DE1763153A1 - Vorrichtung zur Regelung einer Nachformwerkzeugmaschine - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Regelung einer Nachformwerkzeugmaschine Die 3rfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung einer Nachfcrmwerkzeugmaschine, und zwar zur Regelung des Winkel: und der Relativ-Geschwindigkeit zwischen @#,Erkzeüg und Werkstück, insbesondere einer Dachform-Schweiß- oder Schneiamaschine. Bei Nachformwerkzeugmaschinen muß teilweise bei Werkstückenderen Bearbeitungsbahn unregelmäßig verläuft, das Werkzeug ständig, d:h. bei fortschreitender Arbeitsbewegung, in einem bestimmten -- meistens in einem rechten Winkel -- zur Bearbeitungsbahn in deren Ebene gehalten und. dabei eine konstante Relativ-Geschwindigkeit zwischen Werkzeug und Wertstück gewährleistet werden. Die bisher für diesen Zweck vorgesehenen uegelvorrichtungen werden. der Ycrderung nach konstanter Relativ-Geschwindigkeit, die insbesondere für Schweißgeräte von ausschlaggebender Bedeutung ist, nur teilweise gerecht und sind trotzdem sehr. kompliziert und aufwendig.
• Der Erfinder hat diesen Mangel erkannt und sich die Aufgabe gestellt, eine möglichst einfache, sicher arbeitende Kegelvorrichtung zu schaffen.
• t Demzufolge besteht die Erfindung darin, daB die Winkelregeleng und die Geschwindigkeitsregelung mit Hilfe ein und desselben Tastgerätes erfolgt. Das Tastgerät kann die Richtung und die Längserstreckung der Schablonenkurve in dieser hichtung mittels druck-und/oder wegabhängiger Aufnahme-Systeme, z.B. ohmisch oder induktiv oder kapazitiv oder magnetostriktiv, ermitteln und übertragen. Nach einer besonderen Ausbildung weist das Lastgerät zwei auf der Schablonenkurve laufende Rollen auf, deren Abstand von einander und in einer dazu senkrechten Richtung den Differentialquotienten der Kurve und deren Umfangsgeschwindigkeit den Korrekturfaktor für die Geschwindigkeit zwischen Werkzeug und Verkstück bildet, während der Abstand der Rollen von der Nullachse gemeinsam mit dem Werkzeugwinkel die Translationsbewegung des Werkzeugkopfes regelt. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß von einem einzigen Tastgerät drei verschiedene Regelvorgänge abgeleitet werden können, von denen die Regelung der translatorischen Bewegung sich zwangsläufig aus der Forderung der Einhaltung eines bestimmten einkels zwischen Werkzeug und Werkstück ergibt, wenn der Verlauf der Arbeitsbahn eine solche Bewegung erforderlieh macht. Das Prinzip der Ergindung wird nachstehend anhand eines Beispiels erläutert. Es zeigen: . Figo 1 bis 5 den kurvenförmigen Verlauf des ' Schablonen- bzw: Werkstückumfangs, bzwo Einzelheiten des Schablonenumfangs, Figa 6 bis S Schaltschemata für die Rotations- und die Translationsbewegung sowie für die Winkelverstellung. In Fig. 1 ist die Schablonenkurve mit 1 bezeichnet. -Die konkaven und konvexen Krümmungen der die Schablone begrenzenden Kurve machen eine ständige Winkelverstellung des Werkzeugs erforderlich, wenn dieses z.B. im rechten Winkel zu dem in gleicher Kurvenform verläuZenden -gerkstück stehen soll, das sich z.Bo gemeinsam mit:-der Schablone um die Achse 0 mit einer vorgegebenen Umfangsgeschwindigkeit unter dem als Pfeil dargestellten Werkzeug hinwegdreht. Das Werkzeug W wird um den Winkel d in dem Werkzeugkopf K verstellt. Der Werkzeugkopf K muß für sich eine translatorische Bewegung machen können, um seinen Abstand von der Achse 0 zu verändern. Auf Grund dieser beiden Regelgrößen ist es bei fast allen aus konkaven und konvexen Krümmungen sowie aus Geraden zusammengesetzten, kurvenförmigen Arbeitsbahnen möglich, das Werkzeug W so zu führen, daß die Werkzeuglängsachse in jedem Punkt der Kurve auf der in diesem Punkt an die Kurve gelegten Tangente senkrecht steht. Die Tangensfunktion in dem Punkt A der Kurve zeigt hig.2. Der Winkel, den die Tangente T mit der Horizontalen bildet, ist gleich dem Winkel oc. , den die Werkzeuglängsachse in dem Werkzeugkopf K mit der Senkrechten einschließt, denn die Schenkel beider Winkel stehen aufeinander senkrecht. Hierauf baut die Erfindung insofern auf, als der Winkel, den die Tangente an die Schablonenumgrenzungskurve 1 mit der Horizontalen einschließt, d.h., der Differentialquotient der Kurve laufend gemessen und entsprechend diesem Meßergebnis der Winkelverstellantrieb des Werkzeugs in dem Werkzeugkopf K gesteuert wird. Fig. 3 zeigt die Zunahme der Tangensfunkton mit wachsendem Winkel &C.. Die Ermittlung des Differentialquotienten ist-der.Fzgo 5 zu entnehmen.. Hier ist die Schablonenkurve 1' gegenüber der Originalkurve 1 nach Fig. 4 linear gedehnt, um den Anlaufwinkel für die beiden Rollen 2 und 3 zu verkleinerng das Auflaufen derselben zu erleichtern und die Genauigkeit der Ermittlung zu verbessern. Diese lineare Dehnung der Schablonenkurve 1' ist eine Maßstabsänderung, die bei der Übertragung des Meßergebnisses zum Winkelverstellantrieb des Werkzeugs durch eine Übersetzung oder durch eine gegenüber dem Werkstück höhere Umlaufgeschwindigkeit der Schablone ausgeglichen werden kann. Die Rollen 2 und 3 sind verschiebbar gelagert und mit Schiebewiderständen r12 und r2 verbunden, die sie entsprechend dem Verlauf der Schablonenkurve um den Wert dh unterschiedlich einstellen, der bei einem horizontalen Rollenabstand a gleich eins dem Tangens des Winkels, döh. dem Differentialquotienten der Kurve 1' entspricht. Der sich aus den beiden Schiebewiderständen r12 und r2 ergebende Spannungsunterschied zweier Stromkreise betätigt über Regler und Verstärker den Winkelverstellantrieb m3 (s. Fig. 8). Ferner ist in Fig. 5 die Rolle 3 mit einer Tachodynamo oder einem Drehgeber DG verbunden, um die wirkliche länge der Arbeitsbahn und im Verhältnis zur Zeit die Relativ-Geschwindigkeit v zwischen Werkzeug und Werkstück zu ermitteln. Dieser Wert wird gemäß Fig. 6 mit der vorgeschriebenen, einstellbaren Arbeitsgeschwindigkeit v* analog oder digital verglichen und über den Eingangsbaustein e, den Regelverstärkern, nämlich dem Drehzahlregler'n und dem Stromregler i, dem z.B. thyristorgespeisten Antrieb m1 für die gemeinsame Drehbewegung der Schablone und des Werkstücks zugeführt. Durch geeignete Wahl der Soll- und Istwertgeber und der Signalverarbeitung bis zur Regelstrecke ist in bekannter Weise die Empfindlichkeit und Genauigkeit den Erfordernissen anzupassen. Pig. ?-zeigt die Schaltung des Antriebes m2 für die Translationsbewegung, d.h. für die Abstandsänderung des Werkzeugkopfes K von der Drehachse 0 des Werkstückes. Das Maß der Translationsbewegung ist abhängig von dem absoluten Abstand h* der Rolle 3 von der Drehachse der Schablone (Sollwert). Der Vergleich.mit dem vom Werkzeugkopf entnommenen Istwert h erfolgt im Eingangsglied des-Regelverstärkers h, denn beide Werte sind Widerstandswerte in zwei Stromkreisen, deren Spannungsdifferenz dem Translations- oder Höhenregler h, dem Stromregler i und schließlich dem Antrieb m2 für die Translationsbewegung zugeführt wird. In Fig. 8 ist die Schaltung für den Winkelversteilantrieb m3 dargestellt. Der Sollwert ist der Differentialquotient.der Schablonenkurve, der aus den Werten der Schiebewiderstände r12 und r2 gewonnen wird. Der Istwert wird von einem am Werkzeugkopf montierten Drehmelder DM für den @linkel d entnommen und@.m Eingangsglied des Regelverstärkers verglichen und über den Stromregler i dem Winkelverstellantrieb m3 zugeführt. Der Drehmelder DM besitzt z.B. ein gestuftes Istwert-Fotentiometer, das dem Tangensverlauf angepaßt ist, damit der dem jeweiligen Winkelo4 entsprechende Widerstand ein seinem Tangens entsprechendes Istwert-Signal an den Regelverstärker abgibt.

Claims (3)

1. P A T E N T A N S P R Ü C H E 1. Vorrichtung zur Regelung des Winkelsund der-Relativ-Geschwindigkeit zwischen Werkzeug und Werkstück bei einer Nachformwerkzeugmaschine, insbesondere einer Nachform-Schweiß oder Schneidmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelregelung und die Geschwindigkeitsregelung mit Hilfe,ein und desselben Tastgerätes erfolgt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß das Tastgerät die Richtung und die Längserstreckung der Schablonenkurve in dieser Richtung mittels druck-und/oder wegabhängiger Aufnahme-Systeme, z.B. ohmisch oder induktiv oder kapazitiv oder magnetostriktiv, ermittelt und überträgt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastgerät zwei auf der Sehablonenkurve (1 bzw. 1') laufende Rollen (2, 3) aufweist, deren Abstand (a) voneinander und in einer dazu senkrechten Richtung (dh) den Differentialquotienten der Kurve-(1 bzw. 1') und deren Umfangsgesohwindigkeit den Korrekturfaktor für die Geschwindigkeit (v) zwischen Werkzeug und Werkstück bildet. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (2,3) mit zwei Schiebewiderständen (r12 und r2) verbunden sind, deren Widerstandsdifferenz dem Differentialquotienten proportional ist und als Regelglied für den Winkelstellantrieb (;m3) des Werkzeugs dient. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Winkelverstellantrieb (m3) für das Werkzeug gekuppeltes Istwert-Potentiometer gestufte Widerstände (DM) aufweist, die sich dem Tangensverlauf anpassen. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schiebewiderstand (h) mit dem Werkzeugkopf verbunden ist, um den Istwert der Translationsbewegung zu erfassen; 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch geke=zeiohnet, daß das Tastgerät einer durch lineare Vergrößerung gedehnte Schablonenkurve (1') folgt. 9-. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß für die Stellantriebe (m1, m2, m3) Gleichstrommotoren mit elektronischer Regelung über Drehzahl-, Translations-, Drehwinkel- und Strom-Regler (Regelverstärker) mit nachgeschalteten Steuergeneratoren (Zeonardsätzen) für die Motoren vorgesehen sind. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Steuergeneratoren Thyristoren in 4-Quadrantenschaltung mit den erforderlichen Steuer-und Kommandosätzen vorgesehen sind, die von den Reglern angesteuert werden. 11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Rollen (2,3) mit einer Impulsscheibe zur digitalen Auswertung der Umfangsgeschwindigkeit der Rolle über ein Zä.hlerwerk gekuppelt ist. Leerseite