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Programmsteuerung für Arbeitsmaschinen, insbesondere spanabhebende
Werkzeugmaschinen Die Programmsteuerungen für Arbeitsmaschinen, insbesondere spanabhebende
Werkzeugmaschinen, arbeiten vielfach mit einem Schrittschaltwerk, welches über einen
auf den gewünschten Programmablauf mittels Stecker oder Drucktasten einstellbaren
Kreuzschienenverteiler (Klinkenfeld) Steuerrelais an Strom legt, die dann die Schalteinrichtungen
der Maschine auslösen. Das Schrittschaltwerk wird seinerseits durch einen oder mehrere
Impulsgeber geschaltet, die vorzugsweise als Endschalter ausgebildet sind und durch
die Tisch- oder Schlittenanschläge der Maschine betätigt werden. An die Stelle des
Schrittschaltwerkes kann auch eine schrittweise schaltbare Relaiskette treten.
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Um die Schaltsicherheit bzw. auch die Schaltgenauigkeit zu erhöhen,
ist es bei derartigen Programmsteuerungen bekannt, das Schrittschaltwerk oder die
Relaiskette lediglich zur Einleitung eines Bewegungsvorganges zu verwenden, das
Abschalten der Bewegungen dagegen in der bei Werkzeugznaschinen üblichen Weise durch
Endschalter vorzunehmen. Diese Endschalter bewirken dann gleichzeitig auch das Weiterschalten
des Schrittschaltwerkes, so daß vor jedem Schalten der vorher ablaufende Bewegungsvorgang
auf jeden Fall beendet wird.
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Außerdem ist es bei Fräsmaschinen bekannt, die zur Steuerung der Maschine
dienenden Endschalter übereinander anzuordnen und dementsprechend auch mehrere übereinandergelegene
Anschlagbahnen vorzusehen. Dabei haben die verschiedenen Endschalter ganz bestimmte,
im voraus festliegende Funktionen.
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Bei Programmsteuerungen der behandelten Art tritt in Verbindung mit
längeren Programmen häufig der Nachteil auf, daß für einen früheren Schritt eingestellte
Anschläge bei einem späteren Schritt erneut wirksam werden, ohne daß sie für diesen
benötigt werden, so daß der Bewegungsablauf an dieser Stelle unterbrochen wird und
neu geschaltet werden muß. Dies ist besonders für Fräsmaschinen unerwünscht, da
bei diesen eine Unterbrechung, z. B. des Vorschubes, zu einer Markierung auf der
gefrästen Fläche führt. Außerdem muß bei der bekannten Steuerung durch Schlittenanschläge
immer ein bestimmter Mindestabstand zwischen aufeinanderfolgenden Anschlägen eingehalten
werden, so daß innerhalb dieses Abstandes liegende sehr kleine Vorschubwege nur
schwer zu verwirklichen sind.
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Gemäß der Erfindung werden diese Nachteile dadurch beseitigt, daß
die Anschlagbahnen funktionsabhängig zu den Schaltschritten des den Bewegungsablauf
der Maschine steuernden Schrittschaltwerkes bzw. der Relaiskette auswählbar sind.
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Wenn daher während eines Schaltschrittes ein für einen früheren Schaltschritt
eingestellter Anschlag seinen Endschalter betätigt, ist es nur erforderlich, für
den erstgenannten Schaltschritt eine andere Bahn zu schalten, um den unerwünschten
Anschlag unwirksam zu machen. Da infolge der Programmschaltung der Endschalter einer
jeden Bahn sämtliche Schaltfunktionen übernehmen kann, ist diese Arbeitsweise im
Gegensatz zu den funktionsgebundenen, übereinander angeordneten Endschaltern der
bekannten Fräsmaschine ohne weiteres möglich. Ebenso können durch Übergang von einer
Bahn zur anderen sehr kleine Vorschubwege erreicht und auch mehrere solcher Vorschübe
hintereinandergeschaltet werden.
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Die erfindungsgemäße wahlweise Abhängigkeit zwischen den Schaltschritten
und den Anschlagbahnen kann in beliebiger geeigneter Weise erreicht werden.
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So ist es beispielsweise möglich, den Anschlagbahnen einen besonderen
Kreuzschienenverteiler zuzuordnen, der eingangsseitig ebenfalls von dem Schrittschaltwerk
bzw. der Relaiskette gespeist wird und ausgangsseitig mit Steuerschützen verbunden
ist, welche die Steuerkreise der die Bewegungen der Maschine steuernden Schaltschütze
(sowie gegebenenfalls auch des Schrittschaltwerkschützes) in Abhängigkeit zu den
den Bahnen zugeordneten Endschaltern setzen.
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Zu dem letzteren Zweck empfiehlt es sich, jedem der Schaltschütze
eine der Anzahl der Anschlagbahnen entsprechende Zahl von Steuerkreisen zuzuordnen,
wobei jeder der Steuerkreise in Reihe den Ruhekontakt des Endschalters einer Bahn
und einen Arbeitskontakt des dieser Bahn zugeordneten Steuerschützes enthält.
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Wenn die den Anschlägen zugeordneten Endschalter auch die Weiterschaltung
des Schrittschaltwerkes bewirken sollen, wird auch für das das Schrittschaltwerk
steuernde
Schütz die gleiche Anzahl von Steuerkreisen vorgesehen. In diesem Fall sind jedoch
in jedem Steuerkreis jeweils ein Arbeitskontakt des Endschalters einer Bahn und
ein Arbeitskontakt des dieser Bahn zugeordneten Steuerschützes hintereinander angeordnet.
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Es besteht nun die Möglichkeit, daß bei besonders langen Programmen
das Auswählen der Anschlagbahnen nicht genügt, um alle während eines besonderen
Schaltschrittes unerwünschten Anschläge für diesen Schritt unwirksam zu machen.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist daher ein weiterer
Kreuzschienenverteiler vorgesehen, der für einen wahlweise bestimmbaren Schaltschritt
des Schrittschaltwerkes bzw. der Relaiskette das Überfahren von Anschlägen ohne
Beeinflussung des jeweils geschalteten Bewegungsablaufes gestattet.
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Dieses Ziel kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß dem weiteren
Kreuzschienenverteiler ein Steuerschütz zugeordnet ist, welches für den geschalteten
Schritt die in den Steuerkreisen der Schaltschütze liegenden Ruhekontakte der Endschalter
überbrückt. Während also normalerweise bei Betätigung der Endschalter die Steuerkreise
der Schaltmittel unterbrochen werden und die Maschine stehenbleibt, unterbleibt
in diesem Fall die Stillsetzung und erfolgt auch das Weiterschalten des Schrittschaltwerkes
durch die Arbeitskontakte der Endschalter bei laufender Maschine.
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Das vorerwähnte Überbrücken der Endschalterkontakte kann z. B. in
der Weise verwirklicht werden, daß das Steuerschütz den Steuerkreis eines Hilfsschützes
schließt, welches die durch das Schrittschaltwerk bzw. die Relaiskette gesteuerten
Zuleitungen zu den Schaltschützen - die normalerweise nach kurzer Impulsgabe wieder
unterbrochen werden - während der ganzen Dauer des Schaltschrittes an Strom legt.
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Der unerwünschte Anschlag bewirkt in diesem Fall nur das Weiterschalten
des Schrittschaltwerkes bzw. der Relaiskette um einen Schritt. Da der Bewegungsablauf
in dem neu geschalteten Schritt weitergeht, ist daher für diesen der gleiche Bewegungsablauf
nochmal zu schalten.
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Der für das Überfahren der Anschläge benötigte zusätzliche Kreuzschienenverteiler
bietet eine vorteilhafte Möglichkeit, weitere Schaltvorgänge auf diesen Kreuzschienenverteiler
zu legen. Voraussetzung ist dabei allerdings, daß der zusätzliche Schaltvorgang
alternativ zu dem erstgenannten Schaltvorgang erfolgen kann. da für einen Schaltschritt
immer nur eine Schaltung des Kreuzschienenverteilers zulässig ist.
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Hierzu eignet sich beispielsweise der Eilgang, sofern dieser den Vorschub
überlagert. Die Anordnung wird dann so getroffen, daß jeder am Hauptkreuzschienenv
erteiler eingestellte Vorschub durch nur eine, vorzugsweise mittels einer Drucktaste
hergestellte Schaltverbindung an dem zusätzlichen Kreuzschienenverteiler in Eilgang
umgewandelt werden kann. Es ist natürlich auch möglich, den Kreuzschienenverteiler
für das Schalten auf Eilgang ebenfalls selbständig auszubilden.
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In den Zeichnungen ist die Erfindung an Hand zweier Schaltbilder erläutert,
welche die Programmsteuerung einer Fräsmaschine zeigen.
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Abb. 1 gibt die Unterteilung eines Kreuzschienenverteilers in mehrere
voneinander unabhängige Kreuzschienenv erteiler, in diesem Fall drei, wieder, die
mit .-1, B und C bezeichnet sind.
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Es wurden zehn Schaltschritte angenommen. Ein Schrittschaltwerk bzw.
eine Relaiskette legt nacheinander die senkrechten Reihen dieser Verteiler an Strom,
indem bei den aufeinanderfolgenden Schaltschritten jeweils die drei Kontakte 1 bis
10 nacheinander geschlossen werden.
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Das Schrittschaltwerk bzw. die Relaiskette und die Schaltung derselben
wurden als weitgehend bekannt nicht besonders dargestellt.
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Die waagerechten Reihen der Kreuzschienenverteiler führen zu den Schaltmitteln
der Maschine. Die Kreuzschienenverteiler sind nur schematisch dargestellt. Zur Herstellung
einer Verbindung zwischen einer dem Schaltschritt entsprechenden senkrechten Reihe
und der gewünschten befehlsausführenden waagerechten Reihe wird in bekannter Weise
am Schnittpunkt beider Reihen ein Stecker eingesetzt oder eine Drucktaste betätigt.
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Die Hauptsteuerung der Maschine übernimmt der mittlere Kreuzschienenverteiler
A, von dessen mit 42 bis 49 bezeichneten Klemmen bzw. Leitungen die mit 42 bis 47
bezeichneten zu je zweien die Steuerung der Bewegung im Längs-, Quer- und Senkrechtgang
in beiden Richtungen bewirken. Leitung bzw. Klemme 48 dient zur Handsteuerung und
Leitung bzw. Klemme 49 zur Beendigung des Programms.
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Der untere Kreuzschienenverteiler B dient zur Auswahl der Anschlagbahnen.
Die Maschine weist vier solcher Bahnen auf, und entsprechend hat dieser Kreuzschienenverteiler
vier waagerechte Reihen 50 bis 53 bzw. I bis IV, die mit den Hilfsschützen 11 bis
14 verbunden sind.
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Der obere Kreuzschienenverteiler C hat zwei waagerechte Reihen, von
denen Reihe 40 zum wahlweisen Überfahren eines Anschlages dient und mit Hilfsschütz
15 zusammenarbeitet. Leitung 41 dient zum Umschalten eines beliebigen, am mittleren
Kreuzschienenverteiler A eingestellten Vorschubes auf Eilgang.
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Das Schaltbild der Abb.2 zeigt die Ausführung der Bewegungen mittels
der durch die Kreuzschienenverteiler der Abb. 1 gesteuerten Impulse bzw. der durch
diese erregten Hilfsschütze. Zur Vereinfachung der Darstellung wurde in Abb. 2 nur
der Längsgang in beiden Richtungen und der dazugehörige Eilgang wiedergegeben. Von
den Klemmen 41 bis 49 erscheinen daher nur die Klemmen 41 bis 43 in Abb. 2. Der
Ouer- und Senkrechtgang und die dazugehörigen Eilgänge sind analog geschaltet.
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Die Vorschubschütze sind mit 16 und 17 bezeichnet. 18 und 19 sind
Hilfsschütze, die bei Erregung der entsprechenden Vorschubschütze ansprechen. 20
ist das Eilgangschütz. Schütz 21 schaltet das Schrittschaltwerk bzw. die Relaiskette.
Schütz 22 dient zum Vorwählen der das Schrittschaltwerkschütz 21 schaltenden Anschlagkombination
(Längs-, Quer- oder Senkrechtgang), und Schütz 23: hat die weiter unten erläuterten
Kontrollfunktionen.
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3.0 bis 33 sind die Ruhekontakte der in den vier Anschlagbahnen liegenden
Endschalter und 34 bis 37 die Arbeitskontakte dieser Endschalter. Die Endschalter
sind als Sprungschalter ausgebildet, so daß nur eine Betätigung genügt, um den Ruhekontakt
zu öffnen und den Arbeitskontakt zu schließen.
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Die Arbeits- und Ruhekontakte der Schütze und Hilfsschütze sind mit
der zweistelligen Grundzahl des betreffenden Schützes und einer fortlaufend numerierten
dritten Stelle als Index bezeichnet.
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Zu den beiden Vorschubschützen 16 und 17 gehören vier Steuerkreise
I bis IV, die den vier Anschlagbahnen für den Längsgang der Maschine entsprechen.
Für den Ouer- und Senkrechtgang ist jeweils die
gleiche Anzahl von
Anschlagbahnen und Steuerkreisen erforderlich, doch sind diese nicht besonders dargestellt.
Jeder dieser Steuerkreise enthält hintereinandergeschaltet den Ruhekontakt 30 bis
33 des der betreffenden Anschlagbahn zugeordneten Endschalters und einen Arbeitskontakt
der zum Vorwählen dieser Bahnen dienenden Hilfsschütze 11 bis 14 (vgl. den unteren
Kreuzschienenverteiler B der Abb.1). Die Impulsgabe zur Erregung der Vorschubschütze
16 und 17 erfolgt über Steuerkreise V und VI, die parallel zu den vorerwähnten Steuerkreisen
I bis IV angeordnet sind und durch das Schrittschaltwerk bzw. die Relaiskette über
die Klemmen 42 und 43 des mittleren Kreuzschienenverteilers A der Abb. 1 an Strom
gelegt werden. Die Steuerkreise V und VI enthalten Arbeitskontakte 232 und 233 des
Kontrollschützes 23, welche diese Steuerkreise nach dem Ansprechen der Vorschubschütze
wieder unterbrechen.
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Für das zum Schalten des Schrittschaltwerkes dienende Schütz 21 sind
ebenfalls nur die den Anschlagbahnen für den Längsgang entsprechenden vier Steuerkreise
I bis IV dargestellt. Jeder der Steuerkreise enthält hintereinandergeschaltet die
Arbeitskontakte 34 bis 37 bzw. 112, 122, 132 und 142 der den Anschlagbahnen zugeordneten
Endschalter und Hilfsschütze.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung soll nunmehr an Hand
zweier Arbeitsbeispiele erläutert werden. Beispiel 1 Es sei ein einfacher, aus Eilvorlauf,
Vorschub und Eilrücklauf bestehender Arbeitsablauf betrachtet.
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Der erste Schaltschritt wird von Hand ausgelöst und erbringt den Eilgang
nach rechts. Ein auf der Bahn I liegender Anschlag beendet den Eilgang und schaltet
den zweiten Schaltschritt, der den Vorschub nach rechts ergibt. Dieser wird durch
einen auf Bahn II liegenden Anschlag beendet und über den dritten Schaltschritt
in Eilgang nach links umgewandelt. Ein auf Bahn III eingestellter Anschlag setzt
die Maschine am Ende des Eilrücklaufes still. Soll der Arbeitsablauf damit beendet
sein, so kann das Schrittschaltwerk bzw. die Relaiskette in bekannter Weise in die
Ausgangsstellung zurückgeführt werden. Es können aber auch beliebige andere Arbeitsfolgen
angeschlossen werden.
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Die für den vorgenannten Arbeitsablauf erforderlichen Steckverbindungen
bzw. zu betätigenden Drucktasten sind in die Kreuzschienenverteiler der Abb. 1 als
unterbrochene Kreise eingezeichnet.
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Zur Auslösung des Arbeitsablaufes wird Starttaste 38 (Abb.2) gedrückt.
Schütz 21 wird erregt und schaltet das Schrittschaltwerk auf Schritt 1, d. h. daß
die mit 1 bezeichneten drei Arbeitskontakte der KreuzschienenverteilerA, B und C
geschlossen werden (Abb. 1). Auf Grund der eingezeichneten Steck- bzw. Drucktastenverbindungen
erhalten die Klemmen 41 und 42 Strom und wird Hilfsschütz 11 erregt.
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Wenn die Schaltung des Schrittschaltwerkes beendet und Schütz 21 wieder
stromlos ist, wird Schütz 23 über die Ruhekontakte 213 und 223. erregt und legt
Arbeitskontakt 233 über Klemme 42 das Schütz 17 für Vorschub rechts an Strom. Dadurch
schließt Arbeitskontakt 173, so daß auch das Eilgangschütz 20 über Klemme 41 Strom
erhält. Nach kurzem Anlauf wird daher die Norschubbewegung in die gleichgerichtete
Eilgangbewegung umgewandelt.
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Durch das Ansprechen des Hilfsschützes 11 zieht Arbeitskontakt 111
an und schließt, nachdem der Arbeitskontakt 192 des Vorschubhilfsschützes 19 und
der Haltekontakt 171 des Vorschubschützes sich ebenfalls geschlossen haben, den
Steuerkreis I des Vorschubschützes. Inzwischen ist über Arbeitskontakt 174 des Vorschubschützes
das Vorwählschütz 22 erregt worden und hat über Ruhekontakt 223 das Kontrollschütz
23 abgeschaltet, so daß Arbeitskontakt 233 die Stromverbindung über Klemme 42 unterbricht
und das V orschubschütz 17 sich nur noch über den Steuerkreis I hält.
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Trifft jetzt der in Bahn I entsprechend eingestellte Anschlag auf
den Endschalter dieser Bahn, so wird Endschalterkontakt 3,0 geöffnet und Endschalterkontakt
34 geschlossen.
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Der erstere Vorgang führt zum Abschalten des Vorschubschützes 17 und
über dessen Arbeitskontakt 173 auch des Eilgangschützes 20 und damit zur Stillsetzung
der Maschine.
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Der zweite Vorgang bewirkt, da Steuerkreis I des Schrittschaltwerkschützes
21 über Arbeitskontakt 112 des Hilfsschützes 11 vorbereitet ist und Arbeitskontakt
221 infolge der Selbsthaltung 222 des Vorwählschützes 22 noch geschlossen ist, das
Ansprechen des Schützes 21, sobald der Ruhekontakt 191 des Vorschubschützes sich
schließt, also die Maschine stillgesetzt ist. Das Schrittschaltwerk schaltet dann
auf den zweiten Schritt, so daß in den Kreuzschienenverteilern der Abb. 1 die drei
Arbeitskontakte 2 sich schließen. jetzt erhält über die eingezeichneten Steck-bzw.
Drucktastenverbindungen Klemme 42 Strom und spricht Hilfsschütz 12 an.
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Wie bei Schritt 1 wird nach Beendigung des Schaltvorganges das Vorschubschütz
17 wieder über Klemme 42 und Arbeitskontakt 233 erregt, doch unterbleibt in diesem
Fall das Umschalten auf Eilgang, so daß der Tisch der Fräsmaschine im Vorschub nach
rechts fährt. Nach Ansprechen des Vorschubschützes 17 wird dann wieder Schütz 23.
durch Ruhekontakt 223 abgeschaltet, so daß auch Arbeitskontakt 233 sich wieder öffnet
und das Vorschubschütz sich nur noch über den durch Arbeitskontakt 121 des Hilfsschützes
12 inzwischen vorbereiteten Steuerkreis II hält.
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Trifft jetzt der in Bahn II entsprechend eingestellte Anschlag auf
den Endschalter dieser Bahn, so unterbricht Kontakt 31 den Steuerkreis II des Vorschubschützes
und schließt Kontakt 3,5 den Steuerkreis II des Schrittschaltwerkschützes 21. Der
Vorschub wird daher abgeschaltet und das Schrittschaltwerk auf Schritt 3 weitergeschaltet.
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Auf Grund der in Abb. 1 angedeuteten Steck- bzw. Drucktastenverbindungen
erhalten dann die Klemmen 41 und 43 Strom und wird das Hilfsschütz 13 der Bahn III
erregt. Dadurch wird über Klemme 43 das Schütz 16 für Vorschub links an Strom gelegt,
doch wird dieser Vorschub durch den über Klemme 41 geschalteten Eilgang (Schütz
20) überbrückt. In diesem Fall werden durch die Arbeitskontakte 131 und 132 des
Hilfsschützes 13 die Steuerkreise III für das Vorschubschütz 16 und das Schrittschaltwerkschütz
21 vorbereitet. Die durch den entsprechend eingestellten Anschlag der Bahn III betätigten
Endschalterkontakte 32 und 36 bewirken daher die Stillsetzung der Tischbewegung
und Weiterschaltung des Schrittschaltwerkes auf Schritt 4. Dieser kann, wie schon
erwähnt, das Ende des Programms herbeiführen oder zu weiteren Schaltfolgen überleiten.
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Für die vorstehend behandelten Schaltschritte 2 und 3 wurden nur die
hauptsächlichen Schütze und Kontakte erwähnt. Die nicht besonders angeführten
Schütze
und Kontakte ergeben sich in Analogie zu den in Verbindung mit Schaltschritt 1 beschriebenen.
Beispiel 2 Es sei angenommen, daß in einem späteren Schritt, z. B. Schritt 8, die
Maschine auf Vorschub geschaltet wird, innerhalb dieses Vorschubweges aber keine
Anschlagbahn mehr frei ist, so daß eine Anschlagbahn, z. B. III, geschaltet wird,
die schon einen Anschlag von einem früheren Arbeitsgang enthält, der nunmehr an
falscher Stelle steht. Dieser Anschlag soll ohne Stillsetzung der Maschine überfahren
werden.
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Die in diesem Fall für die Schaltschritte 8 und 9 herzustellenden
Steck- bzw. Drucktastenverbindungen sind wieder in Abb. 1 als unterbrochene Kreise
eingezeichnet.
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Beim Schalten des Schrittes 8 wird über Klemme 42 in gleicher Weise,
wie weiter oben erläutert, das Vorschubschütz 17 geschaltet, und es werden über
die Arbeitskontakte 131 und 132 des Hilfsschützes 13 die Steuerkreise III des Vorschubschützes
17 und des Schrittschaltwerkschützes 21 vorbereitet. Außerdem wird über die waagerechte
Reihe 40 des oberen Kreuzschienenverteilers Hilfsschütz 15 erregt, sobald die Schaltung
des Schrittschaltwerkes beendet ist und damit Ruhekontakt 215 schließt.
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Wenn jetzt der in Bahn III liegende unerwünschte Anschlag die Endschalterkontakte
32, 36 betätigt, wird zunächst der laufende Vorschub nicht unterbrochen, da das
Kontrollschütz 23 durch Arbeitskontakt 155 überbrückt ist und das Vorschubschütz
17 infolgedessen auch weiter über Klemme 42 und Arbeitskontakt 233 Strom erhält.
Dagegen bewirkt das Schließen des Endschalterkontaktes 36 das Ansprechen des Schützes
21 und damit das Weiterschalten des Schrittschaltwerkes. Arbeitskontakt 151 überbrückt
nämlich die Ruhekontakte 181 und 191 der Vorschub-Hilfsschütze 18 und 19, so daß
im Gegensatz zu dem normalen Schalten der Vorschub für die Schaltung des Schrittschaltwerkes
nicht abgeschaltet zu sein braucht. Auch das Vorwählschütz 22 bleibt erregt und
damit der Arbeitskontakt 221 geschlossen, da der Steuerkreis dieses Schützes durch
Arbeitskontakt 152 überbrückt ist.
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Der im Schaltschritt 8 liegende unerwünschte Anschlag schaltet daher
das Schrittschaltwerk ohne Unterbrechung des laufenden Vorschubes auf Schritt 9.
In diesem Schaltschritt ist die Steck- bzw. Drucktastenv erbindung des Schrittes
8 mit Ausnahme der Anschlagüberfahrung wiederholt, so daß der Vorschub weitergeht,
für die Endschalterbetätigung jedoch die normalen Verhältnisse wiederhergestellt
sind. Um ein vorzeitiges Abschalten des Hilfsschützes 15 zu verhindern, welches
zu einer Unterbrechung des Vorschubes führen würde, hält sich dieses über seinen
Arbeitskontakt 154 und den Arbeitskontakt 216 des Schrittschaltwerkschützes 21 so
lange selbst, bis der Tischanschlag von dem Endschalter der Bahn III heruntergefahren
ist und der sich öffnende Endschalterkontakt 36 das Schrittschaltwerkschütz 21 wieder
abschaltet.