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EINRICHTUNG ZUR SELBSTÄTIGEN STEUERUNG VON ELEKTRO-
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EROSTIONS-SCHNETIDEMASCHINEN Die Erfindung betrifft Steuerungseinrichtungen
für elektroerosive Letallbearbeitung, insbesonlere automatische Steuerungseinrichtungen
für Elektroerosions-Schneidemaschinen, iait deren Hilfe Werkstücke nach einer vorgegebenen
vergrößerten Zeichnung bearbeitet werden.
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Bekannt ist eine Einrichtung zur selbsttätigen Steuerung von Elektroerosions-Schneidemaschinen,
die einen Vorbabe-Eoordinatentisch mit darauf liegender Zeichnung und einen optischen
Jiblesekopf enthält, der v. aber Zeichnungslinie mit Hilfe von Koordinaten-Antiebsmotoren
bewegt wird, die auch zur Verschie -hung des Elektroerbsions-Werkzeuges in Bezug
auf das zu bearbeitende Werkstück dienen.
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Der Eingang des ersten Verstärkers dieser Einrichtung ist an den
Ausgang des optischen Ablesekopfes angeschlossen, der Eingang des zweiten Verstärkers
ist mit der Erosions-Funkenstrecke elektrisch verbunden, und an den Eingängen eines
I)rohrichtungswählers,
der zur Anderung der Drehrichtung von Antriebsmotoren wahrend der Erosionsbearbeitung
dient, liegen die Ausgänge einer Einheit zur Vorgabe von Anfangsbedingungen des
Elektroerosions-Bearbeitung svorganges sowie die Ausgänge des ersten uni des zweiten
Verstärkers. Die Ausgänge des i)£'ehrichtungswählers sind über einen dritten und
einen vierten Verstärker mit den Antriebsmotoren elektrisch verbunden, welche die
Verschiebung des optischen Ablesekopfes nach den Koordinaten und die entsprechende
Bewegung des Elektroerosiens-Verkzeuges bewirken.
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In der erwähnten bckunnten Einrichtung ist der optische Ablesekopf
senwenkbar ausgeführt, d.h. für den optischen Ablesekopf ist ein zusätzlicher $Antriebsmotor
vorgeschen, der das vorhergenende Suchen der erforderlichen Zeichnungslinie durch
den optischen zwei ermöglicht. Sobald die Linie mit Hilft dieses Antriebsmotors
des Ablesekopfes gefunden ist, wird der nblesekopl längs der Linie durch die Antriebsmotoren
des vorgabe-Koprdinatentisches bewegt.
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Weicht die Linie von dem Wirkungsbereich des optischen Ablesekopfes
ab, so wird der Antriebsmotor dieses Kopfes aufs neue eingeschaltet, der den Kopf
soweit scnwenkt, bis die linie wieder befunden ist.
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Die Richtung der weiteren Kopfbewegung längs der Zeich -@ungslinie
wird vom Winkel der Kopfschwenkung bestimmt, und nach dieser Winkel wird in der
Einrichtung. das Kommando an
die Antriebsmotoren des Koordinatentisches
zur entsprechenden VerschiebunO gegeben Inf@@lge dieser vorhergehenden Kopfschwenkung
und der nachfolgenden Kopfbewegung nach zwei Koordinaten längs der Zeichnungslinie
weist das System eine Trägheit auf und ergibt keine ausreichende Schnellwirkung
und Genauigkeit beim Verfolgen der Zeichnungslinie an den Stellen größerer Umrißkrümmungen
sowie bei großer Konturumlaufgeschwindigkeit.
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Außerdem wird infolge der vorhergehenden Kopf'schwenkung der aufbau
des Abesekopfes komplizierter.
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Die in Bezug auf den Koordinatentisch erfolgende Bewegung des optischen
Ablesekopres längs der Zeichnungslinie muß mit der Bewegung des Elektroerosions-Werkzeuges
in Bezug auf das zu bearbeitenue Werkstück synenron ablaufen. In der bekannten Sinrichtung
wird dieser Gleichlauf mittels einer festen mechanischen Verbindung des Kopfes uno
des Werkzeuges über ein Getriebe erreicht.
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Das Vorhandensein solcher zusätzlichen mechanischen mittel zur Synchronisierung
der Kopf- und der Werkzeugbewegung schließt die Möglichkeit aus, die erwähnte bekannte
Sinrichtung für eine beliebige b'lektro erosi onsinaschine einzusetzen.
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Bei einiben Arten von Elektroerosionsmaschinen ist die Anwendung
dieser Einrichtung erschwert und erfordert beträchtliche $zueätzliche konstruktive
maßnahmen zur Anpassung der Einrichtung an die Laschinen, bei anderen Maschinenarten
ist
die Benutzung der Einrichtung überhaupt unmöglich.
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Die erfindung bezweckt die Beseitigung der erwähnten Nachteile.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur selbsttätigen
Steuerung von Elektroerosions-Schneidemaschinen zu schaffen, deren schaltungstechnische
Lösung und konstruktive Ausführung eine ausreichende Schnellwirkung beim Verfolgen
der Zeichnungslinie an den Stellen mit größeren UmriBkrummungen und bei großer Konturumlaufgeschwindigkeit
ergeben sowie die Köglichkeit gewshrleisten, die Einrichtung an beliebige Elektroerosionsmaschinen
anzupassen und den Aufbau des optischen Ablesekopfes zu vereinfachen.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in der Einrichtung zur selbsttätigen
Steuerung von Elektroerosions-Schneidemaschinen, die einen Vorgabe-Koordinatentisch
mit darauf liegender Zeichnung und einen optischen Ablesekopf enthält, wobei die
Bewegung des letzteren längs der Zeichnungslinie mit Hilfe von Koordinaten-Antriebsmotoren
erfolgt, die auch zur Verschiebung des t?lektroerosionsWerkzeuges in bezug auf das
zu bearbeitende Werketück dienen, und in welcher der Eingang des ersten Verstärkers
an den Ausgang des optischen Ablesekopfes angeschlossen ist, der Eingang des zweiten
Verstärkers xit der Erosions-Ninkenstrecke elektrisch verbundes
ist
und an den Eingängen eines Drehrichtungswählers, der zur minderung der DrehrichtunO
der Antriebsmotoren während der Elektroerosionsbearbeitung dient, die Ausgänge einer
Einheit zur Vorgabe von Anfansbedingungen des Elektroerosions-Bearbeitungsvorganges
und die Ausgänge des ersten und des zweiten Verstärkers liegen, wobei die Ausgänge
des Drehrichtungswählers der Anteriebsmotoren über einen dritten und einen vierten
Verstärker mit den Antriebsmotoren elektrisch verbunden sind, welche die Verschiebung
des optischen Kopfes nach den Koordinaten und die entsprechende Bewegung des Elektroerosions-\'Jerkzeuges
bewlrken, - der erwähnte erste Verstärker erfindungsgemäß vier getrennte Ausgänge
aufweist und der Drehrichtungswähler, der zur änderung der 3rehrichtung tier Antriebsmotoren
während der Elektroerosionsbearbeitung dient, aus einem Reversier-Ringschieberegister
besteht, an dessen Eingängen die Ausgänge der Einheit zur Vorgabe der Anfangsbedingungen
des Elektroerosions-Bearbei -tungsvorganges, die für ein Signal zur Einstellung
von anfänglichen Drehrichtungen bestimmt sind, der Ausgang der Einheit zur Vorgabe
der Anfangsbedingungen, der für ein Signal zur Einstellung der Schiebegeschwindigkeit
im Reversier-Ringschieberegister bestieat ist, sowie zwei erste Ausgänge des ersten
Verstärkers, die für ein Signal zur Umkehr der Scilieberichtung im Register bestimmt
sind, liegen, und zum Drehrichtungswähier der Antriebsmotoren außerdem eine Koinzidenzschaltung
gehört,
an deren Eingänge der erste und der vierte Ausgang des ersten Verstärkers, die Ausgänge
des Reversier-Ringschieberegisters, der Ausgang des zweiten Verstärkers und die
für ein Signal zur Vorgabe der Drehgeschwindigkeit der Antriebsmotore bestimmten
Ausgänge der Einheit zur Vorgabe der Anfangsbedingungen angeschlossen sind, und
die Au der Koinzidenzschaltung über den dritten und den vierten Verstärker mit den
Antriebsmotoren verbunden sind, wobei der Ausgang des driften Verstärkers an die
Antriebsmotoren angeschlossen ist, die den optischen Ablesekopf in Bezug auf den
Kooruinatentisch und das Elektroerosions-Werkzeug in Bezug auf das zu bearbeitende
Werkstück nach der ersten Koordinate verschieben, während der Ausgang des vierten
Verstärkers an die Antriebsmotoren geschaltet ist, die den optischen Ablesekopf
und das E'lektroerosions-Werkzeug nach der zweiten Koordinate verschieben.
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Zweckinäßig ist die Ausführung der Koinzidenzschaltung auf uer Basis
von sechs UND-Schaltungsgruppen, von denen jede Gruppe aus vier UND-Schaltungen
und sechs ODER-Schaltungen besteht, wobei an die ersten Eingänge von UND-Schaltungen
der ersten Gruppe der erste Ausgang des zweiten Verstärkers angeschlossen wird,
dessen zweiter Ausgang an die ersten Eingänge der UND-Schaltungen der zweiten Gruppe
geschaltet wird und der dritte Ausgang des ersten Verstärkers dabei an die ersten
Eingänge der UND-Schaltungen der dritten Gruppe, der vierte Ausgang dieses Verstärkers
aber an die ersten Eingänge der UND-Schaltungen der vierten Gruppe zu schalten sind,
während die ersten Eingänge der UND--Schaltungen der fünften und der zysten Gruppe
an die ererwähnten
zwei Ausgänge der Einheit zur Vorgabe der DrehgeschwindiWkeit
von Antriebsmotoren angeschlossen werden, und die zweiten Eingänge der ersten, der
zweiten, der dritten und der vierten UND-Schaltungen sämtlicher Gruppen mit dem
ersten, dem zweiten, dem dritten bzw. dem vierten Ausgang des Reversier--Ringschoeberegisters
verbunden werden, und hierbei die Ausgänge der ersten, der dritten, der vierten
sowie der zweiten UND-Schaltung der ersten, zweiten, dritten bzw. vierten Gruppe
am Eingang der ersten ODER-Schaltung liegen, deren Ausgang mit dem ersten Richtungssignaleingang
des dritten Verstärkers verbunden ist, während die Ausgänge der zweien, der vierten,
der ersten und der dritten UND-Schaltung der ersten, zweiten, dritten bzw. vierten
Gruppe an die Eingänge der zweiten ODER-Schaltung angschlossen werden, deren Ausgang
mit dem ersten Richtungssignaleingang des vierten Verstärkers verbunden wird, und
die Ausgänge der dritten, der ersten, der vierten und der zweiten UND-Schaltung
der ersten, der zweiten, der vierten bzw.
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der dritten Gruppe an die Eingänge der dritten ODER-Schaltung gelegt
werden, deren Ausgang am zweiten Richtungssignaleingang des dritten Verstärkers
liegt, und die Ausgänge der vierten, der zweiten, der dritten sowie der ersten UND-Schaltung
der ersten, zweiten, dritten bzw. vierten Gruppe an die Eingänge der vierten OD-Schaltung
angeschaltet werden, deren Ausgang mit dem zweiten Richtungssignaleingang des vierten
Verstärkers verbunden ist, die Ausgänge der ersten und der dritten UND--Schaltung
der fünften Gruppe sowie der zweiten und der vierten
UND-Schaltung
der sechsten Gruppe an die Eingänge der fünften ODER-Schaltung angeschlossen werden
und die Ausgänge der zweiten und der vierten UND-Schaltung der fünften Gruppe sowie
der ersten und der dritten UND-Schaltung der sechsten Gruppe mit den Eingängen der
sechsten ODER-Schaltung verbunden werden, aber die Ausgänge der fünften und der
sechsten ODER-Schaltung an die dritten Eingänge des dritten bzw. des vierten Verstärkers
geschaltet werden.
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Die vorgeschlagene schaltungstechnische Lösung der Einrichtung und
im einzelnen der schaltungstechnische Aufbau des Drehrichtungswählers ür die Antriebsmotoren
gewährleisten die erforderliche Schnellwirkung beim Verfolgen von Zeichaungslinien
mit beliebiger Erummung. Dabei entfallen die zusätzlichen mechanischen mittel zur
Synchronisierung der Kopf- und der Werkzeugbewegung und wird ein konstruktiv einfacher
optischer Ablesekopf benutzt.
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Dadurch wird die Anwendung der vorgeschlagenen Einrichtung @@@@ automatischen
Stenerung einer beliebigen mit Antriebs-
Schrittmotoren ausgestatteten
Elektroerosionsmaschine möglich.
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Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung einer bevorzugten
Ausführunsvariante und anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. hierbei
zeigen Fig.1 schematisches blockschaltbild der Einrichtung zur selbsttätigen Steuerung
von Elektroerosions-Schneidemaschinen gemäß der Erfindung; Fig.2 dasselbe mit erweitertem
Funktionsschaltbild des Drehrichtunswählers der Antriebsmotoren gemäß der Erfindung;
Fig.3 schematischen Aufbau des optischen Ablesekopfes gemäß der Erfindung; Fig.4
vier beispielsweise Kombinationen von Drehrich -tungen und DreLgeschwindiEkeitsgröBen
der Antriebsmotoren beim erfindungsgemäßen Umlaufen verschiedener Abschnitte eines
kreisförmigen Werkstüclrumrisses, Die zur selbsttätigen Steuerung von Elektroerosions-Schneidemaschinen
bestimmte Einrichtung enthält einen Vorgabe-Koordinatentisch 1 (Fi£>".1) mit
darauf angeordneter Zeichnung 2, auf der die Linie 3 den Umriß eines zu bearbeitenden
Werkstückes darstellt.
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Auf dem Vorgabe-Koordinatentisch 1 ist ein Schlitten 4 montiert,
der sich in zwei Koordinatenrichtungen unter inwirkung von Antriebsmotoren 5 und
6 bewegen kann, die als bekannte Schrittmotoren ausgerührt sind.
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Auf den Schlitten 4 ist ein optischer Abiesekopf 7 angeordnet.
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An der anderen Seite ist; auf dem mit dem leaschinenständer lest
verbundenen Waschinentisch 8 ein zu bearbeitendes Werkstück 9 befestigt. Relativ
zum Werkstuck 9 wird ein Elektroerosions-W-erkzeug 10 verschoben, das vorliegend
einen dünnen Draht darstellt.
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Das Werkzeug 10 ist auf einem Kreuzsupport 11 befestigt, rlen der
eine mechanische Verbindung mitVAntrieDsmotoren 12 und 13 aufweist. Die letzteren
sind ebenfalle als Schrittmotoren ausgeführt und haben die Aufgabe, den Support
11 mit dem Werkzeug 10 in zwei Koordinatenrichtungen zu verschieben.
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Der elektrische Ausgang des optischen Ablesekopfes 7 ist mit dem
Eingang eines Verstärkers 14 verbunden, der als bekannter Gleichstromverstürker
aufgebaut ist und vier getrennte Ausgänge aufweist.
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Das Vorhandensein dieser vier Ausgänge ist dadurch bedingt, daß im
Verstärker 14 vier Schwellenwertschaltungen vorgesehen sind, und am Ausgang jeder
Schwellenwertschaltung bei einem bestimmten Signalpegel am Eingang ein Signal erscheint,
wobei jede Schwellenwertschaltung mit der Ausgabe ihres Aus>algssignals auf einen
ihr zugeordneten Eingangssignalpegel reagiert.
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Die zur Vorgabe der Anfangsbedingungen des Elektroerosions-Bearbeitungsvorganges
bestimmte Einheit 15 besteht aus
drei Impulsgeneratoren 16, 17
und 18, die als bekannte Dlultivibratoren ausgeführt sind und eine Löglichkeit haben,
die Folgefrequenz der Ausgangsimpulse zu ändern.
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Der Generator 16 liefert Signale für diejenigen zwei der erwähnten
Schrittmotore 5, 6, 12, 13, die den Schlitten 4 mit den optischen Kopf 7 sowie das
Werkzeug 1G in einer xoordinatenrichtung verschieben, während der Generator 17 zwei
andere von den Schrittmotoren 5, 6, 12, 13 mit Signalen speist, die den Schlitter
4 und das Werkzeug 10 nach der anderen Koordinate verschieben.
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Außerdem weist die Einheit 15 zur Vorgabe der Anfangsbedingungen
vier Schalter 19, 20, 21 und 22 auf, mit deren Hilfe die anfängliche Kombinatin
von Drehrichtungen der Schrittmotoren 5, 6, 12, und 13 vorgegeben wird.
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Der Verstärker 23 ist ebenfalls nach einer bekannten Schwellenwertschaltung
aufgebaut, an deren zwei Ausgängen bei verschiedenen Eingengsaignalpegeln an dem
mit der Erosionsfunkenstrecke (d.h. mit dem Werkstück 9 und dem Eiektroerosions-Werkzeug
10) verbundenen Eingang verschiedene Signalkombinationen erscheinen.
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Der zur Änderung der Drehrichtung aer Antriebsmotoren bei der Elektroerosionsbearbeitung
bestimmte Drehrichtungswähler 24 enthält ein Reversier-Ringschieberegister 25, das
nach einer bekannten Schaltung auf der Basis von vier gewöhnlichen iriggern, vier
Verzögerungsleitungen und vier Schaltern aufgebaut ist.
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Die Trigger dienen als Speicherelemente für Drehrich -@ungen der
Antriebsmotoren 5, 6, 12 und 13. Die Verzögerungsleitungen sind zur zeitlichen Trennun
es Ablesevorganges und der eingabe der erwähnten liombinationen in die Speicherelemente
bestimmt. mit Hilfe der schalter erfolgt die Umkehr oer Schieberichtung im Register
25.
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An die Eingänge des Schieberegisters 25 sind die Ausgänge der Schalter
19, 20, 21 und 22 der Einheit 15 zur Vorgabe der Anfangsbedingungen und der Ausgang
des Impulsgenerators 18 angeschlossen, dessen Signal aie Schiebegeschwin -digkeit
im Register 25 bestimmt. An den Reversiereingängen des Generators 18 liegen zwei
entsprechende Ausgänge wes Verstärkers 14.
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Der Drehrichtungswahler 24 weist zusätzlich eine Koinzidenzschaltung
26 auf, die auf der Basis der bekannten UND-sowie ODER-Glieder aufgebaut ist und
die altomatische Wahl der erwähnten Drehrichtungen vornimmt.
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An die Eingänge der Koinzidenzschaltung 26 sind zwei andere Ausgänge
des Verstärkers 14, vier Ausgänge des Reversier-Ringschieberegisters 25, zwei Ausgänge
des Verstärkers 23 und die Ausgänge der Impulsgeneratoren 16 und 17 angeschlossen.
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Die Koinzidenzschaltung 26 hat sechs Ausgänge, von denen drei Ausgänge
mit den Eingängen des Verstärkers 27 und drei
andere mit den Eingängen
des Verstärkers 28 verbunden sind.
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Die Verstärker 27 und 28 sind nach einer bekannten, zur siommutierunÕ
von Schrittmotoren geeigneten Schaltung aufgebaut und verändern die Drehrichtung
des Schrittmotors je nachdem, an welchen Eingang das Signal angelegt wird.
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Jeder Verstärker 27 bzw. 28 weist drei Eingänge auf, von denen ein
Eingang für ein Signal bestimmt ist, das die Drehgeschwindigkeit des entsprechenden
Motors bestimmt, und zwei andere Eingänge für die Zuführung eines Drehrichtungssignals
dienen.
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Der Ausgang des Verstärkers 27 ist mit den fJicklungen der Schrittmotoren
12 und 5 elektrisch verbunden, während der Ausgang des Verstärkers 28 mit den Wicklungen
der Schrittmotoren 13 und 6 Verbindung hat.
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Die Koinzidenzschaltung 26 (Fig.2) umfaßt vierundzwanzig tJND-Schaltungen
29... 52 und sechs ODER-Schaltungen 53...58.
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Die ersten Eingänge der UND-Schaltungen 29...32 der ersten Gruppe
sind mit dem ersten Ausgang des Verstärkers 23 verbunden, an dessen zweitem Ausgang
die ersten Eingänge der UND-Schaltungen 33...36 der zweiten Gruppe liegen.
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Die ersten Eingän,'e der El.TD-Scealtungen 37...40 der dritten Gruppe
sind mit dem zweiten Ausgang des Verstärkers 14 verbunden, an dem beim Vorhandensein
des Eingangssignals mit dem zweiten Pegel ein Signal erscheint.
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Die ersten Eingänge der UND-Schaltungen §1...44 der vierten Gruppe
sind an den dritten Ausgang des Verstärkers 14 angeschlossen, an dem ein Signal
bei der Zuführung des dritten Sinbangssignalpegels erscheint.
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Die ersten Eingänge der UND-Schaltungen 45...48 der fünften Gruppe
sind mit dem Ausgang des Generators 16 der Einheit 15 zur Vorgabe von lXnfanbsbedingungen
verbunden, und die ersten bingange-der UND-Schaltungen 49...52 der sechsten Gruppe
liegen am Ausgang des Generators 17 derselben Einheit 15.
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Die zweiten Eingänge der UND-Schaltungen 29, 33, 37, 41, 45 und 49
sind mit dem ersten Ausgang des Schieberegisters 25 verbunden, die zweiten Eingänge
der folgtnden UND-Schaltungen 30, 34, 38, 42, 46 und 50 sind an den zweiten Ausgang
des Schieberegisters 25 angeschlossen, die zweiten Eingänge der weiteren UND-Schaltungen
31, 35, 39, 43, 47 und 51 haben mit dem dritten Ausgang desselben Registers 25 werbindung,
während die zweiten binganve der UND-Schaltungen 32, 36, 40, 44, 48 und 52 am vierten
Ausgang des Schieberegisters 25 liegen.
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Die Ausgänge der UND-Schaltungen 29, 35, 40 und 42 sind an die Eingänge
der ODER-Schaltung 53 angeschlossen. An den eingängen der uDER-Schaltung 54 liegen
die Ausgänge der UND-Schaltungen 30, 36, 37 und 43, während an die Eingange der
ODER-Schaltung 55 die Ausgänge der UND-Schaltungen 31,
3, 38 und
44 geschaltet sind.
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Die Ausgange ue UND-Schaltungen 32, 34, 39 und 41 sind mit den Eingängen
der ODER-Schaltung 56 verbunden, an die Eingänge der ODER-Schaltung 57 sind die
Ausgänge der UND-Schaltungen 45, 47, 50 und 52 und an die Eingänge der ODER-Sc.altun
58 die Ausgänge der UND-Schaltungen 46, 48, 45 und 51 angeschlossen.
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Die Ausgänge der ODER-Schaltungen 53 und 55 liegen an den Eingängen
des Verstärkers 28, während die Ausgänge der ODER-Scnaltunben 54 und 56 mit den
Eingängen des Verstärkers 27 verbunden sind, die zur kestlegung der Drehrichtung
von Rotoren dienen.
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An die dritten Eingänge der Verstärker 28 und 27 sind die Ausgänge
der ODER-Schaltungen 57 bzw. 58 angeschaltet.
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Im vorgesonlagenen Aufbau der Einrichtung zur selbsttätigen Steuerung
von Elektroerosi ons-Schneidemaschinen wird ein nicht schwenkbarer optischer Ablesekopf
7 benutzt, der in Fig.3 schematisch dargestellt ist.
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Der optische Ablesekopf besteht aus einem Beleuchtungs-.:teil und
einem Projektionsteil.
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Zum Beleuchtungsteil gehören eine Lichtquelle 59 und Lichtleiter
60. Der Projektionsteil enthält einen Projektionskopf 61, an dessen Ausgang sich
ein Aufnahme-Lichtleiter 62 anschließt. Am anderen Ende dieses Lichtleiters 62 befindet
sich ein Lichtempfänger 63, dessen Funktion eine
fotodiode erfüllen
kann. Der Lichtempfänger 63 ist an den Eingang des Verstärkers 14 (Fig.1) angeschlossen.
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In Fig.4 zeigen die Vektoren A und B vier Kombinationen von Drehrichtungen
und Drehgeschwindigkeitsgrößen der Motoren beim Umlaufen verschiedener Abschnitte
eines kreisförmigen Umrisses.
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Die Einrichtung zur selbstätigen Steuerung von Elektroerosions-Schneiaemaschinen
funktioniert wie folgt.
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Auf dem Vorgabe-Koordinatentisch 1 (Fig.1) wird eine in vergrößertem
Maßstab ausgeführte Werkstückzeichnung 2 angeordnet.
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Beim Einschalten der Elektroerosionsmaschine und der Sinrichtung
zu ihrer automatischen Steuerung wird an die Elektrode 10 der Maschine und an das
zu bearbeitende Werkstück 9 die Spannung der Elektroerosions-Funkenstrecke angelegt,
wobei auch die Lichtquelle 59 (Fig.3) des optischen Kopfes 7 (Fig.1) eingeschaltet
wird.
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Je nach der Spannungsgröße an der Funkenstrecke werden an den Ausgängen
des Verstärkers 23 die Sins- oder Nullsignale erzeugt, die den Eingängen der UND-Schaltungen
9...36 (Fig.2) zugeführt werden.
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Beim Leerlaufbetrieb erscheint also am ersten Ausgang das Eins-Signal
und am zweiten Ausgang das Null-Signal. Im Kurzschlußfall ergibt sich der umgekehrte
Zustand an den Ausgängen, und während des Betriebs stellt sich an den
beiaen
Ausgängen der Dullzustand ein.
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Vom Ausgang des Lichtemprängers 63 (Fig.3) Ges optischen Ablesekopfes
7 (Fig.1) wird gleichzeitig dem Eingang aes Verstärkers 14 ein Signal zugeführt,
dessen regel den Signalzustand am Ausgang des Verstärkers 14 bestimmt.
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Befindet sich der optische Ablesekopf 7 über einem sehr hellen Gebiet,
so erscheint das Eins-Signal an den ersten zwei ausgängen des Verstärkers 14 und
folglich an den ersten Eingängen der UND-Schaltungen 37...40 (Fig.2).
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wenn sich der optische Kopf über der Grenze der Zeich -nungslinie
5 befindet, ergibt sich an allen Ausgängen des Verstärkers 14 der Kull-Zustand,
und wenn der optische Kopf 7 über der Zeichnungslinie 3 steht, erscheint das Eins-Signal
am dritten sowie am vierten Ausgang des Verstärkers 14 und folglich an den ersten
Eingängen der UND-Schaltungen 41...44.
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Zum Umlaufen eines geschlossenen Umrisses sind bei den Motoren 5,
6, 12, 13 minimal vier Drehrichtungskombinationen (vier Vorschubkombinationen) erforderlich.
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Vor Beginn der Bearbeitung des üerkstücks 9 wählt die Bedienun.sperson
auf Grund technologischer Erwägungen anfänglich eine der vier möglichen Vorschubrichtungen
und Vorschubgesch'indigkeiten für jede Koordinate.
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Die Vorschubgeschwindigkeiten nach den Koordinaten werden durch Impulsfolgefrequenzen
der generatoren 16 und
1r/ vorgege'ben und werden während der Bearbeitung
eines Werkstücks nicht geändert.
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Angenommen entspricht der erste zu bearbeitende Abschnitt des Werkstückes
9 den Bogen i-a (Fig.4) der Zeichnungslinie 3 (Fig.2).
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In diesem zelle schließt die Bedienungsperson den ersten Schalter
19 der Einheit 15 zur Vorgabe von Änfangsbedingungen, und die erste Kombination
von Vorschubrichtungen nach den Koordinaten wijü im ersten Trigger des Reversier-Ringscnieberegisters
25 gespeichert.
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Außerdem wird in das Register 25 vom Impulsgenerator 18 ein Impulssignal
eingegeben, das die gewählte Schiebegeschwindigkeit im Register. 25 bestimmt.
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Zu den ersten Eingängen der UND-Schaltungen 45.. .4 gelangt ein Impulssignal
vom Impulsgenerator 16, und den ersten Eingängen der UNDSchaltun0c'en 49...52 wird
gleichzeitig ein Impulssignal vom Ausgang des Generators 17 zugeführt.
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Bei der Eingabe der ersten Kombination von Vorschubrichtungen in
den ersten Trigger des Registers 25 erscheint am ersten Ausgang des letzteren ein
Signal, das zu den zweiten Eingängen der UND-Schaltungen 29, 33, 37, 41, 45 und
49 gelangt.
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Wenn die Spannung an der Elektroerosions-Funkenstrecke über der zulässigen
Betriebsspannung liegt, setzt der Leerlaufbetrieb
ein, und vom
ersten Ausgang des Verstärkers 23 wird auf die ersten Eingänge der UND-Schaltungen
29.. .32 ein Signal gegeben.
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Befinuet sich dabei der optische Kopf 7 über einem hellen Gebiet
der Zeichnung 2, so erscheint am zweiten Ausgang des Verstärkers 14 ein Signal,
das weiter zu den ersten eingängen der UND-Schaltungen 37...40 geleitet wird.
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Nach dem Durchgang der geöffneten UND-Schaltungen 45 und 49 gelangt
das impulssignal über die ODER-Schaltungen 57 und 58 zu den ersten Eingängen der
Verstärker 28 bzw. 27 und bestimmt die Drehgeschwindigkeiten der entsprechenden
Motoren 6, 13 bzw. 5, 12.
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Das ausgangsseitige Potential der geöffneten UND-Schaltung 29 wird
zum Eingang der ODER-Schaltung 53 übertragen, während das Ausgangspotential der
geöffneten UND-Schaltung 37 zum Eingang der ODER-Schaltung 54 gelangt.
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Nach dem Durchgang der ODER-Schaltung 53 erscheint das Signal an
dem Eingang des Verstärkers 28, welcher der Drehrichtung der @otoren 6 und 13 für
den Vorschub in der -x-Richtung entspricht.
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Gleichzeitig gelangt das Signal vom Ausgang der ODER-Schaltung 54
zum Eingang- des Verstärkers 27, welcher der Drehrichtung der Motoren 5 und 12 für
wen Vorschub in der + y-Richtung zugeordnet ist.
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dabei wird der optische Kopf 7 durch die rotoren 5 und 6 bezüglich
der eichnung 2 in den lioordinatenrichtungen -x und fy verschoben, in denen auch
vom Gerkzeug 10 geschnitten wird.
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Sobald der optische Kopf 7 bei seiner Bewegung nach der +y-Koordinate
die Grenze der Zeiciinunslinie 3 erreicht, d.h. sobald der Licht empfänger 63 (Fig.3)
einen balbdunkle halbhellen Bereich angibt, werschwindet das Signal an allen Ausgängen
des Verstärkers 14 (Fig .2) und folglich am ersten Eingang der UND-Schaltung 37.
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Der Verstärker 27 wird ausgeschaltet, da seinem Eingang kein Signal
vom Ausgang der ODER-Schaltung 54 zugeführt wird, und der Vorschub in der +y-Richtung
wird unterbrochen.
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Sobald der optische Kopf 7 durch den Vorschub nach der -x-Koordinate
wieder von der Grenze der Zeichnungslinie abweicht und über den hellen Bereich geschoben
wird, erscheint an zweiten Ausgang des Verstärkers 14 das Signal, das über wie ND-Schaltung
37 und die ODER-Schaltung 54 die rotoren 5 und 12 einschaltet und den Vorschub in
der +y-Icb.-@ung bewirkt, bis die entstandene Abweichung beseitigt wird, d.h. bis
der halbdunkle-halbhelle Bereicht wieder erreicht wird.
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Liegt die Spannung an der Elektroerosions-Funkenstrecke unter dem
zulässigen Betriebswert, so stellt sich der Kurzschlußbetrieb
ein,
und vom zweiten Ausgang des Verstärkers 23 wird auf die ersten Eingänge der UND-Schaltungen
33...36 ein Signal gegeben.
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Dabei wird die UND-Schaltung 33 geöffnet, und das Signal gelangt
über die ODER-Schaltung 55 zum anderen Eingang des Verstärkers 28, wobei die entgegengesetzte
Vorschubrichtung der otoren 6 und 13 eingeschaltet wird und der Kopf 7 sich in der
-y-Richtung soweit bewegt, bis er den dunklen Bereich der Zeichnunbslinie 3 wieder
erreicht.
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Bei dieser Kopfstellung erscheint das Signal am dritten Ausgang des
Verstärkers 14, während das Signal an seinem zweiten Ausgang verschwindet.
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Uber die geöffnete UND-Schaltung 41 und über die ODER-Schaltung 56
gelangt dieses Signal zum zweiten Eingang des Verstärkers 27, wobei die umgekehrte
Vorschubrichtung bei den rotoren 5 und '12 eingeschaltet wiiu und die Verschiebung
nach der +x-Koordinate begiant.
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Dieser Zustand dauert solange, bis der optische Kopf 7 vom dunklen
bereich wieuer ankommt und die Grenze der Zeichnungslinie 3 erreicht. å.h. bis das
Signal an den Ausgängen des Verstärkers 14 verschwindet.
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enn sich an der Funkenstrecke die zulässige Betriebsspannung einstellt,
wird der frühere Betriebszastana wiederhergestellt.
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Bei umrißkrümmun6en der Zeichnung 2 ist eine andere
Rombination
von Drehrichtungen und Vorschubgeschwindigkeiten erforderlich, aa an diesen stellen
ein Vorschub dem anderen nicht nachkommen kann.
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So nuß die Kombination von Vorschubgeschwindigkeiten und Vorschubrichtungen
in den Punkten a, b, c und d des kreis:L'örmigen Umrisses (Fig.4) geandert werden.
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ach dem Umlaui'en des Bogens "da" xvird der optische Kopr y (Fig.1)
bei der alten Kombination von Vorschubrichtungen und Vorschubgeschwindigkeiten weit
von der Linie 3 auf einen sehr hellen Bereich der Zeichnung 2 geschoben.
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Sobald zum Eingang des Verstärkers 14 das Signal ge-Dangt, das diesem
sehr hellen Bereich entspricht, erscheint an den zwei ersten Ausgängen des Verstärkers
14 ein Signal, welches weiter zum ersten Reversiereingang des Registers 25 übertragen
wird und die betreffende Schieberichtung für dieses Register 25 freigibt.
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Unter Einwirkung dieses Signals wird die erste im ersten Trigger
gespeicherte Kombination von Vorschubrichtungen in den zweiten Trigger des Registers
25 verschoben.
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Diese Verschiebung erfolgt bei Einwirkung von Taktimpulsen, die dem
Register 25 vom Ausgang des Impulsgenerators 18 zugeführt werden, und beim Vorhandensein
des Signals an einem der Reversiereingänge des Registers 25.
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Nach dieser Verschiebung verschwindet das Signal am ersten Ausgang
des Registers 25 und erscheint ein Signal an seinem zweiten Ausgang.
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Weiterhin gelangt dieses Signal zu den ersten Eingängen der [JND-Schaltungen
3G, 34, 38, 42, 46 und 50 (Fig.2) wobei au den zweiten Eingang der UND-Schaltung
38 ein Signal vom zweiten Ausgan' des Verstärkers 14 gegeben wird und am Ausgang
dieser UND-Schaltung 38 ein Signal erscheint, das über die ODER-Schaltung 55 zum
Eingang des Verstärkers 28 geführt wird.
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Angenommen tritt der Kurzschlußzustand ein, bei dem also zu den ersten
Eingängen der UND-Schaltungen 33.. .36 das Signal vom zweiten Ausgang des Verstärkers
23 gelangt.
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Bei der alten Vorschubkombination erfolgte in diesem Falle die Kopfverschiebung
nach der Koordinate +y mit einer Geschwindigkeit, die der Impulsfolgefrequenz des
Generators 16 entsprach, sowie die Verschiebung nach der Koordinate -x mit einer
der Impulsfolgefrequenz des Generators 17 entsprechenden Geschwindigkeit.
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Bei einer neuen Vorschubkombination bewirkt das am Eingang des Verstärkers
28 vom Ausgang der ODER-Schaltung 55 ankommende Signal die Verschiebung in der gleichen
Richtung +y, aber mit einer anderen Geschwindigkeit, da über die geöffnete UND-Schaltung
50 und über die ODER-Schaltun 57 zum anderen Eingang des Verstärkers 28 gleichzeitig
ein Signal mit bestimmter Frequenz vom Ausgang des Generators 17 gelangt.
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Zugleich wird dem Eingang des Verstärkers 27 vom Ausgang
der
geöffneten U£ND-Schaltung 34 über die ODER-Schaltun6 56 ein Signal zugeführt, das
die Verschiebung in der entgeengesetzen Richtung nach der Koordinate +x, aber mit
einer anderen Geschwindigkeit bewirkt, weil dabei auf den anderen Eingang des Verstärkers
27 über die geöffnete UliD-Schaltung 46 und über die ODER-Schaltung 58 ein Signal
vom Ausgang des Generators 16 gegeben wird.
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Ist aber die Umrißkrümmung so groß, daß die neue Vorschubkombination
die Rückführung des optischen Kopfes 7 zur Grenze der Zeichnungslinie 3 nicht gewährleisten
kann, so erfolgt im Register 25 nach der Ankunft des nächstfolgenden Taktimpulses
vom Ausgang des Generators 18 eine weitere Verschiebung in der gleichen Richtung,
und dadurch wird die automatische Einschaltung einer neuen Kombination von Vorschubrichtungen
und Vorschubgeschwindigkeiten gewährleistet.
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wei solche Vorgänge der Umschaltung von Vorschubrichtungen und -geschwindigeiten
genügen, um das Umlaufen einer beliebig gekrümmten Umrißbiegung sicherzustellen.
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Im Falle, wenn der optische Kopf 7 auf einen sehr dunklen Bereich
der Zeichnungslinie 3 gelangt, erscheint das Signal am dritten und am vierten Eingang
des Verstärkers 14 und wild zum anderen Reversiereingang des Registers 25 weitergeleitet,
wobei die erwähnte Schieberichtung im Register 25 umgekehrt wird und folglich die
automatische Umschaltung der Vorschubrichtungen und Vorschubgeschwindigkeiten
erfol-t,
welche die Rückkehr des optischen Kopfes 7 zur Grenze der Zeichnungslinie 3 gewährleisten.
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Der wesentliche Vorteil der vorgeschlagenen Linrichtung zur selbsttätigen
Steuerung von Elektroerosions-Schneidemaschinen besteht in ihrer Schnellwirkung
und Genauigkeit beim Verfolgen der Zeichnungslinie 3 an Stellen mit größerer dmrißkrümmung.
Dies wird durch Benutzung des Drehrichtungszählers 24 zur \Yahl von Drehrichtungen
der Antriebsmotoren während des Elektroerosions-Bearbeitungsvorganges sowie durch
Anwendung eines konstruktiv einfachen nichtschwenkbaren optischen Kopfes 7 mit geringer
Trägheit erreicht.
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Der Wegfall von zusätzlichen mechanischen Mitteln zur Synchronisierung
der Bewegung des Kopf es 7 und des Elektroerosions-Werkzeuges ( vorliegend des Drahtes
10) ermöglicht die universelle Anwendung der vorgeschlagenen Einrichtung für beliebige
Elektroerosi onsmaschinen mit Schrittantriebsmotoren.
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Außerdem kann die Einrichtung für beliebige Umrißschneidemaschinen
angewandt werden, die mit Fräser, Laser-und Gravierwerkzeugen arbeiten