DE867109C

DE867109C - Electric sensor control for machine tools

Info

Publication number: DE867109C
Application number: DEM2534D
Authority: DE
Inventors: Hans Petschauer
Original assignee: Machinefabrik Heid AG
Current assignee: Machinefabrik Heid AG
Priority date: 1944-04-18
Filing date: 1944-04-18
Publication date: 1953-02-16

Description

Elektrische Fühlersteuerung für Werkzeugmaschinen Die Erfindung betrifft eine elektrische Fühlersteuerung für Werkzeugmaschinen, wie Hobelinaschinen, Drehbänke und Fräsmaschinen, insbesondere Hobelmaschinen mit kurzem Überlauf zur Bearbeitung von Kurbelwellenwangen, bei der durch einen eine Schablone abtastenden schwenkbaren Fühler Schaltkontakte betätigt werden, die über Magnetkupplungen den Antrieb für die schablonengetreuen Zustellbewegungen: des Werkzeuges steuern.Electrical Sensor Controls for Machine Tools The invention relates to an electrical sensor control for machine tools such as planing machines, lathes and milling machines, in particular planing machines with a short overflow for machining of crankshaft cheeks, which can be swiveled through a template that scans Sensor switching contacts are actuated, which via magnetic couplings the drive for the template-based infeed movements: control of the tool.

Bei den bekannten Steuerungen dieser Art wird der Arbeitsstromkreis der Magnetkupplungen über Relais von dem Steuerstromkreis der Schaltkontakte gesteuert. Das Abtasten der Schablone erfolgt in zwei zueinander senkrechten Richtungen, so daß sich stufenförmige Zustellbewegungen des Werkzeuges ergeben. Je kleiner oder feinstufiger die Werkzeugbewegungen sind, desto größer ist naturgemäß die Oberflächengüte des zu bearbeitenden Werkstückes. Die Stufenhöhe der Zustellbewegungen wird nun sehr wesentlich von den Schaltzeiten der Relais oder Schützen, Kupplungen und Motoren beeinflußt. Je kleiner diese Schaltzeiten sind, desto größer kann die Schalthäufigkeit des Fühlers sein und desto genauer kann das Werkstück bearbeitet werden. Der Schalthäufigkeit des Fühlers und damit auch der Stufenhöhe der Zustellbewegungen ist also eine Grenze gesetzt, die man mit den 'bisherigen Steuerungen nicht unterschrei-' teil kann. Als weiterer Nachteil kommt insbesondere durch die nicht immer gleichmäßig ansprechenden Relais eine Ungleichförmigkeit der Steuerbewegungen hinzu.In the known controls of this type, the working circuit the magnetic couplings controlled by relays from the control circuit of the switching contacts. The template is scanned in two mutually perpendicular directions, see above that there are stepped infeed movements of the tool. The smaller or The finer the tool movements, the greater the surface quality, of course of the workpiece to be machined. The step height of the infeed movements is now very significantly on the switching times of the relays or contactors, clutches and motors influenced. The shorter these switching times, the greater the switching frequency of the sensor and the more precisely the workpiece can be machined. The switching frequency of the sensor and thus also the step height of the infeed movements is a limit set that one with the 'previous controls not under-' part can. Another disadvantage is that they are not always uniform responsive relays add a non-uniformity of the control movements.

Um diese Nachteile zu vermindern, hat man vorgeschlagen, zusätzliche Regeleinrichtungen anzuordnen, z.. B. eine zwei zusätzliche Relais enthaltende Zustellbegrenzungsvorrichtung zur Änderung der Größe der Zustellbewegung und zur Begrenzung der Dauer dieser Bewegung, oder einen Drehzahlregler für die Antriebsmotoren der Zustellbewegungen, der die Stufenform an die Steigung der zu kopierenden Kurve anpassen soll, indem das Verhältnis der Drehzahlen um so größer wird, ,je größer die Neigung der abzutastenden Schablone ist. Es ist selbstverständlich, daß durch die Verwendung zusätzlicher Vorrichtungen für die elektrische Steuerung dieser Art die Nachteile in Kauf genommen werden müssen, die durch diese verwickelteren Bauarten- zwangsläufig auftreten, wie verminderte Wirtschaftlichkeit, größere Störungsmöglichkeiten, ohne daß dadurch aber dem grundsätzlichen Übel der begrenzten Schalthäufigkeit des Fühlers und damit der begrenzten Oberflächengüte des Werkstückes -abgeholfen werden könnte. Man hat auch vorgeschlagen, von der Steuerung durch Kupplungen abzugehen und dafür die ungleich verwickelteren Differentialgetriebe, deren Drehzahlunterschiede die jeweilige Vorschubbewegung ergibt, zur Anwendung vorgeschlagen, die überdies noch umfangreiche Regelmittel, . wie motorgesteuerte Feldregler, erfordern. Schließlich hat man auch versucht, die Arbeitsgenauigkeit durch Ausschaltung der vom Fühler betätigten mechanischen Kontakte zu verbessern und an deren Stelle die Verwendung des sogenannten Düsenbolometers vorgeschlagen, das über Stromrichter die weitere Steuerung bewirken soll. Ein . anderer- Vorschlag sieht an Stelle der Kontakte sögenannte elektromagnetische Meß.köpfe vor, die über Gasentladungsgefäße die Steuerung der Vorschubmotoren bewirken. Trotz der vielseitigen Versuche zur Lösung der gestellten Aufgabe ist es bisher nicht gelungen, eine einfache, wirtschaftliche und` störungsfrei arbeitende Steuerung großer Kopiergenauigkeit herzustellen. Dieses Ziel wird nun durch die Erfindung erreicht: Bevor das Wesen der Erfindung beschrieben wird, muß noch auf die bisherigen Steuerungen dieser Art näher: eingegangen werden, um die Unterschiede diesen gegenüber klarzustellen. Wie bereits erwähnt, müssen bei den bisherigen Steurungen Relais Verwendung finden, die dazu -dienen, die Arbeitsstromkreise der Kupplungen- mit den Steuerstromkreisen der Schaltkontakte zu koppeln. Die beiden getrennten Stromkreise sind erforderlich; da die hohe Kupplungsspannung für den Betrieb der vom Fühler gesteuerten Schaltkontakte wegen Funkenbildung und Zerstörung der Kontakte durch Verschmoren ungeeignet ist. Man wendete beispielsweise eine Spannung von 14 V für die Kontakte und von iio V für die Kupplung an, wobei die' Kupplungsspannung in üblicher Weise unter Ausnutzung des Spannungsgefälles auf eine niedrigere Spannung in der Kupplungsspule, z. B. 18 V, zur Verkürzung ihrer Ansprechzeit betrieben wurde. Diese bei Magnetkupplungen eingebürgerte Bauart erschien bei Verwendung dieser Kupplun-°gen für Fühlersteuerungen um so erforderlicher, als für deren Schaltzeiten, wie ausgeführt, eine möglichste Verkürzung erwünscht - und in jenen Fällen zwingend ist, in denen wie bei der Bearbeitung von Kurbelwellenwangen nur ein kurzer Überlauf der zu bearbeitenden Fläche für die Schaltzeit zur Verfügung steht, z. B. die Verstellung des Werkzeuges auf einer Wegstrecke von 6, bis 7 mm in einigen - Hundertstel einer Sekunde vorzunehmen ist.In order to reduce these disadvantages, it has been proposed to arrange additional control devices, e.g. an infeed limiting device containing two additional relays to change the size of the infeed movement and to limit the duration of this movement, or a speed controller for the drive motors of the infeed movements, which controls the Step shape is to adapt to the slope of the curve to be copied by the ratio of the speeds is greater, the greater the slope of the stencil to be scanned. It goes without saying that the use of additional devices for the electrical control of this type has to accept the disadvantages which inevitably occur due to these more complex designs, such as reduced economic efficiency, greater potential for malfunctions, without, however, the fundamental evil of limited switching frequency the sensor and thus the limited surface quality of the workpiece could be remedied. It has also been proposed to move away from the control by means of clutches and instead to use the much more complicated differential gears, the speed differences of which result in the respective feed movement, which also have extensive control means. such as motorized field controllers. Finally, attempts have also been made to improve the working accuracy by switching off the mechanical contacts actuated by the sensor and, in their place, proposed the use of the so-called nozzle bolometer, which is intended to effect further control via power converters. A . Another proposal provides so-called electromagnetic measuring heads in place of the contacts, which control the feed motors via gas discharge vessels. Despite the varied attempts to solve the problem, it has not yet been possible to produce a simple, economical and trouble-free control with great copying accuracy. This aim is now achieved by the invention: Before the essence of the invention is described, the previous controls of this type must be discussed in more detail, in order to clarify the differences with respect to these. As already mentioned, relays have to be used in the previous controls, which serve to couple the working circuits of the clutches with the control circuits of the switching contacts. The two separate circuits are required; because the high coupling voltage is unsuitable for the operation of the switch contacts controlled by the sensor because of the formation of sparks and the destruction of the contacts by scorching. For example, a voltage of 14 V was used for the contacts and iio V for the coupling, the 'coupling voltage being reduced to a lower voltage in the coupling coil, e.g. B. 18 V, was operated to shorten their response time. This type of design, which has become common with magnetic clutches, appeared to be all the more necessary when using these clutches for sensor controls, as a possible shortening of their switching times, as stated, is desired - and in those cases where, as in the machining of crankshaft cheeks, only a short one is required Overflow of the area to be processed is available for the switching time, e.g. B. the adjustment of the tool over a distance of 6 to 7 mm in a few hundredths of a second.

Die Erfindung besteht nun im Wesen darin, daß bei einer elektrischen Fühlersteuerung für Werkzeugmaschinen, bei der durch einen eine Schablone abtastenden schwenkbaren Fühler Schaltkontakte betätigt werden, die über Magnetkupplungen den Antrieb für die, schablonengetreuen Zustellbewegungen des Werkzeuges steuern, die Magnetkupplungen zur Erzielung einer feinstufigen Abtastung und Verbesserung der Oberflächengüte des Werkstückes ohne Zwischenschaltung von Relais mit den Schaltkontakten in einem elektrischen Stromkreis liegen, der mit einer niedrigen Spannung (bis höchstens ungefähr q.o V) zur Vermeidung einer die Schaltkontakte verschmorenden Funkenbildung gespeist wird. Gemäß der Erfindung kommen also die Relais und' damit die von diesen benötigten Ansprechzeiten in Wegfall. In Abwendung von der ständigen Kupplungsbauart -wurde nämlich festgestellt; daß bei Verwendung einer niedrigeren. Spannung als bisher, z. B. einer Spannung von 2o V, wohl eine längere Ansprechzeit von der Magnetkupplung benötigt wird, diese aber dennoch kleiner ist als die bisherige Gesamtschaltzeit von Kupplung und Relais. Die gemäß der Erfindung gesteuerte Magnetkupplung benötigt eine Schaltzeit von etwa 3/100 Sekunden gegenüber der bisherigen Schaltzeit von 4/10o bis: 6/10o Sekunden, von welcher die Relais 3/100 bis 5/100 Sekunden Schaltzeit für sich in Anspruch nehmen. Die Ansprechzeit der Kupplung kann aber noch etwa auf die Hälfte herabgesetzt werden, wenn erfindungsgemäß das an sich bekannte Spannungsgefälle zwischen aufgedrückter Kupplungsspannung und der der Magnetspüle der Kupplung aufgedrückten Spannung auf die mit niedriger Spannung gespeiste Magnetkupplung angewandt wird, indem beispielsweise die aufgedrückte Kupplungsspannung 2o V und die Spannung an der Magnetspule 8 V beträgt.The invention consists in the fact that in an electrical Sensor control for machine tools, in which a template scans swiveling sensor switch contacts are actuated via magnetic couplings Control drive for the template-true infeed movements of the tool that Magnetic clutches to achieve fine-grained scanning and improvement of the Surface quality of the workpiece without the interposition of relays with the switching contacts lie in an electrical circuit with a low voltage (up to a maximum of approx. q.o V) to prevent the switching contacts from scorching sparks is fed. According to the invention, the relays, and thus those of them, come required response times in the absence. Turning away from the permanent coupling design -was determined namely; that when using a lower. Tension as so far, z. B. a voltage of 2o V, probably a longer response time from the magnetic coupling is required, but this is still shorter than the previous total switching time of clutch and relay. The magnetic coupling controlled according to the invention is required a switching time of about 3/100 seconds compared to the previous switching time of 4 / 10o to: 6 / 10o seconds, from which the relays 3/100 to 5/100 seconds switching time claim for yourself. The response time of the clutch can still be around can be reduced by half if, according to the invention, the voltage gradient known per se between the applied clutch voltage and that of the clutch solenoid Voltage is applied to the low voltage powered magnetic clutch, by, for example, the applied clutch voltage 2o V and the voltage on the solenoid is 8 V.

Die erfindungsgemäße Fühlersteuerung ermöglicht also in der Hauptsache eine Erhöhung der Schaltgeschwindigkeit und Verbesserung der Oberflächengute des Werkstückes. Diese Wirkung kann noch dadurch erhöht werden, daß man die Fühlerkontakte enger stellen kann als bei Verwendung von Relais, da durch deren Wegfall Verzögerungen beim Schließen oder Öffnen der Fühlerköntakte ausgeschaltet werden. Das Werkstück kann daher viel genauer bearbeitet werden, so daß weniger oder überhaupt keine Nacharbeit erforderlich ist. Bei Hobelmaschinen mit kurzem Überlauf ist die erfindungsgemäße Steuerung, wie erwähnt, zwingend, um in der zur Verfügung stehenden kurzen Schaltzeit die Zustellbewegung dees Werkzeuges, vornehmen zu können. Die Erfindung ist aber darüber hinaus noch vorteilhaft, und dies kommt auch allen anderen Werl;z.1#ugmaschinen zugute, weil eine Verbesserung der Oberflächengüte, eine größere Wirtschaftlichkeit und Störungsfreiheit erreicht wird. Die Beseitigung der Relais hat außer den erwähnten Vorteilen nicht nur den Wegfall von Störungsquellen, sondern auch die Herabsetzung der Herstellungs- und Betriebskosten der vereinfachten und unter Anwendung von nur mehr einer Spannung arbeitenden Maschine zur Folge.The sensor control according to the invention thus mainly enables an increase in the switching speed and an improvement in the surface quality of the Workpiece. This effect can be increased by opening the sensor contacts narrower than when using relays, as delays are caused by their elimination switched off when closing or opening the sensor contacts. The workpiece can therefore edited much more precisely, so that less or at all no rework is required. For planing machines with a short overflow, the control according to the invention, as mentioned, mandatory in order to be available in the short switching time to be able to carry out the infeed movement of the tool. the But invention is also advantageous, and so does everyone else Werl; z.1 # ugmachines benefit because an improvement in the surface quality, a greater one Economic efficiency and freedom from interference is achieved. Eliminating the relay apart from the advantages mentioned, it not only eliminates sources of interference, but also reducing the manufacturing and operating costs of the simplified and using only one voltage working machine result.

Das Schaltschema einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine vom Fühler zu den Magnetkupplungen ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt.The circuit diagram of a machine tool according to the invention from the sensor for the magnetic couplings is shown in the drawing, for example.

Die Erregerwicklungen der die Zustellbewegungen des Werkzeugsupports bei der Hobelmaschine in waagerechter und senkrechter Richtung in bezug auf das, Werkstück vermittelnden Magnetkupplungen 9, io, ii liegen je mit einem Schaltkontaktpaar 5, 5a, 7, 7a, 6 in einem mit einer Gleichspannung von maximal 4o V, z. B. 15 V, gespeisten Stromkreis. Im angenommenen Fall dient die Kupplung 9 zur vertikalen Abwärtsbewegung, die in entgegengesetzter Richtung angetriebene Kupplung i i zur Aufwärtsbewegung und die Kupplung io zur Waagerechtbewegung des Werkzeugsupports. Die den Erregerspulen dieser Kupplungen vorgeschalteten Ohmschen Widerstände 9', iö , i i', welche die Spannung an diesen Spulen auf z. B. 8 V herabsetzen, bewirken, wie bereits erwähnt, durch Verkürzung der Anstiegdauer des Erregerstromes beim Einschalten die Schnellerregung der Kupplungen. Die in bezug auf ihre Umrißform beliebig gestaltete Schablone i wird von der Rolle 2 abgetastet, und@.diese überträgt die ihr hierbei erteilten Bewegungen mittels ihres mit einer Spitze versehenen, um ein Kugelgefenk,2a verschwenkbaren Hebels auf die mit einer konischen Vertiefung versehene Pfanne 3 des um eigen Zapfen 4a verschwenkbaren Kontakthebels .4. Die Spitze des Tastrollenhebels und die Pfanne 3 werden hierbei durch eine gegen den Hebel 4. wirkende Druckfeder 4b dauernd in Berührung miteinander gehalten.The excitation windings of the infeed movements of the tool support in the planing machine in the horizontal and vertical directions with respect to the workpiece conveying magnetic couplings 9, io, ii are each with a switching contact pair 5, 5a, 7, 7a, 6 in one with a direct voltage of a maximum of 4o V, e.g. B. 15 V, powered circuit. In the assumed case, the coupling 9 is used for the vertical downward movement, the coupling ii driven in the opposite direction for the upward movement and the coupling io for the horizontal movement of the tool support. The ohmic resistors 9 ', iö, i i' connected upstream of the excitation coils of these clutches, which apply the voltage to these coils to e.g. B. 8 V, cause, as already mentioned, by shortening the rise time of the excitation current when switching on the faster excitation of the clutches. The template i, which is arbitrarily designed with regard to its outline shape, is scanned by the roller 2, and @ .these transmits the movements imparted to it by means of its pointed lever which can be pivoted around a ball joint, 2a to the pan 3 which is provided with a conical recess of the contact lever pivotable about its own pin 4a .4. The tip of the feeler roller lever and the pan 3 are kept in permanent contact with one another by a compression spring 4b acting against the lever 4.

Daraus ergibt sich folgende Wirkungsweise der Fühlersteuerungseinrichtung : Solange die Tastrolle 2 des Fühlerhebels 2 die Schablone i noch nicht berührt, ist das für eine bestimmte Wegstrecke unter dem Druck seiner eigenen Feder stehende Kontaktstück 5 mit dem Kontaktstück 5a am Ende des Hebels 4 in Berührung, so daß die Magnetkupplung g erregt wird. Dadurch wird das Werkzeug vertikal abwärts gegen das Werkstück bewegt und gleichzeitig die Tastrolle 2 zur Berührung mit der Schablone i gebracht. Infolge der hierbei eintretenden Verschwenkung des Tastrollen-Nebels 21) um sein Gelenk 2a gleitet die Spitze dieses Hebels aus ihrer Tieflage entlang der Kegelfläche der Pfanne 3, und der Hebel 4 wird gegen den Druck seiner Feder 4b um seinen Drehzapfen 4a verschwenkt, so daß durch sein Kontaktstück 5a die Verbindung des Kontaktstückes 5b des gegen den Druck seiner Feder 8b verschwenkbaren Hebels 8 mit dem untereigenem Federdruck nachfolgenden Kontaktstück 5 hergestellt wird. Dadurch wird somit bei noch erregter Magnetkupplung 9 über das geschlossene Kontaktpaar 7, 7a auch die Magnetkupplung io erregt, so daß sich das Werkzeug infolge der kombinierten Abwärts- und Waagerechtbewegung schräg abwärts bewegt.This results in the following mode of operation of the sensor control device : As long as the feeler roller 2 of the feeler lever 2 does not touch the template i, is that which is under the pressure of its own spring for a certain distance Contact piece 5 with the contact piece 5a at the end of the lever 4 in contact, so that the magnetic coupling g is excited. This will counteract the tool vertically downwards the workpiece moves and at the same time the feeler roller 2 for contact with the template i brought. As a result of the pivoting of the feeler roller fog that occurs here 21) around its joint 2a, the tip of this lever slides out of its lower position the conical surface of the pan 3, and the lever 4 is against the pressure of its spring 4b pivoted about its pivot 4a, so that the connection through its contact piece 5a of the contact piece 5b of the lever which can be pivoted against the pressure of its spring 8b 8 with the lower own spring pressure subsequent contact piece 5 is made. As a result, when the magnetic coupling 9 is still energized, the contact pair is closed 7, 7a also energizes the magnetic coupling io, so that the tool as a result of the combined Downward and horizontal movement moved obliquely downward.

Wird der Hebel -4 infolge der Umrißform der Schablone i noch weiter verschwenkt, so wird die Verbindung seines Kontaktstückes 5a mit dem nun infolge eines Anschlages in seiner Bewegung begrenzt-en und daher nicht mehr nachfolgenden Kontaktstück 5,unterbrochen und die Kupplung 9 ausgeschaltet. Damit ist auch die Abwärtsbewegung des Werkzeuges beendet, so daß es nur noch eine Waagerechtbewegung ausführt.If the lever -4 becomes even wider due to the outline of the template i pivoted, so the connection of his contact piece 5a with the now as a result of a stop is limited in its movement and therefore no longer subsequent Contact piece 5, interrupted and the clutch 9 switched off. That’s also the Downward movement of the tool ended, so that there was only one horizontal movement executes.

Bei einer weiteren Auslenkung des Hebels 4 durch Schablone und Tastrolle in der gleichen Richtung wird durch den um seinen Drehzapfen 8a verschwenkbaren Hebel 8 das Kontaktpaar 6 geschlossen und dadurch die Magnetkupplung i i erregt. Da hierbei wegen des unter dem Druck seiner eigenen Feder während einer begrenzten Wegstrecke nachfolgenden Kontaktes 7 das Kontaktpaar 7, 7a noch geschlossen und' daher die Kupplung io noch erregt ist, wird: dem Werkzeug eine aus Waagerecht- und Aufwärtsbewegung resultierende Bewegung schräg aufwärts erteilt.In the event of a further deflection of the lever 4 by the template and feeler roller in the same direction it is pivotable about its pivot pin 8a Lever 8, the pair of contacts 6 closed, thereby energizing the magnetic coupling i i. Because here because of being under the pressure of his own spring during a limited Distance of the following contact 7 the contact pair 7, 7a still closed and ' therefore the clutch io is still excited: the tool is one of horizontal and Upward movement resulting movement obliquely upward given.

Erst wenn infolge noch weiterer Auslenkung des Tastrollenhebels 2b auch das Kontaktpaar 7, 7a unterbrochen wird, bleibt allein die Magnetkupplung i i und damit der vertikale Aufwärtsgang des Werkzeuges eingeschaltet.Only when due to a further deflection of the feeler roller lever 2b the pair of contacts 7, 7a is also interrupted, only the magnetic coupling remains i i and thus the vertical upward gear of the tool is switched on.

Während der Bearbeitung des Werkstückes nach der Schablone bleibt der Fühler immer so lange in seiner Stellung, bis er durch die Schablone in eine andere Stellung bewegt wird.During the processing of the workpiece according to the template remains the feeler is always in its position until it passes through the template into a other position is moved.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Electric sensor control for machine tools, in the case of the swiveling sensor, which scans a template, switching contacts actuated, the drive for the infeed movements via magnetic couplings control of the template-true tool, characterized in that the magnetic couplings to achieve fine-grained scanning and improve the surface quality of the workpiece without the interposition of relays with the switching contacts in one electrical circuit with a low voltage (up to a maximum of approximately .Io V) to prevent the switching contacts from scorching sparks is fed.

2. Sensor-controlled machine tool after claim r, characterized in that the known voltage gradient between the imprinted Clutch tension and the tension applied to the clutch solenoid Accelerating the response time of the coupling to the low voltage fed Magnetic clutch is applied, for example, by applying the clutch tension 2o V and the voltage on the solenoid is 8 V.