Steuereinheit für eine mit einer Gewindebohrfunktion
ausgestattete Maschine
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Steuereinheit für die Verwendung in Verbindung mit einer Maschine,
die über Hauptspindeln für eine Werkstückdrehung und für
eine Werkzeugdrehung verfügt und die mit einer
Gewindebohrfunktion ausgestattet ist; sie betrifft insbesondere eine
Steuereinheit für die Steuerung des Antriebs von
Hauptspindeln, derart, daß ein Gewindebohren an einer Stirnseite
eines rotierenden Werkstücks erzielt wird.
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Bei einer Maschine eines Typs, bei dem Hauptspindeln für
eine Werkstückdrehung und für eine Werkzeugdrehung
vorgesehen sind, beispielsweise bei einer Verbund-Drehbank, wie
einem Drehmaschinenzentrum, wird eine Reihe von
Bearbeitungsoperationen aufeinanderfolgend ausgeführt. So wird
beispielsweise ein Gewindebohren an einer Stirnseite eines
Werkstücks vorgenommen, nachdem der Schneidvorgang an der
Umfangsfläche des Werkstücks ausgeführt ist, und sodann
wird ein weiterer Schneidvorgang ausgeführt. In diesem
Falle wird auf die Beendigung des ersten Schneidvorgangs
hin die Drehung des Werkstücks verlangsamt und stillgesetzt,
und dann wird das Gewindebohren begonnen. Auf Abschluß
des Gewindebohrvorgangs hin wird die Drehung des Werkstücks
wieder begonnen und dann solange beschleunigt, bis eine
bestimmte Drehzahl erreicht ist, die für den zweiten
Schneidvorgang geeignet ist. In konventioneller Weise ist
es daher unmöglich, eine Bearbeitung, die eine
Werkstückdrehung erfordert, gleichzeitig mit dem Gewindebohren
auszuführen. Darüber hinaus muß die Werkstückdrehung vor
Beginn des Gewindebohrens verlangsamt und stillgesetzt
sein, und die Werkstückdrehung muß nach Beendigung des
Gewindebohrens wieder begonnen und beschleunigt werden.
Infolgedessen ist die Gesamt-Verarbeitungszeit, die für
eine Reihe von Bearbeitungsvorgängen erforderlich ist,
verlängert, was zu einem niedrigeren
Bearbeitungswirkungsgrad führt.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine
Steuereinheit bereitzustellen, die den Antrieb einer
Maschine, welche über Hauptspindeln für eine Werkstückdrehung
und für eine Werkzeugdrehung verfügt und welche mit einer
Gewindebohrfunktion ausgestattet ist, in einer solchen
Weise zu steuern imstande ist, daß ein Gewindebohren an
einer Stirnseite eines rotierenden Werkstücks ermöglich
ist. Die EP-A-0429655 ist gemäß Art. 54(3) und (4) EPÜ
für die vorliegende Erfindung relevant.
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Zur Lösung der vorstehend erwähnten Aufgabe ist gemäß der
vorliegenden Erfindung eine Steuereinheit für eine mit
einer Gewindebohrungsfunktion ausgestattete Maschine
geschaffen, die so aufgebaut ist, daß eine erste Hauptspindel,
an der ein Werkstück anbringbar ist, mittels eines ersten
Motors dreh bar angetrieben wird und daß eine zweite
Hauptspindel, an der ein Gewindebohrungswerkzeug anbringbar
ist, mittels eines zweiten Motors drehbar angetrieben wird,
und daß ein axialer Antrieb der zweiten Hauptspindel durch
einen dritten Motor erfolgt.
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Die Steuereinheit umfaßt einen Positions-Detektor, der
mit der zweiten Hauptspindel verbunden ist,
eine erste Steuerschaltung zur Steuerung der Drehung des
ersten Motors in Übereinstimmung mit einem von einem
Leitsteuerwerk abgegebenen Werkstückdrehzahl-Befehl,
eine zweite Steuerschaltung zum periodischen Ausführen
einer Positionssteuerungs-Verarbeitung in Übereinstimmung
mit dem Werkstückdrehzahl-Befehl und einem von dem
Leitsteuerwerk abgegebenen Werkzeugdrehzahl-Befehl und einem
Positions-Rückkopplungssignal, welches kennzeichnend ist
für eine tatsächliche Drehposition des Werkzeugs und welches
von dem genannten Positions-Detektor abgegeben wird, um
dadurch während der Werkstückdrehung periodisch einen
Werkzeugdrehzahl-Befehl zu berechnen und um periodisch
die Drehzahlsteuerungs-Verarbeitung in Übereinstimmung
mit dem so berechneten Drehzahl-Befehl auszuführen und
dadurch die Drehung des zweiten Motors zu steuern,
und eine dritte Steuerschaltung für die Steuerung der
Drehung des dritten Motors in Übereinstimmung mit einem
von dem Leitsteuerwerk abgegebenen Befehl für die axiale
Werkzeugbewegungsgeschwindigkeit und entsprechend dem
Werkzeugdrehzahl-Befehl.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wie oben bschrieben,
während der Ausführung der Werkstückdrehung in
Übereinstimmung mit einem Werkstückdrehzahl-Befehl die
Drehzahlsteuerungsverarbeitung periodisch in Übereinstimmung mit
einem Werkzeugdrehzahl-Befehl während der Werkstückdrehung
ausgeführt, die durch eine Positionssteuerungsverarbeitung
festgelegt wird, welche periodisch in Übereinstimmung mit
einem Werkzeugdrehzahl-Befehl und einer tatsächlichen
Werkzeugdrehposition ausgeführt wird, wodurch der zweite Motor
für den Werkzeugantrieb derart angetrieben wird, daß sich
das Werkzeug mit einer Drehzahl dreht, die gleich der Summe
aus einer Ziel-Werkstückdrehzahl und einer
Ziel-Werkzeugdrehzahl ist. Damit ist es möglich, das Werkstück und das
Werkzeug gleichzeitig mit einer Drehzahldifferenz zu drehen,
die dem Werkzeugdrehzahl-Befehl entspricht. Während der
gleichzeitigen Werkstück- und Werkzeugdrehung wird ferner
das Werkzeug in axialer Richtung in Übereinstimmung mit
dem die axiale Bewegung betreffenden
Werkzeug-Bewegungsgeschwindigkeits-Befehl entsprechend dem Werkzeugdrehzahl-
Befehl verschoben. Dies macht es möglich, ein Gewindebohren
an einer Stirnseite des Werkstücks mit einem
Gewindebohrungswerkzeug während der Drehung des Werkstücks
vorzunehmen. Somit kann ein Gewindebohren ohne Stillsetzen der
Werkstückdrehung vorgenommen werden. Falls notwendig kann
daher das Gewindebohren gleichzeitig erfolgen, wenn
beispielsweise ein Schneidvorgang an einer Umfangsfläche des
Werkstücks vorgenommen wird. Dies macht es möglich, eine
Gesamtzeit nennenswert zu verkürzen, die für die
Bearbeitung erforderlich ist.
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Es folgt eine kurze Beschreibung der Zeichnungen.
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Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine mit
einer Steuereinheit gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgestattete Verbund-
Drehbank.
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Fig. 2 veranschaulicht in einem Flußdiagramm eine
Positions-Regelkreis-Verarbeitung und eine
Drehzahlsteuerungs-Regelkreis-Verarbeitung in Verbindung
mit einer zweiten Hauptspindel, wobei die
Verarbeitungsvorgänge durch den Prozessor der in Fig. 1
gezeigten zweiten Steuerschaltung ausgeführt werden.
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Gemäß Fig. 1 ist eine Verbund-Drehbank, die eine Funktion
einer Gewindebohrungseinheit aufweist, mit einer ersten
Hauptspindel 10, welche so angeordnet ist, daß sie drehbar
ist, mit einer zweiten Hauptspindel 20, die in Ausrichtung
zu der ersten Hauptspindel 10 angeordnet und so ausgelegt
ist, daß sie drehbar und axial verschiebbar ist, und mit
einem Werkzeugsupport 60 versehen, der so angeordnet ist,
daß er in der axialen Richtung der Spindeln 10 und 20 und
in der Richtung rechtwinklig dazu hin- und herbewegbar
ist.
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Die erste Hauptspindel 10 ist antriebsmäßig mit einem ersten
Hauptspindelmotor 11 über einen ersten Antriebs- bzw.
Getriebemechanismus 12 verbunden, der beispielsweise ein
Zahnradpaar mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:n
umfaßt, so daß die Hauptspindel 10 während einer Umdrehung
des Motors 11 insgesamt 1/n Umdrehungen ausführt. Der erste
Hauptspindelmotor 11 ist mit einem ersten Drehzahldetektor
14 ausgestattet, um die tatsächliche Motordrehzahl zu
ermitteln. An einem Ende der ersten Hauptspindel 10 ist ein
Spannfutter 13 zum lösbaren Festhalten eines Werkstücks 70
angebracht.
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Die zweite Hauptspindel 20 ist antriebsmäßig mit einem
zweiten Hauptspindelmotor 21 über einen zweiten
Antriebsbzw. Getriebemechanismus 22 verbunden, der ähnlich dem
ersten Getriebemechanismus 12 ist und der ein
Übersetzungsverhältnis von 1:m aufweist. Der Hauptspindelmotor 21 ist
mit einem zweiten Drehzahldetektor 24, der ähnlich dem
ersten Drehzahldetektor 14 ist, ausgestattet. Die zweite
Hauptspindel 22 ist an ihren gegenüberliegenden Enden mit
einem Spannfutter 23 zum lösbaren Festhalten eines
Gewindeschneiders (Gewindebohrerwerkzeug) 80 bzw. mit einem
Positionscodierer 25 verbunden. Der Positionscodierer 25
ist so angeordnet bzw. ausgelegt, daß er jeweils dann,
wenn sich die zweite Hauptspindel 20 um einen bestimmten
Winkel dreht bzw. gedreht hat, einen Rückkopplungsimpuls
erzeugt. Ferner ist die zweite Hauptspindel 20 mit einem
dritten Motor 21 über einen dritten Antriebs- bzw.
Getriebemechanismus 32 verbunden, so daß sich die zweite
Hauptspindel 20 in axialer Richtung hin- und herbewegt, wenn
sich der dritte Motor 31 in Vorwärts- bzw. Rückwärtsrichtung
dreht. Mit dem Bezugszeichen 33 ist ein Positionsdetektor
bezeichnet.
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Ein Werkzeugsupport 60 ist mit vierten und fünften Motoren
41 und 51 über vierte bzw. fünfte Getriebemechanismen 42
bzw. 52 derart verbunden, daß sich der betreffende
Werkzeugsupport 60 in der axialen Richtung der ersten und zweiten
Hauptspindeln 10, 20 und in einer Richtung, die rechtwinklig
dazu verläuft, hin- und herbewegt, wenn sich die Motoren 41
und 51 in Vorwärts- bzw. Rückwärtsrichtung drehen. Mit
den Bezugszeichen 43 und 53 sind Positionsdetektoren
bezeichnet.
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Die Verbund-Drehbank ist mit einer Steuereinheit 100 gemäß
einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ausgestattet. Die Steuereinheit 100 ist in irgendeiner der
Betriebsarten unter der Steuerung eines Host- bzw.
Leitsteuerwerks, wie einer numerischen Steuereinheit 90
betreibbar, die einen Prozessor 91 (nachstehend als
NC-Prozessor bezeichnet) aufweist. Die Betriebsarten der
Steuereinheit 100 umfassen einen Drehzahlsteuerbetrieb für eine
gesonderte und unabhängige Steuerung der Drehzahlen der
ersten und zweiten Hauptspindeln 10 und 20 sowie einen
Gewindebohrbetrieb für die Ausführung eines
Gewindebohrvorgangs während einer korrelativen Steuerung der Drehzahlen
dieser Hauptspindeln. Beim Drehzahlsteuerungsbetrieb können
lediglich die erste Hauptspindel 10 oder die erste und
die zweite Hauptspindel 10, 20 gedreht werden. Die
Steuereinheit 100 ist mit ersten bis fünften Steuerschaltungen
110, 120, 130, 140 und 150 ausgestattet, in denen nicht
näher dargestellte Mikroprozessoren (nachstehend als erste
bis fünfte Prozessoren bezeichnet) untergebracht sind, mit
deren Hilfe die ersten und zweiten Hauptspindelmotoren 11
und 21 sowie die dritten, vierten und fünften Motoren 31,
41 und 51 gesteuert werden.
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Funktionell weist die erste Steuerschaltung 110 eine
Drehzahlsteuerungsschaltung 111 auf, die mit dem NC-Prozessor
bzw. numerischen Steuerungsprozessor 91 und dem ersten
Drehzahldetektor 14 verbunden ist. Der erste Prozessor
der ersten Steuerschaltung 110 ist so ausgelegt, daß er
eine Drehzahl-Schleifensteuerung bezüglich des ersten
Hauptspindelmotors 11 in Übereinstimmung mit einem
Werkstückdrehzahl-Befehl Vc, der von dem NC-Prozessor 91 in
Intervallen eines bestimmten Impulsverteilungszyklus ITP
periodisch abgegeben wird, und mit einem
Drehzahl-Rückkopplungssignal ausführt, welches von dem ersten
Drehzahldetektor 14 abgegeben wird und welches kennzeichnend
ist für eine tatsächliche Werkstückdrehzahl. Dadurch wird
die erste Hauptspindel 10 veranlaßt, sich mit einer Drehzahl
Vc/n zu drehen.
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Funktionell ist die zweite Steuerschaltung 120 mit einer
Drehzahlsteuerungsschaltung 121, einem Positionszähler 122,
einem Fehlerregister 123, ersten bis dritten
Konverterbereichen 124a bis 124c, ersten und zweiten Multiplizierern
125 und 126, einem Addierer 127, einem Subtrahierer 128
und ersten bis dritten Schaltern SW1 bis SW3 versehen.
Der zweite Prozessor der zweiten Steuerschaltung 120 ist
dabei so ausgelegt, daß er Funktionen entsprechender
Elemente der Elemente 121 bis 128 und SW1 bis SW3 erzielt.
Der Positionszähler 122, das Fehlerregister 123, der zweite
Multiplizierer 126, etc. bilden eine
Positionssteuerschaltung.
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Der erste Multiplizierer 125 ist insbesondere so angeordnet
bzw. ausgelegt, daß er ein Verhältnis m/n des
Übersetzungsverhältnisses des ersten Getriebemechanismus 12 zum
Übersetzungsverhältnis des zweiten Getriebemechanismus 22 mit
dem Werkstückdrehzahl-Befehl Vc multipliziert, der von
der NC-Einheit 90 abgegeben wird, um dadurch periodisch
einen Gewindeschneid- bzw. Gewindebohr-Drehzahl-Befehl Vc(s)
für die Drehung des Gewindeschneiders bzw. -bohrers 80
mit derselben Drehzahl wie der Werkstückdrehzahl in
Intervallen desselben Zyklus wie des Impulsverteilungszyklus
ITP zu erzeugen. Ein Ausgangsanschluß des ersten
Multiplizierers 125 ist mit einem ersten feststehenden Kontakt
a des ersten Schalters SW1 sowie mit Eingangsanschlüssen
der zweiten und dritten Konverterbereiche 124b und 124c
verbunden.
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Die zweiten und dritten Konverterbereiche 124b und 124c
sind so ausgelegt, daß sie ein Ausgangssignal Vc(s) des
ersten Multiplizierers in einen entsprechenden Bewegungs-
bzw. Verschiebe-Befehl und in einen entsprechenden
Fehlerimpulswert (Positionsabweichungsbetrag) umsetzen. Die
Ausgangsanschlüsse dieser Konverterbereiche sind mit einem
ersten Eingangsanschluß des Addierers 127 und mit einer
Eingangsseite des zweiten Schalters SW2 verbunden. Ein
durch den dritten Konverterbereich 124c berechneter
Fehlerimpulswert ist gleich einem Wert (= Vc(s)/(ITP x PG)),
der dadurch erhalten wird, daß das Ausgangssignal Vc(s)
des ersten Multiplizierers durch das Produkt aus dem
Impulsverteilungszyklus ITP und dem Multiplizierfaktor
(Positionsschleifenverstärkung) des zweiten Multiplizierers
126 dividiert wird. Der erste Konverterbereich 124a ist
so ausgelegt, daß er einen Gewindeschneiddrehzahl-Befehl
Uv, der periodisch von der NC-Einheit 90 in Intervallen
desselben Zyklus wie des Impulsverteilungszyklus ITP
geliefert wird, in einen Gewindeschneidbewegungs-Befehl
umsetzt. Ein Ausgangsanschluß des Konverterbereichs ist
mit einem zweiten Eingangsanschluß des Addierers 127
verbunden.
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Der Positionszähler 122 ist so angeordnet bzw. ausgelegt,
daß er ein vom Positionscodierer 25 abgegebenes Positions-
Rückkopplungsimpulssignal PPC zählt, welches kennzeichnend
ist für eine tatsächliche Drehposition der zweiten
Hauptspindel 20, um dadurch einen Betrag der Änderung im
Zählwert zu berechnen, der zwischen benachbarten
Impulsverteilungszyklen hervorgerufen wird, wobei der Betrag der
betreffenden Änderung kennzeichnend ist für eine
tatsächliche Bewegung der zweiten Hauptspindel 20 in einem
Impulsverteilungszyklus ITP. Ein Ausgangsanschluß des
Positionszählers 122 ist mit einem Minus-Eingangsanschluß des
Subtrahierers 128 verbunden. Der Subtrahierer 128 weist einen
Plus-Eingangsanschluß auf, der mit dem Ausgangsanschluß
des Addierers 127 verbunden ist, und er weist einen
Ausgangsanschluß auf, der mit einem ersten Eingangsanschluß
des Fehlerregisters 123 über den dritten Schalter SW3
verbunden ist. Ein zweiter Eingangsanschluß des
Fehlerregisters 123 ist mit dem dritten Konverterbereich 124c
über den zweiten Schalter SW2 verbunden, und der
Ausgangsanschluß des Fehlerregisters 123 ist über den zweiten
Multiplizierer 126 und den ersten Schalter SWI mit der
Drehzahlsteuerungs- bzw. Drehzahlregelungsschaltung 121 verbunden.
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Im folgenden wird die Arbeitsweise der Verbund-Drehbank
gemäß Fig. 1 erläutert werden.
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Bei der normalen Berarbeitung, beispielsweise bei der
Bearbeitung einer Umfangsfläche eines Werkstücks, arbeiten
die ersten und zweiten Steuerschaltungen 110 und 120 in
Drehzahlsteuerungsbetriebsweisen. Die
Drehzahlsteuerungsschaltung 111 der ersten Steuerschaltung führt dabei eine
Drehzahl-Schleifensteuerung in Übereinstimmung mit dem
von der NC-Einheit 90 abgegebenen Werkstückdrehzahl-Befehl
Vc und dem von dem ersten Drehzahldetektor 14 abgegebenen
Drehzahl-Rückkopplungssignal aus, um dadurch den ersten
Hauptspindelmotor 11 mit der Drehzahl Vc zu drehen, so
daß die erste Hauptspindel 10 und das Werkstück 70 sich
mit der Drehzahl Vc/n drehen. Zur selben Zeit werden die
vierten und fünften Motoren 41 und 51 von den vierten bzw.
fünften Steuerschaltungen 140, 150 her derart angetrieben
bzw. angesteuert, daß der Werkzeugsupport 60 und ein daran
angebrachtes (nicht dargestelltes) Bearbeitungswerkzeug
sich in der parallel zur Werkstückachse verlaufenden
Richtung und in der rechtwinklig dazu verlaufenden Richtung
bewegen. Dadurch wird die Umfangsfläche des Werkstücks
bearbeitet.
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Während des Verarbeitungsvorgangs schaltet ein beweglicher
Kontakt des ersten Schalters SW1 in seine neutrale Stellung
um, so daß die Drehzahlsteuerungsschaltung 121 von anderen
Elementen der zweiten Steuerschaltung 120 abgetrennt ist.
Infolgedessen wird keine nennenswerte
Drehzahl-Schleifenverarbeitung durch die Drehzahlsteuerschaltung 121 der zweiten
Steuerschaltung 120 durchgeführt, weshalb der zweite
Hauptspindelmotor 21 und die zweite Hauptspindel 20 im Stillstand
gehalten werden. In entsprechender Weise wird die dritte
Steuerschaltung 130 unwirksam gemacht, wodurch die axiale
Verschiebung der zweiten Hauptspindel 20 verhindert ist.
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In dem Fall, daß ein Gewindebohrungs- bzw.
Gewindeschneidvorgang anschließend oder gleichzeitig mit einem
gewöhnlichen Bearbeitungsvorgang ausgeführt wird, wird der
Gewindeschneidvorgang ohne Stillsetzen der Werkstückdrehung
durchgeführt. In diesem Falle werden in dem Fall, daß ein
Programmsatz von einem Bearbeitungsprogramm gelesen wird,
der einen Vorbereitungsjob vor Beginn des
Gewindeschneidvorgangs befiehlt, ein automatischer Werkzeugwechsler (nicht
dargestellt) und die dritte Steuerschaltung 130 unter der
Steuerung der NC-Einheit 90 betrieben. Ein (nicht
dargestellter) Bohrer ist dabei insbesondere an bzw. in dem
Spannfutter 23 der zweiten Hauptspindel 20 mittels des
Werkzeugwechslers angebracht; sodann wird der dritte Motor
31 von der dritten Steuerschaltung 130 her so angesteuert,
daß der an der zweiten Hauptspindel 20 angebrachte Bohrer
sich axial zu dem Werkstück 70 hin bewegt, wodurch in einer
Stirnseite des Werkstücks 70 ein Anschneidloch für das
Gewindebohren bzw. Gewindeschneiden gebildet ist.
Anschließend wird der im Spannfutter 23 angeordnete Bohrer
durch den Gewindeschneider 80 mit Hilfe des
Werkzeugwechslers ausgetauscht. Ferner wird der bewegliche Kontakt
des ersten Schalters SW1 der zweiten Steuerschaltung 120
zu dem ersten feststehenden Kontakt a hin umgeschaltet.
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Infolgedessen wird der die Drehzahl des Gewindeschneiders
betreffende Drehzahl-Befehl Vc(s), der gleich dem Produkt
Vc x m/n aus dem Werkstückdrehzahl-Befehl Vc und dem
Verhältnis m/n ist, von dem ersten Multiplizierer 125 her
über den ersten Schalter SW1 an die
Drehzahlsteuerungsschaltung 121 abgegeben. Die Drehzahlsteuerungsschaltung
121 führt die Drehzahl-Schleifenverarbeitung auf der
Grundlage des die Drehzahl des Gewindeschneiders betreffenden
Drehzahl-Befehls Vc(s) und des vom zweiten Drehzahldetektor
24 abgegebenen Drehzahl-Rückkopplungssignals aus, um den
zweiten Hauptspindelmotor 21 zu veranlassen, sich mit der
Drehzahl Vc(s) zu drehen. Infolgedessen wird der an der
zweiten Hauptspindel 20 angebrachte Gewindebohrer bzw.
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Gewindeschneider 80 veranlaßt, sich mit derselben Drehzahl
wie der Werkstückdrehzahl Vc/n zu drehen.
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Wenn danach ein starker Gewindebohrungs- bzw.
Gewindeschneid-Befehl aus dem Bearbeitungsprogramm gelesen wird,
arbeiten die ersten und zweiten Steuerschaltungen 110 und
120 im Gewindebohrungs- bzw. Gewindeschneidbetrieb. Zu
diesem Zeitpunkt arbeitet die erste Steuerschaltung 110
in derselben Weise wie beim Drehzahlsteuerungsbetrieb,
und das Werkstück 70 setzt seine Drehung mit der Drehzahl
Vc/n fort. In der zweiten Steuerschaltung 120 ist der erste
Schalter SW1 zur Seite des zweiten feststehenden Kontaktes
b hin umgeschaltet, der dritte Schalter SW3 ist geschlossen,
und der zweite Schalter SW2 ist kurzzeitig geschlossen.
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Infolgedessen werden die Positionsschleifensteuerung und
die Drehzahlschleifensteuerung in der zweiten Steuer
schaltung 120 ausgeführt.
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Wenn insbesondere der zweite Schalter SW2 geschlossen ist,
wird ein Fehlerimpulswert (= Vc(s)/(ITP x PG)), der von
dem dritten Konverterbereich 124c abgegeben wird und der
dem ersten Multiplizierer-Ausgangssignal Vc(s) entspricht,
in dem Fehlerregister 123 eingestellt. Im Addierer 127
werden ein Gewindebohrungs- bzw. Gewindeschneidbewegungs-
Befehl, der von dem ersten Konverterbereich 124a geliefert
wird und der beispielsweise einem positiven
Gewindeschneidgeschwindigkeits- bzw. Gewindeschneiddrehzahl-Befehl Uv
entspricht, und ein von dem zweiten Konverterbereich 124b
abgegebener Bewegungs-Befehl, der dem ersten Multiplizierer-
Ausgangssignal Vc(s) entspricht, zusammenaddiert. Ein von
dem Positionszähler 122 abgegebenes Ausgangs-Datensignal,
welches kennzeichnend ist für eine tatsächliche Bewegung
der zweiten Hauptspindel 20 pro Impulsverteilungszyklus,
wird von dem Additionswert in dem Subtrahierer 128
subtrahiert, und das Subtraktionsergebnis wird über den dritten
Schalter SW3 zu einem gespeicherten Wert des Fehlerregister
123 hinzuaddiert. Ferner werden in dem zweiten
Multiplizierer
126 ein Ausgangssignal des Fehlerregisters 123 mit
der Positionsverstärkung PG multipliziert. Das
Ausgangssignal des zweiten Multiplizierers, welches kennzeichnend
ist für das Multiplikationsergebnis, welches, wie oben
beschrieben in der Positionssteuerschaltung der zweiten
Steuerschaltung 120 berechnet wird, ist im wesentlichen
gleich der Summe des Werkstückdrehzahl-Befehls Vc und des
Gewindeschneiddrehzahl-Befehls Vc(s). Das Ausgangssignal
des zweiten Multiplizierers wird als Gewindeschneiddrehzahl-
Befehl während der Werkstückdrehung an die
Drehzahlsteuerungsschaltung 121 über den ersten Schalter SW1 abgegeben.
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Die Drehzahlsteuerungsschaltung 121 führt die
Drehzahlschleifenverarbeitung in Übereinstimmung mit dem
Gewindeschneiddrehzahl-Befehl (= Vc(s) + Uv) während der
Werkstückdrehung und dem Drehzahl-Rückkopplungssignal von dem zweiten
Drehzahldetektor 24 aus, wodurch der zweite
Hauptspindelmotor 21 mit der Drehzahl (= Vc(s) + Uv) gedreht
wird.Infolgedessen dreht sich der an der zweiten Hauptspindel 20
angebrachte Gewindebohrer bzw. Gewindeschneider 80 mit
einer Drehzahl, die von der Werkstück-Drehzahl Vc/n um
eine bestimmte Gewindeschneider-Drehzahl Uv/m verschieden
ist, beispielsweise mit einer Drehzahl, die um die Drehzahl
Uv/m höher ist als die Werkstück-Drehzahl. Mit anderen
Worten ausgedrückt heißt dies, daß sich der Gewindeschneider
bzw. Gewindebohrer 80 mit einer bestimmten Gewindeschneid-
Drehzahl in bezug auf das Werkstück 70 dreht.
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Während sich der Gewindeschneider 80 dreht, werden
beispielsweise ein Befehl Uz zur positiven Gewindeschneider-
Axialbewegungsgeschwindigkeit, der durch den
Gewindeschneiddrehzahl- bzw. Gewindebohrungsdrehzahl-Befehl Uv
und die Gewindeschneidsteigung bestimmt ist (die Steigung
eines zu bearbeitenden Gewindegangs) von der NC-Einheit
90 an die dritte Steuerschaltung 130 abgegeben, so daß
der Gewindeschneider 80 sich in axialer Richtung mit einer
dem Geschwindigkeits-Befehl Uz entsprechenden
Geschwindigkeit
zu dem Werkstück 70 hin bewegt, und zwar durch den
dritten Motor 31, wodurch an einer End- bzw. Stirnfläche
des Werkstücks 70 eine stabile Gewindebohrung vorgenommen
wird.
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Wenn danach die Gewindebohrung bzw. das Gewindeschneiden
in einer bestimmten Tiefe beendet ist, wird der
Gewindebohrgeschwindigkeits-Befehl Uv mit einem Wert "0" an die
zweite Steuerschaltung 120 abgegeben, und an die dritte
Steuerschaltung 130 wird der die axiale
Bewegungsgeschwindigkeit des Gewindeschneiders angebende Geschwindigkeits-
Befehl Uz mit einem Wert "0" abgegeben. Auf den
Gewindebohrgeschwindigkeits- bzw. Gewindeschneidgeschwindigkeits-
Befehl Uv (=0) hin arbeitet die zweite Steuerschaltung
120 in derselben Weise wie während des oben erwähnten
Gewindebohr- bzw. Gewindeschneidvorgangs. Dies veranlaßt
den Gewindeschneider 80, sich mit derselben Drehzahl wie
der Werkstück-Drehzahl zu drehen. Ferner wird die axiale
Bewegung des Gewindeschneiders 80 unter der Steuerung der
dritten Steuerschaltung 130 stillgesetzt.
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Sodann wird beispielsweise ein negativer
Gewindebohrgeschwindigkeits-Befehl Uv, der von derselben Größe und
von entgegengesetztem Vorzeichen ist wie beispielsweise
ein während des zuvor erwähnten Gewindeschneidvorgangs
abgegebener positiver Gewindeschneidgeschwindigkeits-Befehl
Uv, von der NC-Einheit 90 an die zweite Steuerschaltung 120
abgegeben. Zur gleichen Zeit wird beispielsweise ein die
axiale Bewegungsgeschwindigkeit des Gewindeschneiders
betreffender negativer Geschwindigkeits-Befehl Uz, der in
der Größe derselbe ist und im Vorzeichen entgegengesetzt
ist wie ein während des Gewindeschneid- bzw.
Gewindebohrungsvorgangs abgegebener die axiale
Bewegungsgeschwindigkeit des Gewindeschneiders betreffender positiver
Geschwindigkeits-Befehl Uz, von der NC-Einheit 90 an die
dritte Steuerschaltung 130 abgegeben. In diesem Falle
arbeiten die zweite und dritte Steuerschaltung 120 und 130 in
derselben Weise wie beim Gewindeschneidvorgang.
Infolgedessen dreht sich der zweite Hauptspindelmotor 21 mit einer
Drehzahl (= Vc(s) - Uv), und der Gewindeschneider 80 dreht
sich in bezug auf die Drehrichtung beim Gewindeschneiden
in entgegengesetzter Richtung mit einer Drehzahl, die von
der Werkstückdrehzahl um eine bestimmte Gewindeschneid-
Drehzahl verschieden ist, beispielsweise mit einer Drehzahl,
die um die bestimmte Gewindeschneid-Drehzahl niedriger
ist als die Werkstück-Drehzahl. Zur gleichen Zeit bewegt
sich der Gewindeschneider 80 in Richtung von dem Werkstück
70 weg, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die dem die
axiale Bewegungsgeschwindigkeit des Gewindeschneiders
betreffenden Bewegungsgeschwindigkeits-Befehl Uz entspricht.
Demgemäß wird der Gewindeschneider 80 dazu gebracht, sich
aus dem in dem Werkstück 70 durch Gewindeschneiden
gebildeten (nicht dargestellten) Gewindebohr- bzw. Gewindeloch
zu entfernen.
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Wenn danach der Gewindeschneider bzw. -bohrer 80 in eine
bestimmte Rückführposition zurückbewegt ist, werden der
Antrieb des zweiten Hauptspindelmotors 21 und der dritte
Motor 31 stillgesetzt, so daß die Drehung und die
Rückwärtsbewegung des Gewindeschneiders 80 stillgesetzt sind.
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Wie oben erläutert, besteht die zweite Steuerschaltung 120
hauptsächlich aus dem zweiten Prozessor. Demgemäß sind
die Positionsschleifensteuerung und die
Drehzahlschleifensteuerung, wie bereits unter Bezugnahme auf Fig. 1
erläutert, in der funktionell die Steuerschaltung 100 gezeigt
ist, in der folgenden Weise durch Software-Verarbeitung
realisiert, die durch den zweiten Prozessor ausgeführt
wird.
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Der zweite Prozessor führt wiederholt die in Fig. 2
veranschaulichte Verarbeitung in Intervallen mit denselben Zyklus
wie den Impulsverteilungszyklus ITP aus. In jedem Zyklus
multipliziert der zweite Prozessor den Werkstückdrehzahl-
Befehl Vc, der von der NC-Einheit 90 abgegeben wird, mit
einem Verhältnis m/n, um dadurch den
Gewindeschneiddrehzahl-Befehl Vc(s) während der Werkstückdrehung zu
berechnen (Schritt S1). Sodann bestimmt der zweite Prozessor,
ob der starre Gewindeschneid-Befehl von der NC-Einheit 90
abgegeben worden ist oder nicht, um dadurch zu bestimmen,
ob der Gewindeschneidbetrieb ausgewählt ist oder nicht
(Schritt S2). Falls der Gewindebohr- bzw.
Gewindeschneidbetrieb nicht ausgewählt ist, setzt der zweite Prozessor
sodann ein Kennzeichen F auf einen Wert "0" (Schritt S10)
und führt die Drehzahlschleifenverarbeitung aus (Schritt
S9). Infolgedessen dreht sich der Gewindeschneider 80 mit
derselben Drehzahl, wie sie durch die Werkstückdrehzahl
gegeben ist.
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Falls beim Schritt S2 in einem späteren Zyklus bestimmt
wird, daß der Gewindebohr- bzw. Gewindeschneidbetrieb
ausgewählt ist, dann bestimmt der zweite Prozessor, ob
das Kennzeichnen F auf einen Wert "1" gesetzt worden ist
oder nicht (Schritt S3). Falls der Wert des Kennzeichens F
nicht "1" ist, wird das Kennzeichen F auf den Wert "1"
gesetzt (Schritt S4). Im Anschluß daran berechnet der zweite
Prozessor einen Fehlerimpulswert, der dem Gewindeschneid-
Drehzahl-Befehl Vc(s) während der Werkstückdrehung
entspricht, der beim Schritt S1 berechnet worden ist, und
speichert das Rechenergebnis in einem Fehlerregister ER
(welches dem in Fig. 1 dargestellten Fehlerregister 123
entspricht) (Schritt S5). Der Prozessor berechnet einen
Bewegungsbefehls-Wert entsprechend dem Drehzahl-Befehl
Vc(s) und speichert das Rechenergebnis im Register R
(Schritt S6). Ferner berechnet der zweite Prozessor einen
Bewegungsbefehls-Wert, der dem Gewindeschneiddrehzahl-
Befehl Uv entspricht, welcher von der NC-Einheit 90
abgegeben worden ist, und addiert den berechneten Wert zu dem
gespeicherten Wert im Register R (Schritt S7). Sodann liest
der zweite Prozessor einen positiven Rückkopplungsimpulswert
in einem entsprechenden ITP-Zyklus aus dem Positionszähler
122 aus und subtrahiert den Impulswert von dem im Register
R gespeicherten Wert. Der Prozessor addiert einen
gespeicherten Wert im Register R nach der Subtraktion zu
dem gespeicherten Wert im Fehlerregister ER und
multipliiert den Ergebniswert mit der
Positionsschleifenverstärung PG, um dadurch den Drehzahl-Befehlswert zu bestimmen
(Schritt S8). Anschließend führt der Prozessor eine
Drehzahlschleifenverarbeitung in Übereinstimmung mit dem
Drehzahl-Befehlswert aus, der durch die
Positionsschleifenverarbeitung bestimmt worden ist, welche die zuvor erwähnten
Schritte S5 bis S8 umfaßt (Schritt S9). In nachfolgenden
Zyklen werden die Schritte S1 bis S3 sowie S6 bis S9
wiederholt aufgeführt.
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Infolgedessen dreht sich, wie bereits unter Bezugnahme
auf Fig. 1 erläutert, der an der zweiten Hauptspindel 20
angebrachte Gewindeschneider 80 relativ zu dem an der ersten
Hauptspindel 10 angebrachten Werkstück 70 mit einer dem
Gewindeschneiddrehzahl-Befehl Uv entsprechenden Drehzahl.
Während der Drehung des Gewindeschneiders 80 wird dieser
in axialer Richtung zu dem Werkstück 70 hin bewegt, wie
dies oben erwähnt worden ist, so daß die Gewindebohrung
bzw. das Gewindeschneiden ausgeführt wird, wodurch in dem
Werkstück 70 ein Gewindebohrloch bzw. Gewindeloch gebildet
ist.
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Auf die Beendigung des Gewindebohr- bzw.
Gewindeschneidvorgangs hin, wie dies bereits unter Bezugnahme auf Fig. 1
erläutert worden ist, werden der Gewindeschneiddrehzahl-
Befehl und der die axiale Bewegungsgeschwindigkeit des
Gewindeschneiders betreffende Bewegungsgeschwindigkeits-
Befehl auf den Wert "0" gesetzt, so daß der
Gewindeschneider 80 mit derselben Drehzahl gedreht wird, wie sie durch
die Werkstück-Drehzahl gegeben ist, und die axiale Bewegung
des Gewindeschneiders 80 hört auf. Danach werden der
Gewindeschneiddrehzahl-Befehl und der die axiale
Bewegungsgeschwindigkeit des Gewindeschneiders betreffende
Bewegungsgeschwindigkeits-Befehl mit derselben Größe und
entgegengesetztem Vorzeichen in bezug auf jene Befehle während
des Gewindeschneidvorgangs abgegeben, so daß der
Gewindeschneider 80 aus dem Gewindebohr- bzw. Gewindeloch im
Werkstück 70 zurückgezogen wird. Wenn das Ende des
Gewindebohr- bzw. Gewindeschneidbetriebs beim Schritt S2
eines Zyklus unmittelbar nach Beendigung des
Gewindebohrbetriebs bestimmt wird, wird das Kennzeichen F auf den
Wert "0" zurückgesetzt.