DE2106703A1

DE2106703A1 - Vorschubsteuersystem für Fräsmaschinen, verbessertes Fräsmaschinensteuersystem und Fräskraftmeßfühler hierfür

Info

Publication number: DE2106703A1
Application number: DE19712106703
Authority: DE
Inventors: LyIe C; Whetham William J.; Seattle Wash. Adams (V.St.A.)
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 1970-02-27
Filing date: 1971-02-12
Publication date: 1971-09-16
Also published as: CH537251A; JPS5249196B1; BE763120A; DE2106703B2; FR2078847A5

Description

The Boeing Company, Seattle, Washington / USA

Vorschubsteuersystem für Fräsmaschinen, verbessertes Fräsmaschinensteuersystem und Fräskraftmeßfühler hierfür

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Rückkopplungs-Steuersysteme und im einzelnen auf ein System zum automatischen Steuern des Vorschubs einer Fräsmaschine mit einer ein Schneidwerkzeug haltenden drehbaren Spindel, welche einen Eingang zum Steuern des Vorschubs aufweist, sowie auf einen Kraftmeßfühler hierfür. __._.

Bei einer Werkzeugmaschine wie bei einer Fräsmaschine erfolgt das Entfernen des Metalls normalerweise durch Drehen eines Schneidwerkzeuges mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit gegen ein Werkstück, welches mit einem vorbestimmten Vorschub relativ zum Schneidwerkzeug bewegt wird. Bei dieser Maschine kann dieser Vorschub definiert werden als Bewegungsgeschwindigkeit des Werkstücks relativ zum Schneidwerkzeug in jeder der drei Koordinatenrichtungen.

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In φ%Vergangenheit hat die übliche Prästechnik gefordert, daß der Bedienungsmann der Maschine einen Vorschub des Werkstücks relativ zu dem Schneidwerkzeug auswählte oder aufrechterhielt, welcher ein Kompromiß zwischen der Notwendigkeit nach maximalem Entfernen von Metall von dem Werkstück in der kürzest möglichen Zeit und dem Vermeiden eines Bruchs oder unmäßiger Abnutzung des Präsers war. In solchen Fällen verließ sich der Bedienungsmann auf seine eigene Erfahrung und Vorsicht beim Einstellen des Vorschubs. Mit dem Aufkommen numerisch gesteuerter Präsmaschinen wurden die Operationen der verschiedenen Tisch- und Spindelmechanismen unter die direkte Steuerung eines Digitalrechners gestellt, welcher seinen Eingang von einer Datenquelle, wie z.B. einem Papierlochstreifen oder einem Magnetband erhielt. Obwohl die Kenntnis des Fräsvorgangs zx einem Punkt fortgeschritten ist, bei welchem diese Systeme die meisten Aspekte des Vorgangs berücksichtigen und steuern, war der Zusammenhang zwischen Bruch und Abnutzung des Fräsers und einem maximalen Entfernen des Metalls vom Werkstück nicht vollständig verstanden worden. Entsprechend wird die Auswahl des Vorschubs für eine bestimmte Operation mit bestimmten Metallen noch weitgehend von der Erfahrung und Vorsicht des Bedienungsmannes bestimmt. Bei diesen Systemen wird ein gewünschter Vorschub entweder von Hand durch den Bedienungsmann oder mit Hilfe des vorprogrammierten Eingabebandes in die numerische Steuereinheit voreingegeben. Zusätzlich ist gewöhnlich ein handbetätigter Ubersteuerungskreis vorgesehen, welcher ein vom Bedienungsmann gesteuertes Potentiometer aufweist. Wenn eine Situation möglicher unmäßiger Abnutzung oder Beanspruchung auftritt, kann der Bedienungsmann diese Steuerung betätigen, um den voreingestellten Vorschub zu verringern.

Obwohl die Vorschubauswahl durch den Bedienungsmann der Maschine den Bruch und die Abnutzung des Fräsers auf ein Minimum bringt, hat sieh diese Auswahl oft als sehr konservativ in bezug auf einen Ausgleich zwischen diesen Faktoren und der maximalen

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Maschinenproduktivität erwiesen« Da Präsmaschinen im allgemeinen sehr teure Vorrichtungen beim Kauf und im Betrieb sind, ist Jede Zunahme an Produktivität der Maschinen wünschenswert. Viele automatische Steuersysteme für den Vorschub sind entworfen worden, seit dieses Problem erkannt wurde. In den meisten Fällen wurden diese Systeme in die numerische Steuerschaltung eingefügt und bestimmten einen optimalen Vorschub aus einer Mehrzahl von Parametern des Bearbeitungsvorgangs. Ein Versuch bestand z.B. darin, die axiale Spindellast durch mit der Spindel verbundene hydraulische Einrichtungen zu messen und eine geeignete stufenweise Verringerung des Vorschubs vorzusehen, sobald die Last einen vorbestimmten Wert überschritt. Ein weiterer in vielen bekannten Vorrichtungen zu erkennender Versuch bestand darin, Ausgangsmoment und Drehzahl des Elektromotors abzutasten, welcher entweder den Vorschubtisch oder die Spindel antrieb, und den voreingestellten Vorschub proportional hierzu zu modifizieren. Ein weiterer Versuch bestand darin, mit Hilfe eines geeigneten Meßfühlers die Ablenkung des Schneidwerkzeugs und das auf dieses durch Eingriff mit dem Werkstück ausgeübte Moment zu messen und entsprechend den Betrieb des Spindelmotors und Vorschubtischmotors gleichzeitig proportional zu einem durch Kombination der Ablenkungs- und Momenteninformation erhaltenen Steuersignal zu steuern.

Obwohl diese bekannten Versuche eine automatische Steuerung des Vorschubs ergeben, waren sie sehr teuer in der Verwirklichung oder ergaben Eingeständnisse bezüglich der Fähigkeit schneller Reaktion. Weiter wurden die besonderen vorgeschlagenen Entwürfe nicht für die Verwendung mit beliebigen numerischen gesteuerten oder konventionellen Fräsmaschinen angepaßt oder verfügbar gemacht. Trotzdem gibt es viele Fräsmaschinen, in welche viel Kapital investiert worden ist, deren Produktivität durch ein billiges Vorschubsteuersystein stark vergrößert werden könnte.

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Ziel der Erfindung ist es daher, ein billiges automatisches Steuersystem zu schaffen, welches leicht an vorhandene Präsmaschinen mit einer Vorschubsteuerung angepaßt werden kann, und welches wirksam Bruch und unmäßige Abnutzung des Fräsers verringert, während die Produktivität der Waschine stark vergrößert wird.

Dieses Ziel wird mit einem Systemder eingangs beschriebenen Art erreicht, welches erfindungsgemäß umfaßt eine KeSfühlereinrichtung zum Messen eines gegebenen Spindelparameters und Erzeugen eines der auf das Schneidwerkzeug während des Präsens ausgeübten Präskraft proportionalen Signals hieraus, eine Einrichtung zum Erzeugen eines Bezugskraftsignals, eine Einrichtung zum Summieren des Bezugskraftsignals und des Fräskraftsignals zum Erzeugen eines Fehlersignals gleich der Differenz zwischen beiden, und eine Reglereinrichtung, welche aus dem Fehlersignal ein Steuersignal erzeugt und Einrichtungen zum Koppeln des Steuersignals mit dem Vorschubsteuereingang der Fräsmaschine aufweist.

Die Grundsätze der Erfindung können kurz wie folgt zusammengefaßt werden: Abtasten eines Spindelparameters im Zusammenhang mit der Wirkung zwischen dem Präser und dem Werkstück, wie z.B. einer Kraft oder eines Moments, Umsetzen eines abgetasteten Parameters in ein Präskraftsignal und Vergleichen des Fräskraftsignals mit einem Bezugskraftsignal, um den Vorschub entsprechend zu modifizieren, wenn die Bezugskraft überschritten wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind zum besseren Verständnis sowohl des Aufbaus als auch der Art des Betriebes in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine bildartige Darstellung der numerisch gesteuerten Fräsmaschine,

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Pig. 2 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Vorschubsteuersystem,

Pig. 3 ein Blockschaltbild eines Teils einer typischen numerisch gesteuerten Präsmaschine,

Pig. 4 eine auseinandergezogene bildartige Darstellung, welche Aufbau und Zusammenbau einer Ausführungsform eines Meßfühlers zum Abfühlen von Änderungen in Spindelablenkung oder -moment zeigt,

Fig. 5A und 5B eine Draufsicht beziehungsweise Schnittansicht einer bei dem Meßfühler nach Fig. 4 verwendeten Anordnung von Dehnungsmeßstreifen,

Pig. 6 .ein schematisches Schaltbild des mit der Ausführungsform nach Fig. 4, 5A und 5B zu verwendenden Meßfühlerkreises,

Fig. 7 ein Blockschaltbild eines typischen Vorschubreglers,

Fig. 8 eine auseinandergezogene bildartige Darstellung, welche Aufbau und Zusammenbau einer anderen Ausführungsform eines verbesserten Präskraftmeßfühlers zeigt,

Pig. 9 ein schematisches Schaltbild des mit der Ausführungsform nach Fig. 8 zu verwendenden Meßfühlerkreises,

Fig. 10 eine Koordinatendarstellung der Kraftzusammenhänge bei dem Meßfühler nach Fig. 8,

Fig. 11 eine Schnittansicht eines anderen Aufbaus des in Fig. 8 dargestellten Meßfühlers, und

Fig. 12 ein Blockschaltbild eines verbesserten Vorschubreglers,

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In Pig. 1 ist eine Präsmaschine 10 mit konventionellen horizontalem Präsbett gezeigt, welche einen längs verlaufenden Sokkel 12 mit zwei hierauf angeordneten Schienen 14 aufweist. Ein Prästisch 16 trägt ein Werkzeug 18 und wird durch einen nicht gezeigten geeigneten Motor und ein Getriebe, welche in einem Gehäuse 20 angeordnet sind, in Längs- oder X-Richtung längs der Schienen 14 bewegt. Ein zweiter Tisch 24 ist auf Schienen 22 angeordnet und wird durch eine zweite Motor- und Getriebeanordnung in dem Gehäuse 20 in senkrechter oder Y-Richtung bewegt. Auf dem Tisch 24 ist ein weiteres Paar Schienen 26 angebracht. Ein Präsmechanismus 28 ist auf den Schienen 26 angeordnet und wird durch eine dritte Motor- und Getriebeanordnung, vorzugsweise innerhalb des Präsmechanismus 28, in Quer- oder Z-Richtung bewegt. In den Präsmechanismus 28 ist weiter eine vierte Motor- und Getriebeanordnung eingebaut, welche eine in Z-Richtung verlaufende und über verschiedene Adapter in einem Schneidwerkzeug 30 endende Spindel antreibt. Das Schneidwerkzeug J50 wird während des Fräsvorgangs in Eingriff mit dem Werkstück 18 gebracht.

Der Präsmaschine 10 werden von einer numerischen Steuerung einer N/C-Einheit 32 Steuersignale zugeführt. Numerische Steuereinheiten dieser Art sind bekannt und umfassen im allgemeinen Digitalrechnerschaltungen, welche die Information auf einem vorprogrammierten Bandin Steuersignale für die Präsmaschine 10 umsetzen. Selbstverständlich sind für verschiedene Präsoperationen und für verschiedene Werkstücke verschiedene vorprogrammierte Bänder erforderlich. Auf jedem Band sind eine Vielzahl Instruktionen enthalten, welche die Einzelheiten eines BearbeitungsVorgangs bestimmen, welcher zur Erzeugung eines fertiggestellten Werkstücks gewünschter Abmessungen und Toleranzen erforderlich ist. Eine dieser Instruktionen kann den gewünschten Vorschub in den drei Koordinatenrichtungen während des Präsvorgangs umfassen. Zum Zwecke der Darstellung wird sich das im folgenden beschriebene Vorschubsteuersystem

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- 7 auf die Vorschubsteuerung in Längs- oder X-Richtung beziehen.

Das Vorschubsteuersystem der Erfindung umfaßt ein Meßfühlergehäuse y\, welches benachbart der Spindel des Fräsmechanismus 28 angeordnet ist. Nach der Erfindung kann der Vorschub allein im Ansprechen auf ein einziges Fräskraftsignal gesteuert werden, welches von dem Meßfühlergehäuse 34 kommt. Das Fräskraftsignal wird durch Abtasten entweder der Spindelablenkung oder des Spindelmoments erhalten und einer Vorschubsteuereinheit 36 zugeführt, welche ihrerseits ein Steuersignal an die N/C-Einheit 32 abgibt.

In Fig. 2 sind die Steuerelemente in einem üblichen Rückführungsregelungsaufbau gezeigt. Der gewünschte Spindelparameter wird durch einen MeßfUhlerkreis 52 abgetastet, welcher ganz oder teilweise in dem Meßfühlergehäuse 34 angeordnet sein kann. Der Meßfühlerkreis 52 setzt den Spindelparameter in ein proportionales Fräskraftsignal um. Der Spindelparameter kann entweder die Spindelablenkung oder das Moment sein. Das Fräskraftsignal wird ebenso wie ein Bezugskraftsignal von einem Kreis 40 einem Summierungspunkt 42 zugeführt.

Der Zweck dieses Vergleichs ist ein Fehlersignal zu erhalten, welches gleich der Differenz zwischen einer voreingestellten Bezugskraft und der tatsächlich auf die Spindel und so auf das Schneidwerkzeug ausgeübten Fräskraft ist. Es hat sich gezeigt, daß die Steuerung des Vorschubs nur entsprechend der Fräskraft die Wahrscheinlichkeit eines Fräserbruchs und unmäßiger Abnutzung wesentlich verringert, während die Produktivität der Maschine stark vergrößert wird. Zusätzlich kann die Fräskraft leicht mit einfachen Geräten und Verfahren bestimmt werden, welche kleine oder keine Modifikationen der bestehenden Fräsmaschinen erforderlich machen.

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Obwohl die Bezugskraft nicht ein mathematisch bestimmbarer Parameter ist, läßt sich eine gute Näherung für jede gewünschte Form des Präselements jedes gewünschte Werkstückmaterial oder jede gewünschte Fräsoperation erreichen. Für einfache Fräselemente erfolgt die Näherung empirisch durch Bestimmung der maximalen Fräskraft, welche dem Fräselement zugeführt werden kann, ohne daß dieses bricht. Bei diesen Werkzeugen ist der Faktor unmäßiger Abnutzung nicht wichtig. Bei einem komplizierten Fräselement, dessen Kosten ein wesentlicher Bestandteil der Betriebskosten der Maschine sind, muß auch der Faktor unmäßiger Abnutzung betrachtet werden, und daher wird die Bezugskraft verringert gegenüber derjenigen, welche verwendet würde, wenn die Wahrscheinlichkeit eines Bruchs des Fräselements der einzige bestimmende Faktor wäre.

In einer Ausführungsform kann der Kreis 40 aus einem einfachen Potentiometer bestehen, welches dem Summierungspunkt 42 eine analoge Spannung zuführt. Das Potentiometer kann bei Beginn des Bearbeitungsvorgangs eingestellt werden, und hierauf wird der Vorschub entsprechend dem voreingestellten Wert geregelt. Alternativ können, wenn eine Mehrzahl verschiedener Fräsoperationen durch die N/C-Einheit zu steuern sind, die Bezugskräfte auf dem N/C-Band für die einzelne Operation aisammen mit anderen Bearbeitungsinstruktionen einschließlich des gewünschten Vorschubs vorprogrammiert sein. In einem solchen Fall kann der Kreis 40 einen Teil der Bandlese- und Pufferkreise in der N/C-Einheit 32 umfassen.

Das am Ausgang des Summierungspunktes 42 auftretende Signal wird einem Vorschubregler 44 zugeführt. Die Elemente des Rückführungssystems und besonders der Vorschubregler 44 müssen eine derartige dynamische Empfindlichkeit aufweisen,daß die Spitze der Fräskräfte auf einen Wert angenähert dem der durch den Kreis 40 eingestellten Bezugskraft begrenzt wird. In der

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einfachsten Ausführungsfortn ist der Vorschubregler 44 so aufgebaut, daß er mit den derzeit verwendeten Übersteuerungskreisen bekannter N/C-Einheiten zusammenwirkt und daher die Verringerung des voreingestellten Vorschubs bewirkt, wenn die Bezugskraft während des Fräsvorgangs überschritten wird. Diese Art von Regelung erfolgt entsprechend den früheren automatischen Vorschubsteuerungen und hat sich als vom Betriebsstandpunkt und praktischen Standpunkt als die brauchbarste Art erwiesen. Es wird jedoch auch in Betracht gezogen, daß der Vorschubregler 44 in der Lage ist, den Vorschub über einen voreingesteLlteri Wert zu vergrößern, wenn die Bezugskraft während des Fräsvorgangs tatsächlich nicht überschritten wird, wie es in bezug auf Fig. 11 besprochen werden wird.

Der Ausgang des Vorschubreglers 44 wird einem Fräsmaschinenblock 46 zugeführt, welcher eine N/C-Steuerung 48 und eine Fräsmaschine 50 umfaßt. Wie in Fig. 3 im einzelnen zu sehen ist, kann der Ausgang von dem Vorschubregler 44 einem Kreis 6O in Form eines N/C-Vorschubsteuerkreises zugeführt werden, welcher in einer N/C-Steuerung 48 angeordnet ist. Bei vorhandenen numerischen Steuereinheiten wird die externe Vorschubübersteuerung dadurch bewirkt, daß der Bedienungsmann eine Potentiometerwelle dreht. Bei einer solchen Einheit kann der Kreis 6O einen Servomotor aufweisen, welcher die Welle des Potentiometers entsprechend der Größe und Richtung des Signals vom Vorschubregler 44 dreht.

Das handbetätigte Potentiometer zur Übersteuerung ist gewöhnlich in einem Kreis angeordnet, welcher die Taktfrequenz der numerischen Steuerlogjk bestimmt. Der Vorschub wird in diesen Einheiten durch Unterteilen dieser Taktfrequenz durch einsprechende logische Schaltelemente bestimmt. Das Potentiometer in dem Kreis 60 kann daher dahingehend arbeiten, daß die Taktfrequenz proportional dem Grad der Wellendrehung verringert

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wird. In einer bevorzugten Ausführungsform des Systems kann das Ausgangssignal des Vorschubreglers 44 einem logischen Kreis zugeführt werden, welcher durch einen variablen Frequenzoszillator oder dgl. direkt die Taktfrequenz steuert.

Das Steuersignal vom Kreis 60 wird einem Programmierkreis 62 in Form eines N/C-Vorschub- und Spindelprogrammierkreises zugeführt, welcher die von dem vorprogrammierten N/C-Band erhaltenen Instruktionssignale verarbeitet. Diese Signale bestimmen die Tiefe des Schnitts, die Drehzahl der Spindel und dgl. In den meisten Fällen umfaßt das Steuersignal vom Kreis 60 die Systemtaktimpulse und steuert daher die Rate, mit welcher die Logikeinrichtung in dem Programmierkreis 62 Geschwindigkeits- und Richtungssteuersignale einem oder mehreren der Motoren des Tisches entsprechend den Instruktionssignalen zuführt. Der Programmierkreis 62 versorgt auch den Spindelmotor, welcher keinen Teil dieses Vorschubsteuersystems bildet, mit Geschwindigkeits- und Richtungssteuersignalen.

Das Vorschubausgangssignal vom Programmierkreis 62 wird einer Tischmotor- und Getriebeanordnung 64 zugeführt. Durch geeignete mechanische Verbindungen bewegt die Tischmotor- und Getriebeanordnung 64 einen Tisch und Werkstück 66 mit dem gewünschten Vorschub .

Bis das Werkstück tatsächlich in Berührung mit dem Schneidwerkzeug der Fräsmaschine gekommen ist, ist die Rückführungsschleife für das Vorschubregelsystem nicht geschlossen. Wenn die Berührung zwischen dem Schneidwerkzeug und dem Werkstück auftritt, kann die zwischen beiden ausgeübte Kraft als Fräskraft bezeichnet werden, und das Schneidwerkzeug wird daher proportional zu dieser abgelenkt oder verdreht. Diese Ablenkung oder Verdrehung wird über die Spindel 68 der Fräsmaschine dem Meßfühlerkreis 52 zugeführt, dessen Ausgangssignal so proportional der tatsächlichen Fräskraft ist.

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Da die Rückführungsschleife nicht geschlossen ist, bis das Schneidwerkzeug das Werkstück berührt, kann der FräsVorgang bis zur Herstellung dieser Berührung mit einem vorprogrammierten Vorschub ablaufen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Rückführungsschleife geschlossen und der Vorschub wird dann entsprechend der Abweichung der tatsächlichen Präskraft von der voreingestellten Bezugskraft gesteuert.

Es ist zu bemerken, daß die in Pig. j5 dargestellten Elemente keinen Teil der Erfindung bilden, da sie Bestandteile allgemein bekannter numerisch gesteuerter Präsmaschinen sind und nur zum Zwecke der Erklärung eingeführt wurden. Das automatische Vorschubsteuersystem der Erfindung kann mit jeder konventionellen oder numerisch gesteuerten Fräsmaschine verwendet werden, solange deren Vorschub für externe Steuerung eingerichtet werden kann und solange die Spindel zur Messung der Ablenkung oder des Moments zugänglich ist.

Der Aufbau und die Wirkungsweise des Systems ist vielleicht am besten zu verstehen durch Betrachtung einer besonderen Ausführungsform jedes Elements des Systems in Fig. 2. Es sei jedoch erwähnt, daß diese Ausführungsformen lediglich als typische Ausführungsformen zu betrachten sind und das System der Erfindung nicht hierauf beschränkt ist.

In Fig. 4 können die Einzelheiten einer Ausführungsform des Meßfühlergehäuses ~3& und des Meßfühlerkreises 52 festgestellt werden. Die besondere Fräsmaschine, für welche dieses Gehäuse entworfen ist, ist von der Art mit Fräserzugstange, bei welcher ein Werkzeugadapter an der Spindel der Maschine mit Hilfe einer durch die Mitte der Spindel verlaufende Zugstange befestigt ist. Der Werkzeugadapter trägt seinerseits ein Schneidwerkzeug.

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Im einzelnen umfaßt der Präsmechanismus 28 einen äußeren Lagerhalter 70, welcher das Ende einer längs der Quer- oder Z-Achse der Präsmaschine verlaufenden Spindel 72 drehbar lagert. Am Ende der Spindel 72 ist ein relativ vergrößerter Vorderteil 73 der Spindel angeordnet, an dessen Vorderfläche eine Mehrzahl entfernbarer Klauen oder Vorsprünge j6 angeordnet sind, welche in die entsprechendenAusnehmungen in einem Werkzeugadapter eingreifen können. Eine Präserzugstange 78-erstreckt sich über die Länge der Spindel 72 und hat ein mit Gewinde versehenes Ende 79* welches in einer durch eine Ausnehmung 74 gebildeten Öffnung endet. Normalerweise können die Spindel 72, die Fräserzugstange 78 und der vergrößerte Vorderteil 73 der Spindel einen Werkzeugadapter 80 aufnehmen, welcher einen kegeligen Vorsprung 84 zum Einpassen in die kegelige Ausnehmung 74, eine Mehrzahl Ausnehmungen 82 zum Eingriff mit den Vorsprüngen 76 und eine zentral angeordnete öffnung 83 aufweist,welche für das Einschrauben des Endes 79 der Präserzugstange 78 vorgesehen ist. In einer Außenfläche des Werk-zeugadapters 80 ist andererseits ein beliebiges gewünschtes Schneidwerkzeug 86 angeordnet. Wie bekannt, werden solche Werkzeugadapter vorgesehen, um ein schnelles und genaues Wechseln von Schneidwerkzeugen ohne die Notwendigkeit einer erneuten Ausrichtung oder anderer Einstellungen zur Präsmaschine zu ermöglichen. Die konischen Flächen der Ausnehmung Jk und des Vorsprungs 84 entsprechen einander und können z.B. ein Maschinenkonus der Norm No. 50 sein. Wenn ein Werkzeug an der Spindel angebracht werden soll, wird es erst in einen Werkzeugadapter eingeführt. Der Werkzeugadapter wird dann in Kontakt mit dem Vorderteil 73 der Spindel gebracht und die Fräserzugstange wird eingeschraubt. Nach dem Festziehen ergeben die zusammenpassenden Kegelflächen der Ausnehmung Jk- und des Vorsprung 84 eine genaue Ausrichtung des Schneidwerkzeugs und die zusammenpassenden Vorsprünge 76 und Ausnehmungen 82 sorgen für eine wirksame Antriebsverbindung zu dem Schneidwerkzeug während der Spindeldrehung .

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Der in Pig. K dargestellte Meßfühler ermöglicht es, die Auswechselbarkeit der Kombination Werkzeugadapter und Präserzugstange bei vorhandenen Präsmaschinen dieser Art zu erhalten, und er ist an der Maschine ohne irgendwelche Modifikationen des physischen Aufbaus leicht anzubringen. Die von dem Werkstück auf den Präser ausgeübte Präskraft wird durch Messung entweder der Ablenkung oder des Moments der Spindel bestimmt. Eine Mehrzahl Dehnungsmeßstreifen sind in einer Spindeladaptereinheit angeordnet, welche zwischen den Vorderteil 73 der Spindel und den Werkzeugadapter 80 gesetzt ist. Durch Schaltung dieser Dehnungsmeßstreifen in einer mit einer geregelten Gleichstromversorgung verbundenen Gleichstrombrücke kann jede Verstimmung der Brücke infolge der Ablenkung und/oder des Moments zur Erzeugung eines Ausgangssignals proportional der Präskraft verwendet werden.

Das Meßfühlergehäuse 34 umfaßt einen Schleifringstator in einem Gehäuse 90, einen Schleifringrotor 100, einen Spindeladapter 110, eine Gehäuseabdeckung 120 und eine Verlängerung 98 der Präserzugstange. Eine Mehrzahl Dehnungsmeßstreifen sind auf dem Spindeladapter 110 angeordnet, wie es in Pig. 5A und 5B dargestellt ist. Von den Dehnungsmeßstreifen auf dem Spindeladapter 110 sind elektrische Verbindungen zu dem Schleifringrotor 100 geführt, welcher im zusammengebauten Zustand mit dem in dem Gehäuse 90 angeordneten entsprechenden Schleifringstator in Eingriff steht. Von dem Schleifringstator sind dann die elektrischen Verbindungen zu den verbleibenden Elementen des Meßfühlerkreises '52 geführt. Die Verlängerung 98 der Fräserzugstange und der Spindeladapter 110 verlängern lediglich die Präserzugstange 78 und den Vorderteil 73 der Spindel bis zur Vorderfläche des Gehäuses 90, so daß die Schnellwechselaustauschbarkeit der Anordnung Präserzugstange und Werkzeugadapter erhalten bleibt.

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Im einzelnen hat das Gehäuse 90 eine Fläche 9I, welche in der Nähe des Vorderteils 73 der Spindel angeordnet ist. Geeignete nicht dargestellte Einrichtungen halten die Fläche 9I um ein gegebenes Spiel von der Fläche des Vorderteils 73 der Spindel entfernt und verhindern eine Drehung des Gehäuses 90. Derartige Einrichtungen können z.B. aus einer einfachen Anordnung mit Zapfen und Ausnehmungen zwischen der Fläche 9I und dem Fräsmechanismus 28 bestehen.

In der Fläche 9I ist eine kreisförmige öffnung 92 ausgebildet, welche etwas größer als der größte Durchmesser der kegeligen Ausnehmung 74 ist. Eine Dichtung 93 ist entlang des Umfangs der Öffnung 92 angeordnet und wirkt entsprechend als tragende Fläche für den Schleifringrotor 100. Der Schleifringrotor 100 weist einen zylindrischen Teil in Eingriff mit der Dichtung 93 auf. Auf der Oberfläche des Teiles 101 sind eine Mehrzahl Schleifringe 106 angeordnet, welche im zusammengefügten Zustand in Kontakt mit einer Mehrzahl Schleifringen 95 stehen, welche in dem Gehäuse 90 durch eine entsprechende Mehrzahl Trageinrichtungen 94 gehalten werden. In demTeil 101 ist eine öffnung 105 ausgebildet. Der Spindeladapter 110 wird im Preßsitz in die öffnung 105 eingeführt, bis eine Schulter II3 am Umfang mit einer entsprechenden Schulter 107 des Teiles 101 im Eingriff kommt. Der Spindeladapter 110 weist einen kegeligen Vorsprung 111 auf, welcher den gleichen Maschinenkonus wie die Ausnehmung 74 des Vorderteils 73 der Spindel hat. Der kegelige Vorsprung 111 hat eine zentral angeordnete öffnung 112, durch welche die Verlängerung 98 der Fräserzugstange laufen kann.

Eine zylindrische Fläche 114 auf dem Spindeladapter 110 ist von der Schulter II3 durch eine zylindrische Fläche 115 mit verringertem Durchmesser getrennt. In dem Spindeladapter 110 ist eine teilkegelige öffnung 117 ausgebildet, welche mit der öffnung 112 in dem kegeligen Vorsprung 111 in Verbindung steht. Die öffnung 117 hat ebenfalls einen Maschinenkonus entsprechend dem

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der Ausnehmung 74. Eine Mehrzahl Vorsprünge 116 sind an der Vorderseite des Spindeladapters 110 vorgesehen und so ausgebildet, daß sie im zusammengefügten Zustand mit den entsprechenden Ausnehmungen 82 des Werkzeugadapters 80 in Eingriff kommen. Durch eine Mehrzahl Klauen oder Vorsprünge 119, welche die entfernbaren Klauen oder Vorsprünge 76 im Vorderteil 73 der Spindel ersetzen, wird eine positive Antriebs- und Halteverbindung zwischen dem Spindeladapter 110 und dem Vorderteil 73 der Spindel erreicht. Die Vorsprünge II9 sind an der Schulter

113 durch eine entsprechende Mehrzahl von Klemmeinrichtungen

114 befestigt.

Das Meßfühlergehäuse 34 kehrt dem Werkzeugadapter 80 eine das Werkzeug erfassende Fläche zu, welche äquivalent der vorher von dem Vorderteil 73 der Spindel zugekehrten Fläche ist. Um das Meßfühlergehäuse 34 zusammenzufügen, wird der Spindeladapter 110 zuerst im Preßsitz in den Schleifringrotor 100 eingeführt, welcher vorher mit dem Gehäuse 90 zusammengefügt worden ist. Im zusammengefügten Zustand ragt die Schulter II3 über die Fläche 91 des Gehäuses 90 hinaus. Die Zusammenfügung wird durch Befestigen der Gehäuseabdeckung 120 am Gehäuse 90 beendet. In der Gehäuseabdeckung 120 befindet sich eine kreisförmige öffnung 121, welche drehbeweglich in Eingriff mit einem zylindrischen Teil 102 mit vergrößertem Durchmesser in einer entsprechenden Dichtung 103 des Schleifringrotors 100 kommt.

Um das Meßfühlergehäuse 34 an der Fräsmaschine anzubringen, wird die Verlängerung 98 der Fräserzugstange zuerst durch Schrauben einer ersten Ausnehmung 98' auf einen Teil des Endes 79 der Fräserzugstange angebracht. Das Meßfühlergehäuse 34 wird dann über die Verlängerung 98 der Fräserzugstange angeordnet, welche durch die öffnungen 112 und II7 des Spindeladapters 110 verläuft. Ein durch die Klemmeinrichtung II8 geführtes Befestigungselement befestigt die Vorsprünge II9 an der Schulter II3.

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Hierauf kann der Werkzeugadapter in Berührung mit dem Spinde1-adapter 110 und der Verlängerung der Präserzugstange einschließlich des auf dieser vorgesehenen Gewindeteils 98' gebracht werden. Nach dem Pestziehen ergeben die zusammenpassenden Kegelflächen der Öffnung 117 und des Vorsprung 84 eine genaue Ausrichtung des Schneidwerkzeugs, und die zusammenpassenden Vorsprünge 116 und Ausnehmungen 82 ergeben eine wirksame Antriebsverbindung zudem Schneidwerkzeug während der Drehung der Spindel. Weiter sind der Werkzeugadapter 80 und so das Schneidwerkzeug 86 mechanisch direkt mit der Spindel 72 der Maschine gekuppelt. Entsprechend sind die Ablenkung des und das auf den Spindeladapter 110 ausgeübte Moment repräsentativ für die Präskraft am Schneidwerkzeug 86, wenn die Berührung mit dem Werkstück erfolgt ist. Die Messung der Ablenkung und des Moments erfolgt durch eine Mehrzahl Dehnungsmeßstreifen, welche auf der zylindrischen Oberfläche 115 mit verringertem Durchmesser angeordnet sind. Diese Dehnungsmeßstreifen sind in Brückenform geschaltet. Elektrische Verbindungen für Energiezufuhr und Ausgangssignale sind zwischen den Brücken und den Schleifringen 106 vorgesehen. Die elektrischen Schaltkreise werden geschlossen durch den mechanischen Kontakt zwischen den Schleifringen 106 und 95 und durch elektrische Verbindungen zwischen den Schleifringen 95 und einem im Gehäuse 90 angeordneten Ausgangsverbindungsteil 96.

Die Anordnung dieser Dehnungsmeßstreifen ist am besten in Pig. 5A und 5B dargestellt. Fig. 5B zeigt eine Schnittansicht des Spindeladapters 110 entlang der in Fig. 4 angedeuteten Linie 5B-5B, und Fig. 5A ist eine Draufsicht auf eine Abwicklung der Fläche II5. Um die Ablenkung des Schneidwerkzeugs 86 und so des Spindeladapters 110 zu messen, sind zwei Sätze von vier Dehnungsmeßstreifen je Satz um je 90° verschoben auf dem Spindeladapter 110 angeordnet. Im einzelnen sind Dehnungsmeßstreifen 130, 131t 134 und 135 entlang eines ersten Durchmessers des Spindeladapters 110 zum Messen der Spindelablenkung entlang

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dieses Durchmessers angeordnet. Die Dehnungsmeßstreifen 130 und

134 sind auf der Fläche 115 und die Dehnungsmeßstreifen I3I und

135 in deren Nähe auf der inneren Fläche, welche die Öffnung definiert, angebracht. Auf gleiche Weise sind Dehnungsmeßstreifen 132, 133* 136 und 137 entlang eines zweiten Durchmessers angebracht, welcher den ersten Durchmesser unter einem rechten Winkel schneidet, um die Spindelablenkung entlang dieses Durchmessers zu messen. Schließlich sind Dehnungsmeßstreifen I38 und 139* und 140 und 141 entlang eines dritten Durchmessers des Spindeladapters 110 angeordnet und dienen zur Messung des auf diesen ausgeübten Drehmoments.Die Dehnungsmeßstreifen I38 und 139 sind unter rechten Winkeln zueinander und unter 45° in bezug auf die Spindelachse angebracht. Die Dehnungsmeßstreifen 140 und 141 sind auf gleiche Weise angeordnet.

Diese Dehnungsne ßstreifen sind in dreiBruckenschaltungen geschaltet, welche ausgeglichen sind, wenn die Ablenkung und das Moment der Spindel Null sind. In Fig. 6 ist zu erkennen, daß die Dehnungsmeßstreifen I30-I3I, 134-135 und I32-I33, 136-137 in Brücken 152, I53 und die Dehnungsmeßstreifen 138-141 in eine Brücke I5I geschaltet sind. Eine Energieversorgung I50 ist über die Schleifringe 96 und 105 mit einem Knotenpunkt A der Brücken 151-153 und eine Quelle mit Erdpotential ist ähnlich über Schleifringe 95 und I06 mit dem gegenüberliegenden Knotenpunkt C der Brücken verbunden. Geeignete Abgleichnetzwerke verbinden die genannten Knotenpunkte A und C und gegenüberliegende Knotenpunkte B und D, so daß unter der Bedingung Ablenkung oder Moment gleich Null kein Ausgangssignal über den Knotenpunkten B und D auftritt.

Die Knotenpunkte B und D der Brücken I5I-I53 sind über Schleifringe I06, 95 und das Ausgangsverbindungsteil 96 mit dem Rest des Meßfühlerkreises 52 verbunden. Insbesondere ist der Knotenpunkt B der Brücke I5I für das Moment mit einem Anschluß l62c eines Schalters 162 und der Knotenpunkt D mit einem Anschluß l62a

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des Schalters 162 verbunden. Der Knotenpunkt B der Brücke 152 ist mit einem Anschluß I62d und der Knotenpunkt D der Brücke 162 ist mit einem Anschluß l62b verbunden. Bewegliche Arme l62e und I62f des Schalters 162 sind mit den Eingängen eines Differenzverstärkers 164 verbunden.Durch diese Anordnung kann ein Teil des Meßfühlerkreises entweder für die Momenten - oder die Ablenkungsmessung verwendet werden.

Die Knotenpunkte B und D der Brücke 153 sind ähnlich mit den Eingängen eines zweiten Differenzverstärkers 168 verbunden.Sämtliche von den Differenzverstärkern 164 und 168 kommenden Ausgangssignale stellen die entsprechenden verstimmten Brückenspannungen der Brücken 151 oder 152 und der Brücke 153 dar. Im Falle der Brücken 152 und 153 für die Ablenkung sind diese Ausgänge direkt proportional der Ablenkung der Spindel entlang des Spindeldurchmessers, auf welchem die entsprechenden Dehnungsmeßstreifen angeordnet sind. Im Falle der Brücke 151 für das Moment ist dieser Ausgang direkt proportional dem Spindelmoment.

Das Ausgangssignal vom Verstärker 164 ist über einen Schalter 166 entweder auf einen dritten Schalter 186 oder auf einen Quadrier- und Quadratwurzelkreis geschaltet. Die Schalter 166 und 186 sind mechanisch mit dem Schalter 162 so verbunden, daß die Schalter 166 und 186 auf gleiche Weise den Ausgang des Differenzverstärkers 164 direkt mit dem Eingang eines gemeinsamen Ausgangsverstärkers 188 verbinden, wenn der Schalter 162 mit seinen beweglichen Armen l62e und l62f die Verbindung mit dem Ausgang der Brücke I5I für das Moment verbindet.

In der anderen Stellung des Schalters 162 führen die Schalter 166 und 186 das AusgangGBignal des Differenzverstärkers 164 dem Quadrier- und Quadratwurzelkreis zu. In dieser Schaltung ist der Ausgang des Differenzverstärkers 164 auf die Parallelschaltung eines Widerstands 172 und Varistors 173 geschaltet. Ebenso ist der Ausgang des Differenzverstärkers 168 auf die Parallelschaltung eines Widerstands 376 und eines Varistors 177

1 Ö 9 8 3 8 / 1 1 1 Ö ~¹⁹~

geschaltet. Die oben erwähnten Parallelschaltungen sind mit dem Eingang eines Quadratwurzelkreises über Widerstände ΐγ4 und 178 verbunden.

Die Parallelschaltung eines Varistors und eines Widerstands ist eine bekannte Schaltung, welche ein Quadrieren des Eingangssignals, ergibt. In einigenAusführungsformen der Erfindung mag es wünschenswert sein, das Ablenkungssignal zu quadrieren, so daß mehr Gewicht auf große Ablenkungen als auf kleine gelegt wird. Auf diese Weise spricht das System schneller auf große Präskräfte an, während normale kleinere Kräfte bei dem Präsvorgang ignoriert werden.

Der Quadratwurzelkreis enthält einen Punktionsverstärker Ι8θ, in dessen Rückführungsschleife eine Reihenschaltung eines Widerstands 182 mit einer Parallelschaltung eines Widerstand 184 und eines Varistors I85 geschaltet ist. Diese Rückführungsschaltung ist ebenfalls bekannt zum Erzielen der Quadratwurzel eines dieser Schaltung zugeführten Eingangssignals. In der vorliegenden Ausführungsfonn besteht das Eingangssignal aus der Summe zweier

quadrierter AblenkungsSignaIe. Entsprechend ist das Ausgangssignal des Quadratwurzelkreises proportional der auf die Spindel ausgeübten Seitenlast, wie es aus der folgenden Gleichung zu sehen ist:

f = k₃lJ (K₁S₁)² + (k₂s₂)²

wobei f = resultierende Kraft

S₁= Ausgang der Brücke 152
Sp= Ausgang der Brücke 153 und

k,, kp, k, = Maßstabskonstanten vorgesehen vom Meß- ^ fühlerkreis 52.

Der Ausgang dieses Quadratwurzelkreises wird über den Schalter 186 dem Eingang des gemeinsamen Ausgangsverstärkers I88 zugeführt, welcher dem Summier «-ungspunkt 42 in Fig. 2 ein proportionales Fräskraftsignal zuführt.

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Nachdem ein entweder positives oder negatives Fehlersignal durch Vergleich des Signals der resultierenden Kraft f mit dem Signal der Bezugskraft f im Summierungspunkt 42 bestimmt worden ist, muß der Vorschubregler 44 den Vorschub der Maschine entsprechend modifizieren. Obwohl vielleicht eine unbestimmte Anzahl von Regelfunktionen in dem Vorschubregler 44 verwendet werden könnten, gibt es eine Anzahl wichtiger Kriterien. Vielleicht das wichtigste dieser Kriterien ist die Forderung, daß die Spitzenfräskräfte auf den Fräser auf einen Wert begrenzt werden, der grob angenähert der Bezugskraft entspricht. Wenn der dynamische Bereich der Fräskraftänderungen groß ist, wird die Wirkung eines beliebigen Vorschubregelsystems nicht dazu dienen, Fräserbruch und -abnutzung wesentlich zu verringern. Durch Versuche hat sich gezeigt, daß ein integrierendes Regelsystem mit Erfolg eine mittlere Fräserkraft gleich der Bezugskraft und eine Spitzenfräserkraft bis etwa zweimal der Bezugskraft für alle ausgewählten Vorschübe aufrechterhält.

Eine integrierende Regelfunktion, welche dies verwirklicht hat, sieht folgendermaßen aus:

^fo-^fl ^dt

wobei V-Steuervorschub,
V = voreingestel
K = Verstärkungskonstante,
f₀ = Bezugskraft,
f = resultierende Kraft.

V = voreingesteller Vorschub,

Mit einer Regelfunktion dieser Art nimmt der Vorschub allmählich zu, wenn die resultierende Kraft f kleiner als die Bezugskraft f_Q ist und allmählich ab, wenn die resultierende Kraft f größer als f_Q ist. In Fig. 7 ist die Regelfunktion in Blockdiagrammform verwirklicht gezeigt mittels eines Absolutwertkreises 190, eines Multiplikators 194 und eines Verstärkers und Integrators 96. Der Ausgang des Verstärkers und Integrators I96 ist ein gewünschter mittlerer Vorschub, welcher dem Fräsmaschinen-

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block 46 zugeführt wird. Jede Präsmaschine und jeder Fräsvorgang hat eine Eigenzeitkonstante. Obwohl das dem Tischmotor zum Vorschub zugeführte tatsächliche Vorschubsignal sofort geändert werden könnte, ändert sich der tatsächliche Vorschub nicht sofort wegen der gegenseitigen Wirkung zwischen Schneidelement und Werkstück. Mit Funktionen dieser Art muß die Verstärkungskonstante K des Verstärkers und Integrators I96 richtig gewählt werden, um die Beschleunigung der Vorschubzunähme oder die Verzögerung der Vorschubabnahme zu bestimmen.

Unter der Bedingung, daß keine End- oder Seitenlast an dem Schneidelement auftritt, würde das Ausgangssignal vom Verstärker und Integrator I96 allmählich auf unendlichen Vorschub zunehmen. In der Praxis würde dies bedeuten, daß, wenn das Schneidelement sich zum Werkstück hin bewegen würde und die Rückführungsschleife nicht geschlossen wäre, der Vorschub bis zu einem Wert zunähme, bei welchem sich beim Zusammenstoßen eine Zerstörung des Schneidelements, des Werkstücks und der Elemente der Fräsmaschine ergeben könnten. Daher ist für den Verstärker und Integrator 196 ein zweiter Eingang vorgesehen, welcher eine Vorschubbegrenzung definiert. In den Fällen, in welchen das System zur Vorschubübersteuerung mit einer N/C-Einheit verwendet wird, wird dieser Eingang von dem vor-programmierten N/C-Band genommen und ist ein hierauf aufgezeichneter voreingestellter Vorschub. Mit diesem System ist der Vorschub gleich dem voreingestellten Vorschub, wenn das Schneidelement nicht in Eingriff mit dem Werkstück und die resultierende Kraft auf das Schneidelement Null ist.

Die integrierende Regelfunktion filtert auch die maximalen und minimalen Spitzenkraftänderungen infolge abwechselnden Eingriffs und Lösens der Zähne des Schneidelements mit und von dem Werkstück heraus.

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Experimentelle und Produktionsversuche mit dem automatischen Vorschubsteuersystem der Erfindung haben bewiesen, das sich eine starke Vergrößerung des mittleren Vorschubs ohne Zerstörung oder unmäßige Abnutzung des Schneidelements oder der Fräsmaschine erreichen läßt. In einem ersten Versuch bestand die Präsmaschine aus einer Sundstrand N/Cj5-H mit Präsbett, gesteuert von einer Bunker-Ramo N/C-Einheit.

Ein erster Versuch war dazu bestimmt, das Ansprechen des Systems auf einen Zusammenstoß zwischen Schneidelement und einer auf dem Vorschubtisch angebrachten großen Stahlmasse zu bestimmen, Ein Schaftfräser mit einem Durchmesser von j51*8n*n wurde in einem Werkzeugadapter angebracht und an dem in Fig. 4 dargestellten Spindeladapter befestigt. Ein numerisches Steuerband wurde auf 50,8 cm/min Vorschub vorprogrammiert. Nachdem die Maschine eingeschaltet und die Spindel in Drehung versetzt worden war, wurde der Vorschubtisch auf einen Kollisionsweg mit dem Schaftfräser mit dem vorprogrammierten Vorschub gerichtet. Nach etwa 5 cm freier Bewegung traf der Präser auf die Stahlmasse auf. In diesem Fall trat das gewünschte Ansprechen des automatischen Vorschubsteuersystems, ein Abschaltsignal für die Maschine, innerhalb 0,05 see. auf. Es ergab sich, daß sich der Vorsehubtisch zwischen Auftreffen und Abschalten um 1,5 mm bewegte. Eine Zerstörung des Präsers oder der Präsmaschine trat nicht auf.

In einem zweiten Versuch wurde ein 4^40 normalisiertes Stahlwerkstück (I050 kg/cm ) in einer unregelmäßigen Form durch konventionelle Bearbeitungsverfahren profiliert. DasWerkstück wurde dann auf dem Präsbett befestigt und der Regler auf 50,8 cm/min Vorschub vorprogrammiert. Mit der Steuerung durch ein N/C-Band wurde das Werkstück dann zii einer flachen Platte bearbeitet. Frühere Erfahrungen hatten gezeigt, daß der gewöhnliche, von einem Bedienungsmann gesteuerte Vorschub für diesen Fräsvorgang 12,7 cm/min war. Bei Verwendung des automatischen Vorschubsteuersystems änderte sich der tatsächliche Vorschub zwischen

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12,7 und 43,2 cm/min. Keine unmäßige Abnutzung und kein Bruch des Fräsers wurden beobachtet, und gegenüber früheren Bemühungen wurde eine Verringerung der Bearbeitungszeit um 55 % erreicht.

Einige der neueren numerisch gesteuerten Fräsmaschinen verwenden nicht die Anordnung mit Fräserzugstange und Werkzeugadapter, sondern weisen ein Spannfutter an einem Ende der Spindel auf, in welches ein Schneidwerkzeug eingeführt wird. In diesem Falle können Dehnungsmeßstreifen wie die in Fig. 5 dargestellten dauernd auf der Spindel angebracht sein. Da die Ablenkung und das der Spindel zugeführte Moment durch den Eingriff des Schneidelements mit dem Werkstück in gewissem Maße über die Maschine auf das Maschinengehäuse übertragen werden, ist in bestimmten Fällen zu erwägen, die Dehnungsmeßstreifen oder andere geeignete Einrichtungen direkt auf dem Maschinengehäuse anzuordnen.

Wenn die Meßfühlerelemente auf oder in Berührung mit der Spindel angeordnet sind, können gut auch andere Anordnungen als mechanische Schleifringe für die Zufuhr von Energie zu den Meßfühlerelementen und zur Verbindung der elektrischen Ausgangssignale mit dem übrigen Meßfühlerkreis verwendet werden. In diese Kategorie fallen kontaktlose Systeme verschiedener Arten.

Eine Modifikation des hierbei verwendbaren Kraftmeßfühl- und Steuersystems ist in Fig. 8 bis 12 gezeigt, wo ähnliche Bezugszeichen verwendet werden, um die Teile ähnlich denen der oben beschriebenen Ausführungsform zu bezeichnen.

Die Spindelablenkung in der Ausführungsform nach Fig. 8 wird in X-und Y-Riehtung durch eine Mehrzahl magnetischer Übertrager ^2' ^M3 ^{un<i M}4 gemessen, welche um jeweils 90° verschoben

am Umfang des Vorderteils 73 der Spindel angeordnet sind. In der Ausführungsform nach Fig. 8 sind die Übertrager M₁-M^ einfach an einem weggeschnittenen Teil des äußeren Lagehalters 70 angeschraubt. Jeder Übertrager besteht aus einem Transformator

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mit kleinem Luftspalt. Eine Erregerwechßelspannung wird in Primärkreisen der Transformatoren zugeführt und ist mit deren Sekundärkreisen fiber einen Luftspalt gekoppelt, welcher in seinem magnetischen Kreis das Vorderteil 73 der Spindel einschließt.

Wenn der Abstand zwischen den PoIflachen der Windungen und dem Vorderteil 73 der Spindel z.B. durch Ablenkung des Vorderteils der Spindel beim Eingriff des Sohneidwerkaeugis tuit dein Werlsbüek geändert wird, wird der magnetische Widerstand dec Luftspalts entsprechend geändert und es ändern sich die in den Sekundärwicklungen .induzierten Spannungen.

In Fig. 10 ist au sehen, daß das Vorderteil 73 der Spindel vom Übertrager M- einen Abstand d, und vom Übertrager M^ einen Abstand d-, aufweist. Es wird angenommen, daß sich das Schneidwerkzeug relativ zum Werkstück in der negativen Y-Richtung bewegt. Wenn das Schneidwerkzeug in Eingriff mit dem Werkstück kommt j wir*d das Vorderteil 73 der Spindel nach oben abgelenkt,. Da die Übertrager M. und M-, fest mit dem stationären Präsmechanismus 28 verbunden sind, nimmt der Abstand d, ab und der Abstand d₇ zu. Die Sekundärwicklungen der Übertrager sind einander gegenüber in einer Wechselstrombrückenanordnung geschaltet. Wenn die Sekundärspannungen gleiche Größen bej gleichen Abständen d^ und d-, aufweisen, dann tritt eine Verstimmung dieser Spannungen beim Ablenken des Schneidwerkzeugs in der Y-Richtung auf. Die resultierende Differenzspannung von der Brückenschaltung kann dann dazu verwendet werden, um ein der Spindelablenkung in dieser Richtung proportionales Signal vorzusehen.

Nun wird besonders auf Fig. 9 Bezug genommen. Eine Quelle 290 für ein Wechselstromsignal ist über die Primärwicklungen der Übertrager M^-M₂^ geschaltet, um diesen ein Erregersignal zuzuführen. Im einzelnen sind die Primärwicklungen der Übertrager M₁ und M^ sowie der Übertrager M₂ und Mh einander unterstützend

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In Reihe über die Quelle 290 geschaltet. Die Sekundärwicklungen sind jedoch in Reihe einander entgegengeschaltet, so daß das gemeinsame Ausgangssignal von beiden die Differenz zwischen den zwei induzierten Sekundärspannungen darstellt. Bei der Gleichgewichtsbedingung, bei welcher die Abmessungen wie d, und d., gleich sind, haben die zwei induzierten Sekundärspannungen ebenfalls eine gleiche Höhe, so daß der Netzgleichanteil des Wechselausgangssignals Null ist.

Das Ausgangssignal von den Sekundärwicklungen der Übertrager M-, und N-, ist auf einen Demodulator 292 für die Y-Abierikung geschaltet und das Ausgangssignal von den Sekundärwicklungen der Übertrager M₂ und M_i(_ ist auf einen Demodulator 298 für die X-Ablenkung geschaltet. Da diese Demodulatoren gleich sind, wird nur der erste im einzelnen beschrieben v/erden. Im einzelnen umfaßt der Demodulator 292 für Y-Ablenkung einen Differenzverstärker 293, dessenAusgang prinzipiell eine Wellenform mit einer Frequenz gleich derjenigen der Quelle 29O aufweist, welche entsprechend der Differenz der beiden Sekundärspannungen in den Übertragern M, und M^₅ amplitudenmoduliert Jst. Die Punktion der verbleibenden Elemente in dem Demodulator 292 besteht darin, diese amplitudenmodulierte Komponente herauszuziehen und sie in ein Ausgangsgleichsignal umzusetzen und Rauschen und andere Störsignale auszufiltern.

In dem AusgangssLgnal von dem Differenzverstärker 293 tritt weiter eine unerwünschte Komponenten auf, welche ein Ergebnis des Auslaufens des Lagers oder der Spindel oder von Exzentrizität ist. V/enn die Spindel 72, das Vorderteil 73 der Spindel oder der Lagerhalter 70 daher auch nur im geringsten unrund ist, wird der Umfang des Vorderteils 73 der Spindel während deren Drehung nicht einem genauen Kreis folgen. Hierdurch wird eine Fehlerkornponente eingeführt, deren Höhe sich mit dem Grad des Auslaufens ändert und deren Frequenz gleich der Feqneuz des Oszillators plus oder minus der Drehge-

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schwindigkeit der Spindel ist. Durch Verbindung des Ausgangs des Differenzverstärkers 293 mit einem Bandpaßfilter 294 kann diese Fehlerkomponente dadurch entfernt werden, daß die Mittelfrequenz geeignet gleich der Oszillatorfrequenz und die Bandbreite entsprechend der erwarteten Geschwindigkeitsänderungen der Spindel gewählt werden. Bei niedrigen Spindelgeschwindigkeiten wird die Fehlerkomponente nicht so gut wie bei höheren Spindelgeschwindigkeiten unterdrückt. Unter den obigen Bedingungen ist die Ablenkung der Spindel· jedoch gewöhnlich groß, und so ist die Fehlerkomponente im allgemeinen sehr klein in bezug auf die amplitudenmodulierte Komponente.

Der Ausgang des Bandpaßfilters 294 wird über einen Verstärker 295, welcher eine AmplLtudenverstärkung von 10 haben kann, einem Demodulatorkreis besteht aus einem Halbwellengleichrichter 296 und einer Kombination aus einem Tiefpaßfilter und einem Verstärker 297 zugeführt. In einer Ausführungsform kann der Ausgang des Halbwellengleichrichters 296 nur die positiven Halbwellen der amplitudenmodulierten Komponenten aufweisen. Der Verstärker 297 verstärkt, glättet und filtert dann auf geeignete Weise die positiven Halbwellenimpulse in einer Gleichspannung, deren Größe proportional dem Grad der Ablenkung des Vorderteils 73 der Spindel in Y-Richtung ist.

Eine ähnliche Gleichspannung kommt aus dem Demodulator für die X-Ablenkung, deren Größe proportional dem Grad der Ablenkung des Vorderteils 73 der Spindel in der X-Riehtung zwischen den Übertragern M₂ und M. ist. Diese Ablenkungsspannungen werden den Eingängen eines Summierverstärkers 302 zugeführt, in dessen Rückführschleife ein Varistor 304 geschaltet ist. Die Ablenkungsspannungen der X- und Y-Richtung werden summiert, um eine zusammengesetzte Ablenkungsspannung zu erhalten, welche die resultierende Ablenkung des Vorderteils der Spindel und so die resultierende Fräskraft f unter einem

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Winkel G wie in Pig. IO angedeutet darstellt. Genaugenommen sollten die AbIenkungsspannungen der X- und Y-Richtung erst durch einen Quadrierkreis geschickt werden, wenn ein proportionales lineares Ansprechen gewünscht wird. Der Meßfühlerkreis in Fig. 9 ist jedoch zum Hervorheben kleiner Ablenkungen und so kleiner Präskraft entworfen, um das Ansprechen des Systems auf Abweichungen von einer Bezugskraft zu vergrößern. Zu diesem Zweck ist der Varistor IC^ in einer allgemein bekannten RückfUhrungsart geschaltet, so daß der Ausgang des Summierverstärkers 302 die mathematische Quadratwurzel der Sunm.e der Eingangssignale ist. Ein solcher Quadratwurzelausgang vergrößert die Empfindlichkeit der Ablenkungsmessung bei geringen Beträgen der Ablenkung. Bei größeren Beträgen der Ablenkung wird die Empfindlichkeit über lineares Ansprechen verringert. Da jedoch die durch diese großen Ablenkungssignale dargestellten Fräskräfte so viel größer sind, beeinflußt der kleine Verlust an Empfindlichkeit das Ansprechen des Systems nicht wesentlich .

Experimente haben gezeigt, daß das automatische Vorschubsteuersystem recht zufriedenstellend arbeitet mit einem Fräskraftsignal, welches durch Summieren der Ablenkungen in der X- und Y-Koordinatenrichtung erhalten wurde. Dieses Fräskraftsignal ist natürlich proportional der durch das Werkstück auf das Schneidwerkzeug ausgeübten Seitenlast. Wenn jedoch weitere Empfindlichkeit gewünscht wird, kann dem Fräskraftsignal eine Komponente hinzugefügt werden, welche proportional der auf das Schneidwerkzeug ausgeübten Endlastkraft ist. Diese Endlastkraft wird durch Ablenkung der Spindel in der Quer- oder Z-Richtung auf folgende Weise abgetastet. In Fig. 11 sind magnetische Übertrager M^ und Mg in der Z-Richtung entlang beiden Seiten eines Fortsatzes 73' mit vergrößerten Durchmesser des Vorderteils 73 der Spindel angeordnet. Zusammen mit dem Fortsatz 73' definieren die Übertrager M,- und Mg die Abmessungen cU und dg, welche unter der Bedingung Endlastkraft Null gleich

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sind oder in einem bekannten Verhältnis zueinander stehen. Die Primärwindungen der Übertrager Mp- und Mg sind mit der Quelle 290 verbunden, und ihre Sekundärwindungen sind in Reihe einander entgegengeschaltet und auf die Eingänge eines Demodulators 3OO für die Z-Ablenkung geschaltet, welcher in der Aufbauwirkung gleich den Demodulatoren 292 und 298 für die X- und Y-Ablenkung ist. Wie bei den Übertragern M, - M^ für die Messung der Seitenlastkraft sind die Sekundärspannungen der Übertrager M₁- und Mg normalerweise ausgeglichen. Wenn einem Schneidwerkzeug und so dem Portsatz 73' des Vorderteils der Spindel eine Endlastkraft in der Z-Richtung zugeführt wird, sind die Abmessungen dp- und dg verschieden, so daß die in den Sekundärkreisen der Übertrager M₁- und Mg induzierten Spannungen ungleich werden, wodurch einem Differenzverstärker in dem Demodulator 300 ein gemeinsames Ausgangssignal zugeführt wird. Der Ausgang des Verstärkers hat eine Komponente, deren Frequenz gleich derjenigen der Quelle 290 und deren Amplitude entsprechend der Differenz der induzierten Sekundärspannungen moduliert ist.Der Rest des Demodulators 300 setzt diese amplitudenmodulierte Komponente in eine Gleichspannung um, weicherepräsentativ für den Grad der Querablenkung und so für die Größe der Endlastkraft ist. Das Ausgangssignal des Demodulators 300 wird dann in dem Summierverstärker 302 zu den Ausgangssignalen von den Demodulatoren 298 und 292 summiert. Unter bestimmten Umständen kann eine besondere Schaltung in dem Demodulator 300 erforderlich sein, um die normalen Ablenkungen in der Z-Richtung zu kompensieren, wenn sich die Spindel unter der Bedingung der Endlastkraft Null dreht. Eine solche Schaltung könnte z.B. eine Schwellspannungseinrichtung umfassen, welche nur auf Ablenkungen über einem vorbestimmten Wert anspricht.

In einem Arbeitsmodell bestanden die Übertrager aus Electro-Products -Magnet en No. 3080. Die restlichen Teile des verbesserten Kraftmeßfühlers wie auch andere Modifikationen sind in der Fachwelt bekannt, so daß hierzu keine weitere Beschreibung erforderlich ist.

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Die Erfindung erwägt auch eine Verbesserung des in dem automatischen Vorschubsteuersystem dieser Art verwendeten Vorschubreglers 44. Unter besonderer Bezugnahme auf Fig. wird der Ausgang von einem Meßfühlerkreis 52^!, welcher als Spannung ?, _f bezeichnet ist, als Eingang dem Summierungspunkt 42' zusammen mit einer Spannung V _f zugeführt, deren Größe proportional der Bezugskraft ist, und welche vom Kreis 4O' erhalten wird. In Fig. 12 besteht der Summierungspunkt 42' aus einem Summierverstärker und die relativen Signalpolaritäten der Spannungen V- und V _f sind einander entgegengerichtet. Der Ausgang des Summierverstärkers oder Summierungspunktes 42' wird einer Steuereinheit 310 zugeführt, welche eine gewünschte Regelfunktion für das Vorschubsteuersystem verkörpert. Die Steuereinheit 310 sollte eine Übertragungsfunktion der Art haben, wie sie allgemein in Fig. 12 angedeutet ist, welche jede proportionale, integrierende oder differenzierende Funktion dieser Art umfassen kann. Eine solche Regelfunktion ist in einer parallelen Patentanmeldung dargestellt, es versteht sich jedoch ohne weiteres, daß eine solche Funktion nur eine aus einer großen Anzahl ist, welche für die Verwendung in Vorschubsteuersystemen möglich sind. Der Ausgang der Steuereinheit 310 ist eineSpannung V , deren Vorzeichen und Größe entweder eine Zunahme oder eine Abnahme des Maschinenvorschubs anzeigt. In automatischen Vorschubsteuersystemen würde diese Spannung normalerweise direkt der Fräsmaschine und den numerisch gesteuerten oder konventionellen Vorschubsteuerkreisen in dieser zugeführt werden. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß der Bedienungsmann bei automatischen Vorschubsteuersystemen in die Versuchung gerät, einen Vorschub vorzuprogrammieren, welcher weit über den hinaus geht, der während des tatsächlichen Fräsvorgangs zur weiteren Vergrößerung der Produktivität der Maschine in Frage kommt. Obwohl dieses Manöver kein Problem darstellt, wenn das Schneidwerkzeug voll in Eingriff mit dem Werkstück ist, führt es zu unmäßiger Abnutzung des Schneidwerkzeugs, wenn dieses

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das Werkstück bloß berührt und die resultierende Ablenkung des Schneidwerkzeugs klein ist. In diesem Falle verringern automatische Vorschubsteuersysteme den Vorschub nicht wesentlich unter den vorprogrammierten Wert, selbst wenn für geringe Ablenkung empfindliche Meßfühlerkreise wie in Pig. 9 dargestellt, verwendet werden. Wenn nur eine Kante des Schneidwerkzeugs in Kontakt mit dem Werkstück ist, wird die Last hierauf nicht gleichmäßig verteilt, woraus sich innere Beanspruchungen ergeben, welche die !Lebensdauer des Werkzeugs wesentlich verringern.

Die verbleibenden Elemente in Fig. 12 verringern diesen Abnützungsfaktor auf folgende Weise. Der Ausgang von dem Meßfühlerkreis 52' wird auch einem Nulldurchgangdetektor 314 zugeführt, welcher eine Schwellspannung V™ aufweist. .V_T ist recht niedrig eingestellt, so daß die Spannung V, _f Vm über steigt, sobald das Schneidwerkzeug das Werkstück berührt. Zu diesem Zeitpunkt gibt der Nulldurchgangdetektor ^14 eine konstante Ausgangsgleichspannung V ab, welche dem positiven Eingang eines Differenzverstärkers 316 zugeführt wird. Die von der Steuereinheit 310 kommende Spannung V wird über einen Halbwellengleichrichter 312 dem negativen Eingang des Differenzverstärkers 316 zugeführt. Der Halbwellengleichrichter 312 ist so aufgebaut, daß er nur die negativen Teile des Steuersignals V durchläßt. Der Ausgang des Differenzverstärkers 316 kann direkt mit dem Fräsmaschinenblock 46 und den Vorschubsteuerkreisen in diesen verbunden sein.

Im Betrieb wird das Schneidwerkzeug anfänglich relativ zum Werkstück mit einem vorprogrammierten Vorschub bewegt. Sobald das Schneidwerkzeug in Eingriff mit dem Werkstück kommt« übersteigt V_def V_T, und der Nulldurchgangdetektor 314 gibt die

Ausgangsspannung V an den Differenzverstärker 3I6 ab.

ge

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Bei kleinen Ablenkungen ist V, _f geringer als Vf., und so ist der Ausgang der Steuereinheit 310 eine positive Spannung V , welche von dem Eingang des Differenzverstärkers 316 durch den Halbwellengleichrichter 312 abgeblockt wird. Entsprechend ist das dem Fräsmasehinenblock 46 zugeführte Signal V. Die Größe dieser Spannung wird so gewählt, daß der Vorschub auf die Hälfte des vorprogrammierten Wertes verringert wird. Wenn daher das Schneidwerkzeug bloß in Eingriff mit dem Werkstück kommt, wird der Vorschub halbiert, um den Schock des Auftreffens zu verringern, und so die durch einen unmäßig hoch programmierten Vorschub bewirkte Abnutzung zu verringern. Wenn das Schneidwerkzeug in weiteren Kontakt mit dem Werkstück kommt,niiiinmt V, _f zu. Wenn V, -. V- übersteift, ist der Ausgang der Steuerinheit 310 eine negative Steuerspannung V , welche über den Halbwellengleichrichter 312 dem Differenzverstärker 316 zugeführt wird. Nach der Inversion wird diese

Spannung mit der Spannung V summiert, um dem Fräsmaschinenge

block 46 ein vergrößertes Steuersignal zuzuführen und hierdurch den Vorschub weiter proportional dem Fräskraftsignal vom Meßfühlerkreis 52' zu verringern.

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Claims

- 32 Patentansprüche

1J System zum automatischen Steuern des Vorschubs einer Fräsmaschine mit einer ein Schneidwerkzeug haltenden drehbaren Spindel,'welche einen Eingang zum Steuern des Vorschubs aufweist, gekennzeichnet durch eine Meßfühlereinrichtung zum Messen eines gegebenen Spindelparameters und Erzeugen eines der auf das Schneidwerkzeug während des Präsens ausgeübten Fräskraft proportionalen Signals hieraus, eine Einrichtung zum Erzeugen eines Bezugskraftsignals, eine Einrichtung zum Summieren des Bezugskraftsignals und des Präskraftsignals zum Erzeugen eines Fehlersignals gleich der Differenz zwischen beiden, und eine Reglereinrichtung, welche aus dem Fehlersignal ein Steuersignal erzeugt und Einrichtungen zum Koppeln des Steuersignals mit dem Vorschubsteuereingang der Präsmaschine aufweist.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reglereinrichtung auf das Pehlersignal mit einer vorbestimmten integrierenden Regelfunktion arbeitet, so daß das Steuersignal einen gewünschten mittleren Vorschub der Präsmaschine darstellt.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es eine numerische Steuereinheit aufweist, welche ein Gerät zur Aufnahme eines die Einzelheiten des Präsvorgangs definierenden vorprogrammierten Bandes aufweist, wobei eine dieser Einzelheiten ein voreingestellter Vorschub ist, und weiter eine zur Modifizierung des Vorschubs von dem voreingestellten Wert steuerbare Vorschubübersteuereinrichtung aufweist, und daß die Koppeleinrichtung das Steuersignal zur Modifizierung des Vorschubs proportional zu diesem mit der Vorschubübersteuereinrichtung koppelt.

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4. System nach Anspruch 1, 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet, daß der von der Meßfühlereinrichtung gemesse- * ne Spindelparameter die Spindelablenkung ist.
5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzei ohnet, daß die Spindelablenkung in Richtungen senkrecht zur Spindelachse gemessen wird.
6. System nach Anspruch 1, 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet, daß der von der Meßfühlereinrichtung gemessene Spindelparameter das Spindelmoment ist.
7. KraftmeßfUhler, welcher die Ablenkung oder das Moment der Spindel einer Präsmaschine mit einem Vorderteil der Spindel, der eine Öffnung mit einem genormten Maschinenkonus aufweist, in ein proportionales Präskraftsignal zur Verwendung mit einem hierauf ansprechenden Vorschubsteuersystem umsetzt, gekennzeichnet durch ein gegen Drehbewegung gesichertes Gehäuse, einen in dem Gehäuse drehbar angeordneten Spindeladapter mit einem ersten Teil, welcher zum Einpassen in die kegelige öffnung in dem Vorderteil der Spindel kegelig ausgeführt ist, mit einem zweiten zylindrischen Teil, welcher eine derjenigen des Vorderteils der Spindel äquivalente Fläche für den Eingriff mit einem Werkzeug darstellt, und mit einem mittleren, im Durchmesser verringerten Teil, eine Mehrzahl von auf dem mittleren Teil des Spindeladapters angeordnete Dehnungsmeßbrücken, von denen jede so aufgebaut ist, daß sie beim Anlegen einer Last an die Spindel ein Lastsignal abgibt, und eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Präskraftsignals aus der Mehrzahl von Lastsignalen.
8. Kraftmeßfühler nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß zwei Dehnungsmeßbrücken zur Messung der Spindelablenkung vorgesehen sind, die Dehnungsmeßstreifen der ersten Dehnungsmeßbrücke längs einem ersten Durchmesser des Spindeladapters und die Dehnungsmeßstreifen der

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zweiten Dehnungsmeßbrücke längs einem zweiten, zum ersten Durchmesser senkrechten Durchmesser des Spindeladapters ausgerichtet sind.
9. Kraftmeßfühler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Dehnungsmeßbrücke zum Messen des Spindelmoments vorgesehen ist, deren Dehnungsmeßstreifen in zwei Sätzen zusammengefaßt sind, wobei die Dehnungsmeßstreifen jedes Systems senkrecht zueinander und unter 45° zur Spindelachse angeordnet sind, und daß die Sätze längs einem dritten Durchmesser des Spindeladapters ausgerichtet sind.
10. Kraftmeßfühler nach Anspruch 8 oder 9* dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung erste und zweite Quadrierkreise, mit denen die Lastsignale der ersten bzw. zweiten Meßbrücke gekoppelt sind, einen Quadratwurzelkreis, mit dessen Eingang die Signale von den ersten und zweiten Quadrierkreisen verbunden sind, und einen Ausgangsverstärker aufweist, mit dessen Eingang ein Signal von dem Quadratwurze1-kreis verbunden ist und welcher das Präskraftsignal an seinem Ausgang erzeugt.
11. Kraftmeßfühler, welcher die Ablenkung der Spindel einer Präsmaschine in ein proportionales Fräskraftsignal zur Verwendung mit einem hierauf ansprechenden Vorschubsteuersystem umsetzt, gekennzeichnet durch erste und zweite magnetische Übertragereinrichtungen mit je einer Wicklung, Einrichtungen zum Lagern der ersten und zweiten Übertragereinrichtungen nahe dem Umfang der Spindel, jedoch entgegengesetzt entlang eines Durchmessers der Spindel, eine mit den Wicklungen gekoppelte Wechselstromquelle, Einrichtungen zum Verbinden der Windungen in einander entgegengesetzter Richtung, wodurch ein gemeinsames Ausgangssignal der Windungen eine Komponente mit einer Frequenz gleich der der Wechselstromquelle und amplitudenmoduliert entsprechend der relativen Ab-

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lenkung der Spindel entlang des Durchmesser aufweist, und eine Demodulatoreinrichtung, welche die amplitudenmodulierte Komponente in ein Gleichstrom-Fräskraftsignal umsetzt,
12. Kraftmeßfühler nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch dritte und vierte magnetische Übertragereinrichtungen, mit Je einer Wicklung, Einrichtungen zum Lagern der dritten und vierten Übertragereinrichtungen nahe dem Umfang der Spindel jedoch entgegengesetzt entlang eines zweiten Durchmessers der Spindel, welcher senkrecht zu dem ersten Durchmesser steht, wobei die Wechselstromquelle mit den Wicklungen der dritten und vierten Übertragereinrichtung gekoppelt ist, Einrichtungen zum Verbinden der Wicklungen der dritten und vierten Übertragereinrichtungen in einander entgegengesetzter Richtung, wodurch ein gemeinsames Ausgangssignal von beiden abgegeben wird, eine zweite Demodulatoreinrichtung, mit welcher das zweite gemeinsame Ausgangssignal verbunden ist und welche hiervon ein zweites Gleichstrom-Fräskraft signal erzeugt, und eine Einrichtung zum Summieren des ersten und zweiten Gleichstrom-Fräskraftsignals zur Erzeugung eines gemeinsamen Gleichstrom-Fräskraftsignals.
13· Kraftmeßfühler nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Demodulatoreinrichtung umfaßt, einen Differenzverstärker, mit dem das gemeinsame Ausgangssignal verbunden ist, eine Bandpaßfiltereinrichtung, welche vom Ausgang des Differenzverstärkers Komponenten mit einer Frequenz anders als der der Wechselstromquelle entfernt und eine Demodulatorschaltung, welche die amplitudenmodulierte Komponente herauszieht und von dieser das Gleichstrom-Fräskraftsignal erzeugt.
14. Krafttneßfühler nach Anspruch I3, dadurch gekennzeichnet, daß die Demodulatorschaltung eine Einrichtung zum Gleichrichten einer Halbwelle der amplitudenmodulierten Komponente und eine Einrichtung zum Filtern der gleichgerichteten amplitudenmodulierten Komponente umfaßt,

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und daß die Detnodulat ore inri chtung weiter einen zwischen der Bandpaßfiltereinrichtung und der Demodulatorschaltung angeordneten Verstärker umfaßt.
15. Kraftmeßfühler nach Anspruch 12, I3 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Summiereinrichtung einen nichtlinearen Kreis aufweist, welcher eine vergrößerte Empfindlichkeit für kleine Beträge der Präskraft ergibt.
16. Kraftmeßfühler nach Anspruch 12, modifiziert zur zusätzlichen Überwachung einer Ablenkung der Spindel der Fräsmaschine entlang deren Achse, wobei die Spindel einen relativ vergrößerten Teil aufweist, gekennzeichnet durch eine fünfte und sechste magnetische Übertrageeinrichtung mit einer Wicklung, Einrichtungen zum Lagern der fünften und sechsten Übertragereinriditungen nahe dem relativ vergrößerten Teil der Spindel und angeordnet entlang einer Linie parallel zur Achse der Spindel, Einrichtungen zum Koppeln der Windungen der fünften und sechsten Übertragereinrichtung mit der Wechselstromquelle, sowie Einrichtungen zum Verbinden der Wicklungen der Übertragereinrichtungen in einander entgegengesetzter Richtung zur Erzeugung eines gemeinsamen Ausgangssignals von diesen, welches eine Komponente mit einer Frequenz gleich der der Wechselstromquelle und amplitudenmoduliert entsprechend der relativen Ablenkung der Spindel entlang der zur Achse parallelen Linie aufweist, eine dritte Demodulatoreinriehtung zum Umsetzender amplitudenmodulierten Komponente des gemeinsamen Ausgangssignals in ein drittes Gleichstrom-Fräskraft signal, und eine Einrichtung zum Verbinden des dritten Gleichstrom-Fräskraftsignals mit der Summiereinrichtung.

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