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Fühlergesteuerte Nachformwerkzeugmaschine zur Durchführung eines Bearbeitungsvorganges
in einer Mehrzahl von Richtungsfolgen Bei der Durchführung des Bearbeitungsvorganges
auf einer fühlergesteuerten Nachformwerkzeugmaschine werden die Bewegungen in Richtung
des Fühlvorschubes und Leitv orschubes so gesteuert, daß dieResult.ierende aus diesen
beidenBewegungen das entsprechend einem Musterstück nachzubildende Werkstück ergibt.
Ist,der Fühler ein Mehrstellungsfühler, so ist die Durchführung des jeweiligen Bearbeitungsvorganges
abhängig von der Fühlerauslenkung. D(ie Verhältnisse seien an. Hand der Fig. z erläutert,
in der schaubildlich der Bearbeitungsvorgang eines Kreisbogens dargestellt ist.
Es handelt sich dabei um die bekannte Aussetzeregelung, bei der in den Steuerpunkten
jeweils eine Bewegungskomponente zu- oder abgeschaltet wird. Der Fühler bewegt sich
in Richtung des Pfeiles P auf die Musterlinie zu, wobei im allgemeinen die Anordnung
so getroffen wird, daß für diesen Bewegungsvorgang ein Fühlerkontakt geschlossen
wird. Hat der Fühler die Musterlinie berührt und ist er um einen gewissen Betrag
ausgelenkt worden (Punkt a), so wird ein Steuerbefehl gegeben,, durch Aden zusätzlich
zur Fühlvorschubbewegung die Leitvorschubbewegung eingeschaltet wird. Es ergibt
sich dann eine nordostwärts verlaufende resultierende Biewegurig bis zum Punkt b.
Hier ist die Fühlerauslenkurng wieder so weit zurückgegangen, daß ,die Leitvorschuibbewegung
abgeschaltet wird, so daß nur die Fühlvorschubbewegung übrigbleibt, die bis zum,
Punkt c verläuft. In c wiederholt sich der Steuervorgang des Punktes a. Das Spiel
setzt sich so lange fort, bis bei der Nordostbewegung keine Entlastung des Fühlers
mehr eintritt, sondern eine steigende Belastung. Das ist vom Punkt 'd an der
Fall.
Diese Bewegung hält an, bis im Punkt e die Fühlerauslenkung weit genug fortgeschritten
ist, um :einen neuen Steuerkontakt zu schließen. Jetzt wechselt eine Leitvorschubbewegung
e-f mit einer resultierenden Leitvorschub-Fühlvorschub-Bewegung f-g ab, bis die
Scheiteltangente der Kurve erreicht ist. Auch hier wieder tritt deine Entlastung
des Fühlers, sondern eine stärkere Belastung ein, bis im Punkt h infolge der Auslenkung
ein neuer Steuerkontakt geschlossen wird. Der jetzt einsetzende Bewegungsvorgang
besteht teils aus einer Südostbewe gung h-i,. teils aus einer Ostbewegung i-h und
dauert so lange an, bis vom Punkt na an die Tangente erreicht wird. Die dabei
eintretende Fühlerauslenkung führt im Punkt n zu :einem Steuerkommando, durchlas
ein Bewegungsvorgang eingeleitet wird, der sich abwechselnd aus der Südkomponente
rz,-o und der Südostkomponente o-p zusam@mensetzt.
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Der Vergleich zwischen der Musterlinie und der tatsächlichen Bearbeitungslinie
zeigt einen immer wachsenden Unterschied. Das bedeutet also, daß das fertige Werkstück
sich hem Musterstück nicht anschließt, sondern Abweichungen davon ,aufweist. Die
Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, diesen Fehler zu vermeiden, und ziiar
unter Beibehaltung von Richtungsfolgen :der eben erläuterten Art, die die größte
Spanleistung ergeben. Es wird damit das Optimum :der Bearbeitung erreicht, nämlich
große Spanleistung bei gleichzeitiger großer Genauigkeit. Die Erfindung löst diese
Aufgabe dadurch, daß sie den Mehrstellungsfühler mit einem zusätzlichen Rückholkontakt
,ausrüstet, der an den Punkten, an denen zur weiteren Durchführung des Steuervorganges
bisher eine zusätzliche Fühlerauslenkung erforderlich war, die Steuerung wieder
auf die Musterlinie zurückholt. Es soll also ein Vorgang durchgeführt werden, wie
er in Fig. 2 dargestellt ist. Im Punkt e wird nämlich durch die Rückholsteuerung
eine Bewegung nach dem Punkt e also südwärts, oder nach dem Punkt e', südostwärts,
eingeleitet, :der die Bearbeitung wieder .an die Musterlinie heranführt. Welche
der beiden Möglichkeiten man wählt, ob eine reine Fühlvorschubrückholung oder eine
Rückholbewegung, die sich aus Fühlvorschub- und Leitvorschubbewegung zusammensetzt,
ist dabei von untergeordneter Bedeutung und hängt von der Schaltung im einzelnen
ab.
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Die sich durch die neue Steuerung ergebenden Verhältnisse sind ebenfalls
in Fig. 1 eingetragen, sie lassen erkennen, welche wesentliche Erhöhung der Bearbeitungsgenauigkeit
durch die Rückholung des Arbeitsvorganges auf die Musterlinie erzielbar ist.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Steuerung gemäß der Erfindung ist in
Fig.3 schaubildlich dargesteilt, und zwar mit einem Kontaktfühler mit dem Arbeitskontakt
F, und dem Rückholkontakt F2. Die Steuerung ist so eingestellt, daß zu Beginndes
Arbeitsvorganges, solange der Fühler ras Modell noch nicht berührt. Fühlerkontakt
F1 geschlossen ist.
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Bei der im folgenden gegebenen Erläuterung der Stromwege sind lediglich
die Bezugszeichen der Anschlüsse, Kontakte und Wicklungen eingesetzt. Die Bedeutung
der einzelnen @BIezugszeichen ist aus rer Zeichnung zu entnehmen.
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Der Arbeitsvorgang wird eingeleitet durch Niederdrücken des Druckknopfes
»Ein«. Hierdurch wird R1 an Spannung .gelegt (1, 2, 3, 4.). R1 spricht an und hält
sich über die Ruhekontakte von R, selbst (5, 6, 7, 3, 4). HR liegt an Spannung
(8, F1, 9, io). über Ri ist die Magnetkupplung E für Fühlvorschub einwärts, d. h.
in Richtung auf die Musterlinie zu eingeschaltet (11, i2, 13, 14). Die Magnetkupplung
Q für die Querbewegung (Leitvorschubbewegung) ist ausgeschaltet. Es sind zwar die
Arbeitskontakte 15 von R1 geschlossen, aber die Ruhekontakte 16 von HR offen. Es
findet also jetzt eine Bewegung des Fühlers und damit :des Werkzeuges in Richtung
auf die Musterlinie statt.
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Bei genügend fortgeschrittener Fühlerauslenkung (Punkt a) wird Fühlerkontakt
F1 geöffnet. R1 bleibt wegen seiner Selbsthaltung eingeschaltet und damit auch die
Magnetkupplung E für Fühlv orschub einwärts. Zugeschaltet ist jetzt die Magnetkupplung
Q für die Querbewegung, da HR abgefallen ist und seine Ruhekontakte 16 geschlossen
hat (17, 16, 15; 18, 1g). Zu :der Einwärtsbewegüng ist jetzt die Querbewegung zugeschaltet,
so ,d.aß sich die resultierende Nordostbewegung a-b ergibt: Hört die Fühlerauslenkung
wieder auf, so wird F1 wieder .geschlossen und,die Querbewegung abgeschaltet. Es
,bleibt dann nur die Fühlvorschubbewegung einwärts. Im Punkte wird jetzt wegen der
fortgeschrittenen Fühlerauslenkung :der Rückhalkontakt F2 geschlossen. Hierdurch
wird UR an Spannung gelegt (8, F2, 20, 21). UR hält sich selbst über die
Ruhekontakte des jetzt abfallenden Relais HR (22, 23, 24, 20, 21). Durch
UR wird R2 eingeschaltet (25, 26, 27, 28, 29). R2 hält sich selbst über die Ruhekontakte
von R3 (30, 31, 32, 33, 28, 29). Das anspringende Relais R2 öffnet seine
Ruhekontakte 7 und schaltet dadurch Ri aus. Damit wird -wegen der Unterbrechung
der IZ#ontakte 12 von R1 die Magnetkupplung E für Füblvorschub einwärts ausgeschaltet.
Durch UR ist weiter HRa eingeschaltet worden (:25,:26, 34, 35). HRa schaltet die
Magnetkupplung A für Fühlvorschub auswärts ein (36, 37, 38, 39). Die Magnetkupplung
Q für die Querbewegung ist über R@, eingeschaltet (40, 41, 42, 18, 1g): Die resultierende
Bewegung setzt sich demnach aus der Fühlvorschubbewegung auswärts und der Ouerbewegung
zusammen, verläuft also südostwärts, entsprechend der Strecke s-82 in Fig. 2. Bei
@dieser Bewegung wird der Fühlerkontakt fgeöffnet. - Dieses Öffnen hat jedoch keine
Steuer-Wirkung; denn UR ,bleibt wegen seiner Selbsthaltung eingeschaltet.
D:ie Südostbeivegun,g verläuft also weiter, und zwar so lange, bis die Fühlerauslenkung
soweit zurückgegangen ist, daß Kontakt F1 i wieder schließt. über F1 wird HR eingeschaltet,
das seine Ruhekontakte 23 öffnet und damit UR ausschaltet. Auch HRa wird abgeschaltet.
Eingeschaltet wird jetzt UR1, und zwar über R2, :das infolge seiner Selbsthaltung
eingeschaltet bleibt (25, 26, 43, 44, 45) - URI hält sich selbst über R2
(30,
31, 32, 46, 44, 45). Jetzt ist die Magnetkupplung E für Fühlvorschubbewegung
einwärts eingeschaltet, und zwar über R2 und HR (47-48, 49, 13, I4). Ebenfalls eingeschaltet
ist über R2 die Magnetkupplung Q für idie Querbewegung (40, 41, 42, 18, i9). Der
Bearbeitungsvorgang verläuft also jetzt südostwärts, entsprechend .der Strecke E"-G'
in Fig. z. Bei dieser Bewegung wird der Fühler ausgelenkt und Kontakt F1 wieder
geöffnet. Dänn schaltet HR aus. UR bleibt ausgeschaltet. Die Magnetkupplung
E wird ausgeschaltet, da HR sein-Arbeitskontakte 48 öffnet, so daß nur die Querbewegung
als einzige Bewegung übrigbleibt. So verläuft das Arbeitsspiel weiter, bis im oberen
Scheitelpunkt die Fühlerauslenkung nicht zurückgeht, sondern weiter fortschreitet,
so daß wieder der Rückholkontakt F2 geschlossen wird. UR wird wieder eingeschaltet
und hält sich über die Ruhekontakte 23 von HR. Jetzt wird R3 über das sich vorläufig
noch haltende URI zugeschaltet (25, 26,
50, 51, 52, 53, 54).
R3 hält sich selbst über die Ruhekontakte von R4 (30, 3I, 55, 56, 53, 54). Bei dieser
Schaltbewegung öffnet R>; seine Ruhekontakte 33 und unterbricht dadurch .die Selbsthaltung
von R2, das abfällt. Durch das Einschalten von UR ist wieder HRa eingeschaltet.
Jetzt ist die Magnetkupplung Q über R3 eingeschaltet (57, 58, 42, I8, i9). Außerdem
ist die Magnetkupplung A für Füh:lvorschub auswärts eingeschaltet, und zwar auf
zwei Wegen (i7, 16, 59, 60, 38, 39 bzw. 36, 37, 6o, 38, 39). Die resultierende Bewegung
ist eine Südostwärtsbewegung, die sich aus der Querbewegung und der Fühlvorschubbewegung
auswärts zusammensetzt. Hierbei wird zunächst der Fühlerkontakt F2 geöffnet, ohne
daß jedoch wegen der Selbsthaltung von UR hierdurch ein Steuervorgang zustande käme.
Erst wenn die Steuerung wieder auf die Musterlinie zurückgeholt ist und F1 schließt,
kommt ein neuer Steuervorgang zustande. Es wird dann wieder HR eingeschaltet und
hierdurch die Selbsthaltung von UR unterbrochen, das ausgeschaltet wird. Jetzt wird
UR2 über R3 eingeschaltet (:25,:26, 61, 62, 63, 64). UR2 hält sich selbst über R3
(30, 3i, 55, 65, 63, 64). HRa ist ausgeschaltet. Die Magnetkupplung A ist abgeschaltet,
da sowohl HRa ausgeschaltet ist, also seine Arbeitskontakte 37 geöffnet hat, als
auch HR an-
gesprochen hat, wodurch die Ruhekontakte 16 geöffnet wurden. Die
Auswärtsbewegung hat also aufgehört. Die Querbewegung ist dagegen über die Magnetkupplung
Q eingeschaltet geblieben (57, 58, 42, 18, i9). Wird bei der Querbewegung
F1 wieder geöffnet, so fällt HR ab. UR und HRa waren bereits ausgeschaltet, R3 bleibt
wegen seiner Selbsthaltung eingeschaltet. Es bleibt also die Kupplung Q für die
Querbewegung eingeschaltet, und es wird dazu auch noch über die Ruhekontakte 16
von HR die Magnetkupplung A für die Auswärtsbewegung zugeschaltet, so daß sich wieder
die Südostbewegung als resultierende Bewegung ergibt.
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Auf der Strecke m-n muß nun die letzte Umsteuerung vorgenommen werden,
die durch das erneute Schließen des Rückholkontaktes F2 zustande kommt.
UR spricht wieder an und hält sich selbst, schaltet gleichzeitig HRa ein.
Jetzt wird R4 über UR2 eingeschaltet (25, 26, 5o, 66, 67, 68, 69). R4 hält sich
selbst über die Ruhekontakte von R1 (30, 31, 70, 7I, 68, 69). Das anspringende
R4 öffnet seine Ruhekontakte 56 und unterbricht dadurch die Selbsthaltung von R3,
das abfällt. Die Magnetkupplung A für Fühlvorschub auswärts ist jetzt über R4 eingeschaltet
(72, 73, 60, 38, 39). Die Querbewegung ist abgeschaltet, da die Arbeitskontakte
48 von HR offen sind. Es ist jetzt also lediglich die Fühlvorschubbewegung auswärts
eingeschaltet, die auch dann aufrechterhalten wird, wenn infolge rückgehender Fühlerauslenkung
F2 geöffnet wird, denn .an -der Steuerung ändert sich jeweils wegen der Selbsthaltung
von UR noch nichts.
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Erst wenn infolge weitergehender Entfernung des Fühlers vom Musterstück
Ft schließt, tritt eine neue Steuerbewegung ein. HR wird wieder eingeschaltet und
bringt UR zum Abfall, das seinerseits HRa abschaltet. Die Magnetkupplung
A für Fühlvorschub auswärts bleibt eingeschaltet, und es wird jetzt die Magnetkupplung
Q für die Querbewegung zugeschaltet (47, 48, 74, 42, 18, I9), so daß sich
jetzt als resultierende .Bewegung die Südostbewegung ergibt.
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Aus der Beschreibung geht eine besonders wichtige Tatsache noch hervor,
nämlich die, daß es möglich ist, die höchstmögliche Genauigkeit mit einem einfachen
Zweistellungsfühler zu erzielen, im Gegens,atz zu den bisherigen Steuerungen ähnlicher
Art, bei denen man drei, vier und noch mehr Stellungen vorsehen mußte, um das gleiche
Musterstück .abzutasten. Der Rückholkontakt ist nur ganz kurzzeitig im Betrieb,
so daß sich eine unvermeidliche Ungenauigkeit nur auf einem kleinen Bereich ergibt,
und zwar eine Ungenauigkeit, die an allen Kurvenpunkten gleich klein ist, während,
wie bereits erläutert wurde, bei den bisherigen Steuerungen die Ungenauigkeit mit
wachsender Fühlerauslenkung zunimmt.
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Es ist selbstverständlich durchaus möglich, für die neue Steuerung
auch die bekannten Mehrstellungsfühler, etwa .den Kellerfühler, zu verwenden, jedoch
werden dann die verschiedenen Kontakte nicht alle als Arbeitssteuerkontakte verwendet,
sondern lediglich ein Paar davon, während der dritte Kontakt für die Rückholkontakte
ausgenutzt werden kann.
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Andererseits ist zu bemerken, daß naturgemäß die Ausbildung des Fühlers
für die Erfindung nicht von grundsätzlicher Bedeutung ist. Es können beliebige Fühlerbauformen
verwendet werden, sofern es noch mcglich ist, sie mit einer ausgesprochenen Rückholstellung
auszurüsten.