DE1146952B

DE1146952B - Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung der toten Zone bei Fuehlern fuer analog arbeitende unstetige Nachformeinrichtungen an Werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE1146952B
Application number: DEO7643A
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1960-09-23
Filing date: 1960-09-23
Publication date: 1963-04-11

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung der toten Zone bei Fühlern für analog arbeitende unstetige Nachformeinrichtungen an Werkzeugmaschinen Bei den unstetigen Nachformeinrichtungen wird vielfach mit einem elektrischen Kontaktfühler eine Schablone abgetastet. Entsprechend der Auslenkung des Kontaktfühlers werden verschiedene Kontakte geöffnet bzw. geschlossen. Den einzelnen Kontakten ist jeweils ein Stellglied, z. B. eine elektromagnetische Kupplung oder ein elektrohydraulisches Stehventil, zugeordnet, wobei jedes Stellglied eine Verstellung des Weges durch Schalten der Vorschübe bewirkt. Durch Ein- und Ausschalten wird eine vorgegebene Kontur mit einem Folgeregelkreis nachgeformt.
Ein derartiger Folgeregelkreis kann, wie Fig. 1 zeigt, wie folgt aufgebaut sein: Der die Schablone 1 abtastende Fühler 2, der mit dem Support 3 mechanisch verbunden ist, gibt die Regelabweichung X"" die aus der Differenz zwischen der Supportstellung (Fühlerstellung) und der Schablone entsteht, auf einen Verstärker 4. Dieser gibt über einen Schalter 5 elektronisch, elektromechanisch od. dgl.) die Stellgröße y an das Stellglied 6, das den Vorschubweg des Werkzeuges 7 gegenüber dem Werkstück 8 verändert. Der Antrieb 9 wirkt über eine Einstellvorrichtung 10 für die Vorschubgeschwindigkeit auf den Support 3.
Von derartigen unstetigen Systemen wird gefordert, daß sie ein vorgegebenes Meisterstück oder die entsprechend ausgebildete Schablone 1 mit großer Genauigkeit nachformen und daß sie ohne Eigenschwingungen des Regelkreises, also im Stabilitätsgebiet arbeiten. Die vom Regelkreis abhängige Nachformgenauigkeit hängt unter anderem von dem Abstand zweier Kontakte ab, die eine Vorschubänderung bewirken (z. B. dem Auslenkweg zwischen Kontakt »Plan vor aus« und dem Kontakt »Zurück ein«). Dieser Kontaktabstand soll als »tote Zone« bezeichnet werden, weil auf eine Änderung der Auslenkung des Fühlers innerhalb dieses Bereiches der Regelkreis nicht anspricht. Um die geforderte Nachformgenauigkeit zu erreichen, muß die tote Zone so klein wie möglich gehalten werden. Die tote Zone kann jedoch nur bis zu einem gewissen Wert reduziert werden, weil sich sonst in Abhängigkeit von der Vorschubgeschwindigkeit eine Instabilitätsschwingung (Dauerschwingung) des Regelkreises ergibt. Wird z. B. bei einem Schruppvorgang mit hohen Vorschubgeschwindigkeiten gearbeitet, so muß die tote Zone relativ groß eingestellt sein, während sie beim Schlichten kleiner eingestellt werden kann. Die Veränderung der toten Zone bedeutet jedoch bei den meisten Kontaktfühlern eine Einstellung von mehreren Stellschrauben.
An Stelle von Kontaktfühlern können auch analog arbeitende elektrische Fühler, also solche, die proportional zu ihrer Auslenkung eine elektrische Größe verändern, eingesetzt werden. Der bei Auslenkung dieser Fühler entstehenden elektrischen Ausgangs-; größe, z. B. Spannung, können genügend Schwellwerte elektrischer Kippstufen für das Betätigen der Stellglieder zugeordnet werden. Die tote Zone ist dann der Spannungsabstand zweier Schwellwerte. Zwischen die Fühler und die elektrischen Kippstufen kann auch hier ein Verstärker (Verstärkungsgrad auch kleiner als Eins möglich) geschaltet werden, der zur Verstärkung der Fühlerausgangsgröße dient. Der Fühler mit Verstärker und Kippstufen arbeitet also unstetig wie ein Kontaktfühler, obwohl der Fühler für sich ein analog messendes Element ist.
Es sind bereits elektrische Fühlersteuerungen bekannt, bei denen eine Änderung der Fühlerausgangsgröße vorgenommen wird, nämlich durch Änderung der Gittervorspannung der im Steuerkreis liegenden Röhren mittels Potentiometer. Dabei wird die Änderung der Fühlerausgangsgröße durch Einstellen der Potentiometer erreicht.
Eine andere bekannte Fühlersteuerung, bei der ein Taster mit einem Düsenbolometer derart vereinigt ist, daß die Düsenfahne vom Taster gesteuert wird, offenbahrt eine andere Ausführungsform für eine Maßnahme zur Änderung der Fühlerausgangsgröße, nämlich durch Änderung der Übersetzung zwischen der Bewegung der Bolometerfahne und dem Weg des Kontaktgebers für den Arbeitsstromkreis.
Bekannt ist ferner eine Überwachungseinrichtung für den Fühler einer elektrischen Fühlersteuerung, die bei instabilem Verhalten des Regelkreises durch Pendeln des Fühlers den Fühlvorschub heruntersteuern soll. Das Pendeln des Fühlers hat zwar gleichzeitig auch ein Pendeln der Fühlerausgangsgröße zur Folge, doch wird als Abhilfe nicht die Fühlerausgangsgröße, sondern der Fühlervorschub verändert.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einstellen der toten Zone bei Fühlern für analog arbeitende unstetige Nachformeinrichtungen an Werkzeugmaschinen zu schaffen, mit denen die tote Zone möglichst klein gehalten werden kann, so daß eine Optimierung des Regelkreises im Hinblick auf Nachformgenauigkeit und Stabilität gegeben ist.
Das wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Einstellung durch Änderung des Verstärkungsgrades eines dem Fühler nachgeschalteten Verstärkers vorgenommen wird. Dadurch wird, wie Fig. 2 zeigt, die Steilheit der Fühlerausgangsgröße, in dem Diagramm als Spannung dargestellt, beeinflußt. Die den elektrischen Kippstufen (Schalter) zugeordneten Schwellwerte (in Fig. 2 mit arabischen Ziffern 1 und 2 bezeichnet) werden entsprechend der Veränderung des Verstärkungsgrades wegmäßig früher oder später erreicht, und somit wird die tote Zone beeinflußt.
Es wird weiterhin vorgeschlagen, das Stellelement, das die Veränderung des Verstärkungsgrades des Verstärkers bewirkt, in Abhängigkeit von der Vorschubgeschwindigkeit so zu steuern oder zu regeln, daß nach einmaliger Zuordnung der toten Zone zu den Vorschubgeschwindigkeiten eine selbsttätige Einstellung der toten Zone und damit Optimierung des Regelkreises im Hinblick auf die Nachformgenauigkeit und die Stabilität des Regelkreises gegeben ist.
Die selbsttätige Einstellung der toten Zone in Abhängigkeit von der Vorschubgeschwindigkeit kann so vorgenommen werden (Fig.1), daß das Stelleiement a zur Änderung des Verstärkungsgrades mit einem Stellelement b zur Änderung der Vorschubgeschwindigkeit mechanisch verbunden wird. In Fig. 1 ist diese mechanische Verbindung durch die doppelt gestrichelte Linie einer Welle 11 zwischen den beiden Stellelementen a und b angedeutet. Durch das Hand- rad H wird also die Vorschubgeschwindigkeit eingestellt und damit gleichzeitig auch der Verstärkungsgrad (tote Zone) verändert.
Eine weitere Möglichkeit ist, die Vorschubgeschwindigkeit oder eine ihr proportionale Größe zu messen und damit den Verstärkungsgrad so zu beeinflussen, daß das Regelsystem optimal, also am Rand des Stabilitätsgebietes, mit kleinster möglicher toter Zone arbeitet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Einstellung der toten Zone bei Fühlern für analog arbeitende unstetige Nachformeinrichtungen an Werkzeugmaschinen, da. durch gekennzeichnet, daß die Einstellung durch Änderung des Verstärkungsgrades eines den Fühlern nachgeschalteten Verstärkers (4) vorgenommen wird.
2. Vorrichtung zum Ausüben des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB das Stellelement (a) zur Änderung des Verstärkungsgrades mit einem Stellelement (b) zur Anderung der Vorschubgeschwindigkeit verbunden ist oder ein der Vorschubgeschwindigkeit entsprechender Wert den Verstärkungsgrad so beeinflußt, daß sich die tote Zone selbsttätig einstellt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 704 939, 750567, 906 354, 918 821; deutsche Auslegeschrift Nr.1063 694.