DE1463565C3 - Elektrische Steuerungsvorrichtung zur Vorschubbegrenzung von Werkzeug maschinenschlitten - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine elektrische Steuerungsvorrichtung zur Vorschubbegrenzung von Schlitten an Werkzeugmaschinen mit einem als elektromechanischer Wandler ausgebildeten Geber, der mit einem Gegenanschlag in Berührung bringbar ist und dabei unter der Wirkung einer elastischen Rückstellkraft stetig seine Ausgangsgröße ändert, die in einer elektrischen, ein dem Geber elektrisch entsprechendes Vergleichsglied aufweisenden Brückenschaltung auswertbar ist.

Mit diesem Oberbegriff nimmt die Erfindung auf einen Stand der Technik von Steuerungsvorrichtungen für Werkzeugmaschinenschlitten Bezug, wie er in der USA.-Patentschrift 2 831387 beschrieben ist. Dort sind als Geber stetig wirkende Wandler vorgesehen, die mit Widerständen in Brückenschaltungen arbeiten, wobei die Vergleichsglieder entsprechend ausgebildet sind, d. h., die elektrischen Werte von Geber und Vergleichsglied sind aufeinander abgestimmt.

Derartige Steucrungsvorrichtungen haben gegenüber den bekannten Endlagenabschaltvorrichtungen, die mittels Mikroschaltern od. dgl. arbeiten, den Vorteil, daß eine langsame und genaue Annäherung an das Sollmaß erreicht wird, weil keine vom Endschalter betätigte Bremseinrichtung vorgesehen ist, die sich zusätzlich auf das Fertigmaß auswirkt.

Bei der bekannten Steuerungsvorrichtung ist jedoch auf Grund unterschiedlicher Unterbringungsorte der mechanische Aufbau von Geber, und Vergleichsglied _t unterschiedlich, und diese sind an die jeweiligen Zwecke individuell angepaßt worden. Dies schließt einen nachträglichen Einbau aus.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine mechanisch einfach aufgebaute Steuerungsvorrichtung der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, die auch nachträglich an jede vorhandene Werkzeugmaschine in einfacher Weise anbaubar ist und eine hohe Genauigkeit aufweist, die der von bekannten Mikroschalter- oder Lichtschrankensteuerungen wesentlich überlegen ist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Geber als zusammendrückbarer induktiver Wandler ausgebildet ist und daß Geber und Vergleichsglied elektrisch und im mechanischen Aufbau identisch ausgebildet sind.

Durch die bestimmte Ausbildung des verwendeten' Gebers und durch die elektrisch und im mechanischen Aufbau identische Ausbildung von Geber und zugehörigem Vergleichsglied wird auf einfache Weise eine ' genaue Vorschubbegrenzung erreicht, wobei die Einzelteile so ausgebildet sind, daß sie leicht an jede herkömmliche Werkzeugmaschine angebaut werden können. Weiterhin ist vorteilhaft, daß sich durch die Verminderung der Zahl der erforderlichen Einzelteile infolge der identischen Ausbildung von Geber und Vergleichsglied Herstellungskosten einsparen lassen.

Gemäß einer Ausgestaltung im Rahmen der Erfindung ist der Geber in Reihe oder parallel zu einer die Rückstellkraft bewirkenden Feder geschaltet. Diese Feder hat zweckmäßigerweise gemäß einem weiteren Merkmal eine progressive Charakteristik; ihre Kraft erhöht sich also bei fortschreitender Zusammendrückung mehr als linear. Hierbei is't es insbesondere bei spanabhebender Bearbeitung zweckmäßig, diese z. B. aus Gummi bestehende Feder zu bedampfen. Die Feder kann in Ausgestaltung der Erfindung aus einer elastischen Scheibe bestehen, die im Luftspalt des Eisenkerns zwischen den Spulen des induktiven Gebers liegt.

Der Geber liegt in dem einen Zweig einer elektrischen Brücke, die neben Abgleichelementen im parallelen Brückenzweig als Vergleichsglied einen zweiten mit dem Geber identischen Wandler aufweist, der in eine Einstelleinrichtung, z. B. eine Mikrometer-

schraube, eingespannt ist, die eine definierte Zusam- wirken jeweils mit einem relativ zum Maschinenmendrückung dieses elektromechanischen Wandlers rahmen fixierbaren Gegenanschlag 12 bzw. 12' zuermöglicht. Das Maß der Zusammendrückung ent- sammen, der gemäß dem dargestellten Ausführungsspricht dann direkt oder proportional dem Grenzwert beispiel als Anschlagtrommel ausgebildet ist. Die des Vorschubweges, der durch das in der Brücken- 5 Anschlagtrommel kann revolverkopfartig ausgebildet diagonale liegende Meßinstrument angezeigt wird. sein und Anschlagstifte 13 unterschiedlicher Länge

Wenn die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung aufweisen, von denen jeweils einer mit dem zugeordfür Handbedienung vorgesehen wird und das Brücken- neten Geber A am Maschinenschlitten zusammengleichgewicht bzw. die Endstellung durch ein Meß- wirkt. Die Anschlagtrommel kann automatisch geinstrument angezeigt werden, kann der Vorschub so io schaltet werden, so daß entsprechend der Zahl der weit erfolgen, bis das Instrument auf Null zeigt. Statt Anschlagstifte 13 unterschiedliche Vorschubbegrendessen kann es auch zweckmäßig sein, eine Flanke zungen erreicht werden können. Die Anschlagtrommel des Brückenstromverlaufs zu wählen und bei einem kann überdies auswechselbar sein, um passende bestimmten Brückenstrom die Nullmarke auf dem Gegenanschläge für die verschiedenen Werkstücke Instrument anzubringen. Hierdurch wird eine Eichung 15 zur Verfügung halten zu können,
des Instrumentes, z. B. in V100 oder V1000 mm, mög- An Stelle der in der Zeichnung dargestellten An-

lich. Stimmen dann z.B. die Abmessungen des Werk- Ordnung könnten die elektromechanischen Wandler^ Stückes infolge Werkzeugabnutzung nicht mehr genau, auch gehäusefest montiert werden, wobei für Vorso braucht lediglich das Vergleichsglied — d. h. seine und Rücklauf jeweils ein weiterer Anschlag, z. B. in Zusammendrückung — entsprechend eingestellt zu 20 Gestalt eines Revolvers, an jedem Schlitten anzuwerden. Dann kann die Arbeit mit dem gleichen An- bringen wäre,
schlagpunkt weitergeführt werden. F i g. 2 zeigt einen Längsschnitt durch einen zu-

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch auf sammendrückbaren induktiven Wandler. Dieser beeinfache Weise für automatischen Betrieb Anwen- steht aus zwei axial aufeinander ausgerichteten, in dung finden. Hierbei kann die der Brücke entnom- 25 Topfkernen 14 angeordneten Spulen 15, deren Indukmene Spannung zur Steuerung des Vorschubs ver- tivitätswert sich infolge Änderung des Luftspaltes bei wendet werden, wobei mit Erreichen des für das axialer Zusammendrückung ändert. Zwischen den Nullmaß erforderlichen Brückenstromwertes (auch beiden Topfkernen ist eine Scheibe 16 aus G.ummi hierbei kann der Brückenstrom entweder Null sein eingefügt. Gegen den Boden des einen Topfkernes 14 oder ein bestimmter Unsymmetriestrom) entsprechend 30 stützt sich ein Flansch 17 ab, der einen Gewindeder Bewegung des Gebers infolge der Berührung des ansatz 18 zum Aufschrauben auf einem am Schlitten Gegenanschlags ein langsames Stillsetzen des Vor- 10 bzw. 11 vorgesehenen Gewindezapfen trägt. Gegen schubs erfolgt. den Boden des anderen Topfkernes stützt sich ein

Bei automatischem Ablauf kann durch Erreichen Flansch 19 ab, der einen Ansatz 20 mit poliertem, der vorgegebenen Schlittenposition die Steuerung eines 35 konvex ausgebildetem Kopf 21 trägt. Die Bauteile nächsten Arbeitsganges innerhalb eines fortlaufenden werden durch äußere Gehäusestege 22 derart zuProgramms ausgelöst werden. sammengehalten, daß eine begrenzte axiale Zusam-

Es ist grundsätzlich möglich, daß an Stelle des mendrückung und Ausdehnung möglich ist.
induktiven Wandlers nach der Erfindung auch an sich Gemäß F i g. 3 ist an einen Wechselstromgenerabekannte kapazitive oder piezoelektrische Wandler 40 tor G die Primärwicklung eines Transformators T anvorgesehen werden. geschlossen, dessen Sekundärwicklung eine geerdete

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Er- Mittelanzapfung O trägt. Die hierdurch gebildeten findung an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt Teilsekundärwicklungen liegen in zwei parallelen

F i g. 1 eine schematische Darstellung der erfin- Brückenzweigen, in denen außerdem in Reihe hinterdungsgemäßen Steuerungsvorrichtung zur Vorschub- 45 einander je ein Abgleichswiderstand R bzw. R' sowie begrenzung bei zwei senkrecht zueinander verschieb- der induktive Wandler als Gebern bzw. das Verbaren Schlitten, gleichsglied V liegen. Das Vergleichsglied V ist elek-

Fig. 2 einen Axialschnitt durch einen erfindungs- trisch und im mechanischen Aufbau mit dem Geber gemäß als induktiver Wandler ausgebildeten Geber, gemäß F i g. 2 identisch. Die das Grenzmaß bestim-

Fig. 3 eine elektrische Brückenschaltung zur Aus- 50 mende Zusammendrückung des Vergleichsgliedes V wertung des Gebersignals, kann durch eine Mikrometerschraube 23 od. dgl. be-

F i g. 4 und 5 Schaltungen zur Steuerung des wirkt werden.

Schlittenvorschubmotors während des letzten Vor- In der Brückendiagonale zwischen den Punkten O

schubabschnittes in Abhängigkeit von den vom elek- und O' liegt ein Meßinstrument, das die Vorschubtromechanischen Wandler gelieferten Signalen, 55 begrenzung zu beobachten gestattet. Die Brücke kann

F i g. 6 ein Blockschaltbild einer Steuerungsvor- dabei symmetrisch derart abgeglichen sein, daß bei richtung in drei Dimensionen (jeweils Vor-und Rück- Erreichung des Vorschubendwertes der Brückenläuf). strom Null wird. Um jedoch mittels des Meßinstru-

In Fig. 1 sind zwei rechtwinklig zueinander be- mentes auch eine quantitative Ablesung der Vorwegliche Vorschubschlitten 10 und 11 schematisch 60 schubstrecken zu ermöglichen, kann die Brücke undargestellt. Diese Schlitten können beispielsweise die symmetrisch derart eingestellt werden, daß bei Er-Werkzeugschlitten einer Werkzeugmaschine sein, die reichen der Endstellung ein definierter Brückenstrom manuell oder elektromotorisch angetrieben werden. fließt, der den Endgrenzwert definiert.
Die Antriebs- und Führungseinrichtungen der Schiit- Die Primärwicklung des Transformators T gemäß

ten sind, da sie hier ohne Belang sind, in der Zeich- 65 F i g. 3 kann mit Netzfrequenz erregt werden, jedoch nung im einzelnen nicht dargestellt. An den Schlitten wird im allgemeinen zur Erhöhung der Meßgenauig-10 bzw. 11 sind Geber A₁, A₂ bzw. A₁,, A₂, in Gestalt keit und der Meßwertänderung eine Erregung mit elektromechanischer Wandler vorgesehen. Diese Geber höherer Frequenz zu empfehlen sein. Die Wahl der

Frequenz hängt von der möglichen Selbstinduktion der Geberspule ab. Zur automatischen Vorschubsteuerung können die in den F i g. 4 und 5 dargestellten Schaltungen dienen. Diese Schaltungen werden nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel 5 induktiv über einen Transformator U erregt, dessen Primärwicklung in der Brückendiagonale O-O' liegt (vgl. Fig. 3).

In den Schaltungen gemäß F i g. 4 und 5 ist der den zu begrenzenden Schlitten antreibende Motor mit M bezeichnet. Mit W ist ein Wirbelstrombremswiderstand bezeichnet.

Bei der in F i g. 4 dargestellten Röhrenschaltung steigt der Anodenstrom der Röhre Ro₁, wenn sich die Brückenspannung (-Ug₁) verringert. Dadurch erhält der Bremswiderstand W Strom, und gleichzeitig regelt die Röhre Rö„ den Ankerstrom gegen Null.

Die in Fig. 5 dargestellte Transistorschaltung arbeitet in gleicher Weise. Durch Anschaltung zusätzlicher Schaltelemente kann eine beliebige Bremsbzw. Auslaufcharakteristik des Motors M erreicht werden. An Stelle des Gleichrichters Gl kann ein gesteuerter Gleichrichter verwendet werden.

Durch die Bremsschaltungen können weitere Schaltvorgänge ausgelöst werden, um z. B. den Rücklauf des Schlittens oder die Bewegung weiterer Schlitten einzuleiten. Eine solche Fortschaltung für dreidimensionale Steuerung ist an Hand eines Blockschaltbildes in F i g. 6 veranschaulicht. Diese Schaltung besteht aus drei Stufen I, II und III für je einen Bewegungsvorgang. Die relaisbetätigten Umschalter u bewirken jeweils eine Umschaltung der für den Vorlauf bzw. Rücklauf wirksamen Wandlerelemente. Der Block 24 entspricht der in F i g. 3 dargestellten Brükkenschaltung, deren Ausgangssignal einem Verstärker 25 und von dort einem Steuerblock 26, z. B. gemäß F i g. 4 oder 5, zugeführt wird. Über die Umschalter 27 wird durch Änderung der Polarität eine Drehrichtungsumkehr des Motors M bewirkt. Die Relais Y bewirken nach Maßgabe der Steuerblöcke 26 eine Weiterschaltung nach der nächsten Stufe der Stufen I, II und III, so daß ein vollautomatischer Betrieb gewährleistet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Elektrische Steuerungsvorrichtung zur Vorschubbegrenzung von Schlitten an Werkzeugmaschinen mit einem als elektromechanischen Wandler ausgebildeten Geber, der mit einem Gegenanschlag in Berührung bringbar ist und dabei unter der Wirkung einer elastischen Rückstellkraft stetig seine Ausgangsgröße ändert, die in einer elektrischen, ein dem Geber elektrisch entsprechendes Vergleichsglied aufweisenden Brückenschaltung auswertbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber (A) als zusammendrückbarer induktiver Wandler ausgebildet ist und daß Geber (A) und Vergleichsglied (K) elektrisch und im mechanischen Aufbau identisch ausgebildet sind.

2. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, da- "■ durch gekennzeichnet, daß der Geber (A) in Reihe oder parallel zu einer die Rückstellkraft bewirkenden Feder geschaltet ist.

. 3. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder eine progres- - sive Charakteristik aufweist.

4. Steuerungsvorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder gedämpft ist.

5. Steuerungsvorrichtung nach den Ansprüchen 2 ■ bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder als elastische Scheibe (16) ausgebildet ist, die im Luftspalt zwischen den Spulen (15) des Gebers angeordnet ist.

6. Steuerungsvorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder aus elastischem Kunststoff besteht.

7. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, da-' durch gekennzeichnet, daß eine Flanke des Brückenstromverlaufs zur Anzeige und/oder Steuerung ausgewertet wird.

8. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Werkzeugmaschinenschlitten (10 bzw. 11) je ein Geber (A I; A V) für die Vorschubbegrenzung und je ein Geber (A 2; A 2') für die Rücklaufbegrenzung vorgesehen sind, die jeweils mit einem ortsfesten Gegenanschlag (12 bzw. 12') zusammenwirken.'

9. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Geber (A) zusammenwirkenden Gegenanschläge als Stifte (13) unterschiedlicher Länge, ausgebildet sind, die in einer drehbaren, revolverkopfartigen Trommel angeordnet sind.

10. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß, die Trommel, auswechselbar ist.. . . .... ...