DE3313084A1

DE3313084A1 - Verfahren zur automatischen wegsteuerung einer rundum-kantenschleifmaschine fuer glasscheiben und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3313084A1
Application number: DE19833313084
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl.-Ing. 5120 Herzogenrath Halberschmidt; Heinz 5100 Aachen Mund; Heinz-Josef Ing.(Grad.) Reinmold; Alfred Schmitz
Original assignee: Vereinigte Glaswerke 5100 Aachen GmbH; Vegla Vereinigte Glaswerke GmbH
Current assignee: Vegla Vereinigte Glaswerke GmbH
Priority date: 1983-04-12
Filing date: 1983-04-12
Publication date: 1984-10-18

Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur autonl tischen Rundum-Wegsteucrung, insbesondere einer automatischen Rundum-Kantenschleifmaschine für Glasscheiben, bei der der das Schleifwerkzeug tragende Schleifkopf auf einem X-Y-Kreuzschlitten angeordnet ist, und hat insbesondere eine Wegsteuerungseinrichtung zum Gegenstand, durch die der Kreuzschlitten mit dem Schleifwerkzeug bzw. mit einem anderen Werkzeug um die Glasscheibe herumgeführt wird, während diese fest auf einem Träger ruht.
Eine Kantenschleifmaschine für Glasscheiben dieser Art ist z.B. aus der Dr-OS 28 56 519 bekannt.
Bei dieser bekannten Ausführung werden die X- und Y-Antriebsmotore für den Kreuzschlitten durch eine numerische Steuerungseinrichtung gesteuert, bei der die Weginformationen für den Kreuzschlitten in einem Lochstreifen gespeichert sind. Bei einer anderen, aus der DE-AS 19 So 819 bekannten Kantenschleifmaschine mit dem genannten Aufbau wird der Kreuzschlitten durch eine Abtastvorrichtung an einer Schablone entlanggeführt, die der Form der zu schleifenden Glasscheibe entspricht.
Bei den bekannten Kantenschleifmaschinen wird der vollständige Weg des Schleifwerkzeugs iim die Glasscheibe herum durch das gespeicherte Programm bzw. durch die starre Schablone fest vorgegeben.
Das hat zur Folge, daß jeweils nur Glasscheiben derselben Form und Größe bearbeitet werden können, und daß bei Wechsel der Scheibenform und -größe auch das Wegprogramm bzw. die Schablone ausgewechselt werden müssen. Außerdem ist in beiden Fällen Voraussetzung, daß die zu schleifende Glasscheibe in der Maschine sehr genau positioniert wird, was in der Praxis mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden ist.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Wegsteuerung einer Rundum-Glasbearbeitungsmaschine, insbesondere einer Kantenschleifmaschine, zu schaffen, bei dem kein vorgegebenes Wegprogramm erforderlich ist, sondern das sich zur Wegsteuerung des Werkzeugs bei Glasscheiben unterschiedlichster Form eignet, ohne daß besondere Maßnahmen zur Anderung des Wegprogramms oder zur genauen Positionierung der Glasscheibe in der Bearbeitungsstation erforderlich sind.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß mittels eines an dem das Bearbeitungswerkzeug tragenden Kreuzschlitten angeordneten, dem Bearbeitungswerkzeug vorauslaufenden und die Kante der Glasscheibe abtastenden Tastorgans das Wegsteuerungsprogramm für eine definierte Strecke vor dem Bearbeitungswerkzeug ermittelt, und die ermittelten Werte für die X- und die Y-Koordinate in e Lnem wo tac1s igen Schieberegister gespeichert, und nach Durchlaufen des Schieberegisters zur Steuerung der X- und Y-Stcllmotore verwendet werden.
Bei der erfindungsgemäßen Wcgstcllert g wird also im Gegensatz zu den bekannten Wegsteuerungen bei Kantenschleifmaschinen weder ein vorgegebenes Wegprogramm noch eine den Weg vorgebende Schablone benötigt, vielmehr wird das Wegprogramm gewissermaßen durch den das Werkzeug tragenden Kreuzschlitten selbst ermittelt, indem durch die Bearbeitungsmaschine selbst die Kontur der zu bearbeitenden Glasscheibe abgetastet wird. Dabei wird erfindungsgemäß lediglich eine verhältnismäßig kurze Wegstrecke unmittelbar vor dem Schleifwerkzeug abgetastet, und die Weginformationen für diese Strecke werden einem Speicher zugeführt, aus dem sie nach einer dem Durchlaufen dieser Strecke entsprechenden Zeit fortlaufend entnommen werden, und für die Wegsteuerung verwendet werden. Der Speicher enthält also lediglich vorübergehend immer nur die der Länge der genannten Wegstrecke entsprechenden Steuersignale.
Da bei diesem Verfahren für den ersten Wegabschnitt, der der besagten kurzen Wegstrecke entspricht, noch keine Informationen aus dem Speicher zur Verfügung stehen, erfolgt für diesen ersten Wegabschnitt eine externe Steuerung durch Vorgabe einer konstanten Geschwindigkeit in der X-Richtung. Sobald diese kurze Strecke durchlaufen ist, übernimmt das dann gefüllte Schieberegister die weitere Führung des Kreuzschlittens.
Die Erfindung ermöglicht es, daß nicht nur Glasscheiben beliebiger Form in beliebiger Reihenfolge nacheinander geschliffen werden können, sondern daß auch besondere Maßnahmen zur Justierung der Glasscheibe entfallen. Damit erhöht sich der Anwendungsbereich der Schleifmaschine beträchtlich, und es entfallen die Umrüstzeiten, die bei den bekannten Schleifmaschinen dieser Art für das Umstellen von einem Programm auf ein anderes zwangsläufig in Kauf genommen werden müssen.
Das erfindungsgemäße Verfahren findet hauptsächlich Anwendung für die Wegsteuerung einer Rundum-Kantenschleifmaschine. Es kann jedoch in gleicher Weise Anwendung finden bei anderen Vorrichtungen, durch die Glasscheiben auf ihrer Kante oder auf den Flächen parallel zu der Kontur der Glasscheibe in anderer Weise bearbeitet werden. In bestimmten Fällen werden beispielsweise Glasscheiben auf dem Kantenbereich oder im Randbereich der Flächen mit einem umlaufenden elektrischen Leitstreifen oder mit einem Dekorstreifen versehen. Auch hierfür geeignete Maschinen lassen sich mit der erfindungsgemäßen Wegsteuerung versehen.
Andererseits kann es auch interessant sein, lediglich das Wegprogramm aufzunehmen oder die Kontur der Glasscheibe zu vermessen. So kann man das erfindungsgemäße Verfahren auch anwenden beispielsweise zur Kontrolle der Scheibenform, indem die von der Steuerungseinrichtung ermittelten Werte mit gespeicherten Sollwerten verglichen werden.
Linse erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur rcluSiillrung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit cinelll auS einctll X-Y-Kreuzschlitten angeordneten Werkzeug, beispielsweise einem Schleifkopf, zeichnet sich dadurch aus, daß bei vorgegebener resultierender Werkzeuggeschwindigkeit, d.h. bei konstanter Summengeschwindigkeit des Kreuzschlittens in X- und Y-Richtung, das Ceschwindigkeitsverhiltnis der beiden X- und Y-Antriebsmotore mit Hilfe eines Tastorgans geregelt wird, das einen um die Drehachse des Schleifkopfes schwenkbaren Arm, und eine an diesem schwenkbaren Arm angeordnete, dem Schleifkopf vorauseilende, gegen die Kante der Glasscheibe angedrückte und so deren Kontur abfahrende Tastrolle umfaßt, wobei die Bewegungsrichtung der Tastrolle fortlaufend gemessen, und die so erhaltenen Signale über ein dem Abstand zwischen der Tastrolle und der Schleifscheibe entsprechendes Schieberegister der Steuerschaltung für die X- und Y-Antriebsmotore zugeführt werden.
Zur Messung der Bewegungsrichtung der Tastrolle ist dabei ein mit der Tastrolle gekoppeltes, den gleichen Weg wie der Tastrollenmittelpunkt beschreibendess jedoch in seiner räumlichen Winkellage unveränderbares Drehmeßinstrument vorgesehen, dessen mit einem oder mehreren Abgriffen versehene Drehachse mit einem Schlepprädchen versehen ist, das an einer ebenen Platte abrollt, und das sich dadurch stets in die der Bewegungsrichtung entgegengesetzte Richtung einstellt. Über die Abgriffe des Drehinstruments können dabei die nötigen Weginformationen erhalten werden.
Bei einer anderen Ausführungsform einer erfindtingsgemäßen Vorrichtung erfolgt die Ermittlung des Weg- programms dadurch, daß bei vorgegebener resultierender Werkzeuggeschwindigkeit an dem Schlitten an einem um den Mittelpunkt des Schleifkopfes schwenkbaren Arme eine dem Schleifkopf vorauseilende, an der Kante der Glasscheibe abrollende Tastrolle vorgesehen ist, und daß mit dieser Tastrolle ein zweiter Kreuzschlitten bewegungsgekoppelt ist, dessen Wegkoordinaten von mit diesem zweiten Kreuzschlitten mechanisch verbundenen Digitalgebern geliefert werden, wobei die von den Digitalgebern gelieferten Signale einem Schieberegister bzw. einem Mikrocomputer mit Schieberegistercharakteristik zugeleitet werden. Anstelle eines zweiten Kreuzschlittens zur Betätigung der Digitalgeber kann man die Wegkoordinaten der Tastrolle auch auf elektrischem Wege aus elektrischen Spannungen ableiton, die man an zwei parallel zu der X-Achse und der Y-Achse angeordneten, die Stellung des Kreuzschlittons wiedergebenden Wegpotentiometern und an einem mit dem die Tastrolle tragenden Arm gekoppelten Drehmeßinstrument mit Sinus-Cosinus-Charakteristik abgreift.
Grundsätzlich kann der die rotierende Schleifscheibe tragende Schleifkopf auf dem Kreuzschlitten fest angeordnet sein. Es ist jedoch vorteilhaft, wenn der Schleifkopf auf dem Kreuzschlitten um die Rotationsachsc der SLl1IO fscheibe drehbar gelagert ist, derart, daß er sich sich während eines Umlaufs um die Glasscheibe um r()o Grad droht. Auf diese Weise kann man das Schleifwerkzeug innerhalb des Schleifkopfes auf einem Schlittcri anordnen, der senkrecht zur Glaskante verfahrbar ist, und man kann diesen Schlitten mit einstellbarer Kraft gegen die Glaskante andrücken. Die bei der erfindungsgemäßen Steuerung erhaltenen Steuersignale kön- nen bei einem solchen drehbaren Schleifkopf in Weiterbildung der Erfindung auch für die Steuerung der Drehbewegung des Schleifkopfes benutzt werden.
In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung entspricht der Igurchmesser der Tastrol 10 dem l)ttrcllmesser der Schleifscheibe. s diese Weise vereilll~at t sich die Steuerschaltung für die Antriebsmotore.
Zur Erzeugung des erforderlichen Andrucks, mit dem die Tastrolle gegen die Kante der Glasscheibe gedrückt wird, ist vorzugsweise ein elektrischer Drehmomentmotor auf der Schwenkachse des die Tastrolle tragenden schwenkbaren Arms angeordnet.
Weitere Merkmale und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den IJnteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreilzllng, in der zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben und erläutert werden.
Von den Zeichnungen zeigt Fig. 1 den mechanischen Aufbau einer ersten Misführungsform der erfindungsgemäßen Schleifmaschine mit ihren wichtigsten Bauteilen in schematischer Darstellung; Fig. 2 eine Darstellung der bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung verwendeten Abtastvorrichtung in einer Seitenansicht; Fig. 3 eine diagrammartige Skizze zur Erläu- terung der mathematischen Zusammenhänge zwischen der Position der Tastrolle und der Schleifscheibe; Fig. 4 den schematischen Schaltplan für die elektronische Wegsteuerung des Schleifkopfes; Fig. 5 in schematischer Darstellung den Aufbau eines Mikrocomputers für die elektronische Wegsteuerung, einschließlich der peripheren Bauteile; Fig. 6 eine schematische Darstellung der Konstruktion und der Steuerschaltung für die Regelung des Schleifdruckes; i:ig. 7 ein den Funktionsablauf eines Programmsclialtwerks für die Starkstromsteuerung der Maschine darstellendes Diagramm; Fig. 8 den Stromlaufplan für die Starkstromsteuerung der Schleifmaschine; Fig. 9 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schleifmaschine mit einem mit der Tastrolle bewegungsgekoppelten zweiten Kreuzschlitten, dessen Position durch Digitalgeber angezeigt wird; Iig. io dic Auswerte- und Steuerelektronik für lie Stellmotore des Schleifkopfes bei der in Fig. 9 dargestellten Ausführungsform; Fig. 1 1 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schleifmaschine, bei der die Position der Tastrolle mit Hilfe elektri- scher Bauteile ermittelt wird; Fig. 12 die Auswerteelektronik für die Ermittlung der Position der Tastrolle bei der in Fig. 11 dargestellten Ausführungsform und die Steuerelektronik für die Stellmotore des Schleifkopfess und Fig. 13 das Schaltbild für eine vorprogrammicrh;lre Regelung des Schleifdruckes beim Umfahren von Ecken der Glasscheibe wobei diese Regelung für beide dargestellte Ausführungsformen der Vorrichtung anwendbar ist.
Der mechanische Aufbau der erfindungsgemäßen Schleifmaschine ist in Fig. 1 in seinen wesentlichen Teilen dargestellt. Die Maschine umfaßt eine in X-Richtung auf Schienen 2 verfahrbare Brücke 1. Der Antrieb der Brücke 1 erfolgt über den Antriebsmotor 3. Entlang der Brücke 1 ist der Schlitten 4 in Y-Richtung verfahrbar angeordnet, wobei der Schlitten 4 durch den Antriebsmotor 5 in der Y-Richtung bewegt wird. Der Antriebsmotor 3 kann auf der Brücke 1 angeordnet sein und die Bewegung über eine entlang einer der Schienen 2 angeordneten Zahnstange auf die, Brücke übertragen werden. Stattdessen kann der Antriebsmotor 3 auch am Rahmen der Maschine angeordnet sein, und die Bewegung über Spindeln oder Zahnriemen oder andere kraftübertragende Mittel auf die Brücke 1 übertragen werden. Der Antriebsmotor 5 kann in analoger Weise auf der Brücke 1 oder auf dem Schlitten 4 angeordnet sein, und die Kraftübertragung kann wicderum durch Antriebsritzel und Zahnstange, oder durch eine Spindel oder durch Zahnriemen erfolgen.
Es ist auch möglich, den Antriebsmotor 5 am Rahmen der Maschine anzuordnen, und die Kraftübertragung auf den Schlitten 4 durch eine die Maschine in X- Richtung überspannende zweite Brücke vorzunehmen, so wie bei der in der DE-PS 26 46 o62 beschriebenen Vorrichtung.
Bei den Antriebsmotoren 3 und 5 handelt es sich um impulsgesteuerte Gleichstrom-S&heibenläufermotore mit eingebauter Tachomaschine in handelsüblicher Ausführung, beispielsweise um Maschinen vom Typ M 19 P und F 12 T der Firma BBC.
Auf dem Schlitten 4 ist der eigentliche Schleifkopf lo drehbar angeordnet. Der Schleifkopf 1o kann beispielsweise so aufgebaut sein, wie es in der DE-AS 19 66 260 beschrieben ist. Das bedeutet, daß innerhalb des drehbaren Schleifkopfes 1o ein in einer Richtung verfahrbarer und mit einer regelbaren Andruckeinrichtung verbundener Schlitten angeordnet ist, der das eigentliche Schleifwerkzeug mit dem Schleifmotor trägt. Damit ist ein regelbarer Andruck des Schleifwerkzeuges senkrecht zur Glaskante möglich. Die Drehung des Schloifkopfes 10 erfolgt durch den Kopfdrehmotor 11, der ebenfalls auf dem Schlitten 4 angeordnet ist. Der Kopfdrehmotor 11 wird, worauf später noch im einzelnen eingegangen wird, ebenfalls von der später noch zu beschreibenden Steuereinrichtung gesteuert.
Vor dem Schlitten 4 ist in Bewegungsrichtung (Pfeil F) des Schlittens 4 gesehen an einem Arm 14 eine Tastrolle 15 angeordnet, die auf der Außenkontur der zu schleifenden Glasscheibe 16 abrollt.
Der Arm 14 ist um die Drehachse 18 des Schleifkopfes 1o verschwenkbar angeordnet. Um die Tastrolle 15 in ständigem Kontakt mit der Kante der Glasscheibe 16 zu halten, ist auf der starr mit dem Arm 14 verbundenen Welle 19 (Fig. 2) der Rotor 20 eines Drehmomentmotors angeordnet, der auf den Arm 14 ein gleichbleibendes Drehmoment in Richtung auf die Glasscheibe ausübt.
Die Welle 19 ist über den Arm 14 hinaus nach oben verlängert. Parallel zum Arm 14 ist am Ende der Welle 19 ein Arm 21 angeordnet, der dieselbe Länge aufweist wie der Arm 14. Dieser Arm 21 trägt am Ende ein um eine vertikale Achse drehbares Zahnrad 22. Oberhalb der Welle 19 ist an dem Schlitten 1o ein feststehendes Zahnrad 23 als Sonnenrad angeordnet, das mit dem Zahnrad 22 über eine Kette 24 kinematisch verbunden ist. Diese Anordnung hat zur Folge, daß die Achse des Zahnrads 22 denselben Weg beschreibt wie die Achse der Tastrolle 15, wobei jedoch die Winkelstellung des Zahnrads 22 beim Umlauf um die Glasscheibe unverändert bleibt.
Auf dem Zahnrad 22 ist konzentrisch zur Drehachse ein Drehmeßinstrument 29 in Form eines Sinus-Kosinus-Potentiometers angeordnet. Die Achse 25 des drehbaren Abgriffs dieses Sinus-Kosinus-Potentiometers 29 ist mit einem Arm 26 versehen, an dessen Ende ein drehbares Rädcllen, ein sogenanntes Schlepprädchen 27 sitzt. Das Schlopprädchen 27 läuft an einer darüber horizontal angeordneten ebenen Platte 30 ab. Beim Ablaufen der Tastrolle 15 auf der Kante der Glasscheibe 16 wird der Arm 26 durch das Schlepprädchen 27 immer in die der Bewegungsrichtung der Tastrolle entgegengesetzte Richtung gedreht, so daß auf diese Weise die Bewegungsrichtung der Tastrolle in jedem Augenblick genau festgestellt wird. Durch das Sinus-Kosinus-Potentiometer 29 wird die Winkelstellung des Arms 26 in elektrische Größen umgewandet, die für die Steuerung der Antriebsmotore 3 und 5 und des Kopfdrehmotors 11 verwendet werden.
Fig. 3 macht die mathematischen Beziehungen deutlich, die zwischen dem jeweiligen Standort der Tastrolle 15 und dem Standort des Schleifkopfes 10 bestehen, und die der Konstruktion der Maschine zugrunde liegen. Dabei ist mit 2 der Winkel bezeichnet, den der Arm 14 mit der X- Achse bildet, und der auch dem Winkel entspricht, den der das Schlepprädchen 27 tragende Arm 26 mit der X-Achse bildet. XT und sind die Koordinaten des Standorts der Tastrolle 15, XK und YK die Koordinaten des Standorts des Schleifkopfes lo. Mit AT ist die Länge des Armes 14 bezzicllllet, d.h. der Abstand der Tastrolle 15 von dem Schteifkopf lo. Der Standort des Schleifkopfes verhält sich zum Standort der Tastrolle wie folgt: XK = XT + AT cos t YK YT + AT . sin Bildet man aus den X- bzw. Y-Werten die Achsendifferentiale, so ergibt sich ty X ~~ = tg 2 t t tt -X Da der Winkel ; durch das beschriebene Tastrollensystem laufend gemessen wird, und durch das Sinus-Kosinus-Potentiometer 29 unmittelbar die Sinus-und Kosinus-Werte des Winkels OG als elektrische Spannungen zur Verfügung stehen, können diese elektrischen Spannungen unmittelbar für die Wegsteuerung des Schleifkopfes benutzt werden.
Das Sinus-Kosinus-Potentiometer 29 ist beispielsweise ein Drehpotentiometer mit 4 Quadranten vom Typ SCB 50 der Firma MEGATRON in München. Stattdessen kann beispielsweise auch der Sinus-Kosinus-Funktionsdrehgeber Art.-Nr. V 23 401 E oo12-B ooi der Firma SIEMENS verwendet werden. Das Potentiometer 29 weist, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, über die beiden Schleifkontakte 38, 39 einen doppelten Spannungsabgriff auf, wobei die beiden Schleifkontakte 38, 39 einen Winkel von 9o Grad einschließen und starr miteinander verbunden sind, so daß der eine Abgriff unmittelbar den Sinuswert des Winkels OG, , und der andere Abgriff unmittelbar den Kosinuswert des Winkels <Y angibt. Der doppelte Abgriff 38, 39 wird über die Achse 25 von dem Schlepprädchen 27 gedreht.
Auf der Welle 19 (Fig. 2) sitzt außer dem Drehmomentmotor 20 eine Tachomaschine 32. Die Tachomaschine 32 liefert eine elektrische Spannung, die proportional ist zu der Winkelgeschwindigkeit der Welle 19. Anstelle einer Tachomaschine kann man auch einen Digitalgeber verwenden, der eine Spannung mit einer von der Winkelgeschwindigkeit der Welle 19 abhängigen Frequenz liefert. Die Signale der Tachomaschine bzw. des Digitalgebers werden dazu benutzt, den Fehler zu kompensieren, der sich beim Umfahren beispielsweise einer 9o Grad-Ecke durch die Tastrolle ergibt. Diese Kompensierung geschieht durch Dehnung des Schieberegisters 42 mit Hilfe der Tachomaschine 32.
Entspricht z.B. die Tastrollenumfangsgeschwindigkeit der resultierenden Schleifgeschwindigkeit, d.h. der geometrischen Summe der X- und der Y-Achsen-Geschwindigkeit, so entspricht die Anzahl der Speicherplätze im Schieberegister 42 in der X- bzw. Y-Achse genau der Länge AT des Tastrollenarmes. Wenn dagegen die Tastrollengeschwindigkeit durch Verschwenken des Armes 14, etwa beim Umfahren einer 9o Grad-Ecke, größer wird als die resultierende Schleifgeschwindigkeit, dann wird durch die von der Tachomaschine 32 gelieferte Spannung die Anzahl der Speicherplätze im Schieberegister 42 entsprechend erhöht. Die den Sinus- und den Kosinus-Werten des Potentiometers 29 entsprechenden Signale kommen dann phasenverschoben aus dem Schieberegister und werden mit dieser Phasenverschiebung als Sollwerte über die Leitungen 44 und 46 an die Regelgeräte 45 und 47 für die Antriebsmotore 3 und 5 weitergegeben.
Für die Regelgeräte 45 und 47 können beispielsweise getaktete Vicrquadranten-Transistor-Drehzahlregelgerste der 13aureille SMC vom Typ 280 a der Firma HAUSER-ELEKTRONIK zum Einsatz kommen.
Die Antriebsmotore 3 und 5 sind, wie bereits erwähnt, jeweils mit einer Tachomaschine 48 bzw.
49 gekoppelt.Diese Tachomaschinen 48, 49 liefern eine der Istgeschwindigkeit der Motore 3, 5 entsprechende Spannung, die über die Leitung So bzw.
51 den Regelgeräten 45, 47 zugeführt wird, wo sie mit den über die Leitungen 44 bzw. 46 kommenden Sollwert-Steuerspannungen verglichen und für die Steuerung der Motore 3 und 5 ausgewertet werden.
Die von den Tachomaschinen 48, 49 kommenden Signale dienen ferner zur Steuerung des Motors 11, der die Drehung des Schleifkopfes 1o bewirkt, um den im Schleifkopf angeordneten, den Schleifmotor mit der Schleifscheibe tragenden Schlitten so zu drehen, daß der Andruck der Schleifscheibe stets senkrecht zur Glaskante erfolgt. Zu diesem Zweck werden über die Leitungen 52, 53 die beiden Sinus-Kosinus-Potentiometer 54, 55 angesteuert, die, wie durch die Verbindungen 56 angedeutet ist, mechanisch miteinander gekoppelt bzw. in einem einzigen Gehäuse mit einer gemeinsamen Drehachse untergebracht sind. Dieses Doppel-Sinus-Kosinus-Potentiometer ist, wie durch die Verbindung 57 dargestellt ist, direkt mit'dem Drehkopfantrieb 11 verbunden, so daß sich die Welle des Doppel-Potentiometers synchron mit dem Schleifkopf lo dreht. I)er Antriebsmotor 11 ist mit einer Tachomaschine 59 gekoppelt, die über die Leitung 60 den I)rehzuli 1-Tstwert des Schleifkopfes in das Regelgerät 61 eingibt.
Das Potentiometer 54 ist über die Steuerleitung 52 mit der Tachomaschine 48 der X-Achse verbunden, und das Potentiometer 55 über die Steuerleitung 53 mit der Tachomaschine 49 der Y-Achse. Beide Potentiometer sind in einer Differenzschaltung elektrisch miteinander verkettet, und die Sollwertspannung wird dem Abgriff 63 des Potentiometers 54 entnommen und über die Leitung 62 dem Regelgerät 61 zugeleitet.
Aufgrund dieser Schaltung dreht sich der Kopfdrehmotor 11 entsprechend der über das Sinus-Kosinus-Doppel-Potentiometer vorgebenen Sollwertspannung in Verbindung mit der den Istwert bildenden Tachomaschine 59. Bei richtiger Kopfdrehstellung ist dann die von dem Sinus-Kosinus-Doppelpotentiometer entnommene Sollwertspannung gleich Null.
Das Doppel-Sinus-Kosinus-Potentiometer 54, 55 hat noch eine weitere Aufgabe, nämlich die Korrektur der effektiven Schleifgeschwindigkeit vorzunehmen, und zwar durch Beeinflussung der Taktfrequenz des Schieberegisters 42 über die Leitung 68. Diese Korrektur geschieht auf folgende Weise: Von der von der Tachomaschine 48 gelieferten Spannung und dem dieser Tachomaschine 48 zugeordneten Potentiometer 54 wird bei der durch den Kopfdrehmotor 11 verursachten Stellung der Abgriffe 63, 73 in dem Schaltglied 70 eine elelitrischc Spannung gebildet, die dem Wert cos2 Ux entspricht Andererseits entspricht die Spannung in dem Scltglicd 72 dem Wert sin2 Uya da die von der dem Potentiometer 55 zugeordneten Tachometermaschine 49 kommende Spannung mit der von dem Abgriff 74 in dem Potentiometer 55 kommenden Spannung multipliziert wird. Die Schaltglieder 70, 72 sind galvanische Trennglieder, d.h. Gleichstromtransforma toren, um störende Rückwirkungen durch das Zusammenschalten zu vermeiden. Die Ausgänge der beiden Schaltglieder 70, 72 sind in Reihe geschaltet. Die daraus resultierende Sunimenspanniing entspricht der Funktion cos2 Ux + sin2 lßyn was im l rgebnis nichts anderes ist als die resultierende Spannung UR, die der resultierenden Schleifgeschwindigkeit entspricht. Die resultierende Spannung U, liegt am Ausgang des Schaltgliedes 75 an. Sie wird dem Taktgenerator76 zugeleitet, dessen Ausgangsspannung über die Leitung 68 dem Schieberegister 42 zugeführt wird und als Sollwert für die Taktfrequenz dient, mit der das Schieberegister 42 getaktet wird.
Wenn sich also die resultierende Schleifgeschwindigkeit ändert, beispielsweise durch Verstellen der Sollwertvorgabe an den Potentiometern 34, 35, deren Schleifkontakte mit den Anschlüssen 38 bzw. 37 des Sinus-Kosinus-Potentiometers 29 verbunden sind, so erhöht bzw. erniedrigt sich durch die beschriebene Schaltung die Taktfrequenz des Schieberegisters 42, so daß im Ergebnis das Geschwindigkeits-Zeit-Produkt konstant bleibt. Das in Fig. 4 dargestellte Schieberegister 42 kann zweckmäßigerweise Bestandteil eines Mikrocomputers sein.
In Fig. 5 ist in Form eines Blockschaltbildes der grundsätzliche Aufbau einer solchen mikroprozessorgesteuerten Einrichtung einschließlich der hierfür erforderlichen peripheren Bausteine wiedergegeben. Die Einrichtung umfaßt die eigentliche Zentraleinheit 80 des Mikrocomputers, beispielsweise einen Mikroprozessor vom Typ 8085 der Firma INTEL, die Eingabe- und Ausgabeeinheit 81 mit der zum Bedienungsgerät führenden Anschlußleitung E und dem zur Anzeigeeinheit führenden Anschlußleitung A, den RAM-Speicher 82, und den H:Izl'OM-Speicher 83. An dem Bussystem sind einmal die Speichererweiterungseinheit 84, ebenfalls RAM-Speicher, sowie die Interruptverarbeitungseinheit 85 angeschlossen. Im Gegensatz zu den RAM-Speichern, die die eingespeicherten Werte verlieren, wenn die Versorgungsspannung unterbrochen wird, behält der EPROM-Speicher 83 auch bei Unterbrechung der Versorgungsspannung seinen Dateninhalt. Dieser Speicher 83 ist löschbar beispielsweise durch UV-Bestrahlung.
An dem Bussystem sind weiter die einzelnen Interfaceblöcke 86 bis 93 angeschlossen. Der Interfaceblock 86 übernimmt die Anpassung des Spannungswertes Sinus X, der von dem Sinus-Kosinus-Potentiometer 29 über die Leitung~40 (Fig. 4) und über den Analog-Digitalwandler 94 dem Interfaceblock 86 zugeführt wird. Der Interfaceblock 87 dient in analoger Weise zur Anpassung des Spannungswertes Kosinus Y, der ebenfalls von dem Sinus-Kosinus-Potentiometer 29 kommt, und der über die Leitung 41 und den Analog-Digitalwandler 95 dein Interfaceblock 87 zugeleitet wird.
cr Mikrocomputer ist so programmiert, daß er die ii gensci ften eines dehnbaren Schieberegisters aufweist. Die Taktfrequenz, die vom Taktgenerator 76 (lig. 4) erzeugt wird, wird über die Leitung 68 dem Analog-Digitalwandler 96 zugeleitet, und mit Hilfe des Interfaceblocks 88 an den Mikrocomputer an- gepaßt. Diese Taktfrequenz ist identisch mit dem Eingabe- bzw. Ausgabetakt des Ntikrocomi)uters. Die Erweiterung des Schieberegisters erfolgt durch die elektrische Spannung, die von der Tachomaschine 32 geliefert wird, die auf der Welle 19 (Fig. 2) angeordnet ist. Auch diese Spannung wird durch einen Analog-Digitalwandler 97 digitalisiert und über den Intcrfaceblock 97 an das Bussystem des Mikrocomputers angeschlossen.
Abhängig vom Zeitverlauf des Schieberegisters, der der Taktfrequenz entspricht, tritt also ein über die Leitung 40 am Eingang X eingegebener Spannungswert mit der entsprechenden zeitlichen Verzögerung am Ausgang X (Leitung 44) des Mikrocomputers aus, nachdem der entsprechende Digitalwert zunächst in dem Digital-Analogwandler 98 in einen Analogwert umgewandelt wurde, da die nachfolgende bereits beschriebene Steuerung Analogwerte benötigt. Das gleiche gilt für den über die Leitung 41 am Eingang Y eingegebenen Spannungswere, der nach der Zeitverzögerung als Analogwert in der Steuerleitung 46 erscheint, nachdem der Digitalwert zunächst in dem Digital-Analogwandler 99 in einen Analogwert umgewandelt wurde.
Über den nachfolgenden Steuereingang des Interfaceblocks 92 wird das Signal zum Löschen des Schieberegisters in den Mikrocomputer eingegeben, Dieses Löschsignal wird durch einen potentialfreien Kontakt loo, der zum Relais d8 des Stromlaufplans gemäß Fig. 8 gehört, ausgelöst. Der Interfaceblock 93 liefert ein Steuersignal, das das Relais d2 schaltet. Auch dieses Relais d2 ist im Stromlaufplan gemäß Fig. 8 dargestellt und hat die Aufgabe, die Füllung der Schieberegisterachsen zu signalisieren, d.h. die Bereitschaft des Schieberegisters zu melden.
Wie bereits erwähnt, ist der eigentliche Schleifmotor mit der Schleifscheibe innerhalb des drehbaren Schleifkopfes 1o auf einem Schlitten verschiebbar gelagert, der durch die Drehung des Schleifkopfes 1o mit Hilfe des Kopfdrehmotors 11 (Fig. 4) senkrecht zur Glaskante ausgerichtet und mit einem einstellbaren Andruck beaufschlagt wird. Diese Anordnung ist in schematischer Weise in der Fig. 6 dargestellt. Man erkennt dort den Schleifscheibenmotor 106 auf dem Schlitten 107, der über Kugellaufbüchsen 1o8 auf Schienen 109 verfahrbar ist.
Der gewünschte Andruck der Schleifscheibe an die Glaskante wird von einem Drehmomentmotor 110 erzeugt, der über eine Spindel 112 auf den schlitten 107 einwirkt. Zur Steuerung der Andruckkraft dient der Regler 114, in den mit Hilfe des Potentiometers 115 der Sollwert eingegeben wird. Andererseits ist in dem Übertragungssystem für die Andruckkraft eine Kraftmeßdose 117 zwischengeschaltet, die eine elektrischc Spannung über die Leitung 119 zum Regler 114 weiterleitet, die dem Istwert des mechanischen Andrucks cntspr-icllt.
Die Wirkungsweise der Schleifmaschine und ihre Steuerung sollen nunmehr anhand der Fig. 7 und der den Stromlaufplan darstellenden Fig. 8 in Verbindung mit den anderen Figuren näher beschrieben werden.
Wesentlicher Bestandteil der Steuerung ist ein Programmschaltwerk, beispielsweise eine programmierbare Programmwalze, die durch einen Antriebsmotor Pm angetrieben wird. Auf der Walze sind über deren Umfang Nockenscheiben angeordnet, durch die Endschalter PO bis P6 betätigt werden. Der zeitliche Ablauf der Betätigung der einzelnen Endschalter ist als Funktion des Drehwinkels der Programmwalze in dem Diagramm der Fig. 7 dargestellt.
In seiner Ruhestellung nimmt der Schlitten 4 der Schleifmaschine eine Position ein, in der der von der Brücke 1 betätigte Endschalter b1 und der von dem Schlitten 4 betätigte, an der Brücke 1 angeordnete Endschalter b3 geschlossen sind. Ferner ist in der Ruhestellung der Maschine der die Tastrolle 15 tragende Arm 14 in der X-Richtung ausgerichtet.
Durch Betätigung des Starttasters 1b1 wird der Antriebsmotor Pm des Programmschaltwerks in Bewegung gesetzt, wodurch die Programmwalze anläuft. Beim Drehen der Programmwalze wird zunächst der Schalter P1 geschlossen. Hierdurch wird das Relais dl betätigt, das den Antriebsmotor 3 für den Vorlauf des Schlittens 4 in X-Richtung in Gang setzt. Die Bewegungsgeschwindigkeit in X-Richtung' wird durch eine vom Mikrocomputer vorgegebene Sollwertspannung bestimmt; die dem Regler 45 über die Leitung 44 und die Kontakte dl und d6 (Fig. 4) zugeführt wird. Dadurch fährt der Schlitten 4 eine Strecke in X-Richtung ab, die wenigstens der Länge AT des Tastrollenarmes 14 entspricht.
Während der Bewegung des Schlittens 4 und der Tastrolle 15 sowie des damit gekoppelten Hilfstastrollensystems 22 bis 30 werden die von dem Sinus-Kosinus-Potentiometer 29 gegebenen Spannungssignale über die Leitungen 40, 41 in das Schieberegister 42 eingegeben, und das Schieberegister mit diesen Informationen gefüllt. Sobald die X-Achse oder die Y-Achse des Schieberegisters gefüllt ist, wird über den Interfaceblock 93 das Anziehen von Relais dZ ausgelöst, wodurch der Signalausgang des Schieberegisters 42 freigegeben wird. Inzwischen hat die in X-Richtung fahrende Brücke 1 den Endschalter b2 betätigt, wodurch die Kontakte des Relais dl geöffnet werden und das Relais d3 anzieht. Dadurch werden die Regler 45 und 47 von den vorgegebenen Sollwertspannungen getrennt und auf die Ausgänge des Schieberegisters 42 geschaltet, das nunmehr die weitere Steuerung der Antriebsmotore 3 und 5 übernimmt. Ferner wird der Drehmomentmotor 20 (Fig. 2) beaufschlagt, der den Arm 14 mit der Tatsrolle 15 in Richtung auf die Kante der Glasscheibe 16 schwenkt und die Tastrolle 15 in ständigem Kontakt mit der Glasscheibe hält.
Bei der l)reilung der i>rogrammwalze wird etwa zu dem Zeitpunkt, in dem die Steuerung von dem Schieberegister übernommcll wird, der Kontakt P2 durch die Programmwalze geschlossen, und hierdurch der den Scllleifelruck aufbringende Drehmomentmotor 1 1o (Fig. 6) eingeschaltet.
Als nächstes wird durch die sich drehende Programmwalze der Kontakt P3 gesciilossen. fl1lrcb einen öruner von P3 wird außerdem zullicllst einmal der Programmwerksmotor Pm stillgesetzt, und zwar so lange, bis der Endschalter bZ durch die Brücke 1 wieder betätigt wird, wobei die Betätigung dieses Endschalters b2 nur dann erfolgen kann, wenn sich die Brücke 1 in der Anfahrtsrichtung bewegt. Die erneute Betätigung dieses Endschalters b2 bedeutet also, daß der Schlitten 2 die Glasscheibe 16 vollständig umfahren hat. Der Endschalter b2 betätigt den Kontakt d4, wodurch der Programmwerksmotor Pm wieder in Gang gesetzt wird.
Der Kontakt P4, der beim Weiterlauf der Programmwalze betätigt wird, betätigt das Relais d5, wodurch die Drehrichtung des den Schleifdruck regelnden Drehmomentmotors 11o (lig. 11) umgekehrt, und der Schleifkopf in seine Ausgangsposition zurückgezogen wird. Ferner wird durch den Kontakt P4 der Tastrollendrehmomentmotor 20 ausgeschaltet und das Relais d3 umgeschaltet, das die Regler 45, 47 von dem Schieberegister trennt. Im weiteren Verlauf schließt der Kontakt P5, wodurch der Programmwerksmotor Pm erneut stillgesetzt und das Relais d6 erregt wird.
Das Relais d6 verbindet den Regler 45 über das Relais d3 mit einer vorgegebenen negativen Sollwertspannung, die bewirkt, daß die Brücke 1 in X-Richtung in ihre Ruhestellung zurückfährt. Sobald durch die Brücke 1 in der Parkstellung der Endschalter b1 betätigt wird, wird das Relais d6 wieder geöffnet.
Gleichzeitig wird durch das Relais d6 wieder geöffnet. Gleichzeitig wird durch b1 das Relais d7 erregt, wodurch der Regler 47 an eine vorgegebene negative Sollwertspannung angeschlossen wird, die die Rückwärtsfahrt des Schlittens 4 in Y-Richtung bewirkt, bis das Relais d7 durch Betätigung des Endschaltcrs b3 durch den Schlitten 4 ausgeschaltet wird.
Dtircli den Endschalter b3 wird sodann der Programmwerksmotor Pm wieder in Gang gesetzt. Durch Schließen des Kontaktes P6 wird das Relais d8 erregt, wodurch zum einen durch Beaufschlagung des Drehmomentmotors 20 und einen nicht dargestellten Elektromagneten der Arm 14, und damit die Tastrolle 15, in die Ruhestellung gebracht wird, und zum anderen durch einen weiteren Kontakt des Relais d8 das Schieberegister 42 gelöscht wird. Das Programmwerk läuft weiter,bis der Kontakt Po betätigt wird, womit der Schleifzyklus beendet ist und der Programmwerksmotor abgeschaltet wird. Die Maschine ist damit für einen neuen Schleifzyklus bereit.
ci der bisher beschriebenen Vorrichtung dient als Meßinstrument für die Ermittlung des Weges der Tastrolle 15 das Sinus-Kosinus-Potentiometer 29, mit dessen hilfe das Verhältnis der Geschwindigkeiten in X-und in Y-Richtung festgestellt wird, wobei die an dem Sinus-Kosinus-Potentiometer abgegriffenen Analogwerte nach ihrer Digitalisierung in das Schieberegister eingespeichert werden. Es ist jedoch auch möglich, die Wegkoordinaten der Tastrolle auf andere Weise zu erfassen. So läßt sich die Position der Tastrolle beispielsweise mit llilfc eines Ijilfskoordinatensystems unmittelbar durch Digitalgeber feststellen. Eine nach dieseul Prinzip arbeitende Vorrichtung wird anhand der l:ig. 9und 10 beschrieben. Ebenso ist es möglich, die Wegkoordinaten der Tastrolle unter Zuhilfenahme elek- tronischer Bauelemente zu ermitteln. Linse solche mit elektronischen Bauelementen arbeitende Ausffillrungsform wird anhand der Fig. 11 und 12 im einzelnen beschrieben.
Zunächst wird die mit einem Hilfskoordinatensystem arbeitende, in den Fig. 9 und 10 dargestellte Vorrichtung beschrieben. Fig. 9 zeigt in ihrem unteren Teil eine Draufsicht auf die wichtigsten Teile der Schleifmaschine entsprechend der Fig. 1, mit der auf den Schienen 2 verfahrbaren Brücke 1,, dem entlang der Brücke 1 verfahrbaren Schlitten 4 und dem aus dem Arm 14 und der Tastrolle 15 bestehenden Tastsystem. Die Bewegung der Brücke 1 in X-Richtung wird durch den Antriebsmotor 3 und die Bewegung des Schlittens 4 in Y-Richtung wird durch den auf dem Schlitten 4 angeordneten Antriebsmotor 5 gesteuert. Der Motor 11, der ebenfalls auf dem Schlitten 4 angeordnet ist, dient dazu, den Schleifkopf lo jeweils so zu drehen, daß der Andruck stets senkrecht zur Scheibenkante erfolgt.
In einer oberhalb dieser Kreuzschlitten-Schleifmaschine parallel zu dieser angeordneten Ebene ist eine zweite Kreuzschlittenvorrichtung-angeordnet, bei der der Schlitten 124 entlang der X-Koordinatenschiene 125 und der Y-Koordinatenschiene 126 verschiebbar gelagert ist. Die X-Koordinatenschiene 125 ist auf dem Schienenpaar 128 - 128' parallel zu sich verschiebbar geführt, während die Y-Koordinatenschiene 126 auf dem Schienenpaar 129 - 129' parallel zu sich verschiebbar ist. Der Schlitten 124 ist über die schematisch dargestellte Kupplungsstange 132 mit dem Mittelpunkt der Tastrolle 15 bewegungsgekoppelt, so daß der Schlitten 124 einen Weg beschreibt, der dem Weg der Tastrolle 15 elltspricllt.
Auf der Koordinatenschiene 126 ist ein Digitalgeber 134 für die X-Richtung, und auf der Koordinatenschiene 125 ist ein Digitalgeber 135 für die Y-Richtung angeordnet. Die Antriebsritzel der Rotoren der Digitalgeber 134, 135 kämmen jeweils mit nicht dargestellten Zahnstangen, die entlang den Schienen 128', 129 angeordnet sind. Selbstverständlich sind auch andere Anordnungen der Digitalgeber möglich, soweit sie mechanisch mit dem Schlitten 124 verbunden sind.
Bei den Digitalgebern 134, 135 handelt es sich um Rotations-Impulsgeber mit Vorwärts- Rückwärts-Erkennung, d.h. bei Bewegung der Digitalgeber in der einen Richtung werden positive Spannungsimpulso erzeugt, und bei Bewegung in der entgegengesetzten Richtung negative Spannungsimpulse. Die von den Digitalgebern 134, 135 kommenden Impulse werden einem Mikrocomputer 137 mit Schieberegistercharakteristik zugeführt. Der Mikrocomputer gibt mit der entsprechenden zeitlichen Verzögerung positive bzw.
negative Steuerimpulse über den Vorwärts- Rückwärts-I)iESerenzz.illler 138 an den Dgital-Analo-gwandler 139, voll wo der entsprechende Analogwert zu dem Verstärker 140 gelangt, der seinerseits den Antriebsmotor 3 für die Bewegung des Schleifkopfes in X-Richtung steuert.
Die mit dem Antriebsmotor 3 gekoppelte Tachomaschine 141 dient für den Soll-Ist-Wertvergleich. Der ebenfalls mit der Achse des Antriebsmotors 3 gekoppelte impulsgeber 142 hat die Aufgabe, am Ende des Weges des Schieifkopfes den Vorwärts- Rückwärts- I)iffcrenzzähler 138 auf Null zu bringen, das heißt, daß sich der Antriebsmotor 5 so lange dreht, bis die wirkliche Ausgangsstellung> bei der der Zihler 1-)S auf Null steht, wieder erreicht ist.
In gleicher Weise ist die Steuerung für den Antriebsmotor 5 für die Bewegung des Schleifkopfes in Y-Richtung aufgebaut. Die vom Mikrocomputer 137 kommenden Steuersignale werden über den Vorwärts- Rückwärtszähler 148 und den Digital-Analogwandler 149 an den Verstärker 150 gegeben, der seinerseits die Drehgeschwindigkeit und die Drehrichtung des Antriebsmotors 5 steuert. Die Tachomaschine 151, die mit der Achse des Antriebsmotors 5 gekoppelt ist, liefert den Geschwindigkeits-Istwert, und der Geber 152 gibt am Ende der vom Mikrocomputer kommenden Wegsteucrung für den l1all, daß in diesem AugenbLick der Zähler 148 noch nicht wieder auf Null steht, so viele Steuerimpulse mit dem erforderlichen Vorzeichen ab, bis der Zähler 148 auf Null steht, so daß die exakte Ausgangsstellung erreicht ist.
Im übrigen entspricht die weitere Steuerung der Maschine der in den Figuren 4 bis 8 beschriebenen Ausführung. Insbesondere werden die von den Tachomaschinen 141 und 151 abgegebenen Spannungen für die Steuerung des Kopfdrehmotors 11 benutzt, indem über die Leitungen 52, 53 das in Fig. 4 dargestellte Dopypel-Sinus-Kosinus-Potentiometer 54, 55 angesteuert wird. Die an diesem Doppel-Sinus-Kosinus-Potentiometer 54, 55 abgegriffenen Spannungen können wiederum für die Steuerung des Taktfrequenzgenerators 7@ die- nen, der den Mikrocomputertakt bestimmt.
Bei dieser anhand der Fig. 9 beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist darauf zu achten, daß der Mikrocomputer 137 mit Schieberegistercharakteristik eine Speicherleerplatzunterdrückung gleichzeitig in beiden Achsen hat. Falls das nicht der Fall ist, können Schwebungen in der Vorschubgeschwindigkeit auftreten, wenn gleichzeitig in beiden Achsen Leerplätze entstehen.
Während bei der anhand der Fig. 9 und 1o beschriebenen Ausführungsform eine mechanische Hilfseinrichtung in Form eines zusätzlichen X- Y- Kreuzschlittens erforderlich ist, läßt sich dasselbe Ziel auch mit der in den Fig. 11 und 12 dargestellten Anordnung erreichen, bei der solche zusätzlichen mechanischen Einric1itungen nicht erforderlich sind, sondern die Position der Tastrolle auf elektrischem Wege abgeleitet wird.
Die Schleifmaschine einschließlich dem Tastsystem ist grundsätzlich in gleicher Weise aufgebaut, wie es anhand der Fig. 9 beschrieben wurde. Wie aus Fig. 11 ersichtlich ist, ist die Brücke 1 entlang den Schienen in X-Richtung mit Hilfe des Antriebsmotors 3 vcrE3lirbar, und entlang der Brücke 1 wird der Schlitton 4 in Y-Richtung mit Hilfe des Antriebsmotors 5 bewegt. 1)as an dem Schi itten 4 angeordnete Tastsystem l)estellt wiederum aus dem Arin 14 und der Tastrolle 15.
1)er Motor Zo eines aui den Arm 14 wirkenden Drehmonlelltlllotors sorgt dafür, daß die Tastrolle 15 in Kontakt mit der Kante der Glasscheibe 16 bleibt. Der Motor 11 , der ebenfalls auf dem Schlitten 4- angeordnet ist, dient dazu, den Schleifkopf lo jeweils so zu drehen, daß der Andruck der Schleifscheibe stets senkrecht zur glaskante erfolgt. Mit der Drehachse des die Tastrolle 15 15 tragenden Arms 11 ist außerdem ein Sinus-Cosinus-drehpotentiometer 155 gekoppelt. Parallel zu einer Schiene 2- ist für die X-Richtung ein Potentiometer 156, und parallel zu der Brücke 1 für die Y-Richtung ein Potentiometer 158 angeordnet. An der Brücke 1 ist ein Schleifkontakt 159 angebracht; die auf dem Potentiometer 156 abgegri£-fene elektrische Spannung ist ein Maß für die Position des Mittelpunktes des Schleifkopfes 10 auf der X-Koordinate. Der Schleifkontakt 16o, der an dem Schlitten 4 angeordnet ist, greift sei nerse ts auf dem Potentiometer 158 eine elektrische spannung ab, die ein Maß für die Position des Mittelpunktes des Schleifkopfes 10 auf der Y-Koordinate darstellt.
Die Wegkoordinaten des Schleifkopfmittelpunktes lassen sich so in einfacher Weise ermitteln. Aufgabe der elektronischen Schaltung ist es nunmehr, hieraus die Wegkoordinaten des dem Schleifkopf vorauslaufenden Tastrollenmittelpunktes zu ermitteln. Das erreicht man mit den genannten Mitteln aufgrund folgender mathematischer Zusammenhänge: Wenn man die Länge des Arms 14 von seinem Drehpunkt bis zum Mittelpunkt der Tastrolle mit Al, die Wegkoordinaten des Schleifkopfes mit Xs, Y5 und die Wegkoordinaten der Tastrolle mit XT, YT, und den 1)rebwinkel des Arms 14 mit α bezeichnet, dann lassen sich wie es in Fig. 11 im einzelnen dargestellt ist, die Koordinaten XT, YT des augenblicklichen Stanclortes der Tastrolle wie folgt ausdrücken XT = Xs - XT Xs AL . cos und YT = Ys YT Y Y5 - AL . sin Die dem Sinus und dem Cosinus des Winkels α entsprechenden Werte werden an dem Sinus-Cosinus-Potentiometer 155 abgegriffen. Mithin lassen sich über die an den Wegpotentiometern 156 und 158 abgegriffenen, den Wegkoordinaten Xs und Ys entsprechenden Spannungen nach der angegebenen Beziehung die Wegkoordinaten der Tastrolle unmittelbar berechnen.
Das hier beschriebene, aus den Potentiometern 156, 158 und dem Sinus-Cosinus-Potentiometer 155 bestehende Analogsystem kann selbstverständlich auch durch ein entsprechendes Digitalsystem ersetzt werden, wobei statt der Potentiometer 156, 158 sogenannte "Digitalmcßstäbe", und statt des Sinus-Cosinus-Potentiometcrs 155 ein digitaler Winkelfunktionsgeber zum Einsatz kommen.
Die elektronische Verarbeitung der aus den Potentiometern 155, 156 und 158 kommenden Signale ist aus dem in Fig. 12 dargestellten Schaltbild ersichtlich.
Für die X-Achse wird die an dem Sinus-Abgriff 162 entnommene Spannung über das galvanische Trennglied 163 mit der til dem SchieiVkontakt 159 anliegenden Spannung kombiniert. Die aus diesen beiden Spannungen resultierende Spannung wird über die l.c i -tung 164 dem Servoverstärker 1()5 als Sollwertspannung zugeführt. Der Servoverstärker 165 treibt eine Meßkombination aus einem Motor 16(, einer Tachomaschine 167, einem Impulsgeber 168 und einem Drehpotentiometer 169 an. Die Tachomaschine 167 liefert die Istwertspannung, die über die Leitung 171 dem Servoverstärker 165 zugeführt wird. Das Drehpotentiometer 169 liefert über die Leitung 170 die sogenannte Wegrückmeldung, wobei mit dem über die Leitung 164 eingehenden Spannungswert eine Spannungsdifferenz gebildet wird, die als solche den Motor 166 steuert. Es handelt sich hierbei also um eine Nachlaufsteuerung; bei exaktem Nachlauf ist die Spannungsdifferenz gleiche Null. Der ebenfalls mit dem Motor 166 gekoppelte Digitalgeber 168 entspricht dem Digitalgeber 134 in Fig. 10 und liefert die Wegsignale, die nunmehr in der gleichen Weise weiterverarbeitet werden, wie es anhand der Fig. 10 beschrieben ist, auf die insoweit Bezug genommen wird.
Die Verarbeitung der dem Potentiometer 156 am Schleifkontakt 160, und der dem Sinus-Cosinus-Drehpotentiometer 155 am Cosinus-Abgriff 172 entnommenen Spannungen erfolgt in analoger Weise über das galvanische Trennglied 173, den Servoverstärker 175 und die aus dem Motor 176, der Tachomaschine 167, den Digitalgeber 1 78 und dem Drehpotentiometer 1 79 bestehende Meßkombination. Der Digitalgeber 178 entspricht dem Digitalgeber 135 in Fig. 10 und liefert die Wegsignale für die Y-Achse, die in derselben Weise verarbeitet werden wie anhand der Fig. 10 beschrieben ist.
Bei allen Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Schleifmaschine läßt sich eine zusätzliche Weiterentwicklung verwirklichen, die darin besteht, daß man den Schleifdruck nicht nur, wie anhand der Fig. 6 beschrieben, auf einen bestimmten Wert einregelt, sondern daß man den Schleifdruck während des Umfahrens der Glasscheibe an kritischen Stellen, beispielsweise an spitzen Ecken, erhöht oder erniedrigt, um dort in gezielter Weise gewünschte Abrundungsradien zu erzeugen. Für die Regelung des den Schleifdruck bestimmenden Drehmomentmotors 1o werden gemäß der erfindungsgemäßen Weiterbildung diejenigen Signale verwendet, die von der Tachomaschine 32 geliefert werden, und die ein Maß für die winkelmäßige Anderung der Schleifrichtung angeben.
Eine Steuerschaltung für die Regelung des Schleifdrucks beim Umfahren einer Glasscheibe, die man auch als "Rundumprogrammierung" für den Schleifdruck bezeichnen kann, wobei der Schleifdruck beim Umfahren von Ecken verändert wird, ist in der Fig.
11 dargestellt. Hierbei entspricht die Anordnung des ver£aiirbaren Schlittens 107 mit dem Schleifkop r -I ob, dem 1)rehmomentmotor 110, der Kraftmeßdose 117 und dem Regler 114 der in Fig. 6 darges tel lteii Aiiordnung.
Die dargestellte Runelumprogrammicrllng ist für den Fall einer mehreckigen Glasscheibe vorgesehen und umfaßt im wesentlichen einen handelsüblichen Vorwahldigitalzähler 180 mit 1o Vorwahlmöglichkeiten, wodurch der Schleifdruck an maximal 5 Ecken erhöht bzw. erniedrigt, und nach Umfahren der Ecken jeweils wieder der Normaldruck eingestellt werden kann. Zum Einstellen des Normaldrucks dient das Potentiometer R1, während die Höhe des Schleifdrucks an den einzelnen Ecken der Glasscheibe der Reihe nach an den Potentiometern R2 bis R6 eingestellt wird. Die Steuerspannung für den Regler 114, der zweckmäßig als 4-Quadranten Servoverstärker ausgebildet ist, wird über die Leitung 182 und über den Kontakt P2 dem Regler 114 zugeführt.
Das Potentiometer R7 dient dazu, die Größe der Rückzugskraft des Drehmomentmotors 11o einzustellen, und die hiermit eingestellte Steuerspannung wird über den Kontakt d5 dem Verstärker 114 zugeleitet.
Die Steuersignale für die Veränderung des Schleifdrucks an den Ecken werden von der Tachomaschine 32 geliefert, die auch für die Dehnung des Schieberegisters sorgt, das über die Leitung 183 angesteuert wird. Die von der Tachomaschine 32 gelieferten Signale entsprechend der Winkelgeschwindigkeit des Armes 14, an dem die Tastrolle 15 sitzt.
Da der Schleifdruck aber nur bei relativ spitzen Winkeln geändert zu werden braucht, denn nur Winkel < 90 Grad sind für den Schleifdruck kritisch, wird die Spannung der Tachomaschine 32 auf einen Meßtrigger 184 gegeben. An diesem Meßtrigger wird mit llilfc des Potentiometers 185 der gewünschte Scilattpunkt eingestellt, das heißt, hierdurch wird festgelegt, von weichem Eckenwinkel ab eine Anderung des Schleifdrucks vorgenommen werden soll.
Wird nun bei Erreichen einer Ecke durch die Tastrolle 15 von der Tachomaschine 32 eine Spannung abgegeben, die den Trigger 184 zum Ansprechen bringt, dann wird das Relais d13 kurzzeitig betätigt.
Im Bereich des Vorwahlzählers 180 wird durch das Relais d13 das Relais d14 erregt, das sich dann selbst hält. Das Relais d14 versorgt gleichzeitig den Vorwalildigitalzähler 180, der zu diesem Zeitpunkt noch auf Null steht, mit dem Zählertakt der dem das Schieberegister ansteuernden Taktgenerator 76 entnommen wird. Der Vorwahlzähler 180 ist so programmiert, daß nach einer konstanten Wegstrecke, die der Länge AT des Tastrollenarms 14 entspricht, das Zähjerrelais Z1 anspricht.Das Zählerrelais Z1 bewirkt, daß nun das Potentiometer R2 den Sollwert vorgibt, während vorher das Potentiometer R1 den Sollwert vorgab. Durch die nächste Vorwahl wird bestimmt, für welche Wegstrecke das Potentiometer R2 eingeschaltet bleibt. Das bedeutet, daß bei Ansprechen des Zählerrelais Z2 die Steuerspannung zurückgeschaltet wird auf das Potentiometer R1, wobei gleichzeitig die Kette zu dem Ausschaltwischer d15 unterbroc1iei wird. dadurch fällt das Relais d14 ab; der Zähiertakt wird infolgedessen unterbrochen und der Vorwahlzähler damit angehalten.
Stellt die Tastrolle 15 anschl ießend die zweite kritische Ecke fest, so wird das Relais dl4 wieder geschlossen und der beschriebene Vorgang wiederholt sich, dieses Mal jedoch über die Vorwahlrelais Z3 und Z4. Bei der dritten Ecke wiederholt sich wiederum der beschriebene Vorgang, und zwar über die Vorwahlrelais Z5 und 26. Auf diese Weise läßt sich der Schleifdruck mit dieser Anordnung bei bis zu 5 Ecken unabhängig voneinander auf einen gewünschten Wert einstellen, d.h. jede Ecke kann mit einem anderen Schleifdruck bearbeitet werden. Nach Beendigung des Schleifvorgangs wird der Vorwahidigitalzähler 160 durch die Schleifmaschinensteuerung über den Löscheingang 186 auf Null gesetzt.
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Claims

Verfahren zur automatischen Wegsteuerung einer Rundum-Kantenschleifmaschine für Glasscheiben und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens Patentansprüche Verfahren zur automatischen Runditii-Wegsteiierung, insbesondere einer Kantenschleifrnaschine für Glasscheiben, mit einem auf einem X- Y-Kreuzschlitten angeordneten Schleifkopf, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines an dem das Bearbeitungswerkzeug tragenden Kreuzschlitten angeordneten, dem Werkzeug vorauslaufenden und die Kante der Glasscheibe abtastenden Tastorgans das Wegsteuerungsprogramm für eine definierte Strecke vor dem Werkzeug ermittelt, und die ermittelten Werte für die X- und die Y-Koordinate in einem zweiachsigen Schieberegister gespeichert und nach Durchlaufen des Schieberegisters zur Stcuerung der X- Y-Stellmotore verwendet werden.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem auf einem X- Y-Kreuzschlitten angeordneten Werkzeug, beispielsweise einem Schleifkopf, dadurch gekennzeichnet, daß bei vorgegebener resultierender Werkzeuggeschwindigkeit, d.h. bei konstanter Summengeschwindigkeit des Kreuzschlittens (4) in X- und Y-Richtung, das Geschwindigkeitsverhältnis der beiden X- und Y-Antriebsmotore (3,5) mit Hilfe eines Tastorgans geregelt wird, das einen um die Drehachse (18) des Schleifkopfes (io) schwenkbaren Arm (14) und eine an diesem Arm (14) angeordnete, dem Schleifkopf (10) vorauseilende, gegen die Kante der Glasscheibe (16) angedrückte und so deren Kontur abfahrende Tastrolle (15) umfaßt, wobei die Bewegungsrichtung der Tastrolle (15) fortlaufend gemessen, und die dabei erhaltenen Signale über ein dem Abstand (f) zwischen der Tastrolle (15) und der Schleifscheibe entsprechendes Schieberegister (42) der Steuerschaltung für die X- und Y-Antriebsmotore zugeführt werden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem schwenkbaren Arm (14) angeordnete Tastrolle (15) etwa einen dem Durchmesser der Schleifscheibe entsprechenden Durchmesser aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der für die Tastrolle (15) erforderlichen Andruckkraft auf der mit dem Arm (14) verbundenen, die Drehachse (18) bestimmenden Welle (19) ein elektrischer Drehmomentmotor (20) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Bewegungsrichtung der Tastrolle (15) ein mit der Tastrolle (15) gekoppeltes, die gleiche Bewegung wie der Tastrollenmittelpunkt ausführendes Drehmeßinstrument (29) vorgesehen ist, dessen Drehachse (25) mit einem im Abstand von der Achse (25) angeordneten Schlepprädchen (27) versehen ist, das an einer eigenen Platte (30) abrollt (Fig. 2).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmeßinstrument (29) auf einer in seiner räumlichen Winkellage gleichbleibenden Halterung (22) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (22) für das Drehmeßinstrument (29) ein drehbar gelagertes Zahnrad ist, dessen Winkellage durch ein winkelmäßig festgelegtes Sonnenrad (23) und eine das Sonnenrad (23) und das Zahnrad (22) koppelnde Kette (24) bestimmt wird.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (22) des in seiner Bewegung mit der Tastrolle (15) gekoppelten Meßinstruments (29) auf einem oberhalb der Schleifebene angeordneten Arm (21) gelagert ist, der kinematisch mit dem Arm (14) verbunden ist.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmeßinstrument (29) ein induktiver Drehgeber ist.
10.Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmeßinstrument (29) ein Sinus-Kosinus-Potentiometer ist.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis lo, dadurch gekennzeichnet, daß als Schieberegister (42) ein dehnbares Schieberegister mit einer veränderlichen Anzahl von Speicherplätzen verwendet wird, wobei die jeweils belegte Anzahl der Speicherplätze in Abhängigkeit von der Winkelgeschwindigkeit des die Tastrolle (i5) tragenden Arms (14) regelbar ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem sich drehenden, die Tastrolle (15) tragenden Arm (14) eine Tachomaschine (32) oder ein Digitalgeber gekoppelt ist, deren Ausgangsspannung bzw. Geberfrequenz die Anzahl der Plätze des Schieberegisters beeinflußt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Tachomaschine (32) oder der Digitalgeber auf der den Arm (14) tragenden Welle (19) angeordnet oder mit dieser Welle (19) gekoppelt ist.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Schieberegister (42) Teil eines Microcomputers ist.
15. Vorriclitung nach einem oder mehreren der Anspriiclic 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vorgabe der resultierenden Schleifge- schwindigkeit dem ireimcßi Ilstriicntt (2!)) zzvei Potentiometer (34,35) vorgeschaltet sind, di L die dem X- und Y-Motor (3,5) zugeführten maximalen Spannungen bestimmen.
16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem auf einem X- Y-Kreuzschlitten angeordneten Werkzeug, beispielsweise einem Schleifkopf, dadurch gekennzeichnet, daß bei vorgegebener resultierender Werkzeuggeschwindigkeit an dem Schlitten (4) (Fig. 9) an einem um den Mittelpunkt des Schleifkopfes (lo) schwenkbaren Arm (14) eine dem Schleifkopf (10) vorauslaufende, an der Kante der Glasscheibe abrollende Tastrolle (15) vorgesehen ist, und daß mit dieser Tastrolle (15) ein zweiter Kreuzschlitten (124) bewegungsgekoppelt ist, dessen Wegkoordinaten von mit dem zweiten Schlitten (124) mechanisch verbundenen Digitalgebern (134, 135) geliefert werden, wobei die von den Digitalgebern (134,135) gelieferten Signale einem Schieberegister bzw. einem Mikrocomputer (13) mit Schieberegistercharakteristik zugeleitet werden.
17. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem auf einem X- Y- Kreuzschlitten (4) angeordneten Werkzeug, beispielsweise einem Schleifwerkzeug, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß bei vorgegebener resultierender Werkzeuggeschwindigkeit an dem Schlitten (4) (Fig. 11) an einem um den Drehpunkt des Schleifkopfes (lo) schwenkbaren Arm (14) eine dem Schleifkopf (lo) vorauslaufende, an der Kante der Glasscheibe (16) abrollende Tastrolle vorgesehen ist, und daß zur Ermittlung der Wegkoordinaten dieser Tastrolle (15) einerseits parallel zur X-Achse und zur Y-Achse je ein Potentiometer (156, 158) angeordnet ist, an denen mit dem Schlitten (4) verbundene Schleifkontakte (159, 160) elektrische Spannungen abgreifen, die der Pbsition des Schleifkopfes (lo) entsprechen, und andererseits mit dem schwenkbaren Arm (14) ein Drehmeßinstrument (155) mit Sinus-Cosinus-Charakteristik gekoppelt ist, wobei aus den aus der Kombination der an den Potentiometern (156, 158, 155) abgegriffenen Spannungen resultierenden Spannungen die Weginformationen für die Position der Tastrolle (15) abgeleitet werden.
18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifkopf (10) auf dem Kreuzschlitten (4) drehbar gelagert ist, und daß die räumliche Winkelstellung des Schleifkopfes (10) von einem Antriebsmotor (11) bestimmt wird, der durch die die Mitriebsgeschwindigkeit der X- Y- Motor regelndeii C 1 ektrischen Signale gesteuert wird.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Steuerung des Antriebsmotors (11) des Schleifkopfes verwendeten, dem Schieberegister (42) bzw. den die Istwerte der X- Y- Antriebsmaschinen (3,5) wiedergebenden Tachomaschinen (48,49; 141,151) entnommenen Signale einem Doppel-Sinus-Kosinus-Potentiometer (54,55) zugeführt werden, dessen Drehachse mit der Drehachse des Antriebsmotors (11) mechanisch gekoppelt ist, und das die Steuerspannung für den Regler (61) des Motors (11) liefert.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Doppel-Sinus-Kosinus-Potentiometer (54,55) abgegriffenen Spannungen für die Steuerung des Taktgenerators (76) verwendet werden, der die Taktfrequenz des Schieberegisters (42) bestimmt.
21.-Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des drehbaren Schleifkopfes (lo) das Schleifwerkzeug (1o6) auf einem Schlitten (107) verschiebbar gelagert ist, und daß zur istellung des Schleifdrucks cin auf den Schlitten (107) wirkender Drehmomentmotor (11o) vorgesehen ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Drehmomentmotor (110) erzeugte Andruckkraft über eine Druckmeßdose (117) auf den Schlitten (1o7) übertragen wird, deren elektrisches Ausgangssignal zur Kontrolle der vorgegebenen Andruckkraft dem den Motor (110) ansteuernden Regler (114) zugeleitet wird.
23. Vorrichtung nach Anspruch 21 und 22, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung des SchlciE- drucks beim Umfahren einer Ecke der Regler (114) Von den von der die Wiiikelgeschwindigkeit des lastarmes (14) angebenden Tachomaschine (32) abgegebenen Signalen angesteuert wird.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß dem Regler (114) ein Vorwählzähler (180) mit den Kontakten des Vorwählzählers zugeordneten Einstellpotentiometern (R1 bis R6) für die Vorwahl des an den einzelnen Ecken der Glasscheibe gewünschten Drucks vorgeschaltet ist (Fig. 11).
25. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß für die Steuerung des zeitlichen Ablaufs der einzelnen Funktionen ein Programmschaltwerk vorgesehen ist.