DE1127450B

DE1127450B - Photoelektrische Vorschubsteuerung fuer Werkzeugmaschinen u. dgl.

Info

Publication number: DE1127450B
Application number: DEH23162A
Authority: DE
Inventors: Paul Hettler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1955-03-02
Filing date: 1955-03-02
Publication date: 1962-04-12

Description

Photoelektrische Vorschubsteuerung für Werkzeugmaschinen u. dgl. Die Erfindung bezieht sich auf eine photoelektrische Vorschubsteuerung für Werkzeugmaschinen u. dgl., bei der die Vorschubwege als Strecke auf einem synchron mit dem Vorschubmotor angetriebenen Streifen gespeichert sind und die Vorschubkupplungen durch Lichtschranken über den gespeicherten Weg angeschaltet werden.
Es ist bekannt, anschlaglose Steuerungen von Werkzeugbewegungen hoher Genauigkeit dadurch zu erzielen, daß, mittels Lichtschranken durchlaufender Steuerstreifen die Werkzeugvortriebselemente über Magnetkupplungen zeitgenau an die Vortriebswerke an- und wieder abgekuppelt werden, wobei die Genauigkeit der Arbeitswege noch durch Synchronlauf der Antriebsmotore für die Werkzeugbewegung und den Steuerstreifentransport steigerbar ist.
Bei den bekanntgewordenen Steuerungen dieser Art wirken sich noch eine Reihe von Unsicherheitsfaktoren ungünstig auf die Genauigkeit der Steuerung aus, wie beispielsweise unterschiedlicheVerzögerungen beim Schalten der Magnetkupplungen infolge Anderung der Betriebsbedingungen, Nachlassen der Lichtstärke bei den Lichtschranken oder äußere Lichteinflüsse, Dehnung des Steuerstreifens u. dgl. Da in der Regel die Werkzeuge auch nach dem gleichen Verfahren in die Ausgangsstellungen zurücktransportiert werden, addieren sich die Fehler unter Umständen. Bei Werkzeugmaschinen mit sehr vielseitigem Arbeitsspiel ist es oft nicht möglich, alle Werkzeugeinheiten mit eigener Steuerung für Vortrieb und Rückzug auszurüsten, da - der technische Aufwand dafür wirtschaftlich nicht tragbar und meistens auch praktisch nicht ausführbar ist.
In der Erfindung wird deshalb eine besondere Ausführung einer solchen Steuerung vorgeschlagen, welche die Auswirkungen der aufgezeichneten Nachteile weitgehend auszuschalten vermag und somit eine ungewöhnlich" große Genauigkeit der Arbeitswege der Werkzeuge bei verbilligtem Aufbau der gesamten Werkzeugmaschine ermöglicht.
Erfindungsgemäß sind die Vorschubwege vom Steuergerät 'aus durch Veränderung der Lichtstromstärke feinst regelbar; nach erfolgtem Vorschub und Öffnen der Kupplung wird das Werkzeug durch mechanische Kraftspeicher in bekannter Weise in festliegende, justierbare Ausgangsstellungen zurückgeholt.
Grundsätzlich wird also vorgeschlagen, die Werkzeuge durch die besondere Ausbildung der Triebwerke nur in der Arbeitsrichtung durch den Steuerstreifen zu bewegen und die Rückzugsbewegung im Schnellga ig durch ein mechanisches Element, wie Rückzugsfeder, Gegengewicht, Druckluftzylinder oder Hydraulikzylinder, erfolgen zu lassen. Durch die Zwischenschaltung von bremsenden Dämpfungselementen in die bewegten Massen wird eine ebenfalls maßgenaue Rückführung in die Ausgangsstellung ermöglicht.
Durch Geringhaltung der bewegten Massen bei möglichst hoher Drehzahl der Schaltkupplung wird die wirtschaftliche Anwendung einer stark überdimensionierten und damit rutschsicheren Elektrokupplung ermöglicht, wodurch Streuungen im zeitlichen Einsatzpunkt der Kupplung auf ein Minimum herabgemindert werden.
Durch Änderung der Lichtstärke in der Sendezelle der Lichtschranke wird ermöglicht, die Wegstrecken in feinsten Grenzen zu ändern und Wegveränderungen, die durch Veränderung sonst konstanter Faktoren, wie Netzspannung, Betriebswärme der Werkzeugmaschine, Dehnung des Steuerstreifens u. dgl., entstehen, auszugleichen.
Durch vorgeschaltete Taktschaltwalzen ist die Aufteilung eines größeren Arbeitsablaufes in Einzeltakte beliebiger Zeitlänge möglich. Dabei erfolgt die Umschaltung der Lichtschrankensteuereinheiten auf andere Vorschubtriebwerke, falls dies der Arbeitsablauf erfordert. Es sind an einer Werkzeugmaschine immer nur so viele Lichtschrankeneinheiten erforderlich, wie weggesteuerte Werkzeuge gleichzeitig im Einsatz sein müssen. Darüber hinaus kann die Taktschaltwalze über elektrisch schaltbare Werkzeugtrommeln den Vorschubtriebwerken verschiedenartige Werkzeuge vorschalten, wodurch die Vielfalt der Arbeitsmöglichkeiten eines Arbeitsspiels vergrößert wird, insbesondere aber auch beim Umstellen auf andere Werkstücke zeitraubende Veränderungen der Werkzeugausstattung erspart bleiben können.
Nach Fig. 1 ist das Werkzeug 13 über ein Vorschubtriebwerk, bestehend aus dem Rädersatz 9 und der Vortriebstange 12; und die vom Elektromagneten 7 geschaltete Scheibenkupplung 8 an den dauernd im Betrieb befindlichen Antriebssatz 10; 11 angeschlossen. Ein Steuerstreifen 1 auf dem Filmband 2 schaltet über eine Lichtschranke 3; bestehend aus Sendezelle 4 und Empfangszelle 5, die Kupplung 7 ein. Die direkt vom Stromnetz gespeiste Lichtquelle der Sendezelle 4 ist in der Leuchtstärke durch den Spannungssteller 4a regelbar. Entsprechend ändert sich der in der Empfangszelle 5 entstehende Sekundärstrom, dessen Stärke an einem Meßinstrument 6a ablesbar ist. Dieser Strom wird in einem ebenfalls netzgespeisten elektronischen Verstärker 6 verstärkt. Dieser verstärkte Strom betätigt ein- Schaltrelais, welches den Stromkreis der Magnetkupplung 7 ein-und ausschaltet.
Beim Abschalten der Magnetkupplung 8 wird mit Hilfe einer Rückholfeder 15 das Vortriebwerk 9, 12 mit dem Werkzeug 13 vom Werkstück 14 abgezogen und in eine genaue durch Anschlag festgelegte Ausgangsstellung zurückgeführt. An Stelle der Rückzugsfeder können, besonders dann, wenn schwere Massen zurückgeführt werden müssen, Preßluftzylinder oder Hydraulikzylinder treten, die mit einem bremsenden Dämpfungselement kombiniert sein können; um ein Material schonendes Anfahren an den Anschlag. zu gewährleisten.
Das Filmband 2 wird vom Triebwerk 17 bewegt, dessen Antriebsmotor 16 unmittelbar an das Netz angeschlossen ist. Eine erhöhte Genauigkeit der Steuerung wird dadurch erzielt, daß die Motore Il und 16 als Synchronläufer ausgebildet sind.
Fig. 2 erläutert den Zusammenhang zwischen der Lichtstromänderung und der Veränderung der gesteuerten Weglängen des Werkzeuges. Der Lichtstrahl 3 erreicht beim Eintauchen in den Steuerstreifen 1 seine volle Leuchtstärke erst nach dem Zurücklegen der Wegstrecke s. Entsprechend hat der Strom in der Empfangszelle 5 beim Eintauchen des Lichtstrahls den Wert Null und am Ende der Wegstrecke einen Konstantwert, der über die gesamte Streifenlänge beibehalten wird. Beim Austritt aus dein Steuerstreifen sinkt der Strom wieder auf den Wert Null ab. Der Stromanstieg innerhalb der Weg-Strecke s hat einen kurvenförmigen Verlauf, wie in der Zeichnung dargestellt, beispielsweise von 0 auf 6 mA. Dabei durchläuft der Strom die Ansprechgrenze 16 des Schaltrelais im elektronischen Verstärker 6, die, wieder beispielsweise, bei etwa 1,5 mA liegt. Wird eine geringere Lichtstromstärke eingestellt, etwa nur 4 oder 2 mA, verläuft die Stromanstiegskurve 19 flacher, und der Schnittpunkt mit der Anspruchsgrenze 18 verlagert sich von A nach B bzw. C. Je nach dem gewählten Übersetzungsverhältnis zwischen Streifenlänge und Werkzeugwegstrecke kann der Werkzeugweg in Grenzen von wenigem tausendstem von Millimetern bis zu wenigen zehnteln von Millimetern geregelt werden. In: Fig.3 wird das Zusammenspiel von drei Lichtsehrankensteuereinheiten 20 mit drei Werkzeugvorschubeinheiten 21, beispielhaft beim Einsatz an einer Drehmaschine gezeigt. Der zeitliche Einsatz der Werkzeuge kann beliebig voneinander abweichen und auch beliebig lang sein. Die gesamte Anlage ist denkbar einfach und übersichtlich aufzubauen: Ferner ist die Festlegung der Steuerstreifen auf rechnerischem Wege leicht durchzuführen.
Fig. 4 zeigt ebenfalls schematisch den Aufbau einer Werkzeugmaschinensteuerung, wobei eine Dreifach-Lichtschrankensteuerung an eine Taktschaltwalze 22 angeschlossen ist. Durch einen besonderen Lichtschrankenkontakt 23 wird nach Ablauf eines Arbeitstaktes der Schaltmagnet 24 der - Taktschaltwalze betätigt und so durch Anlegen anderer Vorschubeinheiten 21 über auf Taktlinien 25 liegende Verbindungskontakte.26 an die Lichtschrankensteuereinheiten 20 ein anderes Arbeitsspiel eingeleitet, wobei auf dem Filmband 2 jeweils andere Steuerstreifen angebracht sind: Die Zahl der Arbeitstakte kann sehr groß gehalten werden.
Fig.5 zeigt noch den Aufbau einer Werkzeugmaschinensteuerung ähnlich Fig. 4, jedoch mit dem Unterschied; daß nur 3 Vorschubeinheiten vorhanden sind; 'diesen jedoch durch elektromagnetische Auswahl aus Werkzeugbatterien 27 in einem neuen Arbeitstakt andere Werkzeuge vorgewählt werden können. Durch diese Anordnung kann die Vielzahl der Vorschubeinheiten vermindert werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Photoelektrische Vorschubsteuerung für Werkzeugmaschinen u. dgl., bei der die Vor-Schubwege als Strecke auf einem synchron mit dem Vorschubmotor angetriebenen Streifen gespeichert sind und die Vorschubkupplungen durch Liehtsehranken über den gespeicherten Weg angeschaltet.. =werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorseubwege.vom Steuergerät aus durch Veränderung der Lichtstromstärke feiest regelbar sind und daß nach erfolgtem Vorschub und Öffnen der Kupplung das Werkzeug durch mechanische - Kraftspeicher in bekannter Weise in festliegende,. justierbare Ausgangsstellungen zurückgeholt wird.
2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet; daß dem Steuergerät ein Taktschaltwerk angeschlossen ist, das je nach dem Arbeitstakt die Lichtschranken auf andere be-.liebig auswählbare Vorschubgetriebe umschaltet.
3. Steuerung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, .. daß durch das Taktschaltwerk den Vorschubgetrieben aus zu geordneten Werkzeugtrommeln jeweils für den Arbeitstakt erforderliche Einzelwerkzeuge vorgeschaltet werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 673 618, 887 724, 889 788; USA.-Patentschrift Nr. 2 358 746; deutsche Patentanmeldung _ D 2133 49a/210?. (bekanntgemacht am 18. -10:l951).; Zeitschrift »Radio Mentor«, 7/1953, S. 327,- 328.