DE3007735A1

DE3007735A1 - Einstellvorrichtung fuer werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE3007735A1
Application number: DE19803007735
Authority: DE
Inventors: Ian Barry Golding; Julius Harman
Original assignee: Webster & Bennet Ltd
Current assignee: Webster & Bennet Ltd
Priority date: 1979-03-01
Filing date: 1980-02-29
Publication date: 1980-09-04
Also published as: IT8020302A0; IT1140762B; GB2044482A

Description

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einstellvorrichtung für Herkzeugmaschinenen mit einem beweglichen Teil. Als Beispiel eines derart beweglichen Teils möge der Schlitten einer Drehbank oder einer Bohrmaschine gelten, der eine lineare Bewegung mittels eines Kraftgebers, wie z. B. eines Elektromotors, erfährt; der Antrieb des Motors wird auf den Schlitten durch übertragungsmittel übertragen, die unter anderem die Drehbewegung des Motors in die vorgesehene Linearbewegung des Schlittens umzusetzen vermögen.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann der Kraftgeber aber jede beliebige Bewegungsart ausüben, die in beiden Fällen übereinstimmen oder von einander abweichen kann, wie im Beispiel des Schlittens und des erwähnten Motors.

Bekanntlich neigen Werkzeugmaschinen zu Fehleinstellungen zwischen dem Kraftgeber und dem davon angetriebenen Teil, welche auf die sich zwischen diesen Teilen befindlichen übertragungsmittel zurückgehen, und zwar durch Zahnrad- und Spindelspiel, Biegung, elastische Deformation und andere Ursachen. Bei Getriebebezügen besteht Spiel zwischen jedem Paar im Eingriff stehender Zahnräder, und Schraubspindeln unterliegen unter anderem dem Spiel zwischen Schraube und Mutter sowie durch Biegung und Torsionen. Es ist auch bekannt, daß mit der Zunahme des Übertragungsweges zwischen dem Kraftgeber und dem angetriebenen Teil die potentiellen Fehler zunehmen.

Bei Werkzeugmaschinen sind mancherlei Vorkehrungen gegen die Ursachen derartiger Fehler verwirklicht, und üblicherweise werden die übertragungsmittel durch Einwirkung der Kraft vorbelastet, so daß deren Teile dann nicht mehr in ihrer Ausgangslage stehen bleiben, sondern dazu neigen, über das Ausmaß des erwähnten Spiels hinausgehend sich

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vorwärts oder rückwärts zu bewegen. Wenn diese Bewegungsneigung jedoch etwas zu groß wird, treten Erscheinungen auf, die als Schwingungen bekannt sind.

Es ist auch nicht unüblich, das Ausmaß der Fehler zu messen, um eine geeignete Korrektur vornehmen zu können. Die Fehlermessung führt bei numerisch gesteuerten Maschinen zu einem Korrektursignal für die Steuereinheit, die den Kraftgeber betätigt.

Hierfür sind zwei Möglichkeiten vorgesehen. Im einen Falle findet die Fehlermessung beim angetriebenen Teil statt, während im anderen Falle die Messung beim Kraftgeber erfolgt. In beiden Fällen ist eine Rückführung bzw. ein geschlossenes Schleifensystem vorgesehen. Diese Systeme können jedoch insofern lediglich als Kompromißlösungen gelten, als sie nur in indirekter Weise dem Spiel der Übertragungsglieder, welches die hauptsächliche Fehlerursache ist, Rechnung tragen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Einstellvorrichtung für eine Werkzeugmaschine zu schaffen, bei welcher die Fehlerursachen zwischen der Stellung eines Kraftgebers und einem beweglichen Teil gemessen werden, um auf diese Weise die Möglichkeiten einer exakten Rückführung zu schaffen, die eine Korrektur der Einstellung des genannten Teils ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabenstellung sieht die Erfindung bei einer Einstellvorrichtung für eine Werkzeugmaschine mit einem beweglichen Teil und einem Kraftgeber für dessen Antrieb über dazwischen vorgesehene übertragungsmittel vor, daß sie Mittel für die Messung der Bewegung des Kraftgebers, weitere Mittel für die Messung der Bewegung des beweglichen Teils und eine Vergleichseinrichtung für diese Bewegungen sowie für die Einwirkung auf eine Steuereinheit aufweist, mittels der der Kraftgeber steuerbar ist.

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Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen. Darin zeigen:

Figur 1 eine vereinfachte Ansicht eines Werkzeugmaschinenschlittens in erfindungsgemäßer AusfUhrungsform und

Figur 2 ein Blockschaltbild für das Regelsystem des Schlittens.

Der in Figur 1 dargestellte Schlitten 10 ist auf dem Support 11 einer Drehbank vorgesehen. Der Schlitten 10 trägt einen Aufbau 12, auf welchem eine Spindel 13 in Lagern 14 gelagert ist. Die Spindel steht im Eingriff mit einer Mutter 15, die ihrerseits mit dem Schlitten 10 verbunden ist. Bei dieser Darstellung handelt es sich sich lediglich um eine vereinfachte Wiedergabe eines Werkzeugschlittens einer Werkzeugmaschine, wordurch kein bestimmtes Beispiel eines derartigen Schlittens veranschaulicht werden soll.

Der Aufbau 12 trägt in Nähe des Schlittens 10 eine Skale 16, die mit einer Messeinrichtung 17 für Linearbewegungen zusammenwirkt.

An das eine Ende der Spindel 13 ist ein elektrischer Antriebsmotor 18 angeschlossen. Der Motor ist mit einer Bremse ausgeführt und steht über eine flexible Kuppelung 19 mit der Spindel in Verbindung.

Eine Verlängerung der Motorwelle trägt auf ihrer Spindel 13 gegenüberliegenden Seite eine Winkelmesseinrichtung 20.

Beim Ausführungsbeispiel ist die Winkelmesseinrichtung 20 weiterhin über eine Rutschkuppelung 21 an den Motor 18 angeschlossen.

Figur 2 veranschaulicht mit dem Block 10 den Schlitten, während die Spindel und ihre Mutter durch den Block 13, 15 wiedergegeben sind.

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Der Eleltromotor 18 steht in mechanischer Verbindung mit der Spindel und der Mutter. Man erkennt auch die lineare Messeinrichtung 17 und die Winkelmesseinrichtung 20 sowie die Rutschkuppelung 21 zwischen dem Motor und der Winkelmesseinrichtung. Die Kuppelung, bei der es sich um ein alternatives Element handelt, ist indes gestrichelt wiedergegeben. Demgegenüber sind in Figur mechanische Verbindungen durch breite Linien veranschaulicht. Die übrigen Verbindungen sind elektrischer Art. Diese verbinden die lineare Messeinrichtung 17 und die Winkelmesseinrichtung 20 mit einer Vergleichseinrichtung 22, die es gestattet, Signale der entsprechenden linearen Messeinrichtung 17 und der Winkelmesseinrichtung 20 derart aufeinander zu beziehen, daß ein Ausgangssignal für eine Steuereinheit 23 gebildet wird, durch welches der Elektromotor 18 steuerbar ist. Zwischen der Steuereinheit 23 und dem Elektromotor 18 befindet sich noch ein Stellungsfehlerspeicher 24, der mit Speicherschaltungen ausgeführt ist, um Fehlersignale zum Zwecke ihrer Einwirkung auf den Elektromotor zu speichern, so daß auf diese Weise vorgesehen ist, daß er genau die Stellung des Schlittens 10 regelt.

Die lineare Messeinrichtung 17 kann von irgendeiner üblichen Art zur Messung relativer linearer Bewegungen zwischen der Einrichtung selbst und der Skala 16 sein, die ein genaues Ergebnis in Form eines elektrischen Signals für das Vorrücken des Schlittens 10 gestattet. In ähnlicher Weise liefert die Winkelmesseinrichtung ein Maß in Form eines elektrischen Signals für die Drehbewegung der Spindel und somit des Motors 18.

Bei einem Ausführungsbeispiel findet keine Rutschkuppelung 21 Verwendung, so daß die Messeinrichtung 20 eine kontinuierliche Messung des Fortschreitens der Spindel 13 vermittelt.

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Wenn indes eine Rutschkuppelung 21 Verwendung findet, kann sich die Winkelmesseinrichtung nur mit begrenztem Drehwinkel in entgegengesetzten Richtungen drehen. Man kann dies durch mechanische Anschläge oder elektrische Schalter oder mechanisch betätigte Fluid-Steuerventile begrenzen. Die Kuppelung ihrerseits kann elektromagnetisch oder durch ein Fluid betätigbar sein, oder es kann sich auch um eine mittels einer mechanischen Feder belastete Reibungskuppelung handeln.

Wenn sich während des Betriebszustandes der Motor 18 in einer Richtung dreht, kommt die Winkelmesseinrichtung zum Stehen, wenn sie eine der Anschläge erreicht. Somit empfängt die Vergleichseinrichtung

22 von diesem Geber ein feststehendes Signal, während sie von der linearen Messeinrichtung 17 variable Signale erhält, so daß nur auf diese Weise eine Einwirkungsmöglichkeit auf die Steuereinheit

23 über die Vergleichseinheit 22 zustande kommt.

Wenn indes der Motor 18 angehalten wird, aber noch Einflußgrößen im übertragungssystem zwischen dem Schlitten 10 und dem Motor eine weitere Bewegung des Motors verursachen, bildet die Winkelmesseinrichtung 20 ein Signal, welches dem Ausmaß einer derartigen Bewegung entspricht, und das im Bereich zwischen den möglichen Grenzen der Winkelmesseinrichtung 20 liegt.

In diesem Fall wirken sowohl die lineare Messung als auch die Winkelmessung auf die Vergleichseinrichtung 22 und damit auf die Kontrolleinheit 23 ein.

Gelegentlich kann es zweckmäßig sein, daß die Rückführungssignale der linearen Messeinrichtung 17 und der Winkelmesseinrichtung 28 in unterschiedlicher Größenordnung anfallen, um somit auszuschalten, daß die Gleichheit entgegengesetzter Signale zu einer gegenseitigen

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Aufhebung führt, weil dann kein Fehierkontrollsignal gebildet würde, obwohl es erforderlich wäre.

Die elektrischen Signale können in Form digitaler Impulse oder in Form einer Phasendrehung entstehen, wobei eine Kombination und ein Vergleich desselben in irgeneiner hierfür geläufigen Weise vorgenommen werden können.

Wenngleich die Erfindung anhand eines linear beweglichen, durch einen elektrischen Rotationsmotor angetriebenen Schlittens veranschaulicht wurde, läßt sich die Erfindung auch bei anderen Einrichtungen mit anderen Bewegunsarten oder Kombinationen von Bewegungsarten verwenden. Zum Beispiel kann ein Elektromotor ein bewegliches Teil durch Drehung antreiben; auch kann ein Linearmotor verwendet werden, um ein bewegliches Teil linear oder in anderer Weise anzutreiben. Wenngleich also die Erfindung auf Werkzeugschlitten von Drehbänken bezogen ist, läßt sie sich gleichfalls bei anderen entsprechenden Einrichtungen anwenden, bei denen eine Feder zwischen dem Antrieb und einem hiervon angetriebenen, beweglichen Teil besteht.

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Claims

Düsseldorf, den 28.2.1980 Pl/R

Reg.-Nr. 3525/25'

WEBSTER & BENNET LIMITED

Northey Road, Coventry-CV6 5NH / ENGLAND

Einstellvorrichtung für Werkzeugmaschinen

Einstellvorrichtung für eine Werkzeugmaschine mit einem beweglichen Teil und einem Kraftgeber für dessen Antrieb über dazwischen vorgesehene übertragungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Mitteln zur Messung der Bewegung des Kraftgebers, weiteren Mitteln für die Messung der Bewegung des beweglichen Teils und einer Vergleichseinrichtung (22)für die Bewegungen sowie für die Einwirkung auf eine Steuereinheit (23) versehen ist, mittels der der Kraftgeber steuerbar ist.
2. Einstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel für die Messung entsprechende Messeinrichtungen (17, 20) aufweisen, die der Steuereinheit (23) Signale geben.
3. Einstellvorrichtung nach den Ansprüchen 1oder2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Werkzeugmaschine mit linear bewegtem, durch einen Rotationsmotor (18) angetriebenem Schlitten (10) eines der Mittel für die Messung eine lineare Messeinrichtung

(17) für die lineare Messung der Bewegung des Schlittens (10) ist, während das andere Mittel für die Messung eine Winkel messeinrichtung (20) für die Messung der Drehbewegung des Motors

(18) ist.

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4. Einstellvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelmesseinrichtung (20) unmittelbar an den Rotationsmotor (18) angeschlossen und für die kontinuierliche Messung einer Spindel (13) ausgeführt ist, die mit dem Rotationsmotor (18) in Antriebsverbindung steht und ihrerseits den Schlitten (10) linear antreibt.
5. Einstellvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelmesseinrichtung (20) über eine Rutschkuppelung

(21) einem Rotationsmotor (18) angeschlossen ist und nur in einem begrenzten Winkel verdrehbar ist.
6. Einstellvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Mittel für die Erzeugung von Signalen in unterschiedlichen Größenordnungsbereichen ausgeführt sind.
7. Einstellvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (23) eine Vergleichseinrichtung

(22) für den Messungsvergleich der Mittel für die Messung und einen Ausgang für die Steuerung des Kraftgebers aufweist.

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