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Vorschubsteuerung für Arbeitsmaschinen, insbesondere Werkzeugmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Vorschubsteuerung für Maschinen, insbesondere Werkzeugmaschinen,
bei denen Vorschubbewegungen mit nach einer beliebigen, Funktion zu- oder abnehmenden
Weglängen auszuführen sind. Derartige Vorschubbewegungen kommen beispielsweise bei
Gewindeschleifmaschinen vor, bei denen die Schleifscheibe bei jedem Arbeitshub der
Maschine um einen Betrag vorzuschieben ist, der nicht konstant ist, sondern nach
einer bestimmten Kurve, z. B. nach einer archimedischen Spirale, abnehmen muß; d.
h. zunächst ist der Vorschub verhältnismäßig groß, und er wird bei jedem Hub kleiner,
und wenn das Gewinde nahezu fertig ist, wird die Schleifscheibe nur noch um einen
ganz geringen Betrag beigestellt. Ein weiteres Beispiel ist eine Tieflochbohrmaschine,
bei der der Bohrer nicht stetig weiter vorgeschoben wird, sondern nach einem Teilvorschub
aus dem Bohrloch herausgezogen wird, um das Bohrloch von Spänen frei zu spülen,
dann im Schnellgang bis an den Bohrgrund vorgefahren wird, worauf ein neuer Teilvorschub
des Bohrers beginnt. Diese Teilvorschübe des Bohrers werden immer kleiner gemacht,
da die Reibung des Bohrers, an der Wandung des Bohrloches mit tiefer werdendem Bohrloch
zunimmt und bei gleichbleibendem Bohrvorschub der Bohrwiderstand zu groß werden
würde.
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Bisher sind derartige Vorschubbewegungen auf rein mechanischem Wege
mittels Steuerkurven und umständlicher Vorschubgetriebe gesteuert worden. Nach der
Erfindung dient zur Steuerung solcher Vorschubbewegungen ein Zeitrelais, dessen
Ablaufzeit mittels einer bei jedem Arbeitshub der
Maschine durch
einen Magneten schrittweise verstellten Steuerschablone verändert wird. Neben einer
bedeutenden Vereinfachung der Steuerung besteht der Vorteil der Erfindung darin,
daß man das Zeitrelais an beliebiger Stelle, vorzugsweise am Bedienungsstand, anbringen
und durch einfaches Austauschen der Steuerschablone gegen eine andere die Maschine
auf eine andere Folge verschieden großer Vorschübe einstellen kann. Es genügt eine
kleine Steuerschablone, um damit selbst große Maschinenmassen zu steuern.
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Zur Durchführung der Erfindung kann jede bekannte Ausführung eines
Zeitrelais verwendet werden, beispielsweise Zeitrelais mit Antrieb durch einen kleinen
Synchronmotor mit Hemmwerken oder kapazitiv oder induktiv arbeitende Zeitrelais.
Die Änderung des Zeitablaufs kann dadurch bewirkt werden, daß durch die Steuerschablone
der Hub begrenzt oder bei induktiv oder kapazitiv arbeitenden Zeitrelais die Induktivität
bzw. Kapazität, beispielsweise durch Verstellen eines Schiebewiderstandes oder eines
Drehkondensators, verändert wird.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
bei dem ein Zeitrelais mit Antrieb durch einen Synchronmotor verwendet und durch
die Steuerschablone der Hub des Zeitrelais verändert wird.
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Von einem kleinen Synchronmotor M wird der eine Teil einer Kupplung
K angetrieben, deren anderer Teil auf einer Welle W befestigt ist, die von einem
Magneten M2 angehoben werden kann, um die beiden Kupplungsteile miteinander in Eingriff
zu bringen. Die Welle W, die mit einer Fahne F zur Betätigung des Kontaktes K2 versehen
ist, wird bei aberregtem Magneten M2 mit ihrem Anschlagbolzen B gegen einen Anschlag
A gezogen, der auf einem in Achsrichtung mit der Welle W gelagerten Zahnrad Z3 befestigt
ist. Das Zahnrad Z3 ist über die Zahnräder Z2 und Z1 mit einer Zahnstange Z gekuppelt,
die von einer Feder F1 gegen die Hubkurve H einer Steuerschablone St gezogen wird,
die mit einer Zahnstange D versehen ist. Mit der Zahnstange D steht das Schaltrad
R im Eingriff, das von einem Magneten M1 betätigt wird. Mit E1 und E2 sind zwei
Endschalter bezeichnet, die beispielsweise an den Enden des Arbeitshubes einer Gewindeschleifmaschine
abwechselnd betätigt werden.
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Zur Erläuterung der Wirkungsweise sei angenommen, daß die Zahnstange
Z an der höchsten Stelle der Hubkurve H steht. Wenn am Ende eines Arbeitshubes der
Maschine einer der Endschalter E1 oder E2 betätigt wird, erhält der Hubmagnet M1
Spannung. Er zieht seinen Anker an und schaltet über das Schaltrad R die Zahnstange
D der Steuerschablone St um einen Schritt weiter, wodurch die Steuerschablone um
ein entsprechendes Stück nach unten bewegt wird. Infolgedessen wird die Zahnstange
Z durch die Feder F1 nach links gezogen und über die Zahnräder Z1 bis Z3 der Anschlag
A gegen den Anschlagbolzen B vorbewegt. Die Welle W wird hierdurch um einen der
Bewegung der Zahnstange Z entsprechenden Winkel so verdreht, daß die Fahne, F dem
Kontakt K genähert wird, also der Weg, den die Fahne F vom Augenblick des Einlegens
der Kupplung K bis zur Betätigung des Kontaktes. K2 zurücklegen muß, verkürzt wird.
Am Ende seines Hubes schließt der Magnet M1 seinen Kontakt K1, wodurch der Magnet
M2 an Spannung gelegt wird. Der Magnet M2 schaltet den nicht dargestellten Vorschubantrieb
ein und kuppelt die Welle W mit dem Synchronmotor M, der die Welle W gegen den Zug
der Feder F2 dreht, bis die Fahne F den Kontakt K2 schließt. Durch diesen Kontakt
K2 wird ein an die Klemmen Kl angeschlossenes, nicht dargestelltes Hilfsrelais eingeschaltet,
das den Kupplungsmagneten M2 kurzschließt oder dessen Stromkreis unterbricht, wodurch
die Kupplung der Welle W mit dem Synchronmotor M gelöst und der Vorschubantrieb
ausgeschaltet wird. Gleichzeitig wird der neue Arbeitshub der Maschine eingeleitet
und dadurch der betätigte Endschalter E1 oder E2 wieder geöffnet und hierdurch der
Magnet M1 aberregt.
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Am Ende jedes Arbeitshubes wird also der Magnet M1 erregt, die Steuerschablone
um einen Schritt verschoben, dadurch der Anschlag A verstellt und die Fahne F näher
an den Kontakt K2 gerückt, so daß der Weg der Fahne F von ihrer jeweiligen Ausgangsstellung
bis zum Schließen des Kontaktes K2 immer kleiner wird. Dementsprechend wird auch
die Einschaltdauer des Vorschubantriebes vom Einschalten des Kupplungsmagneten M2
bis zur Betätigung des Kontaktes K2 und damit der Vorschubweg immer kleiner.