DE2145323B2

DE2145323B2 - Numerisch arbeitende programmsteuerung fuer eine gewindeschneidemaschine

Info

Publication number: DE2145323B2
Application number: DE19712145323
Authority: DE
Inventors: George H. Northville Mich. McDaniel (V.StA.)
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1970-09-21
Filing date: 1971-09-10
Publication date: 1976-07-01
Also published as: FR2107842A1; FR2107842B1; CA934853A; BR7106083D0; CH542684A; DE2145323A1; DE2145323C3; JPS5424155B1; US3676651A; GB1329653A

Description

Die Erfindung betrifft eine numerisch arbeitende Programmsteuerung für eine Gewindeschneidemaschine mit einem mittels einzelner Stellantriebe längs mindestens zweier Koordinatenrichtungen bewegbaren Werkzeug, bestehend aus einem die vom Werkzeug anzufahrenden Koordinatenpunkte und Vorschubgeschwindigkeiten speichernden Datenträger, einem die im Datenträger gespeicherten Daten entnehmenden Lesegerät, Zwischenspeichern zum Speichern von Endpunkten und von vorgegebenen Vor^chubgeschwindigkeiten der Werkzeugbewegung, Interpolatoren zum Steuern der Stellantriebe des Werkzeuges entsprechend den gespeicherten Daten und Vergleichsschaltungen zum Vergleichen der von den Interpolatoren gelieferten Sollwerte und von den Stellantrieben zurückgeführten Istwerten sowie zum Erzeugen eines Gleichheitssignals bei Übereinstimmung von Soll- und Istwerten, und mit einem Vorschubsteuersignalgeber, durch den ein Eilgang für die Stellantriebe einstellbar ist.

Derartige Programmsteuerungen sind für Werkzeugmaschinen allgemein bekannt (US-PS 33 81 557). Bei diesen Werkzeugmaschinen ist der Übergang von der Bahnsteuerung auf das Gewindeschneiden auf dem Datenträger in Form eines Befehles programmiert. Der Spindelantriebsmotor wird ausgeschaltet und dafür die Spindel mit einer vorbestimmten Drehzahl von einem Hilfsmotor angetrieben. Der Stellantrieb für die Längsverschiebung des Werkzeuges zum Einschneiden der Gewindegänge wird dann vom Datenträger mit einer vorbestimmten Impulszahl versorgt, worauf der Hilfsmotor stillgesetzt und nach Einschalten des Hauptmotors das im Datenträger gespeicherte Programm weiter abgearbeitet wird.

Um den Anfang und das Ende eines Gewindes genau zu bestimmen, soll das Werkzeug häufig an diesen Punkten genau auf das Werkstück aufgesetzt bzw. von diesem abgehoben werden. Der Vorgang des Abhebens muß in einigen Fällen mit Eilganggeschwindigkeit ausgeführt werden, um einen Absatz oder eine Stufe am Werkstück fr;izuschneiden oder aus anderen Gründen ein sauberes Ende des Gewindeganges zu erzeugen.

Eine Möglichkeit, ein schnelles Abheben des Werkzeuges zu erreichen, besteht in der Auslesung und Speicherung von entsprechenden Sollwerten, die an einen Zwischenspeicher während der Durchführung des vorhergehenden Arbeitsganges übertragen werden. Dadurch können Abhebweg und Abhebvorschub unmittelbar nach Beendigung des Gewindeschnittes getrennt abgerufen und durchgeführt werden. Jedoch sind viele Steuerungen nicht mit Zwischenspeichern zur schnellen Verarbeitung der Sollwerte für den Abhebweg und den Abhebvorschub ausgerüstet, und eine zusätzliche Einrichtung dieser Art würde die Steuerungen verteuern und ihren Aufbau komplizieren. Das

Abheben des Werkzeugs wird normalerweise durch Auslesen und Interpolation eines zusätzlichen Datenblockes auf dem Lochstreifen durchgeführt. Dies ist ein verhältnismäßig langsamer Arbeitsvorgang, der in vielen Fällen für die erforderliche Abhebgeschwindigkeit beim Gewindeschneiden zu langsam ist

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein schnelles Abheben des Werkzeugs an einem bestimmten Endpunkt der Werkzeugbewegung zu erzielen, ohne einen eigenen Programmblock auf dem Datenträger zu benötigen, der das Abheben des Werkzeugs festlegt, und ohne einen Zwischenspeicher zum Abtasten und Speichern der Daten für die Abhebbewegung vorzusehen.

Diese Aufgabe wird bei einer Programmsteuerung der eingangs geschilderten Art erfinduingsgemäß dadurch gelöst, daß der vom Datenträger vorgegebene Endpunkt der Werkzeugbewegung drrart gewählt ist, daß er außerhalb der auf Grund der vorgegebenen Vorschubgeschwindigkeiten durchlaufenden Bahn des Werkzeuges und außerhalb des Werkstückes liegt, daß jedoch wenigstens ein Koordinatenwert des Endpunktes auf Grund der vorgegebenen Vorschubgeschwindigkeit durch das Werkzeug erreichbar ist, daß an die Vergleichsschaltungen auf ein von diesem abgegebenes Gleichheitssignal ansprechende Koinzidenztore angeschlossen und ihrerseits mit einem Eingang des Vorschubsteuersignalgebers verbunden sind, und daß der Vorschubsteuersignalgeber über die Koinz'denztore derart steuerbar ist, daß er — wenn das Werkzeug den einen Koordinatenwert des vorgegebenen End punktes erreicht hat und den jeweiligen Stellantrieben der Werkzeugmaschine für deren Achse noch kein Gleichheitssignal vorliegt — einen Sollwert für eine Vorschubgeschwindigkeit »Eilgang« vorgibt, bis auch für diese Koordinatenwerte des vorgegebenen Endpunktes ein Gleichheitssignal vorliegt

Die gewünschte Werkzeugbahn für einen Gewinde schnitt wird durch Bestimmung der Koordinatenwerte des Anfangspunktes der Gewindesteigung in jeder Achse der Werkzeugbewegung gegenüber der Spindeldrehung und durch Vorgabe einer Vorschubgeschwindigkeit festgelegt. Ferner werden die Koordinatenwerte des Endpunktes bei Beendigung des Abhebevorgangs festgelegt, wobei der eine Koordinatenwert mit dem einen Koordinatenwert des Werkzeugendpunktes zusammenfällt. Sobald dieser Koordinatenwert erreicht ist, spricht die Vergleichsschaltung an und die logische Schaltung löst die Übertragung des Gleichheitssignals an den Vorschubsteuersignalgeber aus. durch den das Werkzeug sofort im Eilgang abgehoben wird. Wenn der zweite Koordinatenwert des Endpunktes erreicht ist, wird diese Werkzeugbewegung beendet und erfolgen weitere Bewegungen in Abhängigkeit von der Auslösung weiterer Programmdaten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung isl nachstehend näher erläutert. In den Zeichnungen ist:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer bestimmten Ausführungsform der Programmsteuerung,

F i g. 2 eine schematische Darstellung der Werkzeugbahn für einen Gewindeschneidvorgang,

Fi g. 3 eine schematische Darstellung der Werkzeugbahn für ein konisches Gewinde.

In Fi g. I steuert die numerische Programmsteuerung 10 eine Zweiachsendrehmaschine 12 mit den Stellantrieben 14 und 16 für die X- und die Z-Achse, die zueinander senkrecht stehen. Die Bahn des Werkzeugs 15 eeeenüber dem Werkstück 17 wird durch die Stellan

triebe 14 und 16 in Abhängigkeit von Sollwerten gesteuert, die in einem Datenträger 18 in Form eines Lochstreifens gespeichert und von einem 8-kanaligen Lesegerät 20 ausgelesen werden. Die Sollwerte der Koordinatenpunkte für die X- und Z-Achse werden der Reihe nach ausgelesen, in dem Adressenregister 22 dekodiert und an die Zwischenspeicher 24 und 26 für die X- und Z-Achse übertragen. Außerdem werden die Befehle K und / zur Bestimmung der Vorschubgeschwindigkeit (bezogen auf die Spindelumdrehung) in der Z- und der X-Achse vom Lochstreifen ausgelesen und an die Hilfsspeicher 25 und 27 übertragen.

Von den Zwischenspeichern 24 und 26 gelangen die Sollwerte direkt an die lnterpolatoren 28 und 30 zur Erzeugung von Befehlsimpulsen, die an die Stellantriebe 14 und 16 angelegt werden. Außerdem werden die Befehle /und K direkt an die Hilfsinterpolatoren 31 und 32 für den Vorschub übertragen. Die Hilfsinterpolatoren

31 und 33 geben Vorschubimpulse an die lnterpolatoren 28 und 30 ab. Alle lnterpolatoren sind als normale Differentialanalysatoren ausgeführt. Für das Gewindeschneiden gelangen Impulse vom Istwertgeber 32 für die Spindeldrehzahl an die lnterpolatoren 31 und 33, um die Geschwindigkeit der Befehlsimpulse festzulegen und dcmit die Bahngeschwindigkeiten in der X- und der Z-Achse zu bestimmen. Die Impulse des Istwertgebers

32 treten mit einer Geschwindigkeit auf, die der Spindeldrehzahl der Drehmaschine direkt proportional ist, und damit ist der Vorschub an die Spindeldrehzahl ■ gekoppelt. Der Istwertgeber 32 erzeugt normalerweise zehntausend Impulse pro Spindelumdrehung. Diese Impulse gelangen an den Vorschubsteuersignalgeber 34, der entweder die Ausgangsimpulse mit der durch den Istwertgeber vorgegebenen Geschwindigkeit auf die Leitung 36 weiterschaltet oder die Ausgangsimpulse für die Höchstgeschwindigkeit auf eine der Leitungen 38 und 39 weiterschaltet, die direkt mit den Stellantrieben für die X- und Z-Achse zu Zwecken verbunden sind, die nachstehend näher erläutert werden.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wird im wesentlichen eine Lagesteuerung mit Hilfe eines Regelkreises erreicht, wobei die Sollwerte mit den Istwerten verglichen werden, um die entsprechenden Regelsignale zu erzeugen. Diese Regelschaltung enthält Vergleichsschaltungen 40 und 42, an denen die Sollwerte für die X- und die Z-Achse sowie die Istwerte in der X- und Z-Achse von den Stellantrieben 14 und 16 anliegen. Die Istwerte werden von Funktionsdrehmeldern oder ähnlichen Einrichtungen erzeugt und liegen auf den Leitungen 41 und 43 an. Die Ausgangssignale der Vergleichsschaltungen 40 und 42 sind Gleichheitssignale, die einen bestimmten Spannungswert haben, wenn die Differenz zwischen der 1st- und der Sollstellung des Werkzeugs in den beiden Achsen Null ist. Die Vergleichsschaltungen 40 und 42 können auch zur Erzeugung herkömmlicher Fehlersignale verwendet werden, um die Differenz zwischen der 1st- und der Sollstellung festzustellen und abhängig davon die Motordrehzahl zu ändern.

Die Gleichheitssignale für die X- und Z-Achse gelangen an die Eingänge der Koinzidenztore (UND-Glieder) 44 und 46. Deren Ausgangssignale werden an die Eingänge des ODER-Gliedes 48 angelegt, dessen Ausgang an den Vorschubsteuersignalgeber 34 geführt ist, um die Leitungen 38 oder 39 zu beaufschlagen, wenn das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 48 hochpegelig ist. Weitere Eingangssignale gelangen von den Flip-Flops 50 und 52 an die Koinzidenztore 44 und 46. Diese

Flip-Flops werden durch die Adressensignale Xa und Za des Registers 22 für die X- und Z-Achse angeschaltet. Somit wird der Flip-Flop 50 durch einen Adressenbefehl für die X-Achse und der Flip-Flop 52 durch einen Adressenbefehl für die Z-Achse angeschaltet. Vom Gewindeschneidsignalgeber 54 her liegen Ansteuerungssignale an den Eingängen der Koinzidenztore 44 und 46 an, wobei der Gewindeschneidsignalgeber 54 bei jedem Gewindeschneidvorgang beaufschlagt wird, um das Gewindeschneiden von anderen Arbeitsgängen zu unterscheiden, bei denen ein schnelles Abheben des Werkzeugs nicht erwünscht ist und für die der Vorschub in Wegeinheiten pro Spindelumdrehung (an/U) ausgedrückt wird. Die Flip-Flops 50 und 52 werden durch die Koinzidenz der beiden Gleichheitssignale für die X- unu Z-Achse an den Eingängen des Löschtores 53 gelöscht, das somit als UND-Glied ausgebildet ist.

Somit ist das Ausgangssignal des Koinzidenztores 44 hochpegelig, wenn das Signal des Gewindeschneidsignalgebers 54 hochpegelig ist, und der Flip-Flop 50 wird gelöscht, wodurch gemeldet wird, daß die Bahn längs der X-Achse durchfahren und der Istwert des Endpunktes auf der X-Achse dem Sollwert für die X-Achse gleich ist, d. h., daß der Koordinatenwert des Endpunktes in der X-Achse erreicht worden ist. jetzt geben die Koinzidenztore 44 und 48 ein hochpegeliges Ausgangssignal an den Vorschubsteuersignalgeber 34 ab. Die Leitung 39 wird erregt, um das Werkzeug in der Z-Achse mit der Eilgangsgeschwindigkeit zurückzufahren. Das Koinzidenztor 46 arbeitet in der gleichen Weise für die Z-Achse zur Aktivierung der Leitung 38.

In F i g. 2 ist ein Arbeitsgang für ein zylindrisches Gewinde am Werkstück 15 gezeigt. Das Werkzeug wird längs der Bahn 58 bewegt und zunächst in Eingriff mit dem Werkstück 15 an den Koordinatenwerten XiZi gebracht. Der Lochstreifen wird ausgelesen, um den Werkzeugvorschub in der Z-Achse für jede Spindelumdrehung zu bestimmen. Der im Hilfsspeicher 25 gespeicherte Befehl K enthält diese Daten. Der Werkzeugvorschub für jede Spindelumdrehung in der X-Achse ist im Befehl / enthalten, der im Beispiel der F i g. 2 Null ist. Außerdem werden die Koordinatenwerte des Endpunktes X2Z2 vom Lochstreifen ausgelesen und in den Zwischenspeichern 24 und 26 gespeichert.

Beim Gewindeschneiden wird das Werkzeug vom Befehl K gesteuert, bis der durch die Koordinatenwerte X1Z2 bestimmte Punkt erreicht ist. An diesem Punkt ist der Istwert für die Z-Achse gleich dem Sollwert und die Vergleichsschaltung 42 erzeugt das Gleichheitssignal für die Z-Achse. Durch das Abtasten des Koordinaten- > wertes Z7 wurde vorher der Flip-Flop 52 angeschaltet, und durch Betätigung des Gewindeschneidsignalgebers 54 wurde der Gewindeschneidvorgang ausgelöst. Das Gleichheitssignal vervollständigt die am Koinzidenztor 46 anliegenden Eingangssignale, so daß es durchschaltet

lu und der Vorschubsteuersignalgeber 34 aktiviert wird. Somit wird der Eilgang des Vorschubes in der X-Achse betätigt und das Werkzeug mit höchster Geschwindigkeit zu dem Endpunkt X2Z2 gefahren, in dem durch die Vergleichsschaltung 40 das Gleichheitssignal für die X-Achse erzeugt wird. Damit werden die an dem Löschtor 53 anliegenden Eingangssignale vervollständigt, wodurch die Flip-Flops 40 und 42 gelöscht werden und der Eilgang beendet wird. Weitere Werkzeugbewegungen erfolgen in Abhängigkeit von einer weiteren Auslesung des Lochstreifens.

In entsprechender Weise kann auch ein Gewinde in die Stirnfläche des Werkstücks 15 eingeschnitten werden, wobei infolge des symmetrischen Aufbaus der Schaltung lediglich die Achsen zu vertauschen sind.

In Fig.3 wird die Herstellung eines konischen Gewindes im Werkstück 15' gezeigt. Hierbei wird die Werkzeugbahn 60 mit dem schnellen Rückfahren in der X-Achse von den Koordinatenwerten X2Z2 auf die Koordinatenwerte X3Z2 programmiert. Die Bahn 60 wird durch die Anfangskoordinatenwerte XiZi, die Steigung K in der Z-Achse und die Steigung / in der X-Achse, sowie die Koordinatenwerte X3Z2 für den Endpunkt bestimmt. Wie in Fig.2 wird der durch die Koordinaten X2Z2 für das Gewindeende gegebene Punkt nicht gesondert programmiert.

Das Werkzeug fährt von XiZ2 nach X2Z2 und dort tritt das Gleichheitssignal für die Z-Achse infolge der Gleichheit des Istwertes und des Sollwertes für Z₂ auf. Dieses Gleichheitssignal durchläuft die Tore 46 und 48 und beaufschlagt die Leitung 38, wodurch der Eilgang in der X-Achse ausgelöst wird. Wenn das Werkzeug den Endpunkt X3Z2 erreicht, dann wird das Gleichheitssignal für die X-Achse erzeugt, welches das Löschtor 53 anschaltet und die Multivibratoren 50 und 52 löscht Dadurch wird die Werkzeugbewegung angehalten, bis weitere Daten vom Lochstreifen ausgelesen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Numerisch arbeitende Programmsteuerung für eine Gewindeschneidemaschine mit einem mittels einzelner Stellantriebe längs mindestens zweier Koordinatenrichtungen bewegbaren Werkzeug, bestehend aus einem die vom Werkzeug anzufahrenden Koordinatenpunkte und Vorschubgeschwindigkeiten speichernden Datenträger, einem die im Datenträger gespeicherten Daten entnehmenden Lesegerät, Zwischenspeichern zum Speichern von Endpunkten und von vorgegebenen Vorschubgeschwindigkeit der Werkzeugbewegung. Interpolatoren zum Steuern der Stellantriebe des Werkzeuges entsprechend den gespeicherten Daten und Vergleichsschaltungen zum Vergleichen der von den Interpolatoren gelieferten Sollwerte und von den Stellantrieben zurückgeführten Istwerten sowie zum Erzeugen eines Gleichheitssignals bei Übereinstim- _Jo mung von Soll- und Istwerten, und mit einem Vorschubsteuersignalgeber, durch den ein Eilgang für die Stellantriebe einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Datenträger (18) vorgegebene Endpunkt der Werkzeugbewegung derart gewählt ist, daß er außerhalb der auf Grund der vorgegebenen Vorschubgeschwindigkeit (K, I) durchlaufenden Bahn des Werkzeuges (15) und außerhalb des Werkstückes (17) liegt, daß jedoch wenigstens ein Koordinatenwert des Endpunktes auf Grund der vorgegebenen Vorschubgeschwindigkeiten (K, I) durch das Werkzeug (15) erreichbar ist, daß an die Vergleichsschaltungen (40,42) auf ein von diesem abgegebenes Gleichheitssignal ansprechende Koinzidenztore (44, 46) angeschlossen und ihrerseits mit einem Eingang des Vorschubsteuersignalgebers (34) verbunden sind, und daß der Vorschubsteuersignalgeber (34) über die Koinzidenztore (44,46) derart steuerbar ist, daß er — wenn das Werkzeug (15) den einen Koordinatenwert des vorgegebenen Endpunktes erreicht hat und den jeweiligen Stellantrieben (14,16) der Werkzeugmaschine für deren Achse noch kein Gleichheitssignal vorliegt — einen Sollwert für eine Vorschubgeschwindigkeit »Eilgang« vorgibt, bis auch für diese Koordinatenwerte des vorgegebenen Endpunktes ein Gleichheitssignal vorliegt.

2. Programmsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koinzidenztore (44, 46) zweite Eingänge aufweisen, die mit den Zwischenspeichern (24,26) über Flip-Flops (50,52) verbunden sind.

3. Programmsteuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Eingang der Koinzidenztore (44, 46) an einen Gewindeschneid-Signalgeber (54) angeschlossen ist, und daß der Vorschubsteuersignalgeber (34) mit einem Istwertleber (32) verbunden ist.

4. Programmsteuerung nach einem der Ansprüche

I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge ^₀ <ier Koinzidenztore (44, 46) über ein ODER-Glied |48) an den Vorschubsteuersignalgeber (34) angetchlossen sind.

5. Programmsteuerung nach einem der Ansprüche

t bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge tier Vergleichsschaltungen (40, 42) an die Eingänge »ines Löschtores (53) der Flip-Flops (50, 52) fcnseschlossen sind.

6. Programmsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Hilfsspeichern (25, 27) zum Speichern der auf die Spindelumdrehung bezogenen Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs und den Interpolatoren (28, 30) Hilfsinterpolatoren (31, 33) geschaltet sind, und daß die Ausgänge des Vorschubsteuersignalgebers (34) einerseits an die Hilfsinterpolatoren (31,33) und andererseits direkt an die Stellantriebe (14, 16) angeschlossen sind.