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Programmsteuerung für Arbeitsmaschinen, insbesondere Werkzeugmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Programmsteuerung für Arbeitsmaschinen, insbesondere
Werkzeugmaschinen, mit einer Speichervorrichtung für die vorgewählten Arbeitskonnmandos
und einer Abfragevorrichtung, die mittels nockengesteuerter, je einen Arbeits-
und Ruhekontakt aufweisender Endtaster die vorgewählten Arbeitsabläufe durch Ein-
oder Ausschalten von Antriebskupplungen einleitet bzw. beendet.
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Bei den bekannten Programmsteuerungen dieser Art wird das gewünschte
Programm gespeichert und schrittweise abgefragt. Hierbei sind Systeme bekannt, bei
denen das Programm mit Hilfe eines Kreuzschienenverteilers gespeichert und mittels
Schrittschaltwerken, Relaisketten od. dgl. abgefragt wird. Ein anderes System besteht
aus einer Reihe von Fühlstiften, die eine gelochte Folie schrittweise abtasten.
Dabei betätigen diejenigen Fühlhebel, die in ein Loch eindringen, den ihnen zugeordneten
Kontakt, der eine bestimmte Funktion inne hat. Wenn im folgenden vom letztgenannten
System die Rede ist, so gilt natürlich prinzipiell das gleiche für andere Systeme
auch.
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Um den universellen Einsatz solcher Maschinen nicht zu beeinträchtigen
ist es vielfach üblich, die Programmsteuerung mit der normalen Handsteuerung so
züi verbinden, daß mit Hilfe eines Wahlschalters von Handbetrieb auf Automatik und
umgekehrt umgeschaltet werden kann.
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Die einzelnen Programmschritte werden vorzugsweise durch Endtaster
eingeleitet, die vielfach mit einem Ruhe- und einem Arbeitskontakt ausgestattet
und die übereinander angeordnet sind und durch die am Bettschlitten angebrachten
Nocken betätigt werden. Die Nocken werden zweckmäßigerweise auf Schienen mit Bahnen
montiert. Es ist bekannt, die Endtasterbahnen mit Hilfe des Programmspeichers vorzuwählen,
so daß nur der der jeweiligen Bahn zugeordnete Endtaster den nächsten Arbeitssehritt
einleiten kann. Diese Steuerung hat daher den Nachteil, daß mehrere Kontakte bzw.
Kontaktverbindungen zwischen dem Endtaster als Befehlsgeber und dem Programmspeicher
als Befehlsempfänger liegen, so daß ohne besondere Maßnahmen eine hinlängliche Sicherheit
nicht mehr gewährleistet ist.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Programmsteuerung
der vorgenannten Art so weiterzubilden, daß das Einrichten der Arbeitsmaschine einfach,
schnell und genau durchführbar ist, Bedienungssowie Schaltfehler möglichst vermieden
werden und das Programm an beliebiger Stelle sofort unterbrochen werden kann. Zur
Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die Ruhekontakte sämtlicher
Endtaster an ein Relais anzuschließen, dessen Kontakt sowohl bei der Einstellung
der Steuerung auf den gesamten Programmablauf als auch auf einen Teil desselben
(Programmeinrichten) sämtliche Antriebskupplungen elektrisch so verriegelt, daß
diese, erst nach Vorwählen eines Endtasters einschaltbar sind. In vorteilhafter
Weise ist an jedem Arbeitskontakt der den Arbeitsablauf begrenzenden Endtaster für
die waagerechte bzw. senkrechte Schlittenbewegung der Stromkreis je eines
Relais angeschlossen, mittels dessen Kontakt eine die Beendigung des Arbeitsablaufes
anzeigende Signallampe einschaltbar ist. Weiterhin ist eine günstige Ausbildung
der Programmsteuerung darin zu sehen, daß für die Festlegung der Betriebszustände
(Programm, Hand, Einrichten, Programmeinrichten) der Maschine ein Wahlschalter mit
vier Stellungen vorgesehen ist, wobei die Stellungen »Programm« und »Programmeinrichten«
auf der ersten bzw. letzten Schaltstellung angeordnet sind und durch Schalten auf
die benachbarten Schaltstellungen der Programmablauf unterbrochen wird.
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Durch diese Maßnahmen wird nicht nur das Einrichten der Arbeitsmaschine
wesentlich erleichtert und die Sicherheit der Programmsteuerung durch das Verriegeln
der Antriebskupplungen bedeutend erhöht, sondern es werden darüber hinaus nur drei
Bedienungsschalter benötigt, die zusätzlich auch für die Handschaltung verwendet
werden können, nämlich ein Einschaltedrucktaster und ein Ausschaltdrucktaster sowie
der Wahlschalter, durch den Bedienungsfehler dadurch weitgehend vermieden werden,
daß dessen Schaltstellungen für das Programm und das Programmeinrichten am weitesten
auseinanderliegen
und durch Schalten auf die benachbarten Schaltstellungen
der Programmablauf sofort unterbrochen werden kann. Zur Erleichterung des Einrichtens
trägt auch bei, daß das Ende eines jeden Arbeitsschrittes durch eine Signallampe
angezeigt und daher in sinnfälliger Weise eine richtige Einstellung der Nocken in
der Nockenbahn gewährleistet wird. Insbesondere ist als besonders vorteilhaft anzusehen,
daß eine Bewegung des Schlittens nur möglich ist, wenn sich der die Bewegung beendende
Endtaster in Ruhestellung befindet, d. h. nicht von einem Nocken betätigt
wird, so daß ein Stillsetzen des Schlittens erfolgt, wenn eine Unterbrechung im
Endtasterstromkreis auftritt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Steuerung nach der
Erfindung an Hand eines Schaltschemas veranschaulicht und wird nachstehend beschrieben.
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Eine Werkzeugmaschine, beispielsweise eine Karusselldrehbank, ist
mit einer elektrischen Programmsteuerung ausgestattet, die im Bedarfsfall sowohl
im Stillstand als auch während des Betriebes auf einfache Weise und verzögerungsfrei
auf Handsteuerung oder teilweise Programmsteuerung umgesteuert oder unterbrochen
werden kann. Die Programmsteuerung umfaßt eine Programmabfrage- und -speichervorrichtung
1, eine Bewegungsbegrenzungsvorrichtung 2 sowie eine Schrittschaltvorrichtung
mit vorgeschaltetem Transformator und Gleichrichter, von der in der Zeichnung nur
der Drehmagnet 3 dargestellt ist. Die Programmabfrage- und -speichervorvorrichtung
1 besteht aus einer Lochfolie oder -karte, in der die einzelnen Steuerbefehle
als Lochungen eingespeichert und auf welche als Abfragevorrichtung dienende, in
der Zeichnung nicht dargestellte Fühlhebel gedrückt werden. Beim Einfallen eines
dieser Fühlhebel in ein Loch der schrittweise bewegten Lochfolie bzw. -karte wird
durch diesen Fühlhebel der entsprechende Kontakt einer Reihe von Abfragetastern
4 bis 9 geschlossen. Die einzelnen Abfragetaster sind jeweils mit einem Endtaster
aus einer Endtasterreihe 11 bis 16 verbunden. Auf dem Maschinenbett
sind in Bahnen einstellbar angeordnete Nocken vorgesehen, die bei der Schlittenbewegung
auf die Endtaster 11 bis 16 einwirken und hierdurch die
je-
weilige Schlittenbewegung beenden bzw. die nächste einleiten. Diese Endtaster
sind als Sprungschalter ausgebildet und mit einem Ruhekontakt 17 und mit
einem Arbeitskontakt 18 versehen. An die Endtaster sind Relais 21 bis
23 angeschlossen. Das Relais 21 schaltet über dessen Kontakt 211 die jeweils
vorgewählten Antriebskupplungen 25 bis 28 ein. Die Relais 22 und
23 sind Schrittschaltrelais, mittels deren Kontakte 222 und 232 die
Kontrollampen 45 oder 46 eingeschaltet werden. Außer diesen Relais sind Richtungsrelais
29 bis 32 vorgesehen, die unmittelbar von Fühlhebeln durch die Kontakte
33 bis 36 gesteuert werden und die Bewegungsrichtung des Schlittens
über die Kontakte 291, 301, 311 und 321 festlegen. Diese Richtungsrelais
29 bis 32 sind jedoch nur einschaltbar, nachdem der Drucktaster
39 gedrückt wurde, wobei das Relais 41 erregt und dessen Kontakt 412 geschlossen
wird. Hierdurch werden auch noch andere, in der Zeichnung nicht dargestellte Relais
eingeschaltet, z. B. für Vorschubgrößen, Drehzahlen od. dgl., von denen einige Zuleitungen
in der Zeichnung dargestellt und mit Pfeilspitzen versehen sind. Durch die Kupplungen
25 bis 28 lassen sich die Schlitten und damit das Werkzeug in zwei
aufeinander senkrecht stehenden KoordinatenX, Y jeweils in zwei entgegengesetzten
Richtungen +X, -X,
+ Y, - Y bewegen. Die Relais
22 und 23 schalten mittels ihrer Kontakte 221 bzw. 231 außerdem den
Drehmagnet 3 ein, jedoch nur, wenn das Relais 41 nach Einschalten des Drucktasters
39 erregt ist. Der Drehmagnet 3 betätigt nach dem Ablauf des vorgeschilderten
Steuervorganges die Schrittschaltvorrichtung, die einen weiteren Arbeitsvorgang
einleitet. Dieser Arbeitsvorgang wird wiederum auf die geschilderte Weise vollautomatisch
gesteuert.
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Diese Schrittschaltvorrichtungen sind bekannt und daher in der Zeichnung
nur durch den Drehmagneten 3 angedeutet. Zum Ein- bzw. Ausschalten der Steuerung
sind Drucktaster38 und 39 vorgesehen. Selbsthaltekontakte 401, 411 sind den
Relais 40 und 41 zugeordnet. Ferner ist ein Wahlschalter 43 mit vier Schaltstellungen
a, b, c, d (Schaltstellung a für die Programmschaltung. Schaltstellung
b für die Handsteuerung, Schaltstellung c für das Einrichten z. B. einer
Planscheibe und Schaltstellung d für das Programmeinrichten) vorgesehen.
Schließlich ist ein Hubmagnet 44 vorhanden, durch den die Fühlhebel auf die Lochkarte
bzw. -folie gedrückt werden.
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Die Wirkungsweise der Steuerung wird nachstehend an Hand des Grob-
und Feineinrichtens der Werkzeugmaschine für die Programmsteuerung beschrieben.
Zum leichteren Verständnis sind die zu einem Relais gehörenden Kontakte mit Bezugszeichen
versehen, deren erste beiden Zahlen dem Bezugszeichen dieses Relais entsprechen.
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Zum Grobeinrichten wird zunächst der Schlitten mit dem darauf eingespannten
Werkzeug von Hand in die Endstellung des ersten Schrittes gebracht. Diese Einstellung
läßt sich unter Zuhilfenahme eines Musterwerkstückes leicht vornehmen. Darauf wird
der Wahlschalter 43 in die Schaltstellung d (Programmeinrichten) gedreht.
Hierdurch wird der Erregerstromkreis des Relais 37 eingeschaltet und damit
dessen Kontakt 371 geöffnet, sowie der Kontakt 372
geschlossen, wodurch
die Stromkreise für die Antriebskupplungen 25 bis 28 vom Netz getrennt
werden, so daß beim Einrichtungen kein unerwünschter Antrieb des Schlittens erfolgen
kann. Durch das Schließen des Kontaktes 372 werden der Stromkreis des Hubmagnetes
44 geschlossen und durch diesen die Fühlhebel auf die Lochfolie bzw. -karte gedrückt.
Es soll nun angenommen werden, daß der Abfragetaster 6 durch die Lochfolie,
vorgewählt ist, indem der Fühlhebel beim Einfallen in das durch das Vorwählen angebrachte
Loch diesen Kontakt schließt. Wird der Endtaster 13 gedrückt (z. B. durch
den grob gesetzten Nocken) so wird über den Arbeitskontakt 18 das Relais
22 erregt und dessen Kontakt 222 geschlossen. Hierdurch leuchtet die Signallampe
45 auf. Durch das Relais 22 wird zwar auch der Kontakt 221 geschlossen. Da jedoch
in der Schaltstellung d des Wahlschalters 43 der Stromkreis des Drehmagnetes
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für das Schrittschalten nicht eingeschaltet ist, erfolgt keine Schrittschaltung.
Nunmehr ist der Schaltnocken grob eingestellt. Eine Korrektur bzw. ein Feineinstellen
kann dadurch vorgenommen werden, daß der Schlitten von Hand in die Anfangsstellung
zurückgeführt und darauf im »Programmeinrichten« gefahren wird. Hierzu ist bei der
gleichen Stellung des Wahlschalters 43 der Drucktaster 39 zu betätigen. Dadurch
wird
das Relais 41 erregt und dessen Kontakte 411, 412, 413, 414 geschlossen. Der geschlossene
Kontakt 411 bewirkt das Selbsthalten des Relais 41 in der Einschaltstellung, der
Kontakt 413 schließt lediglich einen unterbrochenen Stromkreis. Der durch den Kontakt
412 geschlossene Stromkreis erregt eines der durch die Lochfolie bzw. -karte vorgewählten
Richtungsrelais, beispielsweise Relais 29 durch Schließen des Kontaktes
33, wodurch die Bewegungsrichtung des Schlittens festgelegt wird. Durch den
geschlossenen Kontakt 414 wird das Relais 21 eregt, da der Ruhekontakt
17 des vorgewählten Endtasters 13 mit dem Stromkreis dieses Relais
verbunden ist. Diesem Relais 21 ist der Kontakt 211 zugeordnet. Durch den vorgewählten
Kontakt 33 und das hierdurch erregte Richtungsrelais 29 wird dessen
Kontakt 291 geschlossen, so daß der Schlitten mittels der eingeschalteten
Kupplung 25 in der Koordinatenrichtung +X bewegt wird. Die Stillsetzung des
Schlittens erfolgt, wenn der Endtaster 13 vom zugeordneten Nocken gedrückt
und hierbei das Relais 21, ausgeschaltet wird. Gleichzeitig wird das Relais 22 eingeschaltet,
das durch Schließen des Kontaktes 222 das Aufleuchten der Signallampe 45 bewirkt.
Durch das Ausschalten des Relais 21 und damit des Kontaktes 211 wird auch die Antriebskupplung
25 stromlos, so daß der Schlitten sofort stehenbleibt. Nach einer überprüfung
der Stellung des Werkzeuges bzw. einer Korrektur der Nockenstellung in dessen Bahn
kann durch kurzzeitiges Schalten des Wahlschalters 43 auf die Schaltstellung a (Programmschaltung)
der nächste Schritt eingeleitet werden, weil in dieser Stellung zusätzlich zu dem
durch das Relais 41 geschlossenen Kontakt 413 auch der Kontakt 221 geschlossen und
damit der Drehmagnet 3 für die Schrittschaltung erregt wird. Das Einrichten
des Schrittes wird in der gleichen Weise wie beschrieben durchgeführt.
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Während des Programmablaufes kann dieser durch Drehen des Wahlschalters
43 auf die Schaltstufe b
oder c unterbrochen werden, da hierdurch das Relais
37 abgeschaltet und durch das hierbei erfolgende Öffnen des Kontakte
372 die Programmschaltung und damit die Antriebskupplungen 25 bis
28 stromlos werden. Es ist jedoch auch möglich, zur Unterbrechung des Programmablaufes
den Drucktaster 38
zu betätigen. Hierdurch wird der Selbsthaltekontakt 401
geschlossen, so daß das Relais 40 dauernd erregt bleibt und durch dessen nunmehr
geöffneten Kontakt 402 das Relais 41 stromlos wird. Hierdurch werden die Kontakte
412 und 414 und damit die Richtungsrelais 29 bis 32 und das Relais
21 abgeschaltet. das durch öffnen des Kontaktes 211 die Antriebskupplungen
25 bis 28 vom Netz trennt. Außerdem wird der Kontakt 413 geöffnet,
wodurch das Anziehen des Drehmagnetes 3 verhindert wird. Mithin sind sämtliche
Stromverbraucher abgeschaltet. Wird daher ein vorgewählter Endtaster, z. B.
16, gedrückt, so wird das zugehörige Relais 23 erregt, das mit Hilfe
seines Kontaktes 232 die Signallampe 46 einschaltet, wobei der bisherige
Schritt erhalten bleibt. Der Drehmagnet 3 ist nur beim Schalten auf den nächsten
Schritt. also in der Regel nicht erregt. Der Kontakt 413 stellt daher lediglich
eine Verriegelung dar.
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Durch das Relais 40 können noch andere als die beschriebenen und dargestellten
Schaltvorgänge betätigt werden. So kann beispielsweise die Spindel oder die Planscheibe
abgebremst werden.