-
Verfahren zur Regelung der Vorschubgeschwindigkeit von Werkzeugmaschinen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Vorschubgeschwindigkeit von
Werkzeugmaschinen.
-
Unter dem Namen "Adaptive Control" sind für Werkzeugmaschinen Anordnungen
bekannt, dis es erlauben, die technologischen Größen z. B. dos Zerspannungsprozesses
aufgrund von Neßwerten wie Drehmoment, Schnittkraft und Antriebsleistung selbsttätig
durch entsprechende Regelkreise einstellen zu lassen.
-
Es ist bereits ein Verfahren zur selbsttätigen Vorschubsteuerung von
Werkzeugmaschinen bekannt, bei dem ein Eilvorschub bis zul Bin griff des Werkzeuges
mit den Werkstück vorgesehen ist, und die Umschaltung auf den Arbeitsvorschub erst
dann vorgenonmen wird, wenn eine von der Verformungsleistung abhängige Größe einen
unteren Schnellwert überschreitet. (DOS 1 602 973) Bei der Drehbearbeitung wird
es vorwiegend beim ersten Überdrehen von Gußstiicken aufgrund von harten Stellen
oder hentrizitäten zu starken Schwankungen der Schnittkraft kommen. Regelkreise,
die die Vorschubgeschwindigkeit mit Hilfe von Meßgrößen des Zerspannungsprozessez
einstellen, müssen kleine Einstellzeiten besitzen, wenn ein Fahren in Schnellgang
bei Luftachnitten
möglich sein soll und beim Eingriff des Werkzeuges
in den Bchnitt die Vorschubgeschwindigkeit auf die maximal sulässige reduziert werden
muß. Eine sofortige Reaktion der Vorschubantrisbe ist jedoch unerwünscht, wenn aufgrund
der Werkstückgeometrie der Meißel während einer Umdrshung aus dem Schnitt gerät.
Die Vorschubgeschwindigkeit wür de auf Schnellganggeschwindigkeit gestsigert werden,
so daß es wegen eines überhöhten Vorschubs zum Werkzeugbruch kommen kann, wenn des
Werkzeug wider zum Eingriff kommt.
-
Ein schnell reagierender Vorschubgeschmindigkeitsregelkreis 1st beim
Einfahran des Werkzeuges in den Schnitt unumgänglich.
-
Die kurzen Regelzeiten werden jedoct nur beim Zurücknehmen der Vorschubgeschwindigkeit
benötigt, eine folgende Zustellung kann sehr langsa@ erfolgen. In der im folgenden
beschriebenen Anordnung wird von dieser Möglichkeit Gebrauch gemacht. Die Vorgabe
für den Verschubgeschwindigkeitaregelkreis erfolgt in Abhängigkeit von den Meßwerten,
die während der vorhargehenden Umdrehung erfaßt worden sind. nach jeder Umdrehung
der Spindol wird der obere Grenswert der Vorschubgeschwindigkeit so vorgegeben,
wie er für die letzte Umörehung aufgrund des gemessemen Spitzenwertes der Regelgröße
optimal gewesen wäre. Darunter soll ventanden werden, daß eine wesentliche Überschreitung
der Führungsgröße auch chne Regelkreis nicht möglich ist. Der Regelkris ist erweitert
worden zu einem vermaschten Regalkreis mit Hilfsstellgröße.
-
Die Aufgabe bestent daher darin, eine Regelung der Verschubgeschwindigkeit
zu schaffen, bei der ein optimales Verhältais zwischen er Vorschubgeschwindigkeit
bei luftschnitten und der Vorschnbgeschwindigkeit beim Eingriff des Werkzeuges in
den Schnit ereicht wird.
-
Die Aufgabe wird durch das Verfahren zur Regelung der Vorschubgeschwindigkeit
von Werkzeugmaschinen nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Vorschubgeschwindigkeit
durch einen schnell reagierenden Regler beeinflußt wird und daß zusätzlich eine
Hilfsstellgröße, die aus den gemeasenen arbeitsablaufebhängigen
Größen
des vorhergehenden Teilarbeitsganges gewonnen wird: eine maximale Vorzchubgeschwindigkeit
vorgibt.
-
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels
mit Hilfe einer Zeichnung näher beschrieben.
-
Wird die Vorschubgeschwindigkeit mit Hilfe einer Regelgröße, in diesem
Beispiel die des Drchmoments, geregelt, so wird statt einer Soll-Vorschubgeschuindigkeit
eine m@kimale Verschubgeschwindigkeit über den D/A-Wandler 1 vorgegeben. Diese wird,
medifiziert über eine Zusatzschaltung mit den Funkten 3 bis 11, dem Komparater 2
zugeführt, der einen Vorgleich mit der geometrischen Regelabweichung vornimmt, um
den Interpelator zu steuern. Das Ansteuerungssignal für den Interpolator durch den
Komparator 2 wird in einem UND-Glied 12 mit einer zusätzlichen UND-Bedingung verkuüpft,
die nur dann eine Bahnberechnung durch den Interpolator freigibt, wenn das Ist-Drehmoment
kleiner als das Soll-Drehmoment ist. Die Vorschubgeschwindigkeit wird also durch
einon Soll-Istwert-Vergleich des Drehmoments geregelt.
-
die vorgabe der maximalen Vorachubgeschwindigkeit wird über eine Schaltung
dem Komparator 2 zugeführty, die Werkzeugbruch bei Unstetigkeiten der Schnittkraft
als Folge von zu hohen Vorschüben verhindern soll. Die Spannung des D/A-Wandlere
1 wird kurzfristig nach jeder Umdrchung über einen Spindelkontakt 4 an den Kondensator
5 geführt, dessen Aufladung durch eine Diode 8 und einen Verstärker 7 begrenzt wird.
Die Spanung des Kondesators wird über einen Verstärker 6 hochohmig abgenommen und
einem Spannungsteiler 10 zugeführt, dessen Teilverhältnis vom Ist-Soll-Verhältnis
des Drehmoments abhängig ist.
-
Diese Einstellung kann z.B. durch einen D/A-Wandler vorgenommen werden,
der nach dem Doppelintegrationsverfahren abeitet und eine Quotientenbildung erlaubt.
Ist das Soll-Drehmoment gleich dem Ist-Drehmoment, so soll die Teilspannung gleich
der an dem Teiler liegenden Spannung und somit gleich der Ausgangsspannung des Verstärkers
6 sein. Das Drehmomentenverhältnis wird während einer Umdrehung ständig gemessen
und der Teiler danach eingestellt, unter der nebenbedingung, daß der gemessene
Spitzenwert
im Teiler solange gehalten wird, bis eine Löschung nach edem Synchronisierimpuls
des Spindelkontaktes 4 erfolgt.
-
Die Spannung am Kondomator 5 wird nun übor die Diode 8 durch einen
Vergleich des Verstärkers 7 mit einer der Vorschubgeschwindigkeit proportionalen
Tachospannung 11 und der Teilerspannung 10 begrenzt. Wird die Tachospannung kleiner
als die Teilerspannung, so wird der Kondensator solange entladen, bis die Differonzspannung
em Eingang des Verstärkers 7 zu Null wird. Dieser Vorgang ist für zwei Fälle von
Bedeutung: Ist-Drehmoment ist gleich Soll-Drehmoment: Der Teilerabgriff 10 führt
die Ausgangsspannung da Verstürkors 6. Die Kondensatorspannung wird auf die Tachospannung
11 entladen und über eine Diode 9 dem Komparator 2 zur Vorschubgeschwindigkeitsbegrenzung
zugeführt. Es wird also dafür gesorgt, daß die aufgrund der Drehmomentenregelung
eingestellte niedrigste Vorschubgeschwindigkeit bis zur Lösung des Zustandes nach
den Synchronisierimpuls gehallen wird, auch wenn das Ist-Drehmoment zu Null werden
sollte während eines Luftschnittes.
-
Spindelkontakt 4 schließt; Der Spindelikontakt schließt kurzzeitig
nach jeder Umdrehung. Dabei kann der Kondensator 5 auf die der programmierten maximalen
Vor.
-
schubgeschwindigkeit proportionale Spannung aufgeladen werden.
-
Die Erhöhung der Kondensatorspannung wird jedoch durch die Wir kung
der Verstärker 6 und 7, durch das Toillerverhältnis und die Tachospannung bestimmt.
Der Teiler enthält dabei den Speitzenwert des Drehmomentenverhältnisses MD 1st/Msoll'
so daß nur eine prozentuale Erhöhung der Vorgabe möglich wird. Wurde bei der vorhergehenden
Umdrehung der Sollwert des Drehmements erricht, 80 ist keine Erhöhung möglich, d.h<
die Vorschubgeschwindigkeit kann während der nächsten Umdrehung nicht erhöht werden.
-
Hinter dem D/A-Wandler ist ein Teiler 3 angeordnet, der über eine
Diode 9 einen Vorschubgeschwindigkeitsgrundwert an den Komparator legt, damit die
Regelung einsetzen kann 4 Bsschreibungsseiten 1 Blatt Zeichnungen mit 1 Fig.
-
2 P a t e n t a n s p r ü c h e