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Fühlersteuerung für Bearbeitungsmaschinen, insbesondere Drehbänke
Wenn bei einer Bearbeitungsmaschine Werkstücke hergestellt werden, so ist erfahrungsgemäß
die Herstellungsgenauigkeit nicht- bei allen Stücken gleich groß. Neben Werkstücken,
deren Abmessungen sehr dicht neben dem vorgesehenen Sollwert liegen" gibt es Stücke
mit größerer Abweichung, die aber noch brauchbar sind, und schließlich auch solche
Stücke, die infolge ihrer sehr großen Abweichungen nicht mehr verwendungsfähig,
sondern Ausschuß sind. Trägt man die Stücke nach ihrer Maßhaltigkeit über der Stückzahl
auf, so erhält man eine Kurve, deren Form sehr weitgehende Rückschlüsse auf die
Arbeitsgüte der Maschine zuläßt. Die günstigste Form der Kurve ist die ähnlich einer
Resonanzkurve eines Schwingungskreises, nämlich sehr flacher Anlauf, steiler Anstieg,
steiler Abfall und flacher Auslauf. Eine solche Kurve bedeutet, daß die größte Zahl
der Werkstücke nur geringe Abwefchungen vom Sollwert aufweist, während die Zahl
der Stücke mit starker Abweichung gering ist. Sehr ungünstig sind Kurven, die neben
dem Gütemaximum noch Maxima innerhalb weiterer Toleranzwerte aufdenn eine solche
Kurve deutet darauf hin, däß die Maschine Eigenschaften hat, die zu Fehlerzahlsprüngen
führen.
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Die Ermittlung der Maßhaltigkeit der Stücke. ist Aufgabe der Fertigungsprüfung,
die sowohl von Hand wie selbsttätig vorgenommen werden kann. Stücke, die außerhalb
des Toleranzbereiches liegen, werden ausgesondert und scheiden aus dem weiteren
Verwendung sgang aus.
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Gemäß der Erfindung wird nun bei fühlergesteuerten Bearbeitungsmaschinen,
bei denen Werkstücke nach einer Leitlinie oder Leitfläche hergestellt werden, die
durch einen Fühler abgetastet wird, diese Prüfung auf Maßhaltigkeit an den Anfang
des Bearbeitungsvorganges verlegt. Hierzu wird eine zusätzliche, die Zustellung
des Werkzeuges gegenüber dem Werkstück vor Durchführung des Arbeitsvorganges selbsttätig
überwachende Meßeinrichtung vorgesehen, die die Maschine stillsetzt ,oder die Notwendigkeit
der Stillsetzung anzeigt, wenn das als Ergebnis des
durchzuführenden
Bearbeitungsvorganges zu erwartende Werkstück in seinen Abmessungen Abweichungen
aufweisen würde, die den zulässigen Toleranzbereich überschreiten wurdrn. Es wird
also das fehlerhafte Werkstück gar nicht erst hergestellt und später ausgesondert,
sondern die Maschine stellt vor dein Bearbeitungsvorgang die zu erwartenden Abmessungen
fest und führt dann je nach dem Ausfall der Prüfung den Bearbeituligsvorgang durch
oder nicht. Welche wirtschaftliche Bedeutung diese 'Maßnahme besitzt, bedarf keiner
besonderen Betonung.
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Besonders einfach gestaltet sich die Durchführung der Erfindung, wenn
die Maschine mit einem Befehlsgeber ausgerüstet ist, in (lern die vom Taster ausgehenden
Bewegungen in Strom- oder Spannungsänderungen umesetzt werden. In diesem Falle können
die' eintretenden Strom- oder Spannungsschwankungen als Maß des Prüfergebnisses
der Überwachungseinrichtung herangezogen werden. Eine unter diesen Gesichtspunkten
aufgebaute Steuerung ist im Ausführungsbeispiel. dargestellt, und zwar im Zusammenhang
mit einer Steuerung, deren Befehlsgeber ein Solometer ist. Taster und Bolometer
sind der Einfachheit halber nicht dargestellt, sondern nur das vom Bobmeter gesteuerte
Relais BR i. Die Erfindung soll an Hand der Bearbeitung einer abgesetzten Welle
auf einer fühlergesteuerten Drehbank erläutert werden. All Überwachungseinrichtungen
sind gemäß der Erfindung in diesem Falle vorhanden ein Strommesser A und ein zweites
Bolometerrelais BR 2. Die Ansprechbereiche der beiden Relais BR i und
BR 2 sind gestaffelt, d. h. um BR 2 zum Ansprechen zu bringen, müssen die
Auslenkungen der Bolometerfahne größer oder kleiner sein, als es für das Ansprechen
von BR i erforderlich ist. Wenn also der Fühler beim Herangehen all die Leitlinie
stärker aus gelenkt wird, als es dem Ansprechbereich voll BR i entspricht, so ist
das jetzt erfolgende Ansprechen voll BR 2 ein Anzeichen dafür, daß eine größere
Abweichung von der Grundform entstehen würde, als zulässig ist. In diesem Falle
wird die Maschine ausgeschaltet. Gleichzeitig erkennt der Bedienungsmann am Ausschlag
des Stromzeigers A, daß der Toleranzbereich überschritten wird, und kann die Maschine
voll Hand stillsetzen. Es ist naturgemäß auch möglich, auf BR 2 zu verzichten und
den Stromniesser A als Kontaktinstrument auszubilden, das dann unmittelbar in die
Steuerung eingreift.
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In den. Schaubildern i bis 5 ist links (B) jeweils die Skala des Meßgerätes
mit dem Zeiger und dem zulässigen Toleranzbereich dargestellt, rechts (C) die Stellung
des Tasters gegenüber der Leitlinie.
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Schaubild i zeigt die Stellung des Tasters t gegenüber der Leitlinie
vor Beginn des Arbeitsganges an. Die Steuerung ist so eingestellt, daß, solange
der Taster das Werkstück nicht berührt, der rechte Kontakt ? des Bolometerrelais
BR i geschlossen ist. Hierdurch ist HRE (Hilft-elais für Fühler einwärts) eingeschaltet
(Stromweg: Anschluß i, Bolometerrelaiskontakt 2, Wicklung 3.r voll HRE, Anschluß
.l). Über den Arbeitskmitakt voll HRE wird Schütz KR i für die Magnetkupplung einwärts
all Spannung gelegt (Stromweg : Anschluß 6, Ruhekontakt 7 voll HRA, Arbeitskontakt
5 von HRE, Ruhekontakt S voll KR 2, Wicklung 9 von KR r, Anschluß Io). Magnetkupplung
einwärts wird eingeschaltet (Stromweg: Anschluß r r, Arbeitskontakt 12 von. KR i,
Magnetwicklung r,; der Kupplung, Anschluß 1:1j. Taster und Werkzeug laufen so lange
einwärts, d. h. in Richtung auf die Leitlinie und das Werkstück zu, bis der Fühler
die Leitlinie berührt. jetzt wird die Bolometerfahne ausgelenkt und der Bolometerrelaiskontakt
2 geöffnet. HRE fällt ab, seine Arbeitskontakte 5 öffen sich, KR i fällt ab, und
die -Magnetwicklung 13 wird abgeschaltet. Nunmehr beginnt die Längsbewegung. Hierzu
muß die Magnetktupplung 2o für die Längsbewegung eingeschaltet werden. Zunächst
wird Schütz KP, 2 eingeschaltet i Stromweg: Anschluß <>, Ruhekontakt ; von HRA,
Ruhekontakt 15 von HRE, Wicklung 16 von KR 2. Anschluß 17). Über die Arbeitskontakte
von KR 2 wird die Magnetkupplung eingeschaltet (Stromweg: Anschluß 18, Arbeitskontakt
19 voll KR -'. Magnetwicklung 2o, Anschluß 2 1). Die Längsbewegung beginnt (Schaubild
a).
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Vorher hat aber die Steuerung sich gewissermaßen selbst überprüft.
Sie hat festgestellt, ob das entstehende Werkstück mal,')-gerecht sein würde oder
nicht, und zwar auf folgende Weise: Ist infolge der Auslenkung der Bolometerfahne
das Bolometerrelais BR i zwar abgefallen., der Strom im Relais aber nur so groß
daß der Zeiger des Strommessers nur bis zum Punkt ;' ausschlägt, so ist es ein Zeichen
dafür, daß die Minimumwerte des Toleranzbereiches unterschritten werden würden.
Auf diesen Strom spricht BR 2 all und schaltet die Steuerung über die Kontakte
des Schützes HTR ab (Stromweg: Anschluß 23, Relaiskontakt 24, Arbeitskontakt 25
des Zeitrelais ZR, Wicklung 26 voll HTR, AnSChlnß 27). HTR spricht an, öffnet die
Arbeitskontakte 22 und unterbricht die vorn Anscliltiv) 28 kommende Leitung, d.11.
die Maschine ic-ird stillgesetzt.
Die Steuerung weist noch eine
Besonderheit auf, insofern als sie mit einer Einrichtung ausgerüstet ist, die das
Eingreifen der Einwärts-Auswärts-Steuerung ausschaltet,wenn nur längs gearbeitet
wird, z. B. auf Drehbänken. Hierfür ist der Schalter S vorgesehen. Es ergibt sich
folgender Stromweg: Anschluß 29, Ruhekontakt 3o von KR 3, Kontakt 3 i des jetzt
geschlossenen Hilfsschalters S, Arbeitskontakt 32 von KR 2, Wicklung Ib von KR2,
Anschluß 17. Wenn jetzt der Fühler Steuerkommandos in Längsrichtung geben sollte,
vielleicht deshalb, weil ein kleiner Buckel in der Leitlinie vorhanden ist, so ist
ein solches Kommando wirkungslos gemacht. Um nun .auch bei Beginn des Arbeitsvorganges
eine solche Abweichung der Leitlinie wirkungslos zu machen, ist noch folgende Schaltmaßnahme
getroffen: Es wird über das Schütz K(R 2 das bereits erwähnte Zeitrelais ZR gesteuert,
dessen Wicklung über K(R 2 geschaltet wird (Stromweg: Anschluß 6, Ruhekontakt 7
von HRA, Anschluß 33, Arbeitskontakte 34. von KR 2, Wicklung 35 von ZR, Anschluß
36). Die Wirkung dieser Schaltung ist folgende: Zunächst überprüft die Überwachungseinrichtung,
ob der zulässige Toleranzbereich eingehalten ist. Ist das der Fall, d. h. gibt BR
2 innerhalb der am Zeitrelais eingestellten Zeit keinen Schaltbefehl, .so fällt
ZR ab und öffnet die Arbeitskontakte 25. Dadurch wird BR 2 wirkungslos gemacht.
Wenn also während des jetzt erfolgenden Arbeitsganges das Meßinstrument die Stellung
3' einnimmt, so hat das keine Bedeutung. Der Bearbeitungsvorgang wird trotzdem mit
der ursprünglichen, d. h. ausreichenden Arbeitsgenauigkeit durchgeführt.