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Elektrische Fühlersteuerung für Nachformwerkzeugmaschinen Der Arbeitsweg
einer elektrischen Fühlerst,euerung für Nachformwerkzeugmaschinen ist kleiner als
36o°. Bei der bekannten Kellersteuerung beträgt er i8o°, kann aber hei anderen Steuerungen
auch noch darunterliegen. Wenn der Bearbeitungsbogen eines-Werkstückes größer als
der mögliche Arheitsweg der Steuerung ist, so muß durch einen Befehlsgeber zusätzlich
ein Wechsel der Bearheitungsrichtung eingestellt werden. Bekannte Mittel hierfür
sind z.13. der mechanische Quadrantenwähler der Kellersteuerung und der optische
Quadrantenwähler der BBC-Steuerung.
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Die Verhältnisse seien an dem Beispiel der Fig. i erläutert: Es ,soll
eine Hohlkurve K abgetastet werden, und zwar ist ,der Kurventeil dargestellt, der
im zweiten Quadranten eines Bearheitungshogens von i8o° verläuft. Der erste Quadrant
ist als für die Betrachtungsweise unerheblich weggelassen worden. Das Beispiel geht
von der beim Kontaktfühler üblichen Annahme aus, daß, solange der Fühler das Muster
nicht berührt, sein erster Kontakt geschlossen ist. Trifft der Fühler auf das Modell
auf und wird er abgelenkt, so wird der Kontakt geöffnet, während bei noch weitergehender
Auslenkung sein zweiter Kontakt geschlossen wird. Die Schaltung ist üblicherweise
so eingerichtet; daß bei geschlossenem ersten Kontakt Fühler und Werkzeug in Richtung
auf das Werkstück zu
bewegt werden (Fühlvorschub), daß bei geöffnetem
ersten Kontakt die Fühlvorschubbewegung abgeschaltet wird und nur die Leitvorschubbewegung
eingeschaltet bleibt, während bei geschlossenenl zweiten Kontakt entweder Leitvorschubbewegung
und Fühlvorschubbewegung gleichzeitig eiligeschaltet sind., also eine resultierende
Bewegung entsteht, oder der Leitvorschub abgeschaltet ist, so daß lediglich eine
vorn Muster und Werkstück weg gerichtete Bewegung übrigbleibt. Diese Annahme ist
beim Beispiel der Fig. i gedacht. Der Bearbeitungsvorgang sei in Richtung des für
den Fühlvorschu.b eingezeichneten Pfeiles betrachtet, und zwar im Punkt a. Der zweite
Fühlerkontakt war geschlossen und wird im Punkt a geöffnet. Die vom Muster weg verlaufende
Bewegung 'hält wegen der Massenwirkungen noch eine geringe, Zeit an, endet dann
aber und wird von der Leitvörschubbewegung abgelöst, Diese verläuft in Richtung
auf das Muster zu, so daß im Punkt: b der Fühler wieder ausgelenkt wird, d. h. der
zweite Fühlerkontakt wieder geschlossen wird. Infolge der Massenwirkung hält die
Leitvorschubbewegung noch bis zum Punkt c an und kehrt sich hier in die abwärts
verlaufende Fühlvorschubbew:egung um. Im Punkt d öffnet Fühlerkontakt, 2 wieder:
Im Punkt e setzt die Leitvorschubbe-wegung ein, die bis zum Punkt f verläuft. Wenn
sich nun im Punkt f infolge geschlossenen zweiten Fühlerkontaktes die Fühlvorschubbewegung
anschließt, so sieht man, daß hierbei der Fühler nicht: mehr vom Muster frei kommt.
Die Fü lvorschubbewegung würde also ungehindert weiterlaufen, d. h. das Werkzeug
würde sich in das Werkstück Es muß also vor dem Punkt feine Umstellung der von links
nach rechts (ostwärts) verlaufenden Leitvorsch:ubbewegung in eine von rechts nach
links (westwärts) verlaufende I,eitvorsclhubbew(egun:g vorgenommen werden.
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Die Erfindung haut sich auf der neuen Erkenntnis auf, d-aß Fühlersteuerungen
mit Richtungsumkehr unter Umständen zu instabilen Verhältnissen führen. Die Erkenntnis
gründet sich auf folgender Überlegung: Im Punkt d wird, wie bereits gesagt, der
geschlossene Füh.lerkontakt:2 geöffnet. Die Fühlvarschubbewegung abwärts dauert
vom Punkt d his zum Punkt e an. Innerhalb :dieser Zeit muß die Umsteuerung vorgenommen
werden. Die Zeit! beträgt aber nur wenige Millisekunden.. Falls nun der Umsteuerbefehl
gegeben wird, wenn, der zweite Fühlerkontakt bereits wider geschlossen ist, was
ja wegen .der Kürze der Zeit durchaus denkbar ist, so gehorcht die Steuerung einfach
nicht mehr dem Umsteuerbefehl, denn der geschlossene zweite Fühlerkontakt gibt den
Befehl. für die Fühlvorsc'hubbewegung und beherrscht damit die Steuerung, so daß
ein auf die Leitvorschulybewegung gegebener Befehl von der Steuerung nicht beachtet
«erden kann.
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Auf dieser neuen Erkenntnis gründet sich nun die Erfindung. Sie besitzt
die .sich aus .der Möglichkeit des instabilen Verhaltens der Steuerung ergebenden
Unzuträglichkeiten durch einen Schalter, der die Steuerungsbewegungen stabilisiert
unabhängig von der im Umschaltzeitpunkt besuchenden Fühlerstellung.
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Im Ausführungsbeispiel der Fig. i ist angenommen, daß der Stabilisierungsschalter
im Punkt g betätigt wurde. Er greift in der Weise in die Steuerung ein, d:aß er
die Fühlvorschubbewegung unterbricht und dafür die Leitvorschubbew egung in entgegengesetzter
Richtung so lange einschaltet; bis beim Weiterlaufen der Steuerung; .d. h. vom Punkt
h an, die Stabilisierungsverhältnisse sichergestellt sind. Vom Punkt l2 an ist,
da die Fühlerauslenkung ja völlig zurückgegangen ist, der erste Fühlerkontakt geschlossen,
wobei die Steuerung jetzt in umgekehrter Richtung, d. h. mit Fühlvorschubbewegung
südwärts bei nicht ausgerenktem Fühler arbeitet. Im Punkt i wird der erste Fühlerkontakt
geöffnet und nach Zurücklegung des Nachlauf weg es i-k die Leitvorschubbewegung
westwärts eingeschaltet bis zum Punkt i. Hier wird infolge Schließens des ersten
Fühlerkontakts wieder die Fühlvorschubbewegung eingeschaltet usw.
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Es wäre naturgemäß nicht erforderlich, den Stabilisierungsschalter
nun gerade im Punkt g zu betätigen. Es wäre- auch möglich, ihn :schon in Punkt d
wirksam werden zu lassen oder auch in einem Punkt, :der jenseits f-g liegt. Allerdings,
wird man darauf achten. müssen, die Stabil-isierungsbedingungen so herauszustellen,
daß keine allzu große vorübergehende Abweichung zwischen Muster und Werkstück eintritt.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Steuerung gemäß der Erfindung ist in
der Fig.2 dargestellt, und zwar mit einem Drei-Stellungs-Kontaktfühler und Magnetkupplungen.
Die Schaltung diene zur Erläuterung eines Bearbeitungsvorganges entsprechend Fig.
3. Um die Steuerung in Gang zu setzen, wird der Druckknopf D gedrückt und damit
die Steuerung an Spannung gelegt. Dann wird dier Einleitung des Bearbeitungsvorganges
der Druckknopf II (Rechts-Außen) betätigt. Die Folge davon ist zunächst ein Ansprechen
des Relais HTR (Stromkreis: Anschlüsse 1, 2, Kontakte 3 des Druckknopfes II, Anschluß
4, Wicklung 5 von HTR nach Anschluß 6). HTRhält sich über seine Arbeitskontakte
7 selbst, und zwar so lange" wie der Druckknopf D geschlossen bleibt (Stromkreis:
Anschluß 8, Arbeitskontakt 7 von HTR, Anschlüß 3a; Anschluß 4, Wicklung 5 nach Anschluß
6). Über die Arbeitskontakte 7 von HTR wird -,veiter das Schütz U5 an Spannung gelegt
(Ansch@luß 8, Arheitskontakt 7 von HTR, Ruhekontakt 9 des Druckknopfes I, Ruhekontakt
io des Druckknopfes III, Ruhekontakt i i des Schützes U., Wicklung 12 von U5 nach
Anschluß i3).
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Voraussetzungsgemäß soll, bevor der Fühler das Modell berührt, der
Fühlerkontakt F, geschlossen sein. Hierdurch liegt das Relais FR1 an Spannung (Stromweg:
Anschluß 2i, Fühlerkontakt FV Ruhekontakt 22 von Druckknopf III, Ruhekontakt 23
voll Druckknopf IV, Wicklung 25 von FR1 nach Anschluß 25a). über FR, und U5 ist
die Magnetkupplung all für die Nordwärtshewegung eingeschaltet
(Stroiirweg:
Anschluß 26, Arbeitskontakt 27 von. FRT, Arbeitskontakt 28 von U5, Wicklung 29 von
Ml nach Anschluß 30).
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Fühler und, Werkzeug laufen also in Richtung auf Muster und Werkstück
zu, bis infolge Ablenkung des Fühlers Kontakt FT geöffnet wird. FR1 fällt ab und
stellt über seine Ruhekontakte die Schaltung für die Ostwärtsbewegung her (Stromweg:
Anschluß 14, Ruhekontakt 15 von FRi, Rub@ekontakt@e 16 von FR., Arbeitskontakte
18 von U5, Wicklung i9 der Magnetkupplung M3 nach Anschluß 20). Die Bewegung verläuft
ostwärts, bis der Fühler so weit vom Muster frei gekommen ist, daß Kontakt Fi wieder
schließt. FR1 spricht wieder an, öffnet seine Ruhekontakte 15 und schaltet dadurch
die Magnetkupplung 313 für die Ostwärts=-bewegung ab, während andererseits
über die .-\rbeitskontakte- von FR, wieder die Nordwärtsbewegung zugeschaltet wird.
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Vom Scheitelpunkt der Bearbeitungskurve an führt die Leitvorschubbewegun:g
nicht mehr zu einer Entlastung, sondern zu einer stärkeren Belastung des Fühlers,
d. 1i. es wird nicht Kontakt FT geschlossen, sondern Kontakt F,. Hierdurch wird
FR, eingeschaltet (Stromweg: Anschluß 21, Fiihlerkontakte F2, Ruhekontakte 31 von
Druckknopf I, Ruhekontakte 32 von Druckknopf II, Wicklung 33 von PR, nach Anschluß
3q).
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Infolge öffnens der Ruhekontakte 16 von FR2 wird die Ostwärtsbewegung
unterbrochen und: dafür über die Arbeitskontakte von PR, die Magnetkupplung 312
für die Südwärtsbewegung eingeschaltet (Stromweg: Anschluß 35, Arbeitskontakte 36
von FR2, Arbeitskontakte 37 von U5, Wicklung 38 von M2- nach Anschluß 39). Ist die
Südwärt,sbewegung weit genug verlaufen, daß die Fühlerauslenkung bis zum Öffnen
von F2 zurückgegangen ist, so wird, da FR2 abfällt, die Südwärtsbewegung abgeschaltet
und über die jetzt geschlossenen Ruhekontakte 16 von PR, wieder die Wicklung h7.;
der Magnetkupplung »Ostwärts« eingeschaltet.
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Im Punkt f der Fig. i ist, wie au-s den eben gegebenen Erläuterungen
hervorgeht, der Fühlerkontakt F2 geschlossen.. d. h. die Siid.wärtsb,ewegung des
Fü'.hlvorsc:hubes eingeschaltet. Infolge Unterbrechung des Ruhekontakts von PR,
kann kein Kommando auf die Leitvorschubsteuerung gegeben werden. Diese müßte vielmehr
im Bereich zwischen den Punkten d und e gegeben werden. Diesen Punkt
genau zu treffen, ist Zufall. Die Steuerung wird- jedoch unbedingt stabil durch
ein Stabilisierungskommando. Dieses wird im Fall des vorliegenden Beispiels durch
den Druckknopf I gegeben, und zwar dadurch, daß bei Abgabe des Umsteuerbefehls »Links-Innen«
nicht nur ein Umschaltbefehl für die Leitvorschubrichtung gegeben wird, sondern
gleichzeitig infolge Öffnens, der Ruhekontakte 31 von Druckknopf 1 PR, zum Abfallen
gebracht. Fällt aber FR2 ab, so werden seine Ruhekontakte 16 geschlossen, und es
wird hierdurch die Möglichkeit geschaffen, ein Steuerkommando auf die Wicklung M4
der Leitvorschubbewegung »Westwärts« zu geben. Wird der Druckknopf »Links-Innen«
gedrückt, so werden die Ruhekontakte 9 geöffnet, die in Reihe mit der Wicklung 12
des Schützes U5 liegen. U5 fällt also ab. Dafür wird jetzt das Schütz U8 eingeschaltet
(Stromweg: A:nschluß 8, Arbeitskontakt 7 von HTR, Änschluß 40, Ruhekontakt 41 des
Druckknopfes II, Ruhekontakt 42 des Druckknopfes IV, die jetzt geschlossenen Ruhekontakte
43 von U5, Wicklung 44 von U, nach Anschluß 45). UB legt die Wicklung M4 für die
Leitvorschubbewegung »Westwärts« an Spannung (Stromweg: Anschluß 14, Ruhekontakt
15 von FR, und 16 von FR., Arbeitskontakt 46 von U8, Wicklung q:7 von M4 nach Anschluß
48). Jetzt verläuft die Leitvorschubbewegung westwärts, bis der Fühler von der Kurve
frei ist. Im Punkt H (Fig. i) ist der Fühlerkon.takt i geschlossen. FR1 liegt- also
an Spannung, U5 dagegen ist ausgeschaltet, da U, noch eingeschaltet ist und seine
Ruhekontakte i i geöffnet hat. Das Schließen von FT führt zu einer südwärts verlaufenden
Fühlvorsähubbewegung (Anschluß 26, Arbeitskontakt 27 von FRT, Arbeitskontakt 49
von U6, Anschluß 5o, Wicklung 38 von M2 nach Anschluß 39). Im Punkt i wird Kontakt
i wieder geöffnet; die Steuerung läuft bis zum Punkt k nach. Es folgt eine westwärts
verlaufende Leitvorschubbewegung bis zum Punkt i usf.
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Verfolgt man den Bewegungsverlauf der in: Fig. 3 dargestellten Kurve
weiter, so findet man, daß im Punkt D2 erneut ein Umschalt und Stabilisierungsbefehl
gegeben wird, und zwar jetzt der Befehl »Rechts-Außen« durch Niederdrücken .des
Druckknopfes IV.
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Die beschriebene Steuerung weist insofern eine Besonderheit auf, als
der Stabilisierungsschalter jeweils mit dem Befehlsgeber für den Richtungswechsel
vereinigt ist. Es wäre naturgemäß auch möglich, zwei getrennte Schalter vorzusehen,
von denen der eine lediglich den Richtungsbefehl gibt, während; der andere die Stabilisierungsbedingungen
herstellt.
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Daß die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt
ist, ergibt sich aus der Überlegung, daß wohl bei den meisten Steuerungen vom Fühler
genau bestimmte Steuerbefehle gegeben werden, so d.aß ein Eingriff in die Steuerung
zur Richtungsumkehr immer dann uns,iche r wird, wenn der Fühler in einer Stellung
steht, in der er einen Gegenbefehl zum Richtungshefehl geben würde.