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Steuerung für den Antrieb eines Kreuztisches Die Erfindung betrifft
die Steuerung für den Antrieb eines Kreuztisches oder einer ähnlichen Einrichtung,
insbesondere für den Werkzeugmaschinenbau, wie zum Beispiel der Baugruppe Querschieber/Tisch
einer Fräsmaschine oder der Baugruppe Bettschlitten/Support einer Drehbank in x-,
bzw. y- Achse mit zueinander in bestimmten Beziehungen stehenden Geschwindigkeiten
zur Erzeugung einer Resultierenden in beliebig wählbaren konstanten -oder veränderlichen
Richtungen.
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An Kreuztischen oder ähnlichen Einrichtungen kann entweder nur einer
der beiden Tische in der x-, bezw. y- Achse oder können beide Tische gleichzeitig
und dies wiederum entweder in von stanter oder veränderlicher Beziehung zueinander
bewegt werden.
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Daraus entstehen Resultierende entweder als Gerade parallel zu einer
der beiden Achsen oder in einem bestimmten Winkel zu den Achsen oder auch als offene
oder geschlossene Kurven, beispielweise Kreisbogen, oder auch als Kombination aller
dieser Möglichkeiten.
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Es ist bekannt, die Tischbewegungen, getrennt für jede der beiden
Achsen 1 und y, von Hand entweder direkt mittels Handrädern oder Handkurbeln -oder
auch indirekt über Regel-Elemente, wie zum Beispiel Steuer-Drehknöpfe, zu bewerkstelligen.
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Diese Handhabungen beinhalten mehrere Nachteile: Der Bedienungsmann
muß zur Erzeugung einer nichtachsparallelen Bewegung die beiden Bedienungselemente
für die x- und die y- Achse gleichzeitig verstellen. Zusätzlich muß er noch darauf
achten, aus Gründen einer wirtschaftlichen Fertigungszeit, einer guten Werkzeugstandzeit
und einer brauchbaren Oberflächengüte des Werkstückes eine optimale Vorschubgeschwindigkeit
möglichst gleichbleibend einzuhalten. Dies erfordert sehr viel Erfahrung, Aufmerksamkeit
und Geschicklichkeit; mehr oder weniger müssen
immer unndtig hoher
Zeitaufwand und Werkzeugverschleiß, sowie geringe Werkstückformtreue in Kauf genommen
werde Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mittels nur eines einzigen Betätigungs-Elementes
beide Achsen X und y/ gleichzeitig so anzusteuern, daß sich nach einer Skala mit
Gradeinteilung jede gewünschte Bewegungsrichtung einstellen und während der Bewegung
auch beliebig verstellen läßt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Steuerung
der regelbaren Antriebe von Kreuztisohen, bezw. vergleichbaren Einrichtungen von
dem einen Betätigungs-Element, zum Beispiel einem Drehknopf, zwei umlaufende Potentiometer
betätigt werden. Je eines dieser Potentiometer steuert die x-, bezw. die y- Achse.
Jeder Potentiometerring hat vier um je 900 versetzte Anschlüsse, siehe Bild 1. Die
einer gegenUberliegenden Anschlüsse 1 und 6 des Potentiometers ftLr die x-Achse,
sind mit O-Potential verbunden, während der schluß 4 negatives und der Anschluß
3 positives Potential führen.
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Wird der Schleifer dieses Potentiometers beispielsweise 1 nach 4 verstellt,
so steigt die Spannung in negativer Richtung an, bis sie bei 4 den Maximalwert erreicht,
Wird nun weiter verstellt, fällt die Spannung wieder ab, erreicht bei 6 O-Potential
und steigt gegen 3 hin in positiver Richtung an.
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Bei 1 wird der Ausgangspunkt wieder erreicht und der Schleiferanschluß
hat wieder O-Potential. Verbindet man den Schleiteranschluß mit dem Servo-Eingang
eines Regel-Antriebes, so verhält sich die Drehzahl des Antriebes proportlonal zur
jeweils abgegriffenen Spannung. Der Antrieb der x-Aohs. wird rloo von 1 nach 4 hin
beschleunigen, von 4 nach 6 verlangsamen und bei 6 zum Stillstand kommen, dann in
entgegengesetzter Richtung anlaufen, bei 3 Höchstgeschwindigke it erreichen und
nach 1 hin bis zum Stillstand verlangsamen. Der Antrieb der y-Achxe verhält sich
im Prinzip genau wie der der Achse, lediglich um 900 verschoben. Das heißt: Stillstand
der x-Achee ist gleichzeitig Höchstgeschwindigkeit der Achse und umgekehrt. Bei
Mittelstellung der beiden Potentiometer, wenn also zum Beispiel
der
Schleifer des Potentiometers für die x-Achse in der zwischen 4 und 6 und damit der
Schleifer des Potentiometers für die y-Achse in der Mitte zwischen 1 und 4 steht,
stellt sich an beiden Servo-Eingängen die gleiche Spannung ein. Damit werden beide
Achsen gleich schnell. bewegt und man erhält eine unter 450 liegende Resultierende.
Die jeweils gewünschte Richtung läßt sich voreinstellen mithilfe eines Richtungspfeiles
an der Skala des Drehknopfes. Wie aus Bild 2 ersichtlich, erhält die Skala bei Verwendung
von Potentiometern mit linearer Charakteris#tik einenunlinearen, bei Verwendung
von Potentiometern mit sinusförmiger Charakteriatik einen linearen Verlauf. In letztgenanntem
Falle gewinnt man die Vorteile, daß die Geschwindigkeit der r-esultierenden Bewegung
in jeder Bewegungsrichtung konstant bleibt und daß bei konstanter Drehbewegung des
Steuer-Drehknopfes als Resultierende ein Kreisbogen erzeugt wird, der Radius des
letzteren ist abhängig von der eingestellten Vorschubgeschwindigkeit und der Drehzahl
des Steuer-Drehknopfes.
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Die Steuerung kann auch für automatische Abläufe eingesetzt we#rden,
indem man an die Stelle des Steuer-Drehknopfes einen Stell-Antrieb setzt, der, beeinflußt
durch die Sollwert-Vorgabe, die Potentiometer in die jeweils entsprechende Winkelstellung
bringt. Anstelle der beiden Potentiometer kann auch nur eines mit zwei um 90 versetzten
Schleifern verwendet werden.
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Anstelle von Potentiometern können auch Einzelwiderstände verwendet
werden, die stufenweise anwählbar und entsprechend ihrer Zuordnung so justiert sind,
daß sich die jeweils richtige Bewegungsrichtung einstellt Die Aufgabe läßt sich
rindungsgemäß auch dadurch lösen, daß von dem Betätigungselement zwei um 900 versetzte
hydraulische Mengenregler betätigt werden. Je ein Mengenregler steuert die x-, bezw.
die y- Achse. Die Ölströme werden von den Mengenreglern, deren Charakteristik wiederum
linear oder sinusförmig sein kann, nach demselben Prinzip und, mit demselben Effekt
gesteuert wie nach vorhergesagtem die Spannungen von den-Potentiometern.
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Anstelle der beiden hydraulischen Mengenregler kann auch nur einer
mit zwei um 900 versetzten Meßblenden verwen&##t,,,'# wer,.den.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß an einem
K>uztisch oder an einer vergleichbaren Einrichtung mittels nur eines einzigen
Betätigungs-Elementes beide Achsen x und y gleichzeitig so angesteuert werden, daß
sich jede gewünschte Bewegungs-Richtung einstellen und während der Bewegung auch
beliebig verstellen läßt und daß bei Verwendung von Steuer-Geräten mit sinusförmiger
Charakteristik die resultierende Geschwindigkeit nach einem voreingestellten Wert
immer konstant bleibt.
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Bild 1 zeigt die Schaltung der beiden Potentiometer.
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Bild 2 zeigt einen Quadranten des Regelbereiches und zwar von max
+y (x=O) bis max +x (y=O) mit Zwischenwerten. Aus dem Bild läßt sich auch der Unterschied
zwischen Steuergeräten mit linearer, bezw. sinusförmiger Charakteristik erkennen.
Mit einer Ergänzung durch die drei nicht gezeichneten Quadranten des gesamten Bewegungsbereiches
läßt sich die Umkehrung der Bewegung richtung darstellen.