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Die Erfindung bezieht sich auf 'eine Schaltungsanordnung für eine
elektrisch mit Hilfe eines Fühlstiftmechanismus dreidimensional gesteuerte Nachformfräsmaschine
mit einem Schichtdickenschalter und einem Zeilenschalter, die beide als von Anschlägen
betätigte Endschalter ausgebildet sind und mittels Relais Vorschubkupplungen steuern.
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Das durch Regeleinrichtungen ermöglichte Nachformen bei der zerspanenden
Bearbeitung durch Kopieren einer Schablone ist bekannt. Es wird hauptsächlich beim
Drehen, Hobeln und Fräsen angewendet. Eine große Zahl von Kopieranordnungen ist
entwickelt worden (Industrie-Anzeiger, 1957, S. 21 bis 26).
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Eine bekannte Steuervorrichtung für fühlergesteuerte Werkzeugmaschinen,
bei denen der aus dem Werkstück herauszuarbeitende Werkstoff in mehreren Schichten
abgetragen wird, arbeitet derart, daß jeweils unmittelbar nach dem Heraustreten
des Werkzeuges aus dem Werkstück durch Zusammen-20 wirken eines einstellbaren, in
Abhängigkeit von der Werkzeugbewegung verstellten Anschlages mit einem ortsfest
angebrachten, einstellbaren Anschlag selbsttätig eine Umkehr der relativen Vorschubbewegung
zwischen Werkzeug und Werkstück herbeigeführt wird. Die Anschläge sind als elektrische
Kontakte ausgebildet (schweizerische Patentschrift 235 089).
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Bekannt ist auch eine Schaltungsanordnung an im Zeilenverfahren mit
mehrfacher Schichtabnahme arbeitenden Nachformfräsmaschinen, welche eine bereits
am Bearbeitungsende der Zeile wirksam werdende Schalteinrichtung zur Umsteuerung
der Zeileneinrichtung aufweist. Hierbei wird zur Betätigung der Schalteinrichtung
ein wegabhängig einstellbarer Kontakt benutzt, der beim Auslaufen von Fühler und
Werkzeug aus der jeweils bearbeitenden Schicht wirksam wird. In der Anordnung ist
ein vom Umsteuerschalter geschaltetes polarisiertes Umsteuerrelais mit zwei Paaren
von Wicklungen vorgesehen, von denen je eine die Hauptarbeitsrichtung, die andere
die Gegenrichtung schaltet und die so bemessen sind, -daß die -zweite Wicklung den
Relaiskontakt entgegen der Wirkung der ersten Wicklung umlegt. Neben diesem polarisierten
Relais sind noch weitere Relais vorgesehen, z. B. ein Unterbrecherrelais, das die
Einwirkung des Umsteuerschalters auf die Abgabe eines einmaligen kurzen Umsteuerbefehls
begrenzt und den Umsteuerschalter nach Abgabe des Umsteuerbefehls unwirksam macht
(deutsche Patentschrift 929 887). - -Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
einfache und aus wenigen Relais aufgebaute Schaltungsanordnung für eine elektrisch
mit Hilfe eines Fühlstiftmechanismus dreidimensional gesteuerte Nachformfräsmaschine
zu schaffen. und so zu gestalten, daß sie verschiedenen Bedarfsfällen angepaßt werden
kann.
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Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß gelöst durch die Parallelschaltung eines Stromkreises, in dem
der Schichtdickenschalter mit der Spule der Kupplung für den Tiefenvorschub in Richtung
zum Fühlstift, einem Relais zum Schalten der Spule der Kupplung des Zeilenschaltvorschubes
sowie mit einem Schalter des Fühlstiftmechanismus zur Betätigung der Spule der Kupplung
des Tiefenvorschubes in Richtung zum Fühlstift in Reihe geschaltet ist, mit den
Stromkreisen der einander parallelgeschalteten Kupplungsspulen, nämlich der Spule
der Kupplung des Tiefenvorschubes in Richtung vom Fühlstift weg, der Spulen der
Kupplungen des Quervorschubes für den Hin- und Rücklauf, der 5 Spule der Kupplung
des Zeilenschaltvorschubes, und mit dem Stromkreis einer Spule eines Relais mit
ihren Kontaktgliedern zum Schalten der Spule der Kupplung des Zeilenschaltvorschubes
und zum Umschalten auf die Spulen des Quervorschubes für Hin- und @o Rücklauf, in
dem dieser Spule des Relais der eine Schalter eines zweipoligen Zeilenschalters
parallel zu dieser Spule und in Reihe mit beiden ein Strombegrenzungswiderstand
sowie der andere Schalter des zweipoligen Zeilenschalters geschaltet sind.
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@5 Durch die mit diesen Maßnahmen ermöglichte Anpassungsfähigkeit
ergibt sich für die so ausgerüstete Maschine eine vielseitigere Einsatzmöglichkeit
und damit eine bessere Ausnutzung, ohne daß dabei der schaltungsmäßige Aufwand vergrößert
worden ist.
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Bei dieser Schaltungsanordnung ist es zweckmäßig, wenn parallel zur
Spule des Relais mit ihren Kontaktgliedern zum Schalten der Spule der Kupplung des
Zeilenschaltvorschubes und zum Umschalten auf 25 die Spulen des Quervorschubes für
Hin- und Rücklauf der eine Schalter eines zweipoligen Endschalters zum Umschalten
des Quervorschubes in der einen Richtung geschaltet ist, während parallel zu dem
anderen Schalter des zweipoligen Zeilenschalters und 3o einem mit diesem in Reihe
liegenden Schalter zum Ausschalten der Zeilenschaltung ein Schalter eines zweipoligen
Endschalters zum Umschalten des Quervorschubes in der anderen Richtung geschaltet
ist.
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Zur baulichen einfachen Ausgestaltung ist es ferner 35 zweckmäßig,
daß parallel zu den Stromkreisen der Spulen der Vorschubkupplungen ein Stromkreis
mit der Spule eines Relais zum Umschalten der in den Stromkreisen der Spulen der
Vorschubkupplungen angeordneten Kontaktglieder dieses Relais geschaltet 4o ist und
daß in Reihe zu der Spule dieses Relais sowohl ein Schalter des Fühlstiftmechanismus
als auch ein Selbsthaltekontaktglied liegt; während parallel zu dieser Reihenschaltung
der Schalter des Fühlstiftmechanismus und in Reihe hiermit ein Stroma.5 begrenzungswiderstand
angeordnet ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen F i g. 1, 2 und 3 eine Nachformfräsmaschine mit verschiedenen eingespannten
Mustern und Werk-So stücken, F i g. 4 das Schaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
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Auf einer an dem Rahmen 2 der Fräsmaschine (F i g. 1) befindlichen
Führung 1 bewegt sich ein 55 Support für den Quervorschub mit einem Fühlstift 5
und einem Fräswerkzeug 4 nach oben oder unten. Auf einer weiteren am Rahmen 2 ausgebildeten
Führung 6 bewegt sich ein Support 7 für den zum Quervorschub senkrechten Tiefenvorschub
nach links 60 oder nach rechts. Ein Support 8 für den Zeilenschaltvorschub bewegt
sich auf dem Support 7 senkrecht zum Quer- und Tiefenvorschub. Am Support 7 für
den Tiefenvorschub sind ein zweipoliger Zeilenschalter 9, 9 a und ein Schichtdickenschalter
10 befestigt, welche von Anschlägen 11 und 12 betätigt werden, die auf einer am
Rahmen 2 befestigten Stange 13 verstellbar angeordnet sind. Der Support 8 für den
Zeilenschaltvorschub trägt eine Einspannkonsole 14
zum Einspannen
des Musters 15 und des Werkstückes 16.
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Die nach F i g. 4 ausgeführte elektrische Schaltungsanordnung der
Nachformfräsmaschine wird von der Spannungsquelle 30 gespeist. 9, 9a sind die zwei
Schalter des zweipoligen Zeilenschalters, 31, 31 a, 32 und 32 a sind Endschalter
für die einzelnen Bewegungsrichtungen des Quervorschubes. 33 ist ein Umschalter
für die Zeilenschaltung, der von einer Nockenscheibe 50 der nicht eingezeichneten
Zeilenschaltvorrichtung betätigt wird. 34, 34 a sind Schalter für das Ausschalten
der Zeilenschaltung in dem dem Werkzeug 4 zugewendeten Umriß der eben abgenommenen
Schicht der Vertiefung. 10 ist der Schichtdickenschalter, 35 ist ein Schalter für
den Tiefenvorschub, 36 ein Schalter für den Zeilenschaltvorschub und 37 ein Schalter
für die Wahl des Kopierens in vier oder acht Bewegungsrichtungen. 38 ist ein Relais
für die Einschaltung des Zeilenschaltvorschubes und das Umschalten der Quervorschubeinrichtungen,
39 ein Relais für das Umschalten bei steigendem oder fallendem Querschnittsprofil
der zu kopierenden Vertiefung. 40 und 41 sind Relais zum Schalten der Spulen der
Vorschubkupplungen. 19, 20, 21, 22 und 23 sind Schalter des Fühlstiftmechanismus.
42 und 43 sind Spulen der Kupplungen des Tiefenvorschubes, 44 und 45 Spulen der
Kupplung des Quervorschubes für Hin- und Rücklauf. 46 ist eine Spule der Kupplung
des Zeilenschaltvorschubes. 47, 48 und 49 sind Strombegrenzungswiderstände.
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Der Schichtdickenschalter 10 ist mit der Spule 42 der Kupplung für
den Tiefenvorschub in Richtung zum Fühlstift, mit dem Relais 40 zum Schalten der
Spule 46 der Kupplung des Zeilenschaltvorschubes sowie mit dem Schalter 19
des Fühlstiftmechanismus zur Betätigung der Spule 42 der Kupplung des Tiefenvorschubes
in Richtung zum Fühlstift in Reihe geschaltet.
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Dieser Stromkreis liegt parallel zu den Stromkreisen der zueinander
parallelgeschalteten Spulen 43, 44, 45 und 46. Mittels der Spule 43 wird die Kupplung
des Tiefenvorschubes in Richtung vom Fühlstift weg gesteuert, während die Spulen
44, 45 den Hin- und Rücklauf des Quervorschubes und Spule 46 den Zeilenschaltvorschub
kuppeln.
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Ein weiterer paralleler Stromkreis enthält die Spule 38 a des Relais
38, deren Kontaktglieder 38 c, 38 d zum Schalten der Kupplungsspulen 44, 45 und
46 dienen. In diesem Stromkreis ist der eine Schalter 9 des zweipoligen Zeilenschalters
9, 9 a ; parallel zu der Spule 38 a des Relais 38 geschaltet, während sowohl mit
diesem Schalter 9 als auch mit der Spule 38 a des Relais 38 der Strombegrenzungswiderstand
49 und der andere Schalter 9 a des zweipoligen Zeilenschalters 9, 9 a in Reihe liegt.
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Parallel zur Spule 38 a des Relais 38 liegt der eine Schalter 31
a des zweipoligen Endschalters 31, 31 a
zur Schaltung des Quervorschubes
in einer Richtung, während parallel zu dem anderen Schalter 9 a des zweipoligen
Zeilenschalters 9, 9 a und dem mit diesem in Reihe liegenden Schalter 34 a zum Ausschalten
des Zeilenschaltvorschubes der Schalter 32 a des zweipoligen Enschalters 32, 32
a geschaltet ist. Dieser Schalter 32 a dient zum Umschalten des Quervorschubes in
die andere Richtung.
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Ein weiterer Parallelstromkreis enthält die Spule 39 e des Relais
39 zum Schalten der Spulen 42, 43, 44, 45, 46 der Vorschubkupplungen. Der Schalter
22 des Fühlermechanismus sowie das Selbsthaltekontaktglied 39 fliegt in Reihe mit
der Spule 39 e des Relais 39, während parallel zu dieser Reihenschaltung der Schalter
20 des Fühlermechanismus und in Reihe hiermit der Strombegrenzungswiderstand 48
angeordnet ist.
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Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung wird einmal für den Fall
beschrieben, daß eine Vertiefung anderen beim Kopieren räumlicher Gebilde.
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mit gegliedertem Boden kopiert wird, und zum Beim Kopieren der Vertiefung
im Werkstück 16
(F i g. 1) schreitet der Fühlstift 5 in bekannter Weise am
Muster 15 von der Stelle A zur Stelle B fort, welche die Wendepunkte
des Quervorschubes darstellen. Im Wendepunkt kommt es zur Zeilenschaltung, das ist
zur Verschiebung des Supports 8 für den Zeilenschaltvorschub um eine Zeile. Das
gleiche gilt auch für das Werkzeug 4 hinsichtlich der Stelle A' und B' am Werkstück
16.
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Wenn der Fühlstift 5 bei seinem Fortgang von der Stelle
A zur Stelle B die Stelle E (F i g.1) überschreitet, wo sich das sinkende
Querschnittsprofil der Vertiefung in ein steigendes verändert, kommt es bei geschlossenem
Schalter 21 (F i g. 4) zu einem kurzzeitigen Schließen des Schalters
22 und dadurch zu einem zeitweiligen Umlegen des Relais 39 in die gestrichelte
Lage. Dadurch ändert sich der Sinn des Tiefenvorschubes, so daß der Fühlstift 5
nunmehr aus der Vertiefung herausschreitet. Muster 15 und Werkstück 16 entfernen
sich von ihm, und der Fühlstift nähert sich der Stelle B. In analoger Weise schreitet
das Werkzeug 4 in der Vertiefung des Werkstückes 16 von der Stelle A' über
die Stelle E' zur Stelle B' fort.
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Nähert sich der Fühlstift 5 der Stelle B, so ist der Schalter 21 geschlossen,
und die übrigen Schalter des Fühlstiftmechanismus sind geöffnet, bis auf den Schalter
23, der aus Sicherheitsgründen angeordnet ist und keinen Einfluß auf die Wirkungsweise
der Anordnung hat. Das Kontaktglied 41 a des Schaltrelais 41 schaltet die
Spule 43 der Kupplung des Tiefenvorschubes in Richtung vom Fühlstift weg ein, so
daß sich das Muster 15 vom Fühlstift 5 entfernt, bis es zum Schließen des Schalters
19 des Fühlstiftmechanismus und zum Öffnen des Schalters 21 kommt. Dadurch wird
der Tiefenvorschub in Richtung vom Fühlstift weg eingestellt und der Quervorschub
eingeschaltet, denn das Kontaktglied 40 a des Relais 40 geht in die gestrichelte
Lage über und schaltet den Stromkreis der Spule 44 der Kupplung für den Quervorschub
ein. Gleichzeitig schaltet jedoch der Anschlag 11 (F i g.1) den zweipoligen Zeilenschalter
9, 9 a in die gestrichelte Lage um. Der Anschlag Il ist auf der Stange 13 derart
eingestellt, daß die Umschaltung beim Anlangen des Endes des Fühlstiftes 5 in den
Stellen A, B erfolgt. Dadurch kommt es zur Erregung der Spule 38 a des Relais
38 und infolgedessen zur Einschaltung des Kontaktgliedes 38 b und zur Umschaltung
der Kontaktglieder 38 e, 38 d, wie es im Schaltschema gestrichelt angedeutet ist.
Dadurch wird der Stromkreis der Spule 45 der Kupplung für den Quervorschub in entgegengesetzter
Richtung eingeschaltet. Fühlstift und Werkzeug werden zu den Stellen A und
A' zurückkehren und weiter der Stromkreis der Spule 46 der Kupplung des Zeilenschaltvorschubes
eingeschaltet. Durch das kurzzeitige Schließen des Schalters 20 kehren die Kontaktglieder
des Relais 39 in die voll eingezeichnete Lage
(F i g. 4) zurück,
so daß der Fühlstift 5 und das Werkzeug 4 nunmehr durch den Quervorschub, wie bereits
erwähnt, nach unten zurückbewegt werden. Gleichzeitig bildet der Zeiienschaltvorschub
dadurch eine Zeile aus, daß der Support 8 mit dem Muster 15 und dem Werkzeug 16
kurzzeitig senkrecht zum Quervorschub verschoben wird. Die kurzzeitige Längsverschiebung
wird durch die Nockenscheibe 50 der nicht eingezeichneten Zeilenschaltvorrichtung
erzielt; die Drehung dieser Scheibe 50 ist von der Kupplung für den Zeilenschaltvorschub
abgeleitet. Durch die Drehung der Scheibe 50 wird der Umschalter 33 in die
gestrichelte Lage umgeschaltet, wodurch der Stromkreis der Spule 46 der Kupplung
für den Zeilenschaltvorschub unterbrochen wird und die Kupplung derart gleichzeitig
mit dem Zeilenschaltvorschub auch die Drehung der Nockenscheibe 50 unterbricht.
Nunmehr kehren der Fühlstift 5 und das Werkzeug 4 längs einer neuen Zeile zur Stelle
A und A' am Muster 15 und Werkstück 16 zurück. In den Stellen A, A' kommt
es unter der Einwirkung des Anschlages 11 zur abermaligen Umschaltung des zweipoligen
Zeilenschalters 9, 9 a zurück in die in F i g. 4 voll eingezeichnete Lage. Hierbei
schließt der Schalter 9 die Spule 38 a des Relais 38 kurz, wodurch es zur Umschaltung
beider Kontaktglieder 38 c und 38 d in die im Schema voll gezeichnete Lage kommt.
Nunmehr wiederholt sich der ganze oben beschriebene Vorgang.
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Die Anschläge 11 und 12 können auch auf der Stange 13 derart eingestellt
werden, daß der Tiefenvorschub nur in dem Bereich X (F i g. 2) verläuft. In diesem
Bereich erfolgt das Kopieren, wie vorher beschrieben. Sobald jedoch der Fühlstift
5 an die Stelle C gelangt, öffnet der Anschlag 12 den Schalter 10 (F i g. 2 und
4), wodurch der Stromkreis der Spule 42 des Tiefenvorschubes in der Richtung zum
Fühlstift unterbrochen wird. In Tätigkeit verbleibt lediglich der Quervorschub,
und der Fühlstift 5 geht von der Stelle C zur Stelle D über, ohne daß der Fühlstift
5 das Muster 15 berührt. Das Werkzeug 4 nimmt hierbei zeilenweise eine ebene Schicht
ab, deren Dicke dem Bereich X gleicht. Sobald der Fühlstift 5 an der Stelle D (F
i g. 2) am Muster 15 aufsitzt, kommt es zu seiner axialen Verschiebung, bis der
Schalter 22 den Stromkreis der Spule 39 e des Relais 39 einschaltet. Dadurch gehen
die Kontaktglieder 39 a, 39 b, 39 c und 39 d in die gestrichelt gezeichneten
Lagen über, die Schalter 19 und 21 schalten die Spulen 42 und 43 für den Tiefenvorschub
in Richtung vom Fühlstift und führen den Fühlstift 5 von der Stelle D zu
der Stelle A. Nach Beendigung der Abnahme dieser Schichten wird der Anschlag
12 zur Abnahme einer weiteren Schicht verstellt. Hierbei muß gleichzeitig auch der
Anschlag 11 für die Zeilenschaltung eingestellt werden.
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Für jede derart abgenommene Schicht werden daher die Anschläge 11
und 12 von Hand aus verstellt. Sind in dieser Weise nach Abnahme der letzten ebenen
Schichten die höchsten Stellen des Reliefbodens der Vertiefung erreicht, wird der
Anschlag 12 durch sein Abschieben auf der Stange 13 außer Tätigkeit versetzt, und
das vom Fühlstift 5 betätigte Werkzeug 4 bearbeitet sodann die ganze nunmehr ausgeschruppte
Vertiefung mit allen Einzelheiten des Reliefbodens.
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Beim Kopieren räumlicher Gebilde (F i g. 3) wird eine einfachere Schaltungsanordnung
verwendet. Der Anschlag 11 wird auf der Stange 13 derart eingestellt, daß die Zeilenschaltung
in den Punkten F, G am Muster 15 erfolgt. Ansonsten ist die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung
die gleiche, wie sie oben beim Kopieren von Vertiefungen beschrieben wurde. Der
Schalter 10 wird beim Kopieren räumlicher Gebilde außer Tätigkeit gesetzt. Dies
wird durch Abschieben des Anschlages 12 auf der Stange 13 erzielt.
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Durch Abschalten des zweipoligen Schalters 34, 34 a ist es möglich,
die Zeilenschaltung an dem dem Werkzeug 4 zugewendeten Umriß der abgenommenen Schicht
der Vertiefung auszuschalten. Sodann treten die von den Anschlägen 52, 53 (F i g.
4) betätigten Endschalter 31, 31 a und 32, 32 a für die Zeilenschaltung in Tätigkeit.
Die angeführten, vom Quersupport 3 getragenen Schalter werden von in Fig.1, 2 und
3 nicht eingezeichneten Anschlägen betätigt, welche an den Führungen 1 und 7 einstellbar
sind.
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Durch Öffnen des Schalters 37 ist es möglich, das Kopieren mit einem
Achtrichtungsvorschub in ein solches mit Vierrichtungsvorschub zu ändern.