DE1060018B - Steuerung fuer Arbeitsmaschinen, insbesondere Werkzeugmaschinen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung für Maschinen, welche mehrere zeitlich aufeinanderfolgende Arbeitsvorgänge nach einem vorgegebenen, von Fall zu Fall verschieden einstellbaren Programm ausführen sollen. Solche Aufgaben, liegen insbesondere bei der Steuerung von Werkzeugmaschinen vor. Es ist aber auch möglich, bei anderen Einrichtungen, bei denen in stetigem Ablauf ganz bestimmte Vorgänge zu wiederholen sind, Programmsteuerungen der nachfolgend beschriebenen Art anzuwenden. So können sich in verschiedenen Arten von Fertigungsprozessen Möglichkeiten ergeben, irgendwelche Vorgänge in einer bestimmten Reihenfolge zu wiederholen, oder es geht darum, bei einem einmaligen Arbeitsgang verschiedene Funktionen so ablaufen zu lassen, daß sie hinsichtlich ihrer Reihenfolge und ihrer zeitlichen Dauer in definierter Weise gestaffelt sind. Schließlich ist es auch möglich, auf diese Weise für Zwecke der Werbung, für die Programmsteuerung von Springbrunnen od. dgl. auf die Erfindung zurückzugreifen.

Bei der Programmsteuerung für Werkzeugmaschinen hat man sich bisher vielfach zweier verschiedener Systeme bedient. Im einen Fall hat man verschiedenartige Befehle von einem Kommandogerät aus in zeitlicher Reihenfolge auf die einzelnen befehlausführenden Einheiten, wie Hubmagnete, Magnetkupplungen, Hydraulikmotoren usw. sowie Vorschub- und Hilfsmotoren, ausführen lassen, wobei die Speicherung beispielsweise in einer Schaltwalze od. dgl. vorgenommen werden konnte. Dabei kann man eine solche Schaltwalze entweder durch einen innerhalb zeitlich definierter Abschnitte ablaufenden Motor drehen lassen, so daß dann in vorher absehbaren Zeitpunkten die einzelnen Arbeitsvorgänge zu erwarten wären. Man hat dann zum Teil auch diese Speicher in ihrem Antrieb mit der Arbeitsmaschine gekuppelt, so daß erst nach Beendigung eines bestimmten Arbeitsvorganges der nächste zur Wirkung gebracht werden konnte, also ein zu frühes Übergehen auf den nächsten Arbeitsschritt mit Sicherheit zu vermeiden war, andererseits aber auch zur wirtschaftlichen Ausnutzung der Arbeitsmaschine keine unnötigen Betriebspausen entstanden. Als Speicherrorrichtungen kamen dabei Programmträger in Form von Walzen, Scheiben, Lochstreifen od. dgl. zur Verwendung.

Die zweite bekannte und gebräuchliche Art für Programmsteuerungen besteht darin, daß man beispielsweise von einem Endschalter aus oder von einer sonstigen mit dem Bewegungsspiel der Arbeitsmaschine verknüpften Schaltkontakt neutrale Signale abgibt, welche einem Schrittschaltwerk zugeleitet werden. Das Schrittschaltwerk registriert dann jedesmal die Beendigung des vorher laufenden Arbeits-Steuerung für Arbeitsmaschinen,
insbesondere Werkzeugmaschinen

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Dr. Georg Sichling und Viktor Hofmann,

Erlangen,
sind als Erfinder genannt worden

Vorganges und schaltet einen Schritt weiter, wobei darm durch ein dem Schrittschaltwerk nachgeschaltetes Klinkenfeld, einen Kreuzschienenverteiler oder durch eine ähnliche Anordnung von Fall zu Fall je nach dem eingestellten Programm Steuerbefehle auf Vorschubmotoren, Magnetkupplungen, Hydraulikmagnete usw. gegeben werden können. Die einzelnen Möglichkeiten, die diese bekannte Steuerung bietet, sind hinsichtlich der Anzahl der Arbeitsvorgänge lediglich durch die Stufenanzahl der Schrittschaltwerke beschränkt. Die einzelnen für die Durchführung der Arbeitsvorgänge notwendigen Maßnahmen (Einschaltung der Vorschubmotore, Magnetkupplungen usw.) hängt von der Anzahl der dazu benötigten Einrichtungen ab, wobei man den Kreuzschienenverteiler oder das Klinkenfeld entsprechend groß bemißt. Um eine solche Anlage vielseitig verwendbar gestalten zu können, kann das Arbeitsprogramm durch Herstellen der Kontaktverbindungen auf dem Klinkenfeld mit Hilfe von durch vorbereitete Lochkarten gesteckten Kontaktstücke herbeigeführt werden. Dabei tritt unter Umständen an die Stelle von Lochkarten jeweils eine Platte mit lokal die Bildung von Kontakten erlaubenden und lokal isolierenden Eigenschaften.

Bei der Verwendung von Steuerungen nach dem zuletzt beschriebenen System bestehen Fehlerquellen, die einerseits in der Konstruktion und der Arbeitsweise der mechanischen Schrittschaltwerke begründet sind, andererseits aber auch von der Sicherheit der Kontaktgabe des Steuerschalters überhaupt abhängen. Der Steuerschalter, der die neutralen Befehle erteilt und beispielsweise ein Endschalter eine Arbeits-

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maschine ist, muß mit großer Exaktheit schalten Die Gedächtnisschaltungen 10, 11, 12 und 13 dienen können, da bei einer Fehlschaltung nicht nur ein.ein- der Speicherung verschiedener Kommandos, die einziger Arbeitsvorgang, sondern sämtliche nachfolgen- zelnen Arbeitsvorgängen entsprechen. Die Ausgänge den Vorgänge nicht mehr dem gewünschten Programm der Gedächtnisschaltungen 10 bis 13 führen auf einen entsprechen. Bei einer Fehlschaltung kann das Schritt^ 5 zweiten Kreuzschienenverteiler 18, an dessen Ausschaltwerk einen Schritt zu wenig oder zu viel aus- gangs leitungen' die Verstärker, Relais oder sonstige führen, so daß dann für den eigentlich vorgesehenen Auswertungsgeräte 19, 20, 21 und 22 angeschlossen Ablauf ein ganz anderer Arbeitsvorgang, nämlich der sind. Diese arbeiten auf die Leitungen 23 bis 26, vorhergehende oder der nächstfolgende wirksam wird. welche zu Vorschubmotoren, Magnetkupplungen, Dies kann unter Umständen erhebliche Störungen und io Hydraulikmagneten u. dgl., gegebenenfalls unterBeschädigungen der Maschinen sowie der zu ver- Zwischenschaltung von Schaltschützen führen. Außerarbeitenden Güter zur Folge haben. dem sind noch die beiden Gedächtnisschaltungen 27

Ähnliche Verhältnisse sind auch zu erwarten, wenn- und 28 sowie eine Gatterschaltung 29 vorgesehen, durch irgendwelche ungewollten Ereignisse die Strom- welche als sogenanntes »Und«-Gatter der Gedächtniszuführung an irgendeiner Stelle unterbrochen wird. 15 schaltung 27 vorgeschaltet ist. Ein Schalter oder Beim Wiedereinschalten ist zwar die Reihenfolge der Drucktaster 30 dient der Abgabe eines Startimpulses, aufeinanderzufolgenden Arbeitsvorgänge gewahrt, es Weiterhin ist noch ein Zeitelement 31 und ein Gatter kann aber unter Umständen eine Unsicherheit insofern 32 vorgesehen, wobei das Zeitelement 31 noch mit den bestehen, als nicht genau definiert ist, welcher Arbeits- Gattern 33 bis 37 in Verbindung steht,
schritt gerade vollendet oder begonnen wurde. 20 Der Einfachheit der Darstellung halber ist nur eine

Man hat zwar schon Abhilfe zu schaffen versucht, geringe Anzahl von Gedächtnisschal tungen gezeichnet, indem man bei solchen Steuerungen Maßnahmen ge- wobei es im Rahmen des Ermessens liegt, in beliebiger troffen hat, um bei jeglicher Stromunterbrechung die Weise deren Anzahl zu vergrößern, so daß demgemäß ganze Steuerung selbsttätig wieder in die Ausgangs- auch die beiden Kreuzschienenverteiler 6 und 18 mit stellung zurückzubringen. Beim Wiederkehren der 25 einer größeren Anzahl waagerechter Leitungen und Betriebsspannung kann also kein Schaden entstehen, dementsprechend mit einer erhöhten Kontaktzahl zu da die Arbeitsfolge wieder von der Ursprungsstellung versehen sind. Die Größe des Kreuzschienenverteilers 18 ausgeht. Dies ist aber nicht in allen Fällen wirklich richtet sich darüber hinaus noch nach der Anzahl der eine Sicherheitsmaßnahme, da z.B. bei Unterbrechung notwendigen befehlausführenden Elemente (Motoren, kurz vor Vollendung der gesamten Bearbeitung beim 3° Magnetkupplungen usw.), wobei gegebenenfalls eine Wiederanfahren von der Ausgangsstellung aus Arbeits- große Anzahl von senkrechten Leitungen des Kreuzvorgänge wiederholt werden, die bereits einmal aus- Schienenfeldes erforderlich wird. So sind in vielen geführt sind und dadurch unter Umständen ein Un- Fällen, z. B. für Werkzeugmaschinenbewegungen, wie brauchbarwerden der Güter herbeigeführt werden »Eilgang vorwärts«, »Eilgang rückwärts«, »Arbeitskann. Abgesehen davon bedeutet die Rückkehr in die 35 gang«, »Kriechgang«, in beiden Richtungen häufig Ausgangsstellung stets einen Zeitverlust, der um so viele gesonderte Leitungen erforderlich. Mit Hilfe größer wird, je weiter sich der Gesamtarbeitsvorgang von Verbindungssteckern od. dgl. kann auf dem schon seinem Ende genähert hat. Klinkenfeld des Kreuzschienenverteilers 28 ein vor-

Diese Nachteile werden durch die Erfindung ver- bestimmtes Programm abgesteckt werden,
mieden. Die Erfindung besteht darin, daß unter Ab- 40 Die Wirkungsweise der Anordnung läßt sich leicht gehen vom Einkontaktsystem unter Ausnutzung des übersehen, wenn man sich zunächst den Kontakt 30 Prinzips mit getrennten Kontakten eine Mehrzahl von betätigt denkt. Dieser Kontakt wirkt zunächst ungleich oder gleichartig aufgebauten, unterschiedliche mittelbar auf die Gedächtnisschaltung27, wobei durch Kommandos speichernder Gedächtnisschal tungen vor- eine vorher hergestellte Kontaktverbindung 38 der gesehen sind, die sowohl eingangs- als auch ausgangs- 45 Verstärker 19 und damit die Leitung 23 stromführend seitig mit Gatterschaltungen und Anordnungen nach wird. Der Ausgang der Gedächtnisschaltung 27 gibt Art von Kreuzschienenverteilern od. dgl. in Verbin- den Eingang der Gedächtnisschaltung 10 über das dung stehen. »Und«-Gatter 14 frei. Somit ist die Anordnung be-

Nähere Einzelheiten der Erfindung sollen an Hand triebsbereit, sobald über die Leitung 39 ein Steuer-

der Zeichnung erläutert werden. Die Zeichnung zeigt 50 befehl von der Kontakteinrichtung E₁ bis E₅ gegeben

ein Ausführungsbeispiel in seinen für die Erfindung wird. Die Leitungen 39 bis 43 werden durch diese

wesentlichen Teilen in vereinfachter schemarischer Kontakte der Reihe nach stromführend, wobei es nicht

Darstellung. notwendig ist, daß die einzelnen Endschalter in ihrer

Mit E₁ bis E₅ ist eine Reihe von Schaltkontakten, Reihenfolge mit dieser Reihenfolge übereinstimmen. z.B. Endschaltern, bezeichnet, welchevon der Arbeits- 55 Das Klinkenfeld 6 ermöglicht es, jeden beliebigen maschine aus gesteuert werden. Es ist dabei für die Schaltkontakt E₁ bis E₅ in seiner zeitlichen Reihen-Erfindung unwesentlich, ob es sich um mechanische folge an jede beliebige Stelle zwischen die anderen zu Schaltkontakte oder um elektronische oder sonstige legen. Die einzelnen Kontakte E₁ bis E₅ kann man Schalter handelt, welche keine mechanisch bewegten sich wegmäßig aufeinanderfolgend denken, so daß Kontakte aufweisen. Jeder dieser Schaltkontakte ist 60 durch einen Kreuzschienenverteiler 6 eine zeitliche mit einer Leitung versehen, die zu einem Kreuz- Zuordnung der Ausgangslei tungen 39 bis 43 zu diesen Schienenverteiler führt, der mit 6 bezeichnet ist. Als bewerkstelligt wird. Dabei kann es unter Umständen Kreuzschienenverteiler kann ein Klinkenfeld oder eine aber auch durchaus möglich sein, daß ein und dieähnliehe Anordnung an sich bekannter Art verwendet selbe Ausgangsleitung verschiedenen Schaltkontakten werden. Die anderen Anschlüsse des Kreuzschienen- 65 zugeordnet wird.

Verteilers sind über eine Gatterschaltung jeweils mit Wird nun bei dem dargestellten Ausführungs-

dem Eingang von Gedächtnisanordnungen verbunden. beispiel durch den Kontakt E₃ die Leitung 39 strom-

Die Gatterschaltungen sind als sogenannte »Und«- führend, so wird über das freigegebene »Und«-Gatter

Gatter ausgebildet und mit 14 bis 17 und 17 a be- 14 die Gedächtnisschaltung 10 betätigt. "Über den

zeichnet. 70 Kreuzschienenverteiler 18 und die zuvor betätigte

Claims (3)

Kontaktverbindung 44 wird der Verstärker 20 und die Leitung 24 stromführend. Da der Ausgang der Gedächtnisschaltung 10 aber mit einem zweiten Eingang der Gedächtnisschaltung 27 verbunden ist, wird bewirkt, daß die Gedächtnisschaltung 27 wieder in ihre Ruhelage zurückgestellt wird. Dadurch wird der Verstärker 19 und die Leitung 23 stromlos. Die Gedächtnisschaltungen sind so aufgebaut, daß sie zwei stabile Betriebszustände einzunehmen vermögen. Bei Aufdrücken eines Eingangssignals an den jeweils links unten gezeichneten Eingang der einzelnen Gedächtnisschaltungen 10 bis 13 sowie 27 und 28 wird die Gedächtnisschaltung in ihre Ruhestellung gebracht, falls sie sich nicht bereits vorher in derselben befunden hat. Ein Eingangssignal am oberen Eingang bedeutet ein Kippen in die Arbeitslage. Die Gedächtnisschaltungen sind in der Weise ausgeführt, daß die beiden stabilen Betriebszustände nach ihrer Einleitung von allein aufrechterhalten werden, bis ein gegenteiliges Kommando ankommt. Der Ausgang der Gedächtnisschaltung 10 ist aber auch, wie die Darstellung erkennen läßt, mit dem »Und«-Gatter 15 verbunden, so daß auf diese Weise der nächste Schritt vorbereitet wird. Es kann nun der zweite Arbeitsgang beginnen., wobei je nach Anzahl der einzelnen Gedächtnis schaltungen eine Vielzahl solcher Arbeitsvorgänge ermöglicht wird. Wie die Darstellung zeigt, sind die einzelnen Verbindungen zwischen den Gedächtnisschaltungen einander gleichartig ausgebildet, so daß in steter Reihenfolge von oben nach unten jede der Gedächtnisschaltungen, die vorhergehende Schaltung in ihre Ruhestellung zurückführt und die nachfolgende für den nächsten Schritt vorbereitet. Es ist also auf diese Weise möglich, einen jeden Arbeitsgang zeitlich auf den vorhergehenden unmittelbar folgen zu lassen, wobei der Ablauf der einzelnen Arbeitsgänge nur in der gesteckten Reihenfolge erfolgen kann. Somit kann die Betätigung beliebiger Endschalter, die nicht in der vorher gewählten und gesteckten Reihenfolge vor sich geht, kein Fehlarbeiten der Maschine verursachen. Es ist möglich, bei einer größeren Anzahl von Endschaltern gegebenenfalls die Anzahl der Gedächtnisschaltungen zu verringern, dadurch, daß man das fortschreitende Zählen in ein Dualzählverfahren übersetzt. Man würde dann beispielsweise an Stelle von acht Gedächtnissen, welche acht Arbeitsgängen entsprechen, nur noch drei Gedächtnisse benötigen. Der letzte Arbeitsgang wird dadurch eingeleitet, daß die Leitung 42 stromführend wird und ein Eingangssignal über das »Und«-Gatter 17 auf die Gedächtnisschaltung 13 gibt. Gleichzeitig mit dem Umkippen in der Gedächtnisschaltung 13 von der Ruhelage in die Arbeitslage wird das »Und«-Gatter 17 α vorbereitet und die als Hilfsgedächtnis verwendete Gedächtnisschaltung 28 ebenfalls vorbereitet. Der letzte Endkontakt E5 löscht durch einen Stromimpuls über die Verbindungsleitung 43 beim Betätigen der Gedächtnisschaltungen 28 die Gedächtnisschaltung 13. Gleichzeitig wird das Gatter 29 vorbereitet, so daß ein erneuter Programmbeginn durch Betätigen der Drucktaste 30 möglich wird. Ein Löschen der Gedächtnisschaltung 28 kann, von der Gedächtnisschaltung 10 oder, wie dies in dem dargestellten Ausführungsbeispiel gezeichnet ist, von der Gedächtnisschaltung 27 aus vorgenommen werden. Beim erstmaligen Einschalten der gesamten Anordnung ist dafür Sorge getragen, daß die Gedächtnisschaltung 28 sich in ihrer Ausgangsstellung befindet, denn erst dann, wenn die Gedächtnisschaltung 28 ihre Ruhelage einnimmt, ist das Gatter 29 freigegeben. Es ist nämlich ohne weiteres möglich, durch Umstecken des zweiten Einganges der Gedächtnisschaltung 28, welche an die Verbindungsstelle 45 geführt ist, auch eine Verbindung an den Stellen 46, 47, 48 und 49 zu bewerkstelligen. Dadurch kann man das Arbeitsspiel an jeder beliebigen Gedächtnis schaltung abbrechen lassen und auf diese Weise die Einrichtung in ihre Ausgangsstellung bringen. Das mit 31 bezeichnete Verzögerungsrelais ist mit einem »Oder«-Gatter 32 und einer Reihe von »Und«- Gattern 33 bis 37 verbunden. Dieses Relais hat die Aufgabe, eine Pause zwischen dem Stromloswerden einer der Leitungen 23 bis 26 und dem Wiederansprechen für den nächsten Arbeitsgang herbeizuführen. Patentansprüche:

1. Steuerung für Arbeitsmaschinen, insbesondere Werkzeugmaschinen, nach einem vorgegebenen einstellbaren Programm für mehrere zeitlich aufeinanderfolgende Arbeitsvorgänge, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von gleich oder gleichartig aufgebauten, unterschiedliche Kommandos speichernder Gedächtnisschaltungen sowohl eingangs- als auch ausgangsseitig mit Gatterschaltungen und Anordnungen nach Art von Kreuzschienenverteilern in Verbindung steht.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gedächtnisschaltungen durch eine Anzahl von Kontakten, z. B. in Gestalt von Endschaltern, und Gatterschaltungen über einen Kreuzschienenverteiler beaufschlagbar sind.

3. Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gedächtnisschaltungen als bistabile Transistor-Kippstufen ausgebildet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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