Elektrische Kopierregeleinrichtung für spanabhebende Werkzeugmaschinen
Zusatz-Patentanmeldung zum Patent .............. (Patentanmeldung P 15 13 361.9-14)
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Kopierregeleinrichtung für spanabhebende
Werkzeugmaschinen, bei der die Kopierregelung nur in einer Koordinate erfolgt und
als Messglied ein Geschwindigkeitsmessglied vorgesehen ist, dessen elektrisches
Signal der Geschwindigkeit des Schablonenfühlorgans nach Richtung und.Electric copy control device for cutting machine tools
Additional patent application for patent .............. (patent application P 15 13 361.9-14)
The invention relates to an electrical copier control device for machining
Machine tools in which the copy control only takes place in one coordinate and
a speed measuring element is provided as the measuring element, its electrical
Signal of the speed of the template sensing organ in direction and.
Wert entspricht und den Soll-Wert darstellt für die Geschwindigkeitsregelung
des Antriebes für den Kopiervorschub des Werkzeugschlittens und dass ein auf die
gegenseitige Zage des Schablonenfühlorgans und des Werkzeugschlittens ansprechendes
Lagemessglied vorgesehen ist, dessen elektrisches Ausgangssignal das Regelsignal
für die Geschwindigkeit des Kopiervorschubes im Sinne einer konstanten gegenseitigen
Zage des Schablonenfühlorgans und des Werkzeugschlittens korrigiert, gemäss Patent
......... (Patentanmeldung P 15 13 361.6-14). Gemäss der Hauptanmeldung ist das
SchablonenfÜhlorgan als Schablonenschlitten ausgebildet, auf dem das hagemessglied
angeordnet ist, das mit
einem mit dem Werkzeugschlitten über ein
mechanisches Getriebe verbundenen Hilfsschlitten in Wirkverbindung steht. Die Aufgabe
der Erfindung bestand darin, die Hauptanmeldung noch zu verbessern und zwar dahingehend,
dass die Erschütterungen am Frässchlitten durch das Fräsen zu stark werden könnten
und dadurch die Messungen sehr ungünstig beeinflusst oder sogar unmöglich machen
würden. Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass der Steuerschlitten mit
dem Schablonenschlitten, der Schablone und dem Vorschubantrieb in eine bauliche
Einheit zusammengefasst sind, wobei die Schablone auf einer Achse angeordnet
ist, die zwangsläufig mittels eines mechanischen oder elektfischen Gleichlaufantriebes
mit dem WerkstÜck-Spindelantrieb verbunden ist, und die Achse gleichzeitig dazu
dient, die Drehzahlen der Werkstück-Spindel zu steuern. Diese bauliche Einheit ist
derart getrennt an der Maschine montiert, dass verhindert wird, dass die Erschütterungen,
die der Fräser auf den Fräser-Schlitten überträgt, auf die Vorschub- und Regeleinheit
übertragen werden. Ausserdem hat aber die Zusammenfassung der gesamten Steuerung
an einer Stelle bedienungsmässig sehr grosse Vorteile, da nicht nur das Einrichten
an einer Stelle vor-genommen, sondern euch die Arbeitsweise der
Maschine
an einer Stelle kontrolliert werden kann.
Ein weiterer entscheidender
Vorzug dieser Zusammenfassung der Regeleinheit besteht aber darin, daß diese Einheit
für eine ganze Reihe von Maschinen verwendet werden kann, da die Größe des Vorschubantriebs
nicht mit der Maschinengröße wächst, sondern es wächst im Wesentlichen nur die Leistung
des Fräserantriebes. Aus statischen Gründen wird das Getriebe des Vorschubes so
ausgeführt, daß auch große Maschinen damit angetrieben werden können. Die gleiche
Baueinheit kann also für Maschinen mit beispielsweise Hüben von 5o bis 5oo mm verwendet
werden. Der neue ausserdem erfindungsgemässo vorgesehene Antrieb ist deshalb besonders
vorteilhaft, weil die Schablone in jedem Fall die gleiche Drehzahl wie das Werkstück
haben muß. Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Antrieb für
die Schablone, der also mit dem Werkstück gekoppelt ist, deshalb in die Regelbaueinheit
mit einbegriffen. Dabei kann nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die
Achse, die die Schablone für die Werkstück-Spindel trägt und die zwangsläufig mit
dem Werkstück-Spindelantrieb mittels eines mechanischen oder elektrischen Gleichlauf-Antriebes
verbunden ist, gleichzeitig benutzt werden,
die Drezahlen der Werkstück-Spindel zu steuern.
Da diese Drehzahlen
rechnungsmässig festgelegt sind und durch die Kopierregelung nicht beeinflusst werden,
kann auf diese Achse eine besondere Drehzahl-Schablone Aufgesetzt werden, die über
einen Signalgeber, der ein analoger Drehfeldgeber oder ein analoges digitales Signalgerät
sein kann, entsprechend der Winkelstellung dem WerkstÜck-Spindelantrieb entsprechende
Drehzahlen vorschreibt. Weiterhin kann auch als eine weitere AusfÜhrungsform der
Erfindung zu diesem Drehzahl-Signalgeber noch eine Einrichtung vorgesehen sein,
die das Gesamtniveau aller Drehzahlen prozentual höher oder tiefer setzt. Bei Drehfeldgebern
wird dieses so durchgeführt, dass durch einen vorgeschalteten Drehtransformator
die Erregung des Drehfeldgebers sinngemäss herauf oder herunter gesetzt wird. Dadurch
ist trotz der festen Drehzahl-Schablone für den Werkstück-Spindelantrieb noch eine
Anpassung des Fräsvorganges an den Zustand des Fräsers oder/und der Härte des Werkstückes
selbst möglich. Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist auf der Achse
des Schablonenantriebs eine Scheibe mit einem Nocken aufgesetzt, der in Verbindung
mit einem Genauigkeits-Endtester die Zage des Werkstückes bestimmt und die Einstechbewegung
erst dann freigibt, wenn das Werk-
stück diese Lage eingenommen hat.
Hierdurch
wird erreicht, dass das Werkstück bei Beginn. der Einstechbewegung immer eine bes#immte
Zage einnimmt, d.h., sich in einer Ausgangsstellung befindet. Bei Wechseln des Werkstückes
gegen eine andere Form und Grösse sind, soweit es sich um die Vorschubgeschwindigkeit,
die Grösse des Werkstückes und die Werkstück-Spindeldrehzahlen handelt, also nur
die beiden Schablonen auszuwechseln. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Schema des gesamten mechanischen An-
triebs und des mechanischen Teils der
Nachlaufsteuerung einschliesslich der Ko-
pierregeleinrichtung.
Fig. 2 einen Drehfeldgeber zur Steuerung der Dreh-
zahl des Werkstück-Spindelmotors als Schema.
Zig. 3 die zur Fig. 2 gehörigen Steuerkurven.
In Fig. 1 ist 4 das Werkstück, das zentrisch aufgespannt ist und vor dem sich der
Werkzeugschlitten 12 befindet, mit dem Werkzeug (F). Es kann auch ein zweiter Werkzeugschlitten
angeordnet sein, der hier nicht gezeigt ist. Das Werkstück 4 erhält seinen Antrieb
über Schneckentriebe 3o, ein Zahnradpaar 4o/41, ein Kegelradpaar 42/43 und weitere
Vmrgelege von dem WerkstÜck-Spindelantriebsmotor 16.
Die Schablone
2 wird über die Welle 11, die Kupplung 21, das Zahnradpaar 44/45 ebenfalls vom Werkstück-Spindelantriebsmotor
16 mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Werkstück 4 angetrieben. Der Schablonenschlitten
1 wird mit einer unabhängigen Kraft.5, im vorliegenden Fall ein hydraulischer Kolben
46 im Zylinder 47, gegen die Schablone 2 gedrückt, wobei die Umfangsgeschwindigkeit
der Schablone 2 in eine entsprechende Vorschub-Geschwindigkeit des Schablonenschlittens
1 umgesetzt wird. Der Schablonenschlitten 1 treibt das Geschwindigkeitsmessglied
6 über eine Zahnstange 48 an, und zwar über die im gesamten Vor- und Rücklauf zurüc#gelegte
Vorschubstrecke, die bei einem Hub von 50 mm - Zoo mm ist. Auf dem Schablonenschlitten
1 ist der 3-Punkt-Fühler 3 neben ihm und der Hilfsschlitten 7 angeordnet. DerHilfsschlitten
d7 wird durch den Vorschub-Regelmotor 8 angetrieben, der auch den Werkzeugschlitten
12 antreibt. Der Hilfsschlitten 7 folgt dem Schablonenschlitten 1. Der Antrieb des
Hilfsschlittens 7 kann natürlich auch ähnlich wie die Verbindung . zwischen Werkstückspindel
und Schablonenantrieb über einen elektrischen Gleichlaufantrieb erfolgen. Der Hilfsschlitten
7 wird über das Schneckengetriebe 36 gleichsinnig mit dem Werkzeugschlitten 12 angetrieben.
Er trägt eine Nockenleiste 1o, die auf einen Endschalter-Kasten 49 wirkt. Der Eilvorlauf
wird über den Endschalter 1o.1 abgeschaltet, der zugleich auf Vorschub, und zwar
auf die Vorschub-Geschwindigkeit v1, umschaltet.
Über den Endschalter
1o.2 wird auf die Vorschub-Geschwindigkeit v2 umgeschaltet. Die beiden Vorschub-Geschwindigkeiten
v1 und v2 können durch Potentiometer beliebig eingestellt werden. Der Eilgangmotor
26 treibt über die Kupplung 27 und über die Welle 28 über ein Schneckengetriebe
29 den Frässchlitten 12 mit einer konstanten Geschwindigkeit an. Der Vorschub erfolgt
durch den Gleichstrom-Regelmotor 8 und die Kupplung 31. Der Fräser F wird über ein
Schneckengetriebe durch den Drehstrommotor 5o angetrieben. Er läuft durch, bis eine
Kurbelwelle fertig bearbeitet ist. Die Nockenscheibe 18 auf der Achse 13 dient dazu,
die genaue Ausgangsstellung der Werkstück-Spindel für den Arbeitsbeginn festzulegen.
Bei Fräsbeginn muß der zu fräsende Zapfen horizontal zum Fräser F liegen.Value corresponds and represents the setpoint value for the speed control of the drive for the copy feed of the tool slide and that a position measuring element responding to the mutual toothing of the stencil sensing element and the tool slide is provided, the electrical output signal of which is the control signal for the speed of the copy feed in the sense of a constant mutual Zage of the template sensing element and the tool slide corrected, according to patent ......... (patent application P 15 13 361.6-14). According to the main application, the template sensor is designed as a template slide on which the hage measuring element is arranged, which is in operative connection with an auxiliary slide connected to the tool slide via a mechanical transmission. The object of the invention was to improve the main application to the effect that the vibrations on the milling slide could become too strong as a result of the milling and this would have a very unfavorable influence on the measurements or even make them impossible. To solve this problem, it is proposed that the control slide with the template slide, the template and the feed drive are combined in one structural unit, the template being arranged on an axis which is inevitably connected to the workpiece spindle drive by means of a mechanical or electrical synchronous drive , and the axis is also used to control the speeds of the workpiece spindle. This structural unit is mounted separately on the machine in such a way that the vibrations that the milling cutter transmits to the milling cutter carriage are prevented from being transmitted to the feed and control unit. In addition, but the summary of the entire control in one place easy comparatively very large benefits, because not only set up at one point put forward, but you the operation of the machine can be controlled at one point. Another decisive advantage of this combination of the control unit is that this unit can be used for a whole range of machines, since the size of the feed drive does not grow with the size of the machine, but essentially only the power of the cutter drive increases. For static reasons, the feed mechanism is designed in such a way that it can also be used to drive large machines. The same structural unit can therefore be used for machines with, for example, strokes of 50 to 50 mm. The new drive also provided according to the invention is particularly advantageous because the template must always have the same speed as the workpiece. According to a further embodiment of the invention, the drive for the template, which is therefore coupled to the workpiece, is therefore included in the control unit. According to a further embodiment of the invention, the axis which carries the template for the workpiece spindle and which is inevitably connected to the workpiece spindle drive by means of a mechanical or electrical synchronous drive can be used at the same time, to control the speeds of the workpiece spindle. Since these speeds are determined by calculation and are not influenced by the copy control, a special speed template can be placed on this axis, which via a signal transmitter, which can be an analog rotary field encoder or an analog digital signal device, according to the angular position of the workpiece spindle drive prescribes corresponding speeds. Furthermore, as a further embodiment of the invention for this speed signal generator, a device can also be provided which sets the total level of all speeds higher or lower percentage. In the case of rotary field sensors, this is carried out in such a way that the excitation of the rotary field sensor is increased or decreased accordingly by an upstream rotary transformer. As a result, despite the fixed speed template for the workpiece spindle drive, it is still possible to adapt the milling process to the condition of the milling cutter and / or the hardness of the workpiece itself. According to a further embodiment of the invention, a disc is mounted with a cam on the axis of the stencil drive, which in conjunction with a precision Endtester determines the Zage of the workpiece and the piercing movement only releases when the workpiece this situation has taken. This ensures that the workpiece is at the beginning. the piercing movement always assumes a certain hesitation, that is, is in an initial position. When changing the workpiece to a different shape and size, only the two templates have to be exchanged, as far as the feed speed, the size of the workpiece and the workpiece spindle speeds are concerned. An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. Fig. 1 is a diagram of the entire mechanical
drive and the mechanical part of the
Follow-up control including the co-
pier control device.
Fig. 2 shows a rotary field encoder for controlling the rotary
number of workpiece spindle motor as a scheme.
Zig. 3 the control cams associated with FIG. 2.
In Fig. 1, 4 is the workpiece, which is clamped centrally and in front of which the tool slide 12 is located, with the tool (F). A second tool slide, which is not shown here, can also be arranged. The workpiece 4 receives its drive via worm drives 3o, a pair of gears 4o / 41, a bevel gear pair 42/43 and other gear units from the workpiece spindle drive motor 16. The template 2 is also via the shaft 11, the coupling 21, the gear pair 44/45 driven by the workpiece spindle drive motor 16 at the same speed as the workpiece 4. The stencil carriage 1 is pressed against the stencil 2 with an independent force 5, in the present case a hydraulic piston 46 in the cylinder 47, the peripheral speed of the stencil 2 being converted into a corresponding advance speed of the stencil carriage 1. The template carriage 1 drives the speed measuring element 6 via a toothed rack 48, specifically over the feed distance covered in the entire forward and reverse movement, which is zoo mm with a stroke of 50 mm. On the template slide 1, the 3-point sensor 3 is arranged next to it and the auxiliary slide 7. The auxiliary slide d7 is driven by the feed control motor 8, which also drives the tool slide 12. The auxiliary slide 7 follows the template slide 1. The drive of the auxiliary slide 7 can of course also be similar to the connection. between the workpiece spindle and the template drive via an electrical synchronous drive. The auxiliary slide 7 is driven in the same direction as the tool slide 12 via the worm gear 36. It carries a cam strip 1o which acts on a limit switch box 49. The rapid advance is switched off via the limit switch 1o.1, which at the same time switches to feed, namely to feed speed v1. The limit switch 1o.2 is used to switch to the feed speed v2. The two feed speeds v1 and v2 can be set as required using a potentiometer. The rapid traverse motor 26 drives the milling carriage 12 via the coupling 27 and via the shaft 28 via a worm gear 29 at a constant speed. The feed is effected by the direct current regulating motor 8 and the coupling 31. The milling cutter F is driven by the three-phase motor 5o via a worm gear. It runs through until a crankshaft is finished. The cam disk 18 on the axis 13 is used to determine the exact starting position of the workpiece spindle for the start of work. At the start of milling, the tenon to be milled must be horizontal to milling cutter F.
Diese Ausgangslage ist sowohl für die Einstechbewegung des Frässchlittens
12 als auch für den Anfang der Kopierbewegung maßgebend. Der Endtaster 2o verriegelt
deshalb den Fräservor-Schub, wenn er nicht betätigt ist. Gleichzeitig dient der
Schalter 2o aber auch der Abschaltung am Ende des Kopiervorganges, also nach genau
36o0 Drehung des Kurbelzapfens. An diesem Punkt erfolgt der Eilrücklauf des Werkzeugschlittens
in die Grundstellung.
Auf der Welle 13, auf der die Schablone 2
sitzt, ist eine Scheibe 18 mit einem Nocken 19 angeordnet, der für die genaue Grundstellung
der Werkstück-Spindel dient und mit dem Endschalter 2o zusammen arbeitet. Für die
Steuerung der Drehzahl des Werkstück-Spindelmotors 16 wird ein kontaktloser Drehfeldgeber
15 benutzt (Fig. 2). Dieser Drehfeldgeber wird von einer Steuerkurve 14, die auf
der von . der Werkstückspindel abhängigen Steuerwelle 13 sitzt, betätigt. Ein bestimmter
Winkelausschlag der Steuerkurve 14 gibt eine bestimmte Werkstück-Spindeldrehzahl
(Fig. 3). Hierbei kann durch den vorgeschalteten Drehtransformator 17 die Erregung
des Drehzahlreglers noch gesteuert werden. Dies isterforderlich, um die von der
Steuerkurve 14 festgelegten Drehzahlen im ganzen nach oben oder nach.unten verändern
zu können, und zwar im Bereich der in der Fig. 3 angegebenen beiden Kurven I und
II, wobei I 50 % und II - loo 9b der Erregung des Drehfeldgebers 15 darstellt.This starting position is both for the grooving movement of the milling slide
12 as well as for the beginning of the copying movement. The limit switch 2o is locked
therefore the cutter advance when it is not actuated. At the same time, the
Switch 2o but also the shutdown at the end of the copying process, so after exactly
36o0 rotation of the crank pin. At this point, the tool slide returns quickly
in the basic position.
On the shaft 13 on which the template 2
sits, a disc 18 is arranged with a cam 19, which is for the exact basic position
the workpiece spindle is used and works together with the limit switch 2o. For the
A contactless rotary field encoder is used to control the speed of the workpiece spindle motor 16
15 is used (Fig. 2). This rotary field encoder is controlled by a cam 14, which is on
that of. the workpiece spindle dependent control shaft 13 is actuated. A certain one
The angular deflection of the control cam 14 gives a certain workpiece spindle speed
(Fig. 3). Here, the upstream rotary transformer 17, the excitation
of the speed controller can still be controlled. This is required in order to
Control cam 14 set speeds as a whole upwards or downwards
to be able to, namely in the area of the two curves I and
II, where I represents 50% and II - loo 9b of the excitation of the rotary field encoder 15.