DE1133014B

DE1133014B - Elektrische Programmsteuerung fuer Maschinen zur Metallbearbeitung

Info

Publication number: DE1133014B
Application number: DEF29430A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Schoppelrey
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1959-09-22
Filing date: 1959-09-22
Publication date: 1962-07-12
Also published as: US2994000A; GB916269A; FR1266874A

Description

Elektrische Programmsteuerung für Maschinen zur Metallbearbeitung Die Erfindung bezieht sich auf eine Programmsteuerung für Maschinen zur Metallbearbeitung, wobei eine am Umfang mit mehreren parallel zur Trommelachse verlaufenden Schlitzen versehene Schalttrommel ein durch unterschiedliche Schlitzausbildung in der Trommel festgelegtes Arbeitsprogramm enthält, das die Bewegungsorgane der Maschine steuert, wobei die Steuerung durch eine Lichtschranke erfolgt, welche durch die Schlitze infolge einer Rotations- bzw. Axialbewegung der Trommel betätigt wird.
Es ist bekannt, für die halb- oder vollautomatische Bedienung solcher Maschinen mechanische, hydraulische oder pneumatische Steuerungen zu verwenden. Diese Steuerungen sind jedoch fertigungsmäßig und konstruktiv kompliziert, haben lange Schaltzeiten und unterliegen der Abnutzung, beides hervorgerufen durch auftretende Reibung und Massenkräfte. Durch die Abnutzung der Steuerteile kann es zu Ungenauigkeiten in der Fertigung kommen. Außerdem erfordern diese Steuerungen lange Einstellzeiten, wenn das Bearbeitungsprogramm geändert werden soll.
Es ist weiterhin eine Maschinensteuerung durch eine Schwachstrom-Relaiskette bekannt, die die Ausführung und Übertragung der Steuervorgänge auf elektrischem Wege vornimmt. Daher hat diese Ausführung gegenüber dem vorher Beschriebenen wesentliche Vorteile, da sie konstruktiv und fertigungsmäßig einfacher ist und die Massenkräfte sowie die Reibung der Übertragung keine Rolle mehr spielen. Da aber die Impulse für die Schaltung noch auf mechanischem Wege über Endschalter bzw. Endschaltergruppen am Maschinenbett und Anschläge am Werkzeugschlitten erzeugt werden, treffen für diesen Teil noch immer die schon aufgeführten Nachteile zu.
Es ist ferner bekannt, automatische Steuereinrichtungen zu verwenden, die aus einem endlosen Band bestehen, das auf seiner Länge verteilte Durchbrüche beliebiger Art aufweist: Solche Einrichtungen sind für die Steuerung von Bewegungsabläufen an Werkzeugmaschinen nicht geeignet, da sie keinen kontinuierlichen Axialvorschub des Bandes ermöglichen und außerdem ein flexibles Band für eine genaue Steuerung, wie sie bei Werkzeugmaschinen erforderlich ist, nicht verwendbar ist. Es ist auch bekannt, mit Durchbrüchen bzw. reflektierenden Flächen versehene Trommeln zusammen mit einer Lichtquelle und einer Fotozelle zur Regelung zu verwenden. Diese Vorrichtungen sind zur Steuerung von Werkzeugmaschinen ebenfalls nicht geeignet, da auch hier keine kontinuierliche Axialbewegung der Trommel erfolgt.
Es ist weiter ein Steuergerät für Spulenwickelmaschinen bekannt, das aus einer mit Bohrungen versehenen Schalttrommel und einer Lichtschranke besteht und wobei beide mechanisch über eine Zugspindel verbunden sind. Die Trommel führt eine kontinuierliche Drehbewegung aus, die über die Zugspindel die Axialbewegung der Lichtschranke bewirkt. Da sich die Schalttrommel und die Lichtschranke gleichzeitig bewegen, ergibt sich als Nachteil dieser Steuerung, daß nur das Programm für einen bestimmten Arbeitsgang gespeichert werden kann. Ein derartiges Steuergerät ist somit für Maschinen zur Metallbearbeitung ungeeignet.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Einrichtungen zu vermeiden und eine Steuerung für Maschinen zur Metallbearbeitung zu schaffen, die mit höchster Präzision arbeitet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die axiale Bewegung der Trommel in Abhängigkeit von der Bewegung des Werkzeugschlittens entweder über ein Getriebe mit beliebiger Übersetzung auf einen eigenen Schlitten oder direkt durch Befestigung des Trommelachsenlagers am Werkzeugschütten erfolgt. Ihre Rotationsbewegung erfolgt erfindungsgemäß durch elektromagnetische Weiterschaltung über ein Klinkengesperre oder dergleichen, wobei die Schaltimpulse von der Lichtschranke direkt oder über Relais an den Elektromagneten des Klinkengesperres erteilt werden.
Von Vorteil ist hierbei, daß entsprechend der Zahl der Schlitze in der Trommel eine sehr große Zahl von Steuerbefehlen gespeichert und nacheinander von der Maschine ausgeführt werden können. Durch die Verwendung einer Trommel ist eine sehr genaue Steuerung erreichbar, da keine flexiblen Teile vorhanden sind. Die Trommel bewegt sich immer in Abhängigkeit von der Bewegung des Werkzeugschlittens, wodurch eine hohe Genauigkeit der Steuerung erreicht wird. Diese Anlage arbeitet vollkommen berührungsfrei, ohne Massenkräfte sowie ohne Reibung. Infolgedessen sind die Schaltzeiten klein, und es tritt keine Abnutzung auf, was eine Erhöhung der Arbeitsgenauigkeit mit sich bringt. Soll der gesamte, aus einer Reihe von Einzelschritten aufgebaute Bearbeitungsverlauf geändert werden, so wird die Einstellzeit dadurch vermindert, daß eine andere, auf einer zweiten Trommel vorbereitete Programmfolge lediglich durch einfachen Trommelwechsel eingegeben werden kann. Außerdem ist die Anlage konstruktiv einfach. Alle Bauteile können sehr leicht und klein gehalten und einfach gefertigt werden. Die Betriebssicherheit ist auch gegenüber den anderen Steuerungen sehr hoch, da die Fotodiode in Verbindung mit Transistoren arbeitet und diese eine lange Lebensdauer haben.
Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel eine vereinfachte Darstellung der Programmsteuerung. Das Maschinenbett 1 trägt in bekannter Weise einen Werkzeugschlitten 2, auf dem die Schalttrommel 3 drehbar gelagert ist. Die Radialbewegung der Schalttrommel wird durch den Elektromagneten 4 und das Klinkengesperre 5 bewerkstelligt. Teil 6 dient zum Sichern der Trommel gegen eine ungewollte radiale Verdrehung. Die Lichtschranke besteht aus der Glühlampe 7 und der Fotozelle (Fotodiode) 8, die beide fest mit dem Maschinenbett 1 verbunden sind. Die Steuerung erfolgt nun durch die Abdeckbleche 9, die entsprechend dem gewünschten Arbeitsablauf der Maschine in den Trommelschlitzen angebracht werden können.
Die Wirkungsweise der Steuervorrichtung ist folgende: Beim Einschalten der Maschine fällt ein Lichtstrahl der Glühlampe'? durch den Spalt der Trommel 3 auf die Fotodiode B. Dadurch wird ein bestimmter Arbeitsvorgang bewirkt, beispielsweise wird eine Bewegung des Schlittens 2 in Richtung x ausgelöst. Deckt nun durch diese Bewegung eines der Blechplättchen 9 den Lichtstrahl der Lampe ? ab, so schaltet diese Unterbrechung des Lichtstrahls den elektrischen Strom im Fotodiodenkreis ab und gibt dadurch einen Steuerimpuls an einen Schalter bzw. die Relaissteuerung. Die Lichtschranke ist dabei so geschaltet, daß nur eine Abdeckung des Lichtstrahls der Glühbirne 7 durch das Blech 9 einen Schaltimpuls bewirkt und nicht etwa auch ein Stromausfall an dieser Birne. Ein Stromausfall an der Glühbirne bewirkt ein sofortiges Ausschalten der Maschine.
Bei der Verwendung eines einfachen Schalters zur Verarbeitung der von der Lichtschranke gelieferten Impulse ist eine relativ einfache Ein-Aus-Steuerung möglich; beispielsweise schaltet eine damit ausgerüstete Bohrmaschine nach erreichter Bohrtiefe automatisch aus: Jedoch bietet diese Steuerung schon bei derartig einfachen Schaltvorgängen alle geschilderten Vorteile gegenüber anderen Steuerungsarten. Durch die Kombination der Schalttrommel und der Lichtschranke mit einer an sich bekannten Relaissteuerung ist es möglich, mittels der Impulse der Lichtschranke die Rotationsbewegung der Schalttrommel zu bewirken und eine andere Werkzeug- und Werkstückgeschwindigkeit in gewünschter Reihenfolge zu erreichen. Die Größe und Richtung der Geschwindigkeit ist durch eine entsprechende Ausbildung der Relaiskette beliebig bestimmbar. Dadurch sind z. B. bei einer Bohrmaschine nacheinander zwei verschiedene Vorschubgeschwindigkeiten für Anfahren und für den Arbeitsgang und ein Schnellgang für das Ausfahren des Werkzeugs vollautomatisch zu erzielen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Elektrische Programmsteuerung für Maschinen zur Metallbearbeitung, wobei eine am Umfang mit mehreren parallel zur Trommelachse verlaufenden Schlitzen versehene Schalttrommel ein durch unterschiedliche Schlitzausbildung in der Trommel festgelegtes Arbeitsprogramm enthält, das die Bewegungsorgane der Maschine steuert, wobei die Steuerung durch eine Lichtschranke erfolgt, welche durch die Schlitze infolge einer Rotations- bzw. Axialbewegung der Trommel betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Bewegung der Trommel in Abhängigkeit von der Bewegung des Werkzeugschlittens entweder über ein Getriebe mit beliebiger I7bersetzung auf einen eigenen Schlitten oder direkt durch Befestigung des Trommelachsenlagers am Werkzeugschlitten und die Rotationsbewegung der Trommel durch .elektromagnetische Weiterschaltung über ein Klinkengesperre od. dgl. erfolgt, wobei die Schaltimpulse von der Lichtschranke direkt oder über Relais an den Elektromagneten des Klinkengesperres .erteilt werden.
2. Programmsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedliche Schlitzausbildung an der Trommel zur Festlegung eines Programms durch Abdeckung der Schlitze mittels Blechplättchen bewirkt wird.
3. Programmsteuerung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß .die Lichtschranke aus einer Glühlampe und einer Fotodiode besteht, der Schalttransistoren zugeordnet sind.
4. Programmsteuerung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerimpulse der Lichtschranke an eine an sich bekannte Relaissteuerung gegeben werden: In Betracht gezogene Druckschriften: Österreichische Patentschrift Nr. 185 895; französische Patentschrift Nr. 1134 946; deutsches :Gebrauchsmuster Nr. 1767107.