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Auf elektrischer Basis arbeitender Steuerwertgeber für eine Werkzeugmaschine
mit Drehzahl-Regelung in mehreren Bereichen Die Erfindung betrifft einen auf elektrischer
Basis anbeitenden Steuerwertgeber für eine Werkzeugmaschine mit Drehzahlregelung
.in mehreren Bereichen.
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Aufgabe der Erfindung ist, bei Vorhandensein eines der elektrischen
Drehzahlregelung dienenden Steuergerätes ein Kommandogerät hierfür so auszubilden,
daß zur Erreichung eines Höchstmaßes an Betriebssicherheit sowohl die Bedienung
der zu regelnden Maschine auf sehr einfache Weise, vor allem unter Benutzung einer
einzigen Hand, erfolgen kann, als auch Unregelmäßigkeiten in der Wirkungsweise der
Maschine, z. B. plötzliche Drehzahländerungen und deren Folgen, beim Schalten von
einem zum andern Regelbereich vermieden werden. Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß
dadurch erzielt, daß für den Steuerwertgeber ein einziges Betätigungselement vorgesehen
ist, das in zwei räumlich verschiedenen Richtungen bewegbar ist. Durch das Bewegen
des Betätigungselementes in der einen Richtung erfolgt die Einschaltung jeweils
eines bestimmten Regelbereichs, während durch Bewegen des Betätigungselementes in
der zweiten Richtung die Auswahl eines in dem jeweils eingestellten Bereich enthaltenen
Steuerwertes bewirkt wird.
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Um zu verhindern, daß der zum Zwecke des Bereichswechsels durchgeführte
Schaltvorgang eine plötzliche Änderung der vor Beginn dieses Schaltvorganges eingestellten
'Drehzahl herbeiführt, ist das Betätigungselement mit einem Führungselement
versehen.
Die hierdurch bewirkte Führung gestattet, daß sich am Ende der zum Zwecke des Bereichswechsels
ausgeführten Bewegung die beim Verlassen - der einen Stufe vorhandene Drehzahl selbsttätig
in dem neu gewählten Bereich einstellt.
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Eine vorteilhafte Ausbildung des Steuerwertgebers ergibt sich durch
die Verwendung zweier elektrischer Schalter, die beide gleichzeitig durch die Bewegung
des Betätigungselementes zum Zwecke der Bereichswahl betätigt werden. Hierbei ist
der eine Schalter für die Bereichswahl selbst vorgesehen, während mittels des anderen
eine Vertauschung der Potentiale an den Endpunkten der zur Auswahl der .innerhalb
eines Bereichs liegenden Steuerwerte dienenden elektrischen Einstellvorrichtung
herbeigeführt wird.
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Zweckmäßigerweise wird den beiden Schaltern noch ein dritter Schalter
zugeordnet, der gleichzeitig mit den beiden ersten ebenfalls bei der Betätigung
des Betätigungselementes zum Zwecke der Bereichswahl geschaltet wird. Mittels dieses
Schalters kann der Steuerstrom beeinflußt werden, jedoch so, daß dieser Einfluß
nur während des Bewegens des Betätigungselementes in der einen Richtung zum Zwecke
der Bereichswahl erfolgt,. während beim Bewegen des Betätigungselementes in der
zweiten Richtung der genannte dritte Schalter in seine Ausgangslage zurückkehrt.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Fig. i zeigt im Schnitt den Aufbau des erfindungsgemäßen Steuerwertgebers;
Fig.2 ist eine Draufsicht auf- die Einstellskala des Gerätes; Fig. 3 stellt im Schnitt
entlang der Linie I-I von Fig.4 ein für die Schalterbetätigung wichtiges Element
im Zusammenwirken mit einem Schalter dar; der Druckstift des Schalters ist betätigt;
Fig. 4 ist ein Grundriß des in Fig. 3 gezeigten Elementes; Fig. 5 zeigt in einer
Schaltskizze eine Möglichkeit für das Zusammenwirken des Steuerwertgebers mit einer
Regeleinrichtung.
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In den Figuren bezeichnet i den Maschinenkörper. An diesem ist. mittels
lösbarer Verbindungen 2 eine mit Bohrungen 3' versehene Grundplatte 3 befestigt.
Diese trägt einen fest mit ihr verbundenen Lagerkörper 4. In einer Bohrung 4' des
Lagerkörpers ist nunmehr mittels seines einen als Achse ausgebildeten Endes 5' ein
Flansch 5 drehbar gelagert. Mit dem Lagerkörper 4 ist mittels einer Halterung 6'
ein Potentiometer 6 fest verbunden, dessen. Schleifkontakt mit 6" bezeichnet ist.
Die Drehachse 6"' des Potentiometers ist mittels einer Schraube 7 mit dem Flansch
5 fest verbunden.
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Der Flansch 5 besitzt eine Gleitführung 5", auf welcher das alsHandrad8ausgebildeteBetätigungselement
und die mit diesem verbundenen Teile in Achsenrichtung verschiebbar sind. Das Handrad
8 setzt sich als zylindrischer Körper 8' fort, der seinerseits in ein als Scheibe
ausgebildetes Endstück 8" übergeht. Zur Zusammenarbeit mit der Gleitführung 5" besitzt
das Endstück 8" eine Bohrung 8"'. Der Flansch 5 und das Handrad 8 sind durch eine
Druckfeder-9 gegeneinander abgefedert. Mittels Befestigungsschrauben io ist mit
dem Handrad 8 eine um den Lagerkörper 4 gelagerte Scheibe ii verbunden.
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Weiterhin ist auf einer -der Schrauben io ein als Führungselement
dienender Stift 12 befestigt, der mit einem in dem scheibenähnlichen Ende 4" des
Lagerkörpers 4 befindlichen Schlitz 4"' zusammenarbeitet. Ferner. sind an dem Lagerkörper
vier elektrische Druckschalter 13, 14, 15 und 16 angebracht. Die Betätigung der
Schalter 13, 14 und 15 erfolgt durch die Scheibe i i, während der Schalter 16. durch
einen über den Umfang der Scheibe ii hinausragenden, jedoch mit der Scheibe verbundenen
Nocken i i' beeinflußt wird (Fig. 3 und 4). Das dem Handrad 8 zugewendete Ende 5"'
des Flansches 5 ist mit einer Skala 17 versehen, die mit dem ortsfesten Zeiger 18
zusammenarbeitet.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist wie folgt: Befindet sich das
Handrad 8 in der in Fig. i in strichpunktierten Linien eingezeichneten Stellung,
so haben die durch Drehen des Handrades und damit des Potentiometer-Schleifkontaktes
6" ausgewählten Steuerwerte Drehzahlen zur Folge, die z. B. dem äußeren Zahlenkreis
der Skala 17 (Fig. 2) entsprechen.
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Wird nun das Handrad .in der vorgenannten Axialstellung durch Drehen
entgegen dem Uhrzeigersinn bis zum Anschlag geführt, so daß im Ausführungsbeispiel
die Zahl 3,o an dem Zeiger 18 eingestellt ist, so steht der Führungsstift 12 gegenüber
dem Schlitz 4"'. Entgegen der Wirkung der Feder 9 läßt sich jetzt das Handrad durch
Druck in die in Fig. i in ausgezogenen Linien gezeichnete Stellung bringen. Hierbei
tritt derFührungsstift 12 durch den Schlitz 4"' von -der rechten auf die linke Seite
des Endes q." des Lagerkörpers 4 über.
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Um das Handrad 8 in der neuen Axialstellung festzuhalten, ist eine
Drehung des Rades entgegen der vorherigen Richtung, also im Ausführungsbeispiel
in Uhrzeigerrichtung; um einen Winkelweg erforderlich, der dem Durchmesser des Stiftes
12 entspricht.
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Durchdie Verschiebung des Handrades in die in Fig. i in ausgezogenen
Linien gezeichnete Stellung wurden mittels der Scheibe i i und des Nockens i i'
die Schalter 13, 14, 15 und 16 betätigt. Hierbei ist der Nocken i i' so ausgebildet,
@daß nach dem zum Zwecke des sicheren Festhaltens des Handrades 8 in der neuen Stellung
erforderlichen Drehens um einen kleinen Winkelweg der Druckstift 16' (Fig. 3 und
4) -des Schalters 16 wieder freigegeben wird, so daß der Schalter 16 in seine Ausgängsstellung
zurückkehrt. Die Einwirkung der Scheibe i i auf die übrigen Schalter bleibt dagegen
bestehen.
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In den Fig. 3 und 4 ist das Zusammenwirken des Nockens i i' mit dem
Druckstift 16' im einzelnen gezeigt. Der Pfeil i9 bedeutet die Schieberichtung des
Handrades 8 und damit die der Scheibe i i und des Nockens i i', während der Pfeil
:2o die Drehrichtung des Handrades 8 entsprechend dem in Fig.2 mit dem inneren Drehpfeil
angedeuteten
Sinne bezeichnet. Die beim Drehen des Handrades in
der nunmehrigen Stellung sich ergebenden Drehzahlen entsprechen der inneren Zahlenreihe
des Skalenringes 17.
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In Fig. 5 ist in einer Schaltskizze die beispielsweise Verbindung
des Steuerwertgebers mit dem eigentlichen Steuergerät für die Drehzahlregelung angedeutet.
Wie ersichtlich, wird durch das Betätigen des Schalters 16 beim Bewegen des Handrades
8 in Axialrichtung der Steuerstrom für ein Gerät 21, z. B. einen Steuermotor, unterbrochen.
Diese Maßnahme bezweckt, Pendelungen der Drehzahlen beim Übergang von einem zum
anderen Drehzahlbereich möglichst zu verhindern, so daß auch unmittelbar nach dem
Umschalten die eingestellte Drehzahl tatsächlich vorhanden ist.
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Durch das Schalten des Schalters 15 wird die Magnetkupplung 22 abgeschaltet,
während die Magnetkupplung 23 an Spannung gelegt wird. Hierdurch kann beispielsweise
ein vorher eingeschaltetes Getriebe außer Wirkung gesetzt werden. Das Betätigen
der Schalter 13 und 14, die an sich in einem Schalter zusammengefaßt sein können,
bewirkt ein Vertauschen der an den Endpunkten des Potentiometer 6 liegendes Potentiale.
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Auf Grund der beschriebenen Wirkungsweise ergibt sich, daß durch das
Bewegen des Handrades 8 in Achsenrichtung ein anderer Regelbereich eingeschaltet
wird und daß sich in dem neuen Bereich die beim Verlassen des seitherigen Bereichs
eingestellte Drehzahl selbsttätig einstellt, sofern eine entsprechende Abstimmung
der Regelbereiche aufeinander vorgenommen ist. Daher kann nie der Fall eintreten,
daß Werkstücke und Werkzeuge infolge ungewollter Drehzahlen beschädigt werden.
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Es ist ersichtlich, daß die Erfindung nicht auf die Verwendung nur
zweier Regelbereiche beschränkt ist. Vielmehr können, wie leicht ersichtlich ist,
bei entsprechenderAusbildung von mit dem Handrad 8 verbundenen Elementen und entsprechend
gewählter Lagerorte weiterer Schalter zusätzliche Regelbereiche Verwendung finden.
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Wesentlich ist stets, daß durch Bewegung des einzigen Betätigungselementes
in der einen Richtung die Auswahl der Regelbereiche erfolgt, während durch Bewegen
in der anderen Richtung die in den einzelnen Regelbereichen enthaltenen Steuerwerte
ausgewählt werden. Weiterhin ist für die Erfindung wichtig, daß sich beim Wechsel
-der Regelbereiche die beim Verlassen in dem zuletzt eingestellten Bereich vorhandene
Drehzahl im neu gewählten Bereich selbsttätig einstellt.
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Der erfindungsgemäße Steuerwertgeber hat in Verbindung mit einem Regelgerät
für Drehzahlen überall dort Bedeutung, wo Arbeitsmaschinen einen elektrischen Antrieb
erhalten. Dabei kann es sich um Gruppen- oder um Einzelantrieb handeln. Vor allem
kommt das Kommandogerät dort in Betracht, wo in mehreren Bereichen eine kontinuierliche
und präzise Drehzahlregelung benötigt wird.
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Da es im Wesen der Erfindung liegt, daß elektrische Größen in verschiedenen
Intervallen variiert werden, kann die Erfindung mit Vorteil überall dort Anwendung
finden, wo elektrische Größen in mehreren Bereichen vorzugsweise kontinuierlich
abgewandelt werden sollen.