DE1116309B

DE1116309B - Device for monitoring the set ratio between spindle speed and feed speed in milling machines with separate drive motors for spindle and feed

Info

Publication number: DE1116309B
Application number: DEW22768A
Authority: DE
Inventors: Werner Stenz; Bernhard Wedig
Original assignee: Fritz Werner AG
Current assignee: Fritz Werner AG
Priority date: 1958-02-13
Filing date: 1958-02-13
Publication date: 1961-11-02

Description

Einrichtung zur Überwachung des eingestellten Verhältnisses zwischen Spindeldrehzahl und Vorschubgeschwindigkeit bei Fräsmaschinen mit getrennten Antriebsmotoren für Spindel und Vorschub Bei Fräsmaschinen mit getrennten Antriebsmotoren für die Frässpindel und den Vorschub besteht die Gefahr, daß infolge Überlastung des Spindelmotors bzw. auch Rutschens im Spindelantrieb liegender Reibungskupplungen die Drehzahl der Frässpindel und damit des Fräsers unter den für den jeweils eingestellter Vorschub erforderlichen Wert fällt, wodurch, da die Vorschubgeschwindigkeit konstant bleibt, Beschädigungen des Fräsers oder auch der ganzen Maschine auftreten können.Device for monitoring the set ratio between Spindle speed and feed speed on milling machines with separate drive motors for spindle and feed For milling machines with separate drive motors for the Milling spindle and the feed there is a risk of overloading the spindle motor or friction clutches lying in the spindle drive slipping, the speed the milling spindle and thus the milling cutter below the feed rate set in each case required value falls, whereby, since the feed rate remains constant, Damage to the milling cutter or the entire machine can occur.

Um dieser Gefahr zu begegnen, ist eine Überwachungseinrichtung vorgeschlagen worden, bei welcher ein von einer Welle konstanter Drehzahl des Frässpindelgetriebes angetriebener drehzahlabhängiger Spannungsgeber über ein spannungs-und damit drehzahlabhängiges Relais den Vorschub erst nach Erreichen der zulässigen Spindeldrehzahl freigibt bzw. ihn bei Unterschreitung dieser Drehzahl wieder abschaltet. Es hat sich gezeigt, daß diese Einrichtung noch nicht vollkommen sicher arbeitet. Wenn das Spannungsrelais infolge einer Störung nicht anzieht, so tritt dies zwar nach außen dadurch in Erscheinung, daß der Vorschub nicht eingeschaltet werden kann; führt dagegen eine Störung dazu, daß das Spannungsrelais überhaupt nicht abfällt, was z. B. auf einen Kurzschluß innerhalb des Gerätes zurückzuführen sein kann, so ist die Überwachung des Gerätes abgestellt, ohne daß dieser Zustand für die Bedienungsperson der Maschine erkenntlich wäre. Die Bedienungsperson wird sich also in diesem Fall zu Unrecht auf das Gerät verlassen.To counter this risk, a monitoring device is proposed been, in which a shaft constant speed of the milling spindle gear Driven speed-dependent voltage transmitter via a voltage-dependent and thus speed-dependent one Relay only releases the feed after the permissible spindle speed has been reached or switches it off again when the speed falls below this level. It has shown, that this facility is not yet completely safe. When the voltage relay does not pick up as a result of a disturbance, this appears to the outside world as a result, that the feed cannot be switched on; on the other hand, if a disorder leads to that the voltage relay does not drop out at all, which z. B. on a short circuit can be traced back within the device, then the monitoring of the device turned off without this state being apparent to the operator of the machine were. In this case, the operator is wrongly accessing the device leaving.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Störungen der letzterwähnten Art dadurch erkennbar zu machen, daß nach Abschalten des Spindelantriebs dieser nicht wieder eingeschaltet werden kann. Damit tritt die Störung spätestens nach einer vorübergehenden Stillsetzung der Spindel in Erscheinung. Da derartige Stillsetzungen in verhältnismäßig kurzen Zeitabständen erfolgen, nämlich jeweils nach Beendigung eines Arbeitsablaufes zwecks Umspanners des Werkstückes, ist die Gewähr dafür gegeben, daß die Störung spätestens vor Beginn eines neuen Arbeitsablaufes erkannt wird.The invention is based on the problem of disturbances of the last-mentioned Kind to make it recognizable that after switching off the spindle drive this cannot be switched on again. This means that the malfunction occurs at the latest temporary shutdown of the spindle. Since such shutdowns take place at relatively short time intervals, namely after each termination of a work process for the purpose of re-tensioning the workpiece, the guarantee is given that that the fault is recognized at the latest before the start of a new work process.

Erfindungsgemäß wird die vorgenannte Aufgabe dadurch gelöst, daß ein zusätzliches, zusammen mit dem spannungsabhängigen Relais ansprechendes Relais den Steuerkreis des Spindelmotors oder einer im Spindelantrieb liegenden Elektrokupplung derart überwacht, daß nach Stillsetzung der Spindel ein Wiederschließen dieses Steuerkreises und damit Anlassen der Spindel nur bei entregtem Spannungsrelais möglich ist. Zweckmäßig wird ein Ruhekontakt des zusätzlichen Überwachungsrelais im Steuerkreis des SpindeImotors oder einer im Spindelantrieb liegenden Elektrokupplung in Reihe zu dem zum Einschalten dienenden Druckknopfschalter, jedoch parallel zum Haltekreis des. Einschaltrelais angeordnet.According to the invention, the aforementioned object is achieved in that a additional relay that responds together with the voltage-dependent relay Control circuit of the spindle motor or an electrical coupling located in the spindle drive monitored in such a way that this control circuit closes again after the spindle has been shut down and thus starting the spindle is only possible when the voltage relay is de-energized. Appropriate becomes a normally closed contact of the additional monitoring relay in the control circuit of the spindle motor or an electrical coupling in the spindle drive in series with the one for switching on serving push-button switch, but parallel to the holding circuit of the switch-on relay arranged.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung führt die Unterschreitung .der zulässigen unteren Spindeldrehzahl lediglich zum selbsttätigen Abschalten des Vorschubes, was beispielsweise dadurch erreicht werden kann, daß ein im Steuerkreis des Vorschubmotors liegender Arbeitskontakt des Spannungsrelais sich öffnet. Zur Unterbrechung des Spindelantriebes dient dagegen ein handbetätigter Schalter. In dieser Weise wird auf jeden Fäll ein Freischneiden des Fräsers erreicht, wenn der Vorschub z. B. infolge Überbelastung des Fräsers abgeschaltet wird In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt Abb. 1 einen mit Spannungsgeber ausgerüsteten Spindelantrieb einer Fräsmaschine, Abb. 2 den Stromlaufplan der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung.According to a further feature of the invention, the shortfall leads .the permissible lower spindle speed only for the automatic shutdown of the Feed, which can be achieved, for example, that a in the control circuit The normally open contact of the voltage relay located on the feed motor opens. To the A manually operated switch is used to interrupt the spindle drive. In In this way, a free cutting of the cutter is achieved in any case, if the Feed z. B. is switched off due to overloading of the cutter in the drawings an embodiment of the invention is shown. Fig. 1 shows one with Voltage transmitter equipped spindle drive of a milling machine, Fig. 2 the circuit diagram the monitoring device according to the invention.

Gemäß Abb. 1 treibt der Elektromotor 1 über einen Riemenantrieb 2 die Welle 3. Mit dieser Welle ist die Riemenscheibe 4 durch eine unter Federdruck stehende Reibungskupplung 5 bekannter Ausführung verbunden, deren Federdruck auf ein bestimmtes Drehmoment eingestellt ist, so daß, die Kupplung bei Überschreitung dieses Drehmomentes: rutscht. Ferner ist mit der Welle 3 über eine Elektro-Lamellenkupplung 7 ein Zahnrad 8 verbunden, welches über ein Zahnrad 9 die Welle 10 antreibt, auf der zwei weitere als Wendekupplungen wirkende Elektro=Lamellenkupplungen 11 und 12 angeordnet sind.. Die Kupplung 12 treibt über Zahnrad 13 unmittelbar das auf der Welle 15 sitzende doppelt breite Zahnrad 14 an; während Kupplung 11 in bekannter Weise über ein Umkehrgetriebe 16, 17, 18 auf das gleiche Zahnrad arbeitet.According to FIG. 1, the electric motor 1 drives via a belt drive 2 the shaft 3. With this shaft, the pulley 4 is under spring pressure by a standing friction clutch 5 of known design connected, the spring pressure on a certain torque is set so that the clutch at transgression this torque: slips. Furthermore, the shaft 3 has an electric multi-plate clutch 7 a gear 8 connected, which drives the shaft 10 via a gear 9 on the two other electro = multi-plate clutches 11 and acting as reversing clutches 12 are arranged .. The clutch 12 drives the gear 13 directly on the shaft 15 seated double-wide gear 14; while clutch 11 in known Way via a reverse gear 16, 17, 18 on the same gear works.

Von Welle 15 geht der Antrieb weiter über ein schematisch angedeutetes Stufengetriebe zur Frässpindel 21. Das Stufengetriebe enthält drei Verschiebeblöcke 22, 23 und 24, von denen die Räder des Blocks 22 mit den festen Rädern 25 und 26 der Welle 15, die Räder des Verschiebeblocks 23 mit den festen Rädern 27 und 28 der Welle 29 und die Räder des Blocks 24 mit den festen Rädern 30 und 31 der Frässpindel in Eingriff gebracht werden können. Die Welle 15 trägt eine elektromagnetisch betätigte Backenbremse 20, die zum. Abbremsen der Frässpindel dient.The drive continues from shaft 15 via a schematically indicated one Step gear for milling spindle 21. The step gear contains three shifting blocks 22, 23 and 24, of which the wheels of the block 22 with the fixed wheels 25 and 26 of the shaft 15, the wheels of the sliding block 23 with the fixed wheels 27 and 28 the shaft 29 and the wheels of the block 24 with the fixed wheels 30 and 31 of the milling spindle can be engaged. The shaft 15 carries an electromagnetically operated one Shoe brake 20, the. Braking the milling spindle is used.

Auf der Welle 15 ist ferner ein Geber 32 in Form einer an sich bekannten Tachometerdynarnomaschine angeordnet. Die Welle 15 liegt vor dem Stufengetriebe 22 bis 30, so daß ihre Drehzahl auch bei Änderung der Drehzahl der Spindel 21 konstant bleibt. Da zwischen der Welle 15 und der Spindel 21 eine kraftschlüssige Verbindung in Form der jeweils miteineiner im Eingriff befindlichen Zahnräder besteht, kann die Drehzahl der Welle 15 zur Kontrolle der Spindeldrehzahl dienen, d. h., daß bei richtiger Drehzahl dieser Welle auch die Spindeldrehzahl entsprechend der im Stufengetriebe eingestellten Übersetzung richtig sein muß. Andererseits liegt die Welle 15, vom Motor 1 aus gerechnet, hinter den Reibungskupplungen 5, 7, 11 und 12. Sie kann. daher gleichzeitig dazu dienen, das richtige Arbeiten dieser Kupplungen zu überwachen, da bei einem Rutschen der Kupplungen das Drehzahlverhältnis von Welle 15 zum Motor 1 nicht länger konstant sein würde.On the shaft 15 there is also an encoder 32 in the form of a known one Tachometer dynarnomaschine arranged. The shaft 15 is in front of the multi-step transmission 22 to 30, so that its speed is constant even when the speed of the spindle 21 changes remain. Since between the shaft 15 and the spindle 21 there is a non-positive connection in the form of each miteininer meshed gears, can the speed of the shaft 15 is used to control the spindle speed, d. i.e. that at correct speed of this shaft also the spindle speed corresponding to that in the multi-step gear set translation must be correct. On the other hand is the shaft 15, from Motor 1 calculated from behind the friction clutches 5, 7, 11 and 12. You can. therefore at the same time serve to monitor the correct operation of these couplings, because when the clutches slip, the speed ratio of shaft 15 to the motor 1 would no longer be constant.

Da die vom Geber 32 erzeugte Spannung einen Maßstab für die Drehzahl der Welle 15 darstellt, kann mit Hilfe dieser Spannung die Spindeldrehzahl kontrolliert werden. Praktisch wird man einen bestimmten Drehzahlbereich der Welle 15 zulassen, entsprechend dem für den jeweiligen Vorschub zulässigen Bereich der Spindeldrehzahl. Dieser Bereich kann beispielsweise 811/o der Nenndrehzahl der Motors betragen. Es muß dann Vorsorge getroffen sein, daß der Vorschub der Maschine nur arbeiten kann, solange die Spindeldrehzahl und damit die Drehzahl der Welle 15 innerhalb dieses Bereiches bleibt.Since the voltage generated by the encoder 32 is a measure of the speed of the shaft 15, the spindle speed can be controlled with the aid of this voltage will. In practice, you will allow a certain speed range of the shaft 15, corresponding to the spindle speed range permitted for the respective feed rate. This range can be, for example, 811 / o of the rated speed of the motor. It then precautions must be taken that the feed of the machine can only work as long as the spindle speed and thus the speed of the shaft 15 within this Area remains.

Wie Abb. 2 zeigt, wird die vom Geber 32 erzeugte Spannung einem Spannungsüberwacher 33 zugeleitet, der ein Relais 34 steuert.As shown in Fig. 2, the voltage generated by the encoder 32 is a voltage monitor 33 which controls a relay 34.

Das Gerät 33 ist an sich bekannt und soll daher nur in seiner Funktion beschrieben werden. An den Klemmen 1 und 2 dieses Gerätes liegt die Netzspannung, die nach Umformung in Gleichstrom mit Hilfe von Widerständen auf einen Wert eingestellt wird, der der zulässigen unteren Drehzahlgrenze der Welle 15 der Abb. 1 entspricht. Der Geber 32 ist an. die Klemmen 3 und 4 angeschlossen. Die von diesem Geber erzeugte Spannung wird innerhalb des. Gerätes 33 mit der entsprechend der zulässigen unteren Drehzahlgrenze eingestellten Vergleichsspannung verglichen. Wenn die Geberspannung den Vergleichswert erreicht hat, werden die Klemmen 5 und 6 an Strom gelegt, so daß das Relais 34 anzieht.The device 33 is known per se and should therefore only be used in its function to be discribed. The mains voltage is applied to terminals 1 and 2 of this device, which, after being converted into direct current, are set to a value with the help of resistors which corresponds to the permissible lower speed limit of shaft 15 in Fig. 1. The encoder 32 is on. terminals 3 and 4 connected. The one generated by this encoder Voltage is within the. Device 33 with the corresponding to the permissible lower Speed limit set reference voltage compared. When the encoder voltage has reached the comparison value, terminals 5 and 6 are connected to current, see above that the relay 34 picks up.

Der Stromlaufplan der Abb. 2 enthält außerdem die Relais 37 bis 39, von denen Relais 37 zum Einschalten des Spindelantriebes und Relais 38 zum Einschalten des Vorschubantriebes, dient, während Relais 39 die erfindungsgemäße Überwachungsfunktion hat. Das Einschalten des Spindelantriebes kann entweder durch Anlassen des Spindelmotors oder, bei dauernd laufendem Motor, durch Einschalten einer im Spindelantrieb liegenden Elektrokupplung erfolgen. Die Arbeits- und Ruhekontakte der Relais sind mit den gleichen Grundzahlen wie die Relais unter Hinzufügung einer fortlaufenden Indexzahl versehen.The circuit diagram in Fig. 2 also includes relays 37 to 39, of which relay 37 for switching on the spindle drive and relay 38 for switching on of the feed drive, while relay 39 serves the monitoring function according to the invention Has. The spindle drive can be switched on either by starting the spindle motor or, with the motor running continuously, by switching on one of the spindle drives Electric coupling done. The normally open and normally closed contacts of the relays are connected to the same basic numbers as the relays with the addition of a consecutive index number Mistake.

Die Arbeitsweise.der beschriebenen Einrichtung ist folgende: Beim Drücken des Druckknopfes 35 spricht Relais 37 an, da Ruhekontakt 393 und Schalter 36 geschlossen, sind, und hält sich über Kontakt 371 selbst. Damit läuft auch der Spindelmotor an bzw. wird die im Spindelantrieb liegende Elektrokupplung geschlossen und liefert der Geber 32 die erzeugte Spannung an den Spannungsüberwacher 33. Sobald die Spindel die zulässige untere Drehzahlgrenze und damit die Geberspannung den eingestellten Vergleichswert erreicht hat, wird, wie weiter oben beschrieben, das Relais 34 über Kontakt 391 eingeschaltet und hält sich über Kontakt 341 selbst. Der Arbeitskontakt 342 dieses Relais schließt, da Kontakt 373 anliegt, den Stromweg des Relais 38, so daß der Vorschubmotor eingeschaltet wird. Gleichzeitig zieht Arbeitskontakt 343 an und legt Relais 39 an Strom. Dieses hält sich über seinen Haltekontakt 392 und. den Arbeitskontakt 372 des Relais 37 und bringt die in den Stromwegen der Relais 37 und 38 liegenden Ruhekontakte 393 und 394 zum Öffnen.The method of operation of the device described is as follows: Pressing the push button 35 responds to relay 37, since the break contact 393 and switch 36 are closed, are, and hold themselves via contact 371. This also runs the Spindle motor on or the electrical coupling in the spindle drive is closed and the transmitter 32 supplies the generated voltage to the voltage monitor 33. As soon as the spindle the permissible lower speed limit and thus the encoder voltage has reached the set comparison value, as described above, the Relay 34 switched on via contact 391 and is maintained via contact 341. The normally open contact 342 of this relay closes the current path, since contact 373 is applied of relay 38 so that the feed motor is switched on. At the same time, working contact draws 343 and applies power to relay 39. This is held by its holding contact 392 and. the normally open contact 372 of the relay 37 and brings the in the current paths of the relay 37 and 38 lying rest contacts 393 and 394 for opening.

Sinkt nun während des Arbeitens der Maschine die Spindeldrehzahl unter die zulässige untere Grenze, so wird Relais 34 stromlos. Arbeitskontakt 342 fällt ab. Infolgedessen wird auch Relais. 38 stromlos und schaltet den Vorschub ab. Der Spindelantrieb läuft so lange weiter, bis. durch Betätigen des Druckknopfes 36 das Relais 37 abgeschaltet wird. Damit öffnet auch Kontakt 372, so daß auch Relais 39 stromlos wird.If the spindle speed drops below while the machine is working the permissible lower limit, relay 34 is de-energized. Normally open contact 342 falls away. As a result, it also becomes a relay. 38 de-energized and switches off the feed. Of the Spindle drive continues until. by pressing the push button 36 the Relay 37 is switched off. This also opens contact 372, so that relay 39 becomes de-energized.

Die Stillsetzung der Spindel nach jeder Beendigung eines Arbeitsablaufes erfolgt durch Betätigen des Schalters 36 entweder von Hand oder durch die Tischanschläge. Damit wird auch sofort der Vorschub unterbrochen, da mit dem Stromloswerden des Relais 37 auch der im Stromweg des Relais 38 liegende Arbeitskontakt 373 abfällt. Durch das Sinken der Fräserdrehzahl wird Relais 34 und über Arbeitskontakt 343 auch Relais. 39 abgeschaltet.The shutdown of the spindle after each completion of a work process takes place by actuating the switch 36 either by hand or by means of the table stops. This also immediately interrupts the feed, since when the power is cut off Relay 37 also the normally open contact 373 lying in the current path of the relay 38 drops out. As the milling cutter speed drops, relay 34 and normally open contact 343 also become Relay. 39 switched off.

Sollte infolge einer Störung im. Gerät 33 Relais 34 nicht abfallen, so bleibt auch Relais 39 erregt. Der Ruhekontakt 393 dieses Relais hält daher auch den Stromweg des Relais 37 offen, so d'aß auch bei Betätigung des Anlaßdruckknopfes 35 der Spindelantrieb nicht eingeschaltet werden kann. Erst wenn die Störung beseitigt ist, kann die Maschine wieder in Betrieb gesetzt werden.If as a result of a malfunction in the. Device 33 relay 34 does not drop out, so relay 39 also remains energized. The normally closed contact 393 of this relay therefore also holds the current path of the relay 37 is open, so even when the starter pushbutton is pressed 35 the spindle drive cannot be switched on. Only when the fault has been eliminated the machine can be put back into operation.

Claims

PATENT CLAIMS; 1. Device for monitoring the set Relationship between spindle speed and feed speed on milling machines with separate drive motors for spindle and feed, in which a speed-dependent one driven by a shaft of constant speed of the milling spindle gear Voltage transmitter controls the feed via a voltage and thus speed-dependent relay only enables the spindle speed after reaching the permissible spindle speed or if it is not reached this speed switches off again, characterized in that an additional, together with the voltage-dependent relay (34) responding relay (39) the control circuit of the spindle motor or an electrical coupling located in the spindle drive monitors that this control circuit is closed again after the spindle has been shut down and thus starting the spindle is only possible when the voltage relay (34) is de-energized.

2. Device according to claim 1, characterized in that a. Normally closed (393) of the additional monitoring relay (39) in the control circuit of the spindle motor or one Electric coupling located in the spindle drive in series with the one used for switching on Switch (push button 35), but parallel to the hold circuit, of the switch-on relay (37) lies.

3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that when it falls below the permissible, lower spindle speed, only the feed is automatic switches off, e.g. B. by a contact lying in the control circuit of the feed motor of the voltage relay (34), but a manually operated one to interrupt the spindle drive Switch (36) is provided. Publications considered: German Patent Specifications No. 693181, 906 589.