DE2207952C3

DE2207952C3 - Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE2207952C3
Application number: DE19722207952
Authority: DE
Inventors: Hans Georg Dipl.-Ing. 6120 Michelstadt Mall
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1972-02-21
Filing date: 1972-02-21
Publication date: 1980-07-24
Also published as: DE2207952A1; DE2207952B2

Description

Die Erfindung betrifft eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine mit einer Einrichtung zur Steuerung eines schrittweisen Vorschubes nach der Gattung des Hauptanspruches.

Bei bestimmten Werkzeugmaschinen, wie z. B. Nibbel- oder Hobelmaschinen, wird eine schri'.weise Vorschubbewegung des Werkstückes erforderlich. Bei Nibbelmaschinen wird hierbei nur dann ein Vorschubschritt ausgeführt, wenn das Werkzeug mit Sicherheit außer Eingriff mit dem Werkstück ist, d. h. zwischen den einzelnen Stanzschritten. Die Vorschubsteuerung wird hierzu üblicherweise mit der Werkzeugbewegung verknüpft, wobei z. B. durch einen Lage- oder Endschalter ein Freigabesignal für die Vorschubsteuerung erzeugt wird. Bei Hobelmaschinen kann das Freigabesignal auch durch ein Signal von einer Folgesteuerung erzeugt werden, das den Eingriff des Werkzeuges in das Werkstück steuert.

Durch diese Verknüpfung der Vorschubsteuerung mit einer anderen — meist völlig verschieden ausgelegten — Steuerung kommt es vor allem beim Einschalten und bei Netzspannungsschwankungen zu Schwierigkeiten, die sich z. B. durch stark unterschiedliche Zeitkonsiantcn der Regel- -der Stcucrkrcise ergeben. So kann z. B. bei Nibbclmaschinen häufig kein optimaler Vorschubschrill programmiert werden, da die schnell wirkende Vorschubsteuerung schon bei den ersten Schritten voll wirksam ist, während die meist mit einer großen Schwungmasse versehene Stanzeinrichtung nach dem Einschalten er.;t langsam auf die volle Hvbzahl gebracht werden kann. Hierdurch ergeben sich stark abweichende Vorschubschale, die /.. B. bei einer Steuerung für maximale Vorschubschrittlängen — die häufig das Optimum der Wcrkzcugmasdiinenausnutzung bieten — über die maximale Schrittlänge hinausgehende Vorschübe bewirken. Bei Nibbelniaschincn können hierbei zwischen den .Stanzlöchern noch Blechstege verbleiben oder bei Hobelmaschinen ein Vorschub erfolgen, der das Werkzeug überlastet.

Weiterhin ist die Programmierung derartiger Werkzeugmaschinen häufig sehr schwierig und es werden aufwendige Steuerungen für den Vorschub erforderlich, wenn z. B. die einzelnen Wegabschnitte einer zu verfahrenden Kontur, jeweils in einem Satz eines Lochstreifens programmiert, eingegeben werden sollen.

Diese Nachteile lassen sich vermeiden, wenn gemäß der Erfindung die einstellbare Vergleichsgröße für den Vergleicher einen von der Bearbeitungsart abhängigen Wert hat und eine Schaltungscinrichtung vorgesehen ist, die den Speicher (5; 12) löscht, bevor das Einspeichern des nächsten Vorschubschrkics erfolgt. Hierdurch wird vermieden, daß die Schrittlänge des Vorschubes über ein festlegbares Maß hinaus anwachsen kann. Die Vergleichsgröße für don Vergleicher kann über eine Handeinstellung oder über eine Programmiereinrichtung derart eingestellt werden, daß sich eine günstige Anpassung an das Werkzeug, das Werkstück, die zu verfahrende Kontur usw. ergibt.

Häufig muß sichergestellt werden, daß jeder einzelne Vorschubschritt eine Mindestschrittlänge nicht unterschreitet. Hierzu kann dann eine ähnliche Einrichtung dienen, die sich vereinfachen läßt, wenn der Speicher und/oder der Vergleicher mit einer Einrichtung kombiniert ist, die einen Vorschub für einen Schritt unterbindet, wenn das — den Weginkrementen des Vorschubes der einzelnen Vorschubschritte entsprechende — Signal unter einem Mindestwert liegt.

Einrichtungen die vermeiden, daß ein Schritt ausgeführt wird, der kleiner ist als ein vorgegebener Mindestschritt, sind an sich bekannt. So wird z. B. entsprechend der DE-OS 19 10 577, über ein fortlaufendes Summieren der Schrittlänge, der im Ende des Verfahrweges zu erwartende Rest ermittelt, welcher sich bei gleicher Schrittgröße ergibt und die Schrittlängen der folgenden Anfangsschritte so lange verkürzt, bis der verbleibende Rest größer wird als der Mindestschritt. Dips setzt jedoch voraus, daß eine konstante Schrittlänge bei ausreichend vielen Schritten vor dem Ende des Verfahrweges ausgeführt werden kann. Bei Nibbelmaschinen läßt sich dies jedoch meist nicht sicherstellen, oder bedingt eine Bearbeitungsgeschwindigkeit, die im allgemeinen unter der optimalen Bearbeitungsgeschwindigkeit liegt.

Ein sicherer und verhältnismäßig einfacher Aufbau der Schaltung ergibt sich, wenn der Speicher als Pufferspeicher wirkt, in den zeitlich zwischen den einzelnen Vorschubschritlcn cm Vorschubsignal für den folgenden Vorschubschritt cingelescn wird, und wenn eine von der Stellung eines Teiles der Werkzeugmaschine abhängige Schalteinrichtung vorgesehen ist, die ein Frcigabcsignal erzeugt, das ein Auslesen des Speichers einleitet. Erfolgt die Steuerung des Stellgliedes für den Vorschub über einen steuerbaren Impulsgeber, der eine dem Vorschubweg entsprechende Anzahl von Impulsen liefert, können diese in dem Pufferspeicher gespeichert werden. Der Pufferspeicher kann dann nach Art eines Zählregistcrs aufgebaut sein, das zwei vorzugsweise umschaltbare Zählausgänge aufweist, die Vergleichseinrichtungen zugeführt sind. Die Vergleichscinrichtungcn können dann derart aufgebaut sein, daß sie sowohl ein Ausgangssignal abgeben wenn die gespeicherte Impulszahl einen dem Mindestschritt entsprechenden Wert überschreitet, als auch das Einlesen weiterer Impulse unterbinden wenn ein oberer Grenzwert erreicht ist.

Erfolgt die Steuerung des Vorschubes über eine Soll-Istwert-Vergleichsstufe, kann die Speicherung der einzelnen Vorschubsch.ritte auch in der Solllstwen-Vergleichseinrichlung erfolgen. Es wird dann ein der Soll-Istwert-Abwcichung entsprechendes Signal einer einstellbaren Grenzwertvergleichsstufe zugeführt, welche die Eingabe wcil.rcr Vorschubsteuersignale sperrt sobald ein einstellbarer Grenzwert erreicht ist.

Üblicherweise erfolgt die schrittweise Vorschubsteuerung mit zwei Steuereinrichtungen in zwei Richtungen (X: Y)'m einer Ebene. In diesem Fall sollte dann der Vergleicher die Vorschubsignalerzeugung für beide Steuereinrichtungen sperren, wenn ein einstellbarer Größenwert erreicht ist. Wird ein Vorschub nur in der einen (X) oder der anderen Richtung (Y) verfahren, ergibt sich eine einfache Schaltung, wenn in beiden

Einrichtungen ein Speicher vorgesehen ist und eine Sperrung der Vorschubsignalerzeugung erfolgt, sobald in einem der Speicher die eingestellte Vergleichsgröße erreicht ist. Es kann jedoch auch ein gemeinsamer Speicher vorgesehen werden, der bei einem schrittweisen Vorschub in einer der Richtungen (AOder Y) das — den Weginkrementen des Vorschubes in dieser Richtung entsprechende — Signal speichert. Soll die Grenzwertüberwachung auch dann voll wirksam sein, wenn ein gleichzeitiger Vorschub in beiden Richtungen (X und Y) erfolgt, kann dem gemeinsamen Speicher das Signal aus den beiden Steuereinrichtungen über eine Vektor-Näherungsstufe zugeführt werden.

Wird ein Steuersignalgeber vorgesehen, der ein durch die Vergleichsgröße für den Vergleicher festgelegtes Vorschubsignal für die ein/einen Vorschubschale er/cugt. läßt sich eine einfache Steuerung mil leicht zu prurllrrulpr Programmierung aufhauen. Die Vergleichs größe kann dann über eine Programmiereinrichtung eingestellt werden und die Programmeingabc für die Bearbeitiingswege erfolgt dann z. B. durch eine Eingabe der Zahl und Größe der einzelnen Vorschubschritte. Eine wesentliche Erleichterung in der Programmierung ergibt sich, wenn eine elektronische Recheneinrichtung vorgesehen ist. die nach Eingabe der Anfangs- und Endpositionen des Bearbeitungsweges die Zahl und Größe der einzelnen Vorschubschritte errechnet und die Vergleichsgröße für den Verglcichcr einstellt. Sollen Kurvenzüge mit dem schrittweisen Vorschub verfahren werden, kann die elektronische Recheneinrichtung über gesondert eingegebene oder gespeicherte Unterprogramme die Vergleichsgröße für den Vergleicher während des Bearbeitungsweges entsprechend verändern.

Wird durch eine entsprechende Einstellung oder Programmierung das den Weginkrementen des Vorschubes für die einzelnen Vorschubschritte entsprechende Signal, z. B durch eine entsprechend hohe Impulsfrequenz, derart groß gewählt, daß es bei jedem Verfahrensschritt größer ist als der entsprechende Größenwert auf den der Vergleicher eingestellt ist. ergeoen sich bei iNibbeimaschinen Stanziocher mit genau gleichem Abstand. Dies kann dazu ausgenützt werden. Lochreihen mit festgelegten Zwischenräumen bei größter Arbeitsgeschwindigkeit zu stanzen, wie sie bei Bleichen zum Luftdurchtritt, als Befestigungslöcher, zur Materialschwächung usw. häufig benötigt werden.

Die Einzelheiten und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung im Zusammenhang mit Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt

Fi g. 1 einen Teil des Grundprinzips einer Steuerung gemäß der Erfindung,

Fig.2 ein Ausführungsbeispiel für eine schrittweise Vorschubsteuerung in zwei Richtungen,

F i g. 3a—d Ausschnitte aus Bearbeitungswegen einer Nibbelmaschine,

F i g. 4 ein Schaltungsprinzip mit einem phasenanalogen Regelkreis,

F i g. 5a—c Impulszüge der Steuerung gemäß F i g. 4,

Fig.6a—f Impulszüge aus dem Phasenvergleich mit Grenzwertbildung gemäß F i g. 4 und

Fig. 7 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Bearbeitungsweg einer rechnergesteuerten Nibbelmaschine.

Blei einem großen Teil der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine wird, wie in F i g. 1 dargestellt, über eine Programmsteuerung ein Steuersignalgeber 1 für den schrittweisen Vorschub eingestellt, der einei Impulsgeber 2 steuert. Der Impulsgeber liefert dam z. B. in der Frequenz und/oder Phasenlage entsprechen! einem Programm veränderbare Impulse oder digital· ι Signale, die einem Lageregelkreis 3 für ein Stellglied · zugeführt werden. Gemäß der Erfindung wird da Ausgangssignal des Impulsgebers auf eine Speicherstufi 5 gegeben, welche die Impulszahl bzw. das digital· Signal eines Vorschubschrittes speichert. Der Steuersi

κι gnalgeber 1. der Impulsgeber 2 und/oder der Lageregel kreis wird hierbei zusätzlich durch ein Signal 6 in eine Weise gesteuert, die sicherstellt, daß während de Eingriffes des Werkzeuges kein Vorschub möglich isl Dieses Signal kann von einem Lage- oder Endschaltc

π abgegriffen sein, der an die Verstelleinrichtung für da Werkzeug angelenkt ist. oder einer Steuereinrichtung wie z. B. einer Folgesteuerung entnommen sein, weicht dir Verstellung des Werk/enges steuert.

Das gleiche oder ein ähnliches Signal 7 wird auch den

jo Speicher 5 zugeführt, das diesen Speicher jeweils voi dem Einspeichern der Signale für den nächstci Vorschubschritt löscht. Die im Speicher 5 gespeicherter Signale werden einem Vergleicher 8 zugeführt, der dicsi mit einer Vergleichsgröße vergleicht und bei Erreichet

y> dieser Vergleichsgröße ein Ausgangssignal /. B. an tier Steuersignalgeber 1 abgibt und hierdurch eine weiten Vorschubsignalerzeugung sperrt. Die Vcrgleichsgrößt für den Verglcichcr 8 isl über einen Umsteller 9 vor Hand oder über ein Signal 10 von einer Programmier

in einrichtung veränderbar. Die Veränderung kann jedocl auch durch eine Umschaltung des Speichers, dei Speichcrausgängc oder des Eingangssignals in der Speicher 5 erfolgen.

In F-'i g. 2 ist eine Steuerung für den schrittweiser

r. Vorschub in zwei Richtungen X und V in einer Ebcn( mit den gleichen Stufen I bis 4 gemäß F i g. I dargestellt wobei die Stufen 2 bis 4 in bekannter Weise für jede Richtung jeweils getrennt vorgesehen sind, während eir gemeinsamer Steuersignalgeber 1 die beiden Impulsge

w ber 2v und 2i steuert. Erfolgt nun eine achsparallek Steuerung in X- oder V-Richtung, werden die Atisgangsimpuise aus dem jeweiligen impulsgeber 2> oder 2y über eine Stufe 11 — die als einfache; Oder-Glied aufgebaut sein kann — einer gemeinsamer

4i Speichereinrichtung 12 zugeführt. Der Speicher ist übei mehrere Ausgänge 13 mit einem Vergleicher \A verbunden, der die Signale der einzelnen Speicheraus gänge mit Signalen für einen Grenzwert vergleicht unc wie in F i g. 1 den gemeinsamen Steuersignalgeber 1

>o steuert. Der Grenzwert wird über eine Hilfsadress¹" vor einer Programmeingabe in einer Stufe gebildet und isi dem Werkstück, dem Werkzeug, der Bearbeitungsge schwindigkeit usw. angepaßt.

Soll während eines Vorschubschrittes gleichzeitig eine Steuerung in X- und V-Richtung erfolgen, kann die Stufe 11 als Vektor-Näherungsstufe ausgebildet sein. lsi z. B. der Steuersignalgeber in bekannter Weise al: Interpolator aufgebaut und geben die Impulsgeber 2t und 2y eine den Weginkrementen für den Vorschub

bo entsprechende Impulszahl an den Lageregelkreis unc die Stufe 11 ab. kann die Vektor-Näherungsstufe die Impulse der beiden Impulsspannungen gemäß dei Gleichung

_T a + ~ h * \ar + b²
1 If)

verarbeiten, wobei a der Impulszahl der Impulsspan-

nung mit der kleineren Impulsfrequenz und b der Impulszahl der Impulsspannung mit der größeren Impulsfrequenz entspricht. Hierbei stellt die Vektor-Näherungsstufe zuerst fest, welche der beiden Impulsspannungen die größere Impulsfrequenz aufweist. Dies ι kann durch eine Schaltstufe mit zwei Flipflops erfolgen, wobei £e Impulse der einen Impulsspannung den ersten Flipflop setzen und die Impulse der zweiten Impulsspannung dieses Flipflop zurücksetzen. Das zweite Flipflop wird dann gesetzt, wenn das erste Flipflop gesetzt ist und der nächste Impuls der ersten Impiilsspannung eintrifft. Es wird zurückgesetzt, wenn das erste Flipflop zurückgesetzt ist und der nächste Impuls der zweiten Imptilsspannung eintrifft. Die Tatsache, daß zwei Impulse der einen Impulsspannung eintreffen ehe ein π Impuls der anderen Impulsspannung dazwischenkommt, zeigt an. daß die Frequenz dieser Impulsspannung größer ist. Durch eine entsprechende Schaltung kann — über die Ausgänge des zweiten Flipflops — die Impulsspannung mit der größeren Frequenz auf einen .'" Vier-bit-ßinärzähler gegeben werden, der fünfzehn von sechzehn Impulsen durchläßt und den sechzehnten sperrt, während die Impulsspannung mit der kleineren Frequenz einem einstufigen Zähler zugeführt wird, der jeden zweiten Impuls weitergibt. :>

Der sich hierbei ergebende maximale Fehler von etwa 6%. wenn nur in einer Richtung (X oder Y) verfahren wird, kann erforderlichenfalls durch ein parallel liegendes Oder-Glied vermieden werden, das anstel¹" der Vektor-Näherungsstufe eingeschaltet wird, i» sobald nur in einer Richtung ^A'oder Vy verfahren wird.

Durch die Begrenzung auf eine maximale Schrittlänge dadurch, daß nach F.rreichen z. B. einer Inipulszahl — die einer eingestellten Anzahl von Weginkrementen entspricht — eine weitere Fingabe von Vorschubimpul- r> son unterbunden wird, läßt sich die optimale Schrittlänge programmieren, ohne daß bei Netzspannungsschwankungen, einer Material· oder Werkzeugänderung oder beim Anfahren der Werkzeugmaschine, die optimale Schrittlänge überschritten wird. Will man /. B. ■»> bei einer Nibbelmaschine mit einem Stempel für rcciiici-kigc Sian/.iüciiei mn upiiniaier Bearbeuungsgeschwindigkeit verfahren, kann sich ohne die erfindungsgemäßc Begrenzung — z. B. beim Anfahren — leicht der in Fig. 3a dargestellte Stanzzug ergeben. Wird die ^ Nibbelmaschine eingeschaltet, braucht sie mehrere Stanzhübe, bevor sie auf die volle Hubzahl von z. B. 400 Hüben pro Minute kommt. Die Steuerung des Vorschubes hat beim Anfahren hierdurch zwischen den ersten Stanzhüben wesentlich mehr Zeit zum Verfahren ><> zur Verfügung, als dies bei der vollen Hubzahl je Minute der Fall ist, für welche die Vorschubsteuerung programmiert ist. Hierdurch können zwischen den ersten Stanzlöchern 16 Stege 17 im Werkstück stehenbleiben, die für die Weiterbearbeitung sehr störend sind. Die gleichen Nachteile können auch bei der Verwendung von Stempeln für runde Stanzlöcher 18 entstehen, wobei bei fehlenden Stegen störende Zähne mit scharfen Spitzen 19 stehenbleiben können.

In F i g. 3b und 3d sind Nibbelzüge dargestellt, die sich t>o mit der erfindungsgemäßen Steuerung leicht erzielen lassen, wobei durch eine geringfügige Verringerung der maximalen Schrittlänge ohne Zwischenstege (17) bei Stempeln für rechteckige Stanzlöcher eine saubere Schnittkante erzielt werden kann, auch wenn die Ecken b5 des Stempels abgenutzt sind. Bei runden Stanzlöchern läßt sich — z. B. durch Verstellen mit einer Handregulierung 20 — die gewünschte Form und Länge der Restzähne 21 einstellen.

Um zu vermeiden, daß bei einem Verfahren eines Restschrittes 22 der Stempel in das zuvor freigestanzte Loch zurückweicht, sich hierbei verbiegt oder bricht, kann — wie später noch genauer erläutert — eine Mindestschrittüberwachung vorgesehen sein, die das Verfahren eines Restschrittes 22 unterbindet. Der hierbei entstehende — im allgemeinen nicht störende — Fehler kann weitgehend vermieden werden, wenn man eine an sich bekannte Steuerung wählt, bei der jeweils die Positionen des ersten und letzten Stanzloches 23 und 24 eines Bearbeitungsabschnittes programmiert werden und z. B. über eine Hilfsadresse die Weglänge für die einzelnen erforderlichen Schrittlängen anstelle der Vergleichsgröße in den Vergleicher 8 oder 14 vorgegeben werden.

Anstelle des gemeinsamen Speichers 12 gemäß F i g. 2

können mirh jr e»in Puffprinrirhpr in ήςη Steuer- oder Regelkreis — ζ B. zwischen dem Impulsgeber 2 und dem Lageregelkreis 3 — eingefügt sein, in den zeitlich zwischen den einzelnen Vorschubschritten ein Vorschubsignal für den folgenden Vorschubschritt eingelesen wird. Das Auslesen des gespeicherten Vorschubschrittes erfolgt dann durch ein von der Stellung des Werkzeuges abhängiges Freigabesignal bei gleichzeitigem Vorschub. An diesen Pufferspeicher ist dann eine Schaltlogik angeschlossen, die z. B. bei einem Überlauf des Pufferspeichers bei einer einstellbaren Speichergröße eine weitere Signalcingabe für den Vorschub sperrt. Der Pufferspeicher kann weiterhin weitere Ausgänge aufweisen bzw. der Speicherinhalt einem weiteren Vergleicher zugeführt sein, der erst nach Erreichen einer einem Mindestschritt entsprechenden Größe den nächsten Vorschubschritt freigibt. Erfolgt die Steuerung des Vorschubes über einen steuerbaren Impulsgeber, der eine dem Vorschubweg entsprechende Anzahl von Impulsen liefert, kann die Pufferstufe nach Art eines Zählregisters aufgebaut sein. Die Verbindung zum Vcrgleicher kann dann über umschaltbare Zählausgänge erfolgen, wobei die Zählausgänge ausgewählt werden, die belegt werden sobald eine der gewünschten maximalen Vorschubschriitiange entsprecnenae vergleichsgröße eingespeichert wird.

In Fig. 4 ist eine Vorschubsteuerung gemäß der Erfindung für den Vorschub in einer Richtung dargestellt, der eine zweite gleichartige Steuerung für eine weitere Richtung zugeordnet sein kann. Hier wird ein programmabhängiges Eingangssignal 25 (z. B. Impulse mit unterschiedlicher Frequenz aus einem Interpolator) zusammen mit einem Richtungssignal 26 eine τι steuerbaren Impulsgeber 27 zugeführt. Der steuerbare Impulsgeber 27 erhält von einem Impulsgenerator 28 wie ein zweiter fester Impulsgeber 30 phasengleiche Impulse einer konstanten oder umschaltbaren Festfrequenz. Wie bekannt (z. B. aus der deutschen Auslegeschrift 12 73 666), gibt der Impulsgeber 27 Impulse 29 ab. die gegenüber den Impulsen aus dem Impulsgeber 30 entsprechend den Eingangssignalen 25; 26 in der Phase versetzt sind. In einer Filterstufe 31 werden diese Impulse 29 in eine phasengleiche, sinusförmige Wechselspannung 32 umgewandelt und über einen Verstärker 33 einem Phasenschieber 34 zugeführt. Der Phasenschieber 34, der z. B. als induktiver Meßumformer oder Resolver aufgebaut sein kann, ist mechanisch mit dem zu steuernden Maschinenteil verbunden und gibt je nach Lage dieses Maschinenteils die ihm zugeführte Wechselspannung 32 phasenverschoben an einen Frequenzteiler 35 weiter. Die im

Frequenzteiler 35 in der Frequenz z. B. um das 8- oder löfache verringerte Wechselspannung wird über einen Gegentaktverstärker 36 verstärkt an einen Phasendetektor 37 gegeben, der einen Phasenvergleich mit einer Impulsspannung durchführt, die ihm vom festen Impulsgeber 30 über einen zweiten gleichartigen Frequenzteiler 38 zugeführt wird. Der Phasendetektor bewirkt hierbei in bekannter Weise einen Soll-Istwert-Vergleich und gibt ein Steuersignal über eine Schaltstufe 39 auf einen Steuerverstärker 40 für das Stellglied 41, wobei sich das Steuersignal proportional zur Soll Ist wert-Abweichung ändert.

Das Ausgangssignal des Frequenzteilers 35 wird gleichzeitig einem Phasenlagevergleicher 42 zugeführt, der dieses Signal mit Signalen aus einer Impulsformerstufe 43 vergleicht welcher Impulsspannungen aus dem festen Impulsgeber 30 und der Frequenzteilerstufe 38 zugeführt sind. Der Phasenvergleicher 42 gibt nach

UUtI ΛΙ,ΙΠ CItCI

aus der Impulsformerstufe 43 ein Signal an eine Mindestschrittstufe 44 und bei Überschreiten der Phasenlage einer /weiten Impulsspannung aus der Impulsformerstufe 43 ein weiteres Signal an eine Grenzwertstufe 45 ab. Ein Schaltsignal aus der Mindestschrittstufe 44 wird zusammen mit einem Freigabesignal 46 (Fig. 5a) auf eine Schaltlogik 47 gegeben, welche die Schaltstufe 39 umschaltet. Das Frcigabesignal 46 wird in Abhängigkeit von der Lage des Werkzeuges z. B. von einem Lage- oder Endschalter 48 immer dann erzeugt, wenn das Werkzeug mit Sicherheit außer Eingriff mit dem Werkstück ist. Bei einer Nibbelmaschine ist dies dann der Fall, wenn der Stößel in der Nähe der oberen Totpunktlage ist. Bei dem Freigabesignal kann es sich jedoch auch um ein entsprechend gewähltes Signal aus einer Folgesteuerung handeln, die z. B. bei einer Hobelmaschine das Abheben und Zurückführen des Werkzeuges bewirkt.

Während des eigentlichen Bearbeitungsganges, z. B. dem Stanzhub bf.-i der Nibbelmaschine, sperrt die Schaltlogik 47 über die Schaltstufe 39 das Steuersignal, so daß der Stcuerverstärker 40 kein Signal erhiilt das ein Verstellen des Stellgliedes hervorrufen konnte. Gleichzeitig kann /.. B. vom Lageschalter 48 anstelle des Freigabesignals 46 ein .Sperrsignal erzeugt werden (entspricht der dargestellten Sciialtstellung des Schalters 48 in Fig.4). das über die Schaltlogik 47 einem Bremsverstärker 49 zugeführt wird, der das Stellglied 41 sicher in der zuvor eingestellten Lage halt. In diesem Zeitraum, das heißt bei fehlendem Freigabesignal, ist ein Schalter einer zweiten Schaltstufe 50 geschlossen und ermöglicht die Eingabe von Steuerungsinipulsen 51 in den steuerbaren Impulsgeber 27. (Ein Impuls gemäß Fig. 5b entspricht in Wirklichkeit etwa 200 Impulsen.) Hierdurch entstehen phasenverschobene Signale 29, die nicht durch den Phasenschieber 34 ausgeglichen werden können und im Phasendetektor 37 eine Ausgangsspannung 52 gemäß dieser Soll-Istwert-Abweichung bewirken. Ist diese Ausgangsspannung 52 größer als eine Mindest-Vergleichsgröße 53, bei welcher die Phasenlage der Impulsspannung aus dem Frequenzteiler 35 eine Impulsspannung aus der Impulsformerstufe 43 erreicht, wird bei Entstehen des nächsten Freigabesignals 46 die dann anliegende Spannung 52 über die Schaltstufe 39 dem Steuerverstärker 40 zugeführt, der das Stellglied veranlaßt, sich entsprechend dieser Spannung in einer Richtung zu bewegen, in der durch Verstellen des Phasenschiebers 34 eine Phasenverschiebung erfolgt, welche die zuvor eingestellte Phasenverschiebung ausgleicht. Hierdurch sinkt die Ausgangsspannung 52 des Phasenschiebers rasch ab, bis ein Soll-Istwert-Ausgleich erfolgt ist. Erreicht bei eintreffendem Freigabesignal 46 die Ausgangsspannung 52 nicht die positive ϊ oder negative Mindest-Vergleichsgröße 53, bleibt die Schaltstufe 39 gesperrt und es erfolgt kein Verstellen des Stellgliedes 41, wodurch z. B. bei einer Nibbelmaschine ein nicht störender Leerhub erfolgt. Erst wenn z. B. durch den nächsten Programmschritt die Soll-Istin wert-Abweichung groß genug wird, erfolgt der nächste Arbeitshub.

In F i g. 6 sind die zu vergleichenden Impulsspannungen dargestellt. F i g. 6a zeigt die Sollwer;phasenlage der Impulsspannunp aus dem Frequenzteiler 38. die

π gegenüber der Impulsspannung F i g. 6b aus dem Frequenzteiler 35 eine Soll-Istwert-Abweichung 54 aufweist, welche eine proportionale Änderung der Ausgangsspannung 52 des l'hasendetektors bewirkt. rj:„ !rri-jjhformcr'üjfc 43 cr/cu"! nun in an -,ich

:n bekannter Weise — Impulsspanntingen Fig.be und e mit Impulsen, deren Impulsmitte mit \cv hinteren Flanke 55 der Sollwertimpulse übereinstimmen und deren Impulsbreiten 56 oder 57 konstant, jedoch iibcr eine Einstellstufe 58 veränderbar sind. Erreicht die

_·"> Soll-Istwert-Abweiehung 54 eine Größe (Mindest-Verglcichsgrößc 53). bei welcher die hintere Flanke 59 der Istwertimpulse 60 nach der hinteren Flanke 61 der Mindestsehntt-Vergleichsimpulse fi2 eintrifft, entsteht ein Impuls 63. der in der Mindestschrittstufe 44 z. B. ein

in Flipflop setzt. Ein gleichartiges Signal kann der Mindestschrittstufe über eine Leitung 63' auch von einer gleichartigen Schaltungsanordnung für die schrittweise Vorschubsteuerung für eine zweite Richtung zugeführt werden.

w In ähnlicher Weise erfolgt im Phasenwertvergleicher 42 ein Lagevergleich der hinteren Flanke 59 der Istwertimpulse 60 mit einer weiteren ImpuKspanniing F i g. bc. wobei die hinteren Impulsflanken 59 einen Impuls 65 erzeugen können, wenn sie nach den hinteren

m Impulsflanken 64 dieser weiteren Inipulsspanming (F ig. 6c) eintreffen. Der Impuls 65 wird >uf die Grenzwertstufe 45 eecoben. die für eine sofortige Unterbrechung weiterer Eingabesignale sorgt. Hierzu kann ihr Ausgang 66 über eine Leitung 67 mit der

r. /weiten Schaltstufe 50 verbunden sein, welche die Eingabe weiterer Signale in den Impulsgeber 27 unterbricht. Über die gleiche Leitung 67 kann auch in gleicher Weise eine entsprechende .Schaltstufe für die schrittweise Vorschubsteuerung in eine weitere Rieh-

>o tung angesteuert werden und Impulse aus einem Phasenwertvergleicher dieser Vorschubsteuerung über eine Leitung 68 der Grenzwertstufe 45 zugeführt werden. Durch die Unterbrechung einer weiteren linpulseingabe (Fig. 5b) wird vermieden, daß sich die

"Γι Phasenlage der Impulse 29 weiter verändern kann, und die Soll-Istwer'i-Abweichung wie die Ausgangsspannung 52 des Phasendetektors 37 bleibt ab einer Vergleichsgröße 69 konstant, wodurch nur die diesem Grenzwert entsprechende Schrittlänge verfahren wird.

Wi Hierdurch kann z. B. unabhängig von einer vergrößerten Impulslücke 70 des Freigabesignals 46 beim Einschalten des Arbeitsablaufes der Werkzeugmaschine — nach einer Positionierung auf die Position des ersten Stanzloches — die Vorschubsteuerung durch eine

bi e'rfache Eingabe z. B. mit in der Frequenz je nach Vorschubrichtung veränderbaren Eingabesignalen erfolgen.

Bei einem schrittweisen Vorschub in zwei Richiungen

Il

kann eine zusätzliche richtungsgebutidene Veränderung der Einstellstufe 58 unterbleiben, wenn diese Stufe auf ί⁴ϊπ gewünschten bzw. optimalen Vorschub in der Dichtung eingestellt wird, in der das Anfahren erfolgt. Hierbei dürfte es am einfachsten sein, eine achsparallele Richtung (Vorschub nur in einer Richtung X oder Y) zu wählen, da üblicherweise auch bei Kreisbögen ein Anfahren annähernd achsparallel erfolgt bzw. erfolgen kann.

Eine sehr einfache Programmierung mit weitgehend korrekter Steuerung ergibt sich, wenn über einen Kleinrechner oder ein Rechenwerk die Position der einzelnen Stanzlöcher während dem Freigabesignal 46 errechnet wird, entsprechend dieser Positionsdaten eine Vorschubeingabe während des davorliegcndcn Arbeitshubes bei gesperrtem Vorschub erfolgt, der Vorschubschritt dann nach Einsetzen des Frcigabesignals verfahren wird, während gleichzeitig die nächsten Vektorannäherungsstufe 11 konstant gehalten werden kann, ergibt sich ein vergleichsweise einfaches Unterprogramm zur Erzeugung der einzelnen Vektoren 71; 72 für den schrittweisen Vorschub.

-> Häufig wird es erforderlich, in Feinbleche Lnchreihen zu stanzen, wobei die Löcher untereinander gleichen Abstand voneinander aufweisen Eollen. Mit dec erfindungsgemäßen Steuerung kann eine numerisch gesteuerte Nibbelmaschine nun derart gesteuert wer-

in den, daß sich durch eine einfache Einstellung oder Programmierung I ochreihen mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit stanzen lassen. Vor allem wenn das Nibbeln unter Ausnutzung einer Schwungmasse erfolgt, ergeben sich durch das Ein- und Ausschalten beim

ι ι Stanzen einzelner Löcher große Verweilzeiten und es wird häufig eine Positionierung der Werkstücke füi jedes getrennte Stanzloch erforderlich, die jedesmal erneut bzw. wiederholt eingegeben werden muß. Durch

kann dann lediglich die den v- und y-Vektoren 71; 72 entsprechende frequenz einer Impulsspannung auswählen und entsprechend der Schrittlänge 73 den Vergleicher 8; 14 oder 42 einstellen. Hierzu können, von der äußeren Programmiereingabe abgerufene, gespeichert oder getrennt eingegebene Unterprogramme Verwendung finden, die es z. B. ermöglichen, lediglich durch eine äußere Eingabe eines Radius 74 oder Durchmessers mit der Position des Kreismittclpunktes 75 einen Kreisbogen zu erstelle" Erforderlichenfalls kam die Position des ersten und/oder letzten Stanzloches oder ein das Werkstück betreffender Radius 76 oder 77 über die äußere Eingabe z. B. durch einen Lochstreifen eingegeben werden. Da die optimale Schrittlänge 73 bedingt durch das Werkzeug stets konstant bleibt bzw. durch den Vergleicher 14 über eine läßt sich bei einem entsprechend großen Signal für den Vorschubschriit eine Lochreihe stanzen, deren Stanzlöchcr sich nicht wie in F i g. 3b dargestellt überlappen, sondern konstante Zwischenstege (17 in F ι g. 3a) aufweisen. Durch eine entsprechende Reduzierung der Hubzahl je Minute lassen sich auch größere Zwischenstege bzw. Abstände einstellen. Hierbei kann die Nibbelmaschine über einen Motor mit gleicher Drehzahl angetrieben werden, ohne daß ein Stillsetzen oder Abbremsen erforderlich wird, wodurch sich eine maximale Arbeitsgeschwindigkeit ergibt. Mit Hilfe der zuvor beschriebenen Arten der Vorschubsteuerungen lassen sich z. B. bei einer Eingabe der Position des ersten und letzten Stanzloches Lochreihen in Kreis- und Bogenform oder gerade I.ochreihen in jedem Winkel erstellen.

Hierzu 3 Hlalt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine mit einer Einrichtung zur Steuerung eines schrittweisen Vorschubes durch Aufteilen eines Bearbeitungsweges in einzelne Schrittlängen, mit einem Speicher, der ein — den Weginkrementen des Vorschubes der einzelnen Vorschubschritten entsprechendes — Signal speichert, das einem Vergleicher zugeführt wird, der dieses Signal mit einer voreingestellten Vergleichsgröße vergleicht und bei Erreichen der Vergleichsgröße ein Ausgangssignal erzeugt, das eine weitere Vorschubsignalerzeugung sperrt, dadurch gekennzeichnet, daß die einstellbare Vergleichsgröße einen von der Bearbeitungsart abhängigen Wert hat und eine Schaltungseinrichtung vorgesehen ist, die den Speicher (5; 12) löscht, bevor das Einspeichern des nächsten Vorschubschrittes erfolgt.

2. Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsgröße für den Vergleicher (14) durch eine Hilfsadresse (15) einer Programmiereinrichtung voreinstellbar ist.

3. Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher und/oder der Vergleicher (42) mit einer Einrichtung (44; 47) kombiniert ist, die einen Vorschub für einen Schritt unterbindet, wenn das — den Weginkrementen des Vorschubes der einzelnen VorschubschriU- entsprechende — Signal (52) unter einem Mindestwert (53) liegt.

4. Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadtv;'h gekennzeichnet, daß der Speicher als Pufferspeicher wirkt, in den zeitlich zwischen den einzelnen Vorschubschritten ein Vorschubsignal für den folgenden Vorschubschritt cingelesen wird, und daß eine von der Stellung eines Teiles der Werkzeugmaschine abhängige Schalteinrichtung (48) vorgesehen ist. die ein Freigabcsignal (46) erzeugt, das ein Auslesen des Speichers einleitet.

5. Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Stellgliedes für den Vorschub über einen steuerbaren Impulsgeber erfolgt, der eine dem Vorschubweg entsprechende Anzahl von Impulsen liefert, die in einem Pufferspeicher gespeichert werden, der zwei vorzugsweise umschaltbare Zählausgängc aufweist, die jeweils einer Vergleichseinrichtung zugeführt sind, die Vergleichseinrichtung nach Erreichen einer Impulszahl — welche einer einstellbaren Mindestschritllänge entspricht — den nächsten Vorschubschritt vorbereitet und nach Erreichen einer zweiten, größeren, getrennt einstellbaren Impulszahl ein Einlesen weiterer Impulse in den Pufferspeicher unterbindet.

6. Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche I bis 4, deren Vorschub durch ein StGlIgIiQtI (41) erfolgt das ein Steuersignal (52) über eine Soll-Istwert-Vergleichseinrichtung (37) erhält, dadurch gekennzeichnet, daß ein der Soll-Istwert-Abweichung (54) entsprechendes Signal einer einstellbaren Grenzwertvergleichsstufe (42; 45) zugeführt ist, welche die Eingabe weiterer Vorschubsteuersignale sperrt sobald ein einstellbarer Grenzwert (69) erreicht ist.

7. Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine nach

einem der Ansprüche 1 bis 6, mit zumindest zwei Einrichtungen zur Steuerung eines schrittweisen Vorschubes in zwei Richtungen (X; Y) einer Ebene, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher (14) ^r, die Vorschubsignalerzeugung für beide Einrichtungen sperrt wenn die voreingestellte Vergleichsgröße erreicht ist.

8. Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in beiden

in Einrichtungen ein Speicher vorgesehen ist und eine Sperrung der Vorschubsignalerzeugung erfolgt, wenn in einem der Speicher die voreingestellte Vergleichsgröße erreicht ist

9. Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine nach ti Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für beide Einrichtungen ein gemeinsamer Speicher (12) vorgesehen ist, der bei einem schrittweisen Vorschub in einer der Richtungen (X oder Y) das den Weginkrementen des Vorschubes in dieser Richtung

in entsprechende Signal speichert.

iC. Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für beide Einrichtungen ein gemeinsamer Speicher (12) vorgesehen ist, dem — den Weginkrementen des

r> Vorschubes entsprechende — Signale aus den beiden Einrichtungen über eine Vektor Näherungsstufe (11) zugeführt sind.

11. Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch

in gekennzeichnet, daß ein Steuersignalgeber vorgesehen ist, der ein durch die Vergleichsgröße für den Vergleicher festgelegtes Vorschubsignal für die einzelnen Vorschubschrille erzeugt, und die Vergleichsgröße über eine Programmiereinrichtung

Γι einstellbar ist.

12. Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Jie Programmcingabc für die Bearbeilungswegc durch eine Eingabe der Zahl und Gröi>,- der einzelnen

in Vorschubschrinc erfolgt.

13. Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß cmc elektronische Recheneinrichtung vorgesehen ist, die nach Eingabe der Anfangs- und

■ΙΊ Endpositionen des Bearbeitungsweges die Zahl und Größe der einzelnen Vorschubschale errechnet und die Vergleichsgröße für den Vergleicher einstellt.

14. Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine mi nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch

gekennzeichnet, daß eine elektronische Recheneinrichtung vorgesehen ist. die entsprechend einem eingegebenen oder gespeicherten Unterprogramm die Vergleichsgröße für den Verglcichcr wahrend r> des Bearbeitungsweges verändert.

15. Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine nach Anspruch 14 mit zumindest zwei Einrichtungen zur Steuerung eines schrittweisen Vorschubes in zwei Richtungen (X; Y) einer Ebene, dadurch

Wi gekennzeichnet, daß jede der Einrichtungen einen getrennten Speicher mit je einem enstcllbarcn Verglcichcr aufweist und die Einstellung der Vergleichsgrößen für die Vcrgleichcr entsprechend dem Unterprogramm veränderbar ist.

h'i 16. Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine

nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung während des vorangehenden Vorschubes die Positions-

daten für den nächsten Vorschubschritt errechnet und entsprechend dieser Positionsdaten eine Vorschubeingabe während des vorhergehenden Arbeitsschrittes bei gesperrtem Vorschub erfolgt.

17. Numerisch gesteuerte Nibbelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das den Weginkrementen des Vorschubes für die einzelnen Vorschubschritte entsprechende Signal größer gewählt ist als die entsprechende voreingestellte Vergleichsgröße des Vergleichers (8; 14), und die voreingestellte Vergleichsgröße (69) einem Vorschubschritt entspricht der größer ist als die Breite des Nibbelstempeis in Vorschubrichtung.