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Fühlfingersteuerung für Werkzeugmaschinen Die Erfindung bezieht sich
auf eine Steuerung für magnetische, die l@ewegungen von Längs- und Querschlitten
an Drehbänken oder anderen Werkzeugmaschinen herbeiführende Kupplungen, die über
Kontakte und Relais von einem Fühlfinger beeinflußt werden, der eine Schablone abtastet.
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l)ainit eine Steuerung dieser Art feinfühlig und genau arbeitet, müssen
die Kupplungen mit möglichst geringer Verzögerung abfallen, wenn ihre Stromkreise
getrennt werden. Auch dürfen die dabei entstehenden Spannungen nicht zu hoch werden,
um die Betriebssicherheit nicht zu beeinträchtigen. Andererseits ist eine kräftige
Erregung der Kupplungen erforderlich, damit diese ohne zu schlüpfen bei Schließen
ihrer Steuerstromkreise ohne Verzug in Gang kommen. Die Erfüllung dieser einander
widersprechenden Forderungen ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Denn bei
Lösung dieser Aufgabe läßt sich die Betriebsgeschwindigkeit und Genauigkeit der
Steuerung steigern.
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Erfindungsgemäß werden die Kupplungsstromkreise für das Einkuppeln
mit voller Netzspannung erregt, aber unmittelbar darauf mit verringerter Spannung
in Wirkungslage gehalten, und zwar geschieht dies mit Hilfe eines Zusatzrelais,
das in Abhängigkeit von jedem der beiden Kupplungsrelais diesen gegenüber verzögert
anspricht. Nach anfänglich hoher Erregung der Kupplungsmagnete sinkt deren Erregung
daher bis auf dasjenige Maß, das nötig ist, um die Bewegung der in Gang gesetzten
Schlitten aufrechtzuerhalten: Infolge dieser verringerten Erregung wird die Zeit
herabgesetzt, die erforderlich ist, um die Kupplung auszurücken.
Ein
Weiterfahren des angetriebenen Schlittens über die Endstellung wird dadurch vermieden:
Weitere Aufgaben der Erfindung sowie die erzielten Vorteile ergeben sich aüs@der.
Beschreibung und den Ansprüchen. In den Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung beschrieben ist, zeigt Fig. i einen Aufriß einer Drehbank, auf die
die vorliegende Erfindung anwendbar ist, wobei einzelne Teile im Schnitt dargestellt
sind, Fig. 2 einen Grundriß der Maschine der Fig. i, ebenfalls teilweise im Schnitt,
Fig. 3 einen Teilquerschnitt der in den Fig. i und 2 gezeigten Maschine und Fig.4
das Schaltschema für die Kupplungsmagnete.
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In ihrer bevorzugten Ausführungsform besteht die Maschine nach der
Erfindung aus folgenden Hauptteilen: Erstens die eigentliche Werkzeugmaschine, z.
B. Drehbank mit Längsschlitten und darauf verschiebbarem Querschlitten für Vorschubbewegungen
des Werkzeugs in Längs- und Querrichtung; zweitens Magnetkupplungen zum Antrieb
der Schlitten in jeder Richtung; drittens eine auf der Maschine ortsfest angebrachte
Schablone; viertens ein von den Schlitten mitgeführter Fühlfinger zum Abtasten der
Schablone; fünftens durch Fühlfingerkontakte beherrschte Relais für diese Kupplungen;
sechstens ein zusätzliches Relais, das durch jedes der bereits erwähnten Relais
gesteuert wird und in Gang kommt, nachdem die ersterwähnten Relais angesprochen
.haben; und siebentens ein zusätzlicher Kupplungsstromkreis mit herabgesetzter Spannung
in Vergleich zu dem ersterwähnten Kupplungsstromkreis, wobei der zusätzliche Magnetstromkreis
durch das Zusatzrelais beherrscht wird.
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Die in den Zeichnungen dargestellte Drehbank hat die übliche Bauart:
Das Bett i trägt an dem einen Ende den Spindelstock 2, in dem die Werkstückspindel
3 gelagert ist, und ferner einen Längsschlitten 6, der durch eine Leitspindel 7
nach rechts oder links angetrieben werden kann. Die Leitspindel 7 erfährt ihren
Antrieb über Magnetkupplungen io, und zwar von der Werkstückspindel 3 aus. Bei Erregung
des einen Elektromagnets läuft der Längsschlitten 6 auf dem Bett in der einen Richtung
und bei Erregung des anderen Magnets in der entgegengesetzten Richtung. Die Bewegungsumkehr
des Längsschlittens 6 erfordert daher lediglich, daß der jeweils andere Magnet erregt
wird. Durch Unterbrechen des Kupplungsstromkreises wird der Schlitten 6 stillgesetzt.
Auf dem Schlitten 6 ist ein Querschlitten 17 geführt, der den Support 18 für das
Werkzeug trägt und die Zustellung des Werkzeugs i9 zum Werkstück bewirkt. Dein Antrieb
des Querschlittens 17 dient eine quer liegende Leitspindel 2o, die, wie üblich,
von Hand, aber auch außerdem über Kegelräder 22 von einer Welle 23 angetrieben werden
kann, die ihrerseits ihren Antrieb durch zwei Magnetkupplungen 12 in einem Kupplungsgehäuse
24 erhält. Das Gehäuse 24 ist am Längsschlitten 6 befestigt und wird daher- von
diesem mitgeführt. Die beiden Kupplungen 12 im Gehäuse 24 entsprechen hinsichtlich
ihrer Bauart den Kupplungen io für den Antrieb des Längsschlittens 6. Bei Erregung
der einen Kupplung 12 läuft der Querschlitten daher einwärts und bei Erregung der
anderen Kupplung 12 auswärts. Das Werkstück, das, wie üblich, zwischen Spitzen gelagert
sein kann, erfährt seinen Antrieb mit der jeweils gewünschten Geschwindigkeit, und
da von diesem Antrieb der Vorschub des Längsschlittens 6 durch Leitspindel 7 abgeleitet
ist, und zwar über die Spindel 3 und die Kupplungen io, erfolgt der Längsvorschub
jederzeit im richtigen Verhältnis zum Werkstückumlauf. Für den Antrieb des Querschlittens
17 ist ein Motor 26 vorgesehen, der das Antriebsglied für die Kupplungen 12 über
ein Zwischengetriebe 27 antreibt.
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Der Querschlitten 17 hat auf seiner Rückseite einen Tragarm
30 für ein Tastgerät 31, das mit dem Fühlfinger 32 eine Schablone 33 abtastet.
Diese ist dem zu drehenden Werkstück entsprechend profiliert und ortsfest gelagert,
z. B. unmittelbar auf einem am Bett i befestigten Halter 34. Der Fühlfinger 32 überwacht
durch elektrische Kontakte die Magnetkupplungen io und 12 für den Antrieb der Leitspindeln
7 und 20 und steuert auf diese Weise den Längsschlitten und den Querschlitten gegenüber
dem Werkstück, wobei er sich an der Schablone entlang tastet. Dabei wird der Querschlitten
auf die Spindelachse zu oder von ihr fort bewegt, während der Längsschlitten 6 auf
dem Bett i nach rechts oder links wandert. Der Drehstahl wird daher dem Schablonenprofil
entsprechend geführt. Der Fühlfinger 32 steuert die Einwärts- und Auswärtsbewegung
des Drehstahls durch Überwachen der Stromkreise für die Magnetkupplungen 12 der
Querspindel 20. Dabei wird die Bewegung des Längsschlittens 6 unterbrochen, wenn
der Querschlitten i9 einwärts oder auswärts bewegt wird. Diese Steuerung der Magnetkupplungen
durch den Fühlfinger 32 wird später unter Bezugnahme auf das Schaltschema näher
erläutert.
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Die Magnetkupplungen io für die Längsspindel 7 sind im Schaltschema
Fig. .4 mit E und W bezeichnet, die Magnetkupplungen 12 für die Querspindel 2o hingegen
mit Ein und Aus. Das Tastgerät 31 ist nur schematisch dargestellt, da es bekannt
ist (vgl. Patentschrift 525 13I). Es genügt daher eine kurze Beschreibung.
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Der Fühlfinger 32 verschwenkt den Schalthebel 39, der im Tastgerät
31 schwenkbar gelagert ist, wenn er die Schablone berührt. Der Schalthebel trägt
einen Kontakt 42, der mit einem verstellbaren Kontakt 43 am Ende einer Isolierschraube
zusammenwirkt, die in einer Tragplatte 46 des Tastgerätes 31 angeordnet ist. Das
Gestell dieses Tastgerätes 31 ist geerdet, so daß ein Stromkreis durch die Kontakte
42, 43 und den Hebel 39 geschlossen werden kann. Eine Zugfeder 48 und eine Druckfeder
49 suchen das obere Ende des Hebels nach außen zu ziehen und daher die Einwärtskontakte
42, 43 geschlossen zu halten. Für gewöhnlich läuft das Werkzeug i9 einwärts oder
auf das Werkstück
zu, bis der Fühlfinger 32, der diese Bewegung
mitmacht, gegen die Schablone läuft und von ihr verschwenkt wird.
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Der Schalthebel 39 trägt außerdem auf seiner gegenüberliegenden
Seite einen Kontakt 5o, der mit einem einstellbaren ortsfesten Kontakt 51 zusammenwirkt.
Der Kontakt 51 wird von einer Stellschraube 52 getragen, die isoliert an einem Hebel
54 sitzt. Dieser Hebel ist an dem Tastgerät 31 schwenkbar gelagert, aber von diesem
isoliert. Eine Druckfeder und Stellschrauben dienen dazu, den Hebel S4 mit seinem
oberen Ende an eine Stellschraube 59 zu drücken, deren Ende einen Kontakt 6o trägt.
An diesen Kontakt legt sich das obere Ende des Hebels 54 mit einem Kontakt 61. Die
Stellschraube 59 ist isoliert in der Tragplatte 46 angeordnet.
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Wie das Schaltschema zeigt, erregt der durch die Kontakte 42, 43 schließbare
Stromkreis die Wicklung eines Vielfachrelais, das mit Ein bezeichnet ist, und in
der dargestellten Lage abgefallen ist. Der Stromkreis verläuft von dem geerdeten
Gestell des T astgerätes 31 aus über den Schalthebel 39, die Kontakte 42 und 43,
die Leitung 63, das Ein-Relais und die Leitung 67 zum geerdeten Stromerzeuger 68.
Durch Erregen des Ein-Relais werden gleichzeitig zwei Stromkreise geschlossen und
ein dritter getrennt. Der getrennte Stromkreis verläuft wie folgt: Leitung 7o, Ruhekontakt
71, Leitung 73, Fühlfingerkontakte 6o, 61, Leitung 74, Kupplung E oder 1G', je nachdem
welche eingeschaltet ist, Leitung 75 und Leitung 76. Sobald daher das Ein-Relais
erregt wird, bleibt der Längsschlitten 6 stehen.
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Das Schließen des Arbeitskontaktes 77 des Ein-Relais setzt das Werkzeug
19 in Richtung auf das Werkstück in Gang, und zwar über folgenden Stromkreis: Leitung
7o, Leitung 78, Arbeitskontakt 77, Leitung 79, Kupplungsmagnet 12 E, Leitung 8o
und Leitung 76. Durch Schließen des Arbeitskontaktes 81 durch das Ein-Relais wird
ein zusätzliches Relais 82 erregt, das indessen etwas verzögert auf das Schließen
des Arbeitskontaktes 81 anspricht, und zwar in folgendem Stromkreis: geerdeter Stromerzeuger
68, Leitung 67, Arbeitskontakt 81, Leitung 83, Relaiswicklung 82, Erde. Die Wirkung
des Zusatzrelais 82, das abgefallen wiedergegeben ist, wird später erläutert werden..
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Stößt der Fühlfinger 32 gegen die Schablone, so werden die Kontakte
42, 43 getrennt. Dadurch fällt das Ein-Relais ab und gelangt in die Lage der Fig.
4, in der es den Stromkreis des Kupplungsmagnets 12 F_ trennt, den Stromkreis des
Zusatzrelais 82 trennt und den Stromkreis zur E- oder W-Kupplung 1o schließt, je
nachdem welche von ihnen durch Handschalter 92 ausgewählt ist.
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Der Schlitten läuft nun auf dem Bett 1 entlang, bis die Schablone
den Fühlfinger hinreichend weit verschwenkt, um entweder die Kontakte 42, 43 zu
schließen, wenn der Druck nachläßt, oder die Kontakte 5o, 51 zu schließen, wenn
der Druck zunimmt. Durch Schließen der Kontakte 42, 43 wird die oben erläuterte
Wirkung ausgelöst. Durch Schließen der Kontakte 50, 51 wird das Aus-Relais erregt,
wobei der Stromkreis wie folgt verläuft: geerdetes Tastgerät 31, Hebel 39, Kontakte
50, 51, Leitung 85, Wicklung des Aus-Relais, Leitung 67 und geerdeter Stromerzeuger
68.
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Durch Erregen des Aus-Relais wird der Stromkreis des Kupplungsmagnets
12 A sowie der Stromkreis für das Zusatzrelais 82 geschlossen und gleichzeitig der
Stromkreis für die E- oder W-Kupplung 1o getrennt.
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Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß das Schließen der Fiihlfingerkontakte
42, 43 oder 50, 51 das Zusatzrelais 82 ansprechen läßt. Da dies durch einen
Stromkreis geschieht, in welchem Kontakte des Ein- und Aus-Relais liegen, wird das
Relais 82 erst erregt, wenn das Ein- und Aus-Relais bereits angesprochen hat. Das
Zusatzrelais 82 trennt bei dieser Erregung einen Ruhekontakt und schließt einen
Arbeitskontakt.
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Einen Augenblick, nachdem das Ein- oder Aus-Relais erregt ist, diese
Relais stellen die grundsätzlichen elektrischen Steuermittel für die Kupplungen
dar, wird das Zusatzrelais 82 erregt und trennt den Stromkreis, der von der Leitung
76 über den Kontakt 87 zur Leitung 8o führt. Ist der Kontakt 87 offen, so muß der
Stromkreis von der Leitung 76 zur Leitung 8o über den Widerstand 88 verlaufen, wodurch
die Spannung herabgesetzt wird, welche die Kupplung 12E oder 12A erregt, je nachdem
welche wirksam ist. Durch Ansprechen des Relais 82 wird ferner der Arbeitskontakt
9o geschlossen, und schließt den Widerstand 91 kurz, der im Stromkreis zum E- oder
W-Kupplungsmagnet 1o liegt. Wenn däher einer dieser Magnete wieder erregt wird,
geschieht das mit voller Netzspannung. Die Erregung mit dieser vollen Spannung währt
nur vorübergehend nach dem Abfall des Ein- und Aus-Relais, da das Zusatzrelais 82
erst abfällt, wenn das Ein- oder Aus-Relais abgefallen ist. Sobald das Zusatzrelais
82 abgefallen ist, öffnet sich der Kontakt 9o und der Widerstand 91 wird dann in
den Stromkreis des E- oder W-Kupplungsmagnets 1o eingeschaltet Diese Kupplungen
werden daher anfänglich mit voller Netzspannung erregt, aber mit herabgesetzter
Spannung im Eingriff gehalten, nämlich wie die Kupplungsmagnete 12E und 12A.
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Wie ersichtlich, gestattet ein Handschalter 92 die Wahl der E- oder
W-Kupplung 1o für den Leitvorschub des Werkzeugs längs des Bettes 1.