DE569705C - Werkzeugmaschine mit einer Vorrichtung zum Einstellen der jeweiligen Betriebsverhaeltnisse an Skalen - Google Patents

Description

Die Ermittlung der günstigsten Bedienungsschaltung von Werkzeugmaschinen gehört zu den wichtigsten Aufgaben der wirtschaftlichen Fertigung. Die theoretischen Grundlagen sind weitgehend erforscht, ihre volle Nutzanwendung scheitert aber oft daran, daß noch keine Hilfsmittel bekannt sind, die genügend vollkommen und doch gleichzeitig einfach genug zu handhaben sind und mit denen man ohne umständliche Organisation dieses Teils der Arbeitsvorbereitung und ohne besonders hierfür ausgebildete Betriebsbeamte und Arbeiter auskommen kann.

Um die günstigste Bedienungsschaltung zu ermitteln, müssen gleichzeitig Maschine, Werkstoff, Werkzeug und Arbeitsvorgang berücksichtigt werden. Daraus ergeben sich mitunter (z. B. beim Wellendrehen) acht, neun Umstände, die nach den Forderungen der neu-

ao zeitlichen Betriebswissenschaft und den Bedingungen des neuzeitlichen Präzisionsbaues in Rechnung gezogen werden müssen:

Dadurch, daß Tabellen sich in der Regel nur für die Darstellung von Funktionen nur zweier Veränderlichen eignen, wären in manchen Fällen gegen acht Tabellen nötig. Die Handhabung solcher rechnerischer Unterlagen erfordert eine Fertigkeit, die man nur bei besonders geschultem Personal erwarten kann.

Eine Sicherheit dafür, daß die Ermittlung 3" der gesuchten Bedienungsschaltung durch alle Tabellen hindurch richtig geführt wurde, ist in keiner Weise gegeben. Außerdem erfordert solch ein Rechenverfahren einen erheblichen Zeitaufwand und ebenso langen Stillstand der Maschine. Werden nur einige Betriebsumstände in Zahlentafeln festgehalten (wozu man gegenwärtig infolge der oben geschilderten Schwierigkeiten gezwungen ist), so kann nur eine annähernde grobe Rechnung durchgeführt und ein Ergebnis erzielt werden, das keineswegs dem neuzeitlichen Stand der Wissenschaft entspricht. Die hierbei entstehenden Verluste können unerwartet groß werden.

Diese Erkenntnis dringt immer mehr durch, und man wendet sich, in letzter Zeit schon öfter der rechnerischen Ermittlung der Bedienungsschaltung zu. Es sind bereits hierfür besonders eingerichtete Rechenschieber bekannt, die aber noch nicht als befriedigende Lösung des Problems angesehen werden können, sondern nur die erste Stufe einer beginnenden Entwicklung bilden. Die Unvollkommenlieit in ihrer Anwendung liegt im folgenden: Soll die Bedienungsschaltung mit Hilfe eines Rechenschiebers oder auf anderem Wege im Büro vorher ermittelt werden, so

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muß im voraus bekannt sein, auf welcher Maschine die durchzurechnenden Arbeitsgänge vorgenommen werden; dieses ist aber nur selten und nur bei weitgehend durchgebildeten Betrieben der Fall. Aber selbst bei so günstigen Umständen tritt die Schwierigkeit entgegen, das Ergebnis der Rechnung dem Arbeiter zu übermitteln. Denn es handelt sich in den meisten Fällen um mehrere »ο Arbeitsgänge, die an einem Werkstück in einer Aufspannung an derselben Maschine vorgenommen werden, wobei jedem dieser Arbeitsgänge eine andere Schaltung der Maschine zukommt. Die Beschreibung dieser verschiedenen Arbeitsgänge und die Übermittlung der dazugehörenden Bedienungsschaltungen an den Arbeiter ist umständlich und kann oft nur an Hand von Skizzen oder Zeichnungen und mit langen Erläuterungen durchgeführt werden. Abgesehen davon, daß es dem Arbeiter oft schwer fällt, solche Unterlagen zu lesen, besteht für ihn auch kein Zwang, sich ihrer zu bedienen, und oft sogar kein unmittelbarer Anreiz. Auch ist es schwer, an Hand der schriftlichen Aufzeichnungen die Richtigkeit der danach vorgenommenen Schaltungen zu überprüfen. Es fehlt dieser Arbeitsweise die Unmittelbarkeit. Andererseits ist es unmöglich oder zum mindesten unzweckmäßig, einen "Rechenschieber in die Hand des Arbeiters zu geben; er müßte besonders hierzu geschult sein, und die Gefahr einer Falschrechnung ist groß und schwer erkennbar. Und da solch ein Hilfsmittel nicht einfach genug zu handhaben und nicht eindringlich genug ist,, muß man damit rechnen, daß der Arbeiter sich seiner nicht bedienen wird, sondern, wie in früheren Zeiten, nach seinem Gefühl und deshalb, falsch und ohne Rücksicht auf einen Fortschritt der Wissenschaft schalten wird. Diese oben ausführlich dargelegte Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst. Die Erfindung besteht in folgendem.

Die Werkzeugmaschine erhält als neuen Bestandteil eine Vorrichtung, die dazu dient, die jeweils günstigste Bedienungsschaltung anzuzeigen. Diese Vorrichtung, die durch den Arbeiter bedient werden soll, besteht beispielsweise aus verschiedenen Skalen (s. in der Abbildung a, b, c, f, g), mit deren Hilfe die zu berücksichtigenden Betriebsdaten, wie Durchmesser des Arbeitsstücks, Vorschub, Spantiefe, Werkstoff, Werkzeug usf., eingestellt werden. Die drehbaren Skalen wirken auf eine Rechenvorrichtung ein und über diese auf eine Anzeigevorrichtung h, welche die Bedienungsschaltung der Werkzeugmaschine anzeigt, die den eingestellten Betriebsdaten und den Besonderheiten der Maschine entspricht und. die deshalb an der Werkzeugmaschine vorzunehmen ist. Die Rechenvörrichtung ist so ausgebildet, daß sie, ohne daß es einer weiteren Überlegung des Arbeiters bedarf, die für diese Werkzeugmaschine und die eingestellten Betriebsdaten günstigste Bedienungsschaltung, also beispielsweise die zu wählende und einzustellende Umdrehungszahl der Drehspindel, errechnet und entsprechend auf die Anzeigevorrichtung h einwirkt. Rechenvorrichtungen, die hier verwendet werden können, sind bereits bekannt, wenn auch bisher eine Anwendung für den vorliegenden Zweck nicht vorkam. Ein einfaches Beispiel für eine entsprechende Rechenvorrichtung ist der bekannte Mebrzungenrechenschieber, bei dem die Verschiebungen der einzelnen Zungen gegeneinander aucn mechanisch vorgenommen werden können, wenn sie beispielsweise als Zahnstangen ausgebildet und nacheinander durch verdrehbare Zahnräder verbunden werden. Bei einer durch die Rechenvorrichtung vermittelten zwangsläufigen Verbindung zwischen den einzelnen Organen a, b, C₁ f, g einerseits und der die vorzunehmende Bedienungsschaltung anzeigenden Vorrichtung h andererseits wird bei jeder Änderung der Einstellung auch nur eines der Einstellungsorgane a, b, c, f, g sich selbsttätig die Stellung des Zeigers der Anzeigevorrichtung A verändern. Es sind eine Reihe von Rechenvorrichtungen bekannt (mechanische, elektrische), die für den vorliegenden Zweck verwendet werden können. Es liegen deshalb der praktischen Durchführung dieser Erfindung keine technischen Schwierigkeiten im Wege. In der Abbildung zeigt die Vorrichtung als eindeutige Vorrichtung die Stellung der Schaltungshebel der Werkzeugmaschine an, die vom Arbeiter für die gegebenen Betriebsverhältnisse zu bewerkstelligen ist. An Stelle der verdrehbaren Skalen können auch andere verstellbare, mit Anzeigevorrichtung versehene Einstellorgane, wie Hebel, Zeiger u.a., verwendet werden.

Das Anzeigen der günstigsten Bedienungsschaltung kann durch die Vorrichtung dadurch geschehen, daß an einer Skala auf die zu wählenden Stellungen der Riemen, Hebel oder anderer Schaltungsorgane hingewiesen wird, wobei diese Lagen durch Buchstaben, Zahlen oder noch besser durch ein Bild dargestellt werden, in ähnlicher Weise, wie das gegenwärtig in den Werkzeugmaschinentabellen der Fall ist. In der Abbildung weist der Zeiger h darauf hin, daß die beiden Hebel I und, 0 nach links, umgelegt sein müssen, wenn die Werkzeugmaschine für die egebenen Betriebsdaten, richtig eingeschaltet sein soll. .

Einrichtungen, die auf eine rechnerische Ermittlung...verzichten (z;,R.. Tabellen., oder

andere anzeigende Vorrichtungen), an denen man also nur Schaltungen ablesen kann, die für bestimmte abgestufte Betriebsdaten richtig sind und deshalb für abweichend auftretende in der Regel ganz falsch sein werden, können im besten Fall nur roh als Anhaltspunkt dienen, vom Standpunkt der neuzeitlichen wissenschaftlichen Erkenntnis sind sie zu verwerfen.

ίο Abgesehen von der unmittelbaren Errechnung der günstigsten Bedienungsschaltung kann eine ganz wesentliche Steigerung der Unmittelbarkeit zwischen Ermittlung und Durchführung der Schaltung erreicht werden, wenn bei der mit einer schaltungsanzeigenden Vorrichtung versehenen Werkzeugmaschine durch den Schaltungsanzeiger das Erscheinen optischer Zeichen, z.B. das Aufleuchten von Lämpchen, an den Stellen bewirkt wird, in welche jeweils die die Werkzeugmaschine steuernden Schaltungshebel oder andereOrgane gelangen müssen, um der ermittelten Bedienungsschaltung zu entsprechen. Der in der Abbildung mit I bezeichnete Hebel kann zwei Stellungen einnehmen, die gezeichnete senkrechte und eine nach links geneigte. Entsprechend diesen beiden Stellungen sind ihm auch zwei Lämpchen m und k zugeordnet. Das Aufleuchten des Lämpchens k ermahnt den Arbeiter, den Hebel I nach links umzulegen (vgl. die durch den Zeiger h angezeigte errechnete günstigste Hebelstellung). Manche Betriebsdaten werden frei gewählt. So besteht auf der Drehbank z. B. die Aufgabe oft darin, zu einem gewählten Vorschub die günstigste Schnittgeschwindigkeit und somit die richtige Umdrehungszahl des Werkstücks zu finden. Der gewählte Vorschub erfordert eine ganz bestimmte Umdrehungszahl der Zugspindel. Um aber die Umdrehungszahl der Zugspindel nicht anders zu schalten, als es dem gewählten und an der Skala / einge-. stellten Vorschub entspricht, kann durch dieses Einstellen des Vorschubs an der Skala/ gleichzeitig die entsprechend vorzunehmende Schaltung des Vorschubhebels d durch das Aufleuchten des Lämpchens e augenfällig gemacht werden. Die schaltungsanzeigende Vorrichtung zeigt, in diesem Falle durch Aufleuchten von Lämpchen, sowohl die Bedienungsschaltung an, die den frei gewählten Betriebsdaten entspricht, als auch die Bedie- nungsschaltung, die sie unter Berücksichtigung der an ihr eingestellten Betriebsdaten selbsttätig ermittelt hat. Durch diese Einrichtung ist die Möglichkeit einer Selbstprüfung oder einer Nachprüfung durch einen Aufsichtsbeamten wesentlich gesteigert.

Diese Prüfungsmöglichkeit wird vollkommen, wenn eine besondere Einrichtung anzeigt, ob die vorzunehmende Schaltung durchgeführt ist. Dafür gibt es folgende drei Möglichkeiten.

1. Die Bedienungsorgane oder die zu schaltenden Hebel oder die sonstigen Teile der Werkzeugmaschine sind so mit den oben geschilderten optischen Signalen, z. B. Lämpchen, verbunden, daß, wenn sie in die angezeigte Lage gebracht sind, die Lämpchen verlöschen oder gar nicht aufleuchten, wenn die entsprechenden Schaltungsteile sich schon in der richtigen Stellung befinden. Dieses ist beispielsweise der Fall bei dem Hebel 0, der bereits in der richtigen Lage ist (vgl. die durch, den Zeiger h angezeigte günstigste Hebelstellung), so daß beide ihm zugeordnete Lämpchen η und q dunkel bleiben. Die richtige Schaltung ist somit daran zu erkennen, daß keines der die richtige Schaltung anzeigenden Lämpchen leuchtet.

2. Die Bedienungsorgane oder die zu schaltenden Hebel oder die sonstigen Organe der Werkzeugmaschine sind so mit einem akustischen oder optischen Signal, z. B. einer stark leuchtenden roten Lampe /, verbunden, daß ein Alarmzeichen sich so lange bemerkbar macht, als eines der zu schaltenden Organe sich noch nicht in der richtigen Lage befindet; auch kann die Vorrichtung durch Stromunterbrechung oder durch mechanische Hilfsmittel bewirken, daß die Werkzeugmaschine so lange nicht in Gang gebracht werden kann, als die angezeigte Bedienungsschaltung nicht vorgenommen worden ist.

3. Die Bedienungsorgane oder die zu schaltenden Hebel oder die sonstigen Organe der Werkzeugmaschine sind so mit der schaltungsanzeigenden Vorrichtung unmittelbar oder durch Hilfsmittel verbunden, daß beispielsweise an einer gleitenden Skala ρ loo abgelesen werden kann, ob die Schaltung der Maschine den vorhandenen Betriebsdaten gerecht wird, z. B. dadurch, daß solch eine gleitende Skala als Wirkungsgrad das Verhältnis der jeweils geschalteten Umdrehungszahl zu der erstrebten anzeigt. In diesem Falle würde beispielsweise bei der Vorrichtung außer den von Hand eingestellten Einstellteilen noch ein zusätzliches durch ein Tachometer selbsttätig eingestellt werden. Die Wirkungsweise ist die gleiche, als hätte man die Tourenzahl am Tachometer abgelesen und von Hand an der Rechenvorrichtung eingestellt. Die Rechenvorrichtung müßte so eingerichtet sein, daß sie diesen Wert der tatsächlichen Umdrehungszahl durch den Wert der von ihr an Hand der eingestellten Betriebsdaten errechneten Umdrehungszahl teilt. Ein einfaches Beispiel soll dieses erläutern: Es wäre beispielsweise für eine Drehbank eine gewisse Schnittgeschwindigkeit ν gewählt und an der Rechenvorrichtung eingestellt, ebenso an einem

zweiten Einsteilteil der Durchmesser des Werkstückes D. Dann müßte die Rechenvorrichtung so gebaut sein, daß sie' die erstrebte Umdrehungszahl M_tiieor. errechnet:

Durch das Tachometer wird die tatsächliche ίο Umdrehungszahl M_prakt. gemessen und an einem weiteren Einstellteil der Rechenvorrichtung eingestellt. Dann müßte die Rechenvorrichtung auch noch so eingerichtet sein, daß sie als Wirkungsgrad errechnen kann:

η ~

«theor.

, Wprakt. ·

ao Es werden also von Hand bzw. selbsttätig durch das .Tachometer die Betriebsdaten Wpraiit.. A ν eingestellt; das Ergebnis der Rechnung der Vorrichtung wird auf die Anzeigevorrichtung ρ übertragen. Alle diese Einrichtungen können mit den bekannten Mitteln auf das einfachste gestaltet werden. Es stehen ihrer Verwirklichung keine technischen Schwierigkeiten entgegen. Und schließlich kann die schaltungsanzeigende Vorrichtung so mit den Bedienungshebeln oder den Schaltungsorganen oder anderen Teilen der Werkzeugmaschine verbunden sein, daß sie deren Bewegung in die erwünschte Stellung bewirkt oder auslöst.

Dadurch gelangt man zu der Ideallösung, daß die Bedienung der Werkzeugmaschine vor sich geht, indem man an eindeutigen, gesonderten Skalen nur alle zu berücksichtigenden Betriebsdaten einzustellen hat, um ohne Überlegung oder eine durch einen Menschen vorzunehmende Rechnung oder Ablesung oder irgendeine weitere Handhabung die richtige Schaltung der Werkzeugmaschine zu. vollziehen.

Zusammenfassend beruhen die Vorteile der Erfindung auf folgendem.

Die Ermittlung der günstigsten Bedienungsschaltung der Werkzeugmaschine kann entsprechend · der neuzeitlichen Forderung der Betriebswissenschaft rechnerisch durchgeführt werden. Es bedarf dazu keines besonders geschulten Mannes. Die Ermittlung der Bedienungsschaltung kann durchgeführt werden in dem Augenblick, wo .alle in Frage kommenden -Betriebsdaten bereits geklärt sind, insbesondere .es schon feststeht, an welcher Maschine die Bearbeitung vorzunehmen ist. Die vorzunehmende Bedienungsschaltung gelangt dem Arbeiter für jeden Arbeitsgang eindeutig und unmittelbar zur Kenntnis. Die Ü-bereinstimmung- der zu berücksichtigenden Betriebsverhältnisse mit den in Rechnung gezogenen und ebenso die Übereinstimmung der vorgenommenen Schaltung mit den von der Vorrichtung vorgeschriebenen kann jederzeit vom Meister oder einem anderen Aufsichtsbeamten durch unmittelbare Inaugenscheinnahme nachgeprüft werden. Eine falsch durchgeführte Schaltung fällt durch eine in Wirkung 'tretende Alarmeinrichtung sofort auf. Die Werkzeugmaschine führt auf diese Weise selbst eine Prüfung aus. Selbst der unbeaufsichtigte Arbeiter wird gezwungen, die Werkzeugmaschine nach dem Ergebnis einer selbsttätig und genau durchgeführten Ermitt- VS lung zu schalten.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Werkzeugmaschine mit einer Vorrichtung zum Einstellen der jeweiligen Betriebsverhältnisse an Skalen usw., dadurch gekennzeichnet, daß die zum Einstellen der jeweiligen Betriebsverhältnisse dienenden, mit einer Anzeigevorrichtung versehenen Teile (a, b, c, f, g) über eine Rechenvorrichtung auf eine die entsprechende Bedienungsschaltung der Werkzeugmaschine angebende Anzeigevorrichtung (A) einwirken. Qo
2. 2. Werkzeugmaschine mit einer schaltungsanzeigenden Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend den erforderlichen Stellungen der Schaltungsteile Lämpchen aufleuchten oder andere optische Signale erscheinen.
3. 3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die 'Lämpchen erlöschen oder nicht aufleuchten oder sonstige optische Signale verschwinden oder nicht erscheinen, wenn die entsprechenden Schaltungsteile in die richtige Lage gelangt sind bzw. sich bereits in der richtigen Lage befinden.
4. 4. Werkzeugmaschine mit einer schaltungsanzeigenden Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein optisches, akustisches oder anderes Alarmzeichen so lange in Erscheinung tritt, bis die richtige Bedienungsschaltung vorgenommen wor- 1x0 den ist.
5. 5. Werkzeugmaschine mit einer schaltungsanzeigenden Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß diese Vorrichtung durch Stromunterbrechung oder durch me-.chanische oder andere Hilfsmittel bewirkt, daß die. Werkzeugmaschine nicht früher in Gang gebracht werden. kann, als die angezeigte Bedienungsschaltung vorgenommen worden ist.
6. 6. Werkzeugmaschine mit einer schaltungsanzeigenden Verrichtung, dadurch ge-

   kennzeichnet, daß diese Vorrichtung so mit den Bedienungshebeln oder den Schaltungsteilen oder anderen Teilen der Werkzeugmaschine mittelbar oder unmittelbar verbunden ist, daß sie anzeigt, in welchem Maße die jeweilige Bedienungsschaltung von der angezeigten Bedienungsschaltung abweicht.

   η. Werkzeugmaschine mit einer schaltungsanzeigenden Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß diese Vorrichtung so mit den Bedienungshebeln oder anderen Schaltungsteilen der Werkzeugmaschine mittelbar oder unmittelbar verbunden ist, daß durch sie das erforderliche Schalten _Xg bewirkt oder ausgelöst wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen