CH369685A - Automatische Profilkopier-Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

  Automatische Profilkopier-Werkzeugmaschine    Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine auto  matische Profilkopier-Werkzeugmaschine, gekenn  zeichnet durch mindestens einen Träger für Form  schablonen und Werkstück in zu geometrisch ähnli  cher Bewegungsbahn mechanisch zwangsverbundener  Anordnung, der in einer Vorschubrichtung und einer  dazu querorientierten Zustellrichtung servomotorisch  bewegbar ist, ein motorisch angetriebenes Formbear  beitungswerkzeug, und einen mechanisch-elektrischen  Tastwandler mit zum federnden Anstehen an der  Formschablonenfläche ausgebildetem,

   in seiner  Längsachse verschiebbarem Tastfühler zur Erzeu  gung der Steuergrösse für den Zustellservomotor des  Trägers in vorzeichengerechter und     grössenpropor-          tionaler    Beziehung zur momentanen Verschiebung des  Tastfühlers aus seiner neutralen Mittelstellung, wobei  zur Steuerung der Winkelorientierung des Tastfühlers  und des Bearbeitungswerkzeuges zur örtlichen Form  flächentangente nach vorgegebenem Programm in  Funktion des Vorschubwertes sowohl der     Tastwand-          ler    als auch das Bearbeitungswerkzeug auf miteinan  der drehfest verbundenen Drehtellern montiert sind,  deren momentane Drehstellung von einem program  mierten Geber aus servomotorisch gesteuert wird,

    ferner gekennzeichnet durch eine für mindestens an  nähernd konstante Tangential-Vorschubgeschwindig  keit einstellbare Steuergrössen-Erzeugungseinrichtung  für den Vorschub-Servomotor.  



  Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen  Maschine sind in der Zeichnung dargestellt.  



  Die in Fig. 1 schematisch dargestellte automati  sche Profil-Kopierschleifmaschine umfasst einen  Kreuzschlitten 1, 2, dessen Oberschlitten 1 als Träger  von auswechselbar darauf montierbaren Werkstücken  W und einer Formschablone FS dient. Der Schlitten 1  ist in einer Vorschubrichtung x hin- und her- be  weglich     geführt    in dem Unterschlitten 2 als Trag-    schütten, der seinerseits in einer zur Vorschubrich  tung x quer orientierten Zustellrichtung y festste  henden Führungswangen 3 des Maschinengestelles  hin- und her- beweglich geführt ist. Das Werkstück  W bewegt sich also zwangsläufig auf einer kongruen  ten Bewegungsbahn in Bezug auf die der Formscha  blone FS.

   Es könnte auch vorgesehen sein, das Werk  stück W und die Formschablone FS auf eigenen Trä  gern zu montieren, welche Träger, beispielsweise über  einen Pantographen, in den erwähnten Richtungen  zu geometrisch ähnlicher Bewegungsbahn, aber in  anderem Grössenverhältnis, z. B. 1 : 10 oder 10 : 1,  miteinander mechanisch zwangsverbunden sind.  



  Zur Bewegung des Schlittens 1     in    der Vorschub  richtung x dient eine Leitspindel 10, die von einer ta  chometrisch gegengekoppelten Servoantriebseinheit,  umfassend einen Servomotor Mx, einen Tachometerge  nerator Gx mit Ausgangsspannung Ux, sowie einen  Steuerverstärker Vx, je nach Grösse und Vorzeichen  der Eingangssteuerspannung Ux zum Verstärker Vx       mit    entsprechend grösserer oder kleinerer Drehzahl  vor- oder rückwärts angetrieben wird oder stillsteht,  wenn die Eingangsspannung Ux des Verstärkers Vx  den     Wert    0 hat.  



  In gleicher Weise dient zur Bewegung des Trag  schlittens 2 in seiner Führung und damit auch des       Oberschlittens    1 in der Zustellrichtung y eine     Leit-          spindel    20, die von einer tachometrisch gegengekop  pelten Servoantriebseinheit, umfassend einen Motor  My, einen Tachometergenerator Gy mit Ausgangs  spannung     Uy,    und einen     Steuerverstärker        Vy,    in Ab  hängigkeit vom Vorzeichen und der Grösse der Ein  gangsspannung     Uy    zum Verstärker     Vy    vorwärts  oder     rückwärts    angetrieben wird.  



  Von einer gemeinsamen     Antriebwelle    40 aus  werden zwei Drehtische 41 und 42 in drehwinkel-      fester Verbindung um die Berührungspunkte P1 bzw.       P.,    einer vom Tisch 41 getragenen Schleifscheibe S  bzw. des Tastfühlerstiftes TF eines vom Tisch 42  getragenem Tastwandlers T mit der Formfläche des  Werkstückes W, bzw. der Formschablone FS als  Drehzentren gedreht. Zur Drehung der Drehtische  41, 42 bzw. der Welle 40 dient ein tachometrisch  gegengekoppeltes Servoantriebssystem mit einem  Servomotor Ma, einem Tachometergenerator Ga mit  Ausgangsspannung Uα, und einem Verstärker Va.  Durch Grösse und Vorzeichen der Eingangsspan  nung Ua zum Verstärker Va werden Drehzahl und       Drehsinn    der Welle 40 bestimmt.  



  Auch der Antriebsmotor SM der Schleifscheibe ist  auf dem Drehtisch 41     montiert.    An Stelle einer  Schleifscheibe könnte als Formbearbeitungswerkzeug  z. B. auch ein motorisch angetriebener Fingerfräser  auf dem Drehtisch 41     montiert    sein.  



  Der mechanisch-elektrische Tastwandler T mit  dem in seiner     Längsachse    verschiebbaren, unter Fe  derkraft der Formfläche der Formschablone FS an  stehenden Tastfühler TF ist in an sich bekannter  Weise dazu bestimmt und ausgebildet, die elektri  sche Steuerspannung Uy für den Anstellservomotor  My zu erzeugen, die bezüglich ihres Vorzeichens  (wenn es sich um eine Gleichspannung handelt) bzw.  ihrer Phasenlage (wenn es sich um eine Wechsel  spannung handelt) dem Vorzeichen der momentanen  Verschiebung des Tastfühlers TF aus seiner neutralen  Mittellage entspricht und in ihrer     Grösse    der Grösse  der genannten Verschiebung aus der Mittellage ent  spricht oder zu dieser Grösse     proportional    ist.

   Es sind  sog. induktive Tastwandler bekannt, bei denen bei  einer Verschiebung des Tastfühlers um 0,01 mm aus  der Mittellage bereits eine     Fehlerspannung    in der       Grössenordnung    von 1V entsteht. Es handelt sich da  bei um mechanisch-magnetisch-elektrische     Tastwand-          ler,    wie sie z. B. in der Schweiz. Patentschrift  N  354002 dargestellt und beschrieben worden sind.  



  Der Zustellmotor My dreht sich also stets so,  dass der Verschiebungsfehler des Tastfühlers aus  seiner Mittellage praktisch auf dem     Wert    0 bleibt.  



  Auf dem Schlitten 1 ist weiterhin auswechselbar  eine Winkelprogrammschablone WS montiert, deren  Höhe in     Zustellrichtung    y in Abhängigkeit eines  vorgesehenen     Orientierungswinkels    a der Schleif  scheibe S bzw. der Achse des Tastfühlers TF zur  örtlichen Formflächentangente der Formschablone FS  bzw. des Werkstückes W in Funktion des Vorschub  wertes x nach vorgegebenem     Programm        ändert.    Zur  Abtastung dieser Höhe, d. h. des jeweiligen program  mierten     Sollwertes    des Winkels a, dient ein Taster T'  mit Tastfühler TF', der auf dem Tragschlitten 2       montiert    ist.

   Der Taster T' ist     grundsätzlich    gleich  ausgebildet wie der Taster T, d. h. er erzeugt eine  Winkelsollwert-Spannung Uaα, die hinsichtlich Vor  zeichen und Grösse der Auslenkung des Tastfühlers  Ir aus seiner neutralen Mittelstellung entspricht.  Von der Drehwelle 40 bzw. einer damit getrieblich  verbundenen Hilfswelle 40' aus wird ein Istwert-Win-    kelfühler la verstellt, der dazu bestimmt und ausge  bildet ist, eine gleichartige Spannung Uaα wie die  Spannung Uaα zu erzeugen, die in Vorzeichen und  Grösse dem Momentanwert des Istwertes des Orien  tierungswinkels a entspricht.

   Die Sollwertspannung  Uaα und die Istwertspannung Uaα werden im Diffe  rentialübertrager DU untereinander verglichen, um die  der Differenz Uaα-Uaα nach Vorzeichen und Grösse  entsprechende Steuerspannung Ua für den     Servoan-          trieb    Ma der Welle 40 zu bilden,     derart,    dass der  eingestellte     Orientierungswinkel    a stets dem Pro  gramm bzw. dem Vorschubwert x des Schlittens 1  entspricht.  



  Zur Erzeugung der Vorschubsteuerspannung Ux  dient hier ein von Hand so einstellbarer Spannungstei  ler Q, dass er eine Spannung Uxm abgibt, welche der  gewünschten Vorschubgeschwindigkeit für a = 0,) ent  spricht. Diese Spannung wird über einen von der  Welle 40' verstellten cosaαTransformator R in eine  Spannung Ux = Uxm ³ cosa umgewandelt, wodurch  erreicht wird, dass im Sinne einer Konstanthaltung  der tangentialen Vorschubgeschwindigkeit die Vor  schubgeschwindigkeit in der x-Richtung     reduziert     wird, wenn die Formfläche zur x-Richtung schräg  steht.  



  Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterschei  det sich von demjenigen nach Fig. 1 nur in der Art  der Erzeugung und Korrektur der     Vorschubsteuer-          αpannung    Ux.  



  Die Ausgangsspannung Uy des     Tachometergene-          rators    Gy auf der Leitspindel 20 wird verstärkt und  gleichgerichtet und als Gleichspannung Uy zu einer  entgegengesetzt     polarisierten,    einstellbaren Gleich  spannung -Ux mit Hilfe der Widerstände R1 und R2  addiert. Die Differenz Ux-Uy wird in einem     Modula-          tor    Mod in eine entsprechend grosse Wechselspan  nung Ux umgewandelt, deren Phase dem Vorzeichen  der     genannten    Differenz entspricht, so dass also eine  Steuerspannung Ux entsteht, die den Vorschubmotor  Mx so beeinflusst, dass die tangentiale Vorschubge  schwindigkeit dauernd konstant bleibt.

   Wenn nämlich  die Signalspannung Uy des Tasters T anwächst, weil  der Tastfühler TF an eine steile Partie der Formflä  che der Formschablone     FS    anstösst bzw. von einer  solchen zurück weicht, dreht sich der Zustellmotor       My    entsprechend rascher und vermag über den Gene  rator     Gy    eine Gleichspannung     Üy    zu erzeugen, die  im Bereich von a zwischen 0 und     90o    die     Grund-          spannung-Ux    zu erreichen bzw. bei überhängenden       Formflächenpartien    diese     Grundspannung    auch über  treffen kann.

   Dann wird eine     entsprechend    negative       Vorschubbewegung    ausgelöst. Auf diese Weise ist es  also auch möglich, Profile mit einspringenden Partien  zu kopieren.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Automatische Profilkopier- Werkzeugmaschine, gekennzeichnet durch mindestens einen Träger (1) für Formschablonen (FS) und Werkstück (W) in zu geo- metrisch ähnlicher Bewegungsbahn mechanisch zwangsverbundener Anordnung, der in einer Vor schubrichtung (x) und einer dazu querorientierten Zustellrichtung (y) servomotorisch bewegbar ist, ein motorisch angetriebenes Formbearbeitungswerkzeug (S) und einen mechanisch-elektrischen Tastwandler (T) mit zum federnden Anstehen an der Formscha blonenfläche ausgebildetem, in seiner Längsachse ver schiebbarem Tastfühler (TF) zur Erzeugung der Steuergrösse (Uy) für den Zustellservomotor (My) des Trägers (1)

   in vorzeichengerechter und grössenpro- portionaler Beziehung zur momentanen Verschiebung des Tastfühlers (TF) aus seiner neutralen Mittelstel lung, wobei zur Steuerung der Winkelorientierung (a) des Tastfühlers (TF) und des Bearbeitungswerkzeuges (S) zur örtlichen Formflächentangente nach vorgegebe nem Programm in Funktion des Vorschubwertes (x) sowohl der Tastwandler (T) als auch das Bearbei tungswerkzeug (S) auf miteinander drehfest verbun denen Drehstellern (42, 41) montiert sind, deren momentane Drehstellung (a) von einem program mierten Geber (WS-T') aus servomotorisch gesteuert wird,

   ferner gekennzeichnet durch eine für minde stens annähernd konstante Tangential-Vorschubge schwindigkeit einstellbare Steuergrössen-Erzeugungs einrichtung für den Vorschub-Servomotor (Mx). UNTERANSPRÜCHE 1. Automatische Profilkopier-Werkzeugmaschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Programmgeber (WS-T') für den Orien tierungswinkel (a) von Tastwandlerfühler (TF) und Bearbeitungswerkzeug (S) eine auf dem Schablonen träger (1) auswechselbar befestigte Winkelprogramm- schablone (WS) umfasst, deren in der Zustellrichtung gemessene Höhe eine lineare Funktion des genannten Orientierungswinkels (a) in Abhängigkeit vom jewei ligen Vorschubwert (x) darstellt, und dass an der Winkelschablonenfläche ein Tastfühler (TF')

   eines Wandlers (T') zur Erzeugung einer elektrischen Soll- wertgrösse (Uaα) in vorzeichenrechter und grössen- proportionaler Beziehung zur örtlichen Höhe der Winkelprogrammschablone (WS) federnd anliegt, wel che Sollwertgrösse mit der gleichartigen Ausgangs- grösse (Uaiα eines Istwertfühlers (Iaα für den jeweils eingestellten Orientierungswinkel (a) verglichen wird, wobei die Differenz zwischen Sollwert- und Istwert- grösse vorzeichenrichtig als Steuergrösse (Uaα

   des Drehstellungs-Servomotors (Ma) dient. 2. Profilkopier-Werkzeugmaschine nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Steuergrössenerzeugungseinrichtung für den Vor schub-Servomotor eine von Hand auf einen ge wünschten Wert (Uxm) der Vorschubgeschwindigkeit bei reiner Vorschubbewegung einstellbare Vorrich tung (Q), sowie eine in Abhängigkeit von einer Orientierungswinkeleinstellvorrichtung funktionell ver änderliche Beeinflussungsvorrichtung (R) für die ein gestellte Grösse umfasst (Fig. 1). 3.

   Profilkopier-Werkzeugmaschine nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass von der Welle (2) des Zustellservomotors (My) ein Tachometerge nerator (Gy) angetrieben wird, der eine vorzeichen richtige und grössenmässig zur Drehzahl dieser Welle proportionale elektrische Steuergrösse (Uy) erzeugt, die mit einer festeinzustellenden Bezugsgrösse von entgegengesetztem Vorzeichen (-Ux) verglichen wird, wobei die sich ergebende Differenzgrösse zur vor zeichenrechten Steuerung des Vorschub-Servomotors (Mx) dient.