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Elektrisch gesteuerte Kopierfräsmaschine Gegenstand dar Erfindung
ist eine Kopierfräsmaschine zum Fräsen von Kurven in zwei; Ebenen nach Schablone,
die im Gegensatz zu vorbekannten Bauarten hohe Vorschübe zuläßt, ohne daß Schwierigkeiten
durch hohe und Drehzahlen auftreten und ohne daß der Leistungsfähigkeit der Maschine
durch Erreichen der maximalen Schaltfrequenz der Magnetkupplung eine Grenze gesetzt
wird. Es ergibt sich daher bei einer Maschine nach der Erfindung die Möglichkeit
wesentlich höherer Arbeitsgeschwindigkeiten als bisher und vor allem die Möglichkeit
der Verwendung von Hartmetallwerkzeugen, die bisher reicht anwendbar bzw. nutzlos
gewesen sind.
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An sich sind schon. Kopierdrehbänke und Hobelmaschinen bekannt, die
mit Steuerungen nach der Bauart Heid ausgestattet sind. Hierbei handelt es sich
um Maschinen, bei denen die zu steuernden. und bewegten, Massem, verhältnismäßig
gering sind. Beispielsweise werden bei Kopierdrehbänken .die Supporte und der Bettschlitten
bewegt, während bei Hobelmaschinen die Supporte für die Stahlaufnahmen gesteuert
und verstellt werden.
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Diese bekannte Steuerung ist für mittlere und schwere Bohr- und Fräsmaschinen
.in der gleichen Form nicht mehr verwendbar, weil die magnetischen Kupplungen und
damit die Steuerströme zu groß würden. Unter.- Benutzung besonderer Hilfsmittel
sihd bei dieser bekannten Steuerung höchstens Kopiervorschübe bis zu i5o mm möglich.
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Ferner sind Kopierfräsmaischinen, zum Fräsen von Kurven vorbekannt;
die mit schnell laufenden Magnetkupplungen, oder durch von einem Fühlhebel gesteuertes
direktes An- und Abschalten von
Antriebsmotoren für Längs- und Quervorschub
arbeiten. Aus den beiden; Vorschüben, ergibt sich je nach der Geschwindigkeit als
Resultierende die Werkzeug- bzw. Werkzeugstückbewegung. Zwangläufig ergibt sich
dabei aber, daß durch Betätigung der Kupplungen oder durchAn- und Abschalten. der
Antriebsmotoren, und durch unvermeidbare Schaltverzugszeiten die Bewegung des Werkzeuges
bzw. Werkstückes. stufenweise erfolgt, d. h. daß tatsächlich der Fräsen eine pendelnde
Bewegung um die zu fräsende Kurve herum ausführt, so daß keine saubere Fläche entstehen
kann. Darüber hinaus sind Belastung und Abnutzungsgrad für die mechanischen, und
elektrischen Teile wegen der hohen Schaltfrequenz bei bisher bekannten Bauarten
naturgemäß sehr hoch.
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Im Gegensatz zu den vorbekannten Bauarten. ist es mit einer Steuerung
nach der Erfindung möglich, große Massen, von 15 bis zu 30-t mit Kopiervorschüben
bs-s zu 5oo mm zu steuern und zu bewegen. Die Schalthäufigkeit der Fühlerkontakte
ist dabei wesentlich herabgesetzt.
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Das hauptsächliche Merkmal einer elektrisch gesteuerten. Kopierfräsmaschine
nach der Erfindung, bei der ein Fühler unter dem Einfluß zweier voneinander unabhängiger,
ständig i`rn Eingriff befindlicher Regeltriebe, z. B. zweier Leonardsätze, eine
Schablone abtastet, besteht in einem Zwischenfühler und einem der Regeltriebe angekoppelten
elektromechanischen Umkehrüberlagerungstrieb, z. B. ein !, Planetengetriebe, welches
subtraktiv oder additiv den zugeordneten Vorschubantrieb beeinflußt.
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Ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäßen Maschine besteht darin,
daß die Drehzahl des Umkehrüberlagerungs:triebes in einem gewählten Verhältnis zu
der des angekoppelten, ständig im Eingriff befindlichen Regeltriebes, d. h. von
diesem drehzahlabhängig .ist.
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Im Sinne der Erfindung ist es auch möglich, jedem der beiden Vorschubanürie!be
einen Umkehrüberlagerungstrieb zuzuordnen,.
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Insgesamt erfolgt die Steuerung einer Kopierfräsmaschine nach der
Erfindung derart, daß, von einem bekannten elektrischen. Fühler ausgehend, der eine
Schablone abtastet, zuerst der überlagerungstrieb über eiirre wiederum bekannte
doppelt wirkende Magnetkupplung geschaltet wird. Gleichzeitig mit dem Schaltvorgang
für das Überlagerungsgetriebe wird ein Zeitrelais eingeschaltet, das den Regeltrieb
für diejenige Vorschubrichtung einschaltet bzw. verstärkt, im der der Fühler abgezogen
und damit abgeschaltet wird. Die Vorzugszeit des Zeitrelais ist so bemessen, daß
der Regeltrieb erst eingeschaltet wird, wein der Überlagerungstrieb nach Ablauf
der Verzugszeit nicht wieder abgeschaltet hat.
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Die Vorteile einer Anordnung nach der Erfindung liegen in der Hauptsache
darin, daß selbst bei hohen Vorschubgeschwindigkedtennur wenige Schaltungen ausgeführt
werden, da durch die Einstellung der. beiden Regeltriebe die angenäherte Richtung
eingeholten wird, während Abweichungen feinfühlig von dem Überlagerungsgetriebe
korrigiert werden. Die Abweichungen verlaufen somit immer nur ganz flach zur Kurven.
Stufenweises Arbeiten ist vollkommen vermieden.
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Wenn der elektrische Regelbereich eines Einzelvorschubes nicht ausreicht
bzw. bei stark gegen die waagerechte oder senkrecht geneigter Fräsrichtung, ist
ein Hinzu- oder Abschalten des einen oder anderen Vorschubanüriebes erforderlich.
Diese, Zu-oder Abschaltung erfolgt jedoch. verhältnismäßig selten, so daß die Schaltgeräte
geschont und stoßweise Beanspruchungen von dem Triebwerk abgehalten werden.
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In. der Zeichnung is.t eine bevorzugteAusführungsform eines Schalt-
und Getriebeschemas einer Steuerungseinrichtung für Kopierfräsmaschihen nach der
Erfindung näher veranschaulicht.
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Man erkennt in der Zeichnung zwei übliche Leonardsätze i und 2, deren
Regelwiderstände 3 und q. für die Steuergeneratoren auf gemeinsamer Welle sitzen,,
d. h. die drehbaren Organe der beiden Regelwiderstände sind durch Welle 5 verbunden,
die ,ihren. Antrieb von einem Schneckenrad 6 über Schnecke 7 von dem Antriebsmotor
8 erhält. Zwischen dem Antriebsmotor 8 und der Schnecke 7 liegt ein Umkehrgetriebe,
welches durch eine bei 9 angedeutete Kupplung zum Wechsel der Drehrichtung eingeschaltet
werden kann. Wie zu erkennen ist, erfolgt durch die starre Verbindung der Regelorgane
der beiden Regelwiderstände 3 und q. bei Vergrößerung des einem Widerstandes zwangläufig
eine Verkleinerung des anderen Widerstandes. Von dem Vorschubmotor des Leon.ardsatzes
i ausgehend, läuft der Antrieb über die Welle io auf einen Schneckentrieb i i, dessen
Schneckenrad i ia fest mit dem Gehäuserad eines Differential- bzw. Planetengetriebes
i2 verbunden ist. Die Antriebsspindel 13,
die den Werkzeug- bzw. fühlhebeltragend.en
Maschinenteil 1q, führt, ist mit dein Planetenträger 15 des vorerwähnten Getriebes
i2 kraftschlüssig verbundene. Auf der Welle. io mit dem Schneckentrieb i i, i 111
liegt ein Umkehrgetriebe, welches durch eine Magnetkupplung 16 drehsinnändernd über
eine Schnecke 17 und Schneckenrad i8 auf die Sonne i9 des Überlagerungsgetriebes
einwirkt.
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Ein an sich bekannter Fühlerkontakt 2o mit dem Fühlhebel 21, der die
Schablone abtastet, ist mit zwei. Schützern. 22 und 23 elektrisch verbunden. Bei
Ansprechen des Fühlerkontaktes. 2o nach der einen oder anderen Seite wird einer
der beiden Schützen 22 oder 23 eingeschaltet und setzt von sich aus die Magnetkupplung
16 einseitig in Betrieb, d. h. daß entweder der Schneckentrieb 17, 18 im
gleichen Drehsinn wie Schneckentrieb i i, i ia beeinflußt wird oder aber bei Betätigung
der Magnetkupplung 16 im anderen Sinne gegenläufig sich dreht.
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Gleichzeitig mit dem Einschalten der Magnetkupplung 16 wird ein Zeitrelais
2q. eingeschaltet, das nach Ablauf einer festen Schaltverzugszeit, d. h. wenn der
Fühlerkontakt 2o vorher nicht abgeschaltet hat, einen der beiden Zugmagnete 25 zum
Einschalten des. Regeltriebes betätigt. Eineis der beiden Zugmagnete 25 schaltet
die Kupplung 9, so daß j e nach Einschaltung der der Kupplung zugeordneten Rädersätze
über Schneckentrieb 6, 7 die Welle 5 in
der einen oder anderen Richtung
gedreht wird und somit die Drehzahl der Vorsehubmotoren der Leanardsätze nicht bzw.
verringert wird.
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Es ist zu erkennen, da,ß die Einschaltung eines bei 12 angedeuteten
Überlagerungsgetriebes, welcheis seiner Art nach ein Planetengetriebe ist, durch
Vorschaltung der mit der Magnetkupplung 16 verbundenenRädersätze subtraktivoder
additiv arbeitet und somit die Drehzahl der Spindel 13 erhöht oder vermindert. Es
ergibt sich daher eine äußerst feinfühlige Steuerung, die jedes ruckweise Ausarbeiten
einer zu fräsenden Kurve vermeidet. Die Wirkungsweise einer Steuerungseinrichtung
nach der Erfindung und insbesondere die Arbeitsweise eines überlagerungsgeltriebes,
welches das wesentliche Merkmal der Erfindung darstellt, ergeben sich aus der Zeichnung.
Die beiden Leonardsätze i und 2 bewegen mit ihren Vorschubmotoren die Spindeln für
Län.gs-und Quervorschub, wobei die Spindel für den Längsvorschub bei 26 angedeutet
ist. Die zu fräsende Grundrichtung wird zunächst durch Heranfahren des Werkzeuges
bzw. Fühlhebels an das Werkstück bzw. die Schablone bestimmt. Von da ab wird diese,
ungefähre Grundrichtung entsprechend der Einstellung der beiden Regelwiderstände
3 und 4 eingehalten. Abweichungen der Kurve, die von, dem Fühlhebel 21 abgetastet
werden, werden, j e nachdem in welcher Richtung sie verlaufen, über einen der beiden
Kontakte des Fühlerkontakte!s 2o an einen der beiden Schützen 22 oder 23 weitergegeben
und schalten ihn, ein. Mit dem eingeschalteten Schütz werden die Magnetkupplung
16 und gleichzeitig der Zeitschalter 24 eingeschaltet. Der Schaltsinn der Magnetkupplung
16 hängt von dem Betätigen der beiden Schützen 22 und 23 ab, der wiederum entsprechend
der Kontaktgabe nach der einen oder anderen Seite des Fühlerkontaktes 2o betätigt
wird. Je nachdem, nach welcher Seite die Magnetkupplung anspricht, wird Schneckentrieb
17, 18 positiv oder negativ zugeschaltet und wirkt daher über Sonne i9 subtraktiv
oder additiv auf die Planeten 15 ein, die, wie vorbeschrieben, mit der Spindel 13
zur Vorschubbewegung des Werkzeuges und des damit auf einem Maschinenteil verbundenen
Fühlhebels 21 dienen. Die Bedeutung des Zeitschalters 2'q. liegt darin, daß dieser,
wenn innerhalb der vorgesehenen Schaltverzugszeit der Fühlerkontakt2o nicht wieder
abgeschaltet hat, einen der beiden Zugmagnete 25 betätigt, damit den Anker des Betätigungsgliedes
der Kupplung 9 nach einer oder der anderen Seite anzieht und somit über die nicht
näher bezeichneten Rädersätze gleichsinnig oder gegenläufig über Schnecke 7 und
Schneckenrad 6 die Welle 5 zur Betätigung der Regelwiderstände 3 und 4 verdreht
und über die Widerstände 3, 4 die Steuergeneratoren der Leonardsätze i und 2 beeinflußt.
Die Feldänderung in den Steuergeneratoren bewirkt dann wiederum eine Änderung der
Drehzahl der Vorschubmotoren, woraus eine Verminderung des Quervorschubes und eine
zwangläufig damit gekuppelte Erhöhung des Längsvorschubes oder umgekehrt resultiert.
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Erfindungsgemäß kann in jedem der beiden Kegeltriebe, z. B. Vorschubantriebe,
je ein Überlagerungstrieb angekoppelt werden, so daß zueinander senkrechte Kurven
bzw. Kurventeile abgetastet und ausgearbeitet werden können.