DE1199855B - Elektronische Steuerung einer Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

IHJNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

I) IC U 1 S CHES

PATENTAMT

^l£\ ό

AUSLEGESCHRIFT

06 β J 199 855 Int. CL:

G05f

G05g

Deutsche Kl.: 21 c - 46/33

Aktenzeichen: B 54695 VIII b/21 c
^Anmeldetag^: 5.September 1959
"Auslegetag: 2. September 1965

Die Hrfmdung betrifft ein.e_elektronische Steuerung eitler Wcrkzeufimaschinf unter Verwendüng~~emer Schaltung mit digitaler und/oder analoger Eingabe tier Meßwerte, die-an den von der Maschine zu beiirhcitcndcn Werkstücken ermittelt und mit e^ngespeicherten Sollwerten verglichen werden, wobei aus ilen Verglcichswerten Steuergrößen für die Programmsteuerung der Maschine abgeleitet werden.

Hs sind digitale Steuerungen von Werkzeugmaschinen bekannt, bei denen die zur Positionierung ilci ficjienseitigen Lage von Werkzeug und Werkstück dienenden Meßzahlen in die Maschine eingegeben werden. Die Anwendung erfolgt insbesondere bei solchen Werkzeugmaschinen, bei denen nach der POMÜpnicrung von Werkzeug und Werkstück ein an-

D/fCWicifcndcr manueller oder ebenfalls gesteuerter •Arbeitsgang erfolgt, 2. B. die Betätigung einer Bohr-.— spindel oder z. B. die Steuerung der Arbeitswege eines Fingerfräsers bei Fräsmaschinen, in unter Umstünden sehr kleinen Schritten. Die einzelnen Vor-Kchubschrittc in den Koordinatenrichtungen werden dabei vorher entweder von einer besonderen Rechenluge luif Grund der Liste der Sollkoordinaten berechnet und als Programm auf ein Speichermedium, z. B. Lochstreifen, Lochkarte oder Magnetband, einge-^as schrieben, welches danach in die Steuereinrichtung tier Werkzeugmaschine eingegeben wird, oder das Programm gibt nur die Sollwerte der Eckpunkte oder finderer Zeichnungspunkte mit relativ weitem Abstand ein, und die Koordinaten für die Einzelschritte des Vorschubes werden durch lineare oder quadratische Interpolation in der Steuereinrichtung selbst errechnet.

Die Programmierung kann dabei außer durch die schon genannten "Mittel auch durch Stecktafeln, Drucktasten, Drehschalter, Stöj^elfelderT^ockenanordnungen usw. erfolgen.

Weiterhin sind Programmsteuerungen bekannt, bei denen mehrere Einzelsteuervorgänge über einen oder mehrere Vollzugsmelder (Endschalter) ausgelöst werden. Diese Vollzugsmelder dienen dazu, einen Tcilbcarbeitungsvorgang, bei dem die einzelnen Beurbeitungsschritte wiederum z. B. durch eine Programmsteuerung gesteuert werden, beim Erreichen des Endmaßes abzuschließen und anschließend —· falls vorgesehen — den nächsten Verfahrensschritt einzuleiten. Es muß also für jedes Teilprogramm je ein Endschalter vorhanden sein, oder es muß nach jedem Teilprogramm der Endschalter neu von Hand eingestellt werden.

..... Weiterhin sind Werkzeugmaschinen bekannt, bei denen das Bearbeitungswerkzeug durch Schablonen, Elektronische Steuerung einer
Werkzeugmaschine

Anmelder:

Dr.-Ing. W. de Beauclair,

Darmstadt, Am Oberfeld 13

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. W. de Beauclair, Darmstadt

Modelle oder gezeichnete Kurven analog nachgesteuert wird, und zwar erfolgt hierbei das Abtasten der Schablonen usw. mittels lichtelektrischer, hydraulischer, elektrischer oder anderer Abtasteinrichtungen. Diese Werkzeugmaschinen werden gewöhnlich als Kopiermaschinen bezeichnet. Die zu kopierenden Schablonen u. dgl. geben die Sollmaße des fertigen Werkstückes an, und zwar ähnlich wie bei der digitalen Steuerung die Liste der Konstruktionsmaße. Die Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück wird auf Grund der Schablone derart gesteuert, daß das Werkstück mit Sollmaßen gefertigt wird, und zwar in einem einzigen — meist spanabnehmenden — Arbeitsgang, ohne Rücksicht darauf, ob in diesem Arbeitsgang die Leistungsfähigkeit von Werkzeug oder Maschine überschritten wird. Solche Steuerverfahren erfordern deshalb eine genaue Überprüfung des vorzunehmenden Bearbeitungsschrittes, oder sie können nur zur genauen Endbearbeitung grob vorbearbeiteter Werkstücke dienen. Soll jedoch eine automatische Bearbeitung vom Ausgangsmaterial bis zum Fertigteil durchgeführt werden, so muß jeder wegen des maximal zulässigen Spanquerschnittes notwendige grob bearbeitende Arbeitsgang einzeln gesteuert werden. Dies erfolgt z. B. durch ein ausführliches Programmieren, wodurch die einzelnen Vorschubschritte vorgegeben werden oder auch die Schablone bei jedem Arbeitsgang verschöben wird.

Die hierfür erforderlichen Steuerungen erfordern jedoch einen erheblichen zusätzlichen Aufwand und stellen Fehlerquellen dar.

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Bei solchen Werkzeugmaschinen nach dem Kopier- Werkzeuges und/oder dem Material des Werkstückes

verfahren ist es außerdem bekannt, den Kopier- dimensioniert ist, und daßjms den Meßwerten und

Vorgang mittels einer elektrischen Folgesteuerung dem zusätzlichen Wert Steuergrößen, z. B. Impulse,

entsprechend den verschiedenen durch die Kriim- abgeleitet werden, die eine repetierende Steuerung

nuing der zu bearbeitenden Fläche vorgeschriebenen 5 des Werkzeuges bis zur Erreichung der Endmaße

Richtungen in einzelne Kopiervorgänge aufzulösen. des Werkstückes bewirken.

Alle diese bekannten digitalen und analogen Ver- Durch die Erfindung wird also eine Werkzeugfahren zur Automatisierung von Werkzeugmaschinen maschinensteuerung für analoge oder digitale Wertermöglichen es nicht, selbsttä^ig_johji^_ausführliche eingabe geschaffen, welche so lange mit selbsttätig , / Programmierung., mehrere Arbeitsgänge!gleicher Art io sich wiederholenden Bearbeitungsschritten eines je-Y zur mehrmaligen Spanabnahme bis zum Erreichen weils begrenzten Arbeitsvorschubes im Sinne bzw. /\des gewünschten "SöTimaßes durchzuführen. Es wer- in Richtung eines eingegebenen Sollwertes arbeitet, ; den nur das oder die Konstruktionssollmaße ange- bis dieser in der jeweils erforderlichen Schrittanzahl geben, nicht jfber jeder einzelne "spanabnehmende selbsttätig erreicht ist. Eine derartige Steuerung ist Arbeitsgang selbsrp^rog^rammi^ert· *5 z· B- bei spanabhebenden Werkzeugmaschinen von

Weiterhin "sind Steuerungen für automatische Bedeutung, wenn die maximal zulässige Spandecke V

Werkzeugmaschinen bekannt, welche alle von Hand unterhalb der Stärke des zum Erreichen des End- /' >

ausgeführten Steuerbewegungen z. B. des Drehstahl- maßes abzuhebenden Spanes liegt. Das Programm

Supportes oder den zeitlichen Verlauf seiner Bewe- für die Herstellung der Endmaße kann — unabhän- \

gungen zur fachgemäßen Herstellung eines ersten 20 gig von der Spandicke oder umgekehrt — verändert L

Werkstückes auf sollgemäße Abmessungen mit ge- werden. Die Anzahl der notwendigen Abschnitte A

eigneten Mitteln speichern, z.B. als verschiedene stellt. sich__daberiüFölmäti'sch~ ein. " / .',

Frequenzen auf Magnetbändern, und nach diesem Eine~vörteilhafte ÄüilöHrüng der Erfindung ist gespeicherten Programm anschließend beliebig viele dadurch gekennzeichnet, daß für mindestens eine weitere Werkstücke in genau gleicher Arbeitsweise 25 Vorschubrichtung außer einem Istwertgeber und herstellen. Hierbei ist also der erste Arbeitsablauf einem Endsollwertgeber mit einer zugehörigen Vervollkommen manuell durchzuführen; es wird mit gleichsschaltung ein nach jedem spanabhebenden allen subjektiven Einzelheiten der manuellen Arbeit Teilarbeitsgang rückstellbarer Differenz-Istwertgeber als Befehlsfolge für das Bearbeiten aller folgenden vorgesehen ist, der zusammen mit" einem Maximal-Werkstücke benutzt, die also wie das erste in meist 30 SollwerfgerJeFTür die Spanstärke eine weitere Vernicht fehlerfreier und nicht optimaler Art gefertigt gleichsschaltung ansteuert, und daß die Ausgänge werden. · beiier Vergleichsschaltungen an eine nur auf das Dieses automatisch gesteuerte Nacharbeiten eines jeweils zuerst auftretende Gleichheitssignal anspreersten manuellen Arbeitsganges bietet nicht die Vor- chende Fortschalteinrichtung für die aufeinanderteile einer vollautomatischen, vorher berechneten 35 folgenden Steuerbefehle angeschlossen sind. Bei Arbeitsweise und gibt vor allem keine Gewähr dafür, dieser Anordnung wird infolge des gemeinsamen daß auf die günstigste Weise, z. B. auch mit größter Anschlusses der Vergleichsschaltungen an die Fortzulässiger Arbeitsgeschwindigkeit, gefertigt wird. Bei schalteinrichtung für die programmgemäß aufeinder Serienproduktion vieler Werkstücke addieren anderfolgenden Arbeitsschritte selbsttätig der jeweils sich die nicht optimalen Bearbeitungsschritte einer 40 zuerst erreichte und somit^jnaßgebende Sollwert manuellen Erstfertigung zu beträchtlichen Werten. wirksam. Damit können"ferner in einfacher Welse Nur eine vollautomatische Steuerung kann solche die weiter erforderlichen Steuerbefehle für den subjektiven Fehlerquellen vermeiden und eine opti- Arbeitsablauf ausgewählt werden,
male Fertigung sichern. Insbesondere kann die Anordnung hierzu derart Die Erfindung ist aus der Kenntnis der beschrie- 45 getroffen werden, daß der Ausgang mindestens einer • benen Nachteile der bisher bekannten Verfahren zur der beiden Vergleichsschaltungen an Schaltmittel ani Steuerung von Werkzeugmaschinen erwachsen. Ihr schaltbar ist, die wechselwme_Wirkverbindungen ) liegt die Aufgabe zugrunde, ein „Yöllautpmatisches der Sollwertgeber für zuwiederholendFTe^ärTMts- \] i Bearbeiten vom Rohmaterial bis zum Fertigteil zu glngLb^riSrJweijCTf^raid^P^r^rammschritte mit A ; ermöglichen, ohne andere als die zum Erreichen des 50 den zugehörigen Eingängen der Vergleichsschaffun- / \ ■, Fertigungsmaßes nötigen Sollmaße..des...Fertigteiles, ger^steuern". Diese Schaltung fuhrt die!Auswahl zwi- ' den maximal zulässigen Bearbeitungsvorschub und scKerf den verfügbaren Sollwerten für den jeweils die etwa erForderlicheKonstanz einzugeben und ohne nächstfolgenden Arbeitsgang . bzw. Arbeitsschritt, 1 z. B. eine Programmliste_emzuschreiben und lochen nämlich entweder für..eine .Wiederholung des letzten j zu müssen und ohne manuelle grobe Vor- oder voll- 55 oder für einen^di^fiyi^nden^SchZitt,...!^ einfacher ¹ ständige Erstbearbeitung oder Nachregelung. Weise selbsttätig durch.

Die elektronische Steuerung unter Verwendung Elfte andere Ausgestaltung der Erfindung ist da-

einer Schaltung mit digitaler oder analoger Eingabe durch gekennzeichnet, daß der Differenz-Istwertgeber

der Meßwerte, die an den von einer Werkzeug- als an die zugehörige Vergleichsschaltung ange-

maschine zu bearbeitenden Werkstücken ermittelt 60 schlossenes Ausgangsglied einen den Arbeitsweg

und mit eingespeicherten Sollwerten verglichen wer- (Spanstärke) für jeden Teilvorschub unabhängig von

den, wobei aus den Vergleichswerten Steuergrößen der Vorschubrichtung speichernden Zähler aufweist,

für die Programmsteuerung der Maschine abgeleitet Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die Freiwerden, ist gemäß der Erfindung dadurch gekenji=· stellung des Werkzeuges beim Rückführen in die

zejghnet, daß außer den den Endmaßen der Werk- 65 Ausgangsstellung für die Wiederholung eines Teil-

■ stuclr"entsprechenden__§iSlwejnpi;7ein.".züsttelieher, arbeitsganges nur durch Einschalten eines entspre-

von—diesen" Endmaßen unabhängiger Wert in die chenden anderen Sollwertes über die für die Zu-

Schaltung "einzuspeichern ist, der nach der Art" des stellung vorhandene Vergleichsschaltung und über

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ilrii gleichen Islwertgeber geregelt werden kann. Fig. 6 eine Schahplatte zur Schrittauswahl bei

(iq'cniibcr den entsprechenden Einrichtungen für "digitaler oder analoger oder gemischter Steuerung,

I julsicllungswerte, die ohnehin für beide Richtungs- Fig. 7 ein Schema der Bearbeitung eines Werk-

vor/ciclicn (Vorschub und Rückzug) wirksam sind, Stückes mit kombiniert digital-analoger Werteingabe,

isi hei der letztgenannten Ausführung der Erfindung 5 Fig. 8 eine Anordnung der abzutastenden Kurven

zu belichten, daß für die Differenzstellungsgeber im Abtastgerät mit den Anschaltkoordinaten,

Keine festen Ausgangskoordinaten verfügbar sind. Fig. 9 ein Blockschaltbild für gemischt digital-

I ine Berücksichtigung des Richtungsvorzeichens der analoge Werteingabe.

I iiisiellbewegiingen läßt sich daher hier im allge- Um die zum Aufbau der erfindungsgemäßen

meinen nicht ohne besondere, z. B. geschwindigkeits- io repetierenden Steuereinrichtung benutzten Grund-

ίΐΙΊιϋημίμο Meßfühler erreichen. In diesem Zusam- lagen beschreiben zu können, ist in Fig. 1 schema-

πΗ-ηΙι,ιημ ergibt sich ferner eine besonders einfache tisch das seit langem bekannte Prinzip der Verkopp-

Ausfiihrung des Differenz-Istwertgebers dadurch, daß lung von Werkzeugmaschine und Steuerungsemrich-

ein Kückstelleingang des Speicherelements des Diffe- tung für digitale oder analoge Werteingaben zu einem

ivnz-Istwertgebers an den Ausgang der zugehörigen 15 geschlossenen Regelkreis dargestellt.

Vergleichsschaltung angeschlossen ist. Die Werkzeugmaschine 1 besitzt einen Werkstück-

l-ine weitere Ausführung der Erfindung für eine oder Werkzeugträger, kurz_JKreuzsupport 2 genannt,

Werkzeugmaschine mit analoger-Sollwer-teingabe ist dessen beide Antriebsspindeln für die x- und y-Ko-

iliidiirch gckcnnzeichnet^d.aß.ak.gerneinsam mit der ordinaten von je einem geregelten Motor 3 und 4 be-

Verf'.leiehssehaltung für Differenzstellungswerte an 20 tätigt werden. Die jeweilige Ist-Stellung der x- und

«Ins I-'ortschaltwerk angeschlossene Vergleichsschal- y-Vorschübe wird durch je einen §tellungs^eber_5

> lung für Endstellungswerte eine Kurven-Kopier- uQd_6_ermittelt und über die Leitungen? bzw."8"auf

steuerung vorgesehen ist. Durch" diese Aliordnung die Werteingabeeinrichtungen 9 für analoge oder 10

wird in einfacher Weise der Übergang zwischen zu für digitale Sollmaßeingabe (bzw. auf ein Steuer-

wiederliolendenTeilarbeitsgängen und Kopierarbeits- 25 gerät 18) übertragen. Dort sind je ein Stellungs- ₍

flinken, d.h. die abschnittsweise Herstellung einer empfänger 11, 12 und 13, 14 vorgesehen, welche bei

(icvimikontur, nach Maßgabe jeweils zulässiger digitaler Werteingabe je einen Digitalwandler IS, 16

Vtiiximiilspanstärken,ermöglicht. Mit einem solchen treiben, die das Istmaß in Ziffernform rückmelden,

Übergang können ferner mehrere Koordinaten- und welche beim analogen Steuergerät die Vorschub-

antriebe gleichzeitig eingeschaltet werden, wie es die 30 spindeln der Abtasteinrichtung 17 verstellen. Die _/

jeweils herzustellende Kontur erfordert. analoge Werteingabeeinrichtung 9 bewirkt eine Ab-\/'

!■ine Weiterbildung der letztgenannten Ausfüh- tastung Dzw. Nr^steüerang^ä^ tttiif. ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang nung~^f-teitkurvefür beide Soll-Koordinaten χ der Dillerenzvergleichsschaltung irkJKirkyexbmdung und.?· Nach VergleicE der abgetasteten Soll- mit den mit Seimitmitteln steht,.dieJn. Abhängigkeit von der 35 rückgemeldeten Istwerten x, y in dem Steuergerät 18 tliiisclialtung zwischen einem Teilarbeitsgang maxi- werden auf den Leitungen 19,20 zweckentsprechende m;ilor Zustellung und einem nachfolgenden Kopier- Steuerimpulse oder Steuerspannungen auf eine Regeliirbeitsgmig ein einstellbares Übermaß einsteuern, einrichtung 21 abgegeben, welche ihrerseits vermittels bis die Maximalzusteliung durch Repetieren nicht Leonardmaschinen oder Magnetverstärker oder ähnmehr erreicht wird. Durch diese Anordnung wird in 4° lieh wirkender Kraftverstärker die nach Größe selbsttätiger Arbeitsweise erreicht, daß bei der Her- und Richtung geregelten Antriebsleitungen für die stellung der einzelnen Kurvenabschnitte in bezug auf Vorschubmotoren 3, 4 über die Leitungen 22, 23 ilen Hndsollwert überschüssiger Werkstoff in wähl- liefert.

b;irer Stärke stehenbleibt, während bei Erreichen der Somit ist der Regelkreis geschlossen; entsprechend Sollkiirve innerhalb der vorgegebenen Maximal- 45 der abgetasteten Schablone oder Zeichnung wird dei zustellung, d. h. beim letzten Teilarbeitsgang, die Support 2~vö1tamomattscn™veTstellt-und das Werk-Sollkurvc selbst ohne Zugabe wirksam wird. Bei stück hergestellt. Eine zusätzlich erforderliche Vereinem abschließenden Überarbeiten der gesamten stellung der dritten Koordinate ζ kann manuelle oder Sollkurve werden also mit dem Abtragen der Zugabe durch Erweiterung des beschriebenen Regelkreises unvermeidliche Absätze zwischen den einzelnen Be- 50 nach bekannten Schaltungsmethoden erfolgen, arbeitungsabschnitten beseitigt. Bei digitaler Werteingabe enthält die Steuerein-Nnchfolgcnd wird die Erfindung an Hand der richtung 10 eine Eingabeeinrichtung für das vorge-Zcichnungen, die ein Ausführungs- bzw. Anwen- gebene Bearbeitungsprogramm, z.B. einen Lochdunpsbeispiel darstellen, näher beschrieben. Es zeigt streifenableser 24, welcher einen Programm-Loch-Fi g. 1 eine schaubildliche Darstellung einer Werk- 55 streifen schrittweise abtastet und je einen Befehl mit zetigmaschine mit automatischer digitaler bzw. ana- Angabe der Sollmaße für χ und y und anderen loger Steuerung, Daten in Form von als Impulsgruppen verschlüsselten F i g. 2 ein Schema der Bearbeitung eines Werk- Ziffern und Zeichen eingibt. Nach Vergleich dieser Stückes mit repetierender Steuerung bei digitaler Sollwerte mit den rückgemeldeten Istwerten werden, Werteingabe, 60 wie im analogen Fall, entsprechende Steuerimpulse Fig. 3 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäß auf die Leitungen 22, 23 geschaltet, welche, wie berepetierenden Steuerung bei digitaler Werteingabe schrieben, die Werkzeugmaschine 1 in bekannter durch Lochstreifen, Weise programmgemäß arbeiten lassen.

Fig. 4 ein Schema der Bearbeitung eines Werk- Fig. 2 veranschaulicht die Wirkungsweise der er-

stückes mit repetierender Steuerung bei analoger 65 findungsgemäß selbsttätig^rerjejtißrenden—Steuerung

Werieingabc durch Kurvenabtastung, am Beispiel eines Drehvorganges. Das Rundmaterial

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäß •"■söTI~vöm'Äußendürc&messeF^ül'den"Oufchmesser

repetierenden Steuerung bei analoger Werteingabe, Soll Y und auf die Länge SoIlZ abgedreht werden.

Die Durchmesserdifierenz ist so groß, daß mehrere Arbeitsgänge_.maximaler_ SpanabnahmeL, notigTslnd; jedoch soll nichtjederjdavon einzeln programmiert werden, sondern die einmal" elng'egerj'enen Sollmaße sollen in selbsttätig repetierender"'Arbeitsweise' vermitf^]]3Bi^^ilOriorderlicBen Zahl von spänabnehmenden Ärbeitsgängen automatisch hergestellt werden. Vom Ausgangspunkt X₀, Y₀ wird der Drehstahl in Schritt 1 vorgeschoben, bis .die maximale ■ SpandickeAYj_1111x erreicht ist. Schritt2 ist der erste eigentliche spanabneKmehde Drehvorgang bis zum Sollmaß Soll X. In Schritt 3 wird der Drehstahl um ein geringes Maß zurückgezogen und im Schritt 4 frei nach rechts in Ausgangslage X₀ zurückgeführt. Hiermit ist ein Repetitionszyklus I abgelaufen; da jedoch das Sollmaß Y nicht erreicht wurde, wird dieser Zyklus wiederholt, indem zuerst der Drehstahl wieder um A Y_m„_x zugestellt wird. In dieser Weise werden so viele Späne II bis III abgenommen, bis bei erneutem Vorschub IV um (meistens) Δ Y_max das Maß Soll Y erreicht wird. Mit dieser Zustellung wird der letzte, jetzt in Schritt 2 dünnere Span bis Soll X abgedreht, in Schritt 3 die schrittweise entstandene Planfläche insgesamt plan nachgeschlichtet bis zum Maß Y₀ und schließlich der Drehstahl in Schritt 4 in der radialen Stellung F₀ auf den Ausgangswert X₀ zurückgeführt. Γ Ein einziger Befehl mit den Maßen X, Soll Y und JA Y_max (und' Konstanten) steuert die wiederholten /Arbeitszyklen; der Programmierer hat weder zu berechnen noch auszuschreiben, wie viele solcher Spanabnahmen erforderlich werden, um die vorgeschriebenen Abmessungen zu erhalten.

Die erfindungsgemäße Einrichtung stellt somit eine repetierende Werkzeugmaschinensteuerung mif~3igitalerWefteingäbe dar, welche das selbsttätige Bearbeiten von Werkstücken in mehreren Arbeitsschritten ermöglicht, wobei jeweils der maximal zulässige Ärbeitsweg bzw. die Spandicke im voraus eingegeben und eingehalten wird, obwohl im übrigen allein die End-Istabmessungen jeder Bearbeitungsstufe, wie sie aus der Zeichnung abzunehmen sind, im Programmbefehl einzugeben sind.

Die Arbeitsweise der digitalen Ausführung einer selbsttätig repetierenden Werkzeugmaschinensteuerung nach der Erfindung wird im folgenden an Hand der F i g. 3 am Beispiel einer Drehbanksteuerung näher beschrieben, wobei das Schaltbild nur einpolig und schematisch die Verkuppelung von an sich dem Fachmann bekannten elektromechanischen oder elektronischen Bauelementen zeigt, die daher nicht im einzelnen beschrieben zu werden brauchen und deren Ausführung auch nicht für den Erfindungsgegenstand selbst maßgeblich sein kann; die Steuereinrichtung kann sinngemäß abgewandelt und ergänzt auch für andere Werkzeugmaschinen dienen.

Die mit einem einzelnen Programmbefehl in beliebiger Art durch eine Eingabeeinrichtung 24 — als Lochstreifen oder Magnetband oder auch von Hand durch Tastaturen odT dgl — eingegebenen Sollwerte jedes Bearbeitungsganges werden durch einen Verteiler 29 auf mehrere Speicherzellen 30 bis 35, welche vor jeder Befehlseingabe auf Null gelöscht werden, verteilt, wobei

Speicherzelle 30 das Sollmaß der ^-Koordinate »Soll Z«,

Speicherzelle 31 das Sollmaß der y-Koordinate »Soll Y«,

Speicherzelle 32 die maximale Spandicke A Y_max,

Speicherzelle 33 den Rückzugsweg ARY des Drehstahles beim Leerrücklauf in y-Richtung bei Teilschritten,

Speicherzelle 34 die x-Stellung RX des Drehstahles nach beendetem Leerrücklauf in ^-Richtung und

Speicherzelle 35 die y-Stelliing RY des Drehstahles nach beendetem Arbeitsgang

angibt. Mit x-Koordinate wird hierbei die Richtung des Längssupportes, mit y-Koordinate die Richtung des Plansupportes bezeichnet, bezogen auf die Dreh-

IS achse und die Ausgangsplanflache des Drehstahles.

Die Werkzeugmaschine ist mit Maßabgriffeinrichtungen mit Stellungsgcbern 5 und 6 ausgerüstet, welche über Empfänger 36, 37 und Analog-Digital-Wandler 38, 39 das jeweilige Istmaß beider Supportspindeln in digitaler Form an die Steuereinrichtung 18 zurückmelden. Das Istmaß für χ werde in die Speicherzelle 40, das Istmaß für y in die Speicherzelle 41 eingespeichert; ein Speicher 42, der vor jedem Arbeitsschrilt gelöscht wird, erhält jeweils die

as y-Vorschubdifferenz A Y, bezogen auf den vorigen Schritt. Eine Reihe von Vcrglcichsschältungen 43 bis 45 vergleicht die zusammengehörigen Soll- und Istmaßzahlen und jybt jeweils dann einen Impuls ab, wenn beide Werte gleich sind.

"~Ein Schrittschaltwerk 46 — elektromechanisch oder vorzugsweise elektronisch als schaltender Zähler arbeitend — schaltet die zur Regelung der Supportmotoren erforderlichen Spannungen (die in bekannter Weise deren Drehzahl und Drehrichtung beeinflussen können) schrittweise in durch die Anschlußreihenfolge (die in bekannter Weise über Stecktafeln u. a. variabel sein kann) definierter Zeitfolge auf die Werkzeugmaschine.

Als Beispiel ist eingezeichnet die Steuerung

1. der Zustellung in y-Richtung,

2. des Längsvorschubes in jr-Richtung zur Spanabnahme,

3. des Rückschubes des Drehstahles, eventuell auch nur zum Freiwerden vom Werkstück, und

4. des Rückweges des Drehstahles in Längs- (*-) Richtung in die Ausgangslage, damit ein neuer Schritt mit neuer Spanabnahme, also meist größerem Vorschub in y-Richtung, anschließen kann.

Die Wirkungsweise dieser Schaltung wird an Hand eines fiktiven Arbeitsschrittes dargestellt:

In Ausgangsstellung enthalten die Ist-Speicherzellen 40 und 41 die vom Drehstahl eingenommenen Koordinaten, die vor Beginn einer automatisch gesteuerten Dreharbeit von Hand eingespeist oder geprüft werden müßten, während die Speicherzelle 42 auf Null zu stellen ist.

Das letzte^Befehl^mbql _»Ende« eines Gesamtbefehls der Form

SöllX · SoIlY· A Y_max -ARY-RX RY- »Ende« wird nicht in eine der Speicherzellen 30 bis 35 gesteckt, sondern läuft in das Schrittschaltwerk 46 und veranlaßt dessen Kontaktarm, von seiner Nullstellung auf den nächsten Kontakt »1« zu laufen, wodurch der angeschlossene Planvorschubmotor Y (bzw. dessen

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9 IO

Ke;\ u-;n;:eh;ii;!i;) den :^a::-:c:ehl (und eventuell melden kann, daß ΔΥ—ΔΥ,_ηιιχ sei, d.h. daß mii

! "¹Ii-I./:ihl[>cnu-ssiiiiti.) e:^::.'i;i. !-..'¹Jr Planvorschub läuft, dem letzten Zustellen von im allgemeinen kleinerer

ilei ;)iilisiahl wird vorgüüthobeu, das jeweilige Ist- Spandicke das Sollmaß erreicht ist.

', ) iü /'...-!le ■".i ändert sich entsprechend, d.h. Sobald Vergleicher44 seinen Impuls auf Leitung

ν .. i.l·· i.er. L :id ucv Diffe-'enzweri J Y in ü;:r 5 54 gibt, wirkt äieser'aüi mehrere Wege: Er stoppt

'■ι ι ■:, i:u. elk- Yl ΥύιΰΓ~ν'αΐ)~ί·ϊμίί c:n"ai;? dea Zalile::·- tibcFTeiiung 48 wie zuvor den Vorschub Y; er be-

\ieii der jeweiligen Vorschubstrecke. tätigt über Leitung SS und Relais 56 die Umschalter

'.mvohi die Speicherzelle41 für lsi Y wie 42 f.lr 58, 59 und 6@ und legt sie aus der in Fig. 3 gezeich-

i V Mini Mündig verbunden inii den zugeordneten neten Ruhelage in Arbeitstage um. Relais 56 wird

\ ι ii'leieheni 44 und 45, die andererseits über die io über Relais 57 gehalten. Der folgende Arbeitsschritt 2

S .-Ii -111 ν -ι 60 iind 59 mit den Speicherzellen 31 für veranlaßt die Spanabnahme b:'s zu Soll λ' wie be-

:vll )' mn! 33 für i Y_11111x verbunden sind. Sobald schrieben. Das Rückholen des Brehstahles in Schritt3

■ mil ι i_..-j_ Ve™ieicher 44 ...oder, 45 Übereinstimmung" schließt sich an, doch ist durch Schalter 59 die Zelle ,1..MJiI-:! la und So!! feststellt, gibt er einen Impuls 32 für ARY abgeschaltet, so daß das Rückholen nicht .ii>. I-. sei unbenommen, daß Maß "»'Soll Y« sei so 15 auf das MzQ.-1RY begrenzt bleibt, sondern weiter-"i up· cl.il.¹. es nur mit mehreren Drehgängen maxi- läuft, bis Ist Y in Zeile 41 auf das Ausgangsmaß R.Y η iei Spiniiibiiahino zu erreichen sei; daher wird bei aufgelaufen ist, welches durch der) Schalter 60 auf

■ in y.iiMellii:);:. eles Drehstahl in Kcntakstellung 1 den Vergleiche¹:44 aurgeschaitei ist. Bei Ist Y-RY ,iN-iM de. Vergleicher 45 melden,-daß JY = AY_mux. gibt Vergleicher 44 einen Impuls ab, welcher übet 1'ei iMijH.'ls aus 45 gelangt über Leitungen 47, 48 2c den in Schritt 4 geschlossenen Schalter (Aa auch auf -i ih-i.e;.·, /.ii r Vorschubsteuerung Y und steppt den den zuvor umgelegten Selbsthalteschalter 57 läuft. ■ii"rlu").-l).',.;ii Phi'isüpportmo'cor, andererseits über 49 Daher wird jetzt über Leitung 48 das Rückholen ge-IiM ilen Aiilrleb des Schrittschaiivverks 46 und stoppt, welches gleichzeitig ein,. Piandrehen der

■.. !ι,-ιΐίι-ι Jessen Kontaktarm auf die Koniaktstelking 2 sehnttweiss erhaltenen Planfläche bei"~Son"Y"~be-

1 ·ιιΐ l<>-.ei·! (Jen Speicher 42 über Leitung SO. 25 deutet "gletSteerifg"wrfd das Schrittschaltwerk 46 in

ih Sioliiiii!'.'.'.' wird der Längssupport-Vorschub- Stellung 4 weitergeschaltet, das Relais SG mit allen

m.'ii), :'es.;;;ric[. die Istmaß-Rüclcmeldung von 38 Schaltern 58, S9 und 60 durch Öffnen des Ssibsthalte-

l.i'.'ii ·ιι die Speicherzelle 40 ein, deren Zahlenv/ert kreises wieder in Ruhelage gebracht und ferner dieser

!·■; Λ wird i!·:! dem Zahienwert ScFiZ aus ZeIIeSO Impuls über Leitung 63 zum Löschen der Speicher-

\ei:-l-i-!!en in; Verplcicher 43. Sobald beide überein- 30 zeilen 3Q bis SS und über Leitung 64 zum Einlesen

-.Minne;:, wird c!:i inipuis auf Leitung 5t ausgegeben, einer neuen Befehisfolge aus 24, 29 benutze, wodurch

ιίιτ ,-iiK-iseiis den Längsvorschub stoppt, anderer- unier anderem auch ein neues RX₁ in Zelle 34 eisige-

-.en, wieder das Schrittschaltwerk in Stellung3 speichert wird.

'■euer.eiüiiiei. Selbstverständlich kann mit bekannten In Stellung 4 wird der Rückschub des Längs-

',rli:il'.ii;i!'i'H ;.ueii bewirkt werden, daß bei Annähe- 35 Supportes daher bereits auf das MaBJiX₁ veranlaßt.

1 mi; an d:is S<iU:n;;ß zuerst ein Vorsignal ausgegeben Falls RX₁ zufällig gleich dem alten Soll X ist, wird

u.ril. vek-ives die Vorschübe von Normal-Schnitt- dieser Rückschub natürlich sogleich wieder unter-

:v.eii».iiKlu;!:eii au! Schleichgang schaltet. bundcn, da Ist X in Zeile 40 den Vergleicher 43 zur

I H-r !'i^iivorsciiiibmotor wird hierdurch in Schritt 3 Jmpulsausgabe veranlaßt. Der Schrittzähler 46 wird

ή iiiiiL ekeliiier Drehrichtung angelassen und gleich- 40 dadurch auf Stellung 5 und von da sogleich in Sve;-

/•-■liii! ii'.ier ! .eilung 52 der ümsxliaitex.5.3..,b_filJitigi, der lung 0 weitergeschaltet.

die· Sjveieiier/.elic 33 vom Verglsicher 45 trennt und Hiermit beginnt ein neues Spiel, 'wie beschriebe:*:, dieM'ü inVi denVSpeicher 32 verbindet. Der Drehstahl doch mit den neuen Zahlenwerten des bereits eingehe in sieh vom Werkstück ab, dss dazu erforderliclio lesenen zweiten Befehls.

,!■ιτιΐΗ'Λ.· Maß IRY läuft in den zuvor wie bei jedem 45 Dies wiederholt sich, solange noch neue Befehle

Sehriti »elÖKchlei: Speicher 42 ein. eingegeben werden. Der letzte Programmbefehl wird

Sobald das vorgegebene IsirnaS ARY laut Speicher als RX den ursprünglichen Ausgangspunkt X_n .'·?. erreich ί ist, gibt der Verg!e;cheF^3"seTiienTifipuIs. nennen, so daß der Drehstahl wieder für ein neues

;m·,. s!;;pp; damit da; Rückhokn und schaltet das Arbeitsspiel mit neuem Werkstück bereitsieht.

Seiiiiiise!;ali\verk 46 auf Stellung 4. 50 Zum Schluß der Prograrnmfolge kommt ein Syni-

!11 S!e!li!i?g 4 wird der Längsvorschub in negativer bol »Programm-Ende«, welches den Schalter 65 örT- !iiciiiun:; eiarc':chaltet, d.h. zum Rückholen des not und so verhindert, daß der Kontaktarm sich nach l)ro!is!:ihies in Ausgangslage RX, welche durch den Schritt 5 auf Schritt 0 weiterschaltet, womit der Ab-Vcriilcichcr ^3 nach den Zahlenwerten ist X aus dem lauf unterbrochen ist und zum Stillstand kommt.
Sr.eieiiei-'ii} und RX aus Zelle 34 ermittelt wird, 55 Die Zahl A Y_max braucht nicht in jedem Befehi welche durch Schritt 4 — Impuls über Leitung 61 wiederholt zu werden, wenn sie über ein Programm i:i:d Relais 62 an Stelle von Zelle 30 — an Ver- hin gleichbleiben kann; dann ist das Löschen det ijeie.'ier 43 angeschaltet wird. Ist die Ausgangslage Speicherzelle 33 zu unterbinden. Die Zahl ARY kann erreicht, so wird der Längssupport gestoppt und das wohl überhaupt konstant sein und wird daher im SciiPUsciialiwerk 46 in die nächste Kontakistellung 5 60 aligemeinen nicht durch einen Befehl in den Speicher wciicniesciiiiltct. Kontakt »5« schaltet seinerseits 32 eingebracht, sondern von Hand in als Speicher einen impuls auf das Schrittschaltwerk 41 zurück, so dienenden..prehschaltern od. ä. eingestellt. Andere daB es sogleich in Koniaktsteilung 1 weiterläuft und wichtige Arbeitsdaten, z. B. Spindeldrehzahl, Schnittein neiierZykius abläuft mit maximal zulässiger Span- oder Eilgangsgeschwindigkeit, oder Befehle für ;ibii;i!ip.ie, wie beschrieben. 65 Werkzeugwechsel u.a. können.nach üblicher Weise

Dieses kür.n sich mehrmals wiederholen, und zwar berücksichtigt und auch ohne Beeinträchtigung des

so lange, bis endlich in Stellung 1 der Vergieicher 44 Erfindungsgedankens in die beschriebene Steuerung

meldet, daß Ist Y=-Soil Y, bevor Vergleicher 45 und in den Befehl eingefügt und verarbeitet werden.

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F i g. 4 verdeutlicht die erfindungsgemäße repetierende Arbeitsweise in Verbindung mit anaJogexWerteingabe, schematisch dargestellt am Beispiel der lichtelektrischen Kurvenabtastung.
"^nTrÄütasFsteuefggräTT'CFTg. 1) liegt eine gezeichnete Kurve (oder eine Schablone, ein flächenhaftes Muster od. dgl.), welche die herzustellende Bearbeitungsgrenze 71 angibt. Die vom Lichtfühler 17

(Fig. 4 uncT3y~abgegebene Fotospannung wirkt in bekannter Weise so über einen Verstärker 72 (und einen Supportmotor und über die Rückmeldung) auf die Halterung des Lichtfühlers 17 ein, daß dieser in Richtung auf die gezeichjaete-K-wve 71 rurL.bewegt wird_so lange, bis der Lichtpunkt 17 nicht mehr vom weißen Papier reflektiert, sondern von der Kante 71 .des schwarz gezeichneten Striches 70 zur Hälfte verschluckt wird. Völliges Abdunkeln des Lichtpunktes 17, wenn er ganz im Schwarzen liegt, bewirkt sein gegenläufiges Herausfahren, d. h. in Richtung auf die weiße Papierfläche hin. Bei zwangläufiger Führung in Richtung der x-Achse läuft also "derÄbtästköpf stets auf der Kante des Striches, den y-Vorschub selbsttätig entsprechend steuernd.

Wenn in Ausgangslage der Lichtfühler in den Koordinaten X_ü, Y₀ (F i g. 4) steht, d. h. ganz im weißen Papier, so ist er bestrebt, in y-Richtung auf die gezeichnete Kurve hin zu laufen; hierdurch wird das angeschlossene Werkzeug zugestellt: Schritt 1, Prinzip der Erfindung ist jedoch, daß diese Zustellung nicht weiter erfolgt, als die vorgegebene maximale Spandicke Δ Y_max erlaubt. Dann soll sich ein Arbeitsgang, Schritt 2, in x-Richtung zur Spanabnahme anschließen, welcher so lange anhält, bis das Sollmaß SolTAT erreTcTf ist'öder'der Lichtfühler 17 auf den gezeichneten Strich trifft und diesem folgt bis zu Soll X bzw. bis er um AY_max zurückgeführt wurde; in Schritt 3 wird das Werkzeug in y-Richtung um den Rest der Zustellung Δ Y_max zurückgezogen (soweit dies nicht schon in Schritt 2 erfolgte) und in Schritt 4 auf die Ausgangslage RX zurückgeführt, worauf sich ein neuer Zyklus anschließt so lange, bis die Sollkurve 71 bereits beim Zustellen des Stahles in Schritt 1 erreicht ist. Dieses Begrenzen des Vorschubes auf das Maß Δ Y_miiX erfolgt wie im digitalen Fall durch Vergleich der Differenz aufeinanderfolgender Ist-y-Werte mit dem Wert Δ Y_max und Abschalten der Lichtfühlersteuerung bei Gleichheit beider Werte.

Neben der abzutastenden Kurve (bzw. Schablone od. dgl.) ist also für die repetierende Steuerung auch bei analoger Werteingabe eine Reihe von ziffernmäßig vorgegebenen Zahlenwerten, z. B. als einziger Befehl eines »Programms« einzulesen, und zwar weitgehend die gleichen v/ie bei der beschriebenen digitalen Werteingabe, nämlich SoUJCj^SoILY-·.. ARY^■ Δ Y_11111x ■ RX -RY- (eventuell noch Konstanten, soweit sie wechseln) · »Ende«.

Die analoge Werteingabe verlangt damit prinzipiell die gleiche erfindungsgemäß repetierende Steuerschaltung zur repetierenden Spanabnahme wie die digitale; diese braucht daher nicht in voller Ausführlichkeit emeut beschrieben zu werden.

F i g. 5 zeigt das Blockschema der repetierenden Steuerung bei analoger Werteingabe etwa durch lichtelektrisches Abtasten gezeichneter Kurven entsprechend F i g. 4; es weist gegenüber der bereits beschriebenen digitalen Ausführung, wie erläutert, nur wenige Anpassungen und Zusätze für die analoge Nachsteuerung auf, die an Hand eines fiktiven Beispiels bei Abtastung einer gezeichneten Steuerkurve beschrieben werden. Zuerst wird der allgemein bekannte Aufbau einer analogen Werkzeugmaschinensteuerung beschrieben, um die Vorteile der erfindungsgemäßen Einrichtung zu erläutern.

Die Werkzeugmaschine 1 (Fig. 1) bzw. deren Supportvorschubmotor 3, 4 für x- und y-Richtung (Längs- und Planvorschub) erhalten ihre geregelte

ίο Spannung von zwei zugehörigen Regeleinrichtungen im Steuergerät21, z. B. in Form von Magnetverstärker^ Leonardsätzen "öder anderen zweckmäßigen Einrichtungen. Die zu deren Einstellung nötigen Steuerspannungen stammen einersefS~zT"B. "aus einem Regelpotentiometer 75 (F i g. 5), das von Hand "eingestellt ist oder~näcfrvörff"Programm eingelesenem und in Speicher 76 abgesetztem Sollwert der Schnittgeschwindigkeit eingestellt wird, andererseits aus dem Verstärker 72, der die Fotozellenspannung der licht-

elektrischen Abtasteinrichtung 9, 17 auf ausreichendes Niveau hebt. Ob der Längs- oder der Planvdrschub der Kurve nachgesteuert wird, hängt von der Kurven- bzw. Werkstückform ab und kann mittels einer nicht gezeichneten Umschaltung in an

as sich bekannter Weise von Hand nach der Kurvenrichtung oder auch durch einen Programmbefehl eingestellt und geändert werden. Es ist auch bekannt, mit dem Lichtfühler 17 z. B. vermittels ejner zweiten Fotozelle ein kurzes Sekantenstück als Annäherung an_die Tängentenrichtung der Kurve abzugreifen und t' danach beide Vorschubmotoren so zu steuern, daß das Werkze^u^annähernd in_ Tangentenrichtung verschoben vyir.d,.,. .

Auch die lichtelektrische Abtasteinrichtung 9 ist in mehreren Arten nach Wirkungsweise und Ausführungsformen bekannt und braucht nicht näher beschrieben zu werden. Der maßgebende Abtast-Lichtpunkt bzw. der ihn tragende Abtastkopf 17 läßt sich durch zwei Antriebsmedien 177,178 in x- undy-Richtung über der eingelegten abzutastenden Kurve 70 verschieben, indem "Je ein Antriebsmotor 36, 37, z. B. ist Gestalt von Drehfeld-Fernübertragungsempfängern, von den zugehörigen Drehfeldgebern 5, 6 (Fig. 1) auf der Istmaß-Abgriffsspindel der Werkzeugmaschine synchron und winkeltreu mitgenommen werden, so daß der Abtastkopf 17 die Bewegungen des Werkzeuges bzw. Werkstückes exakt reproduziert. Zur Berücksichtigung yon Maßstabsfragen kann in diesen Antrieben noch je ein einstellbares Schalt-^ getriebe 82, 83 mit am besten dezimaler Verstellbar- V keit zwischengeschaltet sein.

Der Abtastkopf 17 bzw. seine Fotozelle liefert über \ den Verstärker 72 eine Abtastspannung, welche bei voller Belichtung und voller Abdunkelung je ein Maximum unterschiedlichen Vorzeichens aufweist; bei halber Abdunkelung, d. h. wenn der abtastende Lichtpunkt gerade zur Hälfte auf der Kante der gezeichneten Kurve oder Schablone 70 liegt, ist die Fotospannung idealiter Null. Die dem Verstärker nachgeschaltete Regeleinrichtung 21 bewirkt, daß der Supportmotor 3 oder 4 je nach Vorzeichen der Fotospannung links- oder rechtsdrehend läuft und bei Fotospannung Null stillsteht. Dadurch wird in Verbindung mit richtiger (eventuell wechselnder) Polung der Anschlüsse und Bemessung der Regelgrade erreicht, daß der Abtastpunkt immer auf die Kurve hin fährt, wenn er im weißen Bereich des die Kurve 70 tragenden Papierblattes liegt, sogleich beim Anlauf

■ mi d■·■ Km\i-!!!;:inic zum Stillstand kommt und da-•ι.., η M₁-Is 11fr Kurvenkante entlangfährt, unumgäng-ι.. ii. IWiIM- naiiirlich in geringem Maße von der Ideal- !nun ιΐιι-Λ-f Kante abweichend und um diese pendelnd.

Λ η MrII₁- der als Beispiel beschriebenen licht-.1. !.ii isilifii Abiasiung kann ebenso auch eine andere, ,-xi.il.ijT Nachführung treten, z. B. eine hydraulische, <ii.liil-.ii\f «Hler kapazitive_Abta^tung einer' metal- \- ,luu Schablone oder auch magnetisch gesteuertes *.iirlil:ilnfii einer mit Ferritfarbe gezeichneten Soll- »im.·, uliiK· dem nachfolgend beschriebenen speziel-ι. ii I ifiMiliiii,ns£cdanken der selbsttätig repetierenden '.!•■m-iiiii)' entgegenzustehen.

I >i.- eiliiulimgsgemäße selbsttätig repetierende μ ,tu ι inn·, soll gegenüber den bisher beschriebenen 1 s minen Verfuhren der analogen Steuerung selbst- !..iii· iiiitl ohne eigens in entsprechender Anzahl ein-.-.•.i)M.immii.TiL· oder anders eingestellte Steuerbefehle - 1I1 iinli-i n, thiB der Abtastkopf und damit das Werk- *'_Γ in einem Zug von der Ausgangslage Z₀ Y₀ aus

i->: /in r.e/eichncten Sollkurve vorfährt, wodurch im .■■iliviiieiiien eine viel zu große Zustellung des Werk-.ιΐ;·<·. und Bruch oder Beschädigungen entständen, mim.I,-ιη bewirken, daß der Vorschub in y-Richtung ' ■ Ii al·. Pkmvorschub) nur schrittweise nach Maß- >*,>!>,■ ιU-i eingestellten maximalen Spandicke erfolgt, HlIi₁-I iKieh jedem derartigen Teilvorschubschritt ein \ιΙ·ι·ιΐΜ·.;ιιιμ zur Spanabnahme in dazu senkrechter 1 liiiluimi', (z. B. als Längsvorschub) erfolgt.

Hiei/ii wird entweder „manuell durch Tastatur, l)t.liM-li;ilier oder ähnliche Eingabemittel oder auch ·> μ.· im dii:i;;ilcii Fall einerseits von einem geeigneten I ini'.iilH-niiilel 24 (Lochstreifen und Streifenleser •><l dl·!.) tier vorgeschriebene Zahlenwert Δ Y_mBX in mim Speicher 33 eingegeben, andererseits die tatsmlillrlu· Vöischubstrecke je Schritt in einem Diftvi. n//ahler 42 ermittelt und beide in einem Ver-Hin her 45 verglichen; sobald in Schritt 1 die Vor- ·.» tni!)',i 1 ecke des Abtastkopfes 17 und des Supportes 2 ä'l.-nli der maximal zulässigen Spandicke ist, wird t!,i Vorschub stillgelegt und das automatische, vor-.111",WtISe elektronische Schrittschaltwerk 46 auf Ni In πι .' wfitergeschaltet, welches einen spanabtn hiiienden Arbeitsgang in Längsrichtung χ mit vor-,.,■■ hfuer Vorschubgeschwindigkeit £■ anschließt,

VMiI)Ci der l'otozellenverstärker 72 mittels des Um- <■<. IuiIutn S4 auf die Schalteinheit 85 geschaltet bleibt. MnsiT Schrill 2 läuft so lange und der Abtastpunkt uml inn dem Werkzeug parallellaufend so lange • mlleiiialb der Sollkurve 70 über das Papier geführt, 1'is tin l.iehipunkt an die schwarz gezeichnete Kurve 70 anlänli und der Verstärker 72 ein plötzliches Ab-

■ inkiu der Kotospannung registriert. Die Schalteinheit HS von differenzierender Wirkung gibt bei diesem '-p.miiiinijssprung in Richtung auf oder bis in den ii.'caiiven .Spannungsbereich1 einen Impuls ab, welcher 1 l'ii Sri in 11 er 84 umlegt und die Fotospannung aus

■ !ein Verstärker 72 auf die y-Steuerung schaltet, so dal', /inn weiterlaufenden x-Antrieb noch die Analog-.ibiasiiini; für den v-Vorschub hinzugefügt wird und il.1*. Werkzeug nunmehr der Sollkurve70 entsprechend •"bt'iiei.

Die Kiirvcnabtastung steuert in dieser Phase des St In ii us 2 den Vorschub Y des Supportes, sp lange, i'is the Kurve ,wieder...um. das Maß des* vorherigen Vorschubes I X_11111x zurückgeführt hat, bis also — beim πsieii spanabnehmden Arbeitsgang — das Werkzeug auf den Ausgangswert Y₀ zurückgezogen wurde oder — beim zweiten oder folgenden Arbeitsgang — bis das Werkzeug sich aus dem Material freischneidet, weil der Weg des vorigen Arbeitsganges erreicht ist. r, Zu Beginn des Schrittes 2 war der Differenzzähler 42 auf Null gelöscht worden; auch der »rückwärts« einlaufende Zahlenwert des Y-Istwertgebers wird im Zähler42 positiv gezählt, und sobald hierin AY_max aufläuft, spricht der Vergleicher 45 erneut an und schaltet den Schritt 2 des analogen Abtastens und Steucrns ab und das Schrittschaltwerk auf Schritt 3 weiter. Schritt 3 bewirkt das Rückziehen des Werkzeuges außer Eingriff mit dem Werkstück, und zwar um das geringe Maß dRY wie bei der beschriebenen digitalen Werteingabe. Dies wird jedoch nur in den seltenen Fällen nötig sein, wo die Steuerkurve waagerecht ausläuft, kann also meistens abgeschaltet sein, wie später beschrieben ist.

In Schritt 4 wird die Vorschubsteuerung Z des Supportantriebes mit vorgegebener Eilgangsgeschwindigkeit auf das Ausgangsmaß Z₀ bzw. RX zurückgeholt, um einen neuen spanabnehmenden Arbeitszyklus gleich dem eben beschriebenen anschließen zu können. Der Zähler 40 wird dazu an den Vergleicher 43 angeschlossen, der andererseits den Zahlenwert RX aus dem Programmspeicher 34 erhält und, wie mehrmals beschrieben, bei Gleichheit beider Zahlenwerte einen Schaltimpuls auf das Schrittschaltwerk gibt, dieses dadurch auf Schritt5 weiterschaltend.

Da bei diesem Verfahren mit Kurvenabtastung ein spanabnehmender Arbeitsgang in Schritt 2 auf den Anfangswer^ der Zustellung zurückführt, muß zum Schluß jedesTÄrbeitszyklus als Schritt 5 wieder um Δ Y^p_x zugestellt werden, um den Anfangsv/ert des nächsten Zyklus zu gewinnen, der dann erneut in Schritt 1 um Δ Y_max zustellt. Es ist jedoch auch möglieh, bei grobbearbeitenden Arbeitsgängen, wenn also die Abtastkurve vom Lichtpunkt nicht getroffen wird, die sich aufhebenden Schritte 2 und 7 des Rückzuges und Vorschubes um ΔΥ_ηαχ auszusparen.

In dieser Weise erfolgt das schrittweise Herantasten__der analogen Kurvehabtästurig an die vorgegebene Sollkurve und ein repetierencles Durch- ^f™^^u^f ^ gesteuerten ÄrÄykkn, wodurch das erandungsgemaße Ziel erreicht v/ird, nur die analoge Sollform z. B. als gezeichnete Kurve und einige Daten, z. B. die maximale Spandicke, als Programmzahlen oder vorangestellte Werte vorzugeben und damit ein automatisches Bearbeiten des Werkstückes in selbsttätig repetierenden Arbeitsgangen maximaler Spanabnahme in jeweils erforderlicher Anzahl zu steuern, ohne jeden im voraus programmieren zu müssen.

Bei digitaler wie bei analoger Werteingabe ist vorgesehen, daß zum Schluß aller repetierenden Arbeitszyklen, d. h. wenn das vorgegebene Soll Y oder der äußerste Kurvenpunkt durch mehrere Teilschritte mit Span vorschub Δ Y_max erreicht ist, die so schrittweise erhaltene Planfläche vom Sollmaß Z oder die ebenso schrittv/eise erhaltene gekrümmte Bahn gemäß der abgetasteten Kurve zuletzt noch einmal in ganzer Länge durchfahren und dadurch egalisiert wird. Dies kann ohne gesteuerte Spanabnahme erfolgen; die Erfahrung lehrt, daß auch ohne erneute Werkzeugzustellung ein feinster Span abgenommen wird, welcher die erwünschte saubere Schlichtfläche ergibt. Bei analoger Werteingabe kann jedoch zusätzlich eine feinste

Werkzeugzustellung einprogrammiert werden, indem im Fotozellenverstärker 72 ein einstellbarer Widerstand 86 vorgesehen ist (in F i g. 5 getrennt gezeichnet), welcher bei allen Teilarbeitsgängen mit Kurvenabtastung den idealen Nullpunkt der Fotospannung um ein geringes Maß verschiebt, so daß der sbtasiende Lichtpunkt 17 seine Arbeitslage etwas außerhalb der Strichkante 70 gegenüber der oben beschriebenen symmetrischen, halb im schwarzen Strich, halb im weißen Feld liegender, Arbeiisiage einnimmt. Beim letzten Arbeitsgang wird dieser Widerstand kurzgeschlossen, so daß cine «cringe Verschiebung des Lichtpunktes in den schwarzen Strich hinein erfolgt und so die abzutastende Soükurve elvvas schärfer nachgefahren wird, ic mich öcv vorherigen Einstellung des Widerstandes wird also als letzter spanabiichmender Arbeitsgang eine Schnittlinie eingesteuei't. die gegenüber der eier vorherigen Teilschritte parallel verschöbe:; isl inu! der Solikurve entspricht. Das K.urz;;ch!iei.'en cics e'nsteübiircn Wider-Standes £6 erfolgt cii:rt:ii (.!:>% Sciialirchüs oder den elektronischen Schalter £8, der da:i:i ;;nsprichi, wenn innerhalb eines VorschubsdiriUes ; mit . iV,,„_a· bereits die Solikurvc £ci:\:iieii v.vd. oder üuch durch Ansprechen der Vergleich::¹;;.·!);!'!!·:::· 44 l'iir Soli Y, der Arbeit, etwa beim Einlegen der abziii;;s:e:ul.n Zeichnung, die Lochkarte mit den wenigen Lk;uU-i tungsdäten einzuiesen ist.

Ein Vergleich dieser analogen mit der vorher beschriebenen digitalen repetierenden Steuern nr. n;uii Fig. 2bis4 erweist, daß, abgesehen von deran;i!iigen Werteingabeeinrichtung 9 selbst mit ihrem Vc;;;;ii: l.ei 72 US'«., beide Schaltungen sich in der Folge der no\ wendigen Arbeitsschritte im Schrittschalter 46 nur insofern gering unterscheiden, daß hier in Schriu .'. die analoge Steuerung des y-Vorschubes zwecks Steuerung der gekrümmten Schnittlinie zu der in beiden Fällen'vorgesehenen Steuerung des-x-Vorschubes hinzutritt, daß am Schluß der Schrittfolge ein Vorse'uibschriii 5 um

erforderlich wird, dagegen im

ches Endmaß dann

eine /'.aiii eine-; F.in-

g"bebciehJs vorgegeben ;::u! in /"eile ?■>■ itospcicliort sein muß. Der Widers·;;!;:; K6 ;-;;;:■ re::e!b;ir sein und ein für ".!ierni'.i auf e^:;.^; ge .'.;.::·■..· ie n Weit feinster Spanstärke einrugeliert oder viii- jeder neue:! Λιίπ:ίι ;><i dem Material und den VorschrÜ'iei! bei reifend Oberflächengüte entsprechend von Hand eiüuesldii werden; er kann jedoch auch vom Programm ;i;is \> ränderi werden, wenn er mit nicht tiargcsicüie-i «e..-iiⁱ.-ncter; Mitteln, z. B. mechanischen·! Aiiirieb seines n;> Abgriflkontaktes mit Zahnrad, Klinke und Seliriurnagnei mit Impulsierung dieses Magneten cnisprechend der zugeordneten Befehlsziffer, ausgerüstet ist. Weil ein vollautomatischer ArbeiisabUuif naUirgemäß erst dann beendet sein kann, wenn das Wer;:- 4« zeug wieder in Ausgangslage und zur Bearbeitung eines neuen Werkstückes bereitsteht, muß zum Schluß als Endwert der Rückholsteuerung die neue Ausgcngslage X₀ Y₀ eingenommen werden. Diese kann entweder an der Maschine durch Endanschläge oder ähnliche Steuerelemente eingestellt werden, was jedoch einer möglichst vollautomatischen Einstellung aliein nach Programm oder Sleuerzeichrrung wenig gerecht würde. Deshalb kann besser vorgesehen sein, die Zahlenwerte X₀, Y₀ bzw. RX, RY wie im digitalen Fall in Speicher 34 und 35 einzugeben und durch die vorhandenen Vergleicher 43 und 44 zu prüfen, ob die beiden letzten Rückholvorgänge Schritt 2 und 4 zu diesen vorgegebenen Werten geführt haben, und dann sogleich die Support- und Lichtvorschübe abzusc'nalten. Ebenso könnten die anderen Werte Δ Y,_mr;, Δ RY, Ei!- und Schnittgeschwindigkeit und andere Konstanten nicht nur manuell eingestellt, sondern durch die Eingabeeinrichtung in Speicher 33, 32, 76, 78 eingegeben werden. Eine analoge Werteingabe mit erfindungsgemäß repetierender Steuerung würde also neben der abzutastenden Zeichnung oder Schablone usw. doch auch ein, wenn auch sehr kurzes Eingabemittel, z. B. einen Lochstreifen oder Lochkarte, für diese wenigen Zahlen brauchen und eine entsprechende Eingabeeinrichtung 24, 29, ganz ähnlich wie bei digitaler Werteingabe, nur daß hier im allgemeinen nur ein einziges Mal, nämlich zu Beginn allgemeinen der Schritt 3 unnötig ist. Es ist also einfach, für beide Arten von Werieingaben eine gemeinsam brauchbare repetierende Steuerungseinrichtung zu bauen und wechselweise zu betreiben, wenn durch eine Umschalteinrichtung (F i g. 6) die erwähnten und auch linier Umstanden andere unnötige Teilschritte dementsprechend abgeändert werden, sobald die digitale, S, bzw. die analoge Werieingabeeinrichtung 10 an die gemeinsame Schaltung IH angeschlossen wird. Hierzu kann eine Einrichtung nach F i g. 6 dienen, welche eine Schaitpiatte 90 mit Steckverbindungen 91 und Schaltern 92, 93 zur wahlweisen Aufschaltung eines oder mehrerer Teilschritte des S eh ritt schalters 46 auf die beiden Schalter 92 und 93, vor: denen der Schalter 92 bei digitaler, der Schalter <?3 bei analoger Werteingabe selbsttätig eingeschaltet wird, etwa durch eine Kreisverbindung über einen eier M'.ehrpoligcn Stecker 94, mit denen eines der beiden vVe.ieingabegcräte angeschlossen wird. Bei geschlossener Verbindung über einen der Schalter 92 .;::'.! ',¹J' wiai (.Wv auf dieser. Schalter aufgeschaitete 'i'cijsv. iiriü ;mi' die Leitung 9S geschaltet, 50 daß ei s^i'.l-.'ici: d;is Schrittschaltwerk 46 um einen Schritt v-viier/iiiaurei. ver;in!;ii.U, niesen Schritt also imterdriickl. Ua <.h:y SchriUsc'Mitc:· ·ϋ·6 vorzugsweise elektronisch. ;iis;> sciiiicll ;i! behend ausgeführt wird, wirkt sie!; eine solche doppelte Sdniui'ortschal.ung gegenüber den relativ laügsiiiii erfolgenden sn;;n;;bnehrnenden Arbcitsgiingen tier WerkzciigiiKivjIvue nicht aus.

Bei solcher Ausrüstung der Werkzeugmaschine mit repetierender Steuerung und kin;i;;bc vier Steuerdatei! über Programmspeicher ist ;;lsc; tue Sleiieieiiiiieinu;!» gleich gut geeignet i'iir das AbUisien von Zeie.'imiii!» oder das Einlesen von Programm-Lochstreifen und daher ohne zusätzlichen Aufwand in einfachster Weise für die beiden Verfahren brauchbar, weiche beide ihre speziellen Vorteile aufweisen und gleichberechtigt in der Produktion angewendet werden sollen.

Die beiden bisher getrenntjpeschricbcncncn digit;¹.·· len..._y.nd_. analogen .^teueryei'fah.ren mit seibsiliiiig repetierender Wirkung sind für die Praxis vor allem in beliebiger Kombination wichtig, d. h. wenn alle zahlenmäßig genau bestimmten Abmessungen durch digitale Werteingabe exakt eingesteuert werden, ;ille gekrümmten oder schrägen Bearbeitungslinien jedoch durch analoges Abtasten und Einsteucrn von vor gegebenen^ z. B. gezeichneten oder als Schnnlniu \ 1 >. Hegenden Sollkurven (nicht mittels digitaler N.-r.-hhil dung durch engabständige, einprogrammicru- und linear oder quadratisch in zusätzlichem l zu interpolierende Sollpunktc) bearbeitet

Claims (3)

ι;'.. 7 isi eine derartige Kombination von ge-(hirdi Zahleneingabe digital gesteuerten und Mm klommen, durch Kurvenabtastung gesteuerten Meaibeitimgslinicn und der zugehörige Arbeitsablauf ■ ι !ν malisch dargestellt. Schraffiert sind in F i g. 7 die Bereiche, innerhalb ili-ii-n allein das analoge...Kurvenabtastgerät einge-.clialui isi. etwa durch Ankopplung seinerVorschub- !.pin'ddn 177, 178 (Fig. 5) an die mit den Support-•-pnulelii über (ieher5.6 (Fig. I) und Empfänger 36, Λ7 (Ι·Ί|·. Ί) miihiiifenden Antriebsspindeln des Ge- !.iieriiii'anj'es vcrmiitcls je einer elektrisch geschalicicn Magnetkupplung 96 und 97 (Fig. 9). I ι C. s zeigt die Lage der beiden abzutastenden Kurven oder Schablonen im Abtastgerät, unabhängig vim der jeweiligen Lage dieser Kurven in der Kon-MiiikiiimszcichiHing nach Fig. 7, jedoch auf diese bezogen «lurch die Koordinaten ihrer Anschaltpunkte 1-,'u- iMi-ii/cu, hier bezeichnet mit (Ax, Ay)1 und ■■ l.., .-1,1.. I1.'. ist in der Praxis von Vorteil, solche Kiiiu-M als j;ri>ßmaßstübliche Schablonen in das Ablasii-crai an eine vorgegebene Grundlinie einzulegen mn! dmch linsiellung von einstellbaren Übersetzungen K2, 83 in .v- und ^-Antrieb die nötigen Maßstabs-ZU berücksichtigen. ι )\ ') zeigt das gegen Fig..3.und 5 nur in weni-/Ii erweitenulc Blockschaltbild der kombinierten !ing. Der die digital vorgegebenen Zahlenwerte eingebende Befehl, der in beiden bisher beschriebenen Ausführungsformen der repetierenden Steuerung wciii'dieiul gleich war, muß nun bei kombinierter digital-analoger Werteingabe noch die eben erwähnicn Anschaltkoordinaten Ax, A3, enthalten; die entvpreelieiulen beiden Befehlsspeicher 98, 99 sind in Jet Schaltung einzufügen. Auch hier können diese als dezimal einstellbare Schalter ausgebildet sein, welche bei Hinlegen der Abtastschablone 70 in die Abtasteinrichtung 9 auf die jeweils vorzugebenden Werte I1, A1. manuell eingestellt werden; oder es können mehrstellige Speichecdurch.Zahleneingabe von Loch-Micilcu|-iro»rammen ausgefüllt werden. letzteres wird sich empfehlen, wenn ein Werkstück mehrere deiche, analog abzutastende Abrundungen bei verschiedensten Koordinaten aufweist, also innerhalb eines Bcarbcitungsganges~eine~ Schablone mehrmals mil versclricdEnen-^., Ay einzusteuern ist, welche im digitalen Programm im entsprechenden Einzelbefehl eingclesen und eingespeichert werden können. Die Magnetkupplungen96 und 97 werden in den Schritten 1 und 2 durch je einen Schalter 100 und KM eingeschaltet, welche umgelegt werden, sobald in den Vcrglcichern 102 und 103 die auflaufenden Istwerte lsi X und Ist Y aus den Digitalgebern 38 und 39 bzw. den Speichern 40, 41 den in Speichern 98 und 99 vorgegebenen Anschaltpunkten Ax bzw. A1, deich sind. 1 ibenso werden sie in den Schritten 2, 3 und 4 abgeschaltet, wenn der die Schablone 70 abtastende Lichtpunkt 17 bei den Rückholbewegungen in x- bzw. )-Richtung über das Anschaltmaß Ax bzw. A3, rückwärts hinausläuft. Daher bleibt der Lichtpunkt 17 stets in den Koordinaten Ax bzw. Av stehen, wenn die repetierende Steuerung die spanabnehmenden Schritte außerhalb der gekrümmten Schablonenkurve ausführt, d. h. in Fig. 7 außerhalb der schraffierten Bereiche läuft. Wenn die erwähnten Übersetzungen 82 und 83 in .v- und y-Antrieb der Abtasteinrichtung dezimal fernschaltbar ausgeführt sind, können sie ebenfalls durch eine mit dem Befehl eingelesene Übersetzungszahl eingestellt werden und somit durch Abtasten einer einzigen Schablone in verschiedenen Maßstäben, beispielsweise verschiedene Abrundungsradien für verschiedene Stellen des digitalen Programms, eingesteuert werden. Die beschriebene repetierende Einrichtung bei Werkzeugmaschinensteuerungen mit analoger oder ίο digitaler Werteingabe ermöglicht also, die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung zu lösen, nämlich mit einem einzigen Befehl einen Bearbeitungsgang zum Erreichen eines eingegebenen Sollmaßes auszuführen in mehreren selbsttätig so oft wiederholten Teilschritten von vorgeschriebener Spanabnahme, bis die durch Steuerkurve und/oder Programm eingegebenen Sollmaße ohne Überschreiten der zulässigen Spanquerschnitte erreicht sind; sie ermöglicht also damit, wie beschrieben, beispielsweise alle Dreharbeiten rationell, vollselbsttätig, vom Ausgangs-Rundmaterial bis zum konstruktionsgemäß begrenzten Drehteil vorgegebener Form mit geringstem Programmieraufwand auszuführen, was mit keiner bisher bekannten Automatisierungseinrichtung, ob mit digitaler oder analoger Werteingabe, zu bewirken ist. Das sinngemäße Übertragen der repetierenden Steuerung auf andere als im erläuternden Beispiel genannte Werkzeugmaschinen und Arbeiten ist dem Fachmann leicht. Patentansprüche:

1. Elektronische Steuerung unter Verwendung einer Schaltung mit digitaler und/oder analoger Eingabe der Meßwerte, die an den von einer Werkzeugmaschine zu bearbeitenden Werkstükken ermittelt und mit eingespeicherten Sollwerten verglichen werden, wobei aus den Vergleichswerten Steuergrößen für die Programmsteuerung der Maschine abgeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß außer den den Endmaßen der Werkstücke entsprechenden Sollwerten ein zusätzlicher, von diesen Endmaßen unabhängiger Wert in die Schaltung einzuspeichern ist, der nach der Art des Werkzeuges und/oder dem Material des Werkstückes dimensioniert ist, und daß aus den Meßwerten und dem zusätzlichen Wert Steuergrößen, z. B. Impulse, abgeleitet werden, die eine repetierende Steuerung des Werkzeuges bis zur Erreichung der Endmaße des Werkstückes bewirken.

2. Elektronische Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für mindestens eine Vorschubrichtung (Y) außer einem Istwertgebei (37, 39, 41) und einem Endsollwertgeber (31) mit einer zugehörigen Vergleichsschaltung (44) ein nach jedem spanabhebenden Teilarbeitsgang rückstellbarer Differenz-Istwertgeber (37, 39, 42) vorgesehen ist, der zusammen mit einem Maximal-Sollwertgeber (33) für die Spanstärke (Δ Y_max) eine weitere Vergleichsschaltung (45) ansteuert, und daß die Ausgänge (47, 54) beider Vergleichsschaltungen (44, 45) an eine nur auf das jeweils zuerst auftretende Gleichheitssignal ansprechende Fortschalteinrichtung (46) für die aufeinanderfolgenden Steuerbefehle angeschlossen sind.

3. Elektronische Steuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang min-

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