DE1513361C - Elektrische Kopierregeleinnchtung fur spanabhebende Werkzeugmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Kopierregeleinrichtung für spanabhebende Werkzeugmaschinen, bei denen die Kopierregelung nur in einer Koordinate erfolgt, mit einem gegen die Schablone gedrückten, ständig an dieser anliegenden Schablonenfühlorgan, dessen Bewegung in einem Meßglied in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, das den Antrieb für den Kopiervorschub des Werkzeugschlittens derart steuert, daß dieser die gleiche Bewegung wie das Schablonenfühlorgan ausführt.

Bei Maschinen, bei denen die Kopierregelung nur in einer Koordinate erfolgt, ist die Kopieraufgabe wesentlich schwieriger zu lösen als bei solchen, bei denen zwei Koordinaten beeinflußt werden können, wie es bei der überwiegenden Mehrzahl derartiger Maschinen der Fall ist. Denn dabei stellt sich jeweils die Resultierende der Vorschubgeschwindigkeiten in den einzelnen Koordinaten als Kopiervorschubgeschwindigkeit ein, das heißt, je schneller die eine Richtung läuft, um so mehr verlangsamt sich die andere.

Als Beispiel für solche Maschinen, bei denen nur in einer Koordinate geregelt wird, wird auf eine Kurbelwellenfräsmaschine hingewiesen, die wegen der eventuell ganz erheblichen Größe des Werkstückes ganz besondere Schwierigkeiten bietet. Denn je größer die Werkstücke werden, desto breiter und schwerer müssen Frässchlitten und Schablone gebaut werden und desto größer werden die erforderlichen Schnittdrücke. Deshalb müßte bei mechanischer oder

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mechanisch-hydraulischer Kopierregelung die Scha- pro Sekunde) erforderlich ist, so muß der höchstzu-

blone unterhalb des Frässchlittens angeordnet sein, lässige Verdrehungswinkel der höchsten Geschwin-

wäre also schwer zugänglich. Dazu kommt, daß ge- digkeit und der kleinstzulässige Verdrehungswinkel

rade bei großen Werkstücken, die nur in geringer An- der kleinsten praktisch noch vorkommenden Ge-

zahl gefertigt werden, die Schablone öfter ausgewech- 5 schwindigkeit zugeordnet werden,

seit werden muß, wodurch sehr viele Nebenzeiten Es ist also entscheidend, daß Geber und Empfän-

entstehen. ger, d. h. Fühlerstellung und Supportstellung, in ihrer

Bei einer Kurbelwellenfräsmaschine sind an der Lage bis zu einer Differenz von 120° verschieden

geschmiedeten Welle die Zapfen und Wangen aus- sein können und müssen. Wenn man eine Toleranz

zufräsen, wobei das Werkstück zentrisch aufgespannt io von nur ± 0,05 mm einschließlich allen statischen

wird. Für den Fräsvorgang wird die Kurbelwelle ge- und dynamischen Fehlern zulassen will, kann man für

dreht, und der Frässchlitten mit dem Fräser muß den elektrischen Meßteil höchstens eine Toleranz

dem Werkstück folgen. von etwa 0,03 mm zulassen, d. h. die vorgenannten

Dabei sind die Drehzahlen für die Werkstückdre- 120° des größten Verdrehungswinkels dürften nur hung abhängig von den erforderlichen Schnittge- 15 einem Fehler von 0,03 mm entsprechen,
schwindigkeiten, den zulässigen Schnittdrücken und In der Praxis wird allgemein an der Schablone der Menge des zu verspanenden Materials. Die Dreh- eine Zahnstange angebracht, die über ein Ritzel den zahl der Werkstückdrehung, also die eine Koordi- Drehmelder betätigt. Ein solches Ritzel ist aber z. B. nate, entzieht sich der Kopierregelung. Die Kopier- bei der bekannten Vorrichtung für den Antrieb eines regelung kann nur im Vorschub des Schlittens er- 20 Drehmelders nicht kleiner als etwa 32 mm im Durchfolgen, messer, um noch eine in der Praxis überhaupt brauch-

Die Vorschubgeschwindigkeit soll zwecks Verkür- bare mechanische Stabilität und Lebensdauer zu ga-

zung der erheblichen Hauptzeiten möglichst hoch rantieren. Ein Ritzel von etwa 32 mm Durchmesser

sein, und zwar unter Beibehaltung der engen Toleran- ist aber so ausgelegt, daß es bei einer Umdrehung

zen und der Rundheit und Meßgenauigkeit des Zap- 25 genau einen Weg von 100 mm zurücklegt. Bei 120°

fens. Schließlich kommt noch dazu, daß der Fräs- wären das also rund 33 mm. Es darf aber bei einem

Vorgang mit sehr starken Erschütterungen verbunden Drehwinkel von 120° nur ein Fehlerweg von 0,03 mm

ist, da die Bearbeitung nur mit einem Messerkopf zugelassen werden, d. h., daß zwischen Ritzel und

möglich ist. Drehmelder ein Übersetzungsgetriebe von 1:100 ge-

Aus der deutschen Zeitschrift »BBC-Nachrichten«, 30 legt werden müßte. Ein solches Übersetzungsgetriebe Oktober 1961, S. 617, Bild 2, ist nun eine elektrische ist aber praktisch unbrauchbar, denn dieses Getriebe Kopierregeleinrichtung bekannt, bei der der die Scha- würde einige 100 kg Schubkräfte an der Zahnstange blone abtastende Fühler mit einer Zahnstange ver- erfordern, um dieses Getriebe selbst und den Drehbunden ist, die mit einem Ritzel in Antriebsverbin- meider in der erforderlichen Zeit zu beschleunigen,
dung steht. Mit der Achse des Ritzels ist die Rotor- 35 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine welle eines durch einen Drehmelder (= Synchro) ge- elektrische Kopierregeleinrichtüng zu schaffen, die bildeten Gebers fest verbunden. Die Statorwicklungen die Nachteile der bekannten Vorrichtung überwindet des Gebers sind mit den Statorwicklungen eines und ermöglicht, daß auch bei großer Vorschubgleich aufgebauten Empfängers verbunden, dessen geschwindigkeit mit äußerster Genauigkeit auch sehr Rotor über ein Getriebe mit dem das Werkzeug tra- 40 große Werkstücke bearbeitet werden können, also genden Support in Verbindung steht. Im Rotor des solche mit großen Maßen, die hohe statische BeEmpfängers wird eine Spannung induziert, die söge- lastungen und große Zeitverzögerungen verursachen, nannte Fehlerspannung. Sie hängt vom Drehwinkel Diese Aufgabe wird bei einer Kopierregeleinrichdes Empfängerrotors gegenüber dem Geberrotor ab tung der eingangs erwähnten Gattung dadurch gelöst, und wird zu Null, wenn die Wicklungen von Geber- 45 daß das Meßglied ein Geschwindigkeitsmeßglied ist, und Empfängerrotor räumlich senkrecht aufeinander dessen elektrisches Signal der Geschwindigkeit des stehen. Die gleichgerichtete Fehlerspannung, aus der Schablonenfühlorgans nach Richtung und Wert entman unmittelbar Richtung und Größe der Abwei- spricht und den Soll-Wert darstellt für die Geschwinchung des Ortsistwertes vom gewünschten Sollwert digkeitsregelung des Antriebs für den Kopiervorschub erhält, wird einem Regler zugeführt; dieser steuert 50 des Werkzeugschlittens, und daß ein auf die gegeneinen Gegentakt-Verstärker, der den Gleichstrom- seitige Lage des Schablonenfühlorgans und des Werkmotor für den Vorschub speist. Der Motor verstellt zeugschlittens ansprechendes Lagemeßglied vorgesedann über das Vorschubgetriebe den Support. Die hen ist, dessen elektrisches Ausgangssignal das Regel-Bewegung geschieht in der Weise, das Support und signal für die Geschwindigkeit des Kopiervorschubes Empfängerrotor immer in Richtung auf die Fehler- 55 im Sinne einer konstanten gegenseitigen Lage des spannung Null verstellt werden. Schablonenfühlorgans und des Werkzeugschlittens

Die Größe der Fehlerspannung muß bei der be- korrigiert.

kannten Einrichtung auch ein Maß für die Vor- Mit der Kopierregeleinrichtung gemäß der Erfin-

schubgeschwindigkeit sein. Je schneller also der Sup- dung können mit großer Genauigkeit Maschinen mit

port sich bewegen muß, d. h. je schneller sich der 60 großen Werkstücken gesteuert bzw. geregelt werden,

Fühler bewegt, desto größer muß der Fehlerwinkel wobei nur mit Meßabweichungen von ± 0,05 mm zu

zwischen Geber und Empfänger sein. rechnen ist. Es besteht bei der erfindungsgemäßen

Bekanntlich kann aber ein solcher Drehmelder Kopierregeleinrichtung die Möglichkeit, die zur Vernicht in vollem Umfang, sondern bei derartigen kürzung der Fertigungszeit erforderlichen hohen VorSchaltungen nur etwa in einem Winkelbereich von 65 Schubgeschwindigkeiten zu erreichen, sowie bis zur 110 bis 150° ausgenutzt werden. Wenn nun aber Geschwindigkeit 0 herabzuregeln. Dieses ist bei der eine Kopierregelung des Vorschubes bei Geschwin- Herstellung einer Kurbelwelle beim Fräsen des Kurdigkeiten von 0 bis 600 mm pro Minute (0 bis 10 mm belzapfens notwendig und auch bei den Umkehrpunk-

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ten 125°, 180°, 235° und 360° beim Wangenfräsen. damit des Werkzeugschlittens — geben und umge-Denn es entsteht durch die Drehung des Werkstückes kehrt zu seiner Verlangsamung, wenn der Hilfseine Geschwindigkeitskurve über dem Arbeitswinkel, schlitten zu schnell läuft.

der der Frässchlitten folgen muß. Auch besteht die Weitere Merkmale im Rahmen der Erfindung sind

Möglichkeit, beim Umkehren der Vorschubrichtung, 5 in den Unteransprüchen 3 bis 10 gekennzeichnet,

also beim Zapfenfräsen bei der Stellung von 180° Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines

und beim Wangenfräsen, bei den obengenannten vier Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt

Stellungen, die Umkehrspannung, d. h. die mecha- F i g. 1 eine Kurbelwelle in Ansicht von vorn und

nische Verspannung des gesamten Antriebes, auszu- in Seitenansicht,

gleichen. io F i g. 2 den Weg, den der Fräser zurücklegt, um

Auch genügt im Gegensatz zu der bekannten Ko- dem Werkstück beim Fräsen eines Kurbelzapfens zu

pierregeleinrichtung für die Geschwindigkeitsmessung folgen,

eine Auslegung des Getriebes für den Antrieb der Fig. 3 ein Schema des gesamten Antriebs ein-

Tachomaschine mit einer Übersetzung von 1: 45. Die schließlich der Kopierregeleinrichtung,

hier auftretenden Schubkräfte betragen nach Meß- 15 F i g. 4 das Lagemeßglied im Schnitt, und zwar im

ergebnissen 7,5 kg. Da das Übersetzungsverhältnis im vergrößerten Maßstab,

Quadrat eingeht, wäre bei einer Übersetzung von Fig. 4a und 4b zeigen die Schaltabläufe im Lage-

1:1000 mit etwa 400fachen Beschleunigungskräften meßglied,

zu rechnen. F i g. 5 ein Geschwindigkeitsmeßglied,

Die erfindungsgemäße Einrichtung hat also gegen- 20 F i g. 5 a die Kennlinien zu dem Geschwindigkeits-

über der bekannten den Vorteil, daß bei ihr nicht meßglied nach Fig. 5.

der gesamte Geschwindigkeitsbereich innerhalb des In F i g. 1 ist 4 das Werkstück, Z ein Kurbelzapfen

zulässigen Toleranzbereiches liegen muß. Die Kopier- und W eine Kurbelwange.

regeleinrichtung nach der Erfindung kann also bei In F i g. 2 ist zu sehen, wie sich bei der Drehung

hohen Vorschubgeschwindigkeiten und bei sehr fei- 25 des Werkstückes der zu fräsende Kurbelzapfen in die

nen Toleranzen eingesetzt werden, obwohl nur eine verschiedenen Lagen bewegt, wobei der Fräser als

Koordinate beeinflußt wird. Werkzeug F dem Werkstück nachfolgt. Der Fräser ist

Die erfindungsgemäße Kopierregeleinrichtung ist schematisch als Kreislinie gezeichnet, die in der ersten

eine Nachlaufregelung, bei der aber durch die Vor- Stellung I am Kurbelzapfen anliegt. Nach einer Dre-

gabe der Geschwindigkeit in der jeweils erforder- 30 hung von 90° (in gestrichelter Linie dargestellt) ist

liehen Höhe nur noch zusätzliche Korrekturschaltun- der Kurbelzapfen in Stellung II, wobei die stark aus-

gen durchzuführen sind. Dadurch wird die Schalt- gezogene Kreislinie des Kurbelzapfens zeigt, wie weit

häufigkeit wesentlich geringer als bei ausschließ- er in dieser Stellung bearbeitet ist.

licher Lageregelung. Bei einer Versuchsanlage lagen Stellung III zeigt die Bearbeitung nach einer Dre-

diese Zusatzschaltungen unter 10 pro Sekunde. 35 hung von 180°, die auch am Werkstück genau 180°

Nach einer Ausgestaltung im Rahmen der Erfin- beträgt.

dung ist das Schablonenfühlorgan als Schablonen- In F i g. 3 ist 4 das Werkstück, das zentrisch aufschütten ausgebildet, auf dem das Lagemeßglied an- gespannt ist und vor dem sich der Werkzeugschlitten geordnet ist, das mit einem mit dem Werkzeugschiit- 12 mit dem Werkzeug F befindet. Es kann auch ein ten über ein mechanisches Getriebe verbundenen 40 zweiter Werkzeugschlitten angeordnet sein, der hier Hilfsschlitten in Wirkverbindung steht. nicht gezeichnet ist. Das Werkstück 4 erhält seinen

Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Scha- Antrieb über Schneckentriebe 30, ein Zahnradpaar blone nicht unterhalb des Frässchlittens angeordnet 40/41, ein Kegelradpaar 42/43 und weitere Vorgelege werden muß, sondern an jeder beliebigen Stelle der von dem Werkstück-Spindelantriebsmotor 16. Die Maschine angeordnet sein kann. Die Schablone läuft 45 Schablone 2 wird über die Welle 11, die Kupplung in jedem Fall mit der gleichen Drehzahl wie das 21, das Zahnradpaar 44/45 ebenfalls vom Werkstück-Werkstück. Um dieses sicher zu erreichen, wird sie Spindelantriebsmotor 16 mit der gleichen Geschwinzweckmäßig direkt vom Werkstückantrieb mit ange- digkeit wie das Werkstück 4 angetrieben. Der Schatrieben. Der Schablonenschlitten folgt der Bewegung blonen-Schlitten 1 wird mit einer unabhängigen Ander Schablone, setzt also die Umf angsgeschwindig- 50 deckeinrichtung 5, im vorliegenden Fall durch einen keit der Schablone in eine ihr entsprechende Vor- hydraulischen Kolben 46 im Zylinder 47 gebildet, geschubgeschwindigkeit des Schablonenschlittens um. gen die Schablone 2 gedrückt, wobei die Umfangs-

Wenn beispielsweise der kleinste Kurbelzapfen- geschwindigkeit der Schablone 2 in eine entspre-

Hub 50 mm beträgt, dann ist die gesamte im Vor- chende Vorschub-Geschwindigkeit des Schablonen-

und Rücklauf zurückgelegte Vorschubstrecke 200 mm. 55 Schlittens 1 umgesetzt wird.

Dabei wird die von der direkten Geschwindigkeits- Der Schablonenschlitten 1 treibt das Geschwindigmessung unabhängige Lage-Regelung durch ein Lage- keitsmeßglied 6 über eine Zahnstange 48 an, und meßglied, das auf dem Schablonenschlitten aufgebaut zwar über die im gesamten Vor- und Rücklauf zuist, durchgeführt in Verbindung mit einem Hilfsschlit- rückgelegte Vorschubstrecke, die bei einem Hub von ten, der durch den gleichen Vorschubmotor angetrie- 60 50 mm = 200 mm ist. Auf dem Schablonenschlitten 1 ben wird wie der oder die Werkzeugschlitten. Zu dem ist ein Lagemeßglied 3 angeordnet, das mit dem Schablonenschlitten wird also ein Steuerglied in Form Hilfsschlitten 7 zusammenwirkt. Der Hilfsschlitten 7 eines Hilfsschlittens hinzugeschaltet, das auf die wird durch den Vorschubmotor 8 angetrieben, der gleiche Geschwindigkeit wie der Schablonenschlitten auch den Werkzeugschlitten 12 antreibt. Der Hilfsgeregelt werden muß. Wenn der Schablonenschlitten 65 schlitten 7 folgt unter der Wirkung der Regeleinrichschneller als der Hilfsschlitten läuft, so muß das La- tungen für Geschwindigkeit und Lage dem Schablogemeßglied in die Regelung ein zusätzliches Regel- nenschlitten 1.
signal zur Beschleunigung des Hilfsschlittens — und Der Hilfsschlitten 7 wird über das Schneckenge-

triebe 36 gleichsinnig mit dem Werkzeugschlitten 12 angetrieben. Er trägt eine Nockenleiste 10, die auf einen Endschalter-Kasten 49 wirkt. Der Eilvorlauf wird über den Endschalter 10.1 abgeschaltet, der zugleich auf Vorschub, und zwar auf die Vorschub-Geschwindigkeit V₁, umschaltet. Über den Endschalter 10.2 wird auf die Vorschub-Geschwindigkeit v₂ umschaltet. Die beiden Vorschubgeschwindigkeiten V₁ und v₂ können durch Potentiometer beliebig eingestellt werden. Der Eilgangmotor 26 treibt über die Kupplung 27 und über die Welle 28 über ein Schnekkengetriebe 29 den Werkzeugschlitten 12 mit einer konstanten Geschwindigkeit an. Der Vorschub erfolgt durch den Gleichstrom-Motor 8 über die Kupplung 31.

Der Fräser als Werkzeug F wird über ein Schnekkengetriebe durch den Drehstrommotor 33 angetrieben. Er läuft duch, bis eine Kubelwelle fertig bearbeitet ist.

Die Nockenscheibe 18 auf der Achse 13 dient dazu, die genaue Ausgangsstellung der Werkstück-Spindel für den Arbeitsbeginn festzulegen. Bei Fräsbeginn muß der zu fräsende Zapfen horizontal zum Fräser liegen. Diese Ausgangslage ist sowohl für die Einstechbewegung des Werkzeugschlittens 12 als auch für den Anfang der Kopierbewegung maßgebend. Der Endtaster 20 verriegelt deshalb den Fräsvorschub, wenn er nicht betätigt ist. Gleichzeitig dient der Schalter 20 aber auch der Abschaltung am Ende des Kopiervorganges, also nach genau 360° Drehung des Kurbelzapfens. An diesem Punkt erfolgt der Eilrücklauf des Werkzeugschlittens 12 in die Grundstellung.

Die Kopierregeleinrichtung arbeitet folgendermaßen: Die Endschalter 10/1 und 10/2 dienen zur Bemessung der Eilgang- und Vorschubwege beim Einstechen. Das Ende des Vorlaufs des Werkzeugs und damit der Beginn der Kopierregelung wird über das Lagemeßglied 3 bewirkt. Dieses Glied 3 sitzt auf dem Schablonenschlitten 1, der fest gegen die Schablone 2 gedrückt wird, die auf der Achse 13 sitzt, wodurch sie mit dem Werkstück-Spindelantrieb eine Umdrehung bei dem Fräsvorgang eines Zapfens oder einer Wange macht.

Im Lagemeßglied 3 befindet sich (F i g. 4) der Endschalter 3.0, der über Kontakte 3-4 den Vorschubmotor 8 auf Schleichgang schaltet und dann über Kontakte 1-2 stillsetzt. Jetzt befindet sich das Lagemeßglied 3 in seiner Mittelstellung für die Kopierregelung. Mit der Beendigung des Vorlaufs, also wenn der Hilf sschlitten 7 das Lagemeßglied 3 in die Mittelstellung gebracht hat, beginnt sich die Werkstück-Spindel zu drehen, und der Schablonenschlitten 1 folgt der Schablone 2. Der Schablonenschlitten 1 treibt über eine Zahnstange 48 das Geschwindigkeitsmeßglied 6 an, das dem Vorschubmotor 8 über eine Regeleinrichtung die entsprechende Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung aufdrückt.

Über die Tacho-Maschine 32 am Vorschubmotor 8 wird der Istwert gemessen, und dieser wird mit dem Sollwert verglichen. Treten durch mechanische und elektrische Toleranzen Wegdifferenzen auf, so zeigen sich diese am Lagemeßglied 3 über die Endschalter 3.1 und 3.2 (Fig. 4), die sinngemäß dann Zusatzspannungen in die Regelung eingeben, wie es in Fig. 4 a schematisch gezeigt ist.

Während einer Umdrehung der Schablone 2, bei der der Schablonenschlitten 1 sowohl vor- als auch zurückgeht, darf der Hilfsschlitten 7 die Mittellage des Lagemeßgliedes 3 nur um den Betrag der zulässigen Toleranz verlassen; die entsprechenden Toleranzwege werden nach F i g. 4 b voreingestellt.

Nach einer Umdrehung der Schablone 2, d. h. also nach Beendigung des Kopiervorganges, werden über den Eilgang-Motor 26 und die Kupplung 27 der Hilfsschlitten 7 und der Werkzeugschlitten 12 zurückgefahren, bis der Endschalter 11, der durch den Hilfsschlitten 7 betätigt wird, diesen Rücklauf begrenzt. Dieser Endschalter 11 kann auch am Werkzeugschlitten 12 angebracht werden.

Zum Erfassen der Geschwindigkeit, die als Sollwert durch die Bewegung der Schablone 2 vorgegeben wird, wird eine Tacho-Maschine über eine Zahnstange 48 und ein Präzisions-Ritzel R angetrieben, dessen Teilkreis-Durchmesser mit 31,85 mm gewählt ist, so daß sich für eine Umdrehung genau 100 mm ergeben. Für die Vorschubgeschwindigkeit von 600 mm/min ergibt sich dadurch an diesem Ritzel eine Umdrehungszahl von max. ± 6/min. Da die

ao Tacho-Maschinen, die auf dem Markt sind, hohe Drehzahlen benötigen, ist eine Übersetzung (Fig. 5) 6.1 ins Schnelle vorgesehen, die beispielsweise ein Übersetzungsverhältnis von 1: 45 haben kann. Durch das Geschwindigkeitsmeßglied 6 gemäß der Erfindung wird gleichzeitig der Nachteil überwunden, daß normale Tacho-Maschinen bei Drehzahlen unter 20 Umdrehungen/min keine linearen Spannungen abgeben. Die Geschwindigkeits-Meßeinrichtung insgesamt ist in F i g. 5 schematisch dargestellt.

Dabei wird über einen Synchronmotor 6.2 und eine entsprechende Übersetzung 6.3 eine Tacho-Maschine TMl und gleichzeitig eine zweite Tacho-Maschine TMII, über ein Schnecken- und Planeten-Getriebe 6.4 angetrieben. Beide Tacho-Maschinen laufen mit etwas verschiedenen Drehzahlen, im vorliegenden Fall TMl mit η = 345 und TMU mit η = 318 (vgl. Fig. 5a). Ihre Spannungen sind gegeneinander geschaltet und durch die Parallel-Widerstände 8 und 9 so abgeglichen, daß an den Abgangsklemmen bei stillstehendem Ritzel R die Spannung Null ist.

Wird nun über die Schablone 2 und den Hilfsschlitten 7 das Ritzel R nach links oder nach rechts gedreht, so beschleunigt oder vermindert sich die Drehzahl der Tacho-Maschine TMII, und zwar bis auf die Drehzahl η = 40 herunter bzw. auf die Drehzahl η = 596 herauf. Dadurch erscheint an den Abgangsklemmen der Geschwindigkeitsmeßeinrichtung unter Berücksichtigung der Gegenspannung der Tacho-Maschine TMl eine Spannung von maximal ± 50 Volt, wobei die resultierende Spannung eine absolut lineare Kennlinie im gesamten Drehzahlenbereich aufweist. Die Kennlinien sind auch der F i g. 5 a ersichtlich.

Durch die vorgesehene Ausführung des Geschwindigkeitsmeßgliedes werden noch einige besondere Vorteile erreicht, die sich insbesondere auf die Einstellung des Kopiervorganges auswirken.

Dazu gehört sowohl die Nullpunkt-Einstellung als auch eine Überwachung der Spannung während des Kopierens, die möglichst genau der für die Grundgeschwindigkeit erforderlichen Spannung entsprechen soll.

Wenn die Steuerung auf »Kopieren« geschaltet ist, die Schablone aber noch stillsteht, also noch keine Werkstückdrehung vorhanden ist, muß der Vorschubmotor 8 ebenfalls stillstehen. Durch Differenzen in den nachgeschalteten Regler, Verstärkern, Genera-

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torfeldern usw. kann aber, obwohl der Sollwert Null ist, eine Drehung des Vorschubmotors 8 verursacht werden. In dem Falle kann durch eine Korrektur in der Einstellung der Abgleichwiderstände des Geschwindigkeitsmeßgliedes der Stillstand des Vorschubmotors 8 herbeigeführt werden.

Gemäß einer Ausführungsform geschieht dies als Grobeinstellung am Widerstand r₉ (F i g. 5) und als Feineinstellung am Widerstand^, und zwar derart, daß beim Stillstand des Schablonenschlittens 1 bereits eine geringe Plus- oder Minus-Spannung abgegeben wird, bis der Vorschubmotor 8 auch tatsächlich steht. Nur eine — allerdings schon geringe — Bewegung des Schablonenschlittens 1 im Vor- und Rücklauf darf den Vorschub-Motor 8 in Links- und Rechtslauf drehen lassen.

Zur Kontrolle der Spannungen des Geschwindigkeitsmeßgliedes läßt man den Hilfsschlitten 7 vorlaufen und schaltet auf »Kopieren«.

Dabei wird über eine Meßuhr 38 der Abstand zwischen dem Schablonenschlitten 1 und dem Hilfsschlitten 7 gemessen. Verkleinert sich der vom Vorlauf her vorhandene Abstand, so ist die Grundgeschwindigkeit zu groß. Wird der Abstand zwischen dem Schablonen- und dem Hilfsschlitten 7 größer, dann ist die Grundgeschwindigkeit zu klein. Die Grundgeschwindigkeit kann am Spannungsabgriff des Geschwindigkeitsmeßgliedes am Ausgangswiderstand r_e eingestellt werden.

Wenn bei der Einstellung der Grundgeschwindigkeit festgestellt worden ist, daß beim Vorlauf oder beim Rücklauf die einheitliche Einstellung der Spannung nicht stimmt, so ist die Regelung nicht symmetrisch. Dies kann mechanische Ursachen haben (verschiedene Reibwiderstände beim Vor- und Rücklauf). Es können aber auch Unsymmetrien im Steuerteil oder in den Generatorfeldern vorhanden sein.

In dem Falle kann eine unsymmetrische Vor- und Rücklauf-Sollwert-Spannung an dem Abgleich-Widerstand r₈ des Geschwindigkeitsmessers eingestellt werden. Diese unsymmetrische Einstellung kann, wenn sie in der Grundeinstellung des Kopierens, also bei Stillstand, störend sein sollte, durch ein Öffnen oder Schließen der entsprechenden Kontakte des Endschalters 20 (F i g. 3) unwirksam gemacht werden.

Das Lagemeßglied 3, das zum Ausgleich der etwa auftretenden Wegfehler dient, ist in F i g. 4 zu sehen und ist auf dem Schablonenschlitten 1 angeordnet. Es hat einen Taststößel 53, der durch den Hilfsschlitten 7, und zwar über die Mikro-Einstellschraube 34, betätigt wird. Wenn Schablonenschlitten 1 und Hilfsschlitten? gleichförmig innerhalb der zugelassenen Toleranz arbeiten, so bleibt das Lagemeßglied 3 ohne Wirkung. Läuft der Hilfsschlitten 7 zu langsam oder zu schnell, so wird entweder der Kontakt-Schalter 3.1 oder der Schalter 3.2 betätigt. Dadurch wird eine festgelegte Zusatzspannung in die Sollwert-Leitung eingespeist.

Das Lagemeßglied 3 gibt die Zusatzspannung in zwei Stufen ab. In F i g. 4 sind derartige Stufen insoweit eingezeichnet, als die Kontakte 3-4 der hier gezeichneten Schalter 5 % und die Kontakte 7-8 lO°/o der Steuer-Höchstspannung abgeben. Dabei ist zu beachten, daß das Geschwindigkeitsmeßglied 6 in Vorlauf-Richtung eine Plus-Gleichspannung und im Rücklauf eine Minus-Gleichspannung abgibt, zu der sich die Zusatzspannung addiert oder subtrahiert, wodurch sich aber kein Einfluß auf die Bewegungsrichtung des Antriebs ergibt.

Dies ist beispielsweise aus F i g. 4 a näher zu ersehen. In der Regel-Ausgangsstellung des Lagemeßgliedes 3, d. h. in seiner Mittelstellung, ist die erste Korrekturstufe (StufeI), nämlich Kontakt3-4, z.B. ίο auf 0,015 mm eingestellt. Die Schaltung dazu ist aus Fig. 4b ersichtlich. Hierbei beträgt die Totzone 0,03 mm. Die Totzone kann durch die außen angeordneten Stellschrauben 35 für jeden Schalter unabhängig eingestellt werden. Das ist für die Untcrdrükkung der Pendelung sehr wichtig. Der Abstand von Kontakt 3-4 (erste Stufe) zu Kontakt 7-8 (zweite Stufe) kann durch die Stellschraube 36 am Schalter selbst durch Verstellung der Kontaktbuchse 7-8 verändert werden.

Sollte aus irgendeinem Grunde die zulässige Toleranz überschritten werden, der Hilfsschlitten 7 also trotz der Zusatzspannung, die eingegeben worden ist, zu schnell oder zu langsam fahren, so würde gemäß Fig. 4b nach einem Weg von ± 0,2 bis 0,3 mm der Kontakt 1-2 der Endschalter 3.1 oder 3.2 geschlossen werden. Dadurch werden Schütze über die Leitungen 240-241 oder 240-242 eingeschaltet, die den Eil rücklauf des Werkzeugschlittens einleiten.

Wenn die Vorschubgeschwindigkeit sehr hoch ist, kann es zweckmäßig sein, diese zusätzlichen Signal-Größen feiner gestuft oder gegebenenfalls aucli stetig veränderlich einzugeben.

Bei einer Abschaltung des Eilrücklaufs durch den Endtaster 11 bleibt das Rücklaufschütz an Spannung hängen und gibt über eine Signallampe an, wodurch die Störung eingeleitet worden ist. Es wurde bereits angegeben, daß während des Einstechvorganges der Hilfsschlitten 7 über den Endschalter 10.1 von Eilgang auf die Vorschubgeschwindigkeit V₁, durch den Endschalter 10.2 auf die Vorschubgeschwindigkeit V₂ geschaltet wird. Wenn nun am Ende der Einstechbzw. Vorlauf-Bewegung der Taststößel 53 des Lagemeßgliedes 3 betätigt wird, so wird zuerst der Kontakt 3-4 des Endschalters 3.0 geschaltet, der über ein entsprechendes Potentiometer jetzt die Geschwindigkeit auf konstanten Schleichgang schaltet.

Der Weg des Schleichganges soll nicht größer als 1 bis 2 mm sein. Er ist durch eine Einstellschraube 37 am rückwärtigen Ende des Endschalters 3.0 einstellbar. Die Geschwindigkeit soll im Schleichgang nicht höher als etwa 10 mm/min sein. Wird der Kontakt 1-2 des Endschalters 3.1 geöffnet, so wird die Bewegung abgeschaltet, der Vorlauf ist beendet, und zwar mit einer Toleranz, die unter ± 0,01 mm liegt. Diese Stellung ist der Regelnullpunkt. In dieser Stellung sind die darunterliegenden Endschalter 3.1 und 3.2 auf Mitte eingestellt (s. F i g. 4 b).

Durch die Anordnung einer Getriebeuntersetzung im Antrieb des Hilfsschlittens 7 wird gegenüber dem Werkzeugschlitten 12 eine Verminderung der Geschwindigkeit des Hilfsschlittens 7 und damit eine Verkleinerung seines Weges erzielt, wodurch im gleichen Verhältnis die Schablone 2 verkleinert werden kann, die aber ihre Drehzahl beibehält.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Elektrische Kopierregeleinrichtung für spanabhebende Werkzeugmaschinen, bei denen die Kopierregelung nur in einer Koordinate erfolgt, mit einem gegen die Schablone gedrückten, ständig an dieser anliegenden Schablonenfühlorgan, dessen Bewegung in einem Meßglied in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, das den Antrieb für den Kopiervorschub des Werkzeugschlittens derart steuert, daß dieser die gleiche Bewegung wie das Schablonenfühlorgan ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßglied ein Geschwindigkeitsmeßglied (6) ist, dessen elektrisches Signal der Geschwindigkeit des Schablonenfühlorgans nach Richtung und Wert entspricht und den Sollwert darstellt für die Geschwindigkeitsregelung des Antriebes (8) für den Kopiervorschub des Werkzeugschlittens (12), und daß ein auf die gegenseitige Lage des Schablonenfühlorgans und des Werkzeugschlittens (12) ansprechendes Lagemeßglied (3) vorgesehen ist, dessen elektrisches Ausgangssignal das Regelsignal für die Geschwindigkeit des Kopiervorschubes im Sinne einer konstanten gegenseitigen Lage des Schablonenfühlorgans und des Werkzeugschlittens (12) korrigiert.

2. Elektrische Kopierregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schablonenfühlorgan als Schablonenschlitten (1) ausgebildet ist, auf dem das Lagemeßglied (3) angeordnet ist, das mit einem mit dem Werkzeugschlitten (12) über ein mechanisches Getriebe (36) verbundenen Hilfsschlitten (7) in Wirkverbindung steht.

3. Elektrische Kopierregeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schablonenschlitten (1) über eine Zahnstange (48) oder über eine Kugelspindel mit einer Übersetzung ins Schnelle eine Tachomaschine oder einen Impulsgeber antreibt zum Bilden des Sollwertes für die Geschwindigkeitsregelung des Kopiervorschubes nach Größe und Richtung.

4. Elektrische Kopierregeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erreichung einer linearen Kennlinie zwei Tachomaschinen (TM I; ΓΜΙΙ) vorgesehen sind, die über ein Schnecken- und Umlaufrädergetriebe (6.4) einerseits mit dem Ritzel (R) und andererseits mit einem Synchronmotor (6.2) in Antriebsverbindung stehen, wobei die Tachomaschinen (TMl; TMIl) auf Grund unterschiedlicher Übersetzungen in den Getriebezügen verschiedene Drehzahlen aufweisen, und daß die Spannungen der Tachomaschinen gegeneinander geschaltet und so abgeglichen sind, daß bei stillstehendem Ritzel (R) an den Abgangsklemmen die Spannung gleich Null ist.

5. Elektrische Kopierregeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Lagemeßglied (3) ein Tastfühler mit einem Taststößel (53) verwendet ist, der durch den Hilfsschlitten (7) betätigbar ist.

6. Elektrische Kopierregeleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Tastfühler mehrere vom Taststößel (53) in Abhängigkeit von dessen Bewegung nacheinander betätig-

bare Endschalter (3.1; 3.2) enthält, die das Geschwindigkeitsregelsignal für den Kopiervorschub stufenweise korrigieren, oder daß der Tastfühler ein von der Bewegung des Taststößels (33) abhängiges induktives Stellglied, z. B. einen Differenz-Transformator, betätigt, durch welches ein stetig veränderliches Plus- oder Minus-Korrektursignal abgebbar ist.

7. Elektrische Kopierregeleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Tastfühler einen Endschalter (3.0) zum Erfassen der Mittellage des Tastfühlers und zur Freigabe des Kopiervorschubes enthält.

8. Elektrische Kopierregeleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Endschalter (3.1; 3.2) zur Korrektur des Geschwindigkeitsregelsignals mittels voreinstellbarer Kontakte die größte zulässige Abweichung des Tastfühlers aus seiner Mittellage überwachen und bei Überschreiten des zulässigen Wertes den Eilrücklauf des Werkzeugschlittens (12) einleiten.

9. Elektrische Kopierregeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zum Messen und zur optischen Anzeige des Abstandes zwischen dem Schablonenschlitten (1) und dem Hilfsschlitten (7) während des Kopierens vorgesehen ist, z. B. eine Meßuhr (38).

10. Elektrische Kopierregeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Getriebeverbindung zwischen Werkzeugschlitten (12) und Hilfsschlitten (7) ein Zusatzgetriebe (9) zum Vermindern der Geschwindigkeit des Hilfsschlittens (7) und zum Verkleinern der Schablonenabmessungen eingeschaltet ist.