DE2849314A1

DE2849314A1 - Verfahren zur lagesteuerung bei holzbearbeitungsmaschinen

Info

Publication number: DE2849314A1
Application number: DE19782849314
Authority: DE
Inventors: Masakazu Honda; Yukitomo Suzuki
Original assignee: HEIAN IRON WORKS Ltd
Current assignee: HEIAN IRON WORKS Ltd
Priority date: 1977-11-16
Filing date: 1978-11-14
Publication date: 1979-05-17
Also published as: GB2011649B; GB2011649A; IT7829783A0; IT1100251B; DE2849314C2; JPS6156056B2; JPS5471482A

Description

DIPL-ING. HORST ROSE DIPL.-iNG. PETER Kj

PATENTANWÄLTE ^'

2- 13 Nov. 1978

3353 Bad Gandersheim, "'

Postfach 129

Hohenhöfen 5

Telefon: (05382)2842

Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandersheim

Unsere Akten-Nr. .Zf ^ 7'<

HEIAN IRON WORKS, LTD

Patentgesuch vom IQ Mq,, ]Q]Q 2947/1

HEIAN IRON WORKS, LTD.

411 Aioi-cho, Hamamatsu-shi, Shizuoka JAPAN

Verfahren zur Lagesteuerung bei Holzbearbeitungsmaschinen,

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lagesteuerung bei Holzbearbeitungsmaschinen. Sie betrifft insbesondere ein Steuersystem bzw. -Verfahren für pronnpteund betriebssichere Durchführung der Einbzw. Verstellung einer Holzbearbeitungsmaschine, die viele, mit Gewinde versehene Führungsspindeln zur Ausführung der Lageänderung von z. B. Bohrern, Fräsern und dergleichen besitzt.

Bei der Durchführung der Verstellung des Rahmens und des Bettes in einer Holzbearbeitungsmaschine ist es nicht möglich, das Bett präzise an einer gewünschten Stellung durch Betätigung der Führungsspindel ohne eine spezielle Messung einzurichten, weil zwischen der Führungsspindel und der mit der Spindel zusammenwirkenden Mutter immer ein

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Spiel als nicht vermeidbarer Nachteil vorhanden ist. Zusätzlich entsteht auch eine Schwierigkeit durch solche Umstände, die darin bestehen, daß ein großes Drehmoment für den Beginn der Bewegung aufgrund z. B einer Verhärtung von Schmierfett etc. erforderlich ist.

Es ist daher erforderlich, die Verstellung auf solche Weise durchzuführen, daß die Bewegung in einem mittleren Weg promptund genau und auf ein Anhalten hin so abgestuft verläuft, daß das Auftreten eines "Überschießens" vermieden wird und zur gleichen Zeit der Zustand des Eingriffs der Mutter identisch'mit dem am Anfang erhalten werden kann.

Diese Forderungen werden erfindungsgemäß gelöst durch die folgenden Verfahrens schritte:

Übertragen von η Impulsen auf einen Impulsmotor, der mit einer mit Gewinde versehenen, die Lageänderung eines Bettes relativ zu einem Rahmen bewirkenden Führungsspindel verbunden ist, welche Impulse einer Verschiebung entsprechen, die größer als das Spiel in Abwärts richtung in einem ersten Schritt ist,

Übertragen einer bestimmten Anzahl von Impulsen danach in einem zweiten Schritt, welche Impulse dem Nennbetrag der Bewegung des Bettes in der erwarteten Bewegungsrichtung des Bettes entsprechen,

und schließlich

Übertragen von wiederum η Impulsen mit niedriger Taktfolge in Aufwärtsrichtung in einem dritten Schritt.

Dabei werden die einzelnen Erfordernisse mechanisch durch Verwendung von Funktionen elektronischer Signale erfüllt.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, soll die Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.

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Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Holzbearbeitungsmaschi

ne entlang einer Führungsspindel,

Fig. 2-1 ein Diagramm, das den Bewegungsablauf des Bet

tes (Ordinate) über der Zeit (Abzisse) zeigt, wobei das Bett nach oben bewegt wird, und

Fig. 2 -II ein Diagramm, welches den Bewegungsablauf

des Bettes zeigt, wobei das Bett nach unten bewegt wird.

Auf einem Rahmen 1 ist eine mit einem Gewinde versehene Führungsspindel 2 drehbar in einer solchen Weise angeordnet, daß die axiale Bewegung begrenzt ist, und sie ist unmittelbar mit einem Impuls- motor 3 verbunden, der auf dem Rahmen 1 befestigt ist. Für die Führungsspindel 2 wird im allgemeinen eine Kugelschraube (ball^crew) oder

dergleichen verwendet, z. B. ein Rechteckgewinde, mit dem das Muttersteht teil im Bett 4, ein Paar bildend , in Eingriff; um zu ermöglichen, daß das Bett 4 relativ zum Rahmen 1 gleiten kann. Ein Werkzeug , wie z. B. ein Schneidewerkzeug , eine Ausrückvorrichtung oder dergleichen ist auf dem Bett befestigt, um ein Holzstück in eine geeignete , endgültige Form zu bringen.

Wenn man nun eine Standardlinie 5 des Rahmens 1 an einer bestimmten Stellung auf dem Rahmen und eine Standardlinie 6 für das Bett an einer bestimmten Stelle am Bett 4 betrachtet, dann wird die Entfernung zwischen den beiden im folgenden als "Kontroll-Länge" bezeichnet und die Gesamtsumme der axialen Zwischenräume, die zwischen der Führungsspindel 2 und dem Rahmen 1 in dem oben erwähnten , die axiale Bewegung begrenzenden Abschnitt und zwischen den Gewindegängen der Führungsspindel und des Bettes aufgrund des Spieles vorhanden sind,

■wird mit

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'Lockerheit" bezeichnet.

Solange die mechanische Bewegung gering ist, sollte eine Lockerheit vorzugsweise nicht vorhanden sein. In der Praxis jedoch versucht man, diesen Wert auf etwa o, 3 bis o, 6 mm im Normalzustand zu halten, um nicht in einen negativen Wert in jedem Zustand zu gelangen, sogar in einem solchen Falle, in dem eine größere Beanspruchung auftritt, die von einem Werkstück mit hohem Gewicht oder von thermischer Ausdehnung hervorgerufen bzw. erzeugt wird.

Andererseits beträgt die Toleranz, die für ein Holzprodukt gefordert ist, o, 1 mm und das Gesamtsignal in einem NC-Steuer system entspricht o, o2 mm. Daher hängt der Einfluss auf die Präzision der Arbeit in besonderer Weise von der Steuerung der Lockerheit ab.

Die Erfindung gründet sich auf der Voraussage der Existenz einer solchen Lockerheit und beabsichtigt, die Größe der Lockerheit in einem solchen Zustand zu steuern, daß die Führungsspindel in eine vorbestimmte Richtung gedrückt wird, wobei man eine bestimmte Lockerheit berücksichtigt, die während des Steuerungsablaufs vorhanden ist.

Es ist natürlich, anzunehmen, daß die Richtung, in der sich das Werkstück relativ zu der Führungsspindel entsprechend dem Druck, dem Gewicht und dergleichen spontan zu bewegen versucht, nach abwärts geht und die umgekehrte Richtung nach oben verläuft.

In den Fig. 2-1 und 2-11 stellt dieAbzisse die Zeit und die Ordinate die Größe der Bewegung dar, worin die obere Richtung der Aufwärts bewegung und die untere Richtung der Abwärtsbewegung entspricht, wie oben erwähnt. U bezeichnet die obere Grenze und L zeigt die untere Grenze der Bewegung des Bettes 4 an.

Fig. 2-1 zeigt eine Bewegung, wobei das Bett 4 , das zu Anfang an einem Punkt A steht, nach oben über eine Strecke Xg an den Ort B bewegt wird. Die Fig. 2-11 zeigt eine Bewegung, worin das Bett, das zu

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Anfang bei A steht, nach unten eine Strecke X weit an den Ort C bewegt wird. G und (-> sind die Größe der Lockerheit bzw. die Größe des Rückschrittes.

Wenn in dem Falle, der in der Fig. 2-1 dargestellt ist, nFmpulse, die der Rückfahrweglänge entsprechen, in Richtung abwärts im ersten Schritt abgegeben werden, dann wird sich das Bett 4 nicht bewegen, bis die Lockerheit verschwindet und durch weitere Drehung der Führungsspindel das Bett anfängt, sich vom Punkt A wegzubewegen: es bewegt sich von dort zum Punkt 7 über eine Entfernung (ß -G). Dann wird das Bett 4 in dem zweiten Schritt auf die Abgabe von Impulsen, die der Größe der Bewegung von X^i*¹ Nennlänge nach oben entsprechen, anlaufen, nachdem die Lockerheit , die aufgrund der Umkehrung der Bewegungsrichtung in Erscheinung tritt, überwunden ist. Das Bett 4 bewegt sich in die Stellung 8 über eine Entfernung(Xg - G) . Danach wird im dritten Schritt das Bett stufenweise in die Stellung 9 über eine Entfernung jj weiter gefahren und zwar durch die Abgabe von η Impulsen, die der Größe der Bewegung von [J in Aufwärts richtung entsprechen, und zwar bei einer Ganggeschwindigkeit von etwa einem zehntel von derjenigen im ersten und im zweiten Schritt.

Der Gesamtbetrag bzw. die Gesamtlänge der Bewegung des Bettes vom Punkt A kann auf folgende Weise berechnet werden, wobei eine Bewegung nach unten durch das - Zeichen bezeichnet ist·'

-(/?>- G)+ X_B -G+ /i = X_B (1)

Daher ist es klar, daß der Punkt 9 exakt mit der Koordinate am Objekt zusammenfällt und daß die Lockerheit identisch mit derjenigen -des ursprünglichen Zustandes ist.

Es sei Bezuggenommen auf die Fig. 2-II. Die Bewegung des Bettes 4 ist so, daß dann, wenn η Impulse , die der Entfernung /3 entsprechen,

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nach unten im ersten Schritt abgegeben werden, das Bett 4 mit seiner Bewegung nur dann beginnt, nachdem die Lockerheit überwunden worden ist, und sich von dem Punkt A hin zum Punkt 10 über eine Entfernung ( (b - G) bewegt, daß dann im zweiten Schritt durch Abgabe von Impulsen, die der Entfernung X in Nennlänge in Abwärts richtung entsprechen, das Bett 4 über eine Entfernung X in die Lage 11 hinabfährt und daß durch

darauffolgende Abgabe von η Impulsen, die der Größe von (b in Aufwärts richtung im dritten Schritt bei einer Ganggeschwindigkeit von etwa l/lO von derjenigen im ersten und im zweiten Schritt entsprechen , sich das Bett 4 über eine Entfernung von ( β -G) in die Stellung 12 bewegt, nachdem die Lockerheit, die aufgrund der Umkehrung der Bewegungsrichtung auftritt, überwunden ist.

Hier wird der Gesamtbetrag der Bewegung bzw. die gesamte Länge der Bewegung -wie folgt ausgerechnet:

- ψ -G) -X_c+ ( (b -G)3= -X_c (2)

Auf diese Weise stimmt der Punkt 12 exakt mit der Koordinate überein, die erwartet worden ist, und der Zustand der der Lockerheit gleicht dem ursprünglichen Zustand.

Die Bedingung, unter der die Gleichungen(l) und (2) eingehalten werden können, ist /j *> G · Die Größe des Rückwärtslaufes kann allgemein 2 mm betragen.

Die Bewegung nach unten im ersten Schritt ist insoweit vorteilhaft, als das große Startmoment , welches am Anfang erwähnt worden.ist, aufgrund des Leerlaufes entsprechend der Lockerheit verringert bzw. nicht mehr vorhanden ist.

Ein "Überschießen" entsprechend der Trägheitskraft kann an den Punkten 8, 9 und 12 während des erfindungsgemäßen Bewegungsablaufes angenommen werden. Jedoch kann ein solches Überschießen

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während der Bewegung mit niedriger Geschwindigkeit im dritten Schritt aufgefangen werden, sodaß das Auftreten eines Überschießens an den Punkten 9 und 12 durch Anhalten aus geringer Geschwindigkeit vermieden wird.

Auf diese Weise ist das erfindungsgemäße Steuermeßverfahren geeignet für NC-Steuerungen, da es gleiche, wirkungsvolle Ergebnisse nicht nur bei der Abwärtsbewegung , sondern auch bei der Aufwärtsbewegung erzielt, wie in der Tabelle 1 zu ersehen ist.

	erster Schritt	Anzahl der Impulse	Richtung	Ge s chwindigkeit
I	zweiter Schritt	η	abwärts	no rmal
II	dritter Schritt	entsprechend dem Wert der erforderlichen Bewegung	notwendige Richtung	normal
III	η	aufwärts	gestuft

Tabelle 1

In der obigen Beschreibung wurde eine Erläuterung der Erfindung nur für die Steuerung einer einzigen Führungsspindel angegeben. In heute verwendeten Holzbearbeitungsmaschinen jedoch sind zehn und mehr Spindeln einzurichten. Erfindungsgemäß können diese Spindeln präzise und promptmittels einer NC-Steuerung eingerichtet werden, was zur Verbesserung der Produktivität merkbar beiträgt.

- Patentanwälte Dlpl.-lng. Horst Rose Dipl.-lng. Peter Kosol

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Leerseite

Claims

DIPL-ING. HORST ROSE DIPL-ING. PETER KQSkL₀₁ ,

/ O M- Cj O IH PATENTANWÄLTE

3353 Bad Gandersheim, "} .3. iiOV. 19/Ö

Postfach 129 Hohenhöfen 5 Telefon: (05382) 2842

Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandershelm

Unsere Akten-Nr. 2⁰I^ ΪΜ

HEIAN IRON WORKS, LTD

Patentgesuch vom jg NOV. 1978 2947/1

Patentanspruch

"Verfahren zur Lagesteuerung bei Holzbearbeitungsmaschinen, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Übertragen von η Impulsen auf einen Impulsmotor (3), der mit einer mit Gewinde versehenen, die Lageänderung eines Bettes (4) relativ zu einem Rahmen (1) bewirkenden Führungsspindel (2) verbunden ist, welche Impulse einer Verschiebung entsprechen, die größer als das Spiel in Abwärts richtung in einem ersten Schritt ist,

Übertragen einer bestimmten Anzahl von Impulsen danach in einem zweiten Schritt, ■welche Impulse dem Nennbetrag der Bewegung des Bettes in der erwarteten Bewegungsrichtung des Bettes entsprechen,

und schließlich

Übertragen von wiederum η Impulsen mit niedriger Taktfolge in Aufwärtsrichtung in einem dritten Schritt.

Patentr.p.v;-Üe D!pl.-Ing. Korsi Rose Dipl.-!ng. Peter Kocsl

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