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Fühlfingersteuerung für Kopierwerkzeugmaschinen Die Erfindung bezieht
sich auf elektrisch angetriehene, fühlfingergesteuerte Werkzeugmaschinen und bezweckt
eine Verbesserung der elektrischen Steuerung für die Antriebskupplungen der Maschine,
um zu verhindern, daß diese Kupplungen stromlos werden, wenn der Fühlfinger durch
Schwingungen gestört wird, die zum Öffnen und Schließen seiner Kontakte führen.
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Erfindungsgemäß wird ein Zusatzrelais in den Steuerstromkreisen für
die die Teile der Maschine antreibenden Kupplungen vorgesehen, um die Erregerstromkreise
der Magnete für .den Längsvorschub geschlossen zu halten, wenn der Fühlfinger zwischen
den für Vorschub und Rückzug des Werkzeugs bestimmten Lagen Schwingungen ausführt
und so die Fühlfingerkontakte getrennt und geschlossen werden. Der Längsvorschub
gelangt damit nicht zum Stillstand, bis die betreffenden Einwärts- und Auswärtskontakte
voll geöffnet sind.
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Ein weiteres Erfindungsmerkmal besteht darin, daß das Zusatzrelais
mit keinem der beiden Relais gleichzeitig anspricht, welche die Stromkreise für
die elektrischen Antriebskupplungen beherrschen.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden
Beschreibung einer Fühlfinge rs@teue ru ng.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Anwendung
auf eine Kopiendreh-. bank dargestellt, doch ist die Erfindung auch auf andere Maschinen
anwendbar.
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In den Zeichnungen zeigt Fig. i den Aufriß einer Drehbank, deren Längs-und
Querschlitten
durch einen Fühlfmger gesteuert wird, der eine Schablone abtastet; diese ist am
Gestell der Drehbank befestigt; Fig. 2 ist ein Grundriß der in Fig. i gezeigten
Maschine; Fig.3 zeigt einen Teilquerschnitt der in den Fig. i und 2 veranschaulichten
Maschine zur Darstellung des Fiihlfingers und der Schablone; Fig. 4 ist ein Schaltschema
der vom Fühlfinger gesteuerten Stromkreise, welche die Bewegungen des Längs- und
Querschlittens beherrschen.
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Die in den Zeichnungen dargestellte Maschine besteht aus den folgenden
Hauptteilen: i. die eigentliche Werkzeugmaschine, z. B. Drehbank mit Längsschlitten
und darauf verschiebbarem Querschlitten für Vorschubbewegungen des Werkzeugs in
Längs-und Querrichtung; 2. Magnetkupplungen zum Antrieb der Schlitten in jeder Richtung;
3. eine auf der Maschine ortsfest angebrachte Schablone; 4. ein von den Schlitten
mitgeführter Fühlfinger zum Abtasten der Schablone; 5. durch Fühlfingerkontakte
beherrschte Relais für diese Kupplungen; 6. ein zusätzliches Relais, das durch jedes
der bereits erwähnten Relais gesteuert wird und in Gang kommt, nachdem die ersterwähnten
Relais angesprochen haben; und 7. ein Stromkreis für zwei Kupplungen, die durch
das zusätzliche Relais gesteuert werden und die Vorschubbewegungen beherrschen.
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Beim Betrieb fühlfingergesteuerter Werkzeugmaschinen, bei denen die
Vorschubbewegung des Werkzeugs gegen das Werkstück durch den eine Schablone abtastenden
Fühlfinger beherrscht wird, können durch das Werkzeug recht hochfrequente Schwingungen
erzeugt werden, die so stark sind, daß sie die Kopiergenauigkeit der Maschine beeinträchtigen.
Wenn der Fühler nämlich dadurch in Schwingungen gerät, so hindert das seine Steuerkontakte
daran, die Stromkreise für das Ein- und Ausrücken -der elektrischen Antriebskupplungen
zuverlässig zu schließen. Die Maschine arbeitet daher nicht ordnungsgemäß.
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Die Erfindung ist anwendbar bei allen Maschinen., bei denen die gegenseitigen
Bewegungen von Werkzeug und Werkstück durch einen Fühlfinger beherrscht werden,
welcher eine Schablone abfühlt und dabei gegenüberliegende Kontakte trennt und schließt,
um Kupplungsmagnete für die Vorschubbewegungen des Werkzeugs gegenüber dem Werkstück
zu steuern, wobei der Vorschub durch Leitspindeln o. dgl. bewirkt wenden kann.
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Die in den Zeichnungen dargestellte Drehbank hat die übliche. Bauart:
Das Bett i trägt an, dem einen Ende den Spindelstock, in dem die Werkstückspirrdel
3 gelagert isst, und ferner einen Längsschlitten 6, der durch eine Leitspindel 7
nach rechts oder links angetrieben werden kann. Die Leitspindel ? erfährt ihren
Antrieb. über Magnetkupplungen io. Bei Erregung des einen Elektromagnets läuft der
Längsschlitten 6 auf dem Bett in der einen Richtung und bei Erregung des anderen
Magnets in der entgegengesetzten Richtung. Die Bewegungsumkehr des Längsschlittens
6 erfordert daher lediglich, daß der jeweils andere Magnet erregt wird. Durch Unterbrechen
des Kupplungsstromkreises wird der Schlitten 6 stillgesetzt. Auf dem Schlitten 6
ist ein Querschlitten 17 geführt, der den Support i 8 für .das Werkzeug trägt und
die Heranführung des Werkzeugs i9 zum Werkstück bewirkt. Dem Antrieb .des Querschlittens
17 dient eine quer liegende Leitspindel2o, die, wie üblich, von Hand, aber auch
außerdem über Kegelräder 22 von einer Welle 23 angetrieben werden kann, die ihrerseits
ihren Antrieb durch zwei Magnetkupplungen i2 in einem Kupplungsgehäuse 24 erhält.
Das Gehäuse 24 ist am Längsschlitten 6 befestigt und wird daher von diesem mitgeführt.
Die Kupplungen 12 werden, wie gezeigt, von einem Motor 25 angetrieben, der am besten
auf -dem Schlitten 6 angebracht ist und von diesem daher mitgeführt wird. Die beiden
Kupplungen 12 im Gehäuse 24 entsprechen hinsichtlich ihrer Bauart den Kupplungen
io für den Antrieb des Längsschlittens 6. Bei Erregung der einen Kupplung 12 läuft
der Querschlitten daher einwärts und bei Erregung der anderen Kupplung 12 auswärts.
Das Werkstück, das, wie üblich, zwischen Spitzen gelagert sein kann, erfährt seinen
Antrieb mit der jeweils gewünschten Geschwindigkeit.
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Der Querschlitten 17 ist mit einem Tragarm 30 versehen, der an seinem
äußeren Ende einen elektrischen Fühlfinger 31 trägt. Der Kopf 32a ,dieses Fühlfingers
tastet eine Schablone 33 ab, deren Gestalt dem Profil des herzustellenden Werkstücks
entspricht und die am Gestell i der Bank durch einen Halter 34 starr befestigt sein
kann. Die Leitspindeln 7 und 20 werden durch vom Fühlfinger gesteuerte Magnetkupplungen
io und 12 derart angetrieben, daß der Fühlfinger 31 sich am Schablonenumriß entlang
tastet. Zu diesem Zweck erfahren der Querschlitten und mit ihm der Drehstahl i9
während des Längsvorschubes des Schlittens 6 nach links oder rechts eine Verstellung
auf die Spindelachse zu oder von ihr fort. Dadurch wird dann das Profil der Schablone
am Werkstück getreu wiedergegeben. Der elektrische Fühlfinger steuert hierbei den
Quervorschub und Querrückzug .des Drehstahls durch Überwachen der Magnetkupplungen
12 für den Antrieb der Leitspindel 20. Auch überwacht er den Leitvorschub in der
Längsrichtung durch Überwachen der Magnetkupplung io für den Antrieb der Leitspindel?.
Die Steuerung erfolgt dabei in der Weise, daß jeweils die eine oder die andere der
beiden Spindeln 7 oder 20 läuft, während die andere stillsteht. Wie dies im einzelnen
geschieht, ergibt sich aus der Erläuterung des Schaltschemas.
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In diesem sind bei ioE und iow die Magnetkupplungen io zum Antrieb
der Lxitvor.schubspindel 7 wiedergegeben, die den Längsschlitten 6 nach rechts oder
links treibt. Auch ,die Magnetkupplungen 12 für die Querspindel 20 sind gezeigt,
und zwar bei i2N oder 12T. Sie beherrschen den Vorschub und Rückzug des Querschlittens.
Der Fühlfinger 31 ist schematisch wiedergegeben.
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Die Fühlfingerspinde132 verschwenkt den Schalthebel 39, der am Fühlfingerhalter
31 schwenkbar gelagert ist, wenn der Fühlfingerkopf 32a die Schablone berührt. Der
Schalthebel trägt einen
Kontakt 42, der mit einem verstellbaren
Kontakt 43 am Ende einer Isolierschraube zusammenwirkt, die in einer Tragplatte
46 des Fühlfingerhalters 31 angeordnet ist. Dieser Fiihlfingerhalter 31 ist geerdet,
so daß ein Stromkreis durch die Kontakte 42, 43 und den Hebel 39 geschlossen
werden kann. Eine Zugfeder 48 und eine Druckfeder 49 suchen das obere Ende dies
Hebels nach außen zu ziehen und daher die Einwärtskontakte 42, 43 geschlossen zu
halten. Für gewöhnlich läuft daher das Werkzeug i9 in Richtung auf das Werkstück
zu, bis der Fühlfingerhel>el32 durch Anlaufen des Fühlfingers an die Schablone geschwenkt
wird.
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Der Schalthebel 39 trägt außerdem auf seiner gegenüberliegenden
Seite einen Kontakt 6o, der mit einem einstellbaren ortsfesten Kontakt 51 zusammenwirkt.
Der 'Kontakt 51 wird von .einer Stellschraube 52 getragen, die isoliert an einem
Hebel 54 sitzt. Der Hebel ist an dem Fühlfingerhalter'31 schwenkbar gelagert, aber
von diesem isoliert. Eine Druckfeder und Stellschrauben dienen dazu, den Hebel 54
mit seinem oberen Ende an eine Stellschraube 59 zu drücken, deren Ende einen Kontakt
so trägt. An ,diesen Kontakt legt sich das obere Ende des Hebels 54 mit einem Kontakt
61. Die Stellschraube 59 ist isoliert in der Tragplatte 46 angeordnet.
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In dem die Kontakte 42 und 43 enthaltenden Stromkreis liegt die Wicklungeines
Vielfachrelais X mit drei Ankern 70, 71 und 72. Die beiden Anker 70 und 71
steuern Arbeitskontakte, der Anker 72 aber einen Ruhekontakt. Sie werden durch Federn
73 beeinflußt.
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In dem die Kontakte 51 und 6o enthaltenden Stromkreis liegt ein zweites
Vielfachrelais Y mit den Ankern 74, 75 und 76. Die Anker 74, 75 schalten Arl)eitskontakte,
der Schaltarm 76 aber einen Ruhekontakt. Sie werden hierbei durch eine Feder 77
beeinflußt.
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Der Stromkreis für das Relais X verläuft wie folgt: Erde, Fühlfingergehäuse
31, Schalthebel 39, Kontakte 42 und 43, Leitung 63, Wicklung des Relais X, Leitung
64, Anschlußstelle 83, Leitung 67, Stromerzeuger 68, Erde.
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Der Stromkreis des Relais Y verläuft wie folgt: Erde, Fühlfingergehäuse
31, Schalthebel 39, Kontakte 6o und 51, Leitung 85, Relaisspule Y, Leitung 64, Anschluß,stelle
83, Leitung 67, Stromerzeuger 68, Erde.
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Die Wicklung eines zusätzlichen Einfachrelais R liegt ebenfalls im
Stromkreis desStromerzeugers68 und wird erregt, wenn einer der Anker 70 oder 74
seine Kontakte schließt. Der Stromkreis dieses Relais verläuft wie folgt: Erde,
Wicklung des Relais R, Leitung 78, Anschlußpunkt 65, Abzweigung über die Leitung
79, Anker 7o, Leitung 8o, Leitung 64, Anschlußstelle 83 oder Abzweigung durch die
Leitung 8i, Anker 74, Leitung 82, Anschlußstelle 83, Leitung 67, Stromerzeuger 68,
Erde.
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Das Relais R hat einen Anker 84, .der sich unter dem Einfluß einer
Feder 85 an einen Ruhekontakt anzulegen sucht.
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Das Relais X überwacht die Erregung der Magnetkupplung 12N und dadurch
den Einwärtsvorschub dies Werkzeugs i9. Das Relais Y überwacht die Erregung der
Magnetkupplung 12T und dadurch den Auswärtsrückzug des Werzeugs, i9.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Es sei angenommen, daß sich der Schalthebel
39 in der Lage, wie in Fig.4 gezeichnet, befindet, in der er die Kontakte 42 und
43 schließt. Dadurch wird die Relaisspule X erregt und schließt ihre Arbeitskontakte
an den Ankern 7o und 71, während der Ruhekontakt des Ankers 72 getrennt wird, wie
.dargestellt. Durch den Arbeitskontakt des Ankers 70 wird der Stromkreis
des Relais R geschlossen und' dadurch der Ruhekontakt am Anker 84 getrennt, wie
dargestellt. Der Kontakt 71 schließt einen Stromkreis für die Erregung des Kupplungsmagnets
12N, der wie folgt verläuft: positive Ader 86, Leitung 87, Kupplungsmagnet 12N,
Leitung 88, Anker 71, Leitung 89, Anschlußstelle 9o, negative Ader 9i. Das Werkzeug
i9 wird infolgedessen einwärts auf das Werkzeug zu vorgeschoben.
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Stößt der Fühlfingerkopf 32a an die Schablone, so werden die Kontakte
42, 43 getrennt und lassen das Relais X abfallen, wodurch die Arbeitskontakte an
den Ankern 70 und 71 getrennt und der Ruhekonrtakt am Anker 73 geschlossen,
wird. Durch Trennen des Arbeitskontaktes 70 fällt das Relais R ab und schließt
den Ruhekontakt am Anker 84. Das Trennen dies Arbeitskontaktes 71 macht die Magnetkupplung
12N stromlos., wodurch der Einwärtsvorschub des Werkzeugs i9 zum Stillstand kommt.
Durch Schließen des Ankers 72 wird die Magnetkupplung ioE oder iow erregt, je nachdem
wie der Handschalter 92 eingestellt ist. Infolgedessen kommt der Leitvorschub des
Längsschlittens 6 nach links oder rechts in Gang. Der Stromkreis für die Magnetkupplung
ioE oder iow verläuft wie folgt: positive Adler 86, Leitung 93a oder 93b, Magnetkupplung
ioE oder iow, Leitung 94a oder 94b, Schalter 92, Leitung 95, Kontakte 61 und 5o,
Leitung 96, Anschlußpun.kt 97, Anker 76, Leitung 98, Anker 72, Leitung 89, Anschlußpunkt
9o, negativeLeitunggi. Durch öffnen des Ankers 70 wird er Anker 84 vorübergehend
geschlossen, nachdiem der Anker 72 geschlossen ist. Dadurch wird ein Haltestromkreis
für die Magnetkupplung IOL oder ioR hergestellt, wobei dieser Stromkreis unabhängig
von den Ankern 72 und 76 ist. Der Haltestromkreis verläuft wie folgt: Anschlußpunkt
97, Leitung 9g, Anker 84, Leitung ioo und Anschlußpunkt 9o. Dadurch werden die Anker
72 und 76 kurzgeschlossen. Der Längsschlitten verläuft nach links oder rechts, bis
die Schablone den Fühlfinger 32 weit genug ausschwenkt, um entweder bei Nachlassen
des Druckes auf den Fühlfinger die Kontakte 42, 43 wieder zu schließen oder bei
Zunahme des Druckes die Kontakte 51, 6o zu schließen. Zunächst sei angenommen, daß
das letztere geschieht. Durch Schließen der Kontakte 51, 6o wird das Relais Y erregt,
das den Rückzug des Werkzeugs i9 nach außen beherrscht. Die Erregung des Relais
Y bewirkt das Schließen der Anker 74 und 75 und Trennen des Ankerkontaktes 76. Durch
Schließen des Kontaktes 75 wird ein Stromkreis
# hergestellt, der
die Magnetkupplung 12T erregt und dadurch den Rückzug des Werkzeugs 1g herbeiführt.
Der Stromkreis für die Erregung der Magnetkupplung 12T verläuft wie folgt: positive
Ader 86, Leitung 1o1, Magnetkupplung 12T, Leitung 102, Anker 75, Leitung 103, Leitung
Zoo, Anschlußpunkt 9o, negative Leitung g1.
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Das Trennen des Kontaktes am Anker 76 hat keine unmittelbare Wirkung.
Dieser Anker liegt im Stromkreis des Ankers 72, durch den die Magnetkupplung ioE
öder low erregt wird. Die Erregung dieser Magnetkupplung wird aber vorübergehend
durch den beschriebenen Haltestromkreis aufrechterhalten, der über den Anker 84
des Relais R verläuft, der seinen Kontakt schließt. Der Anker 84 wird aber unmittelbar
danach wieder geöffnet, weil das Relais R erregt wird, und zwar infolge des Schließens
des Ankers 74 gleichzeitig mit dem Anker 75. Beim öffnen des Ankers 84 wird der
Stromkreis für die Magnetkupplung ioE oder iow unterbrochen, und der Leitvorschub
des Schlittens 6 kommt zum Stillstand.
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Der Rückzug des Werkzeugs nach außen währt fort, bis die Kontakte
51, 6o durch nachlassenden Druck auf den Fiihlfingerkopf 32° getrennt werden.
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Werden die Kontakte 42, 43 nach ihrer Trennung wieder geschlossen,
dann wird die Magnetkupplung 12N über den vorher beschriebenen Stromkreis erregt,
doch erfährt die Trennung des Stromkreises durch .die Magnetkupplung io' oder iow
für den Leitvorschub eine kurze Verzögerung infolge des Haltestromkreises, der vom
Anker 84 in der Weise hergestellt wird, wie es mit Bezug auf das Relais Y oben beschrieben
wurde. Denn das Offnen des Ankers 72 infolge der Erregung des Relais X unterbricht
den Haltestromkreis nicht. Die Unterbrechung des Haltestromkreises findet erst dadurch
statt, daß der Anker 84 seinen Kontakt öffnet, und zwar -infolge der Erregung des
Relais R durch Schließen des Ankers 71 des Relais X.
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Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß durch das Schließen der Fühlfingerkontakte
42, 43 oder 6o, 51 das Zusatzrelais R erregt wird, und da der Erregungsstromkreis
dieses Zusatzrelais über Kontakte der Relais X und Y verläuft, erfolgt die Erregung
des Relais R erst nach der Erregung des Relais, das .den Einwärtsvorschub oder den
Auswärtsrückzug des Werkzeugs 1g überwacht. Bei der Erregung des Zusatzrelais R
wird ein Ruhekontakt getrennt, der den Stromkreis der Kupplungsmagnete 10E oder
iow unterbricht undrden Längsleitvorschub des Schlittens 6 beendet.
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Einen Augenblick nach der Erregung des Relais X oder Y spricht das
Relais R an und trennt den Stromkreis der Kupplungsmagneten 1OE oder iow und hält
dadurch den Längsschlitten an. Sobald aber das Relais X oder Y abfällt, kommt der
Leitvorschub des Längs.schlittensdurch Schließen der Kontakte 71 oder 75 sofort
wieder in Gang.
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Wenn beim Schließen dieser Kontakte die F ühlfing.erkontakte Schwingungen
unterliegen, die durch die Wirkung des spanabhebenden Werkzeugs entstehen können,
so treten die Relais X oder Y in Tätigkeit, welche den Einwärtsvorschub oder Auswärtsrückzug
des Werkzeugs 1g herbeiführen. Wenn die schwingenden Fühlfingerkontakte sich öffnen
und schließen, fallen diese Relais sehr schnell ab. In diesem Zustand kann keine
der Kupplungen lange genug erregt werden, um das für den Antrieb der Schlitten erforderliche
Drehmoment zu übertragen. Da nun aber das Zusatzrelais R durch die Kontakte der
Relais X und Y erregt wird, arbeitet es nicht genau synchron mit diesem
Relais. Infolgedessen bleibt der Stromkreis der iL\Iagnete IOE und iou' länger geschlossen,
als es ohne das Zusatzrelais- der Fall wäre. Auf diese Weise wird genügend Zeit
gewonnen, um den jeweiligen Schlittenantrieb in Gang zu halten, bis die den Einwärtsvorschub
oder Auswärtsrückzug auslösenden F ühlfingerkontakte endgültig geschlossen oder
getrennt sind.
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Ein von Hand zu bedienender Umschalter 92 bietet die Möglichkeit,
entweder die E-Kupplung oder die W-Kupplung für den Längsleitvorschub des Längsschlittens
6 auf dem Bett 1o wirksam zu machen, damit man das Werkzeug 1g auf den Spindelstock
zu oder von ihln fort verschieben kann.