DE3142087A1 - "zwanglaufsteuerung an werkzeugmaschinen mit einer schaltungsanordnung zur schadensverhuetung" - Google Patents

"zwanglaufsteuerung an werkzeugmaschinen mit einer schaltungsanordnung zur schadensverhuetung"

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DE3142087A1
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Heinz Dr.-Ing. DDR 9044 Karl-Marx-Stadt Gräf
Siegfried Dipl.-Ing. Ddr 9003 Karl-Marx-Stadt Schleicher
Jürgen Dipl.-Ing. DDR 9061 Karl-Marx-Stadt Uhlig
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Werkzeugmaschinenkombinat 7 Oktober VEB
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Werkzeugmaschinenkombinat 7 Oktober VEB
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Description

O J3U2087
P 445/DE
Titel der Erfindung
Zwanglaufsteuerung an Werkzeugmaschinen mit einer Schaltungsanordnung zur Schadensverhütung
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Zwanglaufsteuerung an Werkzeugmaschinen mit einer Schaltungsanordnung zur Schadensverhütung, einschließlich Werkzeug-, Werkstück- und/oder Maschinenschäden, hervorgerufer durch Netzausfall bzw. anderweitig ausgelöste Notabschaltungen, insbesondere für zwanglaufgesteuerte Verzahnmaschinen, bei denen die Zwanglaufsteuerung den Werkstückantriebsmotor als Folgeantrieb in Abhängigkeit vom Werkzeugantriebsmotor als Leitantrieb ansteuert und die Zwanglaufsteuerung aus einem analogen und einem digitalen Zweig mit einem Folgesollweginkrement-Ausgang sowie einen Istfolgeweginkrement-Ausgang besteht, unter Verwendung eines Gleichstrommotors mit angekoppeltem Geschwindigkeitsgeber als Leitantrieb, einen mit dem Werkstückantriebsmotor gekoppelten Weggeber sowie einer Werkzeugrückzugseinrichtung·
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Werkzeugmaschinen mit elektronischer Zwanglaufsteuerung finden wegen ihres flexibleren Einsatzes bezüglich der einfacheren vom Steuerprogramm möglichen Einstellung auf verschiedene Werkstücksortimente, d#h· ohne zeitaufwendiges manuelles Umstecken von Wechselradern, immer weitere Verbreitung·
Neben der Einsparung von Vorbereitungs- und Abschlußzeiten sind solche Maschinen auch in rechnergesteuerten Pertigungs-
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systemen einsetzbar·
Die bei elektronisch zwanglaufgesteuerten Maschinen notwendigen, baulich völlig eigenständigen Antriebe (Werkzeug-, Werkstück- und Vorschubantrieb) besitzen neben den Vorteilen ihrer direkten konstruktiven Zuordnung möglichst nahe der Arbeitsstelle, den Nachteil, daß sie bei Ausfällen (z.B. letzausfall, Antriebsausfall, Rechnerausfall) aufgrund stark unterschiedlicher Trägheitsmomente zeitlich differenziertes Auslaufverhalten aufweisen·
Pör den speziellen Pail des Wälzfräsens besitzt der Werkzeugantrieb ein vielfach größeres Trägheitsmoment als der Werkstückantrieb. Beim ordnungsgemäßen Arbeiten bietet der Werkzeugantrieb mit großem Trägheitsmoment den Vorteil des Ausgleiches der vom unterbrochenen Schnittvorgang hervorgerufenen Drehmomentschwankung· Der Werkzeugantrieb arbeitet deshalb im System der elektronischen Zwanglaufeinrichtung als Leitantrieb· Der Werkstückantrieb besitzt ein relativ kleines Schwungmoment und ist Im elektronischen Zwanglaufsteuersystem als geregelter Polgeantrieb in der Lage, Regelabweichungen vom vorgegebenen Zwanglaufverhältnis, wie sie durch LastSchwankungenusw. auftreten, zu folgen und diese auszugleichen· Me Geschwindigkeit, mit der diese Last Schwankungen von der digitalen Zwanglaufsteuerung erfaßt und in eine Korrektur des Sollwertes für den Polgeantrieb umgewandelt werden, hängt sehr stark von dessen Tastfrequenz ab. Die Sicherung befriedigender Pertigungsqualitäten erfordert daher eine sehr große Tastfrequenz (T 0,3 ms), was einen hohen Aufwand zur Folge hat und damit die Realisierung mit einem heute verfügbaren Mikroprozessor, aufgrund dessen begrenzter Arbeitsgeschwindigkeit, nicht gegeben ist·
Bs sind auch Zwanglaufsteuerungen mit einem digitalen und einem analogen Zweig bekannt, wodurch eine hohe Dynamik trotz begrenzter Arbeitsgeschwindigkeit des digitalen Zweigs erzielt wird. Bei einer Änderung der Obersetzung sind sowohl das
schon deshalb außer Betracht bleiben, weil eine Entsteifung funktionswichtiger im Kraftfluß liegender Baugruppen an der Maschine im Hinblick auf große Bearbeitungskräfte beim Schrappen aus Stabilitätsgründen nicht in Präge kommen kann·
Ziel der Erfindung
Die Erfindung bezweckt, das Werkstück, das Werkzeug und die Maschine vor Beschädigungen bei Netzausfall und/oder Rechnerausfall in der Zwanglaufsteuerung zu schützen und ein Freischneiden des Werkzeuges zu verhindern.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zwanglaufsteuerung an WerkBseugmaschinen mit einer Schaltungsanordnung zur Schadensverhütung, einschließlich Werkzeug-, Werkstück- und/ oder Maschinenschäden, hervorgerufen durch Netzausfall bzw. anderweitig ausgelöste Notabschaltungen, insbesondere für zwanglauf gesteuerte Terzahnmaschinen, bei denen der Werkzeugantriebs motor als Leitantrieb den Werkstückantriebsmotor als Folgeantrieb ansteuert, unter Verwendung eines Gleichstrommotors mit angekoppeltem Geschwindigkeitsgeber als Leitantrieb, zu schaffen, mit der der Aufwand für die Zwanglaufsteuerung gesenkt und dabei der Zwanglauf zwischen Leitantrieb und Folgeantrieb bei Netzausfall bzw· Havarieabschaltungen einzelner Baugruppen weiter aufrechterhalten werden soll und außerdem gleichzeitig das Werkzeug aus dem Eingriff mit dem Werkstück zurückgezogen werden soll·
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Folgesollweginkrement-Ausgang des digitalen Zweiges der Zwanglaufsteuerung auf einen ersten Eingang eines getasteten digitalen Differenzbildners und der Istfolgeweginkrement-Ausgang des Folgeantriebes auf den zweiten Eingang des Differenzbildners geschaltet ist, dessen Ausgang auf ein Summationsregister geführt ist, das mit seinem Ausgang mit dem Steuereingang einen
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analogen Sollwertquelle in Verbindung steht, deren Ausgang auf den Sollwerteingang des analogen Zweiges der Zwanglaufst eue~ rung geführt ist·
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auoh dadurch gelöst, daß der Anker dee Werkzeugantriebsmotors über Schaltorgane einer Sohalteinheit mit der Werkzeugrückzugseinrichtung verbunden ist, wobei die Schalteinheit von einer Netzausfall- bzw· Hilfsnetzausfall-Überwachungseinrichtung bzw· einer der überwachten Baugruppen aktivierbar ist und der Ausgang des G-eschwindigkeits« gebers am ersten Eingang des analogen Zweiges der Zwanglaufsteuerung angeschlossen iet, an dessen-zweiten Eingang der Ausgang einer analogen Sollwertquelle liegt, deren Steuereingang am Ausgang eines Summationsregisters angeschlossen ist, welches eingangsseitig am Ausgang eines Differenzbildners liegt, wobei der positive Eingang des Differenzbildners mit dem Ausgang des digitalen Zweiges der Zwanglaufsteuerung und der negative Eingang des Differenzbildners mit dem Weggeber des Polgeantriebes verbunden ist·
Vorzugsweise besteht der analoge Zweig der Zwanglaufsteuerung aus einem Multiplikationsglied· Me steuerbare analoge Sollwertquelle weist im günstigen Fall integrales Verhalten auf· Als steuerbare analoge Sollwertquelle und dem Multiplikationsglied ist in einer bevorzugten Ausführungsform ein Motorpotentiometer vorgesehen»
Vorteilhafterweise liegen die Zwanglaufsteuerung und der Werkstückantrieb stromversorgungsseitig an einem Hilfsnetζ, welches von einem am Hauptnetz angeschlossenen Motor, der mit einem Generator und einer Schwungmasse gekoppelt ist, abgeleitet ist.
Als Werkzeugrüekzugseinrichtung wird in einer Ausführung der Werkzeugzustellmotor verwendet, dessen Anker Über die Schaltorgane der Schalteinheit mit dem Anker des Werkzeugantriebsmotors in Verbindung steht.
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analoge als auch, das digitale Übersetzungsverhältnis zu verändern, was bei höchster Genauigkeitsforderung, wie sie das Wälzfräsen stellt, in beiden Zweigen übereinstimmend nicht leicht auszuführen ist. Es werden deshalb Frequenz-Spannungswandler zur Erzeugung eines analogen Folgesollwertee eingesetzt, wodurch die Einstellung des Obersetzungsverhältnisses nur im dig■talon Zweig vorgenommen werden muß. Bei einem Ausfall des digitalen Zweiges fällt damit die analoge Polgesollwertbereitstellung gleichfalls aus·
Bei Netzausfall ist wegen der stark unterschiedlichen Auslaufzeiten mit erheblichen. Schäden zu rechnen· Die zunächst kaum verminderte Drehgeschwindigkeit des Werkzeuges gegenüber der nahezu schlagartigen Bremsung des Werkstückes aufgrund der geringen wirksamen Trägheitsmomente und der relativ großen Reibung in der Tischführung führt zum tangentialen Eindringen des Werkzeuges in das Werkstück, d.h. in die Zahnflanken des herausteilenden Zahnrades· Es kommt dadurch zur Zerstörung der im Eingriff mit dem Wälzfräser befindlichen Zähne dea Werkstückes. Der Wälzfräser wird durch die ständig zunehmende Spandicke stark abgebremst und kann dabei ebenfalls Schaden nehmen, d.h. es kann zum Ausbrechen der Schneiden oder sogar zum Bruch des Fräsers kommen·
Ist die Energie des auslaufenden Werkzeugantriebes groß genug und der Wälzfräser genügend stabil, so kann aueh ein totales Freischneiden des Wälzfräsers eintreten. Andererseits kann auch bei großen Maschinen das Werkzeug so stark in das Werkstück eindringen, daß die entstehenden Kräfte den Werkzeugträger der Maschine einschließlich der Lagerung des Werkzeuges unbrauchbar werden lassen.
An den bisher bekannten zwanglaufgesteuerten Verzahnmaschinen sind keine Vorkehrungen getroffen, um im Falle des Hetz- oder Rechnerausfalles Havarien zu vermeiden. Für die kleineren und
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mittleren Verzahnmaschinen - Baugrößen, welche mit elektronischer Zwanglaufsteuerung ausgerüstet worden sind, wurde die bestehende Gefährdung in Kauf genommen, weil im Havariefall zwar das Werkstück Ausschuß wurde» aber aufgrund der relativ kleinen Bearbeitungskräfte keine Maschinenschäden und in Ausnahmefällen Werkzeugbruch eingetreten sind·
Kit der Ausrüstung großer Verzahnmaschinen mit elektronischem Zwanglauf ergeben sich jedoch im Havariefall entscheidende wirtschaftliche Nachteile, denen mit SicherheitsmaSnahmen begegnet werden muß. Bei solchen Maschinen sind einerseits die Werkzeugkosten sehr hoch und andererseits sind in großen Werkstücken Vorbearbeitungen mit hohem Zeitaufwand und damit hohen Fertigungskosten und Materialkosten investiert· Ausschuß beim Verzahnen vorbearbeiteter großer Werkstücke muß deshalb unbedingt verhindert werden.
An Drehmaschinen mit separaten Antrieben für die Hauptspindel und die Vorschubbewegung dee Werkzeuges, die über eine Steuerelektronik in der gewünschten Abhängigkeit zueinander gehalten werden (ζ·Β· für das Gewindesohneiden) 1st bereits eine Werkzeug-HÜckzugsvorrichtung bekannt (BE-OS 25 42 017), welche bei unterbrechung der elektrischen Energiezufuhr das Werkzeug zurückzieht, um Ausschuß an dem in Bearbeitung befindlichen Werkstück zu vermeiden·
Eine solche Werkzeug-Rückzugseinrichtung ist für zwanglaufgesteuerte Verzahnmaschinen zur Verhinderung der o.g· möglichen Schäden nicht geeignet, d.h· es entsteht durch die Erkennung des Stromausfalles (Netzausfall bzw· Rechnerausfall) eine zu große Totzeit, welche die Gefährdung von Werkzeug, Werkstück und Maschine nicht beseitigt·
Eine weitere bekannte Möglichkeit des schnellen Werkzeugrückzuges besteht darin, einen abklappbaren Werkzeughalter vorzusehen, der bei Stromausfall weggeschwenkt wird und damit das Werkzeug außer Schnitt bringt· Diese Lösungsmöglichkeit muß aber
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In einer weiteren vorteilhaften Ausftihrungsform ist mit dem Hilfsnetz eine Hilfsnetzausfall-Überwachungseinrichtung verbunden, die parallel zur Netzausfall-Überwachungeeinrichtung an einer Kommandoschaltung angeschlossen ist, deren Ausgang mit dem Aktivierungseingang der Schalteinheit verbunden ist·
Bei Verwendung eines fremderregten Gleichstrommotors als Leitantrieb ist die Erregerwicklung des Gleichstrommotors vorzugsweise am Hilfsnetz und parallel dazu über einen von der Hilfsnet zausfall-Überwachungs einrichtung gesteuerten Schaltkontakt am Hauptnetz angeschlossen·
Vorzugsweise ist als Sehalteinheit ein Thyristorschalter in jedem der Ankerstromzweige vorgesehen, wobei die Steuereingänge der Thyristoren an der Kommandoschaltung liegen, die von der Netzausfall- bzw· Hilfanetzausfall-Oberwachungseinrichtung aktivierbar ist und von der Netzausfall-Überwachungseinrichtung an das Hilfsnetz bzw· von der Hilfsnetzausfall-Überwachungseinrichtung an das Hauptnetz anschaltbar ist.
Ausführungsbeispiel
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt·
Dabei zeigen:
Fig. 1: Ein Blocksehaltbild der Zwanglaufsteuerung einschließlich einer Schaltungsanordnung zur Schadensverhütung
Fig. 2r Ein Blockschaltbild der bezüglich des Werkzeugrückzugs und der Netz- bzw· Baugruppenausfall-Überwachung vervollständigten erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
Fig. 3: Eine Schaltungsausführung des analogen Zweiges der Zwanglaufst euerung einschließlich der analogen Sollwertquelle.
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Aasführungsbeispiel
In der Pig. 1 ist ein Werkzeugantriebsmotor 8 (leitantrieb) über einen Steller 4 mit dem Netz verbunden· Der Werkzeugantriebsmotor 8 treibt über ein Getriebe 19 einen Weggeber 20> dessen AusgangsSignaIe auf einen digitalen Zweig i6 einer Zwanglaufsteuerung geführt sind· Der Ausgang des digitalen Zweiges 16 der Zwanglaufsteuerung liegt am Eingang eines Bifferenzbildners 36, der über ein Summationsregister 37 und eine steuerbare analoge Sollwertquelle 35 mit dem Eingang eines analogen Zweiges 17 der Zwanglaufsteuerung verbunden ist· Am zweiten Eingang des analogen Zweiges 17 der Zwanglaufsteuerung liegt der Ausgang eines Tachogenerator 18 der mit dem Werkzeugantriebsmotor 8 gekoppelt ist·
Der Ausgang des analogen Zweiges 17 dar Zwanglaufstpuerung ist au.f eine Antriebseinheit 14 (Polgoantrieb) geschaltet. Die Antriebseinheit 14 besteht aus einem Werkstückantriebsmotor 15» der mit einem Tachogenerator 30 und einem Weggeber 31 gekoppelt ist· Der Ausgang des Weggebers 31 liegt als zweiter Eingang am Differenzbildner 36. Der Ausgang des Tachogenerators 30 ist mit negativem Vorzeichen auf ein Additionsglied geschaltet, an welchem der Ausgang des analogen Zweiges 17 der Zwanglaufsteuerung mit positivem Vorzeichen liegt. Der Ausgang des Additionsgliedes 23 ist über einen Verstärker 24 am Werkstückantriebsmotor 15 angeschlossen. Die steuerbare analoge Sollwertquelle 35 besteht aus einem Dreipunktschalter 38 mit nachgeschaltetem Integrator 39«
Aus Pig. 2 sind weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung bezüglich des Werkzeugrückzugs und der Netz- und Bauelementenausfall-Überwachung ersichtlich.
Ein Motor 1, der am Netz liegt, ist mit einem Generator 2 und einer Schwungmasse 3 gekoppelt. Der Generator 2 erzeugt ein Drehstrom-Hilfsnetz· Am Netz ist der Steller 4 für den Werk-
zeugantriebsmotor 8 (Leitantrieb) angeschlossen. Der Steller 4 besteht aus einem Stellglied 5 für den Anker und ein Stellglied 6 für das Feld des Werkzeugantriebsmotors 8. Zwischen die Ausgänge des Stellgliedes 5 und dem Anker des Werkzeugantriebsmotors 8 sind Schaltkontakte 25 einer Schalteinheit 7 geschaltet, die mit eimer Kommaadoschaltung 9 in Verbindung stehen. Am Netz sind außerdem ein Stellglied 10 für einen Werkzeugzustellmotor 11 angeschlossen· Zwischen die Ausgänge des Stellgliedes 10 und dem Anker des Werkzeugzustellmotors 11 sind Schaltkontakte 26 der Schalteinheit 7 geschaltet, die ebenfalls mit der Kommandoschaltung 9 in Verbindung stehen· Die Kommandoschaltung 9 liegt über einen Schaltkontakt 27 einer Netzausfall-Überwachungseinrichtung 12 am Hilfsnetz bzw· über einen Schaltkontakt 28 einer Hilfsnetzausfall-Überwachungseinrichtung 13 am Netz·
Am Hilfsnetz ist die Antriebseinheit 14 sowie der digitale Zweig der Zwanglaufsteuerung angeschlossen· Ausgänge aus dem digitalen Zweig 16 der Zwanglaufsteuerung, dem Stellglied 10 und dem Steller 4, welche bei iunktionsunterbrechung ihrer Baugruppen Signal führen, sind mit der Kommandoschaltung 9 verbunden. Bas Stellglied 6 für die Erregung des Werkzeugantriebsmotors 8 liegt stromversorgungsseitig am Hilfsnetz bzw. über einen von der Hilfsnetzausfall-Überwaehungseinrichtung 13 betätigbaren Schaltkontakt 29 am Hauptnetz. Die Schalteinheit 7 enthält Verbindungsleitungen zwischen dem Anker des Werkzeugantriebsmotors 8 und dem Anker des Werkzeugzustellmotors 11 über je einen Thyristor 32; 33 in jedem Ankerstromzweig.
Im Stromkreis der zusammengeschalteten Anker liegt ein Widerstand 34 zur Anpassung des Maximalstromes an die maximale Ankerspannung des Werkzeugantriebsmotors 8. Die Steuereingänge der Thyristoren 32; 33 sind an der Kommandoschaltung 9 angeschlossen·
Die Schaltverbindungen zur Antriebseinheit 14, dem digitalen Zweig 16 und dem analogen Zweig der Zwanglaufsteuerung entsprechen der bereits nach Pig· 1 beschriebenen Schaltungsanordnung· Es wurde lediglich dem Eingang der Antriebseinheit 14
ein Bifferenzbildner 21 vorgeordnet, an dem der Ausgang des Weggebers 31 ^nd der Ausgang des digitalen Zweiges 16 der Zwanglaufsteuerung geschaltet sind.
Die steuerbare analoge Sollwertquelle 35 und der analoge Zweig der Zwanglaufsteuerung bestehen in einer bevorzugten Ausführungsform (Pig. 3) aus einem Motorpotentiometer 40. Der Stellmotor dieses Motorpotentiometers 40 hat die Punktion der steuerbaren analogen Sollwertquelle 35 und das Potentiometer selbst übernimmt die Punktion des analogen Zweiges 17 der Zwanglaufsteuerung.
Me Wirkungsweise der Schaltungsanordnung ist folgende: Die Antriebseinheit 14 als Polgeantrieb erhält ihre Sollwerte über den analogen Zweig 17 der Zwanglaufsteuerung vom Tachogenerator 18 des Werkzeugantriebsmotors 8, dem Leitantrieb. Parallel dazu werden von dem mit dem Werkzeugantriebsmotor gekoppelten Weggeber 20 in Verbindung mit dem digitalen Zweig 16 der Zwanglaufsteuerung digitale Polgesollwerte gebildet und mit den Polgeistwerten verglichen, welche der Weggeber 31 des Werksttickantriebsmotors 15 ausgibt. Die im Differenzbildner 36 ermittelte Differenz dieser Digitalsignale wird über das Summationsregister 37 und den Integrator zur Einstellung bzw. Nachregelung des Übersetzungsverhältnisses zwischen leit- und Polgeantrieb im analogen Zweig 17 der Zwanglaufsteuerung herangezogen. Durch diese Ansteuerung der als Polgeantrieb wirkenden Antriebseinheit 14 wird trotz begrenzter Arbeitsgeschwindigkeit des digitalen Zweiges 16 der Zwanglaufsteuerung eine hohe Dynamik bei einfachsten Schaltungsaufbau erzielt. Das wesentliche dieser Schaltungsanordnung besteht aber darin, daß bei Ausfall des digitalen Zweiges 16 der Zwanglaufsteuerung (z.B. Rechnerausfall) der Zwanglauf des Folgeantriebes mit dem bei Ausfall aktuellen Polgesollwerten aufrechterhalten wird.
Mit jedem erkannten Ausfall einer Baugruppe 1st aber trotz des momentan fehlerfrei aufrechterhaltenen Zwanglaufes eine Kotabschaltung der Maschine erforderlieh, weil sich beim an-
genommenen Ausfall des digitalen Zweiges 16 der Zwanglaufsteuerung ein immer größer ansteigender Restfehler einstellen würde. Andererseits kann bei Netzausfall der Zwanglauf ohnehin nur noch kurzzeitig mit der vorhandenen kinetischen Energie der Antriebe aufrechterhalten werden, so daß zur Vermeidung des fehlerhaften Eingriffes des Wälzfräsers in das Werkstück parallel zu den genannten Maßnahmen weitere Maßnahmen zur Aufrechterhaltung.der Stromversorgung des FoI-geantriebes und seiner Ansteuerung sowie des Werkzeugrückzugs erforderlich sind.
Dazu wird bei Netz- oder Phasenausfall und/oder bei Rechneroder Steuerungsausfall die Kommandoschaltung 9 aktiviert, welche ihrerseits in der Schalteinheit 7 die thyristoren 32; 33 zündet und gleichzeitig durch ein abfallendes Schütz die Schaltkontakte 25; 26 öffnet. Damit werden der Werkzeugantriebsmotox· von seinem Stellglied 5 und der WerkzeugzustelLmotor 11 von seinem Stellglied 10 getrennt und über die Thyristoren 32; 33 so zusammengeschaltet, daß der Werkzeugantriebsmotor 8 als Generator den Werkzeugzustellmotor 11 speist und letzteren in Richtung des Werkzeugrückzuges aus dem Werkstück antreibt.
Die Stromversorgung der für die volle Funktion der Zwanglaufsteuerung und der Antriebe erforderlichen Stellglieder erfolgt aus dem Hilfsnetz, welches auf G-rund des mit der Schwungmasse gekoppelten Generators 2 bei Netzausfall mit Sicherheit solange aufrechterhalten bleibt, bis das Auseinanderfahren von Werkzeug und Werkstück realisiert ist. Der Generator 2 erzeugt Drehstrom für das Hilfsnetz, weil die Antriebseinheit 14 für den Werkstückantriebsmotor 15 3 x 380 7 Wechselspannung benötigt. Die Überwachung des Netzes wird von der Netzausfall-Überwachungseinrichtung 12 übernommen, welche bei Netzausfall außer der Aktivierung der Kommandoschaltung 9 die Stromversorgung der Kommandoschaltung 9 über den Schaltkontakt 27 am Hilfsnetz sichert. In analoger Weise überwacht die Hilfsnetzausfall-Überwachungsschaltung 13 das Hilfsnetz und sichert durch Betätigung der Schaltkontakte 28 bzw· 29
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die Stromversorgung der Kommandoschaltung 9 bzw. der Erregerwicklung des Werkzeugantriebsmotors 8 über das Stellglied 6. Auf Grund der in den rotierenden Massen des Motors 1, des mit ihm gekoppelten Generators 2 sowie der mit ihm gekoppelten Schwungmasse 3 enthaltenen kinetischen Energie, liefert der Generator 2 im abgeschalteten Zustand (Hetzausfall) des Motors 1 noch genügend Energie auch zur kurzzeitigen Aufrechterhaltung des Zwanglaufes, d.h. für die Versorgungsspannung der digitalen und analogen Zweige 16; 17 der Zwanglaufsteuerung· Da auoh der digitale Zweig 16 der Zwanglaufsteuerung ausfallen kann (z.B. Rechnerausfall), wird durch die Rückführung der Ausgangsspannung des Tachogenerators 18 auf den analogen Zweig 17 der Zwanglaufsteuerung ein Grundsollwert für den Drehzahlregelkreis des Werkstüekantriebsmotors 15 (Folgeantrieb) bereitgestellt, der eine für den Havariefall ausreichende Zwanglaufsteuerung des Folgeantriebes (Werkstückantriebsmotor 15) vom Leitantrieb (Werkzeugantriebsmotor 8) gewährleistet. Der digitale Zweig 16 der Zwanglaufsteuerung braucht hierbei im normalen Betrieb nur einen Teilsollwert bereitzustellen, der die aus Lastveränderungen usw. hervorgerufenen Lageabweichungen ausgleicht.
Die vorliegende Schaltungsanordnung ist als Schutzschaltung einsetzbar, die den Werkzeugvorsehub bzw. das Ineinanderfahren von Werkzeug und Werkstück nur dann zuläßt, wenn bei laufender Werkzeugspindel, d.h. bei laufendem Werkzeugantriebsmotor 8 der analoge Zweig 17 der Zwanglaufsteuerung für den Grundsollwert so eingestellt ist, daß die Lageabweichung im Lageregelkreis einen vorgegebenen Wert unterschreitet, d.h. der digitale Teilsollwert muß nahezu Null sein.
Folgende Fehler werden durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung erkannt und können zu keinen Havarieschäden an Werkzeug, Werkstück und Maschine führen:
- Phasen- und Netzspannungsausfall
(einscliließlich Ausfall des Hilfsnetzes)
- Ausfall des Werkzeug- oder Werkstückantriebes
- Ausfall der elektronischen Zwanglaufsteuerung
- Ausfall der Anpassung und Steuerung
Die erfindungsgemäße Lösung gewährleistet durch Bereitstellung von Energie für die am Zwanglauf beteiligten Baugruppen, der Sollwertvorgabe für den Werkstückantriebsmotor 15» abgeleitet von der Spannung des mit dem Werkzeugantriebsmotor 8 gekoppelten Tachogenerators 18 sowie dem Auseinanderfahren von Werkzeug und Werkstück durch Zuschalten des Werkzeugzustellmotors 11 in Richtung des Werkzeugrückzuges an den als Generator geschalteten Werkzeugantriebsmotor 8 und damit dessen schnelle Abbremsung einen sicheren Schutz von Werkzeug, Werkstück und Maschinenbaugruppen vor Havarien·
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Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen
1 Motor
2 Generator
3 Schwungmasse
4 Steller
5 Stellglied
6 Stellglied
7 Schalteinheit
8 Werkzeugantriebsmotor
9 Kommandoschaltung
10 Stellglied
11 Werkzeugsustellmotor
12 Netzausfall-Überwachungseinrichtung
13 Hilfsnetzausfall-Uberwachungseinrichtung
14 Antriebseinheit
15 Werkstiiclcantriebsniotor
16 digitaler Zweig der Zwanglaufsteuerung
17 analoger Zweig der Zwanglaufsteuerung
18 Tachogenerator
19 G-etriebe
20 Weggeber
21 Differenzbildner
23 Additionsglied
24 Terstärker
25 Schaltkontakte
26 Schaltkontakte
27 Schaltkontakt
28 Schaltkontakt
29 Schaltkontakt
30 Tachogenerator
31 Weggeber
32 Thyristor
33 Thyristor
34 Widerstand
35 steuerbare analoge Sollwertquelle
36 Differenzbildner
37 Sttimnationsregister
38 Dreipunktsehalter
39 Integrator
40 Motorpotentiometer!

Claims (1)

  1. Erfindungsanspruch
    1· Zwanglaufsteuerung an Werkzeugmaschinen mit einer Schaltungsanordnung zur Schadensverhütung, einschließlich Werk- ;| zeug-, Werkstück- und/oder Maschinenschäden, insbesondere für zwanglaufgesteuerte Verzahnmaschinen, bei denen die Zwanglaufsteuerung den Werkstückantriebsmotor als Polgeantrieb in Abhängigkeit vom Werkzeugantriebsmotor als Leitantrieb ansteuert und die Zwanglaufsteuerung aus einem analogen und einem digitalen Zweig mit einem Polgesollweginkrement-Ausgang sowie einem Istfolgeweginkrement-Ausgang besteht,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Polgesollweginkrement-Ausgang des digitalen Zweiges (16) der Zwanglaufsteuerung auf einen ersten Eingang eines getasteten digitalen Bifferenzbildners (36) und der Istfolgeweginkrement-Ausgang des Folgeantriebes auf den zweiten Eingang des Difierenzbildners (36) geschaltet ist, dessen Ausgang auf ein Summationsregister (37) geführt ist, das mit seinem Ausgang mit dem Steuereingang einer analogen Sollwertquelle (35) in Verbindung steht, deren Ausgang auf den Sol!werteingang des analogen Zweiges (17) J der Zwanglaufsteuerung geführt ist. i
    2· Zwanglaufst euerung an Werkzeugmaschinen mit einer Schal« tungsanordnung zur Schadensverhütung, einschließlich Werkzeug-, Werkstück- und/oder Haschinenschäden, hervorgerufen durch Hetzausfall bzw· anderweitig ausgelöste Notabschaltungen, insbesondere für zwanglaufgesteuerte Verzahnmaschinen, bei denen die Zwanglaufsteuerung den Werkstückantriebsmotor als Polgeantrieb in Abhängigkeit vom Werkzeugantfiebsmotor als Leitantrieb ansteuert und die Zwanglaufsteuerung aus einem analogen und einem digitalen Zweig besteht, unter Verwendung eines Gleichstrommotors mit angekoppeltem Geschwindigkeitsgeber als Leitantrieb sowie einer Werkzeugrttckzugseinrichtung und einem mit dem Werkstückantriebsmotor gekoppelten Weggeber, dadurch gekennzeichnet,
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    daß der Anker des Werkzeugantriebsmotors (8) über Schaltorgane einer Schalteinheit (7) mit der Werkzeugrückzugseinrichtung verbunden ist, wobei die Schalteinheit (7) von einer Netzausfall-Überwachungseinrichtung (12) bzw. einer der überwachten Baugruppen (4; 10; 16) aktivierbar ist und der Ausgang des Geschwindigkeitsgebers (18) am ersten Eingang des analogen Zweiges (17) der Zwanglaufsteuerung angeschlossen ist, an dessen zweiten Eingang der Ausgang einer analogen Sollwertquelle (35) liegt, deren Steuereingang am Ausgang eines Summationsregisters (37) angeschlossen ist, welches eingangsseitig am Ausgang eines Differenzbildners (36) liegt, wobei der positive Eingang des Differenzbildners (36) mit dem Ausgang des digitalen Zweiges (16) der Zwanglaufsteuerung und der negative Eingang des Differenzbildners (36) mit dem Weggeber (31) des Folgeantriebes (14) verbunden ist·
    3« Zwanglaufsteuerung nach Punkt 1 und 2, daduroh gekennzeichnet,
    daß der analoge Zweig (17) der Zwanglaufsteuerung aus einem Multiplikationsglied besteht.
    4· Zwanglaufsteuerung nach Punkt 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet,
    daß die steuerbare analoge Sollwertquelle (35) integrales Verhalten aufweist.
    5· Zwanglaufsteuerung nach Punkt 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
    daß als steuerbare analoge Sollwertquelle (35) und dem Multiplikationsglied ein Motorpotentiometer (40) vorgesehen ist.
    6. Zwanglaufsteuerung nach Punkt 1 bis 5f dadurch gekennzeichnet,
    daß die Zwanglaufsteuerung und der WerkstUckantrieb (14) stromversorgungsseitig an einem Hilfsnetz liegen, welches von einem am Hauptnetz angeschlossenen Motor (1), der mit einem Generator (2) und einer Schwungmasse (3) gekoppelt ist» abgeleitet ist·
    7» Schaltungsanordnung nach Punkt 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
    daß als Antrieb der Werkzeugrückzugseinrichtung der Werkzeugzustellmotor (11) verwendet wird, dessen Anker über die Schaltorgane der Schalteinheit (7) mit dem Anker des Werkzeugantriebamotors (8) in Verbindung steht«
    8. Schaltungsanordnung nach Punkt 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet,
    daß mit dem Hilfsnetz eine Hilfsnetzausfall-Überwachungseinrichtung (13) verbunden ist, die parallel zur Netzausfall-Oberwachungseinrichtung (12) an einer Kommandoschaltung (9) angeschlossen ist, deren Ausgang mit dem Aktivierungseingang der Schalteinheit (7) verbunden ist.
    9. Schaltungsanordnung nach Punkt 1 bis 8 unter Verwendung eines fremderregten Gleichstrommotors als Leitantrieb, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Erregerwicklung des Gleichstrommotors (8) am Hilfsnetz liegt und parallel über einen von der Hilfsnetzausfall-Überwachungseinrichtung (13) gesteuerten Schaltkontakt (29) am Hauptnetz angeschlossen ist.
    10· Schaltungsanordnung nach Punkt 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
    daß als Schalteinheit (7) Thyristorschalter (32; 33) in Jedem der Ankerstromzweige vorgesehen sind, wobei die Steuereingänge der Thyristoren (32; 33) an der Kommandoschaltung (9) liegen, die von der Netz- bzw. Hilfsnetzausfall-Überwachungseinrichtung (12 bzw. 13) aktivierbar ! ist und von der Netzausfall-Überwachungseinrichtung (12) an das Hilfsnetz bzw. von der Hilfsnetzausfall-Überwaohungseinrichtung (13) an das Hauptnetz anschaltbar ist.
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