DE3301170C2 - Programmgesteuerte Kantenschleifmaschine für Glasscheiben - Google Patents

Programmgesteuerte Kantenschleifmaschine für Glasscheiben

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Abstract

Bei einer programmgesteuerten Kantenschleifmaschine für Glasscheiben mit X-Y-Wegsteuerung ist das Schleifwerkzeug auf dem Kreuzschlitten auf einem drehbaren Schleifkopf gelagert, der sich während des Umlaufs um die Glasscheibe um 360 Grad dreht. Der Drehantrieb des Schleifkopfes erfolgt durch einen programmgesteuerten Drehmotor (20). Die Steuersignale für den Drehmotor (20) werden während des Schleifvorgangs aus den dem Informationsträger entnommenen Signalen für die X-Y-Wegsteuerung des Kreuzschlittens abgeleitet. Zur Ableitung der Steuersignale für den Drehmotor (20) dient ein aus zwei Drehpotentiometern (32', 32'') mit Sinus-Cosinus-Charakteristik bestehender Analogrechner. Die Drehachsen (55, 56) der Drehpotentiometer (32', 32'') sind mit der Drehachse (57) des Drehmotors (20) gekoppelt. Die Drehpotentiometer (32', 32'') werden von Spannungen (Ux, Uy) angesteuert, die den Bewegungsgeschwindigkeiten des Werkzeugschlittens in X- und in Y-Richtung entsprechen. Die durch Reihenschaltung der Drehpotentiometer (32', 32'') gebildete Differenzspannung dient als Sollwertspannung für den den Drehmotor (20) ansteuernden Servoverstärker (62).

Description

a) es sind zwei Wandler (42, 46) vorgesehen, die jeweiis eine der Bewegungsgeschwindigkeit des Kreuzschlittens (1) in der X- bzw. der K-Richtunganaloge Spannung (Ux, Vy^liefern,
b) mit dem Schleifkopf (18) sind zwei Drehinstrumente mit Sinus-Cosinus-Charakteristik (40,41) derart gekoppelt, daß das eine Drehinstrument (40) eine Ausgangsspannung liefert, die der Spannung (Ux) des ersten Wandlers (42) multipliziert mit dem Sinus des Drehwinkels des Schleifkopfes entspricht und das andere Drehinstrument (41) eine Ausgangsspannung liefert, die der Spannung (Uy) des anderen Wandlers (46) multipliziert mit dem Cosinus des Drehwinkels des Schleifkopfes entspricht,
c) die Differenz der Ausgangsspannungen der Drehinstrumente (40,41) wird einem Servoverstärker (62) zugeführt, der an den Schleifkopf-Drehmotor (20) so lange eine Sollwertspannung anlegt, bis die Differenz der Ausgangsspannungen gleich Null wird.
35
2. Kantenschleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Bewegungsgeschwindigkeit des Kreuzschlitt-jns analoge Spannungen (Ux, Uy) liefernden Wandler aus Tachomaschinen (42, 46) bestehen, die mit der Drehachse des jeweils zugehörigen Antriebsmotors (13, 4) gekoppelt sind.
3. Kantenschleifmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehinstrumente mit Sinus-Cosinus-Charakteristik (40, 41) Drehpotentiometer (32', 32") sind.
4. Kantenschleifmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehinstrumente mit Sinus-Cosinus-Charakteristik (40, 41) induktive Funktionsdrehgeber sind.
Die Erfindung betrifft eine programmgesteuerte Kantenschleifmaschine für Glasscheiben gemäß dem Oberbegriff des Pantentanspruchs 1.
Eine solche programmgesteuerte Kantenschleifmaschine für Glasscheiben ist aus der DE-OS 28 56 519 bekannt. Bei dieser bekannten Kantenschleifmaschine werden auf dem Datenträger nicht nur die Daten für die Wegsteuerung des Kreuzschlittens, sondern auch die Daten für die programmgesteuerte Drehbewegung des Schleifkopfes gespeichert. Für die Erstellung der Daten für die Steuerung der Drehbewegung des Schleifkopfes sind entsprechende Programmiermaßnahmen und/oder eine zusätzliche Programmiereinrichtung erforderlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Programmsteuerung für die Drehbewegung des Schleifkopfes bei einer gattungsgemäßen Kantenschleifmaschine zu vereinfachen, auf diese Weise mögliche Fehlerquellen auszuschalten und die Maschine infolgedessen betriebssicherer zu gestalten.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Es ist zwar aus der DE-OS 29 11 376 eine programmgesteuerte Werkzeugmaschine b.'kannt, bei der dem Werkzeug, nämlich einem Sägeblatt, auf seiner Bewegungsbahn eine tangentiale Ausrichtung zur Bewegungsbahn erteilt wird, wobei die Ausrichtung des Sägeblatts zur Bewegungsbahn aus den X— V-Koordinatenwerten berechnet wird, die die Bewegungsbahn beschreiben.
Die Berechnung der Steuersignale für die Drehbewegung des Sägeblatts erfolgt jedoch mit Hilfe der Digitaltechnik unter Zuhilfenahme eines Rechners. Abgesehen von dem verhältnismäßig hohen Aufwand, der für die Berechnung der Steuersignale für die Drehbewegung bei dieser bekannten Maschine erforderlich ist, lassen sich mit diesem System wegen der erforderlichen Rechenzeiten des Rechners nur verhältnismäßig langsame Bewegungsgeschwindigkeiten des Werkzeugs erreichen. Für Bewegungsgeschwindigkeiten, wie sie bei Glasbearbeitungsmaschinen erforderlich sind, ist dieses bekannte Sysem ungeeignet.
Der DE-OS 27 17 178 kann man die Maßnahme als bekannt entnehmen, zur Erzeugung elektrischer Steuersignale bei bestimmten Winkelstellungen von sich drehenden Teilen ein Drehpotentiometer zu verwenden.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der programmgesteuerten Kantenschleifmaschine werden im Vergleich zur bekannten gattungsgemäßen Maschine zusätzliche Einrichtungen und/oder Arbeitsschritte für die Erstellung eines eigenen Programms für die Drehbewegung des Schleifkopfes eingespart. Dadurch wird der Programmiervorgang vereinfacht, und es werden mögliche Fehlerquellen ausgeschaltet. Die Ermittlung der Steuersignale für die Schleifkopf-Drehung mit Hilfe der erfindungsgemäßen Maßnahmen hat darüber hinaus den Vorteil, daß sie mit verhältnismäßig wenigen elektronischen Hilfsmitteln und einer verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit erfolgt, so daß sich vergleichsweise hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten erzielen lassen.
Die Wirkung der erfindungsgemäßen Maßnahmen läßt sich anhand der nachfolgenden mathematischen Betrachtung erläutern. Dabei bedeuten
ω, den Drehwinkel des Schleifkopfes bezo
gen auf die X-Achse, im Zeitpunkt i;
6>f(, —,,) den Drehwinkel des Schleif kopfes zwi
schen zwei Zeitpunkten fi und /2;
Ux, Uy analoge elektrische Spannungen, die den
Bewegungsgeschwindigkeiten des Kreuzschlittens in der X- und der V-Richtung direkt proportional sind;
Ux,\, Uy.\ die elektrischen Spannungen im Zeitpunkt ii und
Ux.2, Uγ.2 die elektrischen Spannungen im Zeitpunkt h.
Unter diesen Voraussetzungen gilt die Beziehung
ω(,7-,ύ = arc tan
- arc tan
UXA ^XA
Daraus folgt, daß der Drehwinkel ω, des Schleifkopfes
33 Ol 170
sich berechnet aus
Ur
Ur
ω, = arc tan ——.
Ur Ux
sm ω,
tan ω, = —
cos ω,
folgt aus der obigen Gleichung
U.\ ■ sin ω,, ρ = L/γ ■ cos ω,, ρ
sin ω,, ρ und cos ωι. ρ stellen dabei die Winkelfunktionswerte der mit dem Schleifkopf gekoppelten Drehinstrumente im Zeitpunkt t dar. Der Schleifkopf nimmt also eine Winkelstellung ein, bei der
Ux ■ sin ω,, ρ — Uy · cos α/,, ρ — 0
ist. 1st dieser Wert nicht gleich Null, dann dreht sich der Schleifkopf so lange, bis dieser Zustand erreicht ist.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert Von den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 den Aufbau eines einen drehbaren Schleifkopf tragenden Kreuzschlittens nach der Erfindung in schematischer Darstellung und
F i g. 2 einen Schaltplan für die Drehwinkelsteuerung des Schleifkopfes.
Die Erfindung ist grundsätzlich anwendbar bei jeder Kreuzschlitten-Schleifmaschine und X— Y-Wegsteuerung. Die Lagerung und der Antrieb des Kreuzschlittens sowie die Art der X— Y-Wegsteuerung sind für die erfindungsgemäße Steuerung der Drehbewegung des Schleifkopfes ohne Bedeutung.
In Fig. 1 ist der Kreuzschlitten 1 in vereinfachter Darstellung gezeigt. Der Kreuzschlitten 1 ist in V-Richtung auf den Schienen 2, 3 verfahrbar angeordnet. Der Antrieb in V-Richtung erfolgt durch den auf dem Kreuzschlitten 1 angeordneten Antriebsmotor 4 über das Antriebsritzel 6, das mit der parallel zu der Schiene 2 angeordneten Zahnstange 7 kämmt.
Die Schienen 2,3 tragen an ihren Enden Gleitführungen 9,10, die auf den parallel zueinander angeordneten Schienen 11, 12 in X-Richtung gleiten. Zum Antrieb in X-Richtung dient der Antriebsmotor 13 mit dem Antriebsritzel 14, das mit einer parallel zur Schiene 12 angeordneten Zahnstange 15 kämmt.
Die X- und K-Antriebsmotore 13,4 sind nach bekannten Methoden prgrammgesteuert, wobei der Datenträger ein Magnetband sein kann. Das Wegpiogramm kann auf das Magnetband beispielsweise anhand einer Strichvorlage mit Hilfe einer Vorrichtung aufgespielt werden, wie sie in der DE-PS 28 50 127 beschrieben ist.
Auf dem Kreuzschlitten 1 ist der Schleifkopf 18 drehbar gelagert. Die Drehung des Schleifkopfes 18 erfolgt durch den ebenfalls auf dem Kreuzschlitten 1 angeordneten Drehmotor 20 über ein Zahnrad 21, das die Übertragung der Drehbewegung der Antriebsachse des Drehmotors 20 auf den Schleifkopf 18 im Verhältnis 1 : 1 gestattet.
Auf der drehbaren Trägerplatte des Schleifkopfes 18 ist das eigentliche Schleifwerkzeug, nämlich die Schleifscheibe 22 und der Schleifmotor 23, auf einem Schlitten 24 angeordnet, der auf Gleitschicnen 25 verschiebbar gelagert ist. An dem Schlitten 24 greift in der Bewegungsrichtung des Schlittens 24 eine Stange 26 an. Über diese Stange 26 wird der Schlitten 24 von dem Drehmomentmotor 28 über das Ritzel 29 und die an der Stange 26 angeordnete Zahnstange 30 mit einer vorgegebenen Druckkraft beaufschlagt. Zur Regelung des Schleifdrucks dient ferner eine Druckmeßdose 31, die den von der Stange 26 ausgeübten Schleifdruck, mißt.
Mit dem drehbaren Schleifkopf 18 ist Oie Drehachse zweier Drehinstrumente mit Sinus-Cosinus-Charakteristik, die zu dem Gehäuse 32 zusammengefaßt sind, kinematisch über ein Getriebe 33 verbunden. Das Getriebe 33 stellt sicher, daß der Drehabgriff der Drehinstrumente im Drehverhältnis 1 :1 mit dem Schleifkopf gekoppelt ist. Eine Drehung des Schleifkopfes 18 um den Winkel ω, bewirkt infolgedessen eine Drehung des Drehabgriffs der Drehinstrumente ebenfalls um den Winkel ω,. Außerdem ist mit dem drehbaren Schleifkopf 18 über das Getriebe 33 eine Tachomaschine 34 gekoppelt, und zwar ebenfalls im gleichen Übersetzungsverhältnis 1:1.
Die in dem Gehäuse 32 zusammengefaßten Drehinstrumente und die Tachomaschine 34 dienen der Steuerung des Schleifkopf-Drehmotors 20.
Als Drehinstrumente mit Sinus-Cosinus-Charakteristik werden beispielsweise Vierquadranten-Drehpotentiometer verwendet. Statt dessen kann man auch induktive Sinus-Cosinus-Funktionsdrehgeber verwenden.
In der Steuerschaltung nach Fig.2 sind zwei Sinus-Cosinus-Potentiometer 32' und 32" dargestellt, die jedoch in der praktischen Ausführung als Doppel-Sinus-Cosinus-Potentiometer zu einer Baueinheit 32 zusammengefaßt sind. Das Potentiometer 32' ist der X-Achse, und das Potentiometer 32" der V-Achse zugeordnet. Diese Sinus-Cosinus-Potentiometer 32' und 32" stellen die Analogrechner dar, die aus den Geschwindigkeiten der Antriebsmotor 13 und 4 die Steuersignale für den Schleifkopf-Drehmotor 20 ableiten.
Die ringförmigen Widerstände 40 bzw. 41 der beiden Potentiometer 32' und 32" sind jeweils in vier Quadranten unterteilt, wobei die Widerstandscharakteristik in den einzelnen Quadranten abwechselnd einen sinus- und einen cosinusförmigen Verlauf aufweisen. Bei dem der X-Achse zugeordneten Potentiometer 32' liegen die beiden neutralen Punkte des ringförmigen Widerstandes an der Anschlußklemme 51. Die neutralen Punk'e des der K-Achse zugeordneten Potentiometers 32" sind mit der zugehörigen Anschlußklemme 58 verbunden. Der Sinus-Abgriff 36 des Potentiometers 32' liegt an der Anschlußklemme 37 und der Cosinus-Abgriff 38 des Potentiometers 32" an der Anschlußklemme 39.
Mit dem Antriebsmotor 13 für die X-Achse ist eine Tachomaschine 42 gekoppelt, die eine der Bewegung des Kreuzschlittens 1 in X-Richtung analoge Spannung Ux liefert. Diese Spannung Ux wird über die Leitungen 44', 45' der Anschlußklemmen 44,45 des Sinus-Cosinus-Potentiometers 32' zugeführt.
In entsprechender Weise ist mit dem Anriebsmotor 4 für die V-Achse eine Tachomaschine 46 gekoppelt, die eine der Bewegung des Kreuzschlittens 1 in K-Richtung analoge Spannung Uy liefert. Diese Spannung Uy liegt
bo an den Anschlußklemmen 47, 48 des Sinus-Cosinus-Potentiometers 32".
Die Situis-Cosinus-Potentiometer 32' und 32" sind miteinander derart in Reihe geschaltet, daß die mit den neutralen Punkten des der A'-Achse zugeordneten Po-
bi tentiometers 32' verbundene Anschlußklemme 51 über die Leitung 53 mit der am Drehabgriff 38 liegenden Anschlußklemme 39 des der V-Achse zugeordneten Siniis-Cosinus-Potentiometers 32" verbunden ist. Die
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Drehachsen 55, 56 der beiden Potentionmeter sind mit der Drehachse 57 des Drehmotors 20 im Drehverhältnis 1 :1 gekoppelt. Ebenso ist mit der Drehachse 57 des Drehmotors 20 die Achse der Tachomaschine 34 im Drehverhältnis 1 : 1 gekoppelt.
Die durch die Reihenschaltung der beiden Sinus-Cosinus-Potentiometer 32' und 32" gewonnene Differenzspannung, die zum einen an der mit dem Sinus-Drehabgriff 36 verbundenen Anschlußklemme 37 des Potentiometers 32' und zum anderen an der mit dem neutralen Punkt verbundenen Anschlußklemme 58 des Potentiometers 32" abgegriffen wird, steuert als Sollwertspannung über die Leitungen 60, 61 den Vierquadrant-Servoverstärker 62 an. Der Servoverstärker 62 erhält andererseits von der mit dem Drehmotor 20 gekoppelten Tachomaschine 34 die Istwertspannung über die Leitungen 63, 64. Der Servoverstärker 62 steuert über die Leitung 65 den Drehmotor 20 an.
Die als Sollwertspanung dienende Differenzspannung der beiden Sinus-Cosinus-Potentiometer wird Null, wenn die mathematische Beziehung
Ux ■ sin a/f,,-,,) = Uy ■ cos ω(η-,,>
erfüllt ist, wobei Ux und Uy den Tachospannungen der A"-Achse und der K-Achse entsprechen. Der Schleifkopf-Drehmotor 20, und damit der Schleifkopf 18 selbst sowie die mit diesem gekoppelten Sinus-Cosinus-Potentiometer 32' und 32", drehen sich unter der Wirkung der dem Servoverstärker 62 zugeleiteten Differenzspannung so lange, bis die genannte mathematische Beziehung erfüllt ist und die Differenzspannung Null wird. Auf diese Weise wird die eingangs genannte mathematische Beziehung zwischen den Geschwindigkeitsänderungen in X- und in K-Richtung und dem Drehwinkel erfüllt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
40
45
50
60
65

Claims (1)

33 Ol Patentansprüche:
1. Programmgesteuerte Kantenschleifmaschine für Glasscheiben mit einer X— >'-Wegsteuerung des das Schleifwerkzeug tragenden Kreuzschlittens, auf dem ein drehbarer Schleifkopf gelagert ist, der sich während des Umlaufs um die Glasscheibe um 360° dreht, und dessen Winkelstellung duch einen programmgesteuerten Schleifkopf-Drehmotor gesteu- ι ο ert wird, gekennzeichnet durch die Merkmale:
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