DE667285C - Vorrichtung zur selbsttaetigen elektrischen Fuehlersteuerung maschinell erzeugter Bewegungsvorgaenge - Google Patents

Description

Maschinell erzeugte Bewegungsvorgänge, ■ insbesondere die Schlittenbewegungen von Drehbänken, Fräsmaschinen oder ähnlichen Werkzeugmaschinen, werden häufig selbsttätig mit Hilfe einer elektrischen Fühlersteuerung gesteuert. Dabei wird ein Fühlerhebel verwendet, der an einer dem gewünschten Bewegungsvorgang entsprechend geformten Schablone entlang geführt wird. Es ist

ίο bereits bekannt, diesen Fühler kugelig und damit allseitig beweglich zu lagern. Die Übertragung der Fühlerbewegungen auf die Antriebe in den verschiedenen Bewegungs richtungen kann dabei auf zweierlei Weise erfol-

gen. Man kann zunächst die Richtung der eingeschalteten Bewegung von der Richtung des Fühlerausschlages abhängig machen. Eine sehr empfindliche Steuerung läßt sich aber auch in der Weise aufbauen, daß die eingeschaltete Bewegungsrichtung ausschließlich von der Größe des Fühlerausschlages und nicht von dessen Richtung abhängt. Im letzteren Falle kann die Anordnung beispielsweise so getroffen sein, daß bei einem geringen Ausschlag des Fühlers aus seiner Ruhelage die Vorwärtsbewegung, bei einem etwas größeren Ansschliag die Querbewegung und bei noch größerem Ausschlag schließlich die

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Rückwärtsbewegung des gesteuerten Teiles ausgelöst wird. Die bekannten elektrischen Fühlersteuerungen, bei denen ein Fühlerhebel an einer Schablone entlang läuft, arbeiten mit Hilfe mechanischer Kontakte für die Steuerströme. Bei der Steuerungsart, bei der nur die Größe des Fühlerausschlages auf die gesteuerte Bewegungsrichtung von Einfluß ist, wird die Fühlerbewegung erst auf einen in einer Ebene beweglichen Zwischenhebel übertragen, der dann seinerseits die Kontakte steuert. Die Übertragung von dem Fühlerhebel auf das Zwischenglied geschieht dabei in der Weise, daß das Ende des Fühlers, welches nicht zum Abtasten verwendet ist, an einer an dem Zwischenglied befestigten Kugelhaube angreift. In der Ruhestellung des Fühlers befindet sich das Fühlerende in der Mitte der Kugelhaube. Bei Abweichungen nach der einen oder anderen Seite wird der Hebelarm, an dem die Haube befestigt ist, aus seiner Ruhelage herausbewegt.

Untersuchungen an solchen Steuerungen mit Zwischenhebeln zwischen Fühlerhebel und Kontakten haben ergeben, daß sich bei der Steuerung gewisse Fehler einstellen, so daß die gesteuerten Bewegungen den Bewegungen des Fühlerhebels nicht genau entsprechen.

*/ Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Wilhelm Leukert in Berlin-Siemensstadt.

Diese Fehler entstehen offenbar dadurch, daß bei der Bewegung des Fühlerendes in" der Kugelhaube des Zwischenhebels nur dann eine eindeutige gleichartige Bewegung des ^ steuerten Teiles erreicht wird, wenn die lerbewegungen in der gleichen^ Ebenft liefen, in der sich auch der Zwischenhebel bewe* Liegen die Fühlerbewegungen dagegen zu dieser Ebene senkrecht, so zeigen sich größere ίο Bewegungswiderstände und dadurch Abweichungen in der gesteuerten Bewegung von der Fühlerbewegung. Dies wirkt sich darin aus, daß eine beispielsweise kreisförmige Fühlerbewegung zu einer ellipsenförmigen Bewegung des gesteuerten Teiles führt.

Die Erfindung bezieht sich auf derartige Fühlersteuerungen mit allseitig beweglichem Fühler, bei denen die Größe des Fühleraus-. Schlages für die Richtung der gesteuerten Bewegung maßgebend ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, erstens die mechanischen Kontakte für die Steuerströme, die naturgemäß immer zu Störungen neigen, durch eine lichtelektrische Steuerung zu er- «5 setzen und zweitens das mechanische Zwischenglied zu vermeiden. Der Fühler soll also unmittelbar auf die die strahlungsempfindlichen Zellen beeinflussende Strahlung einwirken. Gemäß der Erfindung wird zu diesem Zweck bei lichtelektrischer Übertragung der Fühlerbewegungen auf die Steuerteile für die verschieden gerichteten Bewegungen der Werkzeugmaschinen jeder Bewegungsrichtung eine besondere Lichtzelle zugeordnet. Diese Lichtzellen werden kreisringartig ausgebildet und gleichmittig um die Ruhelage eines Lichtstrahles angeordnet, der von einem unmittelbar an dem Fühler befestigten Spiegel zurückgestrahlt wird. Eine Vervollkommnung der 4.0 Erfindung wird erzielt, wenn die strahlungsempfindlichen Zellen in die Gitterkreise von Entladungsgefäßen geschaltet werden, die als Schaltmittel zum Ein- und Ausschalten elektromagnetisch bewegter Kupplungen dienen. Diese Kupplungen schalten dann ihrerseits die verschiedenen Bewegungsrichtungen der Maschine ein. Für die Steuerung der Entladungsgefäße kann irgendeine der bekannten Schaltungen verwendet werden. Die aus Fühler, Lichtquelle und Photozelle bestehende Steuerungseinrichtung wird zweckmäßig in einem geschlossenen Gehäuse untergebracht, so daß man eine einfache und gegen Beschädigungen geschützte Vorrichtung erhält.

Steuervorrichtungen, die mit geschlossenen Batterien lichtempfindlicher Zellen ausgerüstet sind, wurden schon vorgeschlagen. Der auf die verschiedenen Zellen wirkende Lichtstrahl wird beispielsweise durch Verschwenken eines Spiegels bewegt, so daß den ver

schiedenen Lagen des Strahles verschiedenartige Steuervorgänge entsprechen.

Bekannt sind auch mit lichtelektrischen

dien arbeitende Formsteuervorrichtungen, fei! denen die Schablone nicht durch einen jifl|fihler abgetastet wird, sondern bei denen ■€ine neue Lichtabtastung stattfindet.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.

Fig. ι zeigt die Tastvorrichtung selbst im Schnitt und die Schaltung der Steuerstromkreise,

Fig. 2 die Anordnung und Formgebung der für die Steuerung benutzten Photozellen. In

Fig. 3 sind die durch die Steuerung einstellbaren Bewegungsrichtungen angegeben.

Der Fühler besteht aus dem Bolzen 1, der in der Kugel 2 gelagert ist und den kleinen Spiegel 3 trägt. Der Spiegel wirft zurück und verbreitert ein Lichtbündel, das durch den Spalt 4 von der Glühlampe 5 erzeugt wird. Gleichmittig um den Spalt 4 sind drei Photozellen 6 angeordnet, die je nach dem Ausschlag des Fühlers beleuchtet und stromdurch- lässig werden. Die Gitter der drei Entladungsgefäße 8,9 und 10 werden durch die Batterie 14 auf negative Spannung gebracht und sperren den Stromdurchgang zu den Wicklungen der drei elektromagnetischen go Kupplungen 11, 12 und 13. Die Kupplung 11 steuert die Vorwärtsbewegung V, Kupplung 12 die Seitwärtsbewegung 5" und die Kupplung 13 die Rückwärtsbewegung R. In die Gitterstromkreise sind außerdem noch die Sekundärwicklungen von kleinenUmformerm 15 eingeschaltet, durch die den Gittern in dem Augenblick positive Wechselspannungen zugeführt werden, in dem die zugehörigen Photozellen stromdurchlässig werden. Statt der Wechselspannung kann natürlich auch dem Gitter eine Gleichspannung über die Photozellen zugeführt werden, die der von der Batterie 14 gelieferten Spannung entgegengeschaltet ist und das Gitter auf eine positive Spannung bringt. In Fig. 2 ist die Anordnung der Photozellen 6 um den Spalt 4 dargestellt. .

Der Steuervorgang läßt sich an Hand der Fig. ι und 3 leicht verfolgen. Wird der Schalter 16 eingelegt, dann wird in der gezeichneten Stellung des Fühlers die dem Spalt 4 am nächsten liegende Photozelle durch das vom Spiegel 3 zurückgeworfene Lichtbündel leitend gemacht, das Gitter des Entladungsgefäßes 8 wird durch die entsprechend geschaltete Wechselspannung über den kleinen Umformer 15 positiv gemacht, und das Entladungsgefäß läßt Strom durch, solange die Photozelle belichtet bleibt. Der durch das Entladungsgefäß hindurchgehende Strom schaltet die elektromagnetische Kupplung 11

ein, und der Schlitten und damit auch der Fühler bewegen sich in der Richtung V so lange, bis der Fühlerfinger ι auf Widerstand stößt, der in der Fig. ι durch den Pfeil angedeutet ist. Der Fühlerfinger ι und damit auch der Spiegel 3 drehen sich um das Kugelgelenk 2, das Lichtbündel wird verlagert und trifft auch die nächst liegende Photozelle, die dadurch leitend wird, das Gitter des Rohres 9 positiv macht und auch die elektromagnetische Kupplung 12' über das Rohr 9 einschaltet. Es wird entsprechend der Fig. 3 zu der Schlittenbewegung V noch die Bewegung S dazukommen, so daß die zusammengesetzte Be.wegung VS entsteht.

Wird der Druck am Fühlfinger 1 noch größer, so wird das Lichtbündel noch.weiter abgelenkt, es verläßt die erste Zelle und belichtet nur noch die zweite Zelle. Das Rohr 8 erlischt dadurch, die elektromagnetische Kupplung 11 wird stromlos, und der Schlitten bewegt sich entsprechend der Fig. 3 nur noch in der Richtung S. Wird der Druck am Fühlfinger ι noch größer, so trifft das Lichtbündel auch auf die dritte Photozelle und schaltet über das Rohr 10 die Bewegung R dazu, so daß entsprechend der Fig. 3 die zusammengesetzte Schlittenbewegung RS entsteht. Wird der Druck schließlich noch größer, dann trifft das Lichtbündel nur noch die äußerste Photozelle, das Rohr 9 erlischt, Rohr 10 brennt allein, und der Schlitten bewegt sich nur noch in der Richtung R. Durch Öffnen des Schalters 16 wird das Arbeitsspiel abgestellt.

An Stelle der lichtempfindlichen elektrischen Zellen, welche bei der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung verwendet werden, können auch andere strahlungsempfindliche Zellen gesetzt werden. Die Steuerung nach der Erfindung kann nicht nur für die Schablonensteuerung von Drehbänken und Fräsmaschinen Verwendung finden, sondern auch für andere Vorgänge, bei denen die Steuerung in Abhängigkeit von mechanisch abtastbaren Formen vorgenommen werden soll. Handelt es sich um Bewegungsvorgänge, welche sich nicht nur aus in einer Ebene liegenden Teilbewegungen zusammensetzt, bei denen vielmehr auch Teilbewegungen in der dritten Koordinate notwendig sind, so läßt sich diese Aufgabe ebenfalls durch eine Steuerungseinrichtung nach der Erfindung lösen. Gegebenenfalls müssen auf den gleichen Steuerstromkreis bzw. die Steuereinrichtungen der gleichen Maschine mehrere Fühler einwirken. Die gleiche Steuerung kann selbstverständlich auch für Arbeitsmaschinen verwendet, werden, bei denen bestimmte Bewegungsvorgänge jeweils nur durch eine einzige eingeschaltete Teilbewegung erzielt werden, bei denen also beispielsweise die zusammengesetzte Bewegung VS nach Fig. 3 nicht vorhanden ist. Die Photozellen und die Abmessungen der zu ihrer Steuerung dienenden Lichtstrahlen müssen dann entsprechend so gewählt sein, daß der Lichtstrahl stets nur eine Zelle belichten kann.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur selbsttätigen elektrischen Fühlersteuerung maschinell erzeugter Bewegungsvorgänge, insbesondere der Schlittenbewegungen von Drehbänken, Fräsmaschinen oder ähnlichen Werkzeugmaschinen, mittels eines kugelig gelagerten und damit allseitig beweglichen Fühlers, der je nach der Größe der Ablenkung aus seiner Mittellage mehrere Bewegungsvorgänge der Werkzeugmaschine in verschiedenen Richtungen einschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß bei lichtelektrischer Übertragung der Fühlerbewegungen auf die Steuerteile für die verschiedenen gerichteten Bewegungen der Maschine jeder Bewegungsrichtung eine besondere Lichtzelle (6) zugeordnet ist und daß diese Lichtzellen kreisringartig ausgebildet und gleichmittig um die Ruhelage eines Lichtstrahles angeordnet sind, der von einem unmittelbar an dem Fühler (1) befestigten Spiegel (3) zurückgestrahlt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Beleuchtung der strahlungsempfindlichen Zellen (6) liefernde Lichtquelle (5) derart hinter den kreisbogenförmig ausgestalteten Zellen angeordnet ist, daß der von ihr ausgehende Lichtstrahl ebenfalls von den Zellen gleichmittig umschlossen wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlungsempfindlichen Zellen (6) in den Gitterkreis von Entladungsgefäßen (8, 9, 10) geschaltet sind, die als Schaltmittel zum Ein- und Ausschalten elektrisch, insbesondere elektromagnetisch gesteuerter Kupplungen (ii, 12, 13) für die verschiedenen Schaltbewegungen der Werkzeugmaschine dienen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Fühler zur Steuerung von Bewegungsvorgängen in verschiedenen Bewegungsrichtungen vorgesehen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen