DE2832646C2

DE2832646C2 - Elektronische Steuereinrichtung für den Antriebsmotor der Werkstückspindel einer Nockenschleifmaschine

Info

Publication number: DE2832646C2
Application number: DE2832646A
Authority: DE
Inventors: Nigel Thomas Rugby Warwickshire Barber; John David Netherton Peterborough Parnum
Original assignee: NEWALL ENGINEERING Co Ltd PETERBOROUGH NORTHAMPTONSHIRE GB
Current assignee: NEWALL ENGINEERING Co Ltd PETERBOROUGH NORTHAMPTONSHIRE GB
Priority date: 1977-07-26
Filing date: 1978-07-25
Publication date: 1984-05-17
Also published as: IT7826068A0; DE2832646A1; US4373301A; GB1596635A; US4299061A; FR2398573B1; IT1097319B; FR2398573A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Steuereinrichtung Tür den Antriebsmotor der Werkstückspindel einer Nockenschleifm^schine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Steuereinrichtung der genann'-?n Art ist aus der DE-OS 27 12 029 bekannt. Diese Steuereinrichtung muß jedoch unter entsprechendem Zeitaufwand bezüglich der Geschwindigkeitssteuerschaltung für den Umfangsvorschub des Werkstücks in relativ kleinen Winkelschritten programmiert werden wenn eine dem Verlauf des am Werkstück zu schleifenden Nockenprofils entsprechend kontinuierliche Änderung der Nockenumfangsgeschwindigkeit erreicht werden soll.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Steuereinrichtung der genannten Art so weiterzubilden, daß sie in gröberen Winkelschritten programmiert werden kann..

Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung geht aus dem Anspruch 2 hervor.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figuren in der folgenden Beschreibung näher erläutert. Von den Figuren zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels der elektronischen Steuereinrichtung, und

F i g. 2 und 2A Darstellungen eines typischen Werkstücks, beispielsweise einer Nockenwelle und sowohl die axialen als auch winkelmäßigen Lagen der darauf befindlichen Nocken.

Die Steuereinrichtung nach Fig. 1 wird durch Beschreibung eines typischen Schleifzyklus für einen Nokkenrohling auf der Nockenwelle 3 erläutert. Als Nokkenschleifmaschine ist die in der DE-OS 27 12 029 beschriebene Maschine vorausgesetzt

Die Umfangschleifscheibe dieser Maschine sei auf den im axialen Abstand L,\ von der Bezugsebene 23 in F i g. 2 auf der Nockenwelle 3 in F i g. 2 eingestellt und die Leitrolle liege an einer der Kopierschablonen der zur Nockenwelle 3 koaxialen Werkstückspindel an, die durch den Antriebsmotor der Maschine angetrieben wird. Wenn dies vollzogen ist, wird der Speicher 35 der Steuereinrichtung nach dem genauen Geschwindigkeitsprogramm zum Schleifen des genannten Nockens abgefragt. Die Zuordnung des Geschwindigkeitsprogramms zum genannten Nocken erfolgt über den axialen Abstand La- Außerdem wird der Nockenwinkel Qda bestimmt, um daraus die notwendige Drehzahl wie

ίο nachfolgend beschrieben abzuleiten.

Bei der Steuereinrichtung nach F i g. 1 steuert beispielsweise eine Steuerlogik 30 mit Folgezähler die übrigen Komponenten der Einrichtung. Zum Ingangsetzen der Werkstückspindel, die sich mit einer beliebigen Anfzngsdrehzahl drehen kann, werden die von einer geeigneten Quelle 32 stammenden Daten für die beliebige Anfangsdrehzahl in den Zähler 31 eingegeben. Dieser leitet sie direkt zu einem Digital/Analog-Wandler 33 weiter, der eine Bezugsspannung abgibt, die proportional zu der geforderten Anfangsdrehzahl ist Die Werkstückspindel und damit die Nockenwelle 3 dreht sich so lange, bis ein Markierer 34 einen Markicrüngsimpuls abgibt, der anzeigt, daß die Werkstückspindel in eine Bezugsdrehlage 28 gelangt ist, wie sie in der F i g. 2A dargestellt ist. In diesem Moment wird der Speicher 35 auf den Nockenwinkel Qda für den genannten Nocken abgefragt Der axiale Abstand La wird von einer Erfassungseinrichtung 36 eiaiittelt, die die Stellung des die Schleifscheibe tragenden Arbeitstisches angibt Der dem genannten Nockenrohling zugeordnete Nockenwinkel Qda wird in einen Winkelzähler 37 eingegeben, der dazu dient, den Drehwinkel Q zu überwachen, für den zu diesem Zeitpunkt Q = Qda gilt. Gleichzeitig kann wegen Q = Qda zu diesem Zeitpunkt der Speicher 37 auch eine Information bezüglich des Zustandes des Geschwindigkeitsprogrammes für diesen genannten Nocken entsprechend 0 = Qda liefern.

Das Geschwindigkeitsprogramm für einen bestimmten Nocken bezieht die Drehzahl Q auf den Winkel Q auf die Schleifgeschwindigkeit. Der Wirkel 0 wird von der Nockenbezugsgröße des betreffenden Nockens aus gemessen, die als der Moment definiert ist, bei dem die senkrechte Verbindungslinie zwischen der Drehachse der Nockenwelle 3 und dem davon am weitesten entfernten Scheitelpunkt des Nockens zur Mittelachse der Schleifscheibe ausgerichtet ist, wobei in dieser Nockenbezugsgröße der Winkel Q=O ist Wenn sich die Nokkenwelle 3 von diesem Nockenbezugspunkt des betreffenden Nockenrohlings fortdreht, nimmt der Winkel Q

so aufeinanderfolgende Werte an, bei denen entsprechende Änderungen in der Drehgeschwindigkeit der Nokkenwelle 3 erforderlich sind, um das gewünschte Nokkenjeschwindigkeitsprofil zu erhalten, das durch das dem Nockenrohling entsprechende Geschwindigkeitsprogramm festgelegt ist. Bei jedem Wert für den Winkel Q wird eine neue Geschwindigkeit Q und Beschleunigung Q'vom Speicher 35 entsprechend dem Geschwindigkeitsprogramm abgelesen.

Die Beschleunigung Q dient zur Steuerung der Rate, mit der die Geschwindigkeit Q wie nachfolgend beschrieben geändert wird.

Zu sämtlichen Zeitpunkten wird der Geschwindigkeitsbezug in digitaler Form, beispielsweise in einem binär kodierten Dezimalsystem dem Digital/Analog-Wandler 33 zugeführt, der eine dem jeweiligen Geschwindigkeitswert entsprechende Spannung abgibt.

Da die Nockenbezugsgröße für den jeweiligen Nokken gegenüber der Bezugsdrehlage 28 der Nockenwelle

3 um einen Nockenwinkel θο versetzt sein kann, ist dieser Nockenwinkel θο als auch der betreffende axiale Abstand L von der Bezugsebene 23 Teil des Programmes zur Herstellung des fertigen Werkstücks.

In der F i g. 2A sind die Nockenwinkel der verschiedenen Nocken mit θ_ΟΑ, Θοβ, &dc bis Qdh bezeichnet. Entsprechend sind die axialen Abstände der jeweiligen Nocken von der Bezugsebene 23 mit La bis Ln bezeichnet Die Erläuterung des typischen Schleifzyklus bezieht sich, wie schon erwähnt, auf den Nocken mi* dem axia-Ien Abstand La und dem Nockenwinkel Θοα- Dieser Nockenwinkel &da ist speziell zu 0° gewählt.

Unter Verwendung dieser Information sucht das zugeordnete Geschwindigkeitsprogramm die für diese Phase des Programms erforderliche Geschwindigkeit θ is und gibt sie in einen Zwischenspeicher 38 für die Geschwindigkeit ein. Das Programm sucht auch die dem Winkel θ = Qda zugeordnete Beschleunigung θ und gibt sie in einen Zwischenspeicher 39 für die Beschleunigung. Außerdem sucht das Programm den erforderlichen Änderungswinkel, d. h. den nächsten Wert für den Winkel Θ, bei dem das Geschwindigkeitsprograrnm diktiert, daß eine Änderung der Geschwind^keit θ notwendig ist, der in einen Zwischenspeicher 40 für den Änderungswinkel eingegeben wird. Ein Komparator 41 ermittelt nunmehr den Fehler, d.h. den Unterschied zwischen dem Wert am Ausgang des Geschwindigkeitszählers 31 und dem Wert in dem Zwischenspeicher 38 für die Geschwindigkeit und signalisiert dem Geschwindigkeitszähler 31, daß dieser eine Zählung nach oben oder nach unten vornimmt, bis der Wert am Ausgang des Geschwindigkeitszählers 31 gleich dem Wert am Ausgang des Zwischenspeichers 38 ist, wobei der Antriebsmotor die Werkstückspindel mit der erforderlichen, im Zwischenspeicher 38 eingestellten Geschwindigkeit θ dreht, weil der Wert am Ausgang des Geschwindigkeitszählers 31 über den Digital/Analog-Wandler 33 auch dem Antriebsmotor zugeführt wird. Die Zählgeschwindigkeit des Geschwindigkeitszählers 31 hängt von der zeitlichen Impulsanzahl ab, die von einer Modifikationseinrichtung 42 in Form eines Divisors abgegeben wird, der das Frequenzsignal aus einem Impulsgeber 43 durch den Wert am Ausgang des Zwischenspeichers 39 für die Beschleunigung dividiert, wodurch die Ausgangsänderungsrate des Zählers 31, d. h. die Rate, mit der Werte am Ausgang dieses Zählers geändert werden, und damit die Beschleunigung der Werkstückspindel und der von ihr angetriebenen Nokkenwelle 3 variiert werden.

Während der Drehung der Nockenwelle 3 leitet in der Zwischenzeit der Codierer 10 die Impulse zum Winkelzähler 37, wobei jeder Impuls einen Zuwachs in der winkelmäßigen Verlagerung der Werkstückspindel darstellt. Daher zählt der Winkelzähler 37 bei Drehung der Werkstückspindel nach oben, um in jedem Moment den genauen Wert für den Winkel 0zu überwachen. Wenn die betreffenden Werte an den Ausgängen am Winkelzähler 37 und dem Zwischenspeicher 40 für den Änderungswinkel gleich sind, d. h. der Winkel θ gleich dem Änderungswinkel ist, was von einem Komparator 44 erfaßt wird, so zeigt dies an, daß eine Geschwindigkeitsänderung an einem bestimmten Punkt erforderlich ist. Der Komparator 44 steht durch eine nicht näher dargestellte Einrichtung mit der Steuerlogik 30 in Verbindung, die so arbeitet, daß die neuen zur nunmehr erforderlichen Geschwindigkeit θ und Beschleunigung Θ in Beziehung stehenden Daten und der nächste Änderungswinkel, bei dem sich die Geschwindigkeit wieder ändern muß, ausgewählt werden. Diese neuen Daten werden den betreffenden Zwischenspeichern 38,39 und 40 zugeführt, wonach sich der vorbescliriebene Prozeß wiederholt. Wenn der Wert für den Winkel θ im Winkelzähler 37 360° erreicht, kehrt dieser automatisch für die nächste Umdrehung, d. h. zur Wiederholung des Geschwindigkeitsprogramms auf Null zurück. Bei jeder Ablesung des Markierungsimpulses aus dem Markierer 34 wird der Wert für den zugeordneten Nockenwinkel Θοα erneut in den Winkelzähler 37 eingegeben, um akkumulative Fehler am Wert des Winkels Θ zu verhindern, der dort vom Codierer 10 aufgezeichnet wird. Alternativ dazu könnte der zugeordnete Nockenwinkel Θοα gegen den am Ausgang des Winkelzählers 37 gegebenen Werte des Winkels 0zur Vermeidung eines Fehlers überprüft werden, wenn der Markierungsimpuls aus dem Markierer 34 abgelesen wird.

Die Steuerlogik 30 mit Folgezr.hlern steuert das gesamte Vorbeschriebene und ermöglicht weiter die Eingaben neuer Daten in den Speicher 35 über Schalten eine Tastatur, einem Band oder ei'-sr anderen Eingabeeinrichtung 45. Diese erlauben auch, wenn erforderlich, eine Veränderung irgendeines einzelnen Programmteiles.

Am Ende des Schleifvorganges, d. h. nach Erhalt des gewünschten Nockenprofils an dem betreffenden Nokkenrohling, wird die Schleifscheibe auf den nächsten Nockenrohling mit dem axialen Abstand Lb und die Leitrolle auf eine zugeordnete Kopierschablone eingestellt. Und der vorstehend beschriebene Schleifzyklus wird erneut eingeleitet, wobei das dem axialen Abstand Lb und dem Nockenwinkel Θοβ zugeordnete Geschwindigkeitsprogramm ausgewählt wird, mit dem d^e.entsprechende Geschwindigkeit Θ. Beschleunigung Θ und der Änderungswinkel ermittelt werden. Dieser Prozeß wiederholt sich für jeden Nockenrohling an der Werkstückspindel 3.

Wenn die zu schleifenden Profile verschiedener Nokken der Nockenwelle 3 unterschiedlich jind, r.o daß jedes einzelne Profil unabhängig programmiert und geschliffen werden muß, enthält der Speicher 35 so viele unterschiedliche Geschwindigkeitsprogramnie. wie unterschiedlich zu schleifende Nockenprofile vorhanden sind, wobei jedem unterschiedlichen Ncckenprofil ein Geschwindigkeitsprogramm zugeordnet ist. Jedes dieser unterschiedlichen Programme wird über den axialen Absland L des zugeordneten Nockens adressiert. Sobald das richtige Programm identifiziert ist, kann der Speicher 35 die Anfangswerte für Θ_ο. Θ, Θ Beschleunigung und den Änderungswinkel liefern und dadurch der betreffende Schleifzyklus eingeleitet werden.

Der Nockenwinkel Θο braucht nicht in den Winkelzähler 37 eingegeben zu werden, wenn die Nockenbezicjsgröße mit der Bezugsdrehlage übereinstimmt, wie dies für den ersten Nockenrohling mit dem Abstand L,\ und dem Nocke*?winkel Θο,\ in den Fig. 2 und 2A. der Fall ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronische Steuereinrichtung für den Antriebsmotor der Werkstückspindel einer Nockenschleifmaschine, wobei die Steuereinrichtung eine Geschwindigkeitssteuerschaltung umfaßt, die die Drehzahl des Antriebsmotors derart steuert daß die Umfangsvorschubgeschwindigkeil des Werkstücks konstant gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung zusätzlich eine Beschleunigungssteuerschaltung (39, 42, 43) umfaßt, die die von der Geschwindigkeitssteuerschaltung (31, 32, 38, 41) abgegebene Impulsfolgefrequenz für den Antriebsmotor nach Maßgabe von im Speicher (35) der Steuereinrichtung zu bestimmten Winkelwerten abgelegten Beschleunigungswerten modifiziert

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungssteuerschaltung (39_f 42, 43) einen elektrische Impulse mit konstanter Frequenz abgebenden impulsgeber (43) und eine Modifikationseinrichtung (42) aufweist, die die Frequenz der vom Impulsgeber (43) abgegebenen Impulse nach Maßgabe der einzelnen Beschleunigungswerte ändert.