DE2550770C3 - Elektrische Steuerungsvorrichtung für die anschlaglose Wegbegrenzung an Werkzeugmaschinen, insbesondere Honmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Steuerungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 entsprechend dem Patent 24 35 498. Die mit dieser Steuerungsvorrichtung erzielbare Genauigkeit der Wegbegrenzung ist gegenüber seither bekannten Steuervorrichtungen sehr groß und für viele Anwendungsfälle völlig ausreichend. Es hat sich aber gezeigt, daß die Umsteuergenauigkeit durch Störgrößen beeinträchtigt werden kann, so daß die vom Hub abhängigen Werkstücktoleranzen außerhalb der geforderten Werte liegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Steuerungsvorrichtung nach dem Hauptpatent derart zu verbessern, daß die Einhaltung sehr kleiner Werkstücktoleranzen auch unter schwierigen Betriebsbedingungen gewährleistet ist

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Lehre nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst

Die Korrektureingabevorrichtung und ihre Zuordnung zu der Steuervorrichtung ermöglichen die Kompensation von Störgrößen durch Änderung des Hubes des Werkzeug- bzw. Werkstückträgers. So kann beispielsweise nach dem Start der Maschine zunächst für eine einstellbare Zeit oder Anzahl von Arbeitshüben mit verkürztem Hub gearbeitet werden, um die nach längerem Stillstand der Werkzeugmaschine auftretenden Unregelmäßigkeiten zu kompensieren, die durch Schaltverzögerungen in der Hydraulikanlage bedingt sind. Solche Verzögerungen, wie Schieber- und Ventilschaltverzug, können durch öleindickung verursacht sein.

Mit dem anfänglich verkürzten Hub werden diese Verzögerungen ausgeglichen. Nach ausreichender Spülung der hydraulischen Schalteinrichtungen mit öl aus dem Tank kann dann den Sollwerten des Hubes entsprechend umgesteuert werden. Diese Arbeitsweise ist z. B. besonders wichtig bei der Bearbeitung von Sacklochbohrungen, um ein Auflaufen des Honwerkzeuges auf die innere Bohrungsbegrenzung zu Beginn der Bearbeitung zu vermeiden und Werkstück- und Werkzeugbeschädigungen auszuschließen.

Die Korrektureinrichtung kann auch eine Temperaturkompensationsschaltung enthalten, welche die relativ großen Unterschiede in den Hydrauliköltemperaturen automatisch berücksichtigt. Hierzu werden entsprechend der Hydrauliköltemperaturänderung in Abhängigkeit von der Maschinencharakteristik ebenfalls die Sollwertvorgaben der Umkehrpunkte der Hubbewegung beeinflußt Die durch unterschiedliche öltemperaturen verursachten unterschiedlichen Schaltzeiten der Hydraulikventile, Schieber etc., die eine unerwünschte Verschiebung der Umsteuerpunkte zur Folge hätten, werden dadurch kompensiert.

Bei Werkzeugmaschinen, insbesondere Honmaschinen, die mit sehr unterschiedlichen Hubgeschwindigkeiten und/oder unterschiedlichen Antriebsleistungen der Werkzeugspindel oder des Werkstückträgers betrieben werden, kann bei diesen Änderungen eine ungewollte

Verschiebung der Umsteuerpunkte auftreten. Um dies zu verhindern, werden mit der Korrektureinrichtung ebenfalls die Sollwertvorgaben der Umsteuerpunkte beeinflußt und entsprechend der Maschinencharakteristik sowie in Abhängigkeit von der Hubgeschwindigkeitsänderung und/oder der Antriebsleistungsänderung von Werkzeugspindel oder Werkstückantrieb geändert

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung,

Fi g. 2 eine schematische Darstellung der Korrektureinrichtung.

Die Steuerungsvorrichtung nach Fig. 1 enthält zwei als Potentiometer ausgeführte Sollwertgeber 2 und 3, an denen die beiden Grenzlagen des Weges eines nicht gezeigten Werkzeugträgers einer Honmaschine durch Drehung an einem Einstellknopf unabhängig voneinander ferneingestellt werden können. Damit kann der Hub des Werkzeugträgers innerhalb des gesamten Bereiches des möglichen Bearbeitungsweges an jeden Ort gelegt und während des Betriebes beliebig in beiden Richtungen verändert werden. Als Istwertgeber ist ein Potentiometer 1 vorgesehen, dessen Schleifer durch bekannte Mittel, z. B. über einen Kettentrieb, von der Schlittenbewegung der Honmaschine in geeigneter Form angetrieben wird. Die Potentiometer 1, 2 und 3 sind von elektrischem Strom durchflossen und liefern Spannungen, die von der Stellung ihrer Schleifer abhängen. Zum Vergleich der von den SoiiwertpoMntiometern 2 und 3 entsprechend den gewünschten Umsteuerpunkten vorgegebenen Spannungen mit der augenblicklichen, der Stellung des Werkzeugträgers entsprechenden Schleiferspannung des Istwertpotentiometers 1 sind zwei Schwellwertschalter 4 und 5 vorgesehen.

Wird bei Beginn des Hon Vorganges von Hand oder mittels einer Kontaktsteuerung ein Startkontakt 6 geschlossen, so wird über Verknüpfungsglieder 7 und 8 ein Stellgedächtnis 9 in die Stellung »1« geschaltet. Dadurch wird über einen Verstärker 10 ein Magnetventil 11 angesteuert und damit der Hub des Werkzeugträgers in Richtung »abwärts« eingeleitet. Die Spannung an dem von einem Kettentrieb mitbewegten Schleifer des Istwertpotentiometers 1 steigt dann an. Erreicht die Bewegung den Punkt, an dem die Schleiferspannung des Istwertpotentiometers 1 größers ist als die vom Sollwertpotentiometer 3 für den Umsteuerpunkt »unten« beeinflußte Spannung, so gibt der Schwellwertschalter 5 ein Signal an das Stellgedächtnis 9 und auf ein Relais 12. Das Stellgedächtnis 9 wird dadurch auf Stellung »2« geschaltet. Das Relais 12 schaltet in bekannter Weise die Honwerkzeugdrehung und -zustellung ein.

Bei der Umschaltung des Stellgedächtnisses 9 auf Stellung »2« wird der Verstärker 10 gesperrt. Das Magnetventil 11 wird dadurch entregt und steuert die Bewegung des Werkzeugträgers um.

Im Zuge der »Aufwärts«-Bewegung des Werkzeugträgers sinkt die Spannung am Schleifer des Istwertpotentiometers 1 wieder ab. Erreicht der Werkzeugträger den Punkt, an dem die Schleiferspannung des Istwertpotentiometers 1 kleiner wird als die von der Einstellung des Sollwertpotentiometers 3 (Umschaltpunkt »unten«) abhängige Spannung, so verschwindet das Ausgangssignal des Schwellwertschalters 5. Im weiteren Verlauf der Bewegung erreicht die Schleiferspannung des Istwertpotentiometers 1 einen Wert, der kleiner wird als der von der Einstellung des Sollwertpotentiometers 2 abhängige Sollwert der Spannung (Umsteuerpunkt »oben«), und dadurch verschwindet das Ausgangssignal des Schwellwertschalters 4.

Das Abschalten beider Schwellwertschalter 4 und 5 bewirkt über ein Verknüpfungsglied 8 das Umschalten des Stellgedächtnisses 9 in die Stellung »1«. Dadurch wird über den Verstärker 10 das Magnetventil 11

ίο angesteuert welches die Umsteuerung der Hubbewegung auslöst; der Werkzeugträger fährt wieder »abwärts«, die Spannung am Schleifer des Istwertpotentiometers 1 steigt erneut an. Im Laufe der Bewegung erreicht diese Spannung wieder einen Wert der größer ist als die vom Sollwertpotentiometer 2 vorgegebene Spannung. Dann gibt der Schwellwertschalter 4 ein Signal an das Verknüpfungsglied 8, wodurch das Signal für das Stellgedächtnis 9 abgeschaltet wird.

Die Bearbeitung mit regelmäßiger Umsteuerung des Hubes wird fortgesetzt bis das Signal »Ausfahren« ausgelöst wird, wodurch über eine nicht gezeigte Kontaktsteuerung die Honwerkzeugdrehung und -zustellung ausgeschaltet wird.
Der Startkontakt 6 öffnet, wobei über die Verknüpfungsglieder 7 und 8 erreicht wird, daß das Stellgedächtnis 9 nicht in seine Stellung »1« gelangen kann bzw. — wenn sich das Stellgedächtnis gerade in Stellung »1« befindet — in die Stellung »2« gesteuert wird. Der Verstärker 10 sperrt hierdurch und schaltet das Magnetventil 11 ab. Der Werkzeugträger kehrt jetzt, sofern er nicht bereits in der »Aufwärts«-Bewegung ist, nach oben um und fährt in Startstellung.

Die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung besteht in Erweiterung dieser Vorrichtung im wesentlichen darin, daß außer den Sollwertgebern 2 und 3 eine Korrektureinrichtung 15 vorgesehen ist, in welche in bekannter Weise gemessene Störgrößen, wie Anfangsschaltverzug, HydrauUköltemperatur-, Hubgeschwindigkeits- und Antriebsleistungsänderung, eingegeben werden. Diese Störgrößen werden in der Vorrichtung 15 in elektrische Korrekturwerte für die Umschaltpunkte »oben« und »unten« umgewandelt, welche zu den von den Sollwertgebern 2 und 3 vorgegebenen Werten in zugeordneten Additionsbausteinen 13 bzw. 14 addiert werden.

Die aus den Additionsbausteinen kommenden korrigierten Sollwerte werden den Schwellwertschaltern 4 bzw. 5 zugeführt und wie beschrieben zur Umsteuerung der Bewegungsrichtung des Werkzeugträgers ausgewertet.

Die Korrektureingabevorrichtung 15 besteht im einzelnen, wie F i g. 2 schematisch zeigt, aus den Korrekturbausteinen 16 bis 19.
Der Korrekturbaustein 16 enthält eine sogenannte »Einfahrsteuerung«, welche die zu Beginn der Bearbeitung auftretenden Schaltverzögerungen durch eine automatische Hubverkiirzung, insbesondere am »unteren« Umschaltpunkt, berücksichtigt; mit dem verkürzten Hub wird so lange gearbeitet, bis konstante

W Betriebsverhältnisse erreicht sind. Die Größe der Hubverkürzung ist an einem Einstellglied 21 einstellbar; die Dauer der Hubverkürzung kann zeitabhängig durch ein Zeitglied 22 oder in Abhängigkeit von der Anzahl der Arbeitshübe durch eine Zähleinrichtung 23 ge-

■·> steuert sein. Nach Ablauf des Zeitgliedes bzw. bei Erreichen einer bestimmten Anzahl von Hüben wird dann über den Schalter 24 der Korrekturwert abgeschaltet.

Der Korrekturbaustein 17 kompensiert die an den Umsteuerpunkten bei unterschiedlichen Hubgeschwindigkeiten auftretenden unterschiedlichen Überlaufwege·

Zu diesem Zweck wird entweder mit bekannten Mitteln die Hubgeschwindigkeit vom Instrument 25 gemessen oder aber, in einer besonders einfachen Ausführungsform, mittelbar vom Geschwindigkeitssteiler 26 auf die Hubgeschwindigkeit geschlossen.

Ein weiterer Korrekturbaustein 18 berücksichtigt bei den wie üblich hydraulisch gesteuerten Maschinen automatisch Temperaturänderungen des Hydrauliköls. Die Temperatur des- Hydrauliköls wird in bekannter Weise gemessen; in Abhängigkeit von der Maschinencharakteristik für den »oberen« und »unteren« Umschaltpunkt wird über ein Teniperaturglied 27 ein elektrischer Korrekturwert gebildet und der Korrektursteuerung zugeführt.

Die bei der Bearbeitung auftretenden Änderungen der Zerspanleistung durch unterschiedliche Eingriffs-Verhältnisse zwischen Werkzeug und Werkstück bedingen eine automatische Anpassung der Antriebsleistung der Maschine. Diese laufende Veränderung der Antriebsleistung beeinträchtigt häufig die Umsteuergenauigkeit.

ίο Solche Auswirkungen werden durch den Korrekturbaustein 19 verhindert, wobei als maßgebliche Größe für die Korrekturwertermittlung zweckmäßig die in bekannter Weise von den Instrumenten 28 bzw. 29 gemessene Veränderung der Drehantriebsleistung oder des Drehmomentes verwertet wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektrische Steuerungsvorrichtung mit mindestens einem elektrischen, analogen Weggeber für die anschlaglose Wegbegrenzung an Werkzeugmaschinen, insbesondere an Honmaschinen, bei welchen ein Werkzeugträger oder ein Werkstückträger eine hin- und hergehende Bearbeitungsbewegung von einstellbarer Hublänge ausführt, mit einem als Istwertgeber dienenden Potentiometer, dessen Schleifer in Abhängigkeit von der Bearbeitungsbewegung verstellbar ist, und mit zwei weiteren Potentiometern als Sollwertgebern, deren Stellung die jeweiligen beiden Umkehrpunkte der Bearbeitungsbewegung bestimmt, sowie mit zwei Spannungsvergleichereinrichtungen, die bei Gleichheit der am Istwertpotentiometer und an einem der Sollwertpotentiometer auftretenden Spannungen ein Setzsignal an einen bistabilen Speicher liefern, der ein hydraulisches Ventil für die Bearbeitungsbewegung steuert, wobei ein einziges, als Einfachpotentiometer ausgebildetes Istwertpotentiometer vorgesehen ist und als Spannungsvergleichereinrichtungen zwei Schwellwertschalter mit je zwei Eingängen vorhanden sind, mit deren ersten Eingängen der Schleifer des Istwertpotentiometers verbunden ist, während die zweiten Eingänge der Schwellwertschalter jeweils mit einem der Schleifer der beiden Sollwertpotentiometer elektrisch in Wirkverbindung stehen, nach Patent 2435498, dadurch gekenn- » zeichnet, daß eine Korrektureinrichtung (15) vorgesehen ist, in die in an sich bekannter Weise gemessene Störgrößen wie Anfangsschaltverzug, Hydrauliköltemperaturänderung sowie Hubgeschwindigkeits- bzw. Antriebsleistungsänderung eingebbar sind und in der die eingegebenen Werte in elektrische Korrektunverte für die Umkehrpunkte der Bewegung umwandelbar sind, und daß die elektrischen Korrekturwerte jeweils zu den von den Sollwertgebern (2; 3) vorgegebenen Sollwerten in «o zugeordneten Additionsbausteinen (13; 14) addierbar sind, deren Ausgangssignale den zugeordneten Schwellwertschaltern (4; 5) zuführbar sind.

2. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung (15) aus mehreren Korrekturbausteinen (16 bis 19) besteht, die jeweils einer der zu berücksichtigenden Störgrößen zugeordnet sind.

3. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Korrektur- so bausteine (16) in Abhängigkeit von den zu Beginn der Bearbeitung auftretenden Schaltverzögerungen einen Korrekturwert liefert, der zur Einfahrsteuerung eine automatische Hubverkürzung bis zum Erreichen konstanter Betriebsverhältnisse auslöst.

4. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Korrekturbausteine (17) zur Berücksichtigung von unterschiedlichen Hubgeschwindigkeiten einen von der gemessenen oder eingestellten Hubgeschwindigkeit «> abhängigen Korrekturwert für den Überlaufweg des Werkzeug- oder Werkstückträgers liefert.

5. Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Korrekturbausteine(18) von einem die Temperatur- "> änderungen des hydraulischen Druckmittels erfassenden Temperaturglied (27) steuerbar ist.

6. Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Korrekturbausteine (19) zur Auswertung von Meßergebnissen der Antriebsleistung (28) oder des Drehmomentes (29) der Antriebsmaschine eingerichtet ist