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Elektrische Steuerung für Bearbeitungsmaschinen, insbesondere für
Arbeitseinheiten nach dem Baukastensystem Bei normalen Werkzeugmaschinen mit elektrischer
Steuerung sind die Schalt- und Steuereinrichtungen meistens an die Maschine angebaut.
Sie sind für die betreffende Maschine entsprechend den hier zu steuernden Bewegungsabläufen
zusammengestellt, also z. B. für eine Bohrmaschine und deren Bearbeitungsaufgaben,
für eine Fräsmaschine und deren Aufgaben usw. Die Schalt- und Steuereinrichtung
ist also ein Bestandteil der Maschine. Jede Maschine braucht eine eigene, nur für
ihre Arbeitsweise passende Schalt- und Steuereinrichtung, die fest mit ihr verbunden
und nur für diese Maschine und ihre Arbeitsweise brauchbar ist.
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Gemäß der Erfindung wird die Schalt- und Steuereinrichtung von der
Maschine losgelöst und zum beweglichen Element. Sie bildet eine selbständige Konstruktion
für sich, die an die Maschine nachträglich angebaut werden kann. Dabei hat die erfindungsgemäße
Einrichtung den außerordentlichen Vorteil, daß sie alle normalerweise in der spanabhebenden
Bearbeitung vorkommenden Bewegungsabläufe in sich vereinigt, so daß sie an jede
dieser Bearbeitungsmaschinen, sowohl für Bohr- wie Fräs- und andere Maschinen angeschlossen
werden kann. Darüber hinaus gestattet die erfindungsgemäße Einrichtung auch noch
eine Verwendung für Maschinen der spanlosen Fertigung mit ähnlichen Bewegungsabläufen.
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Die Schalt- und Steuereinrichtung nach der Erfindung besteht aus drei
Grundelementen: dem Einheitsschaltschrank, der Einheitssteuervorrichtung und der
Einheitsschaltnockeneinrichtung, die alle Schütze, Schalter und Verbindungsglieder
enthalten, die nötig sind, um die normalerweise bei diesen Maschinen vorkommenden
Bewegungsabläufe zu steuern.
Diese Bewegungsabläufe sind sehr vielfältig
und die an die Schalt- und Steuereinrichtung gestellten Anforderungen daher außerordentlich
hoch. Neben dem selbsttätigen Einschalten der -Arbeitsspindel (Bohr- und Frässpindel)
soll die Tischbewegung selbsttätig einsetzen, wahlweise in Vorschub- oder Eilganggeschwindigkeit,
und während der Bewegung von Eilgang auf Vorschub selbsttätig umschalten oder umgekehrt.
Die Bewegung soll ferner am Ende des Arbeitsganges selbsttätig stillgesetzt werden
(hier Einwegschaltung genannt) oder auch selbsttätig umgesteuert werden, z. B. auf
Rücklauf in die Grundstellung (hier Einhubschaltung genannt). Zu dieser grundsätzlichen
Bewegungsform des Tisches kommen noch die Bedienungen für die Schaltung der Arbeitsspindel.
Diese soll z. B. von der Grundstellung aus mit der Tischbewegung zugleich eingeschaltet
werden, wahlweise am Ende der Bewegung stillgesetzt werden oder auch weiterlaufen.
Es wird auch verlangt, daß der Lauf der Arbeitsspindel erst einsetzt, wenn der Tisch
von Eilvorlauf auf Vorschub umschaltet. Es wird ferner verlangt, daß am Ende des
Arbeitsganges die Arbeitsspindel verzögert stillgesetzt wird (Freischneiden). Wird
das Abbremsen der Frässpindel z. B. bei Fräsv orgängen am Ende des Arbeitsganges
gewünscht, so soll selbsttätig der Eilrücklauf verzögert einsetzen, damit der Rücklauf
tatsächlich mit stillstehender Arbeitsspindel erfolgt.
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Zu dieser Einweg- und Einhubschaltung kann es noch erforderlich werden,
daß der Tisch ständig hin und her läuft (Vielschubschaltung). Das ist besonders
erforderlich bei Arbeiten mit Teilköpfen, Teiltischen, Taktstraßen sowie auch beim
Gewindeschneiden. Außer dem Vielhub gibt es noch den sogenannten Pendelhub, von
dem der Tisch von einer mittleren Grundstellung aus erst nach der einen Richtung
fährt, am Ende dieser Arbeitsrichtung selbsttätig umgesteuert im Eilgang zurückläuft
und auf Vorschub umgeschaltet wird und wiederum am Ende der Arbeitsbewegung umgesteuert
wird, um in die Mittelstellung zurückzulaufen. Die erfindungsgemäßen Grundelemente
stellen fertige und vollkommen selbständige Konstruktionen dar. die zwar in sich
verstellbar, jedoch in ihrem Aufbau und ihren Bestandteilen unverändert für jede
Art Maschine der spanabhebenden Bearbeitung brauchbar sind. -Die drei Grundelemente
nach der Erfindung sind deshalb besonders gut als Schalt- und Steuereinrichtung
für Arbeitseinheiten nach dem Baukastensystem geeignet, da sie bei Verwendung einer
entsprechenden Schlitteneinheit an jede -Arbeitseinheit einfachster Grundform sowohl
zum Drehen, Bohren, Schleifen, Fräsen usw. angebaut werden können.
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Die Einheitsschaltnockeneinrichtung besitzt einen \Tocken für Vorwärtsende,
einen solchen für Rückwärtsende und einen Umschaltnocken von Eilgang auf Vorschub,
die zu einem geschlossenen Element, z. B. auf Leisten, zusammengebaut sind: Die
Länge des Umschaltnockens bestimmt die Länge des Arbeitsweges für den Vorschub und
kann beliebig eingestellt werden. Bei Sprungschaltung kann ein Umschaltnocken gleicher
Ausführung wiederholt gesetzt werden. Die Nocken für Vorwärts- und-Rückwärtsende
sind gleichfalls einstellbar. Außerdem gehören zu diesem Schaltnockenelement noch
zwei Festanschläge für Vorwärts und Rückwärts, die ebenfalls in einer Nut einstellbar
sind. Die Nockeneinrichtung wird als fertiges Element an dem beweglichen Unterbau
der Maschine (Tisch oder Schlitten) befestigt. Das Einstellen der Nocken und Festanschläge
wird am Tisch auf der Bedienungsseite vorgenommen. Das Umschalten der Bewegungsrichtung
und auch das Stillsetzen des Vorschubmotors wird durch Anfahren der Nocken auf die
später beschriebenen Endschalter oder durch Anfahren des Tisches bzw. Schlittens
an die Festanschläge verursacht.
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In der Einheitssteuervorrichtung sind alle Steuerglieder zusammengefaßt,
die für Einweg, Einhub, Vielhub und Pendelhub erforderlich sind. Die Einrichtung
kann in das Bett der Maschine ein- oder daran angebaut werden und ist von der Bedienungsseite
aus zugänglich. Die Einrichtung enthält, in einem Kasten zusammengebaut: einen Endschalter
für die Grundstellung der Maschine, der zugleich die Verriegelungskoniakte enthält,
die bei Tisch- und Kombinationsschaltungen von Maschinengruppen erforderlich sind,
einen Endschalter für Endrücklauf und einen Endschalter für die Umschaltung von
Eilgang auf Vorschub. Dazu kommen die erforderlichen Druckknöpfe oder Handsteuerschalter
oder ähnlich wirkende Kommandoelemente für die Handsteuerung und eine Klemmleiste
für den Anschluß der Verbindungsdrähte zum Einheitsschaltschrank. Ferner befindet
sich in der Einheitssteuerv orrichtung ein Wahlschalter für das Einrichten der Maschine
mit den Stellungen o = Arbeitsspindel allein, I = Tisch allein, 1I = Vollautomatik.
Mit diesen Gliedern sind die vorkommenden Bewegungsabläufe erfaßt.
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Das dritte Grundelement nach der Erfindung, der Einheitsschaltschrank,
enthält: Ein Schütz für den Arbeitsspindelmotor, ein Wendeschütz für den Vorschubmotor
und ein Schütz für den Eilgangmotor. Außerdem ist noch ein Hilfsschütz für das selbsttätige
Einleiten des Eilrücklaufs vorzusehen, schließlich ist noch ein Hilfsschütz für
Pendeln. Vielhub und Tieflochbohren eingebaut. Es sind also sechs Schütze erforderlich,
um alle Schaltungen zu beherrschen. Im Einheitsschaltschrank befinden sich außerdem
zwei Klemmleisten, ferner ein Hauptschalter, um die ganze Einrichtung spannungslos
zu machen, sowie die erforderlichen Sicherungen. Der Anschluß der Schalt- und Steuereinrichtung
an die Maschine geschieht durch Anschließen der Motoren (Arbeitsspindelmotor, Vorschubmotor
und Eilgangmotor) an den Einheitsschaltschrank und die Herstellung der Verbindung
zwischen Einheitsschaltschrank und Einheitssteuervorrichtung. Die verschiedenen
gewünschten Bewegungsabläufe werden einfach durch eine entsprechende Zahl von Verbindungen
der Klemmen (Brücken) im Einheitsschaltschrank untereinander
vorgenommen.
Die Verbindungsbrücken können für jeden Arbeitsablauf nach Wunsch geändert werden.
Sie werden durch Schaltbrücken vorgenommen, die auf die Klemmen aufgesetzt werden,
so daß Eingriffe in die Verdrahtung nicht notwendig sind. Bei Änderung der Schaltung
werden die jetzt erforderlichen zusätzlichen Brücken aufgesetzt bzw. die nicht mehr
notwendigen entfernt.
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Die Grundelemente nach der Erfindung sind auch als Schalt- und Steuereinrichtung
für größere Sondermaschinen mit mehreren Arbeitseinheiten verwendbar. Hier sind
ebenfalls keine Eingriffe in die Verdrahtung erforderlich. Das Hintereinanderschalten
der Einheiten erfolgt ausschließlich durch entsprechende Verbindungsleitungen zwischen
den Einheitsschaltschränken.
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Einweg, Einhub, Vielhub und Pendelhub, wie sie vordem beschrieben
wurden, stellen die normalen Bewegungsabläufe in der spanabhebenden Bearbeitung
dar. Wenn, was verhältnismäßig selten ist, auch das Tieflochbohren verlangt wird,
so ist auch das mit den Schalt- und Steuerelementen nach der Erfindung durchführbar.
DerEinheitsschaltschrank bleibt dafür unverändert. Die Einheitssteuervorrichtung
erhält einen kleinen fertigen Zusatzkasten mit zwei Endschaltern. Die Einheitsnockeneinrichtung
wird durch eine Schleppnockeneinrichtung ergänzt. Auch diese beiden kleinen Zusatzelemente,
die normalerweise nicht gebraucht werden, stellen fertige Einheiten dar.
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Die Schalt- und Steuereinrichtung nach der Erfindung bringt also eine
weitere Vereinfachung und weitere Typisierungsmöglichkeit des Baukastensystems,
da die drei Grundelemente eine vollkommen selbständige und von der Maschine unabhängige
Konstruktion darstellen, die einzeln oder zusammen an jede Maschine der spanabhebenden
Bearbeitung und auch an solche der spanlosen Fertigung mit ähnlichen Bearbeitungsabläufen
angebaut werden können. Dabei kann, unter Auswahl des richtigen Getriebes, die Arbeitseinheit
die einfachste Form erhalten. Es kann z. B. ein Vielspindelkopf direkt auf eine
Tischeinheit gesetzt und vom Motor angetrieben werden, da die fertigen Grundelemente
alle erforderlichen Schalt- .und Steuerteile enthalten.
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Die einzelnen Grundelemente können getrennt hergestellt und einfach
ausgewechselt werden. Sie bieten große Variationsmöglichkeiten für den Zusammenbau.
Sie sind zur Zusammenstellung von komplizierten Sondermaschinen verwendbar und bieten
außerdem die Möglichkeit, ganze Fließ- und Maschinenstraßen aus den verschiedensten
Bearbeitungsmaschinen mit den gleichen Schalt- und Steuerelementen auszurüsten.
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Sie können natürlich auch für normale Maschinen Verwendung finden.
Der besondere Vorteil der drei Grundelemente ist es auch, daß der Hersteller von
Werkzeugmaschinen oder Einheiten eine sehr einfache mechanische Konstruktion an
seiner Maschine erhält und keinerlei elektrische Installation an seiner Maschine
vornehmen muß. Es können insbesondere beim Baukastensystem auch mehrere Hersteller
unabhängig voneinander die Lieferung ihrer Teile vornehmen. Der elektrische Teil
wird dann durch die Stelle eingebaut, die die Maschine aus den Einheiten zusammenstellt.
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Für den Verbraucher hat die Vereinheitlichung der Steuerung den Vorteil,
daß bei Änderung der Arbeitsweise, die sich oft erst während längerer Produktionszeit
ergibt, er diese Änderung selbst vornehmen kann, ohne in die Schaltung eingreifen
zu müssen. Ferner ist es nicht notwendig, Störungen an der elektrischen Steuerung
an der Maschine zu beheben. Die Steuerung kann ohne weiteres durch eine andere ersetzt
werden. Die Lagerhaltung wird also außerordentlich einfach. Der Betrieb lernt auch
durch die Einheitssteuerung die Wirkungsweise der elektrischen Schaltung sehr schnell
und eingehend beherrschen.
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Schließlich gestattet es die durch die Erfindung gebrachte Vereinfachung
und Typisierung der elektrotechnischen Ausrüstung, in jedem Betrieb die Maschine
aus einfachsten Grundelementen selbst zusammenzustellen.
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Die Zeichnung zeigt die drei Grundelemente und ihre Verbindungen zur
Maschine und untereinander schematisch.
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Abb. i zeigt ein Anwendiüngsbeispieil bei einer Arbeitseinheit nach
dem Baukastensystem; Abb. 2 zeigt die drei Grundelemente.
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In Abb. i ist die Arbeitseinheit i auf den beweglichen Tisch 2 aufgestellt,
der auf dem Maschinenbett 3 angebracht ist. Die Einheitsschaltnockeneinrichtung
q. ist an dem Tisch 2 befestigt. Sie enthält den Nocken 5 für Vorwärtsende, den
Nocken 6 für Rückwärtsende und den Umschaltnocken 7 zur Einstellung des Arbeitsweges
für den Vorschub. Die beiden Festanschläge 8 und 9 sind aus Abb. 2 zu ersehen. Aus
dem Schnitt a-b durch die Schaltnockeneinrichtung in Abb. 2 geht die Befestigung
am Tisch hervor. Die Einheitssteuervorrichtung io ist in das Bett 3 der Maschine
eingebaut und mit dem Einheitsschaltschrank i i durch Leitungen verbunden. Außerdem
hat der Einheitsschaltschrank i i Verbindungsleitungen zum Arbeitsspindelmotor 12
und zum Vorschubmotor 13. 1q ist das Vorschubgetriebe.
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Die Einheitssteuervorrichtung io in Abb. 2 enthält die drei Endschalter
15, 16 und 17, dieKlemmleiste 18 und den Wahlschalter i9 mit den Stellungen
o, I und II.
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Der Einheitsschaltschrank i i enthält die Klemmleiste 2o, die mit
der Klemmleiste 18 in der Einheitssteuervorrichtung verbunden ist. Im Einheitsschaltschrank
ii befinden sich die sechs Schütze 2i, 22, 23, 24, 25 und 26.
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26 ist das Hilfsschütz für Pendeln und Tieflochbohren. Außerdem enthält
der Einheitsschaltschrank i i das Zeitwerk 27, die Sicherungen 28 und den Kommandoschalter
29.