-
Einrichtung zur Steuerung der Bewegung zu verstellender Teile von
Maschinen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung der Bewegung der
zu verstellenden Teile von Maschinen, insbesondere des Schlittens von Werkzeugmaschinen,
unter Verwendung einer Drehmelderkette mit einem Empfängerdrehmelder und einem Geberdrehmelder,
der durch Maßzahlen eines Programmgebers mit Hilfe eines Nachlaufmotors auf den
digitalen Maßzahlen analoge Winkelstellungen nachgeführt wird.
-
Bei einer bekannten Anordnung (Techn. Rundschau 1958, Nr. 28, S. 9
und 13) befindet sich ein Empfängerdrehmelder am Maschinenschlitten und ein Geberdrehmelder
am Steuergerät, wobei analoge Signale oder auch diskrete .Signale erteilt werden,
durch die in der gewählten Position der überwachte Schlitten der Maschine zum Stillstand
kommt. Die Vorgabe des von dem überwachten Schlitten zurückzulegenden Weges erfolgt
bei einer derartigen Anordnung normalerweise durch Verdrehen des Geberdrehmelders
der Drehmelderkette, indem seiner Winkelstellung ein diskreter Zahlenwert als Maßzahl
zubgeordnet wird. Der Zahlenwert liegt z. B. als mehrstellige Dezimalzahl vor. Diese
Dezimalzahl muß nun in eine ihr entsprechende, also analoge Winkelstellung des Geberdrehmelders
umgesetzt werden, so daß die Drehmelderkette um den zurückzulegenden Maschinenweg
verstimmt ist. Beim Bewegen des Schlittens muß sich der Empfängerdrehmelder um diesen
Wert verdrehen.
-
Es ist dabei auch bekannt, den Zahlenwert in Form einer Spannung darzustellen
und diese Spannung dann in eine entsprechende Winkelstellung des Geberdrebmelders
umzuwandeln: Hierzu wird ein Nachlaufregelkreis verwendet, der mit Hilfe eines Stellmotors
den Geberdrehmelder in Abhängigkeit von der vorgegebenen Sollspannung nachführt.
Zu diesem Zweck ist mit dem Stellmotor auch ein Schaltwerk gekuppelt, das den gleichen
Aufbau wie das zur Abgabe der Sollspannung dienende besitzt und somit den Istwert
ebenfalls in Form einer Spannung bereitstellt. Die beiden Spannungen werden miteinander
verglichen und bei Spannungsgleichheit der Stellmotor abgeschaltet.
-
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine zusätzliche
Möglichkeit der Einstellung der Drehmelderkette zu schaffen.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen zusätzlichen Nachlaufmotor
gelöst, welcher den Ständer des Geberdrehmelders oder des Empfängerdrehmelders so
lange verstellt, bis die Fehlerspannung Null wird oder einen gewünschten Wert annimmt.
-
Auf diese Weise kann jede beliebige Stellung des Werkzeugschlittens
zur Nullstelle gemacht werden oder mit einem gewünschten Wert belegt werden, ohne
daß der erstgenannte Nachlaufmotor beeinfiußt werden muß. Dies ist z. B. dann von
Vorteil, wenn der Maschinenschlitten von Hand auf eine neue Arbeitsanfangsstellung
eingestellt ist und dadurch in der Drehmelderkette eine Fehlerspannung aufgetreten
ist. In Weiterbildung der Erfindung kann der zusätzliche Nachlaufmotor den Ständer
und der erstgenannte Nachlaufmotor den Läufer des Geberdrehmelders entsprechend
den digitalen Maßzahlen verstellen. Dabei wird beispielsweise durch den Läufer die
eine Dekade und durch den Ständer die andere Dekade eingestellt. Dadurch verringert
man bei gleichbleibender Genauigkeit die Einstellzeit. In einer anderen Ausführungsform
der Erfindung können beide Nachlaufmotoren gemeinsam über ein Differential auf den
Läufer des Geberdrehmelders einwirken. Dadurch läßt sich, auch ohne daß der Ständer
des Geberdrehmelders beweglich ist, die Drehmelderkette abgleichen. Des weiteren
lassen sich auf einfache Weise die jeweils an den Drehmeldern vorliegenden Werte
an von den Nachlaufmotoren verstellten Potentiometern abgreifen.
-
An Hand der Zeichnungen wird die Erfindung und ihre Anwendung näher
beschrieben.
-
F i g. 1 zeigt die Anwendung der Erfindung bei einem numerisch gesteuerten
Werkzeugmaschinenschlitten; F i g. 2 und 3 zeigen nähere Einzelheiten über zwei
Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung.
-
In F i g. 1 bezeichnen die Bezugsziffern 1 einen Geberdrehmelder,
2 einen Empfängerdrehmelder, 3 einen Nachlaufmotor mit Getriebe, 4 den Schlitten
der
Werkzeugmaschine, 5 den Antriebsmotor zur Verstellung des Werkzeugschlittens,'6eineAuswerteeinrichtung,
die in Abhängigkeit von der Fehlerspannung in der Drehmelderkette Befehle auf den
Antriebsmotor 5 gibt, 7 einen zusätzlichen Nachlaufmotor, 8 ein Potentiometer, 9
eine Widerstandskette, 10 eine Schalteinrichtung, 11 den Läufer und 12 den Ständer
des Geberdrehmelders, 13 eine übertrageranordnung, 14, 15 und 16 Verstärker, 17
den Läufer des Empfängerdrebmelders und 18 einen Programmgeber, beispielsweise einen
Lochstreifenleser.
-
Die Funktionsweise der Einrichtung ist folgende: Der Sollwert des
Maßes, auf den sich der Schlitten hinbewegen soll, wird durch Schaltstellungen,
die von dem Programmgeber 18 der Schalteinrichtung 10 vorgeschrieben werden, angegeben.
Durch die Schalteinrichtung 10 werden entsprechend dem Schaltbefehl Widerstände
der Widerstandskette 9 zusammengeschaltet. Eine derartige Widerstandskette besteht
ausEinzelwiderständen, die in dem Verhältnis 1: 2 : 4:4 für die eine Dekade und
im Verhältnis 10: 20:40:40 für eine weitere Dekade gestuft sind und durch Kontakte
in der Schalteinrichtung 10 in einfacher Weise zu zwei Brückenwiderständen zusammenschaltbar
sind. Die Widerstandskette 9 ist mit einem Potentiometer 8 verbunden, dessen Widerstand
dem Gesamtwiderstand der Widerstandskette 7 entspricht. Solange das Verhältnis der
Teilwiderstände am Potentiometer 8 dem Verhältnis der beiden in der Widerstandskette
9 eingestellten Teilwiderstände entspricht, fließt kein Strom durch den übertrager
13, so daß auch der Nachlaufmotor 3 nicht verstellt wird.
-
Wird von dem Programmgeber 18 ein neuer Sollwert über die Schalteinrichtung
10 in der Widerstandskette 9 eingestellt, so stimmt das Widerstandsverhältnis in
der Widerstandskette 9 nicht mehr mit dem Verhältnis der Widerstände am Potentiometer
8 überein; so daß ein Strom durch den Übertrager 13 fließt. Dieses Signal wird dem
Verstärker 14 zugeführt; der den Nachlaufmotor 3 steuert. Dieser Nachlaufmotor 3
verstellt den Läufer 11 des Geberdrehmelders 1 und gleichzeitig den Abgriff am Potentiometer
B. Ist die Brücke wieder abgeglichen, d. h. das Widerstandsverhältnis am Potentiometer
8 gleich dem eingestellten Widerstandsverhältnis in der Kette 9, so fließt kein
Strom mehr durch den übertrager 13, so daß der Nachlaufmotor stillgesetzt wird.
-
Bei einem derartigen im Prinzip bekannten Digital-Analog-Wandler dreht
sich der Geberdrehmelder 1 genau um 360°, wenn sowohl die Widerstandskette 9 als
auch das Potentiometer 8 von dem jeweils kleinsten bis zum jeweils größten Wert
verstellt werden. Eine derartige Verstellung kann insgesamt in z. B. 100 Schritten
erfolgen, wobei jeder Schritt einer Verdrehung des Geberdrehmelders 1 um 3,6° entspricht.
-
Der Läufer des Geberdrehmelders 1 wird von einem Generator 19 mit
einer Sinusspannung gespeist. Der Geberdrehmelder 1 ist mit dem Empfängerdrehmelder
2 in -Art einer elektrischen Welle verbunden. Ist die Drehmelderkette abgeglichen,
so ist die induzierte Spannung im Läufer des Drehmelderempfängers 2 Null. Wird nun
der Geberdrehmelder 1 nach Vorgabe eines neuen Sollwertes um einen diesem Sollwert
entsprechenden Winkel verdreht, so wird im Läufer des Empfängerdrehmelders 17 eine
Fehlerspannung entsprechend der Abweichung der beiden Drehmelderstellungen induziert.
Diese Fehlerspannung wird der Auswerteeinrichtung 6 zugeführt, die über den Verstärker
16 den Antriebsmotor für den Werkzeugschlitten 4 steuert. Mit Hilfe eines Getriebes
wird entsprechend der Verstellung des Schlittens 4 auch der Läufer 17 des Empfängerdrehmelders
2 verstellt. Dadurch verringert sich dann auch entsprechend die vom Empfängerdrehmelder
2 abgegebene Fehlerspannung. Erreicht die Fehlerspannung den Wert Null, so ist der
Werkzeugschlitten auf der gewünschten Position angekommen. Der Nulldurchgang der
Fehlerspannung wird durch die Auswerteeinrichtung 6 erfaßt, die den Antriebsmotor
5 des Werkzeugschlittens stillsetzt.
-
Erfindungsgemäß ist nun ein zusätzlicher Nachlaufmotor 7 vorgesehen,
durch den der bewegliche Ständer 12 des Geberdrehmelders 1 verstellt werden kann.
Auf diese Weise läßt sich die Drehmelderkette mit Hilfe der in der Kette vorhandenen
Fehlerspannung abgleichen, ohne daß die Stellung des Läufers verändert wird. Dies
ist z. B. dann notwendig, wenn beim Einspannen eines neuen Werkstückes zu Beginn
eines Arbeitsvorganges der Schlitten auf eine neue Stellung gebracht wurde, wobei
sich der Empfängerdrehmelder 2 um einen diesem Verstellweg des Schlittens entsprechenden
Winkel verdreht und damit die Drehmelderkette entsprechend verstimmt hat. Durch
den erfindungsgemäßen Nachlaufmotor 7 wird nun der bewegliche Ständer 12 des Geberdrehmelders
in Abhängigkeit von der Fehlerspannung so lange verdreht, bis die dem Weg des Werkzeugschlittens
entsprechende Verstimmung der Drehmelderkette wieder beseitigt ist. Das Fehlersignal
zur Steuerung des Nachlaufmotors 7 wird dabei von der Auswerteeinrichtung 6 über
den Verstärker 15 geliefert.
-
An Stelle des Ständers 12 des Geberdrehmelders 1 kann in gleicher
Weise auch der Ständer des Empfängerdrehmelders 2 durch den Nachlaufmotor 7 verstellt
werden.
-
F i g. 2 zeigt nähere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Einrichtung
bei Verwendung des zusätzlichen Nachlaufmotors 7 als Nullpunktverschiebungseinrichtung.
Der Läufer 11 des Geberdrehmelders 1 wird durch den Nachlaufmotor 3, der vom Verstärker
14, wie durch einen Pfeil angedeutet, gesteuert wird, mit Hilfe von Getrieberädern
19, 20, 21 um einen dem Sollwert entsprechenden Winkel verdreht. Gleichzeitig mit
dem Geberdrehmelder 1 wird auch das Potentiometer 8 durch das Getrieberad 20 verstellt.
Es ist nun erfindungsgemäß ein zusätzlicher Nachlaufmotor 7 vorgesehen, durch den
vorher über Getrieberäder 23 und 22 der Ständer 12 des Geberdrehmelders in Abhängigkeit
von der Fehlerspannung der Drehmelderkette, die vom Verstärker 15 angeliefert wird,
wie durch einen Pfeil angedeutet, so lange verdreht wird, bis die Fehlerspannung
in der Drehmelderkette Null ist.
-
F i g. 3 zeigt die Anwendung der Erfindung zur gleichzeitigen Einstellung
des Ständers und Läufers des Geberdrehmelders 1 entsprechend den digitalen Maßzahlen.
Hierbei wird z. B. eine Dekade durch Verstellen des Läufers 11 in die Drehmelderkette
eingegeben und eine andere Dekade durch Verstellen des Ständers 12 des Geberdrehmelders
1. Die Verstellung des Läufers 11 geschieht dabei wie bereits an Hand der F i g.
1 beschrieben. Der Ständer 12 wird von dem Nachlaufmotor 7 verstellt. Zu diesem
Zweck wird dieser ebenfalls von der Schalteinrichtung 10 in gleicher Weise wie der
Nachlaufmotor 3
gesteuert, was in F i g. 1 durch eine gestrichelte
Linie und in F i g. 3 durch einen Pfeil angedeutet ist. Außerdem ist ein weiteres
Potentiometer 25 vorgesehen, das als Istwertgeber für die Stellung des Ständers
12 dient.