DE946939C - Vorrichtung zum Steuern von Bewegungen mit vorgewaehlter Weglaenge - Google Patents

Vorrichtung zum Steuern von Bewegungen mit vorgewaehlter Weglaenge

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DE946939C
DE946939C DEM22256A DEM0022256A DE946939C DE 946939 C DE946939 C DE 946939C DE M22256 A DEM22256 A DE M22256A DE M0022256 A DEM0022256 A DE M0022256A DE 946939 C DE946939 C DE 946939C
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DEM22256A
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Kurt Maecker
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/04Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/0405Programme-control specially adapted for machine tool control and not otherwise provided for
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B39/00General-purpose boring or drilling machines or devices; Sets of boring and/or drilling machines
    • B23B39/04Co-ordinate boring or drilling machines; Machines for making holes without previous marking

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Description

  • Vorrichtung zum Steuern von Bewegungen mit vorgewählter Weglänge Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Steuern von Bewegungen mit vorgewählter Weglänge.
  • Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise an Werkzeugmaschinen benötigt, um Werkzeuge, Werkstückschlitten oder Werkstücktische möglichst schnell in eine genau vorgeschriebene Lage zu bringen. Es muß beispielsweise nach Einspannen eines Werkstückes das Werkzeug auf ein bestimmtes Maß eingestellt werden, nachdem es vorher zum Auswechseln des Werkstückes von diesem entfernt wurde. Wenn diese Einstellung von Hand vorgenommen werden muß, ist sie sehr zeitraubend, insbesondere dann, wenn bei der Einstellung nur sehr kleine Toleranzen von wenigen tausendstel Millimetern zulässig sind, etwa bei Lehrenbohrwerken.
  • Es werden daher Vorrichtungen verwendet, bei denen die Zahl der Umdrehungen, die eine das Werkzeug oder den Werkstückschlitten bewegende Verstellspindel macht, durch ein Zählwerk gemessen wird. Die von einem bestimmten Ausgangspunkt aus gemessene Umdrehungszahl der Verstellspindel ist ein Maß für die Verstellung. Bei dieser Einrichtung ist aber der Bedienungsmann der Maschine gezwungen, das Zählwerk während der Verstellung dauernd im Auge zu behalten und bei Erscheinen der Zahl, die der vorgeschriebenen Lage des bewegten Teiles entspricht, den Antriebsmotor auszuschalten. Es ist dabei schwierig, die Abschaltung tatsächlich genau an dem vorgeschriebenen Punkt durchzuführen. Auch ist der Zeitaufwand beim Einstellen immer noch beträchtlich.
  • Aus diesem Grunde wurde schon eine Vorrichtung konstruiert, bei der das Abschalten des Antriebsmotors nach einer gewissen Umdrehungszahl der Verstellspindel selbsttätig erfolgt, wobei diese gewünschte Umdrehungszahl und damit der Verstellweg vorgewählt werden können. Diese bekannten Vorrichtungen sind aber nur für geringe Verstellwege (nur wenige Millimeter) zu verwenden. Die Zählwerke zum Zählen der Umdrehungen können nämlich nur etwa zehn bis zwanzig Impulse pro Sekunde zählen, und zwar ist dies durch die Bauweise der Zählwerke, die sowohl die Impulse zählen als auch das Vorwählen der Gesamtimpulszahl bis zum Abschalten gestatten müssen, bedingt. Die zur Lösung dieser Aufgaben dienende Mechanik muß bei jeder Zählung beschleunigt und wieder zum Stillstand gebracht werden und ist, da die verschiedenen Teile träge Massen aufweisen, nur bis zu der obengenannten Impulszahl von zo bis 2o pro Sekunde brauchbar. Der zwischen der Abgabe zweier Impulse von dem bewegten Werkstück zurückgelegte Weg darf aber nicht größer sein als die zulässige Toleranz der Einstellung. Ist eine Toleranz von 1J100 mm zugelassen, so muß einem 1/100 mm Weg des bewegten Teiles ein Impuls zugeordnet werden. Bei Annahme einer Wegstrecke von 6o mm muß das Zählwerk also 6o - ioo = 6ooo Impulse zählen. Hierzu wird bei Zugrundelegung einer möglichen Impulsmessung von 15 pro Sekunde eine Zeit von = 400- Sekunden = 62/3 Minuten benötigt. Dies überschreitet die Zeit einer Verstellung von Hand oder mittels eines nicht schaltenden Zählwerkes um ein Mehrfaches. Selbst wenn man sich mit einer Genauigkeit der Einstellung von 1/100 mm begnügt und also 1/10 mm Verstellweg einem Impuls zuordnet, so erfordert die Verstellung immer noch = 40 Sekunden.
  • Außerdem würde die Herstellung eines Zählwerkes mit vorwählbarer Gesamtimpulszahl, wie es im folgenden als Schrittwähler bezeichnet werden soll, mit 6oöo oder mehr möglichen Schritten erhebliche Abmessungen des Schrittwählers erfordern, da ja jede Zahl deutlich leserlich sein muß. Der Schrittwähler erhält dadurch umfangreiche Massen, die bei der Zählung beschleunigt und verzögert werden müssen, und ist infolge dieser größeren Abmessungen nicht in der Lage, auch nur zehn Impulse pro Sekunde zu registrieren.
  • Die Erfindung bezweckt, diese Mängel zu vermeiden. Die Steuerungsanlage gemäß-- der Erfindung ist geeignet, beliebig lange Verstelstrecken mit einer Ge- nauigkeit einzustellen, die mit der betreffenden Maschine überhaupt erreichbar ist.
  • Die Erfindung besteht darin, daß beim Zurücklegen der vorgeschriebenen Wegstrecke nacheinander mehrere Impulsgeber mit zugeordneten Schrittwählern zum Einsatz kommen, wobei jeder Schrittwähler pro Einheitswegstrecke eine Anzahl von Impulsen erhält, die verschieden ist von der Anzahl der Impulse der anderen Schrittwähler. Während des Einschaltens jeder Gruppe Impulsgeber-Schrittwähler wird eine um so höhere Bewegungsgeschwindigkeit eingeschaltet, je geringer die Impulszahl des betreffenden Gebers pro Einheitswegstrecke ist. Die Impulszahlen, die die Schrittwähler der einzelnen Gruppen von ihren zugehörigen Impulsgebern erhalten, verhalten sich zweckmäßigerweise wie i zu einer geradzahligen Potenz von zo. Jeder Wähler wird in diesem Fall, der bei Zugrundelegung eines dekadischen Maßsystems Verwendung findet, mit ioo Stellungen -versehen. Bei Verwendung zweier Geber und Schrittwähler erhält beispielsweise der erste Schrittwähler pro i mm Verschiebeweg einen Impuls, der zweite Schrittwähler pro i mm Verschiebeweg ioo Impulse, d. h. einen Impuls pro 1/l00 mm. Bei Annahme einer Registriermöglichkeit von zehn Impulsen pro Sekunde kann dann der ersten Gruppe Geber-Schrittwähler eine Vorschubgeschwindigkeit von io - i = io mm pro Sekunde, der zweiten Gruppe eine Vorschubgeschwindigkeit von io ' 1/l00 = 1/i0 mm pro Sekunde zugeordnet werden. Die Toleranz der Einstellung beträgt 1/l00 mm; die Einstellung erfolgt jedoch sehr rasch, da die während des Arbeitens der ersten Gruppe Geber-Schrittwähler eingestellte Geschwindigkeit schon als Eilgang bezeichnet werden kann.
  • Die Verstellgeschwindigkeiten, die den einzelnen Gruppen Impulsgeber-Schrittwähler zugeordnet werden, müssen nicht im umgekehrten Verhältniswie deren Impulszahlen pro Einheitswegstrecke stehen, sondern die von den einzelnen Schrittwählern registrierbare sekundliche Impulszahl kann sich nach der geforderten Toleranz der Einstellung und-insbesondere nach den in einem üblichen Getriebe zur Verfügung stehenden Schaltstufen richten.
  • An den einzelnen Schrittwählern wird die gewünschte Länge der Bewegung von Hand oder elektrisch eingestellt, beispielsweise am ersten Schrittwähler die vollen Millimeter, am zweiten die hundertstel Millimeter. Zur Einstellung von 52,44 mm werden also am ersten Schrittwähler 52 Schritte,. .am zweiten Schrittwähler. 44 Schritte vorgewählt. Zum Beginn der Bewegung könnte das zu bewegende Teil mit der hohen Verstellgeschwindigkeit, die der ersten Gruppe Geber-Schrittwähler zugeordnet ist, anfahren, worauf nach Zurückschalten des ersten Schrittwählers von Stellung 52 auf Stellung 0 die zweite Gruppe und dabei eine niedrigere Geschwindigkeit eingeschaltet würde. Anschließend würde der zweite Schrittwähler von Stellung 44 auf Stellung 0 zurückgeschaltet und so die Bewegung beendet. In der geschilderten Weise kann die Steuerung jedoch nicht durchgeführt werden, da die genaue Lage des ersten Gebers vor Beginn der Bewegung, d. h. also bei Einstellung des zugehörigen ersten Schrittwählers, nicht bekannt ist. Da dieser Geber auf i mm Verschiebeweg nur einen Impuls gibt, kann die durch eine von derImpulsstellung abweichende Stellung des Gebers hervorgerufene Falschsteuerung bis zu mm betragen. Es muß also, bevor mit der ersten Gruppe die ganzen Millimeter des Verschiebeweges gemessen werden, genau festgestellt werden, in welcher Lage sich deren Geber befindet.
  • Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß zuerst die Gruppe Geber -Schrittwähler mit der feinsten Teilung, d. h. mit der höchsten Impulszahl pro Einheitswegstrecke und dabei die kleinste Bewegungsgeschwindigkeit so lange eingeschaltet ist, bis der Impulsgeber der Gruppe mit der nächstgröberen Teilung in diejenige--Stellung gebracht ist, in der er gerade einen Impuls abgibt. Durch die Impulsgabe dieses Gebers mit der nächstgröberen Teilung wird sodann auf dessen zugehörigen Schrittwähler und damit auf die nächsthöhere Geschwindigkeit umgeschaltet.
  • Mit dieser Geschwindigkeit wird nun so lange weitergefahren, bis der Impulsgeber mit der wiederum gröberen Teilung einen Impuls abgibt und das Umschalten von seinem zugehörigen Schrittwähler und die zugeordnete höhere Geschwindigkeit bewirkt. Dieses Spiel wiederholt sich, bis der Impulsgeber mit der gröbsten Teilung auf seine Impulsstellung bewegt ist. Der von ihm abgegebene Impuls bewirkt das Umschalten der Anlage auf seinen zugehörigen Schrittwähler und auf die höchste Bewegungsgeschwindigkeit, mit der nun die an diesem Schrittwähler vorgewählte Wegstrecke abgefahren wird. Sodann wird wieder auf die Gruppe mit nächstfeinerer Teilung umgeschaltet und mit niedriger Geschwindigkeit die dort eingestellte Wegstrecke abgefahren, jedoch unter Abzug derjenigen Strecke, die vorher bei der Voreinstellung des Gebers mit der gröbsten Teilung zurückgelegt werden mußte. Dieses Spiel wiederholt sich, bis der letzte Schrittwähler, der zu dem Geber mit der feinsten Teilung gehört, auf die Stellung 0 zurückgeschaltet ist und die Bewegung beendet. Dieser Vorgang wird weiter unten an Hand der Zeichnung an einem konkreten Beispiel verdeutlicht.
  • Als Impulsgeber kann eine Welle mit einem oder mehreren Nocken verwendet werden, die mit einer der Bewegungsgeschwindigkeit, z. B. also der Verstellspindeldrehzahl, proportionalen Drehzahl angetrieben wird. Die Nocken betätigen einen oder mehrere Kontaktschalter, die die Impulsgabe bewirken.
  • Da ein solcher Impulsgeber einem gewissen Verschleiß unterliegt, wird zwecks Erzielung höchster Genauigkeit vorgeschlagen, als Geber in an sich bekannter Weise eine fotoelektrische Zelle zu verwenden. Diese Zelle wird von einer Lichtquelle angestrahlt, deren Strahlengang durch eine Scheibe gesteuert wird. Diese Scheibe wird mit einer der Bewegungsgeschwindigkeit proportionalen Drehzahl angetrieben und ist mit Gravierungen oder schwarzen Strichen im weißen Feld versehen, die den Einfallswinkel des Lichtstrahlers auf die fotoelektrische Zelle oder durch verschieden starke Reflexion die Helligkeit des auf die fotoelektrische Zelle einfallenden Lichtstrahles je nach Winkelstellung der Scheibe verändern.
  • Erfindungsgemäß kann als Geber auch eine Scheibe verwendet werden, die mit einer der Bewegungsgeschwindigkeit proportionalen Drehzahl angetrieben wird und an ihrem Umfang oder an ihren Stirnseiten Dauermagnete oder dauernd erregte Elektromagnete trägt, die beim Vorbeifahren an einem oder mehreren Kontaktschaltern diese ohne mechanische Berührung betätigen und so die Impulsgabe bewirken.
  • Die beiden geschilderten Geberarten können auch in der Weise kombiniert werden, daß an einer Scheibe sowohl Strichmarkierungen zur Steuerung einer fotoelektrischen Zelle als auch Magnete zur Betätigung eines Kontaktschalters vorgesehen werden. Die fotoelektrische Zelle und der Kontaktschalter betätigen je einen Schrittwähler. Die Strichmarkierungen und die Magnete sind mit verschiedenen Teilungen an der Scheibe angeordnet. So können beispielsweise an der Scheibe ioo Strichmarkierungen und ein Magnet angebracht werden, wobei der Magnet den Schrittwähler für die vollen Millimeter und die Strichmarkierungen den Schrittwähler für die hundertstel Millimeter betätigen.
  • Die geschilderten Geber können in der Zeit, in der sie nicht benötigt werden, elektrisch völlig abgeschaltet werden, während Geber mit mechanischen Übertragungselementen zwar elektrisch, nicht aber mechanisch wirkungslos gemacht werden können und daher auch in der Zeit, in der sie nicht zum Einsatz kommen, einem Verschleiß unterliegen.
  • Zum Erzielen einer möglichst kurzen Verstellzeit soll die Verstellgeschwindigkeit so groß wie möglich gewählt werden. Die Massenträgheit der bewegten Teile und der Antriebsglieder kann aber nach dem Abschalten des Antriebes, das durch Leerlaufeinstellung des Getriebes, Trennen einer Kupplung, Regeln eines elektrischen Verstellmotors usw. erfolgt, einen stärkeren Nachlauf bewirken, der dann zu einer Ungenauigkeit führt, wenn er größer ist als die Wegstrecke, die an dem beim Umschalten zum Einsatz kommenden Schrittwähler eingestellt ist. Um dies zu verhindern, wird an den Schrittwählern mit gröberer Teilung, denen verhältnismäßig hohe Verstellgeschwindigkeiten zugeordnet sind, ein besonderer Vorkontakt vorgesehen, der, bevor der Schrittwähler seine Nullstellung erreicht hat, über ein Hilfsschütz die Verstellgeschwindigkeit auf die der nächsten zum Einsatz kommenden Gruppe zugeordnete Geschwindigkeit herabsetzt. Durch diese Schaltung kann bewirkt werden, daß der Nachlauf keinesfalls mehr als die kleinste, am nachfolgenden Schrittwähler einstellbare Wegeinheit beträgt. Die Geschwindigkeitsherabsetzung erfolgt etwa dann, wenn der Schrittwähler noch in Stellung i oder in Stellung 2, d. h. also einen oder zwei Schritte vor seiner Nullstellung ist. Die restliche Strecke wird dann mit der verminderten Geschwindigkeit abgefahren.
  • An Hand eines Beispiels soll die durch die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung erzielbare Verkürzung der Einstellzeit nachgewiesen werden. Wie eingangs errechnet wurde, benötigt eine der üblichen vollautomatischen Steuerungsanlagen für einen Verstellweg von 6o mm bei einer zulässigen Einstelltoleranz von 1/10o mm eine Zeit von 400 Sekunden, wenn man eine Zählung von 15 Impulsen pro Sekunde als möglich voraussetzt. Bei der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung dagegen werden 59 mm der Verstellstrecke mit einem Impulsgeber zurückgelegt, dem pro Impuls ein Verstellweg von i mm zugeordnet ist. Die mit diesem Geber maximal mögliche Verstellgeschwindigkeit beträgt 15 - i = 15 mm pro Sekunde. Für 59 mm wird eine Zeit von I5 -- q. Sekunden benötigt. Der restliche Weg von i mm wird mit einem Impulsgeber zurückgelegt, bei dem einem Impuls 1/1o, mm Verstellweg zugeordnet ist und mit dem eine maximale Verstellgeschwindigkeit von 15 - 1/loo = 0,15 mm pro Sekunde möglich ist. Für den letzten Millimeter des Verstellweges wird daher eine Zeit von = 6,7 Sekunden, für die gesamte Strecke von 6o mm eine Zeit von q. -i-- 6,7 - io,7 Sekunden benötigt gegenüber 400 Sekunden bei einer üblichen, vollautomatischen Steuerung.
  • Die Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert.
  • Abb. i zeigt den Schaltplan der erfindungsgemäßen Steueranlage; Abb. 2 zeigt eine Ausführungsform der Impulsgeber in der Vorderansicht; Abb. 3 zeigt den Impulsgeber nach Abb. 2 in der Seitenansicht; Abb. q. und 5 zeigen eine besondere Schaltung an dem Schrittwähler mit der gröberen Teilung.
  • In Abb. i werden die beiden Impulsgeber i und 2 von dem Motor 3 über ein Untersetzungsgetriebe q. angetrieben. Über dieses Getriebe q, treibt der Motor 3 über eine Verstellspindel od. dgl. auch das zu bewegende. Teil, beispielsweise den @ Schlitten öder Tisch einer Werkzeugmaschine, an. Der Motor 3 läuft mit konstanter Drehzahl; das Getriebe q. schaltet, wenn das Kupplungsschütz KS i von Strom durchflossen wird, die höhere Verstellgeschwindigkeit (Eilgang) und bei Durchfließen von Strom durch das Kupplungsschütz KSu die niedrigere Verstellgeschwindigkeit (Vorschub) ein. Der Geber i gibt auf i mm Verstellweg einen Impuls, der Geber 2 infolge des i : ioo übersetzenden Getriebes 5 auf 1/10o mm einen Impuls ab. Selbstverständlich können mit gleicher Wirkung auch der Geber 2 mit zehn Nocken und das Getriebe 5 mit i:io Übersetzung oder der Geber? mit ioo Nocken und das Getriebe 5 mit i : i Übersetzung ausgeführt werden.
  • Die Schrittwähler sind entsprechend ihrer Zugehörigkeit zu den Impulsgebern i und 2 mit S W i und SW2 bezeichnet. An dem Schrittwähler SWi werden die vollen Millimeter, am Schrittwähler SW2 die hundertstel Millimeter vorgewählt. Jedesmal, wenn der Impulsgeber i den Schalter 6 schließt, wird der Schrittwähler SWz durch ein nicht dargestelltes Schrittschaltwerk, das durch das in diesem Augenblick stromdurchflossene Schaltschütz SS i ausgelöst wird, um einen Schritt zurückgeschaltet. In gleicher Weise wird jedesmal, wenn der Impulsgeber 2 den Schalter 7 schließt, über das Schaltschütz SS2 der Schrittwähler SW?, um einen Schritt zurückgeschaltet. Diese beiden Vorgänge treten aber nur dann auf; wenn die Schalter 8 und io bzw. der Schalter g geschlossen sind.
  • Die verschiedenen Schütze und die von ihnen über einen Eisenkern o. dgl. betätigten Schalter sind in der Zeichnung der Übersichtlichkeit halber getrennt dargestellt, so daß die Bezeichnung jedes Schützes in der Zeichnung zweimal auftritt, einmal an der Erregerwicklung und zum anderen an dem zugehörigen Magnetkern. Die Arbeitsweise der verschiedenen Schütze ist folgendermaßen: Das Schaltschütz SS i wird von den Schaltern 6, 8 und =o gesteuert. Es betätigt das Schrittschaltwerk für den Schrittwähler SW i.
  • Das Schaltschütz SS?, wird von den beiden Schaltern 7 und g gesteuert. Es betätigt, das Schrittschaltwerk'für den Schrittwähler SW?,. Das Hilfsstchütz HS z erhält Strom, wenn der Schrittwähler SW = in Nullstellung ist und den Schalter 37 schließt. Es schaltet dann über den Schalter x= das Kupplungsschütz KS i (Eilgang) aus, über den Schalter io das Hilfsschütz HS3 und das Schaltschütz SS i (und damit das Schrittschaltwerk des Schrittwählers SWi) aus, über den Schalter 12 das Hilfsschütz HS2 ein, über den Schalter 13 das Schütz R= und über den Schalter 17 die eine Halteleitung des Schützes R 2 aus.
  • Das Schütz R i erhält über die Schalter 28, 30 und 13 oder 28, 30 und den Schalter 35 der Halteleitung Strom. Dies ist der Fall, wenn der Schrittwähler SWi nicht auf 0 steht. Ri bereitet durch Schließen des Schalters 1q. die Einschaltung des Schützes R2 vor; öffnet den Schalter 32 zum Hilfsschütz HS2 und hält sich durch Schließen des Schalters 35 in seiner Halteleitung selbst an Spannung.
  • Das Schütz R2 erhält Strom; a) wenn die Schalter 15 und 1q. geschlossen sind und der Schrittwähler SW? auf 0 steht, b) wenn die Schalter 15, 16 und 17 geschlossen sind, c) wenn die Schalter 15 und 29 geschlossen sind.
  • Das Schütz R2 betätigt den Schalter 3o des Schützes R i, die Schalter 16 und 29 in seinen eigenen Halteleitungen und den Schalter 18 in der Leitung des Hilfsschützes HS2. Die Schütze R i und R 2 bewirken, wie aus dem weiter unten angeführten Beispiel 3 hervorgeht, daß der Schrittwähler SW?, über seine Stellung 0 hinaus immer noch eine volle Umdrehung machen muß, falls der Schrittwähler SW i und der Schrittwähler SW 2 auf eine bestimmte, von 0 verschiedene Anzahl von Schritten eingestellt wurden.
  • Das Hilfsschütz HS2 erhält Strom über den Schalter 15, den Schrittwähler SW2 und die Schalter i8, 32 und 12. HS2 schaltet über den Schalter ig das Motorschütz Si und über den Schalter 2o das Kupplungsschütz KS2 (Vorschub) aus, wenn der Schrittwähler SW?, seine Nullstellung erreicht hat. Hierdurch wird die gesamte Anlage ausgeschaltet.
  • Das Hilfsschütz HS3 erhält Strom, wenn die Schalter io und 21 oder io und 22 geschlossen sind. Bei Stromdurchfluß schaltet es über den Schalter 8 den Geber x und über den Schalter 23 das Kupplungsschütz KSi (Eilgang) ein sowie über den Schalter 24 das Kupplungsschütz KS2 (Vorschub) und über den Schalter g den Geber?, ab. Außerdem hält es sich durch Schließen des Schalters?,?, in seiner Halteleitung selbst an Spannung.
  • Das Motorschütz S i erhält Strom, wenn der durch das-Hilfsschütz HS2 zu öffnende Schalter ig und der durch das Hauptschütz D betätigte Schalter 25 oder der Schalter-26 in seiner Halteleitung geschlossen sind. Bei Stromdurchfluß hält S i den Schalter 26 in seiner Halteleitung, den Schalter 27 in der Zuleitung zum Motor 3, den Schalter 31 in der Leitung zu den beiden Kupplungsschützen KSi und KS2 sowie die beiden Schalter 28 und i.5 zu den Schützen Ri und R2 geschlossen. Bei Unterbrechung der Stromzufuhr durch Öffnung des Schalters ig schaltet Si die ganze Anlage aus.
  • Das Hauptschütz D dient zum Einschalten der Anlage durch den Schalter 25. Die Wirkungsweise der gesamten Anlage wird an Hand dreier konkreter Beispiele erläutert, die einen verschiedenartigen Ablauf der Schaltvorgänge bedingen.
  • Beispiel i Gewünschter Verstellweg 4/10o mm.
  • Schrittwähler SWi wird auf 0, Schrittwähler SW2 auf Stellung 4 eingestellt.
  • Durch D wird Schalter 25 geschlossen, S i erhält Strom und schließt die Schalter 28, 15, 26, 27, 31.
  • Da SW x auf 0 steht, erhält HS i Strom und schaltet Geber x über Schalter io aus. Außerdem wird über Schalter ix das Kupplungsschütz KS i (Eilgang) ausgeschaltet. Da HS3 stromlos ist (Schalter io geöffnet), ist der Schalter 24 geschlossen und KS2 (Vorschub) eingeschaltet. Außerdem ist Schalter g geschlossen, so daß der Geber 2 Strom erhält.
  • Der Schrittwähler SW2 wird durch den Geber 2 von Stellung 4 bis auf Stellung 0 zurückgeschaltet. Bei Erreichen der Nullstellung erhält HS? Strom, da der Schalter 14 geschlossen ist (R i stromlos, weil HS i den Schalter 13 geöffnet hält). HS2 schaltet über Schalter ig das Motorschütz Si und damit die ganze Anlage aus.
  • Die beiden Schütze Ri und R2 erhalten bei dem geschilderten Vorgang keinen Strom, da HS i den Schalter 13 für R i öffnet, während der Schalter 14 für R2 durch das stromlose Ri geöffnet bleibt. Beispiel 2 Gewünschter Verstellweg 4 mm.
  • Der Impulsgeber i steht normalerweise vom letzten Arbeitsgang her nicht in der Stellung, in der er gerade einen Impuls abgibt. Für das Beispiel wird angenommen, daß er um dasjenige Maß vor der Impulsstellung steht, das einem Verstellweg von 2°/10o mm entspricht.
  • Schrittwähler SWi wird auf Stellung 4, Schrittwähler S W 2 auf Stellung 0 eingestellt.
  • Durch D wird Schalter 25 geschlossen, S i erhält Strom und schließt die Schalter 28, 15, 26, 27, 31. HSi ist stromlos; daher sind die Schalter 13, 17, 10 und ii geschlossen und der Schalter 12 geöffnet. Da R2 noch stromlos ist (Schalter 16 und 29 in den Halteleitungen offen, Schalter 14 offen, weil Ri stromlos), ist der Schalter 3o geschlossen und R i erhält Strom. R i schließt Schalter 14, R2 erhält Strom, da SW 2 auf 0 steht, öffnet den Schalter 3o und schaltet Ri ab. R2 hält sich über den Schalter 29 seiner Halteleitung, außerdem auch über die Schalter 16 und 17 der anderen Halteleitung an Spannung. Der Schalter 18 wird geöffnet, so daß HS2 in jedem Fall stromlos bleibt. Nun wird SW2 vom Geber 2 um 2o Schritte zurückgeschaltet. SW2 steht jetzt auf Stellung 8o, der Geber i hat sich in Stellung 0 bewegt. Durch den Schalter 2i wird HS3 eingeschaltet und hält den Schalter 22 seiner Halteleitung geschlossen.
  • HS3 öffnet die Schalter g und 24, wodurch der Geber 2 und das Kupplungsschütz KS2 (Vorschub) stromlos werden. Schalter 22 und 8 werden geschlossen, der Geber i erhält Strom. Über die Halteleitung mit dem Schalter 22 und über die Leitung mit dem Schalter 21, der ja gerade geschlossen ist, erhält SSi Strom und schaltet den Schrittwähler SWi von Stellung 4 auf Stellung 3.
  • HS3 schaltet über Schalter 23 das Kupplungsschütz KS x (Eilgang) ein.
  • Da der Schalter io immer noch geschlossen ist, wird nun der Schrittwähler SWi durch den Geber i von Stellung 3 auf Stellung 0 zurückgeschaltet. In diesem Augenblick erhält HS x über den Kontakt 37 Strom, R i und R2 werden über die Schalter 13, 17 und 3o abgeschaltet.
  • Durch den Schalter ii wird KS i stromlos gemacht und auf Vorschub umgeschaltet. Da der Schalter io durch HS i geöffnet wurde und der Schalter g geschlossen ist (weil HS3 durch Schalter io stromlos ist), erhält der Geber 2 Strom und schaltet den Schrittwähler SW2 über den Schalter 7 und SS2 von Stellung 8o auf Stellung 0 zurück. Jetzt erhält, da die Schalter 18 und 32 geschlossen sind (R i und R 2 sind stromlos) und der Schalter 12 ebenfalls geschlossen ist (HSi ist unter Spannung), SS2 Strom und schaltet die Anlage wie im ersten Beispiel über das Motorschütz S i aus.
  • Wenn beim Umschalten von Eilgang auf Vorschub das bewegte Teil infolge seiner kinetischen Energie noch über den Umschaltpunkt weiterläuft, so wird dabei ja auch der Geber 2 schon über die Urrischaltstellung hinaus bewegt und bringt den zuviel zurückgelegten Weg automatisch in Abzug von dem noch erforderlichen Weg, im vorliegenden Beispiel von o,8o mm. Beispiel 3 Gewünschter Verstellweg 4,90 mm.
  • Der Impulsgeber i soll wieder, wie im zweiten Beispiel, um das Maß vor der Impulsstellung stehen, das einem Verstellweg von 2°/10o mm entspricht.
  • Schrittwähler SWi wird auf Stellung 4, Schrittwähler SW2 auf Stellung go eingestellt.
  • Durch D wird Schalter 25 geschlossen, S i erhält Strom und schließt die Schalter 28, 15, 26, 27, 31. HSi ist stromlos; daher sind die Schalter 13, 17, io und ii geschlossen und der Schalter i2 geöffnet.
  • Da R2 noch stromlos ist (Schalter 16 und 29 in den Halteleitungen offen, Schalter 14 offen, weil Ri stromlos), ist der Schalter 30 geschlossen und R i erhält Strom. Ri schließt den Schalter 14, R2 erhält aber keinen Strom, weil SW2 nicht auf 0 steht und die Schalter 16 und 29 in den beiden Halteleitungen von R2 offen sind.
  • Wie im Beispiel e wird Vorschubgeschwindigkeit eingeschaltet. Der Geber 2 schaltet SW2 2o Schritte zurück auf go - 2o = 7o. Dabei geht der Geber i auf 0 und schaltet über SS i den Schrittwähler S W i von Stellung 4 auf Stellung 3 zurück. Gleichzeitig erhält HS3 Strom, und das Getriebe 4 wird von Vorschub auf Eilgang umgeschaltet. Nun wird SW i von Geber i über Schalter 6 und Schaltschütz SS i von Stellung 3 auf. Stellung 0 zurückgeschaltet.
  • Nun erhält HS i Strom. R i bleibt -weiter unter Spannung. Geber i wurde abgeschaltet und Geber 2 eingeschaltet. R2 erhält über SW2 Strom (Schalter 1q. geschlossen, da R i unter Strom) und schaltet nun R i ab. R 2 öffnet Schalter i8, so daß HS2 nicht ansprechen kann. R2 bleibt über die Halteleitung mit dem Schalter 29 an Spannung. Geber 2 schaltet SW 2 um einen Schritt von Stellung 0 auf Stellung 99 zurück. Dabei wird R2 stromlos, da seine andere Halteleitung durch den geöffneten Schalter 17 (HS i ist unter Ström) unter-. brochenist. Der Geber 2 schaltet SW2 noch 99 Schritte auf Stellung 0 zurück. Nun erhält SW2 Strom und schaltet die Anlage über S i ab.
  • Die Abb. 2 und 3 zeigen eine am Umfang mit ioo Magneten 33 und an einer Stirnseite mit einem Magnet 34 versehene Scheibe 36, die an Stelle der Nockenscheiben i und 2 der Abb. i vom Antriebsmotor i über ein Getriebe angetrieben wird. Die Magnete 33- betätigen ohne mechanische Berührung den Schalter 7, der Magnet 34 den Schalter 6 (vgl. Abb. i).
  • Die Abb. q. und 5 zeigen prinzipiell eine zusätzliche Schaltung; durch welche. die Verstellgeschwindigkeit schon vor Erreichen des eigentlichen Umschaltepunktes von Geber i auf Geber 2 auf die dem Geber ä zugeordnete niedrigere Geschwindigkeit herabgesetzt wird, um einen größeren Nachlauf des bewegten Teiles zu verhindern. Bei dieser Zusatzschaltung betätigt der Schrittwähler SWi vor dem Kontakt 37 schon einen Vorkontakt 38, der über ein Hilfsschütz HS4 das Umschalten der Geschwindigkeit schon dann bewirkt, wenn die Nockenscheibe in bezug-auf den Kontakt 37 noch einen Schritt vor Stellung 0 ist. Abb. q. zeigt den Schrittwähler S W i iiZ Stellung 2, Abb. 5 in Stellung 0. .
  • Selbstverständlich kann der Vorkontakt 38 auch derart angeordnet werden, daß er schon auf niedrigere Geschwindigkeit-umschaltet, wenn der Schrittwähler S W i noch in .Stellung 2 oder Stellung 3 ist. Auch kann der Schrittwähler die Kontakte 37 und 38 gegebenenfalls auch fotoelektrisch oder magnetisch betätigen, wie dies für die Geber i und 2 vorgeschlagen wurde.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: r. Vorrichtung zum Steuern von Bewegungen mit vorgewählter Weglänge, bei der ein mit dem Antriebsglied des zu bewegenden Teiles zwangläufig verbundener Impulsgeber jeweils nach Zurücklegung einer bestimmten Wegstrecke, einen Impuls abgibt, durch den ein Schrittwähler um einen Schritt von der vorgewählten Stellung in Richtung auf die Grundstellung, in welcher er die Bewegung beendet, zurückgeschaltet wird, insbesondere für Werkzeugmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zurücklegen der Wegstrecke nacheinander mehrere mit einer der Verstellgeschwindigkeit proportionalen Geschwindigkeit angetriebene. Impulsgeber (i, 2) mit zugeordneten Schrittwählern (SWi, SW?) zum Einsatz kommen, wobei jeder Schrittwähler pro Einheitswegstrecke eine Anzahl von Impulsen erhält, die verschieden ist von der Anzahl der Impulse der anderen Schrittwähler, und. daß jeder Gruppe Impulsgeber-Schrittwähler eine bestimmte Geschwindigkeit des bewegten Teiles zugeordnet ist, deren Änderung gleichzeitig mit der Umschaltung von der einen auf die andere Gruppe erfolgt.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schrittwähler (S W i, S W 2) ioo Stufen hat und daß sich die Impulszahlen, die - die Schrittwähler der einzelnen Gruppen pro Einheitswegstrecke von ihrem Geber (_, 2) erhalten, zueinander verhalten wie i zu einer geradzahligen Potenz von io. , - 3. Vorrichtung nach .den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die Gruppe Impulsgeber-Schrittwähler (i, SWi) mit der höchsten Impulszahl pro Einheitswegstrecke eingeschaltet wird, bis der oder die Impulsgeber der anderen Gruppen mit geringeren Impulszahlen pro Einheitswegstrecke in eine Stellung gebracht sind, in der sie einen Impuls abgeben, und daß die hierbei durchgeführte Bewegung der Gruppe oder der Gruppen mit den höheren Impulszahlen bei der anschließenden durch die Impulsgabe des Gebers mit der gröbsten Teilung aufgeschalteten weiteren Bewegung, bei der zuerst auf die Gruppe mit ,:gröbster Teilung und anschließend stufenweise von eihe-Gruppe zur anderen bis zu derjenigen mit der höchsten Impulszahl und der geringsten Bewegungsgeschwindigkeit umgeschaltet wird, von den an diesen Gruppen vorgewählten Schrittzahlen in Abzug gebracht wird. q.. Vorrichtung nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Gebern mit kleineren Impulszahlen ein oder mehrere zusätzliche Kontaktgeber angebracht sind, durch die über ein Hilfsrelais vor Erreichen der Grund-, stellung und damit vor Einschalten der nächsten Grüppe Impulsgeber-Schrittwähler die .Geschwindigkeit des bewegten Teiles herabgesetzt- wird. 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß als Geber eine Welle mit einer oder mehreren Nocken verwendet wird, die mit einer der Bewegungsgeschwindigkeit proportionalen Drehzahl angetrieben wird und deren Nocken einen oder mehrere Kontaktschalter, die die Impulsgabe bewirken, betätigen. . 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen i bis q,, dadurch gekennzeichnet, daß eine fotoelektrische Zelle- als Geber dient, auf die eine Lichtquelle einwirkt, -deren Strahlengang durch eine mit Strichmarkierungen versehene, mit einer der Bewegungsgeschwindigkeit proportionalen Drehzahl angetriebenen Scheibe in an sich bekannter Weise gesteuert wird. 7. Vorrichtung nach den Ansprüchen i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß als Geber eine an ihrem Umfang. oder an ihren Stirnseiten mit Dauermagneten-öder dauernd erregten Elektromagneten versehene, mit einer der Bewegungsgeschwindigkeit proportionalen Drehzahl angetriebene Scheibe vorgesehen ist, deren Magnete beim Vorbeifahren an einem oder mehreren Kontaktschaltern diese ohne mechanische Berührung betätigen. 8: Vorrichtung nach den Ansprüchen i bis q., daduich gekennzeichnet, daß. als Geber eine Scheibe vorgesehen ist, die mit einer der Bewegungsgeschwindigkeit proportionalen Drehzahl angetrieben wird und die sowohl mit Strichmarkierungen zur Steuerung einer fotoelektrischen Zelle als auch mit Magneten zur Steuerung von Kontaktschaltern versehen ist, wobei die Strichmarkierungen und die Magnete verschiedene Teilung haben und je einen Schrittwähler steuern. g. Vorrichtung nach den Ansprüchen r bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrittwähler, die den Gruppen mit gröberer Teilung angehören, mit einem besonderen Vorkontakt versehen sind, mittels dessen sie schon vor Erreichen ihrer Nullstellung, in der sie auf die nächste Gruppe mit feinerer Teilung umschalten, über Hilfsschütze die Verstellgeschwindigkeit auf die dieser nächsten Gruppe zugeordnete niedrigere Verstellgeschwindigkeit vermindern. zo. Vorrichtung nach Anspruch g, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung auf niedrige Verstellgeschwindigkeit erfolgt, wenn der Schrittwähler eine volle Anzahl von Schritten, vorzugsweise einen oder zwei Schritte vor seiner Nullstellung steht.
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