DE2313851C2

DE2313851C2 - Meßsteuerungsvorrichtung für spanende Werkzeugmaschinen, insbesondere Schleifmaschinen

Info

Publication number: DE2313851C2
Application number: DE2313851A
Authority: DE
Inventors: Mario Bologna Possati
Original assignee: Finike Italiana Marposs SpA
Current assignee: Marposs SpA
Priority date: 1972-04-10
Filing date: 1973-03-20
Publication date: 1983-04-14
Also published as: JPS5743385B2; US3846689A; CH558706A; GB1427757A; JPS498881A; FR2179829A1; FR2179829B1; DE2313851A1; SE404316B

Description

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Die Erfindung betrifft eine Meßsttuerungsvorrichtung für spanende Werkzeugmaschinen, insbesondere Schleifmaschinen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Gattung (DE-PS 8 51 004) ist vorgesehen, das Werkzeug der Werkzeugmaschine für jeden einzelnen Arbeitsgang um einen fest eingestellten Betrag zuzustellen und das Werkzeug vor dem letzten Durchgang um die zum genauen SollmaQ am Werkstück noch fehlende Maßdifferenz zuzustellen. Dies wird durch eine elektromechanische Steuerung erreicht, die einen besonderen Anschlag aufweist, der nach Maßgabe der Meßeinrichtung verstellbar ist, so daß sich für den letzten Arbeitsgang ein geänderter Zustellungsbetrag für das Werkstück einstellen läßt, um das Werkstück im letzten Arbeitsgang auf Sollmaß abzutragen. Eine derartige, mit mechanischen Anschlägen arbeitende Meßsteuerungsvorrichtung wird als nicht mehr zeitgemäß angesehen, sie setzt das Vorhandensein besonderer Mittel zur Anpassung der Zustellung vor dem letzten Arbeitsgang an die jeweils noch vorhandene Abweichung vom Sollmaß des Werkstücks voraus. Es ist bei Meßsteuerungen auch bekannt (DE-OS 20 02 525), die von einem Meßtaster ermittelten Werkzeugmaße als Abweichung vom Sollmaß in Speicher einzugeben und den Speicherinhalt als Korrekturwert für die Weginformation zu berücksichtigen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, die Meßsteuerungsvorrichtung der eingangs geschilderten Art so auszubilden, daß sich mit einfachen Mitteln auch dann eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit erzielen läßt, wenn die Werkzeugmaschine keine Mittel aufweist, mit denen der Zusieüungsbetrag für den leizten Arbeitsgang selbsttätig so einstellbar ist, daß sich letztlich das Sollmaß des Werkstückes ergibt

Diese Aufgabe ist in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Die Vergleichseinrichtung erhält somit zwei Werte, nämlich das Werkstückmaß, das im gerade abgeschlossenen Arbeitsgang erreicht worden ist und das Werkstückmaß, das im vorausgegangenen Arbeitsgang erreicht worden ist. Aus diesen Werten wird der Differenzbetrag gebildet welcher der im gerade abgeschlossenen Arbeitsgang abgetragenen Materialdicke entspricht. Die Vergleichseinrichtung errechnet nun unter Zugrundelegung dieses Differenzbetrages die beim nächstfolgenden Arbeitsgang entstehende Abweichung vom Sollmaß des Werkstückes. Es wird nur dann ein folgender Arbeitsgang ausgeführt, wenn damit die Abweichung vom Sollmaß kleiner wird als die bereits beim gerade abgeschlossenen Arbeitsgang erreichte Abweichung des Werkstückmaßes vom Sollmaß. Im anderen Fall wird das Steuersignal zum Ausführen des folgenden Arbeitsganges unterdrückt. Die einfachste Ausführung der Vergleichsschaltung ergibt sich dann, wenn in jedem einzelnen Arbeitsgang stets die gleiche Materialdicke abgetragen wird. Es ist aber auch möglich, daß sich die abzutragende Materialdicke ändert, insbesondere um bestimmte Beträge abnimmt. Auch in diesem Fall läßt sich in einfacher Weise von der Vergleichseinrichtung aus der im gerade abgeschlossenen Arbeitsgang abgetragenen Materialdicke und der Änderung gegenüber der im vorhergehenden Arbeitsgang abgetragenen Materialdicke die Abweichung vom Sollmaß errechnen, die sich beim nächsten Arbeitsgang ergeben würde, so daß bestimmt werden kann, ob der nächstfolgende Arbeitsschritt noch ausgeführt werden soll oder nicht.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert

Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einzelner Arbeitsgänge einer spanenden Werkzeugmaschine,

Fig.2 das Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Fig. 3 das Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels,

Fig.4 das Schaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels.

Kurve 11 der Fig. 1 stellt in schematischer Form d'-e Bearbeitung eines Werkstücks, insbesondere mit einer Schleifmaschine dar.

Die Ordinate zeigt das Werkstückmaß S an, das in jedem Arbeitsgang erreicht wird und das von einer Maßeinrichtung, die nicht gezeigt ist, ermittelt wird.

Herkömmlicherweise wird die Bearbeitung angehalten, sobald ein Werkstückmaß angezeigt wird, das in etwa gleich ist dem Sollmaß S₀ des Werkstücks.

Es kann vorkommen, daß das Werkstückmaß S_n gegenüber dem Sollmaß S₀ ein geringes Übermaß aufweist, so daß die Maschine einen weiteren Arbeitsgang ausführt und daher das Werkstück ein deutliches Untermaß erhält.

Das anhand der F i g. 2 erläuterte Ausführungsbeispiel ist für den Fall gedacht, daß die abgetragene Materialdicke bei jedem Arbeitsgang im wesentlichen konstant bleibt Dieses Ausführungsbeispiel gestattet es, die Streuung der Werkstückmaße durch Vergleich der zuletzt abgetragenen Materialdicke mit der Dicke des noch zu zerspanenden Werkstoffs zu verkleinern. so

Wenn die Hälfte der im gerade abgeschlossenen Arbeitsgang abgetragenen Materialdicke größer ist als die noch verbleibende Werkstoffdicke, dann wird die Bearbeitung angehalten, da eine weitere Abtragung einen Fehler bewirken würde, der größer ist als der bereits vorhandene.

Bezeichnet S_n das Werkstückmaß nach dem letzten Arbeitsgang, S_n-, das Werkstückmaß nach dem vorletzten Arbeitsgang und S₀ das Sollmaß des Werkstücks, dann gilt folgende Gleichung:

Setzt man aus den obenerwähnten Gründen So — 0, dann gilt für die vorhergehende Gleichung der folgende Ausdruck:

3S_n-S_n-, SO

Sobald diese Bedingung erfüllt ist, also diese Ungleichheit erkannt ist, wird der Bearbeitungsvorgang unterbrochen. Damit entspricht die größte mögliche theoretische Sollmaßabweichung der halben Schnittiefe.

Andererseits ist die größte Abweichung bei herkömmlichen Arbeitsweisen bei konstanter Zustellgröße gleich der gesamten Schnittiefe, so daß die Abweichung durch die Vorrichtung der F i g. 2 um die Hälfte herabgesetzt wird.

Die Vorrichtung umfaßt einen Speicher 21 und einen Hilfsspeicher 22. Das Ausgangssignal des Meßgeräts (nicht gezeigt) gelangt an den Eingang des Speichers 21, der nach jedem Arbeitsgang die aufeinanderfolgenden Werte des Signals S speichert.

Der Hilfsspeicher 22, dessen Eingang an den Ausgang des Speichers 21 geführt ist, speichert die Signale für den ausgeführten vorletzten Arbeitsgang, d. h. die Werte, die nacheinander im Speicher 21 gelöscht u/prHpn

Wenn die auf den /Men Arbeitsgang bezogenen Signale S_n dem Speicher 21 eingegeben werden, dann werden die auf den Arbeitsgang /1— 1 bezogenen Signale S_n-, an den Hilfsspeicher 22 übertragen.

Außerdem gibt der Hilfsspeicher 22 ein Ausgangssignal ab, dessen Vorzeichen dem seines Eingangssignals entgegengesetzt ist.

Die in den Speichern 21 und 22 enthaltenen Signale gelangen über zwei Widerstände 26 und 27 an den negativen Eingang eines Rechenverstärkers 24. Der Wert des Widerstandes 26 beträgt ein Drittel des Wertes des Widerstands 27.

Der positive Eingang des Rechenverstärkers 24 ist an Masse geführt. Somit gibt der durch einen Widerstand 28 gegengekoppelte Rechenverstärker 24 ein Ausgangssignal ab, das der Größe 3S_n- S_n-\ proportional ist. Diese Größe kann direkt zur Steuerung der Werkzeugmaschine verwendet werden, indem diese angehalten wird, sobald die Größe unter Null abfällt

Verschiedene moderne Werkzeugmaschinen sind mit Vorschubmotoren, beispielsweise mit elektrischen Schrittmotoren, ausgestattet, die eine sehr feine, schnelle und genaue Regelung des Werkzeugvorschubs gestatten. Die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung kann in die Vorrichtung der F i g. 3 abgeändert werden, um sie vorteilhafterweise bei solchen Werkzeugmaschinen einzusetzen, womit sich eine weitere Herabsetzung der Abweichung des Istwerts der bearbeiteten Werkstücke vom Sollmaß ergibt

Der Ausgang des Rechenverstärkers 24 ist gemäß F i g. 3 mit einer Steuerklemme 29 eines elektronischen Schalters 30 verbunden.

Der elektronische Schalter 30 ist zwischen den Ausgang des Speichers 21 und den Eingang einer Steuerungseinrichtung 31 eines elektrischen Schrittmotors 32 geschaltet.

Der Schrittmotor 32 wirkt auf den nicht gezeigten Werkzeugschlitten der Maschine und führt einen programmierten Vorschub des Werkzeugs gegenüber dem Werkstück aus.

Falls erforderlich kann der programmierte Vorschub durch die Vorrichtung am Ende der Bearbeitung wie folgt beeinflußt werden. Die Schaltung mit den Speichern 21, 22, zwei Widerständen 33 und 34 sowie mit dem Rechenverstärker 24 ist so ausgelegt, daß kontrolliert wird, ob

S„< (S_n- ,-S_n).
das heißt

Sobald diese Ungleichheit erkannt ist, erreicht das Ausgangssignal des Verstärkers 24 den Wert 0 oder fällt noch darunter ab, wodurch der elektronische Schalter 30 durchschaltet. Das Signal S_n gelangt dann zur Steuerung 31 für den Schrittmotor 32, damit dieser eine Vorschubbewegung bzw. Zustellung für den anschließenden Schnitt vollzieht, mit welchem man ein bearbeitetes Werkstück mit dem genauen Sollmaß erhält.

In der Praxis kann die Steuerung 31 einen Frequenzwandler besitzen, der Ausgangsimpulse abgibt, derer Frequenz proportional der Amplitude der Eingangsspannung ist.

Die Vorrichtungen der F i g. 2 und 3 lassen sich so abändern, daß sie dann eingesetzt werden können, wenn

die in den aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen zu zerspanende Werkstoffmenge nicht konstant ist. Beispielsweise kann es vorkommen, daß sich die Zerspanungsmenge ändert, insbesondere daß sie um bestimmte Prozentsätze oder festgesetzte Beträge abnimmt. In diesen Fällen kann die Vorrichtung der F i g. 2 so abgeändert werden, daß die Bearbeitung unterbrochen wird, sobald die zweifache Dicke des noch abzutragenden Werkstoffes gleich oder kleiner ist als die errechnete Größe der im nächsten Arbeitsgang abzutragenden Materialdicke.

Angenommen, die Materialdicke S_n-S_n-\ differiere gegenüber der Materialdicke S„_2 —S„_i des vorhergehenden Arbeitsgangs um die konstante Größe K, dann ist

und die Bearbeitung wird angehalten, sobaid

i.Sy [(S_n-, -S_n) -K]

ist, d. h. sobald

4S_n-3S„-i+S_n-₂£0

ist.

Damit ist es offensichtlich, daß die Vorrichtung der Fig.2 grundsätzlich auch für diesen Fall gilt. Man braucht nur einen weiteren Speicher mit zugehörigem Widerstand zuzuschalten und die Schaltbauteile entsprechend zu wählen.

Die vorstehend beschriebene, abgeänderte Vorrichtung kann weiterhin nach dem Beispiel der Fig.4 , vervollständigt werden, damit sie Funktionen wie die Vorrichtung gemäß F i g. 3 durchführen kann.

Die Vorrichtung gemäß F i g. 4 umfaßt die Speicher 21, 22 und 35, deren Ausgangssignale den Werkstückmaßen S_n, S_n-I und S/1-2 entsprechen. Die Ausgänge der to Speicher 21,22,35 sind über entsprechende Widerstände 36, 37, 38 an den negativen Eingang des Rechenverstärkers 24 geführt. Die anderen Bauteile der F i g. 4 entsprechen denen der F i g. 3.

Die Schaltung gemäß F i g. 4 vergleicht die Signale S_n, is S_n-i,S_n_2,um nachzuprüfen,ob

S„£[(S„-,-S„)-Kl
nämlich

ist

Sobald diese Ungleichheit erkannt ist, bewirkt der Verstärker 24 eine Ansteuerung des elektronischen Schalters 30, so daß an der Steuerung 31 für den Motor 32 das Signal S_n anliegt, welches die Schnittiefe des Werkzeugs beim nächsten Arbeitsgang so regelt, daß sich ein Werkstück ergibt, dessen Abmessung im wesentlichen dem Sollmaß entspricht

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Meßsteuerungsvorrichtung für spanende Werkzeugmaschinen, insbesondere Schleifmaschinen, bei -, denen zur Bearbeitung eines Werkstücks auf ein bestimmtes Maß mehrere aufeinanderfolgende Arbeitsgänge durchgeführt werden, mit einer Meßeinrichtung, die nach jedem Arbeitsgang ein Meßsignal für das erreichte Werkstückmaß liefert und mit einer Vergleichseinrichtung, die aus diesem Meßsignal und dem Sollmaß des Werkstücks ein Differenzsignal bildet das für die Steuerung der Werkzeugmaschine maßgebend ist,dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichseinrichtung jeweils ein Differenzsignal aus dem im vorangegangener. Arbeitsgang (n—l) erreichter. Werkstück/ (s<,-\) und dem im gerade abgeschlossenen Arbeitsgang (n) erreichten Werkstückmaß (s„) zugeführt wird, daß die Vergleichseinrichtung dieses Differenzsignal, das jeweils der im gerade abgeschlossenen Arbeitsgang abgetragenen Materialdicke (s„-1 — S_n) entspricht mit der verbleibenden Abweichung vom Sollmaß (so) des Werkstücks vergleicht und daß der Steuerung der Werkzeugmaschine ein Steuersignal zum Unterdrücken des folgenden Arbeitsganges zugeführt wird, wenn der folgende Arbeitsgang eine Abweichung vom Sollmaß (so) ergeben würde, die größer als die Abweichung des beim gerade abgeschlossenen Arbeitsgang (n) erreichten Werkstückmaßes (s„) vom Sollmaß (so) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß ein erster Speicher (21) für die jeweils nach dem gerade abgeschlossenen Arbeitsgang (n) gemessenen Werkstückmaße (s„) und weitere Speicher (22,35) für die jeweils nach vorangegangenen Arbeitsgängen (n—\,n—2) gemessenen Werkstückmaße (s„-\, s„-2) vorgesehen sind und daß die Ausgänge der Speicher an die Eingänge der Vergleichsschaltung (24, 28, 36, 37, 38) angeschlossen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal zum Unterdrücken des folgenden Arbeitsganges erzeugt wird, wenn die Hälfte der beim folgenden Arbeitsgang zu entfernenden Materialdicke (s_n-\—s„) größer ist als die beim gerade abgeschlossenen Arbeitsgang (n) erreichte Abweichung des Werkstückmaßes (s„) vom Sollmaß fo).

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß das Steuersignal zum Unterdrücken des folgenden Arbeitsganges erzeugt wird, wenn die Hälfte der beim folgenden Arbeitsgang zu entfernenden Materialdicke (s„-\—s„) gleich ist der beim gerade abgeschlossenen Arbeitsgang (n) erreichten Abweichung des Werkstückmaßes (s„) vom Sollmaß (so).