DE2403702A1 - Automatische schmiereinrichtung - Google Patents

Automatische schmiereinrichtung

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DE2403702A1
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Frank Zankl
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    • F16N2280/00—Valves
    • F16N2280/02—Valves electromagnetically operated

Description

Dr E Wiegand, Dipl. Ing. W. Niemann
Dr. M. Rohter. D!pWnB. C Gernhardt
Patentanwälte
Hamburg 50 - Königstraße 28 ^ 4 U J / U I
TeiiNo.381233
2^9j
W. 26 108/73 Po
Kearney & Trecker Corporation West Allis, Wisconsin (.'ν.St.A. )
Automatische Schmiereinrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur automatischen Schmierung des Antriebs einer Hochleistungsmaschine, und insbesondere eine solche Einrichtung, die einen Digitalrechner verwendet, der die für den Antrieb erforderliche Schmiermittelmenge periodisch berechnet.
Es ist notwendig, die Gewindespindeln und die Lagerbetten von Hochleistungsmaschinen zu schmieren, um die Abnutzung der Teile zu verringern und um den Leistungsbedarf des Antriebs der Maschinen zu verringern. Die erforderliche Menge der Schmierung verändert sich mit der Belastung, der die Maschine unterworfen wird. Normalerweise ist die erforderliche Menge der Schmierung proportional zu der Vorschubgeschwindigkeit des Maschinenantriebs. Bei einer mehrachsigen Maschine kann jede Achse eine verschiedene Vorschubgeschwindigkeit haben, so daß der Schmiermittelbedarf für jede Achse verschieden sein kann. Bisher war es üblich, einen konstanten Strom eines dem Antrieb zugeführten Schmiermittels aufrechtzuerhalten, wann immer die Maschine arbeitet. Während solch ein System den Zweck erfüllt, die Maschine zu schmieren, ist es relativ unrationell, weil die dem Anxrieb zugeführte Schmier-
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rung in keiner Beziehung zu dem Schmierbedarf steht, besonders wenn die Maschine mit geringer Geschwindigkeit läuft. Es ist daher wünschenswert, ein System vorzusehen, das den Schmierbedarf der Maschine wirksamer berücksichtigt.
Es ist ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, ein automatisches Schmierungssystem vorzusehen, durch das die von dem Maschinenantrieb benötigte Menge der Schmierung periodisch und automatisch berechnet wird und das Schmiermittel in jedem Zeitpunkt automatisch entsprechend der erforderlichen Menge zugeführt wird.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein System vorzusehen, bei dem die geeignete Menge von Schmierung allen Antriebsachsen der Maschine gleichzeitig zugeführt wird.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Programm für einen Digitalrechner vorzusehen, durch das die erforderliche Menge der Schmierung automatisch bestimmt wird.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein automatisches Schmierungssystem vorzusehen, bei dem der Antrieb einer Maschine automatisch in Übereinstimmung mit der Vorschubgeschwindigkeit des Maschinenantriebs geschmiert wird, wobei die jeder Achse der Maschine zugeführte Schmierung unabhängig voneinander nur der Vorschubgeschwindigkeit der betreffenden Achse entspricht.
Diese und weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Zeichnungen deutlich.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind Speichermittel zum Pesthalten der Vorschubgeschwindigkeit einer Maschine vorgesehen, ferner ein mit den Speichermitteln verbundener und darauf ansprechender Rechner, um ein Signal zu erzeugen, das periodisch ein Durchflußsteuerventil öffnet, das zwischen einer Quelle von Schmiermitteln und dem MaschinenanirLeb angeordnet ist, wobei das Verhältnis der Öffnungszeit des Ventils proportional der Vorschubgeschwindigkeit der Maschine ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der ^Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 ein .Punktion-Blockdiagramm eines automatischen Schmierungssystems, das eine anschauliche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält,
2 ein Plußdiagramm eines Programms, das in dem in der Anlage nach Eig- 1 enthaltenen Eechner verwendet wird»
Pig. 3 ein Plußdiagramm eines RechnerProgramms zur Erläuterung, wie das Programm nach 21Ig. 2 durch einen Allzweckreebner ausgeführt werden kann,
Pig. 4 eine graphische Darstellung der Menge von Schmiermittel, die dem Antrieb der Maschine entsprechend der Yorsehubgeschwindigkeit zugeführt wird.
Die !Fig. 1 zeigt in 3Porm eines Punktion-Bioekdiagramms einen Streifenleser 10, der mit dem Eingang eines Digital— Rechners 12 verbunden ist. Ein Ausgang des Rechners 12 ist über eine Ausgangsleitung 14 mit einem Magnetspiilexitreiber 16" verbunden. Der Magnetspulentreiber i6 ist über eine Ausgangsleitnng 18 mit einer Magnetspule 20 verbunden, die mechanisch mit einem Ventil 22 verbunden ist, das in den DurchfluBweg eines Schmiermittels eingefügt ist, das von einer Schmiermittelquelle 24 durch eine "Leitung 26 zu dem Ventil 22 und von dort durch leitungen 28 und 30 zu den Stellen fließt, wo eine Schmierung benötigt wird. Die leitung 28 endet über einem der lagerbetten 32 der Maschine, wobei das in Pig. 1 dargestellte lagerbett für die x—Achse der Maschine vorgesehen ist. Die leitung 30 endet über der Antriebsspindel für die x-Achse. In die leitung 28 ist eine Durehfluß-Steuereinrichtung 36 eingefügt, und eine ähnliche DurehfIuS-Steuer— einrichtung 38 ist in die leitung 30 eingefügt, und diese Durchfluß-Steuereinrichtungen 36 und 38 sind so eingestellt, daß sie die gewünschten Durchflußmengen des Schmiermittels für das dem lagerbett 32 und der Spindel 34 zugeführte Schmiermittel auswählen, wenn das Yentil 22 offen ist.
Der Rechner 12 steuert den Magnetspulentreiber 16 automatisch an, wenn eine Schmierung für die x-Achse des Maschinenantriebs erfoderlich ist. Obwohl nicht dargestellt, sind ähnliche Magnetspulentreiber und Ventilanordnungen für die y— und
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z-Achsen der Maschine vorhanden. Die Punktion des Rechners besteht darin, die Menge der für jede Achse erforderlichen Schmierung aus den vom Streifenleser 10 an seinen Eingang gelieferten Signalen zu bestimmen.Dies erfolgt durch das Ausführen eines Programms, dessen Ergebnis darin besteht, daß der Magnetspulentre'iber mit periodischen Impulsen versorgt wird, von denen jeder das Ventil 22 während einer vorgegebenen Zeitspanne öffnet, so daß die Menge der dem Lagerbett 32 und der Spindel 34 zugeführten Schmierung eine liniare Punktion der Vorscbubgeschwindigkeit des Antriebs der x-Achse ist. Die den anderen Magnetspulentreibern zugeführte Schmiermittelmenge wird aus den VorschubgeschwMigkeiten der anderen Achsen berechnet. Die Vorschubegeschwindigkeit ist in jedem Falle Teil der Eingangsdaten-, die dem Antrieb durch den Streifenleser in Porm von Befehlen und ähnlichem zugeführt werden. Der Maschinenantrieb wird vorzugsweise durch den Rechner 12 entsprechend den Befehlen von dem Streifenleser 10 gesteuert, aber er kann auch durch eine andere Vorrichtung (nicht dargestellt) gesteuert werden, die direkt auf den Streifenleser anspricht. Da die spezielle Ausführung der Steuerung des Maschinenantriebs für die verschiedenen Achsen keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet, wird sie auch nicht näher beschrieben.
Das durch den Rechner 12 ausgeführte Programm ist in Pig. 2 dargestellt. Der Eintritt in dieses Programm aus dem Ausführungsprogramm erfolgt durch einen Prograsmschritt 40 (Pig. 2), der Steuerdaten von dem Ausführungsprogramm des Rechners erhält und Steuerdaten zu dem Programmschritt 42 weitergibt. In diesem Schritt 42 wird eine Größe dadurch abgeleitet, daß zu der in der Speicherstelle XLSUII eine Größe XSVIN addiert wird, die von dem Streiferleser 10 abgeleitet ist und die Vorschubgeschwindigkeit der x-Achse darstellt, und daß zu dieser Summe die Größe 12 addiert wird. Das Ergebnis wird dann in der Speicherstelle XLSUTi abgespeichert. Wenn der Programmschritt 42 ausgeführt ist, ist ein neuer Wert für die in XLSUM gespeicherte Größe abgeleitet, und die Steuerung geht zu dem Sehritt 44 weiter.
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Der Schritt 44 prüft, ob die Addition beim Schritt 42, der die neue, in XLSUM gespeicherte Größe errechnet hat, von einem Überlauf aus der Speicherstelle XLSUM begleitet war. Palis kein Überlauf (oder Übertrag) aufgetreten ist, wird eine Verzweigung 46 ausgewählt, und in dem Schritt 50 wird eine "0" in die Speicherstelle 37SOL eingesetzt. Palis ein Übertrag aufgetreten ist, wird eine Verzweigung 48 ausgewählt, und in einem Schritt 54 wird eine "1" in die Speicherstelle 37SOL eingesetzt. Die Speicherstelle 37SOL enthält ein Bit eines Ausgabewortes, das periodisch von dem Rechner 12 in ein Ausgaberegister ausgelesen wird. Wenn das Bit in dem Ausgaberegister entsprechend der Speicherstelle 37SOL gleich "1" ist, wird der Magnetspulentreiber 16 der x-Achse erregt, und diese Erregung wird aufrecht erhalten, bis- das Programm nachfolgend wieder ausgeführt wird, und zu diesem Zeitpunkt wird die Speichersteile 37SOL auf "0" gesetzt, was ein "0" Bit in dem Ausgabewort ent-. sprechend dieser Speicherstelle bewirkt, und der Magnetspulentreiber 16 wird entregt. Der Magnetspulentreiber 16 bleibt entregt, solange das Bit in dem Ausgabe-register entsprechend der Speicherstelle 37S0L "0" bleibt. Die Steuerung geht dann möglicherweise zu dem Schritt 52 weiter, und zwar über Schritt 50 oder 54» abhängig davon, welche Verzweigung in dem Schritt 44 ausgewählt wurde.
Der Schritt 52 berechnet eine . - Größe durch Addition einer neuen, mit YSVIlT bezeichneten Größe zu der früher in der Stelle YLSUM gespeicherten Größe und addiert zu dieser Summe die Größe 12,- Die Größe YSVIlT ist proportional zu der Vorschubgeschwindigkeit der y-Achse. Diese Operation ist identisch mit der im Schritt 42 ausgeführten Operation, mit Ausnahme daß die dabei berechnete Summe in der Stelle YLSUM gespeichert wird. Each dem Schritt 52 stellt der Schritt 54 fest, ob beim Schritt 52 ein Überlauf oder Übertrag aufgetreten ist oder nicht, und wenn dies der Pail- ist, wird die Verzweigung 56 ausgewählt und der Schritt 58 ausgeführt, der die Speicherstelle 35SOL auf "0" setzt, was wiederum das Ausgangsbit auf 11O" setzt, das die Erregung der Magnetspule und des Treibers 16 der y-Achse steuert. Palis einüberlauf während
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— D —
des Schritts 52 aufgetreten ist, wird die Verzweigung 58 ausgewählt und der Schritt 64 ausgeführt, um das Ausgangsbit für den Magnetspulentreiber der y-Achse auf "1" zu setzen.
Nach entweder dem Schritt 64 oder dem Schritt 60 geht die Steuerung weiter zu dem Schritt 62, der eine neue Größe für die Speicherstelle ZLSUM berechnet. Der Ablauf des Schritts 62 ist identisch mit dem oben in Verbindung mit dem Schritt und dem Schritt 52 beschriebenen, mit Ausnahme daß die berechnete Summe in einer anderen Speicherstelle abgespeichert wird und aus der Größe ZSVIN berechnet wird, die von dem Streifenleser 10 für die Vorschubgeschwindigkeit in der z-Achse geliefert wird. Danach wird die Größe ZLSUM auf einen Übertrag oder Überlauf geprüft, und falls keiner auftritt, geht die Steuerung über die Verzweigung 66 zu einem Schritt 70 weiter. Wenn ein Überlauf aufgetreten ist, geht die Steuerung über die Verzweigung 68 zu dem Schritt 74 weiter. Die Schritte 70 und 74 sind identisch mit den Schritten 50 und 54 und den Schritten 60 und 64» die vorstehend beschrieben wurden, mit Ausnahme daß das Ausgangsbit, das entweder auf "1" oder "0" gesetzt ist, dasjenige ist, das den Magnetspulentreiber für die z-Achse steuert. Each dem Schritt 70 oder 74 kehrt die Steuerung über (Len Schritt 76 wieder in das Ausführungsprogramm zurück.
Eine schematische Darstellung des Ausführungsprogramms ist in Fig. 3 gezeigt. Das Ausführungsprogramm enthält einen Schritt 78 und einen Schritt 80, der auf den Schritt 78 folgend ausgeführt wird. Auf den Schritt 80 folgend geht die Steuerung zu einem Schritt 82 weiter, der den Zustand einer Uhr-Einheit 84 prüft. Die Uhr-Einheit 84 ist mit einer Einheit 86 verbunden, die die Uhr-Einheit 84 kontinuierlich mit einer konstanten Geschwindigkeit erhöht, so daß der Zustand der Uhr-Einheit 84 die tatsächliche Zeit darstellt. Der Ablauf im Schritt 82 ergibt normalerweise die Auswahl einer Verzweigung 90, aber periodisch wird die Verzweigung 88 ausgewählt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Verzweigung 88 jeweils alle 2,13 Sekunden ausgewählt, und diese Zeitspanne wird durch Prüfung des Zustands der Uhr-Einheit bestimmt. Wenn die Verzweigung 90 aufgrund des Ablaufs beim
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Schritt 82 ausgewählt wurde, kehrt die Steuerung zu dem Schritt 78 des Ausführungsprogramms zurück. Die Schritte 78 und 80 sind nur andeutungsweise für eine große Anzahl von Programmschritten dargestellt, die durch das Ausführungsprogramm ausgeführt werden, um andere Abläufe durchzuführen, die nicht die vorliegende Erfindung "betreffen.
Wenn die Verzweigung 88 ausgewählt wird, wird das Programm nach Fig. 2 begonnen, und nachdem das Programm nach Püg.2 "beendet ist, geht die Steuerung durch den Schritt 76 (Pig. 2) zu dem Schritt 90 des Ausführungsprogramms zurück.
In Pig. 4 ist das Ergebnis des Ablaufs des Programms nach Pig. 2 für eine Achse dargestellt. Bei der Yorschubgesehwindigkeit Hull (wenn die Maschine bezüglich dieser Achse stillsteht) ist der prozentuale Anteil der Zeit, während dem das Schmierungssystem arbeitet (bzw. der prozentuale Anteil der Zeit, während dem das Ventil 22 offen ist), klein. Wenn die Vorschubgeschwindigkeit ansteigt, steigt der prozentuale Anteil der Zeit, während dem das Sehmierungssystem arbeitet, auf über 13$, wenn die Vorschubgeschwindigkeit 400 Zoll pro Minute ist, was die maximale Vorschubgeschwindigkeit für eine bestimmte Maschine darstellt.
Der prozentuale Anteil der Zeit, -während dem das Sehmierungssystem eingeschaltet ist, ist das Verhältnis der Schmie— rungsdauer (2,13 Sekunden) zu der Periode der zyklischen Operation des Sehmierungssystem. Y/enn die Vorschubgeschwindigkeit UuIl ist, beträgt diese Periode annähernd 14-1/2 Minuten, und sie wird.bestimmt durch die Periode, die die beispielsweise in XLSUM gespeicherte Größe bis zum überlauf benötigt, wenn sie alle 2,13 Sekunden um 12 erhöht wird. In der Speicherstelle XlSDM kann eine Größe von annähernd 5000 angesammelt werden, bevor ein Überlauf auftritt, so daß die Addition von 12 alle 2,13 Sekunden bei XSVIIT gleich Hull alle 14-1/2 Minuten einen Überlauf erzeugt. Wenn die Vorschubgeschwindigkeit in der x-Achse nicht UuIl ist, wird die Größe XSVIIT zur Speicher- " stelle XLSlIM addiert, mit dem Ergebnis, das die in dieser Speicherstelle gespeicherte Größe schneller ansteigt und häufiger überläuft. Da die y- und z-Achsen in gleicher leise
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behandelt werden, erfolgt die Schmierung bei diesen Achsen ebenfalls jeweils alle 14-1/2 Minuten bei der Vorschubgeschwindigkeit UuIl, und etwa 13$ der Zeit, wenn die Vorschubgeschwindigkeit auf 400 Zoll pro Minute ansteigt.
Obwohl die vorliegende Erfindung bei Verwendung jedes digitalen Allzweckrechners ausgeführt werden kann, wird in einem Ausführungsbeispiel als Rechner 1.2 der Typ Digital Equipment Corp. PDP8 verwendet, für den vorzugsweise das folgende Programm, ausgedrückt in Maschinensprache, zum Durchführen des Programms nach Pig. 2 verwendet wird:
16730 007000 XYZLUB: HOP /AUTOMA JMS XYZLBS
16731 001357 TAD' XYZIBT DCA .+1
16732 003173 DCA TEMP3 JMS I DWRIT1
16733 004520 JMS I TADOP 3 5SOL
16734 000160 SXVIN JMS I TADOP
16735 004363 JMS XYZLAS ZSVIF
16736 003337 DCA .+1 JMS'XYZLBS
16737 004502 JMS I DWPIT1 DCA .+1
16740 000153 37S0L JMS I DWRIT1
16741 004520 JMS I TADOP 3 6SOL
16742 000161 YSVIN TAD BIT3
16743 004363 JMP I XYZLUR
16744 003345 XYZLBT, XLSUM
16745 004502 XLSUM, 0
16746 000151 0
16747 004520 0
16750 000162 XYZLBS, IiOP
16751 004363 SPA
16752 003353
16753 004502
16.754 000152
16755 001043
16756 005730
16757 006760
16760 000000
16761 000000
16762 000000
16763 007000
16764 007510
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16765 007041
16766 007100
16767 001071
16770 001573
16771 003573
16772 002173
16773 007430
16774 007101
16775 001127
16776 005763
CIA CLL TAD #12 TAD I TEMP3 DCA I TEMP3 ISZ TEMP3 SZL CLL IAC TAD JMSIWO JMP I XYZLRS
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, das einen digitalen Allzweckrechner verwendet, ist es ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung andererseits auch eine Form eines Spezialrechners verwenden kann, bei dem die verschiedenen Speicherstellen des Rechners 12, wie XLSUM und ähnliche, durch individuelle Register ersetzt werden. Der Teil des Programms nach Pig. 2, der wiederholt neue Werte für XLSUM und ähnliche Werte errechnet, indem XSVIK und 12 periodisch addiert werden, bleibt der gleiche und wird periodisch durch Auslösung von der Uhr' 84 ausgeführt. Selbstverständlich ist in solch einem Pail kein Ausführungsprogranm beteiligt. Die Überlaufausgänge der einzelnen Register können direkt mit Ausgangs-Flipflops verbunden sein anstatt Bits in dem Ausgaberegister zu setzen, wie oben beschrieben wurde. Jedes der Ausgangs-Plipflops ist dann mit dem entsprechenden Magnetspulentreiber verbunden, um das entsprechende Ventil zu steuern.
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Claims (7)

  1. Patentansprüche
    ( 1)/Automatisches Schmierungssystem für eine Maschine mit einer Quelle von Schmiermittel und einer Leitung zum Verbinden dieser Quelle mit dem Antrieb dieser Maschine, wobei diese Leitung ein Ventil zum wahlweisen Zuführen von Schmiermittel zu dem Antrieb enthält, dadurcn gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung das Ventil in Übereinstimmung mit der Vorschubgeschwindigkeit des Antriebs betätigt, um diesem das Schmiermittel mit einer Geschwindigkeit zuzuführen, die mit der Vorschubgeschwindigkeit steigt.
  2. 2) Automatisches Schmierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Rechner zum Erzeugen eines Ausgangssignals zur Steuerung des Venti-ls enthält und daß mit dem Rechner Mittel zum Liefern eines Signals verbunden sind, das die Vorschubgeschwindigkeit des Antriebs darstellt, wobei der Rechner Mittel zum Erzeugen des Ausgangssignals während eines prozentualen Anteils der Zeit enthält, der direkt von dem Betrag der Vorschubgeschwindigkeit abhängt.
  3. 3) Automatisches Schmierungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die letztgenannten Mittel periodisch ein Ausgangssignal mit einer vorgegebenen Zeitdauer erzeugen, wobei die Periode des Ausgangssignals direkt von dem Betrag der Vorschubgeschwindigkeit abhängt.
  4. 4) Automatisches Schmierungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner ein Register zum Speichern einer Summe, Mittel zum periodischen Erhöhen dieser Summe um eine Größe, die eine lineare Funktion der Vorschubgeschwindigkeit ist, und Mittel zum Erzeugen des Ausgangssignals jeweils beim überlaufen des Register aufgrund der Erhöhungen enthält.
  5. 5) Automatisches Schmierungssystem nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Register ein Steuersignal speichert, wenn das Register übergelaufen ist, und daß Mittel mit dem weiteren Register verbunden sind und auf das Steuersignal ansprechen, um das Ventil zu betätigen.
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  6. 6) Automatisches Schmierungssystem nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Leitungen die Schmiermittelquelle, mit einer Mehrzahl von voneinander unabhängigen Antrieben der Maschine verbindet, wobei jede dieser Leitungen ein wahlweise betätigbares Ventil enthält und Steuermittel mit jedem dieser Ventile verbunden sind, um jedes Ventil unabhängig entsprechend der Vorschubgeschwindigkeit des zugehörigen Antriebs zu steuern.
  7. 7) Automatisches Schmiermigssystem nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß jede Leitung einen ersten und einen zweiten Zweig enthält, der die Schmiermittelquelle mit einem ersten und einem zweiten · Teil des Antriebs verbindet, und daß jeder Zweig Durchflußsteuermittel enthält, um den Durchfluß des Steuermittels durch, jeden Zweig zu regulieren, wenn das Ventil betätigt wird.
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