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Elektrische Fühlersteuerung für Nachformdrehbänke Die Bearbeitung
eines Werkstückes auf einer Drehbank verläuft entweder in Richtung der Drehbankachse
(kennzeichnendes Beispiel: Wellenbearbeitung) oder quer dazu (kennzeichnendes Beispiel:
Flanschbearbeitung). Wird eine solche Drehbank als Nachformdrehbank mit elektrischer
Fühlersteuerung gebaut, so muB, wenn die Bank in beiden Bearbeitungsrichtungen ausgenutzt
werden soll, die Fühlersteuerung entweder Bearbeitungsvorgänge in der Längsrichtung
oder in der Planrichtung ermöglichen. Um diese beiden Bearbeitungsvorgänge selbsttätig
durchführen zu können, ist vorgeschlagen worden (Patentschrift 525 134), sowohl
auf der Leitspindel wie auf der Planspindel je ein elektrisch gesteuertes Wendegetriebe
anzuordnen,, das über Relais vom Fühlfinger aus gesteuert wird, und die Steuerung
durch einen Trommelschalter zu ergänzen, durch dessen Umlegen die Stromkreise in
der Weise vertauscht werden können, daB der Fühler entweder auf das Wendegetriebe
der Planbewegung oder das Wendegetriebe der Längsbewegung arbeitet. Mit einer solchen
Anordnung ist es möglich; entweder eine Welle oder einen Flansch abzudrehen, den
Flansch jedoch nur einseitig. Wenn auch die zweite Flanschstirnfläche mit der Fühlersteuerung
bearbeitet werden soll, so muB eine weitere Umschaltung vorgenommen werden, da ja
die Fühlersteuerung durch die Umschaltung mit Hilfe des erwähnten Trommelschalters
nur in einer Richtung arbeitet. Abgesehen von den gedanklichen Anforderungen, die
eine solche Maschine bei der zusätzlichen Umschaltung
an den Arbeiter
stellt, erfordert sie einen nicht unerheblichen Bauaufwand, 'der im Zuge der neuzeitlichen
Vereinfachungsbestrebungen verringert werden müßte.
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Aus dem Bestreben heraus, die Maschine im Aufbau zu vereinfachen und
ihre Bedienung leichter und damit sicherer zu gestalten, wird gemäß der Erfindung
vorgeschlagen, als Antriebe für Plan- und Längsbewegung mechanisch angetriebene,
nach Art von Drehstrommotoren ausgebildete Drehfelderzeuger zu verwenden, in denen
relative Umlaufgeschwindigkeit und Umlaufrichtung des Feldes derart veränderbar
sind, daß sich als resultierendes Feld ein stehendes oder in einer oder der anderen
Richtung umlaufendes Feld ergibt, das auf den mit der Arbeitswelle verbundenen induzierten
Teil einwirkt. Diese Anordnung wird gemäß der Erfindung dadurch ergänzt, daß die
Fühlvorschubbewegung auf mindestens drei Koordinatenrichtungen ohne mechanische
Getriebeumschaltung und ohne Umkehrkupplungen lediglich durch Polumschaltung der
Wicklungen im motorischen Teil und im Zwischenläufer der Drehfelderzeuger umschaltbar
ist.
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An sich läßt sich die Erfindung auch durchführen, wenn die Drehfelderzeuger
nicht nach Art polumschaltbarer Drehstrommotoren ausgeführt sind. Jedoch wird die
Schaltung hierbei wesentlich verwickelter, so daß die eben beschriebene Art der
Steuerung den Vorzug verdient.
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Zum Verständnis der Erfindung an Hand der schaubildlichen Fig. i sei
das Wesen eines solchen Drehfelderzeugers genauer erläutert.
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Der Drehfelderzeuger besteht aus dem motorischen Teil M als Antrieb
und dem eigentlichen Drehfelderzeuger D. Der motorische Teil M besitzt eine Wicklung
w1, die polumschaltbar ist, und zwar zweckmäßigerweise sechspolig-vierpolig. Ihr
zugeordnet ist der Läufer r1, dessen Drehzahl sich danach richtet, je nachdem welche
Wicklung im Ständer w1 eingeschaltet ist. Der Läufer r1 treibt einen Zwischenläufer
mit der Wicklung r2 an, die ebenfalls polumschaltbar ist (zweckmäßig sechspolig-vierpolig).
Von der Wicklung y2' wird der Läufer y3 induziert, der mit der Arbeitswelle w verbunden
ist. Ist w1 beispielsweise auf vier Pole geschaltet, so läuft y1 mit i5oo min-'
um. Mit der gleichen Drehzahl läuft auch r2 um. Ist nun r2 ebenfalls auf vier Pole
geschaltet, und zwar so, daß das elektrische Drehfeld entgegengesetzt zur mechanischen
Umlaufrichtung von r, umläuft, so ergibt sich, bezogen auf den Läufer r3, ein stehendes
Feld, d. h. die Welle w steht still. Schaltet man jetzt r2 auf sechs Pole um, so
eilt das Feld von r2 elektrisch dem Läuferre nach. Dadurch ergibt sich eine Drehung
von w1 in der einen Richtung. Schaltet man umgekehrt w1 auf sechs Pole und r2 auf
vier Pole, so eilt das Feld von r2 jetzt elektrisch vor, und es ergibt sich eine
Bewegung von w in umgekehrter Drehrichtung. Wenn man nun sowohl für die Längsbewegung
wie für die Planbewegung einen derartigen mechanisch angetriebenen Drehfelderzeuger
vorsieht, so läßt es sich durch Polumschaltung erreichen, daß die Fühlvorschubbewegung
ohne jede weitere Umschaltung im Getriebe auf drei oder vier Koordinaten umschaltbar
ist. Die Erfindung sei an Hand eines Schaltbildes der Fig. 2 erläutert. Diese zeigt
in ihrem oberen Teil die Arbeitsschaltung der Drehfelderzeuger, im unteren Teil
die Schaltung der Fühlersteuerung. Die Bestimmung des jeweiligen Arbeitsbereiches
der Fühlersteuerung geschieht durch Niederdrücken eines der Druckknöpfe Dl... D4.
Es sei angenommen, D, werde gedrückt. Hierdurch wird Relais U15 an Spannung gelegt,
das sich über Selbsthaltekontakt und die Ruhekontakte eines Schützes U" selbst hält.
Außerdem wird das Kipprelais KR, eingeschaltet. Dieses ist mit einer mechanischen
Verklinkung versehen und bleibt so lange eingeschaltet, bis die Verklinkung aufgehoben
wird. Die Fühlersteuerung ist in bekannter Weise so eingerichtet, daß am Fühler
Fij, solange er das Modell noch nicht berührt, der Fühlerkontakt F1 geschlossen
ist. Über Fühlerkontakt F1, U15 und KR, werden die Umschaltschütze US, und
US, eingeschaltet. US,
schaltet seinerseits das Relais U5 ein, das
sich über Selbsthaltekontakte und die Ruhekontakte eines weiteren Relais U, selbst
hält. Die Ständerschütze StSl und StSe sind abgefallen. In dem mit Fühlvorschub
bezeichneten Drehfelderzeuger ist hierdurch der Ständer 7e11 auf sechs Pole, der
Zwischenläufer y2 auf vier Pole geschaltet. Es ergibt sich demnach eine Differenz
zwischen elektrischem und mechanischem Drehsinn und damit eine Bewegung, die nordwärts
gerichtet ist, d. h. eine Planbewegung. In dem mit Leitvorschub bezeichneten Drehfelderzeuger
sind Ständer und Zwischenläufer auf je sechs Pole geschaltet, so daß beim entgegengesetzt
gleichen elektrischen und mechanischen Drehsinn des Feldes die Längsbewegung (Leit-.
bewegeng) ruht. Berührt der Fühler jetzt das Modell, so wird Kontakt F1 geöffnet.
US, und US, fallen ab. U15 und U5 bleiben wegen der Selbsthaltung eingeschaltet,
ebenso KR, wegen der mechanischen Verklinkung. Im Fühlvorschubgetriebe sind jetzt
Ständer und Zwischenläufer beide auf sechs Pole geschaltet, während im Leitvorschubgetriebe
der Ständer auf sechs und der Zwischenläufer auf vier Pole geschaltet ist. Es ergibt
sich jetzt eine Drehungsdifferenz im induzierten Teil, die eine Längsbewegung zur
Folge hat, die ostwärts angenommen sei.
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Wird infolge weiterer Fühlerauslenkung der Fühlerkontakt FZ geschlossen,
so ergibt sich folgendes: U15 und KR, sind nach wie vor eingeschaltet. Neu eingeschaltet
sind jetzt die Umschaltschütze US, und US, wodurch U5 abgeschaltet
und dafür Relais U6 eingeschaltet wird, das sich über Ruhekontakte von U5 hält.
Die Einschaltung von U, führt zur Einschaltung des Ständerschützes StSl. Im Fühlvorschubantrieb
ergibt sich jetzt im Ständer 7e" eine vierpolige und im Zwischenläufer r, eine sechspolige
Schaltung, d. h. es ergibt sich wieder eine Differenzbewegung des Feldes, aber jetzt
im umgekehrten Sinn als bei geschlossenem Fühlerkontakt F1, d. h. der Fühler wird
vom Muster weggeholt. Im Leitvorschub-Betriebe sind wieder Ständer und Zwischenläufer
auf sechs Pole geschaltet, so daß die Längsbewegung ruht.
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Kommt der Fühler vom Modell wieder frei, so daß Fe geöffnet wird,
so bleiben U15, KRl, U, und StSl eingeschaltet, Der Fühlvorschub ist jetzt im Ständer
und
Zwischenläufer auf vier Pole geschaltet, ruht also, während im Leitvorschubantrieb
wieder, wie bereits beschrieben, die Schaltung (sechs Pole im Ständer, vier Pole
im Zwischenläufer) hergestellt ist, die Längsbewegung also ostwärts verläuft. Es
wurde eben ein Bearbeitungsvorgang der nordwärts verlaufenden Fühlvorschubbewegung
und ostwärts verlaufenden Querbewegung (Längs- oder Leitbewegung) beschrieben. Das
wäre ein Bearbeitungsvorgang, wie er beispielsweise beim Abdrehen einer Welle vorkommt.
Soll jetzt eine Flanschfläche bearbeitet, also eine Planarbeit durchgeführt werden,
so wird beispielsweise Druckknopf D4 gedrückt. Der Fühler sei wieder frei vom Modell,
so daß der Fühlerkontakt F1 geschlossen ist. Durch D4 werden zunächst U" und KR2
eingeschaltet, so daß über den Fühlerkontakt F1 die Umschaltschütze USl und
US, folgen, wodurch U5 eingeschaltet wird. Ferner wird SISl an Spannung gelegt.
Das führt jetzt in dem bisher mit Fühlvorschub bezeichneten Antrieb zu einer Schaltung
von vier Polen im Ständer und vier Polen im Zwischenläufer, also zum Ruhen der Bewegung,
während in dem bisher mit Leitvorschub bezeichneten Getriebe im Ständer sechs Pole
und im Zwischenläufer vier Pole geschaltet sind. Diese Schaltung sechs Pole-vier
Pole in dem Leitvorschubgetriebe bedeutet aber eine Ostbewegung. Während diese jedoch
bisher die Querbewegung zur Fühlbewegung bedeutete, ist sie jetzt zur Fühlvorschubbewegung
geworden, während die bisherige Fühlvorschubbewegung zur Querbewegung geworden ist.
Es ist also ohne irgendeine zusätzliche Umschaltung lediglich durch die Polumschaltung
möglich geworden, die Bearbeitungsrichtung und die Wirkung der Fühlersteuerung umzuändern.
| Fühlerstellung |
| Plan I I Längs f Plans Längs I Plan 14 Längs I Plan I Längs |
| Dl: 6-4 6-6 6-6 6-4 4-6 6-6 4-4 6-4 |
| . (Q1) (FI') (Q1) |
| Da: 4-6 4-4 4-4 4-6 6-4 4-4 6-6 4-6 |
| (FII) (Q2) (Fi1') (Q2) |
| D3: 6-6 4-6 6-4 4-4 6-6 6-4 6-4 6-6 |
| (FIII) (Q2) (FIII') (Q3) |
| D4: 4-4 6-4 4-6 6-6 4-4 4-6 4-6 4-4 |
| I (Fiv) (Q4) (Fiv') (Q4) |
Hierin bedeutet F1 = Fühlerkontakt i geschlossen, F2 = Fühlerkontakt 2 geschlossen,
F, = Fühlerkontakte Flund F2offen. Die in Fig. 3 b mit Q bezeichneten Richtungen
und die jeweils den F-Richtungen zugeordneten Querrichtungen, also Fl...Ql oder
Q2, FIII.##Qs oder Q4 usw.
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Aus den vorstehenden Erläuterungen ersieht man, welche ungewöhnliche
Einfachheit sich für zunächst äußerst verwickelt erscheinende Bearbeitungsvorgänge
ergibt, wenn man eine derartige Nachformdrehbank mit polumschaltbaren Drehfelderzeugern
als Antriebe für Fühlvorschubbewegung und Leitvorschubbewegung ausrüstet. Wenn man
Druckknopf Dz drückt, erhält man die Verhältnisse des Druckknopfes Dl um i8o° verschoben,
und wenn man Druckknopf D3 drückt, die Verhältnisse von D4 ebenfalls um i8o° verschoben.
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Die nachstehende Aufstellung gibt einen Überblick über den Bewegungsablauf
der Steuerung und die sich dabei einstellenden Arbeitsschaltungen. Das Schaubild
ist in Fig.3 nochmals dargestellt, und zwar in den beiden Windrosen Fig. 3a, 3 b
mit den Bewegungsrichtungen für Fühlvorschub F und Quervorschub Q sowie mit einem
Ausführungsbeispiel eines Werkstücks mit den möglichen Bearbeitungsrichtungen. Wesentlich
an diesem Beispiel der Fig. 3 c ist die Darstellung der Bearbeitung einer Innenbohrung,
die nach den bisherigen Vorschlägen überhaupt noch nicht unter Anwendung einer Fühlersteuerung
herstellbar war.
| F, Dl: U15 KR, . . US, US, . . (US) |
| D2: U18 KR, . . US, U94. . . (U8) ... StS, SIS2 |
| D3: U15 KR, . . US, US,. . . (U8) . . . - StS2 |
| D,: U18 KR, . . US, US, . . (U5)
... StSl _- |
| FO Dl: U15 KRII(h5)/-- |
| D2: U" KRI/(Ue)1StS, StS2 |
| D3: U15 KR2/(Us)/ - StS2 |
| D4: U18 KR2/(U5)1StS1 -- |
| F2 Dl: U, KR, . . US2 US3 . . . (U8)
... StSI -- |
| D2: U18 KR, . . US, L1 S4 ...
(U5) . . . - StS2 |
| D3: U15 KR2... US1 US2... (U5)''' - - |
| D4: U" KR2 ... USI US4 ...
(U6) ... StS1 StS2 |
| F. Dl: U15 KRl/(Ue)/StSl _- |
| D2: Uls KR,I(U5)I - StS2 |
| D3: U15 KR2I (U5)1 - - |
| D4: Uls KR2/(Us)IS'Sl StS2 |