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Es wird die Priorität der Internationalen Werkzeugmachinen~ Ausstellung
Hwinover 1970 v. 6. Sept. @in Anspruch genommen.
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Steuerung zum Kopierfräsen Die Erfindung betrifft eine Steuerung
zum Kopierfräsen mit einem ein Modell abtastenden Fühler, der eine Signalspannung
zur Steuerunz des Leitvorsohubs in einer Projektionsebene des Modells und eine weitere
Signalspannung zur Steuerung des Fühlvorschubs in einer zu dieser Projektionsebene
senkrechten Ebene erzeugt, und mit Vorschubvariationsaliedern, in denen die Signalspannungen
verändert werden, bevor sie Leistungsverstärkern zugeführt werden.
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Derartige Steuerungen werden u.a. beim Pendelkopierez. verwendet,
bei dem durch Gießen, durch Schmieden, durch Vorschruppen oder durch andere Verfahren
vorgeformte Werkstücke ihrer endultigen Form dadurch angenähert werden, daß durch
das Fräswerkzeug im Werkstoff des Werkstücks die Form nachgebildet wird, die der
Taststift des Kopierfühlers, der in Abmessungen und Form etwa dem Fräswerkzeug entspricht,
durch Abfahren des Modells ertastet.
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Taststift und Fräswerkzeug führen dabei die gleichen Bewegungen aus,
rund sie fahren mit Bezug auf eine der Pro#eictionsebenen des Modells, die-in der
Regel mit dessen Aufspannebene zusammenfällt,. regellos oder regelmäßig nebeneinanderliegende
oder einander kreuzende gerade oder gekrümmte Zeilen ab und bewegen sich außerdem
auswärts und einwärts entsprechend der Neigung der Oberfläche des Modells gegenüber
der Projektionsebene. Der Taststift und das Fräswerkzeug stehen mit ihrer Längsachse
gewöhnlich senkrecht auf der Projektionsebene, so daß der Leitvorschub die Bewegung
in radialer Richtung in der Frojektionsebene ist, während der Fühlvorschub die Aus-
oder Einwärtsbewegung in axialer Richtung des Werkzeugs t. Der Leitvorschub und
der Fühlvorschub addieren sich vektioriell zum rropiervor schub.
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Die beim Pendelkopieren üblicherweise benutzten Fr.iswerkzeuge besitzen
an ihren Stirnseiten nur sehr begrenzt leistungsfähige Schneiden. bei auswärts berichtetem
Kopiervorschub ist dies ohne Bedeutung, da das Fräswerkzeug in diesem Fall nur an
seinem
Umfang schneidet. Bei einwärts gerichtetem Kopiervorschub erfordert jedoch die geringere
Leistunsfähigkeit der stirnseitig angebiachten Schneiden eine erhebliche Verringerung
der Kopiervorschubgeschwindigkeit. Die Anpassung der Vorschubgeschwindigkeit an
die Richtung des oiervorschubs wird bei bekannten Kopiersteuerungen von Hand vorgenommen,
so daß hierfür ständig eine Bedienungsperson erforderlich ist, obwohl derartig ausgerüstete
Kopierfrüsmaschinen im übrigen vollautomatisch arbeiten.
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Die Beeinflussung der Kopiervorschubgeschwindigkeit geschieht über
die Vorschubvariationsglieder, von denen Je eines dem Leitvorschub und eines dem
Fühlvorschub zugeordnet ist. Die vom Kopierfühler erzeugten Signale zur Steuerung
der Vorschubantriebe werden in diesen Vorschubsvariationsgliedern um einen gleichen,
fest einstellbaren Faktor verändert, so daß lediglich ihre Absolutwerte variiert
werden und ihre vektorielle Richtung erhalten bleibt. Die Auswahl dieses ariationsfaktors
muß bei den bekannten Kopiersteuerungen durch die Bedienungsperson erfolgen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kopiersteuerung mit
einer selbsttätigen Anpassung des Variationsfaktors und damit der Kopiervorschubgeschwindigkeit
an die Richtung des Kopiervorschubs zu schaffen. Hierdurch soll die Geschwindigkeit
des Kopiervorschubs in Abhängigkeit von der rici#tungsorientierten Leistungsfähigkeit
des Werkzeuges geregelt werden.
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Bei einer gattungegemäßen Steuerung zum Kopierfräsen wird diese Auf
gabe dadurch gelöst, daß die Vorschubsvariationsglieder von solcher Bauart sind,
daß sie beide Signalspannungen in Abhängigkeit von der Größe der Eingangssignalspannung
für den Pühlvorschub stetig verändern.
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Damit wird erreicht, daß die Signalepannungen für den Leitvorschub
und den Fühlvorschub hinter den Vorschubsvariationsgliedorn für jede Bewegungsrichtung
in Abhängigkeit von der Größe der Signalspannung für den Fühlvorschub vor dem Vorschubsvariationsglied
verändert werden, so daß die Kopiervorschubgeschwindigkeit mit veränderlichem Neigungawinkel
des Kopiervorschubs verändert wird.
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In erfindungsgemäßer Ausführung können die Vorschubsvariationsglieder
selbst von solcher Bauart sein, daß sie die Signaispannungen in zu in Abhängigkeit
von der Größe der Eingangssignalspannung für den PUhivorschub stetig verändern.
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Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung wird die Signalspannung
für den Fühlvorschub an den Eingang einos Verstärkers gelegt, dessen Ausgang an
je einem Steuereingang der Vorschubvariationsglieder liegt. hierbei werden die Verstärkung
Bowie das Zeitverhalten des Verstärkers durch geeignete Beschaltung so gewählt,
daß die Vorschubvariation in Abhängigkeit von der
Signalspannung
für den Fühlvorschub verändert werden kann.
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Zweckmäßig befindet sich dabei das Stellglied für den Ver stärkungsfaktor
des Verstärkers an der Steuertafel der Fräsmaschine Eine vorteilhafte Weiterbildung
der Erfindung besteht darin, daß in einem dem Verstärker vorgeschalteten Summierglied
der Signalspannung für den Fühlvorschub eine solche Zusatzspannung hinzugefügt wird,
daß die Ausgangsspannung des Verstärkers erst bei Überschreiten eines Schwellwertes
der Signalspannung für den Fühlvorschub verändert wird. Hierdurch wird erreicht,
daß die Vorschubvariation erst von einer bestimmten Größe der Signalspannung für
den Fühlvorschub an beginnt.
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Vorteilhaft ist, wenn die in dem Summierglied der Signalspannung überlagerte
Zusatzspannung über ein Stellglied größenveränderlich ist, um damit den Neigungswinkel
des Kopiervorschubs, von dem an eine Vorschubvariation beginnen soll, entsprechend
der Werkzeugbauform und Zerspanungsbedingungen einstellen zu können.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ergibt sich dadurch,
daß zwischen dem Ausgang des Verstärkers und den Steuereingängen der Vorschubvariationsglieder
eine Diode
eingeschaltet ist. Damit tritt eine Änderung der Kopiervorscbubgeschwindigkeit
nur dann ein, wenn entweder der Kopiervorschub einwärts gerichtet ist oder der Kopiervorschub
auswärts gerichtet ist, Je nach der Polarität der Diode. Man hat somit die Wahl,
die Kopiervorschubgeschwindigkeit entweder nur bei einwärts gerichtetem Kopiervorschub
oder nur bei auswärts gerichtetem Kopiervorschub zu regeln.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindung besteht darin,
daß dem Verstärkerzweigein weiterer Zweig mit einem zweiten Verstärker parallel
geschaltet ist und die Dioden beider Zweige entgegengesetzt gepolt sind. Damit läßt
sich die Variation der Geschwindigkeiten des Kopiervorschubs sowohl in der Einwärtsrichtung.
wie auch in der Auswärtsrichtung des Kopiervorschubs, Jedoch für jede Richtung getrennt
vornehmen. Der zweite Verstärkerzweig ist vorzugsweise bis auf die Anordnung der
Diode gleich aufgebaut wie der erste, er kann insbesondere auch ein Summierglied
besitzen, um mit einer weiteren Zusatzspannung die Eingangs spannung dieses Verstärkers
zu modifizieren. Es treten dann an dem zweiten Verstärkerausgang auch dann erst
Spannungsveränderungen auf, wenn die Signalspannung für den Fühlvorschub einen vorbestimmten
Schwellwert erreicht hat.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung an zwei bevorzugteR
Ausführungsbeispielen noch na#hr. erläutert
Es zeigen: P . 1 eine
erfindungsgemäße Kopiersteuerung mit einem Verstärkerzweig und Regelung der Kopiervorschubgeschwindigkeit
in einer Richtung des Kopiervorschubs und Fig. 2 eine erfindungsgemäße Kopiersteuerung
mit zwei Verstärkerzweigen zur Regelung der Kopiervorschubgeschwindig keit in Abhängigkeit
von beiden Richtungen des Fühlvorschubs.
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Die Kopiersteuerung nach Figur 1 besitzt einen Fühler 1, der über
einen Signalgeber 2 ein Signal SL zur Steuerung des Leitvorschubs und ein Signal
Sr zur Steuerung des Fühlvorschubs abgibt. Das Spannungssignal BP für den Pühlvorschub
wird einem steuerbaren Vorschubvariationsglied 3 zugeführt, welches das variierte
Signal an einen Leistungsverstärker 11 weitergibt, der den Antrieb 13 für den Fühlvorschub
versorgt. In gleicher Weise wird das Spannungssignal SL für den Leitvorschub einem
Vorschubvariationsglied 4 zugeleitet, das ebenfalls steuerbar ist und das variierte
Signal SL an einen Leistungsverstärker 12 weitergibt, der dem Antrieb 14 für den
Beitvorschub vorgeschaltet ist. Die an den Ausgängen der Leistungsverstärker und
13 erzeugten Spannungen sind den an ihre Eingänge gelegten Spannungen nach Größe
und Polarität proportional. Die Vorschubantriebe 13 und 14 bestehen vorzugsweise
aus Gleichstrommotoren, deren Anker klemmen mit den vorge#chalteten Leistungsverstärkern
verbunden
sind, so daß die Drehzahl dieser Motoren und damit auch die Vorschubgeschwindigkeit
der von ihnen angetriebenen Maschinenteile nach Größe und Richtung den Jeweiligen
Eingangsspannungen der vorgeschalteten Leistungsverstärker 11 und 12 proportional
ist. Da auch die Vorschubvariationsglieder 3 und 4 die ihnen zugeführten Signalspannungen
lediglich in ihrem Absolutwert um den jeweils gleichen Faktor verändern, sind die
Leitvorschubgeschwindigkeit und die Fühlvorschubgeschwindi#keit nach Größe und Richtung
den Signalspannungen SL bzw. sr proportional, so daß die Kopiervorschubgeschwindigkeit
der vektoriellen Addition der Signalspannung SL und der Signaispannung sP proportional
ißt.
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Der erfindungsgemäß sich stetig verändernde und von der Größe der
vom Fühler erzeugten Signalspannung St für den nihlvorschub abhängige Variationsfaktor
der beiden Vorschubvariationsglieder 3 und 4 wird durch einen Verstärker 5 bestimmt
der in die Bteuerkreise der Vorschubvariationsglieder 3 und 4 eingeschaltet ist.
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Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, wird die Signalspannung sP#für den
Fühlvorschub von der Verbindung zwischen dem Signalgeber 2 and dem Vorschubvariation~gli#d#3
abgegriffen und dem Eingang des Verstärkers 5 zugeführt. Der Ausgang dieses Verstärkers
5 ist einerseits über eine Steuerleitung 9 mit dem Steuereingang des Vorschubvariationsgliedes
4, und andererseits über eine Steuerleitung 10 mit dem Steuereingang des Vorschubvariationsgliedes
3 verbunden. Der Verstärker 5 ist über Stellglieder
6 und 7 steuerbar,
diese Stellglieder befinden sich vorzugsweise am Steuerpult der Kopierfräsmaschine.
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Eine besondere Bedeutung kommt der Diode 8 zu, die zwischen den Ausgang
des Verstärkers 5 und den Steuereingängen der Vorschubvariationsglieder 3 und 4
eingeschaltet ist. Fehlt diese Diode 8, dann wird unabhängig von der Polarität der
Signalspannung SF die Ausgangsspannung des Verstärkers 5 an die Steuereingänge der
Vorschubvariationsglieder 3 und 4 gelegt, so daß die Kopiervorschubgeschwindigkeit,
also die Leitvorschubgeschwindigkeit und die Fühlvorschubgeschwindigkeit sowohl
bei einwärts gerichte tem, wie auch bei auswärts gerichtetem Fühlvorschub verändert
werden. Durch die Diode 8 kann erreicht werden, daß den Steuereinhängen der Vorschubvariationsglieder
3 und 4 nur solche Spannungen zugeführt werden, die lediglich bei einwärts gerichtetem
Fühlvorschub die Kopiervorschubgeschwindigkeit vert ringern. Andererseits kann die
Diode 8 auch so zwischen den Ausgang des Verstärkers 5 und die Steuereingänge der
Vorschubvariationsglieder 3 und 4 eingeschaltet sein, daß die Kopiervorschubgeschwindigkeit
nur dann verändert wird, wenn der Fühlvorschub auswärts zurichtet ist.
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Dem rsrker 5 kann beispielsweise ein Summierglied vorgeschaltet sein,
das der Signalspannung SF für den Fühlvorschub amine Zussatzspannllng hinzufügt,
um die
Eingangespannung des Verstärkers 5 so ZU modifizieren, daß
am Ausgang des Verstärkers erst dann eine Spannungsveränderung auftritt, wenn die
Signalspannung SP für den Fühlvorschub einen bestimmten Schwellwert erreicht hat.
Damit beginnt die Vorschubvariation erst von einer bestimmten Größe der Signalspannung
SF für den Fühlvorschub an. Um den Einsatz der Vorschubvariation vorwählen zu können,
ist zweckmäßig die Zusatzspannung über ein Stellglied größenveränderlich, wozu z.B.
das Stellglied 6 dienen kann. Man hat es somit in der Mand, den Neigungswinkel des
Kopiervorschubs, von dem an eine Vorschubvariation beginnt, entsprechend der Werkzeugbauform
und den Zerspanungsbedingungen einzustellen. Am Stellglied 7 läßt sich o o Vorschubvarjations#
Größe einstellen0 Figur 2 zeigt eine Kopiersteuerung, bei der die Änderung der Geschwindigkeiten
des Kopiervorschubs sowohl in Einwärtsrichtung als auch in Auswärtsrichtung, jedoch
für Jede Richtung getrennt, vorgenommen werden kann. Dazu wird die zur Steuerung
der Vorschubvariationsglieder 5 und 4 verwendete, dem Signal geber 2 entnommene
Signalspannung SP für den Fühlvorschub zwei getrennten Verstärkern 5a und 5b zugeführt,
die zwec)anäßigor weise auch je ein Summierglied enthalten. Die Größenveränderung
der Zusatzspannungen und die Variation des Verstärkungsfaktors der Verstärker 5a
und 5b geschieht auch hier Über Stellglieder 6a und 6b bzw. 7a und 7b. Beiden Verstärkern
5a und Sb ist je eine Diode 8a und 8b nachgeshaltet, die in Richtung der
Ausgänge
der Verstärker 5a und 5b gegensinnig gepolt sind.
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Entsprechend der Polarität des Signals SF für den Fühlvorschub wirkt
jeweils einer der beiden Verstärker 5a oder 5b über die Steuerleitungen 9 und 10
auf beide Vorschubvariationsglieder 3 und 4, während der jeweils andere Verstärker
infolge der Sperrwirkung der zugehörigen Diode 8 solange keinen Binfluß haben kann.