DE2215569A1 - Positioniersteuerung fuer den werkstuecktraeger an werkzeugmaschinen, sowie mit dieser positioniersteuerung ausgeruestete werkzeugmaschine - Google Patents

Positioniersteuerung fuer den werkstuecktraeger an werkzeugmaschinen, sowie mit dieser positioniersteuerung ausgeruestete werkzeugmaschine

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DE2215569A1 DE19722215569 DE2215569A DE2215569A1 DE 2215569 A1 DE2215569 A1 DE 2215569A1 DE 19722215569 DE19722215569 DE 19722215569 DE 2215569 A DE2215569 A DE 2215569A DE 2215569 A1 DE2215569 A1 DE 2215569A1
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Description

AF.O-r.lotherni Htnbn 9 9 1 ζ ζ R Q
56J lieinscheid-ifasten *~^ * J ° U α
Hanimesberger str. 31
Positioniersteuerung für den Werkstückträger an Werkzeugmaschinen, sowie mit dieser Positioniersteuerung· ausgerüstete werkzeugmaschine
Die Erfindung betrifft eine positioniersteuerung für den Werkstückträger an Werkzeugmaschinen, der mindestens eine Stellvorrichtung mit einem Stellmotor samt Transportspindel, einem digital-inkrementalen Positionsgeber, sowie einem positionszähler aufweist, welche zum Verstellen des Werkstückträgers in einer zur Vorschubbahn des Werkzeuges senkrechten Richtung dient, wobei die werkzeugmaschinen zum Bearbe.iten von Werkstücken geeignet sind, die zu jader Verstellrichtung des Werkstückträgers eine zxi dieser senkrechte ebene Einrichtefläche aufweisen, sie betrifft weiter eine mit einer solchen positioniersteuerung ausgerüstete Werkzeugmaschine.
Solche digital-inkrementaie Positioniersteuerungen haben sich bei Werkzeugmaschinen bewährt, bei denen das Werkzeug gegen das Werkstück vorgeschoben und dieses mit Hilfe eines Werkstückträgers, z.B. nach der Art eines Kreuztisches in einer Ebene senkrecht zur Werkzeugvorschubbahn verstellbar,in die vorgesehene Lage gegenüber dem Werkzeug gebracht wird, sie können überall dort mit ' Erfolg angewendet werden, wo es auf eine hohe Genauigkeit ankommt, z.B. bei Funkenerosionsmaschinen, Lehrenbohrwerken und dergleichen.
Bei den Positioniersteuerungen dieser Art ist es zunächst wichtig, auf geeignete reproduzierbare Weise für jede -Verstellrichtung des Kreuztisches eine Referenzposition festzustellen, von der dann andere gewünschte Positionen, deren Orte ira Bezug auf diese Referenzposition festgelegt sind, angefahren werden können. Zu diesem Zweck sind an dem werkstück meist zwei zueinander senkrechte, zur Werkzeugvorschubbahn parallele ,ebene Einrichte lachen vorgesehen, die bei der Befestigung des Werkstückes am Werkstückträger zunächst senkrecht zu den zwei Verstellrichtungen des Kreuztisches ausgerichtet werden. Bei den bekannten positionier-
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s Leuei-ungen viril dann, durch Vorstellung des i/erkstüokträgers von Hand aus, das Werkstück in eine definierte position zur Werkzeugvorschubbahn gebracht. Dies kann z.B. dadurch"geschehe«, daß nan das Werkzeug, also z.B. bei Funkenerosionsmaschinen die Werkzeugelektrpde, in eine position unterhalb der Werkstückoberkante bringt und,für jede Verstellrichtung durch Verstellen des Kreuztisches von Hand aus, das Werkstück jeweils mit der Werkzeug*- elektrode in Berührung bringt. in dieser»der sogenannten Einrichteposition wii^d der zugehörige Positionszähler jeweils auf einen Vorlaufwert gesetzt, der dem bekannten Abstand der Einrichteposition von der Referenzposition entspricht. Bei einem solchen Einrichten von üand aus ist es aber recht schwierig, immer die gleichen neriihruiigsbedirigungen zu erreichen· dies ist insbesondere dann der Fall, wenn z.B. ein geringer, bei der Berührun,", zwischen werkstück und Werkzeugelektrode auftretender Druck zu einer unkontrollierten elastischen Verbiegung der Werkzeugelektrode führen kann.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine digitalinkremental arbeitende Positionssteuerung für den ',/erkstückträger an Werkzeugmaschinen, sowie eine mit dieser positioniersteuerung ausgerüstete Uerkzeup'aschine anzugeben, die ein automatisches,reproduzierbares Auffinden bzw. Wiederauffinden der Refereiizposition. ermöglicht , sodaii z.p. bei einem Kreuztisch' auf y.edienunßsräder zu seinem verstellen von Hand aus verzichtet werden kann, und bei dem überdies durch das ,Spindelspiel bedingte Einstellfehler auf einfache v/eise völlig vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch die positioniersteuerung geraäii der Er- ; finduiig gelöst, sie ist gekennzeichnet durch eine schaltung zur Steuerung des Stellmotors zwecks Bewegung des Werkstückes mit seiner Einrichtefläche in einem als positiv angenommenen.-ftiphtrimgssinn gegen die workzeugvorschubbahn, mit einer 'Einrichtesehr.] tung, in der eine ^pannungsCjuelle zwischen werkstück und werkzeug schaltbar ist, zur Abgabe eines <topsignals an den Stellmotor bei Auftreten eines durch die !",erührung von werkstück und werkzeug hervorgerufenen Kurzschlusses in der Werkstück-Einrichto-
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position, sowie zwecks liewegung des Werkstückes aus eier piririchteposition in positiven Richtung0.sinn und zur Abgabe eines stopsignals an den Stellmotor, wenn der Positionszähler einen vorgegebenen Referenzinhalt erreicht hat, und zum Zwecke des weiter im positiven Richtungssinn auf an sich bekannte Ugi se Anfabrens der vorgegebenen Arbeitsposition.
In einer vorteilhaften, zum vfiederanfahren der Referenzposition geeigneten Ausgestaltung der Erfindung ist die positioniersteuerung gekennzeichnet durch eine schaltung zur steuerung des Stellmotors zwecks Bewegung des Werkstückes im negativen Richtungssinn und zur Abgabe eines Signals zum Umpolen des Stellmotors beim ersten Durchlauf*feft- des Referenzzählwertes und zum stopsetzen des Stellmotors, wenn der Referenzinhalt- das zweite Mal erreicht ist. Dabei erfolgt die TJewegung im negativen Richtungssinn vorteilhaft in einem schnellgang·, während sie darauf nach dem Umpolen des Stellmotors bis zu seinem stopsetzen in einem schleichgang erfolgt, eier Ref erenzinhaJ t für die Referen?,positionen ist vorteilhaft der O-W
Werkzeugmaschinen, die mit der" erfindungsgemäßen positioniersteuerung ausgerüstet sind, sind erfindungsgemaß punkenerosionsraaschinen, bei welchen das Werkzeug durch eine iferkzeugelektrode gebildet wird. ' ' "~
Die Erfindung wird nun anhand der Figuren näher erläutert,
Fig. 1 zeigt das schema einer Anlage mit einer punkenerosions-Diaschine, die mit der erfindungsgemäßen positioniersteuerung ausgerüstet ist. Ein impulsgenerator 1 ist wie üblich über -Leitungen 2, 'J mit der Werkzeugelektrode h und -über den Werkstückträger 5- mit dem Werkstück 6 verbunden. Zur steuerung des Werkstückvorschubes dient eine Anpaßeinheit 7 und eine Vorschubeinrichtung 8. Der werkstückträger 5 ist in Form eines Kreuztisches ausgebildet und kann in zwei zur Workstückvorschubbahn 9 senkrechten Richtungen verstellt werden, aus Gründen einer besseren Übersichtlichkeit sind in Fig. 1 nur die Mittel zur Verstellung das Werkstückträger» in einer Richtung, z.B» der g dar(:«!stoJlt, D ie stoll vorrichtung zur verstellung
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des werkst ückträgers 5 umfaßt eine Transportspa nclel Io, die von einen Stellmotor 11 angetriebenen und mit einein digital-inkremental arbeitenden positionsgeber 12 gekoppelt ist.
Eine zur speisung des Stellmotors 11 dienende Stelleinheit 13 wix-d von einer schaltung aus gesteuert, die aus einer Einrichteschaltung lk und der durch Block I5 angedeuteten eigentlichen Steuerschaltung besteht. Die E-i nrichteschaltung I^ weist dabei eine Gleichspannungscuelle l6 auf, die über einen Widerstand I7, eine mit 1« angedeutete schaltstrecke und Leitungen 19, 2o zwischen werkzeugelektrode 4 und werkstück 6 geschaltet werden kann. Die steuerschaltung enthält einen Positionszähler .21f der positions-Uegimpulse vom positionsgeber 12 erhält.
Zu beginn des Einrichtevorganges nehme der Werkstückträger 5 seine linke Endstellung ein, während die Werkzeugelektrode '4 sich in einer stellung befindet, in der ihr unteres Ende 22 tiefer liegt als die Oberkante des Werkstückes 6. Das Werkstück 6 selbst weist zwei zueinander senkrechte, ebene Einrichteflachen auf und ist so auf den werkstückträger 5 aufgespannt, dai3 die beiden Einrichteflächen parallel zur Vorschubbahn 9 eier Werkzeugelektrode und senkrecht zu den KreuztiscJiverstellrichtungen liegen.
Ausgelöst durch ein boi 23 eingegebenes Startsignal, gibt die , Steuerschaltung 15 nun bei 2k an die Stelleinheit 13 ein steuersignal ab, welches bewirkt,, daß die Transports.pindel Io durch den Stellmotor 11 so angetrieben wird, daü sich der Werkstückträger 5 in einer durch den pfeil 25 angegebenen positiven Richtung auf die werkzeug-vorschubbahn 9 zubewegt, bis es zwischen Werkzeugelektrode h und Werkstück 6 zur Berührung kommt. Diese Berührung bewirkt einen Kurzschlull, der über 26 in der steuerschaltung 15 ein signal auslost, welches nach Abgabe an die Stelleinheit 13 das stopsetzen des Stellmotors bewirkt.
Die? nun erreichte stellung ist in Fig. 2 skizziert: Die in dieser Stellung -der sogenannten Einrichteposition- mit U· bezeichnete Werkzeuge]oktrode berührt die zur X-Richtung senkrechte ebene Kinrichtefleiche 27 ties Werkstücks 6.
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in dieser finrichteposition wird nun, durch ein entsprechendes über die leitung 2α~· an die Anpaüeinheit 7 abgegebenes signal, bewirkt, daß die yerkzeugelektrode in ihre obere Endstellung zurückgezogen wird, in der nun das untere Elektrodenende über der oberen Werkstückkante liegt. Der Positionszähler 21 der Steuerschaltung wird nun über seinen Setzeingang 29 auf einen Vorlaufwert gesetzt, der dem Abstand in X-Richtung der Werkzeugelektrode in ihre Einrichteposition (^t') von der mit 4" (Fig. 2) bezeichneten Referenzposition entspricht. Danach wird durch ein in die steuerschaltung 15 eingegebenes Startsignal mittels der Stelleinheit l'J der Stellmotors 11 im Sinne einer weiteren Bewegung des Werkstückträgers 5 in positiver Richtung in Bewegung gesetzt, während dieser Bewegung bewirken die vom positionsgeber 12 abgegebenen positions-Wegimpulse ein zählen des Positionszählers 21 im negativen sinn. Diese Bewegung erfolgt zunächst im schnellgang, wird aber bei unterschreiten eines vorgegebenen zähl erständes im Positionszähler 21 durch ein von diesem ausgelöstes signal auf schleichgang umgeschaltet. Bei erfolgter i.eerzählung des Positionszählers löst dieser in der Steuerschaltung 15 ein zweites signal aus, welches über die Stelleinheit 13 das Stopsetzen des Stellmotors 11 bewirkt. Nun ist, zumindest was die χ-Richtung anlangt, die sogenannte Referenzposition ('*") der Werkzeugelektrode k im Bezug auf das
Werkstück 6 erreicht. Die endgültige Referenzposition hn erreicht, nan dadurch, daß der beschriebene Vorgang nun auch mit Hilfe der für die verstellung in der Y-Richtung vorgesehenen Stellvorrichtung wiederholt wird.
Von dieser Referenzposition 4" können nun beliebige Arbeite— Positionen mit den Koordinaten X , Y1 · X„, γ' angefahren werden. Dies geschieht auf übliche weise dadurch, daß in die Positionzähler Inhalte entsprechend den anzufahrenden Koordinaten eingegeben werden,und dann die Arbeitsposition auf analoge Weise angefahren wird, v/i e von den beiden Einrichtepositionen avis die Reforenzposition.
Um von einer Arbeitsstellung in die andere zu gelangen, muß
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das Werkstück zunächst immer wieder in die Heferenzposition gebracht werden, zun genauen, jeden Einfluß des Spindelspiels ausschaltendes 1,'ieclerauffinden der Referenzjjosition wird eine Teil schaltung der steuerschaltung 15 benutzt, die in Fig. 3 schematisch skizziert ist.
Mit der Umrandung Jo ist der nereich der steuerschaltung 15 ...... angedeutet. Neben dem vom positionsgeber 12 gespeisten positionszähler 21 ist ein setzbarer Speicher Jl vorgesehen, sowie ein Komparator J2 zum vergleichen der Inhalte von Zähler 21 und speicher Jl. per Ausgang J'J des !Comparators J2 ist mit dem ersten Setzeingang jh einer ersten bistabilen Kippschaltung sowie mit einem Eingang J6 eines UXT)-Gatters 37 verbunden. Ferner ist der erste Ausgang Jb der ersten bistabilen Kippschaltung einerseits über eine erste Signalleitung 39 an die zur Speisung des Stellmotors 11 dienende Stelleinheit Ij geführt und andererseits an den zweiten Eingang Ho des UND-Gatters 37» dessen Ausgang mit dem ersten Setzeingang ^l einer zweiten bistabilen Kippschaltung k2 verbunden ist. Der zweite Ausgang k'j dieser bistabilen Kippschaltung k2 ist über eine zweite Signalleitung kk an die Stelleinheit IJ geführt, schließlich sind die zweiten Setzeingänge ^5» ^6 der beiden Kippschaltungen j5» **2 über einen Startschalter Uj ansteuerbar.
Die wirkungsweise dieser schaltung ist nun folgende·
Der werkstückträger sei in lieferenzposition. Danach wird, der Positionszähler 12 und der Speicher Jl auf den anzuführenden. Koordinatenwert gesetzt und anschließend, wie weiter oben beschrieben, die diesem Koordinatenwert entsprechende Arbeitsr:, ;. position durch Bewegung des fe'erkstückträgers 5 in positiver. , Richtung angefahrer., ^ach erreichter Arbeitsposition ist der Zählerinhalt wieder 0· im speicher ist aber der gesetzte Koordinatenwert noch immer vorhanden.
Will man nun nach Durchführung einer Bearbeitung das Werkstück in eine andere Arboitspoeition zur Elektrodenvorschul'bahn 9 bringen, so wird der start schalter *4 7 betätigt und danach die
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beiden bistabilen Kippschaltungen in einen Zustand gesetzt, daß der zweite Ausgang k'j der Kippschaltung k2 über die Leitung *4*4 an die Stelleinheit Ij ein signal für den sehne11-Rücklauf des Werkstückträgers in negativer Richtung abgibt, während am ersten Ausgang Uo der Kippschaltung 35 noch kein signal axisteht.
Während des nun erfolgenden Rücklaufs des Werkstückträgers 5 erhält der Positionszähler 21 laufend additiv aufzuzählende Positions—liegimpulse, wobei im Komparator J2 der Jnhalt des Zählers 21 ständig mit dem des Speichers Jl verglichen wird. Stellt der Komparator. 32 nun die Gleichheit dieser Inhalte fest, gibt er seinen ersten steuerimpuls ^8 ab, der nun die erste Kippschaltung 35 in den Zustand setzt, dai3 ihr Ausgang 'Jö ein Signal führt, welches einerseits über die Signalleitung 39 und die Stelleinheit 13 den Stellmotor 11 umpolt und auf scbleichgang umschaltet und andererseits das UND-Gatter 37 vorbereitet.
Da der Rücklauf des Werkstückträgers 5 im Schnellgang erfolgt ist, fährt er zunächst über die Referenzposition hinaus, wobei nun der inhalt des Positionszählers 21 den des Speichers 32 zu übersteigen beginnt-
Nach der durch die Umpolung des Stellmotors 11 bewirkten Bewegungsumkehr, wird der Werkstückträger* 5 nun in positiver yerstellrichtung im-schleichgang gegen die Referenzposition geführt. Dabei kehrt auch der zählsinn der von positionsgeber 12 in den Positionszähler 21 eingezählten positions-Wegimpulse -am, sodaß der Zählerinhalt sich dem speicherinhalt wieder annähert. 73ei Gleichheit von Zählerinhalt und speicherinhalt wird am Komparatorausgang 33 ein zweiter steuerimpuls ^fc>· abgegeben, der nun über das'vorbereitete UND-Gatter 37 die zweite Kippschaltung, k2. in ihren ersten zustand setzt, wodurch das signal in der zweiten Signalleitung UU verschwindet und dadurch nun -in der Referenzposition des Werkstückträgers 5- über die stelleinheit 13 der Stellmotor 11 stopgesetzt wird.
Da alle Positionen in ähnlicher Weise durch Bewegung des Werkptiickträgers 5 in positiver Richtung angefahren werden, kcinn sirih kein spindelspiel fehler auswirken.
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Claims (1)

  1. ill positioniersteuerung für den Werkstückträger an Werkzeugmaschinen, mit mindestens einer Stellvorrichtung, die einen Stellmotor mit Transportspindel, einen digital-inkrementalen positionsgeber, sowie einen setzbaren positionszähler aufweist, zum Verstellen des Werkstückträgers in einer zur Vorschubbahn des Werkzeuges senkrechten Richtung, wobei die Werkzeugmaschinen zum Bearbeiten von werkstücken geeignet sind, welche zu jeder Verstellrichtung des werkstückträgere eine zu dieser senkrechte ebene Einrichtefläche aufweisen, gekennzeichnet durch eine schaltung (15) zur Steuerung des Stellmotors (11) zwecks Bewegung des Werkstückes (6) mit seiner Einrichtefläche (27) in als positiv angenommenem Richtungssinn (25) gegen die Werkzeugvorschubbahn (9), mit einer Einrichteschaltung (1 *♦) in der eine Spannungsquelle (l6) zwischen Werkstück (6) und werkzeug (k) schaltbar ist, zur Abgabe eines stopsignals an den Stellmotor (11) bei Auftreten eines bei Berührung von werkstück (6) und Werkzeug (*4) hervorgerufenen Kurzschlusses in der Werkstück-Einrichteposition, sowie zwecks Bewegung des Werkstückes (6) aus der Einrichteposition im positiven Richtungssinn (25) und zur Abgabe eines stopsignals an den Stellmotor (11), wenn dor Positionszähler (21) einen vorgegebenen Refereneinhalt erreicht hat, und zum zwecke des weiter im positiven Richtungs-* sinn (25) auf an sich bekannte Weise Anfahrens der vorgegebenen Arbeitsposition.
    2) positioniersteuerung nach Anspruch 1, geeignet zum Wiederanfahren der Referenzposition, gekennzeichnet durch eine schaltung (15) zur steuerung des Stellmotors (11) zwecks Bewegung des Werkstückes (6) im negativen Richtungssinn und xnr Abgabe eines signals zum umpolen dee Stellmotors (11) beim ersten Durchlauf des Referenzinhaltes im Positionszähler (21) und zum stopsetzen des Stellmotors (11)» wenn der Referonzinhalt das zweite Mal erreicht ist.
    j) positioniersteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung im negativen Richtungsbinn in einem schnell-
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    C.nng und darauf ,nach dem Umpolen des Stellmotors (11) zu seinem stopsetzen,in einem schleichgang erfolgt.
    ή) positioniersteuerung nach einem der Ansprüche 1-31 dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzinhalt des■Positionszählers (21) der O-Wert ist.
    5) Werkzeugmaschine mit einer positioniersteuerung nach einem der Ansprüche i-k , dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugmaschine eine Funkenerosionsmaschine und das werkzeug die Werkzeugelektrode ist.
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