DE2435498B2

DE2435498B2 - Elektrische Steuerungsvorrichtung für die anschlaglose Wegbegrenzung an Werkzeugmaschinen, insbesondere an Honmaschinen

Info

Publication number: DE2435498B2
Application number: DE2435498A
Authority: DE
Inventors: Reinhard 7304 Ruit Froeschle; Guenter 7311 Nabern Richter
Original assignee: Maschinenfabrik Gehring GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Gehring GmbH and Co KG
Priority date: 1974-07-24
Filing date: 1974-07-24
Publication date: 1978-06-22
Also published as: FR2279515B1; US4256999A; FR2279515A1; JPS5164695A; JPS55185B2; GB1496912A; DE2435498A1; DE2435498C3

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Steuerungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine elektrische Steuerungsvorrichtung der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Gattung ist aus der DD-PS 59 843 bekannt Bei dieser bekannten Steuerungsvorrichtung sind den Umschaltpunkten zwei s Voübrückenschaltungen zugeordnet die voneinander galvanisch getrennt sind und zu ihrer Speisung jeweils eine von zwei Gleichstromquellen benötigen. Diese Anordnung erfordert ein Doppel- oder Tandempotentiometer und daher insgesamt einen erheblichen

ίο Aufwand, insbesondere auch für die Verdrahtung, wodurch eine erhöhte Drahtbruchgefahr besteht Für die geforderte Betriebssicherheit muß darum eine doppelt ausgeführte Überwachungseinrichtung gegen Drahtbruch vorgesehen sein. Auch ist die Steuerge-

t5 Rauigkeit von der Gleichlaufpräzision des Doppelpotentiometers in hohem Maß abhängig. Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnung mit einem Doppelpotentiometer besteht darin, daß für beide Vollbrücken die Wegbegrenzung mit getrennter Einstellbarkeit ausgeführt werden muß. Dies hat zur Folge, daß man erhöhte Toleranzen für die Wegbegrenzungswerte vorsehen muß, was zu einer merklichen Verringerung der Vorgabegenauigkeit für die Bearbeitungswege führt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Steuerungsvorrichtung der eingangs erwähnten Gattung eine wesentliche Schaltungsvereinfachung zu erzielen, welche mit geringerem Aufwand auf ihre Funktionsfähigkeit überwacht werden kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Lehre nach dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs gelöst

Der besondere Vorteil dieser erfindungsgemäßen Ausbildung der elektrischen Steuerungsvorrichtung liegt darin, daß nur eine einfache Drahtbruchüberwachung für alle drei Potentiometer, nämlich das Istwertpotentiometer und die beiden Sollwertpotentiometer erforderlich ist Außerdem muß die Istwerterfassung nur einmal vorgesehen werden, womit die Nachteile der bekannten Doppel- bzw. Tandempotentiometeranordnungen vermieden werden.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß sämtliche Potentiometer, also sowohl das Istwertpotentiometer als auch die beiden Sollwertpotentiometer, an eine gemeinsame Spannungsquelle angeschlossen werden können. Dies bringt besonders dann eine erhebliche Vereinfachung der Schaltung mit sich, wenn die Schwellwertschalter als Operationsverstärker ausgebildet sind. Da nur eine einzige Stromversorgungsquelle erforderlich ist wird sowohl der Aufbau der beiden Schwellwertschalter als auch weiterer Schaltungsanordnungen der Steuervorrichtung vereinfacht beispielsweise des als Stellgedächtnis dienenden bistabilen Speichers und der zugehörigen Verknüpfungsglieder.

Weitere Merkmale im Rahmen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäß ausgebildeten Steuerungsvorrichtung,

F i g. 2 eine abgewandelte Steuerungsvorrichtung mit vorwählbarer Umsteuerverzögerung, ebenfalls im

Blockschaltbild.

Die Steuerungsvorrichtung nach F i g. 1 besteht im wesentlichen aus den als Potentiometer ausgeführten Sollwertgebern 2 und 3, an denen die beiden Grenzlagen

des Weges eines nicht gezeigten Werkzeugträger, z. B. einer Honmaschine, durch Drehung an einem Einstellknopf unabhängig voneinander ferneingestellt werden können. Damit kann der Hub des Werkzeugträgers innerhalb des gesamten Bereiches de.; möglichen Bearbeitungsweges an jeden Ort gelegt und während des Betriebes beliebig in beiden Richtungen verändert werdea

Als Istwertgeber ist ein Potentiometer 1 vorgesehen, dessen Schleifer durch bekannte Mittel, z. B. über einen: Kettentrieb; von der Schlittenbewegung der Honmaschine in geeigneter Form angetrieben wird Das Potentiometer 1 hat eine Kunststoff-Widerstannäsbahn und ist daher sehr verschleißarra. Anstelle eines solchen Potentiometers kann auch ein Feldplatten-Poteimtiometer verwendet werden. Die Potentiometer 1,2 und 3 sind! von elektrischem Strom durchflossen und tiefem Spannungen, die von der Stellung ihrer Schleifer abhängen.

Zum Vergleich der von den Sollwertpoteatiome tern 2 und 3 entsprechend den gewünschten Umsteuerpitnktera vorgegebenen Schleiferspannungen mit der augenblicklichen, der Stellung des Werkzeugträgers entsprechenden Schleiferspannung des Istwertpotentiometers 1 sind: zwei Schwellwertschalter 4 und 5 vorgesehen.

Erreicht die Spannung des Istwertpotentiormeters 1 die entsprechend der Bewegungseinrichtung des Werkzeugträgers an den Sollwertpotentiometern 2 bzw. 3 eingestellte Spannung, so gibt der dem jeweiligen; Sollwertpotentiometer zugeordnete Schwellwertischalter 4 bzw. 5 ein Signal ab, das zur Umsteuerung der Bewegungseinrichtung des Werkzeugträgers ausgewertet wird.

An dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 wird im folgenden der Funktionsablauf der Steuerungsvorrichtung näher beschrieben.

Wird bei Beginn des Honvorganges ein Startkontakt 6 geschlossen, z. B. durch den Bedienungsmann oder durch eine Kontaktsteuerung, so wird über Verlknüpfungsglieder 7 und 8 ein Stellgedächtnis 9 in die Stellung »1« geschaltet Dadurch wird über einen Verstärker 10 ein Magnetventil 11 angesteuert und damit die Hubbewegung des Werkzeugträgers in Richtung »abwärts« eingeleitet Die Spannung an dem von einem Kettentrieb mitbewegten Schleifer des Istwertpotentiometers 1 steigt jetzt an.

Erreicht die Bewegung den Punkt, an dem die Schleiferspannung des Istwertpotentiometers 1 igrößer wird als die am Sollwertpotentiometer 3 (Unisteuerpunkt »unten«) eingestellte Spannung, so gib« der Schwellwertschalter 5 ein Signal an das Stellgedächtnis 9 und auf ein Relais IZ Das Stellgedächtnis 9 wird dadurch auf Stellung »2« geschaltet

Das Relais 12 schaltet in bekannter Weise die Honwerkzeug-Drehung und -Zustellung ein.

Bei der Umschaltung des Stellgedächtnisses 9 auf Stellung »2« wird der Verstärker 10 gesperrt. Das Magnetventil 11 wird dadurch entregt und steuert die Bewegung des Werkzeugträgers um.

Im Zuge der »Aufwärts«-Bewegung des Werkzeugträgers sinkt die Spannung am Schleifer des Istwertpotentiometers 1 wieder ab. Erreicht der Werkzeugträger den Punkt, an dem die Schleiferspannung des Istv/ertpotentiometers 1 kleiner wird als die am Sollwertpoitentiometer 3 (Umschaltpunkt »unten«) eingestellte Spannung, so wird das Ausgangssignal des Schwellwertschalters 5 ausgeschaltet

Im weiteren Verlauf der Bewegung erreicht die Schleiferspannung des Istwertpotentiomcters 1 einen Wert, der kleiner wird als die am Sollweitpotentiometer 2 (Umsteuerpunkt »oben«) eingestellte Spannung, und dadurch wird das Ausgangssignal des Schwellwertschalters 4 ausgeschaltet

Das Ausschalten beider Schwellwertschalter 4 und 5 bewirkt über ein Verknüpfungsglied 8 das Umschalten des Stellgedächtnisses 9 in die Stellung »1«. Dadurch wird über den Verstärker das Magnetventil 11

ίο angesteuert, welches die Umsteuerung der Hubbewegung auslöst; der Werkzeugträger fährt wieder »abwärts«, die Spannung am Schleifer des Istwertpotentiometers 1 steigt erneut an. Im Laufe der Bewegung erreicht diese Spannung wieder einen Wert, der größer ist als die am Sollwertpotentiometer 2 eingestellte Spannung. Dann gibt der Schwellwertschalter 4 ein Signal an das Verknüpfungsglied 8, wodurch das Signal für das Stellgedächtnis 9 abgeschaltet wird.

Die Umsteuerung »unten« usw. erfolgt dann wieder, wie vorher beschrieben, bis beispielsweise durch den Bedienungsmann oder durch eine automatische Werkstückmeßeinrichtung das Signal »Ausfahren« ausgelöst wird, wodurch über eine nicht gezeigte Kontaktsteuerung die Honwerkzeug-Drehung und -Zustellung ausgeschaltet wird.

Der Startkontakt 6 öffnet wodurch über die Verknüpfungsglieder 7 und 8 erreicht wird, daß das Stellgedächtnis 9 nicht in seine Stellung »1« gelangen kann bzw. — wenn sich das Stellgedächtnis gerade in Stellung »1« befindet — in die Stellung »2« gesteuert wird. Der Verstärker 10 sperrt hierdurch und schaltet das Magnetventil 11 ab. Der Werkzeugträger kehrt jetzt, sofern er nicht bereits in der »Aufwärts«-Bewegung ist, nach oben um und fährt in Startstellung.

F i g. 2 zeigt das Blockschaltbild einer Steuerungsvorrichtung, die wahlweise auch mit einer einstellbaren automatischen Umsteuerverzögerung im unteren Umschaltpunkt betrieben werden kann.
Eine derartige Umsteuerverzögerung wird beispielsweise dann gefordert, wenn es sich bei den zu bearbeitenden Werkstücken um Bohrungen mit einer inneren Begrenzung handelt.

Die Steuerungsvorrichtung nach Fig.2 enthält zusätzlich zu den im Zusammenhang mit F i g. 1 beschriebenen Bauteilen 1 bis 12 eine Schaltungsanordnung zur Umschaltverzögerung. Diese Schaltungsanordnung umfaßt einen Wahlschalter 13, ein als NOR-Schaltung ausgebildetes Verknüpfungsglied 14, ein zweites Stellgedächtnis 15, ein hinter dem

so NOR-Glied 14 angeordnetes Negationsglied 18 und hinter diesem einen Verstärker 16 für ein zweites Magnetventil 17. Eine Zeitstufe 20 liegt am Ausgang eines NOR-Gliedes 19, dessen erster Eingang an den Ausgang des zweiten Stellgedächtnisses 15 und dessen zweiter Eingang an den Ausgang des ersten Stellgedächtnisses 9 zusammen mit dem Verstärker 10 angeschlossen ist Die Verzögerungszeit der Zeitstufe 20 kann mit Hilfe eines Potentiometers 21 auf die jeweils gewünschten Werte eingestellt werden.

Im folgenden wird der Funktionsablauf der Steuerungsvorrichtung nach F i g. 2 erläutert

Wird der Wahlschalter 13 bei Beginn der Honbearbeitung z. B. durch den Bedienungsmann auf »Umschaltverzögerung ein« geschaltet (Kontakt des Schalters 13 ist geöffnet), so wird über das Verknüpfungsglied 14 (das Stellgedächtnis 15 ist in Stellung »1«) der Verstärker 16 durchgeschaltet und somit das Magnetventil 17 erregt. Wird nun der Startkontakt 6 geschlossen, so wird

über die wie in F i g. 1 angeordneten Verknüpfungsglieder 7 und 8 das Stellgedächtnis 9 in die Stellung »1« geschaltet Dadurch wird über den Verstärker 10 das Magnetventil 11 erregt, wodurch die Hubbewegung des Werkzeugträgers »abwärts« eingeleitet wird. Die Spannung am Schleifer des Istwertpotentiometers 1 steigt jetzt an. Da das Stellgedächtnis 9 in der Stellung »1« steht, wird das zweite Stellgedächtnis 15 in die Stellung »2« geschaltet Über die Verknüpfungsglieder 14 und 18 wird somit der Verstärker 16 gesperrt und das Magnetventil 17 entregt

Wurde so weit »abwärts« gefahren, daß die Schleiferspannung des Istwertpotentiometers 1 größer wird als die am Sollwertpotentiometer 3 (Umschaltpunkt »unten«) eingestellte Spannung, so gibt der Schwellwertschalter 5 ein Signal an das Stellgedächtnis 9 und auf das Relais IZ

Das Relais 12 schaltet dann die Honwerkzeug-Drehung und -Zustellung ein.

Das Stellgedächtnis 9 wird auf die Stellung »2« geschaltet, wodurch der Verstärker 10 gesperrt und somit das Magnetventil 11 entregt wird.

Die Hubbewegung des Werkzeugträgers kommt jetzt zum Stillstand.

Da die Stellgedächtnisse 9 und 15 jetzt in der Stellung »2« stehen, wird über das Verknüpfungsglied 19 die einstellbare Zeitstufe 20 angesteuert

Die Verzögerungszeit der Zeitstufe 20 kann am Potentiometer 2t entsprechend den jeweiligen Gegebenheiten auf die jeweils gewünschten Werte eingestellt werden.

Ist die an der Zeitstufe 20 eingestellte Verzögerungszeit abgelaufen, so wird das Stellgedächtnis 15 in die Stellung »1« geschaltet Über die Verknüpfungsglieder 14 und 18 wird somit der Verstärker 16 durchgeschaltet und das Magnetventil 17 erregt, welches die Hubbewegung in Richtung »aufwärts« umsteuert

Wurde wieder so weit »aufwärts« gefahren, daß die Schleiferspannung des Istwertpotentiometers 1 kleiner wird als die am Sollwertpotentiometer 3 für den Umsteuerpunkt »unten« eingestellte Spannung, so wird das Ausgangssignal des Schwellwertschalters 5 ausgeschaltet

Wird dann im weiteren Verlauf der »Aufwärts«-Bewegung die Schleiferspannung des Istwertpotentiometers 1 kleiner als die am Sollwertpotentiometer 2 (Umschaltpunkt »oben«) eingestellte Spannung, so wird das Ausgangssignal des Schwellwertschalters 4 ausgeschaltet und über das Verknüpfungsglied 8 das Stellgedächtnis 9 in die Stellung »1« umgeschaltet Dadurch wird über den Verstärker 10 das Magnetventil 11 angesteuert, das hierdurch die Hubbewegung in Richtung »abwärts« umsteuert

Da das Stellgedächtnis 9 in der Stellung »1« steht, wird das Stellgedächtnis 15 in die Stellung »2« umgeschaltet Über die Verknüpfungsglieder 14 und 18 wird somit der Verstärker 16 gesperrt und das Magnetventil 17 entregt

Wurde wieder so weit »abwärts« gefahren, daß die Schleiferspannung des Istwertpotentiometers 1 größer wird als die am Sollwertpotentiometer 2 eingestellte Spannung, so gibt der Schwellwertschalter 4 ein Signal an das Verknüpfungsglied 8, wodurch das Signal für die Stellgedächtnisse 9 und 15 abgeschaltet wird. Die Umschaltung »unten« usw. erfolgt dann wieder, wie vorher beschrieben, bis das Signal »Ausfahren« ausgelöst und damit über die Kontaktsteuerung die

Honwerkzeug-Drehung und -Zustellung ausgeschaltet

wird.

Der Startkontakt 6 öffnet, wodurch über die

Verknüpfungsglieder 7 und 8 das Umschalten des Stellgedächtnisses 9 in die Stellung »1« (abwärts) gesperrt bzw, wenn sich das Stellgedächtnis gerade in Stellung »1« befindet, in Stellung »2« und das Stellgedächtnis 15 in seine Stellung »1« gesteuert wird.

Der Verstärker 10 wird hierdurch gesperrt und entregt das Magnetvnetil 11.

Der Verstärker 16 wird jetzt über die Verknüpfungsglieder 14 und 18 durchgeschaltet und erregt das Magnetventil 17. Der Werkzeugträger kehrt dann, sofern er nicht bereits in der »Aufwärts«-Bewegung ist, nach oben um und fährt in die Startstellung.

Wird bei Beginn der Honbearbeitung der Wahlschalter 13 auf »Umschaltverzögerung aus« geschaltet (Kontakt des Schalters 13 ist geschlossen), so wird über die Verknüpfungsglieder 14 und 18 der Verstärker 16 angesteuert, der das Magnetventil 17 dauernd an Spannung hält Wird nun der Startkontakt 6 angeschlossen, so entspricht der weitere Funktionsablauf demjenigen der Steuervorrichtung nach F i g. 1.

In den beiden beschriebenen Ausführungsformen der Steuerungsvorrichtung ist für die Einstellung der Umschaltpunkte je ein Sollwertpotentiometer 2 bzw. 3 vorgesehen. Es können aber auch, insbesondere für die automatische Anpassung an verschiedene Werkstück längen, mehrere Sollwertpotentiometer eingebaut wer den, die je nach der benötigten Hublänge automatisch, beispielsweise durch Werkstückabtastung oder durch manuelles Auswählen mittels eines Wahlschalters, umgeschaltet werden können.

Außerdem können zusätzliche, an sich bekannte Taster vorgesehen sein, die es dem Bedienungsmann ermöglichen, jederzeit manuell in die Hubsteuerung einzugreifen und die Hubbewegungsrichtung innerhalb des durch die Sollwertpotentiometer vorgegebenen

Hubweges umzusteuern.

Ferner kann die sichere Kontaktgabe des Schleifers am Istwertpotentiometer durch geeignete Mittel überwacht werden. Auch können die Verstärker 10 und 16 auf Kurzschluß an ihrem Ausgang kontrolliert werden.

so Sollte der Schleifer am Istwertpotentiometer keinen Kontakt mehr geben oder ein Kurzschluß am Ausgang eines der Verstärker auftreten, so wird die Maschine sofort stillgesetzt Des weiteren kann auch überprüft werden, ob die Umsteuerung am vorgesehenen Punkt

erfolgt Bei Überschreitung des vorgegebenen Wertes um einen bestimmten Betrag wird dann eine Störmeldung gegeben, und die Maschine wird sofort stillgesetzt. Dadurch werden mögliche Schäden an den Werkzeugen, der Vorrichtung und dem Werkstück weitestge- hend vermieden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprache--

1. Elektrische Steuerungsvorrichtung mit mindestens einem elektrischen, analogen Weggeber für die anschlaglose Wegbegrenzung an Werkzeugmaschinen, insbesondere an Honmaschinen, bei welchen ein Werkzeugträger oder ein Werkstückträger eine hin- und hergehende Bearbeitungsbewegung von einstellbarer Hublänge ausführt, mit einem als Istwertgeber dienenden Potentiometer, dessen Schleifer in Abhängigkeit von der Bearbeitungsbewegung verstellbar ist, und mit zwei weiteren Potentiometern als Sollwertgebern, deren Stellung die jeweiBgen beiden Umkehrpunkte der Bearbeitungsbewegung bestimmt, sowie mit zwei Spannungsvergleichereinrichtungen, die bei Gleichheit der am Istwertpotentiometer und an einem der Sollwertpotentiometer auftretenden Spannungen ein Setzsignal an «inen bistabilen Speicher liefern, der ein hydraulisches Ventil für die Bearbeitungsbewegung steuert dadurch gekennzeichnet, daß ein einziges, als Einfachpotentiometer ausgebildetes Istwertpotentiometer (1) vorgesehen ist und daß als Spannungsvergleichereinrichtungen zwei Schwellwertschalter (4; 5) mit je zwei Eingängen vorhanden sind, mit deren ersten Eingängen der Schleifer des Istwertpotentiometers (1) verbunden ist, während die zweiten Eingänge der Schwellwertschalter (4; 5) jeweils mit einem der Schleifer der beiden Sollwertpotentiometer (2; 3) verbunden sind.

2. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Istwertpotentiometer (1) mit einer Kunststoffwiderstandsbahn versehen ist

3. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß eine einstellbare Zeitstufe (20) für eine vorwählbare Umsteuerverzögerung an den Umkehrpunkten vorgesehen ist

4. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die Verzögerungszeit an einem zusätzlichen Potentiometer (21) einstellbar ist

5. Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die auf verschiedene Werkstücklängen eingestellten Sollwertgeber mittels eines Wahlschalters manuell auswählbar sind.

6. Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die Sollwertgeber automatisch nach Maßgabe einer an sich bekannten Abtastung der Werkstücklänge zuschaltbar sind.

7. Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß die sichere Kontaktgabe des Schleifers am Istwertpotentiometer (1) durch eine an sich bekannte Überwachungseinrichtung laufend überprüfbar ist

8. Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß die Umsteuerung an den Umkehrpunkten durch eine an sich bekannte Überwachungseinrichtung überprüfbar ist