DE2724808C3 - Antriebsvorrichtung für die Quervorschubbewegung des Werkzeugs an Einrichtungen zum Materia] abtragenden Bearbeiten von Drehteilen - Google Patents

Antriebsvorrichtung für die Quervorschubbewegung des Werkzeugs an Einrichtungen zum Materia] abtragenden Bearbeiten von Drehteilen

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Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für die Querschubbewegung des Werkzeuges an Einrichtungen zum Material abtragenden Bearbeiten von Drehteilen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine solche Antriebsvorrichtung ermöglicht es, die gewünschte räumliche Form eines Drehteiles mit Hilfe bekannter Einrichtungen der elektronischen Datenverarbeitung in digitaler oder analoger Form zu speichern und so abzurufen, daß dem elektrisch gesteuerten Stellmotor synchron zu den Arbeitsbewegungen der Bearbeitungsmaschine jeweils im richtigen Moment die dem an der betreffenden Werkstückstelle erforderlichen Abstandsmaß zwischen Drehmitte und Werkzeugspitze analoge elektrische Spannung als Stellsignal zugeführt werden kann.
Mit dem Oberbegriff des Anspruchs I knüpft die Erfindung an den Stand der Technik von Antriebsvorrichtungen gemäß der DE-PS 12 68 936 an, aus der eine Einrichtung bekannt ist, bei der der Stellmotor durch einen von einer Erregerspule umgebenen magnetostriktiven zylindrischen Körper gebildet ist. Bei dieser Ausführung werden zwar Arbeitsungenauigkeiten aufgrund von Spiel- und Verschleißeinflüssen vermieden, wie sie bei Einrichtungen auftreten, die mittels eines Hebelsystems umlaufende Kopiernocken abtasten und auf das Drehteil übertragen. Dafür besteht der wesentliche Nachteil dieser Ausführung jedoch darin, ί daß die durch Magnetostriktion erzielbaren Längenänderungen des Stellgliedes im Verhältnis zu dessen ursprünglicher Länge sehr gering sind, so daß man, um genügend große Zustell- bzw. Vorschubbewegungen zu erzielen, sehr lange und entsprechend schwer uiiter-
I" bringbare magnetostriktive Körper verwenden muß oder gezwungen ist, unter Verlust an Genauigkeit die Stellbewegung über mechanische Obersetzungsglieder auf den praktisch erforderlichen Wert zu vergrößern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen
ιi Nichteil zu vermeiden und eine Antriebsvorrichtung zu schaffen, die nur wenig Raum beansprucht und trotzdem eine schnell ansprechende und genaue Quervorschubbewegung des Werkzeuges über einen relativ großer Weg ermöglicht. Dabei sollen die Bewegungen des Werkzeu-
2» ges nicht nur von einer fest vorgegebenen Sollwertkurve gesteuert werden, sondern das Werkzeug soll zusätzlich noch durch ständigen Vergleich des Sollwerts mit dem tatsächlichen Istwert in seiner Stellung zum Drehteil lagegeregelt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß jeweils durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 3 erfaßten Merkmale gelöst.
Der Tauchspulenmotor nach Anspruch 1 ist besonders vorteilhaft. Er nimmt nur wenig Raum ein, da er aus
»ι wenigen einfachen und kleinen Teilen besteht. Eine Tauchspule reagiert sehr schnell auf die Änderung des sie durchfließenden Stromes und weist nur kleine bewegte Massen auf. Der Tauchspulenmotor erlaubt daher genaue, schnell wirksame lineare Bewegungen.
Jr> Schließlich ist die Auslenkbarkeit der Tauchspule nur durch die Spulenlänge bzw. ihr Führungssystem begrenzt. Dadurch, daß die Tauchspule relativ große Auslenkungen erlaubt, besteht die Möglichkeit, das Werkzeug vorteilhafterweise ohne Zwischenglieder
w unmittelbar am Träger der Tauchspule anzubringen. Die Federglieder und der elektrische Lageregelkreis dienen dazu, entsprechend einer vorgegebenen Sollwertfunktion die erforderliche Stellbewegung zu erzeugen und frei vom Einfluß von Störkräften zu halten. Dabei ist von
·»' besonderer Bedeutung, die Anwendung eines Lageregelkreises, bei dem die Tauchspule ihre elektrischen Impulse von einem Lageregler erhält, der aus einem Steuergerät die dort nach einer Sollkurve eingespeicherten Werte für die zur Erzielung einer bestimmten
ι» Werkstückform erforderlichen Werkzeugstellungen erhält, diese mit den Istwerten der Werkzeugstellungen vergleicht und gegebenenfalls bei Abweichungen zwischen 1st- und Sollwert die elektrischen Steuerimpulse zur Tauchspule so korrigiert, daß das Werkzeug stets
1Vi die gewünschte Sollstellung einnimmt.
Nach Anspruch 2 sollen in Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 1 die Federglieder, mit denen die Tauchspule und das Werkzeug fest verbunden sind, in Richtung der Quervorschubbewegung auslenk-
w) bare Membranfedern sein, die eine Bewegung des Werkzeuges quer zu dieser Richtung nicht zulassen. Die Führung des Werkzeuges erfolgt über solche Membranen praktisch völlig spielfrei.
Die mit dem in einen Lageregelkreis geschalteten
M Tauchspulenmotor erzielbaren Vorteile lassen sich im Prinzip auch mit dem gemäß Anspruch 3 vorgesehenen, zur Erzeugung von Stellbewegungen an sich bekannten Torquemotor vergleichbar gut erreichen. Allerdings
muß die Kräfteübertragung dabei über Gelenke erfolgen, wodurch die mit dem Tauchspulenmotor erzielbare spielfreie Kräfteübertragung nicht ganz so gut erreicht wird.
Elektromagnetische Stellmotoren, bei denen wie bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Tauchspulenmotor elektrische Leiter in Form einer Spule in einem Magnetfeld entsprechend dem Spultastrom und der magnetischen Feldstärke bewegbar sind bzw. die nach dem Prinzip des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Torquemotors arbeiten, sind im Stand der Technik z. B. bereits eus DE-PS 5 84 086 bzw. aus der US-PS 37 94 868 bekannt. Mit der dort jeweils beschriebenen an eine spezielle Art des Einsatzes angepaßten Ausführung derartiger Stellmotoren ist es jedoch nicht möglich, exakt der Länge nach definierte Quervorschubbewegungen für ein Werkzeug in kürzesten Zeiteinheiten zu erreichen.
An Hand der Zeichnung werden nachstehend Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 eine schematische Darstellung der Ari.riebsvorrichtung,
F i g. 2 einen Längsschnitt durch den Tauchspulenmotor,
F i g. 3 einen Längsschnitt durch den Torque-Motor.
Auf einem Querschlitten 1 ist gemäß F i g. 1 ein Tauchspulenmotor 2 befestigt Der Tauchspulenmotor 2 besteht gemäß Fi g. 2 aus einer Tauchspule 3 und einer einen Weicheisenkern 4 umgebenden Erregerspule 5. Die Tauchspule 3 ist an einem topfförmigen Träger 6 angebracht An seiner Stirnseite ist der Träger 6 mit einer in Richtung der Quervorschubbewegung auslenkbaren Membrane 7 und einem ein Werkzeug 8 fassenden Haltering 9, an seiner dem Werkzeug 8 abgewandten Seite mit einem in Richtung der Quervorschubbewegung abstehenden Bolzen 10 verschraubt Die Membrane 7 ist an ihrem äußeren Rand zwischen der Stirnfläche eines zylinderförmigen Gehäuses 11 und einen Ring 12 fest eingespannt. Der Bolzen 10 greift mit Spiel in eine zentrale Bohrung 13 des von der Erregerspule 5 umgebenen Weicheisenkernes 4 ein und ist an seinem dem Träger 6 fernen Ende mit einer zweiten in Richtung der Quervorschubbewegung auslenkbaren Membrane 14 verschraubt. An ihrem äußeren Rand ist die Membrane 14 zwischen der dem Träger 6 fernen Stirnfläche des Gehäuses 11 und einem Gehäusedeckel 15 fest eingespannt. In eine zentrale Gewindebohrung 16 des Gehäusedeckels 15 ist ein Istwertgeber 17 eingeschraubt, dessen Tauchteil 18 mit der Membrane 14 und dem Bolzen 10 verschraubt ist. Aus einer BoLrung 19 durch das Gehäuse 11 führt die Stromzuführungsleitung 20 für die Erregerspule 5, aus einer Bohrung 21 die Leitung 22 für die Tauchspule 3.
Ober die Leitung 20 ist die Erregerspule 5 mit einer Stromquelle 23 verbunden (F i g. 1). Über die Leitung 22 ist die Tauchspule 3 mit dem Ausgang 24 eines elektrischen Lagereglers 26 verbunden. Der Lageregler 26 ist außerdem an den Istwertgeber 17 und den Ausgang 27 eines Steuergerätes 25, in dem die gewünschte Form des zu verarbeitenden Werkstückes gespeichert ist, angeschlossen. Das Steuergerät 25 ist mit einem die Lage des Werkzeug-Arbeitsschlittens 30 (Längsschlittens) abtastenden Schlittenpositionsgeber 28 und einem die Lage der Arbeitsspindel 32 abtastenden Spindelpositionsgeber 29 verbunden. Der Läufer 34 des Spindelpositionsgebers 29 ist unmittelbar an der ein Drehteil 31 tragenden Spindel 32 befestigt.
Die Vorrichtung gemäß F i g. 1 mit dem Tauchspulenmotor nach F i g. 2 arbeitet folgendermaßen:
Der Spindelpositionsgeber 29 erzeugt während der Bearbeitung des Drehteiles 31 ein elektrisches Signal, welches der jeweiligen Winkelstellung der Spindel 32 entspricht In analoger Weise repräsentiert das vom Schlittenpositionsgeber 28 abgegebene elektrische Signal die jeweilige Position des Längsschlittens 30 während der Bearbeitung. Beide Signale werden fortlaufend in das Steuergerät 25 eingegeben. Im Steuergerät 25 sind die Daten der der jeweiligen Winkelposition der Spindel 32 und der jeweiligen Längsposition des Schlittens 30 zuge.-.'dneter. Bahnpunkte der gewünschten räumlichen Form des Drehteiles 31 abgespeichert Vorgenannte Daten werden im Steuergerät 25 zu einer gemeinsamen elektrischen Information verarbeitet, die dem Momentanwert des Abstandes zwischen der Spitze des Werkzeuges 8 und der Mittelachse der Spindel 32 entspricht Die Daten der für das gewünschte Drehteil 31 herzustellenden räumlichen Außenform werden vor der Bearbeitung des ersten Drehteiles mit Hilfe der bekannten Mittel der Datenübertragung über die Datenzuführung 35 in das Steuergerät 25 eingegeben. Die vom Steuergerät 25 aufbereiteten Informationen stehen am Ausgang 27 des Steuergerätes 25 zur Verfügung und fließen dem Eingang 33 des elektrischen Lagereglers 26 zu, der den Tauchspulenmotor 2 veranlaßt, mit sehr geringer Nachlaufzeit den der elektrischen Information des Steuergerätes 25 entsprechenden Abstand zwischen der Spitze des Werkzeuges 8 und der Mittelechse tier Spindel 32 einzustellen.
Durch den Istwertgeber 17 wird die jeweilige Ist-Stillung des Werkzeuges 8 ermittelt und an den Lageregler 26 weitergegeben. Dort wird dieser Ist-Wert mit dem von Steuergerät 25 vorgegebenen Soll-Wert für die Werkzeugstellung verglichen. Bei Abweichungen sorgt der Lageregler 26 für eine Korrektur der über die Leitung 22 der Tauchspule 3 erteilten Impulse.
Der in F i g. 3 dargestellte Torquemotor setzt sich zusammen aus zwei von elektrischen Spulen 36 umschlossenen Weicheisenkerzen 37, zwischen deren Polen ein Anker 38 über eine Torsionsfeder bzw. -stab 39 mittig gelagert ist. Die die Form des zu bearbeitenden Werkstückes 31 wiedergebenden elektrischen Steuerimpulse werden den Spulen 36 zugeführt. Durch die über die Spulen 36 erfolgende magnetische Polung der Weicheisen.kerne 37 wird der als Permanentmagnet ausgebildete Anker 38 um die Achse der Torsionsfeder 39 geschwenkt bzw. ausgelenkt. Die Auslenkung des Ankers 38 wird über einen Hebelmechanismus 40, 41 auf das Werkzeug 8 übertragen, mit dem das Werkstück 31 bearbeitet wird.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Antriebsvorrichtung für die Quervorschubbewegung des Werkzeuges an Einrichtungen zum Material abtragenden Bearbeiten von Drehteilen, insbesondere solchen Drehteilen, die von der genauen Kreisform abweichende und gegebenenfalls auch unregelmäßige Mantellängsprofile aufweisen, mit einem elektrisch steuerbaren Stellmotor für das Werkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor ein elektromagnetischer Tauchspulenmotor (2) mit einer Tauchspule (3) ist, die mit dem Werkzeug (8) unmittelbar verbunden ist, durch in Richtung der Quervorschubbewegung auslenkbare Federglieder (7, 14) geführt ist sowie mit einem Istwertgeber (17) für die Werkzeugstellung in Wirkverbindung steht und der Regelsignale eines an sich bekannten Lageregelkreises zuführbar sind.
2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne.·, daß die auslenkbaren Federglieder VJ, 14) Membranfedern sind, die in Richtung der Quervorschubbewegung des Werkzeuges (8) auslenkbar sind, jedoch quer zu dieser Richtung keine Verschiebung zulassen.
3. Antriebsvorrichtung für die Querschubbewegung des Werkzeuges an Einrichtungen zum Material abtragenden Bearbeiten von Drehteilen, insbesondere solchen Drehteilen, die von der genauen Kreisform abweichende und gegebenenfalls auch unregelmäßige Mantellängsprofile aufweisen, mit einem elektrisch steuerbaren Stellmotor für das Werkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor ein elektromagnetischer Torque-Motor ist, bei dem zwischen den Polen eines Elektromagneten mit zwei Erregerspulen (>.6) über einen Torsionsstab (39) ein als Permanentmagnet ausgebildeter Anker (38) mittig gelagert ist, der über einen Hebelmechanismus (40, 41) mit dem Werkzeug (8) verbunden ist und der entsprechend den Erregerspulen (36) zugeführten Regelsignalen eines an sich bekannten Lageregelkreises auslenkbar ist.
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