DE3247601C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine rechnergesteuerte Profilbearbei­ tungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein typischer Anwendungsbereich für derartige Einrichtungen ist das Schleifen von Nocken, beispielsweise bei Nockenwel­ len für Verbrennungsmotoren.

Neben den früher üblichen Profilformeinrichtungen, bei denen die Schwenk- bzw. Schwingbewegung der das Werkstück tragenden Aufspannvor­ richtung durch mit dem zu bearbeitenden Profil gleiche Kopier­ nocken gesteuert wurde, ist auch bereits eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art bekannt, bei der die Schwingbewegung der Aufspannvorrichtung durch eine gesonderte, programmge­ steuerte Antriebseinrichtung bewirkt wird (DE-OS 25 15 907). Diese Antriebseinrichtung besteht aus einem elektromagneti­ schen Linearmotor, der von einem der Werkstückspindel zuge­ ordneten Drehzahlfühler und einem Drehstellungsfühler über einen deren Signale auswertenden Rechner angesteuert wird. Der Rechner gibt vor, welche Abweichung von einer Kreisform das zu bearbeitende Werkstück hat und steuert die Schwing­ bewegung der Aufspannvorrichtung entsprechend. Die bekannte Einrichtung ist deshalb nur für verhältnismäßig einfache, z. B. ovale Nockenformen geeignet, die sich aus einfacher geo­ metrischer Verzerrung von Kreisformen ergeben. Sie ist außer­ dem nicht in der Lage, eine sehr schnelle Verstellung der Aufspannvorrichtung in beiden Verstellrichtungen mit einer Genauigkeit durchzuführen, wie sie zur Erzeugung von kompli­ zierten Profilformen mit sehr geringen Fertigungstoleranzen erforderlich ist.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei der eine sehr schnelle und exakte Verstellung der Werkstück-Aufspanneinrichtung in beiden Verstellrichtungen (Schwingbewegung) ermöglicht ist, so daß beliebige Profile mit einer sehr hohen Genauigkeit erzeugt werden können.

Diese Aufgabe ist in Verbindung mit den Oberbegriffsmerkmalen erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 enthaltenen Merkmale gelöst.

Als Schwingantriebsmittel dient in vorteilhafter Weise ein drehrichtungsumkehrbarer elektrischer Antriebsmotor mit hohem Drehmoment und geringem Trägheitsmoment, welcher direkt von einem Rechner ansteuer­ bar ist. Ein derartiger Antriebsmotor weist sehr kurze An­ sprechzeiten auf, wie sie für eine schnelle Verstellung der Aufspannvorrichtung für das Werkstück bei der Bearbeitung von komplizierten, hochgenauen Profilen erforderlich sind. Die Kugelrollspindel und die damit zusammenwirkende Kugelmutter arbeiten weitge­ hend reibungsfrei, so daß sie auf diese Weise zur Lösung der genannten Aufgabe beitragen. Da sowohl der Antriebsmo­ tor für die Schwingbewegung als auch der Drehantrieb des Werkstückes rechnergesteuert sind, ist eine sehr viel freiere Kombination des Drehbewe­ gungsverlaufes des Werkstückes einerseits und des Schwing­ bewegungsverlaufes der Aufspannvorrichtung andererseits mög­ lich, so daß im wesentlichen beliebige Nockenformen erzeugt werden können.

Die erfindungsgemäße Anordnung trennt außerdem wirksam die Steuerfunktion für die Nockenerzeugung von der Steuerfunk­ tion für den Vorschub des Werkzeuges; da das Werkzeug, wel­ ches insbesondere im Falle großer Schleifmaschinen eine ho­ he träge Masse aufweisen kann, an der die Profilform erzeugen­ de Bewegung nicht beteiligt ist, ist die zu bewegende träge Masse bei Korrekturbefehlen aus dem Programm auf ein Minimum beschränkt, so daß derartige Korrekturen ohne Verzögerung ausführbar sind.

Ausgestaltungen im Rahmen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Programme zum Steuern des Drehantriebes für das Werkstück und des drehrichtungsumkehrbaren Antriebsmotors für die Schwingbewegung der Aufspannvorrichtung können als gemeinsames Programm in einem Mikrocomputer ent­ halten sein, der mit dem Drehantrieb für das Werkstück und dem Antriebsmotor für die Schwingbewegung verbunden ist, um deren Funktion zu steuern.

Der Mikrocomputer kann Speichereinrichtungen enthalten, die einen ersten Speicherbereich zum Speichern der Polarkoordi­ naten-Information für jede zu erzeugende Form und einen zwei­ ten Speicherbereich für auf die bewegungserzeugende Geometrie der Einrichtung bezogene Einrichtungsdaten haben sowie einen dritten Speicherbereich für eine Information bezüglich der Werkstückgeschwindigkeit und für eine Profilwahl aus den im ersten Speicherbereich gespeicherten Profilen.

Im einzelnen kann der Mikrocomputer über eine Steuereinheit mit dem Drehantrieb für das Werkstück und mit dem drehrich­ tungsumkehrbaren Antriebsmotor für die Aufspannvorrichtung verbunden sein, wobei die Steuereinheit eine Geschwindigkeitssteuerung für den Antriebsmotor für die Aufspannvorrichtung aufweist, die Geschwindigkeits- und Positionssignale für die geforderte Geschwindigkeit und Po­ sition vom Mikrocomputer erhält und die tatsächliche Position des Antriebsmotors feststellt, um dem Antriebsmotor die ange­ messene Geschwindigkeit vorzugeben, und wobei eine Einrichtung zur Geschwindigkeitssteuerung des Drehantriebes für das Werkstück entsprechend der Position und Geschwindigkeit gemäß den vom Mikrocomputer empfangenen Signalen und der tatsächlichen Stellung des Werkstückes vorgesehen ist, um dem Drehantrieb die angemessene Geschwindigkeit vorzugeben.

Die Tatsache, daß sowohl der Drehantrieb für das Werkstück als auch der Antriebsmotor für die Aufspannvorrichtung durch Programme ansteuerbar sind, ermöglicht es für den Fall, daß das zu bearbeitende Werkstück eine Reihe von entlang dem Werkstück mit Abstand verteilt angeordneten und zueinander winkelversetzten Profilen hat, ohne Neueinspannung des Werk­ stückes diesen Winkelversatz lediglich durch entsprechende Programmbefehle zu berücksichtigen.

Um einen Schleif­ scheibenverschleiß zu berücksichtigen, können erfindungs­ gemäß Mittel zum Feststellen von Änderungen der Abmessungen der Schleifscheibe und zum entsprechenden Verändern der Steuer­ operationen der Steuereinrichtung vorgesehen sein.

Es folgt die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der schematischen Zeichnung. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Schleifmaschine zum Schleifen von Nockenwellen für Kraftfahrzeuge;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Teils der Schleifmaschine gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht eines Endes der Schleifmaschine,

Fig. 4 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles 4 in Fig. 3,

Fig. 5 ein Schema eines Steuersystems für die Schleif­ maschine.

In den Fig. 1 bis 4 ist eine Maschine zum Schleifen von Nockenwellen für Kraftfahrzeuge schematisch dargestellt. Die Maschine umfaßt einen Maschinensockel 5, auf dem ein unterer Tisch 10 montiert ist. Der Maschinensockel hat eine horizontale ebene Auflagefläche 6, die sich nahe der Vorderseite des Sockels in dessen Längsrichtung erstreckt, und eine V-för­ mige Führungsbahn 7, die sich nahe der Rückseite des Sockels in dessen Längsrichtung erstreckt. Der Tisch 10 hat an seiner Rückseite ein nach unten ragendes, im Schnitt V-förmiges Gleitstück 11, das in der Führungsbahn 7 läuft, und eine nach unten gerichtete ebene Auflagefläche 12, die auf der Auflagefläche 6 am Sockel aufsitzt. Auf diese Wei­ se ist der Tisch 10 für eine lineare Gleitbewegung entlang dem Sockel gehaltert. Eine Spindel ist am Sockel 5 auf der Mittellinie 8 zwischen der Auflagefläche 6 und der Führungsbahn 7 angebracht. Die Spindel wird von einem Gleichstrom-Servomotor (nicht dargestellt) angetrieben und ist im Eingriff mit einer ebenfalls nicht gezeigten Mutter am Tisch 10 befestigt. Der Gleichstrom-Servomotor hat eine nicht dargestellte Lage- und Geschwindigkeits­ meßeinrichtung, die mit einem Mikrocomputer verbunden ist, der die Bewegung des Tisches entlang dem Sockel steuert und dadurch verschiedene Teile an einem Werkstück, das auf dem Tisch gehaltert ist, zum Schleifen an einer bei 9 angedeu­ teten Schleifstation in Stellung bringt. Der Mikrocomputer, der im weiteren als der den Zyklus steuernde Mikro­ computer erwähnt ist, steuert noch andere Funktionen der Maschine, die später beschrieben werden, und arbeitet mit zwei weiteren Mikrocomputern zusammen, um die Nockenher­ stellungsfunktion der Maschine zu steuern unter der Steue­ rung durch ein programmiertes logisches Steuergerät zum Steuern der Gesamtfunktion der Maschine. An der Schleif­ station ist eine übliche Schleifscheibe 13 mit großem Durchmesser auf der Rückseite des Sockels derart ange­ bracht, daß sie sich um eine Achse 14 dreht, die sich genau parallel zur Bewegungsrichtung des Tisches 10 auf dem Sockel 5 erstreckt, um an einem auf dem Tisch 10 gehalter­ ten Werkstück tätig zu werden. Die Funktion der Schleif­ scheibe wird noch genauer beschrieben.

Der Tisch 10 hat an gegenüberliegenden Seiten zwei hochste­ hende Lagerböcke 15, in denen nicht gezeigte koaxiale La­ ger angebracht sind. Eine hin- und herpendelnde Aufspann­ vorrichtung 16 erstreckt sich in Längsrichtung des Ti­ sches 10 zwischen den Lagerböcken 15 und ist mit vorstehen­ den Stummelachsen 17 versehen, die in den in den Lager­ böcken liegenden Lagern aufgenommen sind, um die Aufspann­ vorrichtung 16 für eine hin- und hergehende Schwenkbewegung um eine Achse 17a zu haltern, die parallel zur Achse 14 der Schleifscheibe in Bewegungsrichtung des Tisches 10 verläuft. Die Aufspannvorrichtung 16 trägt an ihrem einen Ende einen Aufspannkopf 18 mit einer Arbeitswelle 19 (siehe Fig. 1), die eine Spannpatrone 20 zur Aufnahme und Halterung eines Endes einer Nockenwelle 21 für Kraft­ fahrzeuge hat, an der in Abständen Nockenelemente 22, die geschliffen werden sollen, angebracht sind. Der Aufspann­ kopf 18 enthält auch noch einen Gleichstrom-Servomotor mit regelbarer Drehzahl, der zum Drehen der Arbeitswelle 19 mit einer von dem Steuersystem diktierten Geschwindigkeit dient, wie noch beschrieben wird. Auf der zur Arbeitswel­ le 19 entgegengesetzten Seite steht vom Aufspannkopf 18 eine Lage- und Geschwindigkeitsmeßeinrichtung 23 vor, die mit der Arbeitswelle 19 gekuppelt ist und den Drehwinkel und die Geschwindigkeit der Arbeitswelle 19 mißt. Das andere Ende der Nockenwelle 21 ist in einem herkömmlichen Reitstock 24 abgestützt, der am anderen Ende der hin- und her­ schwenkbaren Aufspannvorrichtung 16 befestigt ist, um die Nocken­ welle 21 mit ihrer Achse parallel zur Schwenkachse der Aufspann­ vorrichtung 16 und zur Drehachse 14 der Schleifscheibe 13 zu halten.

Am Vorderende des Tisches 10 sind gegenüber dem Aufspannkopf 18 zwei annähernd dreieckige, hochstehende, beabstandete Böcke 25 angebracht und ein drehrichtungsumkehrbarer elek­ trischer Antriebsmotor 26 mit regelbarer Drehzahl ist in Schwenkzapfen 27 an den Scheiteln der Böcke 25 gelagert, so daß er zwischen den Böcken 25 schwingen kann. Der Antriebsmotor 26 hat als Abtrieb eine Kugelrollspindel 28, die sich vom Motor 26 nach unten erstreckt, und eine Lage/Geschwindigkeits­ meßeinrichtung 27a für die Kugelrollspindel 28 ragt von der Ober­ seite des Motors 26 nach oben und ist mit der Kugelroll­ spindel 28 des Motors 26 gekuppelt, um den Drehwinkel und die Drehgeschwindigkeit der Kugelrollspindel 28 zu messen. Die Kugelrollspindel 28 ist mit einer Kugelmutter 29 im Ein­ griff, von deren beiden Enden jeweils ein Schwenkzapfen 30 vorsteht, um die Kugelmutter 29 zwischen den Scheiteln zweier nach der Seite ragender Ausleger 31 schwenkbar zu lagern, die an der Aufspannvorrichtung 16 befestigt sind. Demnach pendelt bei der Drehung des Motors 26 in der einen oder anderen Rich­ tung und nach Maßgabe des später beschriebenen Steuersy­ stems die Aufspannvorrichtung 16 um ihre Achse 17a und bewegt dabei die Nockenwelle 21 zur Um­ fangsfläche der Schleifscheibe 13 hin bzw. von dieser weg.

Im folgenden wird auf die Fig. 3 und 4 Bezug genommen, die den Schleifscheibenkopf zeigen. Der Maschinensockel 5 hat eine rückwärtige Verlängerung 50, an der eine Gleitbahn 51 ausgeformt ist, die sich quer zur Bewegungsrichtung des Tisches 10 entlang dem Maschinensockel 5 erstreckt. Ein Scheibenkopf-Schlitten 52 ist auf der Gleitbahn 51 an­ gebracht, und eine Achse 53 ist am Scheibenkopf an dem der Aufspannvorrichtung 16 nahen Ende befestigt. Auf der Achse 53 sitzt die Schleifscheibe 13. Ein elektrischer Antriebsmotor 54 ist am hinteren Ende des Schleifscheibenkopfs ange­ bracht, und ein Treibriemen 56 verbindet Riemenscheiben 57 und 58 auf der Achse 53 und der Motorwelle.

Am Hinterende der Sockelverlängerung 50 ist ein aufrech­ tes Axialdruckgehäuse 59 vorgesehen, an dem ein Gleich­ stromservomotor 60 zum Antreiben einer Kugelumlaufspin­ del 61 montiert ist. Die Spindel 61 ist mit einer Kugel­ rollspindelmutter 62 im Eingriff, die am Scheibenkopf festgemacht ist, so daß bei einer Drehung der Kugel­ rollspindel 61 durch den Motor 60 der Schleifscheibenkopf 52 auf seiner Gleitbahn 51 in Querrichtung zu und von dem auf der Aufspannvorrichtung 16 gehalterten Werkstück bewegt wird. Der Antriebsmotor 60 hat eine Lage- und Geschwindigkeitsmeß­ einrichtung 63, die mit dem Mikrocomputer zur Zyklus­ steuerung verbunden ist, der die Bewegung des Schleif­ scheibenkopfs in der beschriebenen Weise steuert, wo­ durch die Vorschubgeschwindigkeit der Scheibe derart ge­ steuert wird, daß vom Werkstück Material in der erforder­ lichen Menge pro Zeiteinheit und bis zur gewünschten Tie­ fe abgetragen wird.

Am Schleifscheibenkopf 52 ist auch noch ein Gußstück 65 zum Halten eines Schleifscheibenabrichters angebracht, das über das Oberende der Schleifscheibe hinausragt und eine Halterung für ein Gleitstück 70 bietet, das in Quer­ richtung parallel zur Rotationsachse 14 der Schleifschei­ be 13 verschiebbar ist. An dem Gleitstück 70 ist eine vertikale Abrichtwelle 71 gehaltert, und eine Feder-Nut-Verbindung 72 am Gleitstück 70 verhindert eine Drehung der Abrichtwelle 71. Das untere Ende der Welle 71 trägt einen Abrichtdiamanten 73, der die Umfangsfläche der Schleifscheibe 13 bearbeitet. Die Abrichtwelle 71 ist in vertikaler Richtung mit Hilfe ei­ ner Kugelmutter 74 bewegbar, in die eine Spindel 75 greift. Die Vorschub­ spindel 75 wird von einem Schrittmotor 76 angetrieben, der einen Codierer hat, der an ein Steuersystem für den Motor 76 angeschlossen ist, das in dem Mikrocomputer zur Zyklus­ steuerung arbeitet.

Das Gleitstück 70 für den Abrichtmechanismus wird ent­ lang seiner Gleitbahn am Gußstück 65 mit Hilfe eines Schrittmotors 80 verschoben, der einen mit einem Steuer­ system verbundenen Codierer 81 hat. Der Schrittmotor 80 be­ wegt eine Spindel 82 vom Kugelrollspindeltyp, die in einer Kugelmutter 83 läuft, die am Gleit­ stück 70 befestigt ist.

Die Größe der Schleifscheibe 13 wird auf folgende Weise festgelegt:

• 1. Die Vorschubspindel der Abrichtwelle 71 wird auf einen Be­ zugspunkt mit dem Diamanten 73 in einem bekannten Abstand von der Mittellinie der Schleifscheibe 13 eingestellt;
• 2. jede nachfolgende Bewegung der Abrichtwelle 71 weg von dem Bezugspunkt wird in dem Abricht-Steuersystem ge­ speichert;
• 3. wenn der Diamant 73 nach unten läuft und die Schleif­ scheibe 13 abdreht, wird die augenblickliche Schleif­ scheibengröße durch den Abstand der augenblicklichen Position vom Bezugspunkt bestimmt.

Die auf diese Weise festgelegte Schleifscheibengröße wird einem Kopiernockengenerator der Maschine zugeführt, wie später beschrieben wird.

In einer alternativen Anordnung wird die Schleifscheiben­ größe aus der Position des Schleifscheibenkopfs bestimmt. Die Einrichtung zur Messung der Scheibengröße umfaßt eine verschiebbare Zahnstange 90, die auf einer feststehenden Schiene 91 an der Sockelverlängerung 50 angebracht ist und eine Friktionssperre 90a hat, um einen Widerstand gegen ein ungehindertes Gleiten auf der Schiene 91 zu bieten. Die Bewegung der Zahnstange 90 entlang der Schiene 91 wird mit Hil­ fe eines Drehwandlers 92 gemessen, der an einem in die Zahnstange 90 greifenden Zahnrad angefügt ist. Die Zahnstan­ ge 90 trägt einen hochstehenden Pfosten 93, der zwischen ei­ nem vorderen und einem hinteren Bezugsblock 94, 95 seinen Platz hat, die auf der angrenzenden Seite des Schleif­ scheibenkopfs 52 sitzen. Wenn der Scheibenkopf sich vor­ wärtsbewegt, stößt der hintere Bezugsblock 95 gegen den Pfosten 93 und bewegt die Zahnstange 90 nach vorne. Wenn der Scheibenkopf zurückläuft, kommt der vordere Bezugs­ block 94 mit dem Pfosten 93 zur Anlage und bewegt die Zahnstange 90 nach hinten, falls die Strecke, um die der Scheibenkopf zurückgezogen wird, größer ist als die Strecke, um die er sich vorwärtsbewegt hat. Folglich kann für eine vordere Ausgangsposition des Scheibenkopfs (d. i. ein Schliff des Werkstücks mit einem maximalen Scheiben­ durchmesser) die Meßeinrichtung für die Schleifscheiben­ größe mit einem Bezugswert versehen werden. Wenn der Scheibendurchmesser nachher durch das Abrichten abnimmt, muß der Schleifscheibenkopf eine größere Strecke vorge­ schoben werden, um das Werkstück auf die richtige Größe zu schleifen, und der hintere Bezugsblock 95 läßt die ver­ schiebliche Zahnstange 90 ebenfalls vorwärtslaufen. Die Vorwärtsbewegung der verschieblichen Zahnstange 90 wird von dem Wandler 92 gemessen und in eine direkte Proportion zur Abnahme der Schleifscheibengröße gebracht. Da die Rück­ laufstrecke des Scheibenkopfs konstant ist, verschiebt der vordere Bezugsblock 94 die Zahnstange 90 nicht nach hinten. Daher wird die Größe der Schleifscheibe aus der ursprüng­ lichen Scheibengröße am Bezugspunkt und der augenblickli­ chen Verschiebung der Zahnstange, wie sie vom Wandler 92 ge­ messen wird, festgelegt. Die Schleifscheibengröße wird einem Kopiernockengenerator des Mikrocomputer-Steuersy­ stems der Maschine eingegeben, wie später beschrieben wird.

Nunmehr wird das Steuersystem für den Antriebsmotor 26 der hin- und herschwenkenden Aufspannvorrichtung 16 und für den Motor der Arbeitswelle 19 anhand der Fig. 5 beschrieben.

Das System verwendet zwei Mikrocomputer, nämlich a) ei­ ne Achsensteuereinheit (ACU) und b) einen Kopiernockenge­ nerator (MCG).

Zuerst wird die Achsensteuereinheit beschrieben. Die ACU steuert die Bewegung (Weg und Geschwindigkeit) der Ar­ beitswelle 19 und der Kugelrollspindel 28 mit Hilfe von Gleichstromservomotoren, wie vorstehend erwähnt. Die Steuerdaten für die Motoren werden in einem Speicher gehalten und be­ ziehen sich auf die Verschiebung des Werkstücks (relativ zur Schleifscheibe) und auf die Drehwinkelschritte der Arbeitswelle 19 im Verlauf einer vollen Umdrehung. Jeder Da­ tensatz stellt einen Drehschritt der Arbeitswelle 19 dar und enthält die folgende Information:

• 1) Winkelstellung der Arbeitswelle 19 vom Bezugspunkt aus;
• 2) Winkelgeschwindigkeit der Arbeitswelle 19;
• 3) Distanz der hin- und herschwenkenden Aufspannvorrichtung 16 vom Bezugspunkt aus, gemessen auf der Achse der Vor­ schubspindel 28;
• 4) Verschiebungsgeschwindigkeit der Aufspannvorrichtung 16 gemes­ sen auf der Achse der Vorschubspindel 28.

Die Achsensteuereinheit ist in Fig. 5 mit 32 bezeichnet und hat einen Eingabepuffer 33 und einen Ausgabepuffer 34 zur Verbindung mit dem Kopiernockengenerator. Ferner hat die ACU einen Positions- und Synchronisationssteuermodul 35 und separate Steuermoduln 36 und 37 für die Kugel­ rollspindel 28 der Aufspannvorrichtung 16 bzw. die Arbeitswelle 19. Der Steuermodul für die Kugelrollspindel 28 umfaßt einen Positionsmodul 38, der mit einem Positionskomparator und Fehlergenerator 39 verbunden ist, und einen Geschwindig­ keitsmodul 40, der an einen Geschwindigkeitsbefehls- und -korrekturmodul 41 angeschlossen ist. Der Positionskompa­ rator und Fehlergenerator 39 hat einen weiteren Eingang von der Lagemeßeinrichtung 27a der Kugelrollspindel 28 am Vor­ schubspindelmotor 26 und einen Ausgang zu dem Geschwindig­ keitsbefehls- und -korrekturmodul 41. Der Geschwindigkeits­ befehls- und -korrekturmodul 41 gibt die Bezugsgeschwindigkeit auf einen Motortreiber 42, der einen Geschwindigkeitsbe­ fehl an den Antriebsmotor 26 anlegt und von der Lagemeßeinrichtung 27a eine Geschwindigkeitsrückführung empfängt.

In entsprechender Weise umfaßt der Arbeitswellen-Steuer­ modul einen Geschwindigkeitsmodul 43, der einen Eingang zu einem Geschwindigkeitsbefehls- und -korrekturmodul 44 schickt, sowie einen Positionssteuermodul 45, dessen Aus­ gang an einem Positionskomparator und Fehlergenerator 46 liegt. Der Positionskomparator und Fehlergenerator 46 erhält einen weiteren Eingang von der Lagemeßeinrichtung 23 der Arbeitswelle 19 und schickt einen Ausgang zu dem Geschwindigkeitsbefehls- und -korrekturmodul 44. Der letztgenannte Modul 44 schickt ein Geschwindigkeitsbezugssi­ gnal zu einem Motortreiber 47, von dessen Ausgang ein Ge­ schwindigkeitsbefehlssignal zu dem Drehantrieb der Arbeitswelle 19 ge­ schickt wird und der eine Geschwindigkeitsrückführung von der Meßeinrichtung 23 erhält.

Wenn jeder Datensatz aus dem Kopiernockengenerator gele­ sen wird, wird er auf die Zeitebene transformiert und die wirklichen Positionen der Arbeitswelle 19 und der Ku­ gelrollspindel 28 werden dann abgefragt und mit den befohlenen Positionen verglichen. Vorhandene Fehler bewirken, daß die Geschwindigkeitsbezugsbefehle reguliert werden, um den Positionsfehler auf der betreffenden Achse zu beseiti­ gen. Der Geschwindigkeitsbezugsbefehl für jede Achse wird auf einen Gleichstromservotreiber gegeben, der den Motor veranlaßt, sich mit der befohlenen Geschwindigkeit zu dre­ hen. Die tatsächliche Geschwindigkeit des Motors wird mit der befohlenen Geschwindigkeit verglichen und ein Fehler bewirkt, daß die befohlene Geschwindigkeit reguliert wird, um den Fehler zu beseitigen.

Die auf eine vollständige Umdrehung des Werkstücks bezoge­ nen Daten werden in einem Kopiernockenfeld (MCA) gehalten. Die ACU kann mehrere Felder speichern, die sich auf unter­ schiedliche Nockenformen beziehen. Die Startposition je­ des MCA kann auf eine bekannte Bezugsgröße an der Arbeits­ welle 19 bezogen sein. Daher kann die Nockenform um irgend­ einen Winkel zu einer Umdrehung schrittweise fortgeschal­ tet werden, die der von einem Datensatz des MCA repräsen­ tierten äquivalent ist.

Die Identität jedes Nockens an dem Werkstück wird der ACU von der Maschine über ihren Eingabepuffer mitgeteilt, wenn der Nocken die richtige Lage relativ zu der Schleif­ scheibe hat. Diese Identität wird dazu benutzt, das rich­ tige MCA zu wählen und das MCA zu dem richtigen Winkel fortzuschalten. Die Nockenidentität und die Schaltwerte für ein bestimmtes Werkstück werden in einem Werkstück- Bezugsfeld (CRA) in dem ACU-Speicher gehalten.

Die ACU sieht folgende Betriebsweisen vor:

• 1. Ablauf/Auftrag Werkstückdrehung ohne Verschiebung;
• 2. Auftrag Werkstückverschiebung;
• 3. Setzen Bezugsgröße für Werkstückdrehung;
• 4. Setzen Bezugsgröße für Werkstückverschiebung;
• 5. synchronisierte Drehung und Verschiebung des Werk­ stücks;
• 6. Ablauf/Auftrag Werkstückdrehung mit synchronisierter Verschiebung;
• 7. Drehen und Verschieben des Werkstücks bis zur Bezugs­ größe;
• 8. Drehen des Werkstücks um eine Umdrehung mit synchro­ nisierter Verschiebung;
• 9. Drehen des Werkstücks mit konstanter Rotationsge­ schwindigkeit und synchronisierter Verschiebung. Die­ se Option setzt die programmierte Werkstück-Rotations­ geschwindigkeit außer Kraft und regelt die Werkstück­ verschiebungsgeschwindigkeit entsprechend.

Der Kopiernockengenerator (MCG) steht mit der ACU über den Eingabe- und Ausgabepuffer in Verbindung. Er ist program­ miert, um die den Nocken erzeugende Geometrie der Maschi­ ne zu formen, und wandelt die Daten des Hubs des Kopier­ nockenstößels, wie sie auf der Werkstückzeichnung spezifi­ ziert sind, in eine Form um, die für die ACU verwertbar ist.

Der MCG verwendet drei Grunddatengruppen:

• 1. Eine Kopiernocken-Polarkoordinaten-Datengruppe für je­ den Nockentyp, d. i. Eingang, Ausgang, Exzenter.
• 2. Eine Maschinenkonstanten-Datengruppe. Diese enthält Details aller Parameter, die sich auf die erzeugende Geometrie der Maschine beziehen.
• 3. Eine Werkstückbezugs-Datengruppe. Diese enthält De­ tails der einzelnen Nocken des Werkstücks, d. i. Di­ stanz, Winkel, Nockentyp, Rotationsgeschwindigkeits­ profil.

Diese Datengruppen werden dazu benutzt, die Kopiernocken­ felder und die Werkstücksbezugsfelder zu erzeugen, die von der ACU verwertet und über eine Nachrichtenverbindung über­ tragen werden.

Um die Schleifscheibenabnützung zu korrigieren, wird der in der Maschinenkonstanten-Datengruppe gehaltene Schleif­ scheibenradius verringert und ein neues MCA wird erzeugt und zu der ACU übertragen, sobald dies erforderlich ist. Im automatischen Betrieb wird dieses Vorgehen durch Signa­ le von dem einen oder anderen System zur Bestimmung der Schleifscheibengröße, die vorstehend beschrieben wurden, in Gang gesetzt. Das augenblickliche MCA, das von dem MCG gehalten wird, wird auf das Signal hin zu der ACU übertragen. Bei Beendigung der Übertragung wird der Schleifscheibenradius auf die nächste Scheibengröße reduziert und ein neues MCA wird von dem MCG erzeugt und zurückgehalten, bis das näch­ ste Übertragungssignal empfangen wird.

Jedes Nockenprofil wird nach Maßgabe des Programms in dem MCG auf die erforderliche Größe geschliffen und nach Be­ endigung des Schleifvorgangs wird die Aufspannvorrichtung 16 mit Hilfe eines nicht gezeigten Mechanismus weitergeschoben, um das nächste Nockenprofil 22 entlang dem Nocken mit der Schleifscheibe 13 zu fluchten, damit dieses geschliffen wird. Die Gesamtsteuerung und Koordination der verschiedenen Ma­ schinenfunktionen wird mit Hilfe eines Programmsteuergeräts erreicht, das alle drei Mikrocomputer, die die verschie­ denen spezifischen Funktionen der Maschine steuern, mitein­ ander verbindet.

Claims (12)

1. Rechnergesteuerte Profilbearbeitungseinrichtung, umfassend eine Aufspannvorrichtung zur drehbaren Halterung eines Werkstückes während des Profil­ bearbeitungsvorganges,
Antriebsmittel für den programmgesteuerten Dreh­ antrieb des Werkstückes,
ein gegen das Werkstück zustellbares Werkzeug zum spanabhebenden Materialabtrag von dem Werkstück,
einen Arbeitstisch zum Lagern der Aufspannvorrich­ tung für eine hin- und hergehende Schwingbewegung um eine zur Drehachse des Werkstückes parallele Schwingachse,
eine programmgesteuerte Zustell- bzw. Vorschubeinrich­ tung für das Werkzeug und
programmgesteuerte Schwingantriebsmittel für die Schwingbewegung der Aufspannvorrichtung, wobei an der Aufspannvorrichtung quer zur Schwingachse sich erstreckende Ausleger vorgesehen sind, an denen die Schwingantriebsmittel angreifen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schwingantriebsmittel einen drehrichtungs­ umkehrbaren elektrischen Antriebsmotor (26) mit hohem Drehmoment und geringem Trägheitsmoment umfassen, welcher auf dem Arbeitstisch (10) um eine zur Schwingachse (17a) parallele Achse schwenk­ bar gelagert ist,
daß der Antriebsmotor (26) eine als Kugelroll­ spindel ausgebildete Ausgangswelle (28) hat, die in eine am Ausleger (31) um eine zur Schwenkachse des Antriebsmotors (26) parallele Achse schwenkbar gelagerte Kugelmutter (29) eingreift, derart, daß die Betätigung des Antriebsmotors (26) in der einen oder der anderen Drehrichtung die Aufspannvorrichtung (16) in der einen oder der anderen Richtung verschwenkt.

2. Profilbearbeitungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (26) für die Schwingbewegung über Schwenkzapfen (27) in einem stationär auf dem Arbeitstisch (10) angeordneten Teil (25) gelagert ist und daß die Kugelmutter (29) über Schwenkzapfen (30) mit der Aufspannvorrichtung (16) ver­ bunden ist.

3. Profilbearbeitungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelmutter (29) über die Schwenkzapfen (30) an den hebelartigen Auslegern (31) gelagert ist, die von der Aufspannvor­ richtung (16) abstehen.

4. Profilbearbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur koordinierten Ansteuerung sowohl des Drehantriebes für die Arbeitswelle (19) und das Werkstück (21) als auch des drehrichtungsum­ kehrbaren Antriebsmotors (26) für die schwingend gelagerte Aufspannvorrichtung (16) ein gemeinsames, in einem Mikro­ computer gespeichertes Programm vorgesehen ist.

5. Profilbearbeitungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocomputer (MCG/ACU) Speichereinrichtungen mit einem ersten Speicherbereich zur Speicherung von Polarko­ ordinaten-Informationen für jede zu erzeugende Form auf­ weist, einen zweiten Speicherbereich für auf die bewegungs­ erzeugende Geometrie der Einrichtung bezogene Einrichtungs­ daten und einen dritten Speicherbereich für Geschwindig­ keitsdaten einzelner Komponenten und für eine Profilauswahl aus den im ersten Speicherbereich gespeicherten Profilen.

6. Profilbearbeitungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall, daß das zu bearbeitende Werkstück (21) eine Reihe von ent­ lang dem Werkstück mit Abstand verteilt angeordneten und zueinander winkelversetzten Profilen (22) hat, der dritte Speicherbereich Informationen enthält, die sich auf Profil­ typen und den gegenseitigen Winkelversatz der entlang dem Werkstück (21) zu bearbeitenden Profile (22) beziehen.

7. Profilbearbeitungseinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocomputer (MCG/ACU) Einrichtungen zum Erzeugen von Informationen für die drei Speicherbereiche in Ent­ sprechung zu in den Mikrocomputer eingegebenen Profil- oder Maschinendaten hat.

8. Profilbearbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocomputer (MCG/ACU) über eine Steuereinheit mit dem Drehantrieb für die Arbeitswelle (19) und das Werkstück (21) und mit dem drehrichtungsumkehrbaren Antriebsmotor (26) für die Aufspannvorrichtung (16) verbunden ist, wobei die Steuer­ einheit eine Geschwindigkeitssteuerung (36) für den Antriebsmotor (26) für die Aufspannvorrichtung (16) aufweist, welche Geschwindigkeits- und Positionssignale für die geforderte Geschwindigkeit und Position vom Mikrocomputer erhält und die tatsächliche Position des Antriebsmotors (26) feststellt, um dem Antriebs­ motor (26) die angemessene Geschwindigkeit vorzugeben, und wobei eine Einrichtung (37) zur Geschwindigkeitssteuerung des Drehantriebes für das Werkstück (21) entsprechend der Position und Geschwindigkeit gemäß den vom Mikrocom­ puter empfangenen Signalen und der tatsächlichen Stellung des Werkstückes (21) vorgesehen ist, um dem Drehantrieb die angemes­ sene Geschwindigkeit vorzugeben.

9. Profilbearbeitungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeitssteuerung (36) für den drehrich­ tungsumkehrbaren Antriebsmotor (26) einen Geschwindigkeits­ vorgabe- und -korrekturmodul (41) umfaßt, welcher ein Ge­ schwindigkeitssignal vom Mikrocomputer empfängt und ein Geschwindigkeitssteuersignal für den Antriebsmotor (26) erzeugt, und einen Positionskomparator und Fehlergenera­ tor (39) aufweist, welcher ein Positionssignal vom Mikrocomputer so­ wie ein Signal entsprechend der tatsächlichen Position vom Antriebsmotor (26) empfängt und ein weiteres Steuersignal für den Geschwindigkeitsvorgabe- und -korrekturmodul (41) liefert.

10. Profilbearbeitungseinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (37) des Drehantriebes für die Arbeitswelle (19) und das Werkstück (21) einen Geschwindigkeitsvorgabe- und -kor­ rekturmodul (44) umfaßt, welcher ein Geschwindigkeitssi­ gnal vom Mikrocomputer empfängt und ein Geschwindigkeits­ referenzsignal zur Ansteuerung des Drehantriebes er­ zeugt, sowie einen Positionskomparator und Fehlergenera­ tor (46) aufweist, welcher ein Positionssignal vom Mikrocomputer empfängt und die tatsächliche Position des Drehantriebs­ ausganges feststellt und ein weiteres Signal zum Ansteuern des Geschwindigkeitsvorgabe- und -korrekturmoduls (44) liefert, um das Geschwindigkeitsreferenzsignal entspre­ chend der tatsächlichen Position des Drehantriebsausgan­ ges für das Werkstück (21) zu justieren.

11. Profilbearbeitungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Geschwindigkeitsvorgabe- und -korrekturmodul (41; 44) mit einer Motortreiberstufe (42; 47) verbunden ist, die das Geschwindigkeitsreferenzsignal von dem Geschwindig­ keitsvorgabe- und -korrekturmodul (41; 44) empfängt, wo­ bei die Treiberstufe (42; 47) eine Einrichtung zur Erzeu­ gung eines Geschwindigkeitsvorgabesignals entsprechend dem empfangenen Geschwindigkeitsreferenzsignal und dem Ge­ schwindigkeitsrückmeldesignal vom Motorausgang sowie zum Korri­ gieren des Geschwindigkeitsvorgabesignals entsprechend dem empfangenen Geschwindigkeitsreferenzsignal umfaßt.

12. Profilbearbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer drehangetriebenen Schleifscheibe (13) als Werkzeug Mittel zum Feststellen von Änderungen der Abmessungen der Schleifscheibe (13) und zum entsprechenden Verändern der Steueroperationen der Steuereinrichtungen vorgesehen sind.