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Elektrische Fühlersteuerung für Nachformwerkzeugmaschinen Zusatz zum
Patent 908 091 Gegenstand des Hauptpatentes ist eine elektrische Fühlersteuerung
für Nachformwerkzeugmaschinen mit Umsteuerung einer der beiden Vorschubbewegurigen
(Leitvorschubbewegung oder Fühlervorschubbewegung) in Richtungswendepunkten der
abzutastenden Musterlinie. Es wird im Hauptpatent auseinandergesetzt, daß bei dem
Um@steuervorgang- in einem solchen Richtungswendepunkt unter Umständen Unbestimmtheiten
in der Steuerung auftreten können, die gemäß dem Hauptpatent durch einen Schalter
zur Stabilisierung der Steuerbewegungen unabhängig von :der im Umschaltpunkt bestehenden
Fühlersteuerung beseitigt werden.
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Die Umsteuerung nach dem Hauptpatent ist zum besseren Verständnis
der Erfindung in Fig. i nochmals erläutert. Der Bearbeitungsweg umfaßt i8o°. Der
erste Quadrant ist nicht dargestellt bis auf den letzten Teil vor dem oberen Scheitelpunkt
A, an dem die zunächst nordwärts verlaufende Fühlervorschubbewegung in eine südwärts
verlaufende Bewegung umgewandelt wird, während die Ostbewegung des Leitvorschubes
anhält. Die hierbei auftretenden Stufen sind verhältnismäßig gering. lm Punkt B
bzw. kurz vorher muß; da die Steuerung von ihm an den Fühlerbefehlen nicht mehr
gehorchen könnte, umgesteuert werden, und zwar geschieht dies durch den Stabilisierungsschalter
in der Weise, daß im Punkt B, auf den Leitvorschub ein Steuerbefehl für »westwärts«
gegeben wird, der so lange anhält, bis im Punkt B1 der Fühler die
Steuerung
durch Einleitung einer Südbewegung wieder übernehmen kann. Die vorübergehende Ungenauigkeit
setzt sich zusammen aus der Stufe a3, dem Kontaktabstand b und dem Überlauf a4.
Wenn auch in Wirklichkeit diese Abweichung sich auf einen sehr kleinen Bereich erstreckt,
wäre es doch wünschenswert, die Steuerung so auszugestalten., daß die Abweichung,
wenn sie auch nicht ganz verschwindet, so doch nicht größer wird als etwa im Scheitelpunkt
A. Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß durch
den Stabilisierungsschalter diejenige Vorschubbewegeng gesteuert wird, die im wesentlichen
tangential zur Musterlinie verläuft. In Anwendung auf den Bearbeitungsfall nach
Fig. i bedeutet dies also, daß durch den Steuerungsvorgang, nicht, wie im Hauptpatent
angegeben, die Leitvorschubbewegung, sondern die Fühlvorschubbewegüng erfaßt wird.
Die Verhältnisse sind in Fig. 2 schaubildlich dargestellt. Vom Punkt B4 an verläuft
die Bewegung im wesentlichen tangential zur Kurve K. Sie berührt sie im Punkt C
und tritt bis zum Punkt D wieder hinter die Kurve zurück' bis infolge Einschaltens
der Leitvorschubbewegung bis zum Punkt E eine Stufe entsteht, an die sich die Fühlvorschubbewegung
wieder anschließt.
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Aus einem Vergleich der Fig. i und 2 erkennt man, daß die Abweichung
zwischen vorgeschriebener Musterlinie und tatsächlicher Bearbeitungslinie wesentlich
geringer geworden ist. Sie ist höchstens gleich, wahrscheinlich aber kleiner als
im Scheitelpunkt A der Fig: i. Darüber hinaus gewinnt man noch einen anderen wesentlichen
Vorteil. Die Fühlvorschubbewegung schließt sich nämlich auf einem so langen Weg
dicht an die Bearbeitungskurve an; daß der Umschaltzeitpunkt zeitlich bei weitem
nicht :so genau festgelegt werden muß wie im Falle der Bearbeitung nach Fig. i.
Hierdurch ergeben sich für den Aufbau der Steuerung naturgemäß wesentliche Erleichterungen.
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Betrachtet man nun den Bearbeitungsvorgang nach Fig. 2, so ergibt
sich folgendes: Wird im Punkt B4 oder dahinter, etwa im Punkt i, der Stabilisierungsschalter
betätigt, so verläuft die Arbeitsbewegung in dem Sinn, daß zunächst der ausgelenkte
Fühler freikommt und seinen Kontakt i schließt. Mit diesem Kontakt i würde er die
Steuerung übernehmen können. Wenn nun aber der Bedienungsmann den Stabilisierungsschalter
zu lange drückt so daß -die Bearbeitungslinie, nachdem sie die Bearbeitungskurve
überschritten hat, wieder hinter diese zurücktritt, so wird der Kontakt i am Fühler
wider geöffnet, und die Steuerung ist dann nicht in der Lage, die Durchführung des
Arbeitsvorganges zu übernehmen. In Erkenntnis dieser Zusammenhänge wird daher gemäß
der Erfindung weiter vorgeschlagen, daß nach Herstellung der Stabilisierungsbedingung
der Stabilisierungsschalter durch den für die Weiterführung des 'Arbeitsganges maßgeblichen
Fühlerkontakt unwirksam gemacht wird. In einer besonders zweckmäßigen Ausführung
der Erfindung wird für diesen Zweck ein Relais vorgesehen, das von Stabilisierungsschaltern
eingeschaltet und durch den Fühler nach der Herstellung der Stabilisierungsbedingung
wieder abgeschaltet wird.
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Die Erfindung sei zunächst an dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 erläutert.
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Der Bearbeitungsvorgang nach den Fig. i und :2 verläuft nach rechts.
Es muß deshalb zu Beginn des Arbeitsvorganges der Druckknopf R gedrückt werden,
durch den das Schütz Z6 eingeschaltet wird (Anschluß i, Kontakte .2 von R, Wicklung
3 von U., Anschluß 4). UB hält sich selbst über Anschluß 5, Ruhekontakt 6 von U5,
seine Selbsthaltekontakte 7, Wicklung 3, Anschluß 4. Zu Beginn ,des Arbeitsvorganges
ist Fühlerkontakt i geschlossen, so daß über die Ruhekontakte 8 von HRa und die
Arbeitskontakte 9 von U, die Wicklung io von FR,
und i i von FR eingeschaltet
sind. FR unterbricht durch Öffnen seiner Ruhekontakte 12 den über die Arbeitskontakte
13 von U, geführten Stromkreis der Wicklung M3 für die Magnetkupplung »rechts«,
während FR, über seine Arbeitskontakte 14 und die WicklungM1 der Magnetkupplung
»nordwärts« einschaltet. Die Leitvorschubbewegung ist also abgeschaltet, die Fühlvorschubbewegung
verläuft in Richtung »nordwärts« auf die Kurve zu. Wird der Fühler infolge Berührung
mit dem Modell ausgelenkt, so wird Kontakt z geöffnet. FR:, und FR fallen ab, die
Magnetkupplung Ml wird spannungslos, also der Fühlvorschub abgeschaltet, während
andererseits über die Ruhekontakte i2 von FR die Magnetkupplung M3 für die nach
rechts verlaufende Leitvorschubbewegung eingeschaltet wird. Wird bei dieser Bewegung
die Fühlerauslenkung nicht rückgängig gemacht, sondern vergrößert (entsprechend
dem Scheitelpunkt A der Fig. i), so wird Fühlerkontakt 2 geschlossen. jetzt wird
über die Arbeitskontakte 16 von U6 und die Ruhekontakte 17 von HR, das Relais
FR2 zusammen mit dem Schütz FR an Spannung gelegt. FR unterbricht durch Öffnen seiner
Ruhekontakte 1.2 die nach rechts verlaufende Leitvorschubbewegung, während FR, über
seine Arbeitskontakte 18 die Wicklung M2 für die südwärts verlaufende Fühlvorschubbewegung
einschaltet. Während dieser südwärts verlaufenden Fühlvorschubbewegung tritt die
Notwendigkeit der Umsteuerung ein. Es muß also -der ostwärts verlaufende Leitvorschubweg
jetzt in einen westwärts verlaufenden Leitvorschub umgewandelt werden, aber, und
das ist der grundsätzliche Unterschied gegenüber der Steuerung nach dem Hauptpatent,
es wird jetzt nicht der Leitvorschub 'durch den Stabilisierungsschalter eingeschaltet,
sondern der Fühlvorschub wird so lange aufrechterhalten, bis er die Bearbeitungskurve
gewissermaßen gestreift hat, so daß der dann anschließende Leitvorschub keine größere
Treppe bildet als während des übrigen Bearbeitungsvorganges.
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Es sei jetzt der Stabilisierungsvorgang erläutert. Hierbei muß die
Leitvorschubbewegung von ostwärts nach westwärts umgesteuert werden, und es muß
außerdem überlegt werden, ob es sich um die Bearbeitung einer Innenkurve oder einer
Außenkurve
handelt. Im vorliegenden Fall handelt es sich um eine
Innenkurve, so daß die beiden Druckknöpfe L und J gedrückt werden müssen. Durch
Bedienung des Druckknopfes L wird über dessen Kontakte 2o die Wicklung 2i von US
an Spannung gelegt. U5 spricht an .und öffnet hierbei seine Ruhekontakte 6, so daß
UB abfällt. Gleichzeitig stellt U5 über seine Selbsthaltekontakte 22 und die jetzt
geschlossenen Ruhekonakte 23 von U6 seine Selbsthaltung her. Fühlerkontakt 2 ist,
um das zu wiederholen, geschlossen. Außerdem sind die Kontakte 24 des Druckknopfes
J geschlossen. Es besteht jetzt ein Stromkreis von Anschluß 25 über die Fühlerkontakte
2, Anschlüsse 26, 27, Kontakte a4, Wicklung 28 von HRJ, Arbeitskontakte 29 von U5,
Wicklung 30 von FR, und Wicklung i i von FR nach Anschluß 31. HRJ spricht
an und schließt dabei seine Kontakte 32. Das anspringende Relais FR öffnet seine
Ruhekontakte 12 und unterbricht dadurch den Stromkreis für die Leitvorschubbewegung.
Die abwärts verlaufende Fühlvorschubbewegung bleibt jedoch erhalten, da die Arbeitskontakte
18 von FR2 geschlossen sind und dadurch die Wicklung M2 der Kupplung für die Abwärtsbewegeng
an Spannung liegt. Wird bei Zurückgehen der Auslenkung des Fühlers der Kontakt 2
geöffnet, so hat das keine Wirkung, da parallel zu dem über den Fühlerkontakt 2
geschlossenen Stromweg der Stromweg über die Arbeitskontakte 32 von HRJ verläuft.
Wenn nun jetzt die Fühlerauslenkung,so weit zurückgegangen ist, daß Kontakt i am
Fühler geschlossen wird, so wird damit ein Stromweg von Anschluß 25 über Fühlerkontakt
i, Ruhekontakte 8 von HRA nach Anschluß 33 geschaffen, durch den das Relais HRJ
überbrückt wird. HRJ fällt also ab und öffnet dadurch seine Arbeitskontakte 32.
Damit übernimmt aber der Fühlerkontakt i die Steuerung, ohne daß der Bedienungsmann
durch längeres Drücken des Druckknopfes J den Bewegungsablauf beeinflussen könnte.
Die Fühlvorschubbewegung bleibt jedoch nach wie vor aufrechterhalten, da ja der
Strom-,veg über die Arbeitskontakte 29 von U5, FR2 und FR nicht unterbrochen ist.
Erst wenn nach erneutem Überschreiten der Kurve infolge Auslenkung des Fühlers der
Kontakt i wieder geöffnet wird, setzt wieder eine westwärts verlaufende Leitvorschubbewegung
ein.
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Im Zusammenhang mit Fig. 3 war bereits darauf hingewiesen, daß bei
der Bearbeitung einer Kurve jeweils überlegt werden muß, ob es sich um eine Innenkurve
oder um eine Außenkurve handelt. Der Bedienungsmann der Maschine muß bei seiner
Entscheidung völlig sicher sein, mit welcher Art von Kurven er es zu tun hat, da
er sonst nicht den richtigen Steuerbefehl geben kann. Die gedankliche Arbeit ist
dabei nicht zu unterschätzen. Das wird besonders deutlich, wenn man sich einmal
eine Kurve nach Fig. 4 betrachtet. Die Kurve weist vier Um:steuerungspunkte auf,
die jedoch nicht gleichwertig sind. Während nämlich an den Punkten i, 3 und 4 Innenkurven
vorliegen, stellt der Kurventeil am Punkt 2 eine Außenkurve dar. Der Bedienungsmann
muß also aufpassen, daß er bei einer Schaltung nach Fig. 3 am Punkt i den Druckknopf
J und L, am Punkt 4 den Druckknopf J und R, am Punkt 3 den Druckknopf J und L und
am Punkt 2 den Druckknopf A und R drückt. Es ist selbstverständlich durchaus möglich,
durch entsprechende Unterweisung des Bedienungsmannes dafür zu sorgen, daß die richtigen
Steuerbefehle gegeben werden. Die Bedienung der Maschine wird jedoch wesentlich
vereinfacht, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Steuerung derart ausgebildet
ist, daß sie sich gewissermaßen selbst überlegt, ob eine Innen- oder Außenkurve
vorlieZt. Eine solche Steuerung ist in Fig. 5 dargestellt unter Anwendung nur eines
einzigen Stabilisierungsschalters RD. Es sei der Vorgang am Punkt i der Fig. 4 behandelt,
wo also neben einer Richtungsumsteuerung die Stabilisierung wirksam werden muß.
Am Punkt i ist entsprechend der zu Fig. i und 2 gegebenen Erläuterungen Fühlerkontakt
2 geschlossen. Außerdem war Kontakt R geschlossen, da der Bewegungsvorgang nach
rechts lief, so daß U" eingeschaltet war und sich über seine Selbsthaltekontakte
7 und die Ruhekontakte 6 von U5 selbst hielt. Bei geschlossenem Fühlerkontakt 2
sind über Ruhekontakte 4o des Zeitrelais ZR, das noch zu erläutern ist, die Ruhekontakte
41 von HRJ, die Arbeitskontakte 16 und 42 von U, FR., und FR4 an Spannung gelegt.
Damit ist über die Arbeitskontakte 43 von FR3 die Wicklung M2 der Magnetkupplung
abwärts eingeschaltet, während, obgleich die Arbeitskontakte 13 von UB geschlossen
sind, die Wicklung M3 der nach rechts verlaufenden Leitvorschubbewegung abgeschaltet
ist, da die Ruhekontakte 44 von RD4 geöffnet sind, denn FR4 hat ja, wie oben erläutert,
angesprochen. Wird jetzt am Umsteuerpunkt der Druckknopf L gedrückt, so daß seine
Kontakte 2o geschlossen werden, so wird US an Spannung gelegt und hält sich über
seine Selbsthaltekontakte22 und die jetzt geschlossenen Ruhekontakte 23 von U.,
während U8 wegen des Öffnens der Ruhekontakte 6 von U5 abfällt.
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Über den Druckknopf RD lag bisher das Relais RR an Spannung. (Die
Kontakte E11, E12, Eri, Er2 werden später erläutert.) Solange RR angesprochen hat,
sind seine Ruhekontakte 45 geöffnet, so daß also ZR abgefallen ist. Wird jetzt zusammen
mit L der Druckknopf RD gedrückt, so fällt RR ab; schließt seine Ruhekontakte 45
und legt ZR an Spannung. In dem Augenblick, wo ZR anspricht, öffnen sich seine Ruhekontakte
40, so daß der oben erläuterte Stromkreis, der über FR3 und FR4 verlief, unterbrochen
wird. Dafür entsteht jetzt folgender Stromkreis: Von Anschluß 46 über Fühlerkontakte
2, Arbeitskontakte 47 von ZR, Ruhekontakte 48 von RR, Relais HRJ, Arbeitskontakte
49 von U5, Relais FR3, Arbeitskontakte So von U5, Relais FR2 nach Anschluß 5i. Es
bleibt also FR3 an Spannung und damit die Magnetwicklung M2 für die Abwärtsbewegung
eingeschaltet, während die nach rechts verlaufende Leitvorschubbewegung nach wie
vor unterbrochen ist, da die Ruhekontakte 52 von FR, geöffnet sind. Die Bewegung
verläuft
also nach wie vor abwärts, aber jetzt unabhängig vom Fühler,
und zwar deshalb, weil infolge des Ansprechens von HRJ dessen Arbeitskontakte 53
geschlossen wurden, so daß der zunächst über die Fühlerkontakte 2 und die Arbeitskontakte
47 von ZR :geführte Stromweg überbrückt ist. Wenn also jetzt der Fühler infolge
Zurückgehens der Auslenkung seine Kontakte 2 öffnet so hat das keinen Einfluß auf
den Bewegungsverlauf, der nach wie vor so weiter verläuft, da er sich der Kurvenkrümmung
möglichst eng anschmiegt. Das Relais ZR ist ein Zeitrelais. Es wird auf eine bestimmte
Zeitdauer eingestellt, die erfahrungsgemäß ausreicht, daß das Relais HR, bzw.
HR, sicher anspricht. Dann fällt ZR ab und schließt seine Ruhekontakte 54.
Wird jetzt der Fühlerkontakt i geschlossen, so entsteht ein Stromweg von Anschluß
46 über Fühlerkontakte i, Ruhekontakte 54 von ZR, Ruhekontakte 55 von HRA,
Arbeitskontakte 49 von U5, Relais FR3, Arbeitskontakte 50 von U5, Relais FR, nach
Anschluß 51. Der Fühler hat also jetzt das Kommando über die Steuerung übernommen
und damit den Einfluß des Bedienungsmannes ausgeschaltet. Denn der über die Fühlerkontakte
i von Anschluß 46 nach Anschluß 56 hergestellte Stromweg überbrückt das Relais HRJ,
so daß dieses also abfällt. Hierdurch werden seine Arbeitskontakte 53 geöffnet und
der über diese Relais geführte Stromweg wirkungslos gemacht. Wenn jetzt der Fühler
weit genug ausgelenkt ist, tritt der normale Betätigungsverlauf ein, d. h. FR, und
FR2 fallen ab, so daß die Magnetkupplung 1112 für die Abwärtsbewegung ausgeschaltet
wird, während über die Ruhekontakte 52 von FR2 die Ruhekontakte 44 von FR4 und die
Arbeitskontakte 57 und U5, die Magnetkupplung 314 für die nach links verlaufende
Leitvorschubbewegung eingeschaltet wird.
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Die Beschreibung dieses Ausführungsbeispieles hat gezeigt, daß die
Steuerung ganz automatisch prüft, ob eine Innen- oder Außenkurve vorliegt. Der Bedienungsmann
braucht gar keine entsprechende Überlegung anzustellen, sondern er muß nur aufpassen,
ob die einzuschaltende Leitvorschubbewegung nach rechts oder links verlaufen muß.
Es genügt, wenn er dann den Druckknopf RD
drückt.
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Man kann aber die Steuerung noch weiter durchbilden und sie dann völlig
automatisieren, d. h., sie gänzlich dem Eingriff von Hand entziehen. Das ist möglich
durch die Anwendung von Endschaltern. Schwierigkeiten treten nur auf, wenn eine
Kurve mehrere Umschaltpunkte aufweist, wie es z. B. in der Fig. 4 dargestellt ist.
Aber auch diese Schwierigkeiten lassen sich durch sehr einfache Mittel beheben,
nämlich dadurch, daß man die Umschaltpunkte nach zwei Koordinaten bestimmt. Der
Umschaltpunkt i ist bestimmt durch die Lage des Knaggen i', der dem Endschalter
EIl zugeordnet ist, und den Knaggen i" für den Endschalter E12. Dem Punkt 2 entsprechen
die Knaggen 2' für den Endschalter Erl und 2" für den Endschalter Er.
usw.
Man kommt also mit vier Endschaltern aus, durch welche die Lage aller Umschaltpunkte
eindeutig bestimmt wird. Die Steuerung der Endschalter ist in Fig. 5 zusätzlich
zu der Steuerung mit dem Druckknopf RD eingezeichnet. In gleicher Weise wie durch
das Niederdrücken des Druckknopfes RD das Relais RR spannungslos gemacht wird, tritt
die Spannungslosigkeit ein, wenn entweder gleichzeitig EI, und E12 öder Er, und
Er2 niedergedrückt werden, während umgekehrt einem Schließen von R bzw. L ein gleichzeitiges
Betätigen der Endschalter EI, und E12 bzw. Er, und Er2 entspricht. Die einander
zugeordneten Kontakte sind mit 2oa und tob bzw. 2a und 2b bezeichnet. Einer besonderen
Erläuterung der Steuerung bedarf es für diesen Fall nicht, da diese völlig mit der
bereits beschriebenen Steuerung übereinstimmt.