht aufweisen und die nach gänzlich andersartigen Prinzipien aufgebaut sind. Die Programmierung des Arbeitsablaufes erfolgt durch einen Lochstreifen, deren Löcher auf Grund einer bestimmten Codierung angeordnet sind. Jeder Lochreihe ist ein Steuerbefehl für eine Teilphase des Arbeitsablaufes zugeordnet. Bei sehr komplizierten Arbeitsabläufen mit vielen Teilphasen müssen mehrere Lochreihen zur Festlegung eines Steuerbefehles herangezogen werden. Die Umsetzung der in den Lochreihen gespeicherten Informationen in Steuerbefehle für die Antriebe des Arbeitswerkzeuges und des Werkstückes geschieht durch Relaisgruppen, die unter Umständen sehr umfangreich sein können.
  • Eine bekannte Weiterbildung der Programmsteuerung von Werkzeugmaschinen mit Hilfe von Lochstreifen besteht darin, daß das in der Lochung gespeicherte Programm zur Bildung eines Sollwertes für einen geschlossenen Regelkreis herangezogen wird. Der Regelkreis enthält einen Istwertgeber in Form eines Meßfühlers, beispielsweise eines Synchro, der den tatsächlichen Ort des Arbeitswerkzeuges durch die Größe oder durch die Phasenlage einer Wechselspannung ausdrückt. Diese Meßgräße wird als Istwert mit dem durch das Arbeitsprogramm bestimmten Sollwert verglichen, wobei Abweichungen über einen Regelverstärker den Stellgliedern des Antriebes für das Arbeitswerkzeug zugeführt werden. Diese Nachlaufsteuerung eignet sich besonders für komplizierte Werkstücke und ist auch bei geringen Stückzahlen, also bei häufigem Wechsel des Programms mit Vorteil verwendbar. Nachteilig ist der Umstand, daß eine mit dieser Steuerungseinrichtung ausgerüstete Werkzeugmaschine nur sehr schwierig auf andere Steuersysteme, beispielsweise auf die Kopiersteuerung umgestellt werden kann. Dies wäre aber wünschenswert, da bei bestimmten Arbeitsabläufen oder Werkstücken die einfache Kopiersteuerung mit abgetasteter Kopierschablone vorteilhafter anzuwenden ist.
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Programmsteuerungseinrichtung für Werkzeugmaschinen mit einem Kopierfühler für die Abtastung einer Kopierschablone, einem Kopiersupport und einer Kopiersteuerung für die Betätigung von Kupplungen zur Einstellung des Arbeitswerkzeuges. Es ist Aufgabe der Erfindung, die Vorteile der durch Lochstreifen gesteuerten Regelkreise für die Positionierung des Arbeitswerkzeuges mit den. Vorteilen der Kopiersteuerung zu kombinieren.. Das geschieht dadurch, daß als Kopierschablone eine aus einer Kerbe und lern Kopierfühler bestehende Raste vorgesehen ist und daß diese Raste mit Hilfe von Präzisionsspindeln nach Maßgabe eines in einem Lochstreifen programmierten Arbeitsablaufes unter Anwendung von Baugruppen der digitalen Elektronik positioniert wird. Die Positionierung kann hierbei so erfolgen, daß die Kerbe in die eine Koordinate (x-Richtung) und der Kopierfühler in die andere Koordinate (y-Richtung) verschoben wird. Die Winkelanstellung des Arbeitswerkzeuges wird unabhängig von der Koordinateneinstellung durch zusätzliche elektronische Baugruppen positioniert.
  • In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Auf der Drehbank soll das Werkstück 1 ein vorgegebenes Profil erhalten. Das Arbeitswerkzeug 2, beispielsweise ein Drehstahl, ist auf dem Kopiersupport 3 eingespannt. Die Verschiebung des Supports 3 in die beiden Hauptrichtungen (x- und y-Richtung) geschieht durch die beiden Spindeln-4, 5, die über die Kupplungen 8, 9 von den Motoren 6, 7 angetrieben werden. Die beiden Kupplungen 8, 9 werden unter Zwischenschaltung des Steuergerätes 10 von einer Schabloneneinrichtung aus betätigt. Diese Einrichtung besteht aus einem Kerbenträger 11, der .eine Kerbe 12 aufweist. Der Kerbenträger 11 wird von einer Präzisionsspindel 13 in die x-Richtung bewegt. Zum Antrieb dieser Spindel dient ein Motor 14, der mit einem Stellungsgeber 15, z. B. einem Synchro, gekuppelt ist. Der zur Einrasterung in die Kerbe 12 bestimmte Fühler 16 wird in die y-Richtung von der Präzisionsspindel 17 bewegt, die samt ihrem Antriebsmotor 18 und dem Stellungsgeber 19 auf dem Kopiersupport 3 befestigt sind. Die Befehle für die Antriebsmotoren der Präzisionsspindeln und die Rückmeldungen der Stellungsgeber werden von einer elektronischen Reellen- und Regeleinrichtung20 kontrolliert. Als Programmspeicherung dient beispielsweise ein Lochstreifen21 oder ein Magnetband.
  • Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung für Werkzeugmaschinen ist in zwei getrennte und unabhängig voneinander arbeitende Steuersysteme unterteilt. Das eine System wird in bekannter Weise von einer Kopiersteuerung gebildet, die nach dem Prinzip der Nachlaufregelung arbeitet, wobei die Schablone durch eine einfache Kerbe ersetzt wird. Das andere System ist ein mit Regelmitteln der digitalen Elektronik ausgestatteter, geschlossener Regelkreis zur Positionierung der aus Kerbe und Fühler bestehenden Raste. Dabei ist es möglich, die elektronische Positionierung stillzulegen und nach Austausch der Kerbe durch eine Schablone ausschließlich die Kopiernachlaufsteuerung einzusetzen.
  • Bei der Kopiernachlaufsteuerung sind die Motoren 6, 7 für die Antriebe der Arbeitsspindeln 4, 5 s ändig eingeschaltet. Die Übertragung des Antriebes u auf die Spindeln geschieht über elektromagnetisch bet *itigte Kupplungen 8, 9, di.e die kraftschlüssige Verbindung entsprechend den Steuerbefehlen des Steuergerätes 10 herstellen. Der Eingang des Steuergerätes 10 erhält seine Steuerimpulse von Kontakten des Kopierfühlers 16. Befindet sich der Kopierfühler 16 in der richtigen Lage relativ zu der Kerbe 12, dann gellen von dem Steuerungsgerät 10 keine Befehle aus. Sobald jedoch der Fühler zu sehr in die Kerbe gedrückt wird oder von dieser einen größeren Abstand einnimmt, oder eine seitliche Abweichung erfährt, werden besondere Kontakte im Fühlerkopf betätigt, die über die zugeordneten Kupplungen 8, 9 die jeweiligen Antriebe für die Verstellung des Supports 9 solange auslösen, bis die Raste wieder ihren Normalzustand erreicht. Das Arbeitswerkzeug folgt also getreu den Bewegungen der Rastenverstellung. Gemäß der Erfindung wird die Raste unabhängig von der Z achlaufsteuerung auf Grund eines vorgegebenen Programms für die aufeinanderfolgenden Arbeitsgänge bzw. in Analogie zur Kopierschablone verschoben. Die Raste kann hierbei als ein die ganze Schablonenkontur durchlaufender Punkt aufgefaßt werden.
  • Die gegenseitige Lage von Kerbe 12 und Kopierfühler 16 bestimmt den Steuervorgang für den Nachlaufregelkreis. Die durch die Einrasterung festgelegte jeweilige Position des Arbeitswerkzeuges 2 wird erfindungsgemäß nach Maßgabe eines vorgegebenen Programmes dadurch geändert, daß Verschiebungen in die der Werkstückachse zugeordnete x-Richtung von dem Steuerkörper und die dazu senkrechte y-Richtung vom Kopierfühler ausgeführt wird. Jede dieser Verschiebungen geschieht durch besondere Präzisionsspindeln 13, 17. Die x-Steuerspindel 13 ist ruhend mit dem Maschinenbett verbunden, die y-Steuerspindel 17 ist dagegen auf dem beweglichen Support 3 angeordnet. Sobald eine dem Steuerprogramm entsprechende Verschiebung des Steuerkörpers oder des Fühlers eintritt, ist die Einrasterung gestört, was sofort die Auslösung des Nachlaufes der Arbeitsspindeln zur Folge hat. Das Arbeitswerkzeug wird daraufhin in die neue Lage der Raste gebracht.
  • Die Verstellung der aus Kerbe 12 und Fühler 16 gebildeten Raste geschieht durch Steuermotoren, die mit den Präzisionsspindeln starr gekuppelt sind. Zur Feststellung des jeweiligen Ortes der Raste dienen Stellungsanzeigevorrichtungen 15, 19, beispielsweise Synchros., die ebenfalls mit den Steuerspindeln 13, 17 gekuppelt sind. Für die Steuerung der Rastenverstellüng ist eine elektronische Rechen- und Regeleinrichtung 20 vorgesehen, die die Befehle an die Steuermotoren nach Maßgabe eines in einem Lochband 21 gespeicherten Programms erteilt. Die elektronische Steuereinrichtung 20 entspricht in ihrem Aufbau etwa den bekannten Positioniereinrichtungen, die für eine Punkt-für-Punkt-Verstellung des Arbeitswerkzeuges bestimmt sind. Es enthält Organe sowohl für die Verstellung der Raste in die x-, y-Richtung, wie auch Organe für die Einstellung der in der Zeichnung nicht dargestellten Winkelanstellung des Arbeitswerkzeuges.
  • Durch die erfindungsgemäße Unterteilung der Werkzeugmaschinensteuerung in die Nachlaufregelung des Kopierwerkes und in die Verstellung der Raste gemäß .eines in einem Lochstreifen gespeicherten Programms wird eine weitgehende Anpassung an die bei Werkzeugmaschinen gegebenen Verhältnisse gewährleistet. Bei bestimmten Arbeitsvorgängen kann es zweckmäßiger sein, eine reine Kopiernachlaufsteuerung zu verwenden. In der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung ist diese Umstellung ohne weitgehende Änderungen rasch durchführbar, da die Raste bzw. die Kerbe durch die übliche Kopierschablone ersetzt werden kann. Der elektronische Steuerkreis ist in diesem Fall stillgelegt. Die Steuerung erfolgt jetzt ausschließlich nach dem Prinzip der bekannten Kopiernachlaufsteuerungen.
  • Anderseits können verwickelte Arbeitsvorgänge, die von der Kopiersteuerung nicht oder mit Schwierigkeiten erfaßt werden, durch die leistungsfähigere elektronische Steuervorrichtung ausgeführt werden. Die erfindungsgemäße Kombination beider Steuermethoden ist deshalb weit anpassungsfähiger in bezug auf die Fertigungsbedingungen, als die bisher bekannten Steuerungen.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Programmsteuerungseinrichtungen für Werkzeugmaschinen mit einem Kopierfühler für die Abtastung einer Kopierschablone, einem Kopiersupport und einer Kopiersteuerung für die Betätigung von Kupplungen zur Einstellung des Arbeitswerkzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß als Kopierschablone eine aus einer Kerbe und dem Kopierfühler bestehende Raste vorgesehen ist und daß diese Raste mit Hilfe von Präzisionsspindeln nach Maßgabe eines in einem Lochstreifen programmierten Arbeitsablaufes unter Anwendung von Baugruppen der digitalen Elektronik positioniert wird.
  2. 2. Programmsteuerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Positionierung des Kopierwerkes die Kerbe in die eine Koordinate (x-Richtung) und der Kopierfühler in die andere Koordinate (y-Richtung) verschoben wird.
  3. 3. Programmsteuerungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelanstellung des Arbeitswerkzeuges unabhängig von der Koordinateneinstellung von zusätzlichen elektronischen Baugruppen positioniert wird.
  4. 4. Programmsteuerungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Programmierung Lochstreifen oder Magnetbänder vorgesehen sind.
  5. 5. Programmsteuerungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach Stilllegung der elektronischen Positionierung die Kerbe durch eine Kopierschablone ersetzt und die Steuerungseinrichtung als Kopiernachlaufsteuerung betrieben wird.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1216911B (de) * 1962-12-01 1966-05-18 Siemag Masch Stahlbau Vorrichtung zum Beschicken von Waermoefen mit Walzgut
DE1463427B1 (de) * 1963-10-01 1970-02-26 Heid Ag Maschf Programmgesteuerte Werkzeugmaschine mit zwei wahlweise verwendbaren Steuerungssystemen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1216911B (de) * 1962-12-01 1966-05-18 Siemag Masch Stahlbau Vorrichtung zum Beschicken von Waermoefen mit Walzgut
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