DD154556A1 - Zwanglaufsteuerung an werkzeugmaschinen mit einer schaltungsanordnung zur schadensverhuetung - Google Patents
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Abstract
Zwanglaufsteuerung an Werkzeugmaschinen mit einer Schaltungsanordnung zur Schadensverhuetung einschliesslich Werkzeug-, Werkstueck- und/oder Maschinenschaeden. Ziel ist bei Netz- und/oder Rechnerausfall in der Zwanglaufsteuerung ein Freischneiden des Werkzeuges durch Aufrechterhaltung des Zwanglaufes zu verhindern bzw. das Werkzeug aus dem Eingriff zurueckzuziehen. Das wird erreicht, indem der Folgesollweginkrement-Ausgang des digitalen Zweiges der Zwanglaufsteuerung auf einen ersten Eingang eines getasteten digitalen Differenzbildners und der Istfolgeweginkrement-Ausgang des Folgeantriebes auf den ...
Description
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Titel der Erfindung
Zwanglaufsteuerung an Werkzeugmaschinen mit einer Schaltungsanordnung zur Schadensverhütung
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Zwanglaufsteuerung an Werkzeugmaschinen mit einer Schaltungsanordnung zur Schadensverhütung, einschließlich Werkzeug-, Werkstück- und/oder Maschinenschäden, hervorgerufen durch ITetzausfall bzw» anderweitig ausgelöste Notabschaltungen, insbesondere für zwanglaufgesteuerte Verzahnmaschinen, bei denen die Zwanglaufsteuerung den Werkstückantriebsmotor als Foigeantrieb in Abhängigkeit vom Werkzeugantriebsmotor als Leitantrieb ansteuert und die Zwanglaufsteuerung aus einem analogen und einem digitalen Zweig mit einem Folgesollweginkrement-Ausgang sowie einen Istfolgeweginkrement-Ausgang besteht, unter Verwendung eines Gleichstrommotors mit angekoppeltem Geschwindigkeitsgeber als Leitantrieb, einen mit dem Werkstückantriebsmotor gekoppelten Weggeber sowie einer Werkzeugrückzugseinrichtung·
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Werkzeugmaschinen mit elektronischer Zwanglaufsteuerung finden wegen ihres flexibleren Einsatzes bezüglich der einfacheren vom Steuerprogramm möglichen Einstellung auf verschiedene Werkstücksortimente, d.h. ohne zeitaufwendiges manuelles Umstecken von Wechselrädern, immer weitere Verbreitung.
Weben der Einsparung von Vorbereitungs- und Abschlußzeiten sind solche Maschinen auch in rechnergesteuerten Fertigungs-
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systemen einsetzbar·
Die bei elektronisch zwanglaufgesteuerten Maschinen notwendigen, baulich völlig eigenständigen Antriebe (Werkzeug-, Werkstück- und Vorschubantrieb) besitzen neben den Vorteilen ihrer direkten konstruktiven Zuordnung möglichst nahe der Arbeitsstelle, den Hachteil, daß sie bei Ausfällen (z.B. Netzausfall, Antriebsausfall, Rechnerausfall) aufgrund stark unterschiedlicher Trägheitsmomente zeitlich differenziertes Auslaufverhalten aufweisen.
Für den speziellen Fall des Walzfräsens besitzt der Werkzeugantrieb ein vielfach größeres Trägheitsmoment als der Werkstückantrieb· Beim ordnungsgemäßen Arbeiten bietet der Werkzeugantrieb mit großem Trägheitsmoment den Vorteil des Ausgleiches der vom unterbrochenen SchnittVorgang hervorgerufenen DrehmomentSchwankung, Der Werkzeugantrieb arbeitet deshalb im System der elektronischen Zwanglaufeinrichtung als Leitantrieb· Der Werkstückantrieb besitzt ein relativ kleines Schwungmoment und ist im elektronischen Zwanglaufsteuersystem als geregelter Folgeantrieb in der Lage, Regelabweichungen vom vorgegebenen Zwanglaufverhältnis, wie sie durch Lastschwankungen usw. auftreten, zu folgen und diese auszugleichen· Die Geschwindigkeit, mit der diese LastSchwankungen von der digitalen Zwanglaufsteuerung erfaßt und in eine Korrektur des Sollwertes für den Folgeantrieb umgewandelt werden, hängt sehr .stark von dessen Tastfrequenz ab. Die Sicherung befriedigender Fertigungsqualitäten erfordert daher eine sehr große Tastfrequenz (T ft! 0,3 ms), was einen hohen Aufwand zur Folge hat und damit die Realisierung mit einem heute verfügbaren Mikroprozessor, aufgrund dessen begrenzter Arbeitsgeschwindigkeit, nicht gegeben ist»
Es sind auch ZwanglaufSteuerungen mit einem digitalen und einem analogen Zweig bekannt, wodurch eine hohe Dynamik trotz begrenzter Arbeitsgeschwindigkeit des digitalen Zweigs erzielt wird. Bei einer Änderung der Übersetzung sind sowohl das
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analoge als auch das digitale Übersetzungsverhältnis zu verändern, was bei höchster.Genauigkeitsforderung,wie sie das Wälzfräsen stellt, in beiden Zweigen übereinstimmend nicht leicht auszuführen ist. Es werden deshalb Frequenz-Spannungswandler zur Erzeugung eines analogen Polgesollwertes eingesetzt, wodurch die Einstellung des Übersetzungsverhältnisses nur im digitalen Zweig vorgenommen werden muß« Bei einem Ausfall des digitalen Zweiges fällt damit die analoge Polgesollwertbereitstellung gleichfalls aus.
Bei Netzausfall ist wegen der stark unterschiedlichen Auslaufzeiten mit erheblichen Schäden zu rechnen«, Die zunächst kaum verminderte Drehgeschwindigkeit des Werkzeuges gegenüber der nahezu schlagartigen Bremsung des Werkstückes aufgrund der geringen wirksamen Trägheitsmomente und der relativ großen Reibung in der Tischführung führt zum tangentialen Eindringen des Werkzeuges in das Werkstück, d.h. in die Zahnflanken des herzustellenden Zahnrades» Es kommt dadurch zur Zerstörung der im Eingriff mit dem Wälzfräser befindlichen Zähne des Werkstückes. Der Wälzfräser wird durch die ständig zunehmende Spandicke stark abgebremst und kann dabei ebenfalls Schaden nehmen, d.h. es kann zum Ausbrechen der Schneiden oder sogar zum Bruch des Präsers kommen.
Ist die Energie des auslaufenden Werkzeugantriebes groß genug und der Wälzfräser genügend stabil, so kann auch ein totales Preischneiden des Wälzfräsers eintreten«. Andererseits kann auch bei großen Maschinen das Werkzeug so stark in das Werkstück eindringen, daß die entstehenden Kräfte den Werkzeugträger der laschine einschließlich der Lagerung des Werkzeuges unbrauchbar werden lassen.
An den bisher bekannten zwanglaufgesteuerten Verzahnmaschinen sind keine Vorkehrungen getroffen, um im Palle des Hetz- oder Rechnerausfalles Havarien zu vermeiden. Pur die kleineren und.
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mittleren Verzahnmaschinen - Baugrößen, welche mit elektronischer Zwanglaufsteuerung ausgerüstet worden sind, wurde die bestehende Gefährdung in Kauf genommen, weil im Havariefall zwar das Werkstück Ausschuß wurde, aber aufgrund der relativ kleinen Bearbeitungskräfte keine Maschinenschäden und in Ausnahmefällen Werkzeugbruch eingetreten sind.
Mit der Ausrüstung großer Verzahnmaschinen mit elektronischem Zwanglauf ergeben sich jedoch im Havariefall entscheidende wirtschaftliche Nachteile, denen mit Sicherheitsmaßnahmen begegnet werden muß. Bei solchen Maschinen sind einerseits die Werkzeugkosten sehr hoch und andererseits sind in großen Werkstükken Vorbearbeitungen mit hohem Zeitaufwand und damit hohen Fertigungskosten und Materialkosten investiert. Ausschuß beim Verzahnen vorbearbeiteter großer Werkstücke muß deshalb unbedingt verhindert werden.
Drehmaschinen mit separaten Antrieben für die Hauptspindel und die Vorschubbewegung des Werkzeuges, die über eine Steuerelektronik in der gewünschten Abhängigkeit zueinander gehalten werden (z.B. für das Gewindeschneiden) ist bereits eine Werkzeug-Rückzugsvorrichtung bekannt (DE-OS 25 42 017), welche bei Unterbrechung der elektrischen Energiezufuhr das Werkzeug zurückzieht, um Ausschuß an dem in Bearbeitung befindlichen Werkstück zu vermeiden.
Eine solche Werkzeug-^Rückzugseinrichtung ist für zwanglaufgesteuerte Verzahnmaschinen zur Verhinderung der o.g. möglichen Schaden nicht geeignet, d.h. es entsteht durch die Erkennung des Stromausfalles (Netzausfall bzw. Rechnerausfall) eine zu große Totzeit, welche die Gefährdung von Werkzeug, Werkstück und Maschine nicht beseitigt.
Eine weitere bekannte Möglichkeit des schnellen Werkzeugrückzuges besteht darin, einen abklappbaren Werkzeughalter vorzusehen, der bei Stromausfall weggeschwenkt wird und damit das Werkzeug außer Schniti; bringt. Diese Lösungsmöglichkeit muß aber
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schon deshalb außer Betracht bleiben, weil eine Entsteifung funktionswichtiger im Kraftfluß liegender Baugruppen an der Maschine im Hinblick auf große Bearbeitungskräfte beim Schruppen aus Stabilitätsgründen nicht in Präge kommen kann.
Ziel der Erfindung
Die Erfindung bezweckt, das Werkstück, das Werkzeug und die Maschine vor Beschädigungen bei Metzausfall und/oder Rechnerausfall in der Zwanglaufsteuerung zu schützen und ein Freischneiden des Werkzeuges zu verhindern·
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zwanglaufsteuerung an Werkzeugmaschinen mit einer Schaltungsanordnung zur Schadensverhütung, einschließlich Werkzeug-, Werkstück- und/ oder Maschinenschäden, hervorgerufen durch Hetzausfall bzw. anderweitig ausgelöste Notabschaltungen, insbesondere für zwanglaufgesteuerte Verzahnmaschinen, bei denen der Werkzeugantriebsmotor als Leitantrieb den Y/erkstückantriebsmotor als !Folgeantrieb ansteuert, unter Verwendung eines Gleichstrommotors mit angekoppeltem Geschwindigkeitsgeber als Leitantrieb, zu schaffen, mit der der Aufwand für die Zwanglaufsteuerung gesenkt und dabei der Zwanglauf zwischen Leitantrieb und Folgeantrieb bei Metzausfall bzw. Havarieabschaltungen einzelner Baugruppen weiter aufrechterhalten werden soll und außerdem gleichzeitig das Werkzeug aus dem Eingriff mit dem Werkstück zurückgezogen werden soll»
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch-gelöst, daß der Folgesollweginkrement-Ausgang des digitalen Zweiges der Zwanglaufsteuerung auf einen ersten Eingang eines getasteten digitalen' Differenzbildners und der Istfolgeweginkrement-Ausgang des Folgeantriebes auf den zweiten Eingang des Differenzbildners geschaltet ist, dessen Ausgang auf ein Summationsregister geführt ist, das mit seinem Ausgang mit dem Steuereingang einen
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analogen Sollwertquelle in Verbindung steht, deren Ausgang auf den Sollwerteingang des analogen Zweiges der Zwanglaufsteuerung geführt ist·
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch dadurch gelöst, daß der Anker des Werkzeugantriebsmotors über Schaltorgane einer Schalteinheit mit der Werkzeugrückzugseinrichtung verbunden ist, wobei die Schalteinheit von einer Netzausfall- bzw. Hilfsnetzausfall-Überwachungseinrichtung bzw. einer der überwachten Baugruppen aktivierbar ist und der Ausgang des Geschwindigkeitsgebers am ersten Eingang des analogen Zweiges der Zwanglaufsteuerung angeschlossen ist, an dessen zweiten Eingang der Ausgang einer analogen Sollwertquelle liegt, deren Steuereingang am Ausgang eines Summationsregisters angeschlossen ist, welches eingangsseitig am Ausgang eines Differenzbildners liegt, wobei der positive Eingang des Differenzbildners mit dem Ausgang des digitalen Zweiges der Zwanglaufsteuerung und der negative Eingang des Differenzbildners mit dem Weggeber des Folgeantriebes verbunden ist.
Vorzugsweise besteht der analoge Zweig der Zwanglaufsteuerung aus einem Multiplikationsglied. Die steuerbare analoge Sollwertquelle weist im günstigen Pail integrales Verhalten auf. Als steuerbare analoge Sollwertquelle und dem Multiplikationsglied ist in einer bevorzugten Ausführungsform ein Motorpotentiometer vorgesehen.
Vorteilhafterweise liegen die Zwanglaufsteuerung und der Werkstückantrieb stromversorgungsseitig an einem Hilfsnetz, welches von einem am Hauptnetz angeschlossenen Motor, der mit einem Generator und einer Schwungmasse gekoppelt ist, abgeleitet ist·'
Als Werkzeugrückzugseinrichtung wird in einer Ausführung der Werkzeugzustellmotor verwendet, dessen Anker über die Schaltorgane der Schalteinheit mit dem Anker des Werkzeugantriebsmotors in Verbindung steht.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist mit dem Hilfsnetz eine Hilfsnetzausfall-Überwachungseinrichtung verbunden, die parallel zur lietzausfall-Überwachungseinrichtung an einer Kommandoschaltung angeschlossen ist, deren Ausgang mit dem Aktivierungseingang der Schalteinheit verbunden ist·
Bei Verwendung eines fremderregten Gleichstrommotors als Leitantrieb ist die Erregerwicklung des Gleichstrommotors vorzugsweise am Hilfsnetz und parallel dazu über einen von der Hilfsnetzausfall-Überwachungseinrichtung gesteuerten Schaltkontakt am Hauptnetz angeschlossen·
Vorzugsweise ist als Schalteinheit ein Thyristorschalter in jedem der Ankerstromzweige vorgesehen, wobei die Steuereingänge der Thyristoren an der Kommandoschaltung liegen, die von der lietzausfall- bzw, Hilfsnetzausfall-Überwachungseinrichtung aktivierbar ist und von der Netzausfall-Überwachungseinrichtung an das Hilfsnetz bzw, von der Hilfsnetzausfall-Überv/achungseinrichtung an das Hauptnetz anschaltbar ist·
Ausführungsbeispiel
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt· Dabei zeigen:
Pig· 1: Ein Blockschaltbild der Zwanglaufsteuerung einschließlich einer Schaltungsanordnung zur Schadensverhütung
Pig·. 2: Ein Blockschaltbild der bezüglich des Werkzeugrückzugs und der Netz- bzw. Baugruppenausfall-Überwachung vervollständigten erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
Pig, 3 σ Eine Schaltungsausführung des analogen Zweiges der Zwänglaufsteuerung einschließlich der analogen Sollwertquelle.
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Ausführungsbeispiel
In der Pig· 1 ist ein Werkzeugantriebsmotor 8 (Leitantrieb) über einen Steller 4 mit dem Netz verbunden. Der Werkzeugantriebsmotor 8 treibt über ein Getriebe 19 einen Weggeber 20, dessen Ausgangssignale auf einen digitalen Zweig 16 einer Zwanglaufsteuerung geführt sind. Der Ausgang des digitalen Zweiges 16 der Zwanglaufsteuerung liegt am Eingang eines Differenzbildners 36, der über ein Summationsregister 37 und eine steuerbare analoge Sollwertquelle 35 mit dem Eingang eines analogen Zweiges 17 der Zwanglaufsteuerung verbunden ist. Am zweiten Eingang des analogen Zweiges 17 der Zwanglaufsteuerung · liegt der Ausgang eines Tachogenerators 18 der mit dem Werkzeugantriebsmotor 8 gekoppelt ist.
Der Ausgang des analogen Zweiges 17 der Zwanglaufsteuerung ist auf eine Antriebseinheit 14 (Folgeantrieb) geschaltet. Die Antriebseinheit I4 besteht aus einem Werkstückantriebsmotor 15» der mit einem Tachogenerator 30 und einem Weggeber gekoppelt ist. Der Ausgang des Weggebers 3I liegt als zweiter Eingang am Differenzbildner 36· Der Ausgang des Tachogenerators 30 ist mit negativem Vorzeichen auf ein Additionsglied geschaltet, an welchem der Ausgang des analogen Zweiges 17 der Zwanglaufsteuerung mit positivem Vorzeichen liegt. Der Ausgang des Additionsgliedes 23 ist über einen Verstärker 24 am lf/erkstückantriebsmotor 15 angeschlossen. Die steuerbare analoge Sollwertquelle 35 besteht aus einem Dreipunktsehalter 38 mit nachgeschaltetem Integrator 39.
Aus Pig. 2 sind weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung bezüglich des Werkzeugrückzugs und der Netz- und Bauelementenausfall-Überwachung ersichtlich.
Ein Motor 1, der am Netz liegt, ist mit einem Generator 2 und einer Schwungmasse 3 gekoppelt. Der Generator 2 erzeugt ein Drehstrom-Hilfsnetz. Am Netz ist der Steller 4 für den Werk-
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zeugantriebsmotor 8 (Leitantrieb) angeschlossen. Der Steller 4 besteht aus einem Stellglied 5 für den Anker und ein Stellglied 6 für das Feld des Werkzeugantriebsmotors 8. Zwischen die Ausgänge des Stellgliedes 5 und dem Anker-des Werkzeugantriebsmotors 8 sind Schaltkontakte 25 einer Schalteinheit 7 geschaltet, die mit einer Kommandoschaltung 9 in Verbindung stehen· Am Netz sind außerdem ein Stellglied 10 für einen Werkzeugzustellmotor 11 angeschlossen· Zwischen die Ausgänge des Stellgliedes 10 und dem Anker des Werkzeugzustellmotors 11 sind Schaltkontakte 26 der Schalteinheit 7 geschaltet, die ebenfalls mit der Kommändoschaltung 9 in Verbindung stehen· Die Kommandoschaltung 9 liegt über einen Schaltkontakt 27 einer Netzausfall-Überwachungseinrichtung 12 am Hilfsnetz bzw. über einen Schaltkontakt 28 einer Hilfsnetzausfall-Überwachungseinrichtung 13 am Netz.
Am Hilfsnetz ist die Antriebseinheit 14 sowie der digitale Zweig 16 der Zwanglaufsteuerung angeschlossen· Ausgänge aus dem digitalen Zweig 16 der Zwanglaufsteuerung, dem Stellglied 10 und dem Steller 4, welche bei Funktionsunterbrechung ihrer Baugruppen Signal führen, sind mit der Kommandoschaltung 9 verbunden. Das Stellglied 6 für die Erregung des Y/erkzeugantriebsmotors 8 liegt stromversorgungsseitig am Hilfsnetz bzw. über einen von der Hilfsnetzausfall-Überwachungseinrichtung 13 betätigbaren Schaltkontakt 29 am Hauptnetz. Die Schalteinheit 7 enthält Verbindungsleitungen zwischen dem Anker des Werkzeugantriebsmotors 8 und dem Anker des Tferkzeugzustellmotors 11 über je einen Thyristor 32; 33 in jedem Ankerstromzweig. Im Stromkreis der zusammengeschalteten Anker liegt ein Widerstand 34 zur Anpassung des«»Maximalstromes an die maximale Ankerspannung des Werkzeugantriebsmotors 8. Die Steuereingänge der Thyristoren 32; 33 sind an der Kommandoschaltung 9 angeschlossen·
Die Schaltverbindungen zur Antriebseinheit 14, dem digitalen Zweig 16 und dem analogen Zweig der Zwanglaufst euerung entsprechen der bereits nach Pig. 1 beschriebenen Schaltungsanordnung· Es wurde lediglich dem Eingang der Antriebseinheit 14
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ein Differenzbildner 21 vorgeordnet,"an dem der Ausgang des Y/eggebers 31 und der Ausgang des digitalen Zweiges 16 der Zwanglaufsteuerung geschaltet sind.
Die steuerbare analoge Sollwertquelle 35 und der analoge Zweig 17 der Zwanglaufsteuerung bestehen in einer bevorzugten Ausführungsform (Pig· 3) aus einem Motorpotentiometer 40. Der Stellmotor dieses Motorpotentiometers 40 hat die Funktion der steuerbaren analogen Sollwertquelle 35 und das Potentiometer selbst übernimmt die Punktion des analogen Zweiges 17 der Zwanglaufsteuerung·
Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung ist folgende; Die Antriebseinheit 14 als Polgeantrieb erhält ihre Sollwerte über den analogen Zweig 17 der Zwanglaufsteuerung vom Tachogenerator 18 des Werkzeugantriebsmotors 8, dem Leitantrieb. Parallel dazu werden von dem mit dem Werkzeugantriebsmotor 8 gekoppelten Weggeber 20 in Verbindung mit dem digitalen Zweig 16 der Zwanglaufsteuerung digitale Polgesollwerte gebildet und mit den Polgeistwerten verglichen, welche der Weggeber 31 des Werkstückantriebsmotors 15 ausgibt. Die im Differenzbildner 36 ermittelte Differenz dieser Digitalsignale wird über das Summationsregister 37 und den Integrator 35 zur Einstellung bzw. Nachregelung des Übersetzungsverhältnisses zwischen Leit- und Polgeantrieb im analogen Zweig 17 der Zwanglaufsteuerung herangezogen. Durch diese Ansteuerung der als Polgeantrieb wirkenden Antriebseinheit 14 wird trotz begrenzter Arbeitsgeschwindigkeit des digitalen Zweiges 16 der Zwanglaufsteuerung eine hohe Dynamik bei einfachstem Schaltungsaufbau erzielt. Das wesentliche dieser Schaltungsanordnung besteht aber darin, daß bei Ausfall des digitalen Zweiges 16 der Zwanglaufsteuerung (z.B. Rechnerausfall) der Zwanglauf des Folgeantriebes mit dem bei Ausfall aktuellen Polgesollwerten aufrechterhalten wird.
jedem erkannten Ausfall einer Baugruppe ist aber trotz des momentan fehlerfrei aufrechterhaltenen Zwanglaufes eine Notabschaltung der Maschine erforderlich, v/eil sich beim an-
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genommenen Ausfall des digitalen Zweiges 16 der Zwanglaufsteuerung ein immer größer ansteigender Restfehler einstellen würde. Andererseits kann bei Wetzausfall der Zwanglauf ohnehin nur noch kurzzeitig mit der vorhandenen kinetischen Energie der Antriebe aufrechterhalten werden, so daß zur Vermeidung des fehlerhaften Eingriffes des Wälzfräsers in das Werkstück parallel zu den genannten Maßnahmen v/eitere Maßnahmen zur Aufrechterhaltung der Stromversorgung des Folgeantriebes und seiner Ansteuerung sowie des Werkzeugrückzugs erforderlich sind.
Dazu wird bei Uetz- oder Phasenausfall und/oder bei Rechneroder Steuerungsausfall die Kommandoschaltung 9 aktiviert, welche ihrerseits in der Schalteinheit 7 die Thyristoren 32; 33 zündet und gleichzeitig durch ein abfallendes Schütz die Sehaltkontakte 25; 26 öffnet. Damit werden der Werkzeug-' antriebsmotor von seinem Stellglied 5 und der Werkzeugzustellmotor 11 von seinem Stellglied 10 getrennt und über die [Thyristoren 32; 33 so zusammengeschaltet, daß der Werkzeugantriebsmotor 8 als Generator den Werkzeugzustellmotor 11 speist und letzteren in Richtung des Werkzeugrückzuges aus dem Werkstück antreibt.
Die Stromversorgung der für die volle Funktion der Zwanglaufsteuerung und der Antriebe erforderlichen Stellglieder erfolgt aus dem Hilfsnetz, welches auf Grund des mit der Schwungmasse 3 gekoppelten Generators 2 bei Itfetzausfall mit Sicherheit solange aufrechterhalten bleibt, bis das Auseinanderfahren von Werkzeug und Werkstück realisiert ist. Der Generator 2 erzeugt Drehstrom für das Hilfsnetz, weil die Antriebseinheit 14 für den Werkstückantriebsmotor 15 3 ι 380 V Wechselspannung benötigt. Die Überwachung des Netzes wird von der Uetzausfall-tJberwachungseinrichtung 12 übernommen, welche bei Uetzausfall außer der Aktivierung der Kommandoschaltung 9 die Stromversorgung der Kommandoschaltung 9 über den Schaltkontakt 27 am Hilfsnetz sichert» In analoger Weise überwacht die Hilfsnetzausfall-Überwachungsschaltung 13 das Hilfsnetz und sichert durch Betätigung der Schaltkontakte 28 bzw. 29
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die Stromversorgung der Kommandoschaltung 9 bzw. der Erregerwicklung des Werkzeugantriebsmotors 8 über das Stellglied 6. Auf Grund der in den rotierenden Massen des Motors 1,des mit ihm gekoppelten Generators 2 sowie der mit ihm gekoppelten Schwungmasse 3 enthaltenen kinetischen Energie, liefert der Generator 2 im abgeschalteten Zustand (Uetzausfall) des Motors 1 noch genügend Energie auch zur kurzzeitigen Aufrechterhai tung des Zwanglaufes, d.h. für die Versorgungsspannung der digitalen und analogen Zweige 16; 17 der Zwanglaufsteuerung· Da auch der digitale Zweig 16 der Zwanglaufsteuerung ausfallen kann (ζ·Β· Rechnerausfall), wird durch die Rückführung der Ausgangsspannung des Tachogenerators 18 auf den analogen Zweig 17 der Zwanglaufsteuerung ein Grundsollwert für den Drehzahlregelkreis des Werkstückantriebsmotors 15 (Folgeantrieb) bereitgestellt, der eine für den Havariefall ausreichende Zwanglaufsteuerung des Folgeantriebs (Werk-Stückantriebsmotor 15) vom Leitantrieb (Werkzeugantriebsmotor 8) gewährleistet. Der digitale Zweig 16 der Zwanglaufsteuerung braucht hierbei im normalen Betrieb nur einen Teilsollwert bereitzustellen, der die aus Lastveränderungen usw. hervorgerufenen Lageabweichungen ausgleicht.
Die vorliegende Schaltungsanordnung ist als Schutzschaltung einsetzbar, die den Werkzeugvorschub bzw. das Ineinanderfahren von Werkzeug und Werkstück nur dann zuläßt, wenn bei laufender Werkzeugspindel, d.h. bei laufendem Werkzeugantriebsmotor 8 der analoge Zweig 17 der Zwanglaufsteuerung für den Grundsollwert so eingestellt ist, daß die Lageabweichung im Lageregelkreis einen vorgegebenen Wert unterschreitet, d.h. der digitale Teilsollwert muß nahezu Null sein.
Folgende Fehler werden durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung erkannt und können zu keinen Havarieschäden an Werkzeug, Werkstück und Maschine führen:
-. Phasen- und Netzspannungsausfall
(einschließlich Ausfall des Hilfsnetzes)
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- Ausfall des Werkzeug- oder Werkstückantriebes
- Ausfall der elektronischen Zwanglaufsteuerung
- Ausfall der Anpassung und Steuerung
Die erfindungsgemäße Lösung gewährleistet durch Bereitstellung von Energie für die am Zwanglauf beteiligten Baugruppen, der Sollwertvorgabe für den Werkstückantriebsmotor 15, abgeleitet von der Spannung des mit dem Werkzeugantriebsmotor 8 gekoppelten Tachogenerators 18 sowie dem Auseinanderfahren von Y/erkzeug und Werkstück durch Zuschalten des Werkzeugzustellmotors 11 in Richtung des V/erkzeugrückzugs an den als Generator geschalteten Werkzeugantriebsmotor 8 und damit dessen schnelle Abbremsung einen sicheren Schutz von Werkzeug, Werkstück und Maschinenbaugruppen vor Havarien·
Claims (10)
1. Zwanglaufsteuerung an Werkzeugmaschinen mit einer Schaltungsanordnung zur Schadensverhütung, einschließlich Werkzeug-, Y/erkstück- und/oder Maschinenschäden, insbesondere für zwanglaufgesteuerte Verzahnmaschinen, bei denen die Zwanglaufsteuerung den Werkstückantriebsmotor als !Folgeantrieb in Abhängigkeit vom Werkzeugantriebsmotor als Leitantrieb ansteuert und die Zwanglaufsteuerung aus einem analogen und einem digitalen Zweig mit einem Folgesollweginkrement-Ausgang sowie einem Istfolgeweginkrement-Ausgang besteht,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Folgesollweginkrement-Ausgang des digitalen Zweiges (16) der Zwanglaufsteuerung auf einen ersten Eingang eines getasteten digitalen Differenzbildners (36) und der Istfolgeweginkrement-Ausgang des Folgeantriebes auf den zweiten Eingang des Differenzbildners (36) geschaltet ist, dessen Ausgang auf ein Summationsregister (37) geführt ist, das mit seinem Ausgang mit dem Steuereingang einer analogen Sollwertquelle (35) in Verbindung steht, deren Ausgang auf den Sollwerteingang des analogen Zv/eiges (17) der Zwanglaufsteuerung geführt ist.
2. Zwanglaufsteuerung an Werkzeugmaschinen mit einer Schaltungsanordnung zur Schadensverhütung, einschließlich Werkzeug-, Werkstück- und/oder Maschinenschäden, hervorgerufen durch Netzausfall bzw. anderweitig ausgelöste Notabschaltungen, insbesondere für zwanglaufgesteuerte Verzahnmaschinen, bei denen die Zwanglaufsteuerung den Werkstückantrieb smo tor als Folgeantrieb in Abhängigkeit vom
' Y/erkzeugantriebsmotor als Leitantrieb ansteuert und die Zwanglaufsteuerung aus einem analogen und einem digitalen Zweig besteht, unter Verwendung eines Gleichstrommotors mit angekoppeltem Geschwindigkeitsgeber als Leitantrieb sowie einer Werkzeugrückzugseinrichtung und einem mit dem Werkstückantriebsmotor gekoppelten Weggeber, dadurch gekennzeichnet,
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daß der Anker des Werkzeugantriebsmotors (8) über Schaltorgane einer Schalteinheit (7) mit der Werkzeugrückzugseinrichtung verbunden ist, wobei die Schalteinheit (7) von einer Netzausfall-Überwachungseinrichtung (12) bzw· einer der überwachten Baugruppen (4; 10; 16) aktivierbar ist und der Ausgang des Geschwindigkeitsgebers (18) am ersten Eingang des analogen Zweiges (17) der Zwanglaufsteuerung angeschlossen ist, an dessen zweiten Eingang der Ausgang einer analogen Sollwertquelle (35) liegt, deren Steuereingang am Ausgang eines Summationsregisters (37) angeschlossen ist, welches eingangsseitig am Ausgang eines Differenzbildners (36) liegt, wobei der positive Eingang des Differenzbildners (36) mit dem Ausgang des digitalen Zv/eiges (16) der Zwanglaufsteuerung und der negative Eingang des Differenzbildners (36) mit dem Weggeber (31) des Folgeantriebes (14) verbunden ist.
3» Zwanglaufsteuerung nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der analoge Zweig (17) der Zwanglaufsteuerung aus einem Multiplikationsglied besteht.
4· Zwanglaufsteuerung nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die steuerbare analoge Sollwertquelle (35) integrales Verhalten aufweist.
5· Zwanglaufsteuerung nach Punkt 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß als steuerbare analoge Sollwertquelle (35) und dem Multiplikationsglied ein Motorpotentiometer (40) vorgesehen ist.
6. Zwanglaufsteuerung nach Punkt 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
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daß die Zwanglaufsteuerung und der Werkstückantrieb (14) stromversorgungsseitig an einem Hilfsnetz liegen, welches von einem am Hauptnetz angeschlossenen Motor (1), der mit einem Generator (2) und einer Schwungmasse (3) gekoppelt ist, abgeleitet ist·
7· Schaltungsanordnung nach Punkt 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß als Antrieb der Werkzeugrückzugseinrichtung der Werkzeugzustellmotor (11) verwendet wird, dessen Anker über die Schaltorgane der Schalteinheit (7) mit dem Anker des Werkzeugantriebsmotors (8) in Verbindung steht.
8· Schaltungsanordnung nach Punkt 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet,
daß mit dem Hilfsnetz eine Hilfsnetzausfall-Überwachungseinrichtung (13) verbunden ist, die parallel zur Uetzausfall-Überwachungseinrichtung (12) an einer Kommando^lischaltung (9) angeschlossen ist, deren Ausgang mit dem Aktivierungseingang der Schalteinheit (7) verbunden ist«
9· Schaltungsanordnung nach Punkt 1 bis 8 unter Verwendung eines fremderregten Gleichstrommotors als Leitantrieb, dadurch gekennzeichnet,
daß die Erregerwicklung des Gleichstrommotors (8) am Hilfsnetz liegt und parallel über einen von der Hilfsnetzausfall-Überwachungseinrichtung (13) gesteuerten Schaltkontakt (29) am Hauptnetz angeschlossen ist·
10· Schaltungsanordnung nach Punkt 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß als Schalteinheit (7) Thyristorschalter (32; 33) in jedem der Ankerstromzweige vorgesehen sind, wobei die Steuereingänge der Thyristoren (32; 33) an der Kommandoschaltung (9) liegen, die von der Hetz- bzw· Hilfsnetzausfall-Überwachungseinrichtung (12 bzw«, 13) aktivierbar ist und von der Netzausfall-Überv/achungseinrichtung (12) an das Hilfsnetz bzw· von der Hilfsnetzausfall-Überwachungseinrichtung (I3) an das Hauptnetz anschaltbar ist·
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- 1981-10-29 GB GB8132580A patent/GB2088592B/en not_active Expired
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