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Tastersteuerung für Nachformwerkzeugmaschinen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Tastersteuerung für Nachformwerkzeugmaschinen, insbesondere Fräsmaschinen
zum Vollumrißfräsen, mit Antriebsmotoren in den beiden Hauptrichtungen der Ebene,
bei der ein richtungsabhängiges Abweichungssignal des Tasters einen Stellmotor dreht,
der über einen Sinus-Cosinus-Auflöser die Motoren in den Hauptrichtungen beeinflüßt.
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Infolge des langsamen Ansprechens der elektromechanischen Komponenten
von bekannten Tastersteuerungen dieser Art und der Unförmigkeit und Größe der elektrischen
Betätigungseinrichtungen sind diese Steuerungen nicht völlig befriedigend.
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Es wurden auch hydraulisch betätigte und hydraulisch gesteuerte Nachforinwerkzeuginaschinen
konstruiert. Diese sind jedoch, obwohl sie auf die von einem Taster gelieferten
Signale schneller und genauer ansprechen, wegen der begrenzten Steuermöglichkeiten
der hydraulischen Steuerkreise in der Praxis wenig verbreitet.
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Es wurde seit langem erkannt, daß durch die Kombination einer elektrisch
arbeitenden Tastersteuerung mit einem hydraulischen Antrieb in den Hauptrichtungen
der Werkzeugmaschine verschiedene bedeutende Vorteile, wie schnelles Ansprechen
und genaues Kopieren, erhalten werden können. Eine Lösung der Probleme, die bei
einer solchen Kombination auftreten, war bisher schwer zu erhalten.
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Dementsprechend ist es Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Tastersteuerung
für Nachformwerkzeugmaschinen mit hydraulischen Antriebseinrichtungen zu kombinieren,
und damit eine genau und wirkungsvoll arbeitende Maschine zu schaffen, die fähig
ist, mit sehr hohen Schnittgeschwindigkeiten zu arbeiten.
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Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Stellmotor
und der Sinus-Cosinus-Auflöser vom Taster getrennt angeordnet sind und daß die Spannungskomponenten
des Sinus-Cosinus-Auflösers Magnetventile für die als hydraulische Antriebe ausgebildeten
Motoren in den Hauptrichtungen steuern. Der durch das Abweichungssignal des Tasters
beeinflußte Stellmotor für den Sinus-Cosinus-Auflöser dreht einen weiteren Sinus-Cosinus-Auflöser,
der Spannungskomponenten erzeugt, die gegenüber den Spannungskomponenten des ersten
Sinus-Cosinus-Auflösers um 90° gedreht und diesen überlagert sind, um über die Antriebsmotoren
außer der Vorschubrichtungskorrektur eine Rückstellung des Tasters in die Null-Signal-Stellung
zu bewirken.
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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist im folgenden
an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 ein Blockschaltbild der
Tastersteuerung nach der Erfindung, F i g. 2 Einzelschaltbilder von Verstärkern
und einer Gleichrichterschaltung, die in dem Blockschaltbild nach F i g. 1 vorgesehen
sind, F i g. 3 eine Schaltung der in der Tastersteuerung vorhandenen Sinus-Cosinus-Auflöser
und F i g. 4 eine Einrichtung zur Handbetätigung der Werkzeugmaschine.
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Im Zusammenhang mit dem in F i g. 1 wiedergegebenen Blockschaltbild
wird nunmehr zunächst die Wirkungsweise der Tastersteuerung nach der Erfindung erläutert.
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Das Werkstück 28 und das Modell 35 werden auf den Tisch der Maschine
gebracht, wobei der Abtastkopf 33 in bezug auf den Werkzeugkopf 25 so eingestellt
wird, daß der Taster 34 dieselbe relative Stellung in bezug auf das Modell
35 einnimmt wie das Schneidwerkzeug 27 in bezug auf das Werkstück 28.
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Eine vertikale Versetzung des Tasters 34 bewirkt eine Übertragung
eines Signals zum Verstärker 586 und von dort zu dem phasenempfindlichen Gleichrichter
587. Das gleichgerichtete Signal aus dem phasenempfindlichen Gleichrichter wird
dem Verstärker 588 zugeführt, der den Stromdurchgang durch die Drehmomentmotorspulen
des Abtaststeuerventils
307 regelt. Dieser Wert steuert seinerseits
den Durchlauf hydraulischer Flüssigkeit zu und von dem hydraulischen Antrieb 56,
der den Werkzeugkopf auf dem Querschlitten auf und nieder bewegt.
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Eine seitliche Versetzung des Tasters liefert ein phasenrichtiges
oder ein um 180° phasenverschobenes Signal. Dieses Signal wird dem Verstärker 589
zugeführt. Das verstärkte Signal wird danach in dem phasenempfindlichen Gleichrichter
590 gleichgerichtet, der dem phasenempfindlichen Gleichrichter mit den Röhren 332,
333, 334, 335, 347 und 348 (F i g. 2) entspricht. Die Ausgangsleistung des phasenempfindlichen
Gleichrichters 590 besteht aus einem Gleichstromsignal, dessen Größe von dem Ausmaß
der seitlichen Versetzung des Tasters 43 aus seiner Nullstellung abhängt. Dieses
Signal wird danach dem Verstärker 591 mit den Röhren 365 und 366 zugeführt, der
den Stromdurchgang durch die Drehmomentmotorspulen 367 und 368 des Abtaststeuerventils
375 regelt, das die Drehung des Stellmotors 376 steuert. Dieser Vorgang stellt die
Sinus-Cosinus-Auflöser 400 und 401 so ein, daß die Laufrichtung des Tasters und
des Schneidwerkzeuges in dem geeigneten Sinne gelenkt wird, um den Taster in seine
Nullstellung zurückzuführen. Das Abweichungssignal aus dem phasenempfindlichen Gleichrichter
590 wird außerdem dem Sinus-Cosinus-Auflöser 401 zugeführt, wo es mit den Spannungskomponenten
des Sinus-Cosinus-Auflösers 400 kombiniert wird zum Einführen einer Korrektur in
Richtung einer von der Hauptachse der Abtastung um 90° versetzten Achse. Eine der
kombinierten Komponenten wird dem X-Verstärker 445 und die andere der kombinierten
Komponenten dem Y-Verstärker 452 zugeführt. Der Verstärker 445 enthält die Röhren
448 und 449, die den Stromdurchgang durch die Drehmomentmotorspulen
475 und 476 des Magnetventils 477 regeln, das den Durchlauf der Flüssigkeit
zu und von den als hydraulischer Antrieb 50 ausgebildeten Motor steuert. Der Y-Verstärker
452 steuert die Arbeit des Abtaststeuerventils 485 für den als hydraulischer Antrieb
53 ausgebildeten Motor des Querschlittens (nicht dargestellt). Die Speisespannung
wird dem Sinus-Cosinus-Auflöser von dem Gleichrichter 592 zugeführt. In F i g. 1
wurde der Querschlitten nicht als besonderes Element dargestellt, statt dessen wird
jedoch der hydraulische Antrieb 53 gezeigt, der eine Bewegungsrichtung ermöglicht,
die rechtwinklig zu der von dem Antrieb 50 erteilten Bewegungsrichtung liegt.
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Durch die Tastersteuerung wird der Taster 34 veranlaßt, dem Umriß
des Modells 35 zu folgen, wobei das Schneidwerkzeug jeder einzelnen Bewegung des
Tasters so folgt, daß das Werkstück 28 eine Kontur erhält, die mit der des Modells
identisch ist.
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Die Nachformwerkzeugmaschine mit der Tastersteuerung nach der Erfindung
weist einen Taster 34 (F i g. 2) auf, der über einen Transformator 146 bei Auslenkung
elektrische Signale liefert. Er ist mit einem Anker 145 verbunden, der durch seitliche
Ablenkungen des Tasters 34 an den Polen des E-Magneten 148 vorbei auf- und abbeweö
wird. Wie in der F i g. 2 dargestellt, ist der Mittelschenkel des Transformators
mit einer Wicklung 320 versehen, die durch eine 1000-Hz Wechselstromquelle (nicht
dargestellt) erregt wird. Die Außenschenkel des E-Magneten weisen Sekundärwicklungen
321 und 322 auf, die gegenphasig miteinander verbunden sind, so daß die in der einen
Sekundärwicklung induzierte Spannung eine Phasenverschiebung von 180° gegen die
in der anderen Sekundärwicklung induzierte Spannung aufweist, wodurch sich die Spannungen
gegenseitig aufheben. Nach der Darstellung ist das eine Ende der Sekundärwicklung
321 geerdet, während das andere Ende mit dem einen Anschluß der Sekundärwicklung
322 verbunden ist. Der andere Anschluß dieser Wicklung steht mit dem einen Ende
der Primärwicklung 323 des Transformators 324 in Verbindung, während das andere
Ende der Primärwicklung geerdet ist. Hierdurch werden, wenn der Anker 145 in bezug
auf die Pole eine Mittelstellung einnimmt, die in den Sekundärwicklungen 321 und
322 induzierten Spannungen gleich und entgegengesetzt gerichtet, so daß durch die
Primärwicklung 323 kein Strom fließt. Wird jedoch der Anker aus seiner Mittelstellung
heraus nach oben oder nach unten bewegt, so wird eine der in den Sekundärwicklungen
induzierten Spannungen größer sein als die andere, so daß sie überwiegt und an der
Primärwicklung 323 auftritt. Die Phase der an der Wicklung auftretenden Spannung
hängt von der Bewegungsrichtung des Ankers aus seiner Mittelstellung ab, während
die Amplitude der Spannung dem Ausmaß der Bewegung des Ankers entspricht.
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Der Transformator 324 ist mit einer Sekundärwicklung 325 versehen,
deren einer Anschluß geerdet und der andere Anschluß über ein Potentiometer 326
mit Erde verbunden ist. Der Schleifer des Potentiometers steht über einen Gitterwiderstand
327 mit dem Gitter einer Verstärkerröhre 328 in Verbindung, deren Anode mit positiver
Spannung von der Anschlußklemme 191 (F i g. 2) versorgt wird, und zwar durch die
Primärwicklung 329 eines Transformators 330. Der Transformator 330 weist eine mittelangezapfte
Sekundärwicklung 331 auf, mittels der das von dem Taster erzeugte Abweichungssignal
den Gittern der Vakuumröhren 332, 333, 334 und 335 zugeführt wird. Die Röhren 332,
333, 334, 335 des phasenempfindlichen Gleichrichters 590 sind so zusammengeschaltet,
daß ein Gleichstromsignal an dem Punkt 336 erzeugt wird, das die Richtung und das
Ausmaß der Abweichung des Tasters 34 aus seiner Normalstellung repräsentiert. Die
Gitter der Röhren 332 und 334 sind über Gitterwiderstände an das eine Ende der Sekundärwicklung
331 angeschlossen, während die Gitter der Röhren 333 und 335 über Gitterwiderstände
mit dem anderen Ende der Wicklung verbunden sind. Die Mittelanzapfung steht mit
den Kathoden aller vier Röhren in Verbindung. Die Anoden der Röhren 332 und 333
werden gegenphasig mit 1000-Hz-Wechselspannung betrieben, die einen örtlichen Oszillator
über die mittelangezapfte Sekundärwicklung 234 eines Transformators entnommen wird.
Wie in der F i g. 2 dargestellt, sind die Enden der Sekundärwicklung mit den Anoden
der Röhren verbunden, während die Mittelanzapfung 337 an die gemeinsame Kathodenverbindung
über einen Belastungswiderstand 338 angeschlossen ist. Die Mittelanzapfung der Wicklung
ist außerdem mit einem Spannungsteiler verbunden, der aus zwei Widerständen 339
und 340 gleicher Größe besteht, und der zwischen die positiven und negativen Anschlüsse
200 und 199 der Stromquelle geschaltet ist.
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Die Anoden der Röhren 334 und 335 werden in der gleichen Weise gegenphasig
von der 1000-Hz-Quelle mittels der mittelangezapften Sekundärwicklung 235 eines
Transformators betrieben. Die Enden
der Sekundärwicklung sind an
die Anoden der Röhren 334 und 335 angeschlossen, während die Mittelanzapfung 336
über einen Belastungswiderstand 341 mit der gemeinsamen Kathodenleitung in Verbindung
steht. Wenn das der Primärwicklung 329 zugeführte Signal Null ist, wird die Spannung
an der Mittelanzapfung 336 gleich der Spannung an der Mittelanzapfung 337. Wird
jedoch der Taster 34 aus seiner Nullstellung nach der einen oder anderen Seite abgelenkt,
so wird an der Primärwicklung 329 ein Abweichungssignal erscheinen, das mit dem
in den Sekundärwicklungen 234 und 235 fließenden Strom phasengleich oder um 180°
phasenverschoben ist. In Abhängigkeit von der Phase des Signals wird die Mittelanzapfung
336 in bezug auf die Mittelanzapfung 337 positiv oder negativ.
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Die Mittelanzapfung 336 ist über die Widerstände 345 und 346 mit den
Gittern zweier parallelgeschalteter Kathodenfolgeröhren 347 und 348 verbunden. Die
Anoden der Röhren 347 und 348 sind an die positive Spannungsklemme 200 angeschlossen,
während deren Kathoden zusammengeschaltet und über das Potentiometer 349 und dem
Widerstand 350 mit der negativen Spannungsklemme 199 verbunden sind. Da das Potential
der Mittelanzapfung 337 konstant bleibt und in einer festen Beziehung zu der negativen
Klemme 199 steht, bewirken Veränderungen der Potentiale der Gitter der Röhren 347
und 348 entsprechende Veränderungen der Kathodenpotentiale. Ist die Abtastung nur
für Tiefensteuerung allein eingestellt, oder wird die Maschine für Hand-Servobedienung
eingerichtet, so löschen zwei normalerweise geschlossene Relaiskontakte 351, die
zwischen den Verbindungspunkt der Widerstände 345 und 346 und einer an die Mittelanzapfung
337 angeschlossenen Leitung 352 geschaltet sind, das Signal aus dem phasenempfindlichen
Gleichrichter aus. Ist die Maschine jedoch für Tastersteuerung in den beiden Hauptrichtungen
eingestellt, werden die Kontakte 351 geöffnet und gestatten dem Signal den Zugang
zu den Gittern der Röhren 347 und 348.
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Die Ausgangsleitung der Kathodenfolgeröhre wird an dem Schleifer des
Potentiometers 349 abgenommen und einem Kontakt eines Umkehrschalters 355 zugeführt.
Ein Kontakt dieses Schalters ist an die Leitung 352 angeschlossen, die mit der Mittelanzapfung
337 verbunden ist, während der andere Kontakt an den Schleifer des Potentiometers
349 angeschlossen ist. Wird der Schalter, wie in der Fig. 2 dargestellt, nach links
geworfen, steht der Schleifer des Potentiometers mit einer Klemme 357 in Verbindung,
während die Leitung 352 an eine Gegenklemme 356 angeschlossen wird. Diese Klemmen
stehen miteinander in Verbindung durch eine Spannungsteilerschaltung, die die Widerstände
358 und 359 sowie die Potentiometer 360 und 361 enthält, wobei der Mittelpunkt der
Schaltung bei 369 geerdet ist. Da die Widerstandswerte der Widerstände 358 und 359
gleich sind, wie auch die Widerstandswerte der Potentiometer 360 und 361, so wird
die Spannungsteilerschaltung an ihrem elektrischen Mittelpunkt geerdet, wobei an
den Klemmen 356 und 357 auftretende Spannungsdifferenzen in gleichem Umfang über
und unter das Erdpotential versetzt werden. Die Schleifer der Potentiometer 360
und 361 sind zu gemeinsamer Bewegung zusammengekoppelt, wie durch die gestrichelten
Linien 362 angedeutet, so daß sie sich gemeinsam zu und von den geerdeten Enden
der Potentiometerwicklungen hin und zurück been. Dabei wird, wenn die Schleifer
an den geweg' -erdeten Enden der Potentiometerwicklungen angelangt sind, die Ausgangsleistung
aus der Spannungsteilerschaltung gleich Null. Werden umgekehrt die Schleifer nach
außen gegen die äußeren Enden der Wicklungen hin bewegt, so wird die Ausgangsleistung
in ausgeglichenem Verhältnis in bezug auf Erde vergrößert.
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Die Schleifer der Potentiometer sind mit den Gittern zweier Kraftverstärkerröhren
365 und 366 des Verstärkers 591 verbunden, deren Kathoden über geeignete Kathoden-Verspannungswiderstände
mit Erde in Verbindung stehen, von denen einer vorzugsweise die Form eines Regelwiderstandes
363 besitzt, so daß ein Abgleich der Anodenströme in den Röhren möglich wird. Die
Anoden der Röhren sind durch Drehmomentmotorspulen mit der positiven Spannungsklemme
177 verbunden. Durch geeignete Einstellung des Schleifers des Potentiometers 349
kann bei einer Null-Eingangsleistung des phasenempfindlichen Gleichrichters 590
das Potential der daran angeschlossenen Klemmen 356 oder 357 auf das gleiche Potential
wie die an die Leitung 352 angeschlossene Klemme gebracht werden. Da die Energiequelle,
die den Klemmen 199 und 200 das erforderliche Gleichstrompotential zuführt, nicht
geerdet ist, wird die Schaltung am Punkt 369 geerdet. Hierdurch liegen, wenn der
Schleifer des Potentiometers 349 so eingestellt ist, daß die Klemmen 356 und 357
auf das gleiche Potential gebracht worden sind, liegen beide Klemmen an Erdpotential.
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Unter diesen Bedingungen werden die Anodenströme der Leistungsröhren
365 und 366 gleich, und die Kolben des elektrohydraulischen Servoventils 375 (F
i g. 1) befinden sich in einer Mittelstellung. Erscheint jedoch an der Primärwicklung
329 des Transformators 330 ein Abweichungssignal, so tritt an den Klemmen 356 und
357 eine Potentialdifferenz auf, wobei der Anodenstrom in einer Röhre vergrößert
und die Servoventilkolben nach der einen oder anderen Richtung hin vorbelastet werden.
Das Elektrohydraulische Servoventil, das durch die Drehmomentmotorspulen 367 und
368 gesteuert wird, steuert die Drehung eines hydraulischen Antriebs, wie im folgenden
noch eingehend beschrieben wird.
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In das zur Leistungsröhre 365 übertragene Signal wird ein Erregersignal
eingeführt mittels einer Multivibratorschaltung, die aus den Vakuumröhren
370
und 371 (F i g. 2) besteht, deren Anoden über Belastungswiderstände mit
der Energieleitung 191 verbunden sind, und deren Kathoden geerdet sind. Die Ausgangsleistung
des Multivibrators wird von dem Schleifer eines Potentiometers 372 abgenommen und
der Primärwicklung eines Transformators 373 zugeführt, deren Sekundärwicklung in
den Gitterkreis der Röhre 365 geschaltet ist. Dann werden die von dem Multivibrator
erzeugten Schwingungen über den Transformator 373 dem Gitter der Röhre 365 auf-
-gedrückt.
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Die Drehmomentmotorspulen 367 und 368 steuern die Versetzung der Kolben
des elektrohydraulischen Servoventils 375 (Fig. 1). Das Ventil 375 regelt
den Durchlauf hydraulischer Flüssigkeit zu und von dem hydraulischen Stellmotor
376. Eine Drehung des Stellmotors 376 bewirkt eine entsprechende Drehung der Welle
387 (F i g. 3). Die Steuerung des Schneidwerkzeuges in bezug auf das Werkstück wird
in übereinstimmung
mit der Stellung der Welle 387 mittels der in
der F i g. 3 der Zeichnungen dargestellten Sinus-Cosinus-Auflöser geregelt. Auf
der Welle 387 sind zwei Paar Potentiometerschleifer 395, 396 und 397, 398 angebracht.
Das ersterwähnte Schleiferpaar arbeitet mit einer Wicklung des Sinus-Cosinus-Auflösers
400 zusammen, während das zweiterwähnte Schleiferpaar mit einer Wicklung eines weiteren
Sinus-Cosinus-Auflösers 401 zusammenarbeitet. Während die Schleiferpaare 395, 396
undd 397,398
beide auf derselben Welle 387 befestigt sind, sei darauf hingewiesen,
daß die Schleifer 397, 398 in bezug auf die Schleifer des Sinus-Cosinus-Auflösers
400 um 90° versetzt sind. Der Sinus-Cosinus-Auflöser 401 liefert Spannungskomponenten
des Abweichungssignals, die gegenüber den Spannungskomponenten des Sinus-Cosinus-Auflösers
400 um 90° gedreht sind.
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Der Wicklung des Sinus-Cosinus-Auflösers 400
wird von den positiven
und negativen Spannungsklemmen 191 und 192 der Regelspannungsquelle eine konstante
Gleichspannung zugeführt. Diese Spannung gelangt an die Wicklung des Auflösers 400
über zwei große Widerstände 404 und 405 und zwei gleichen Potentiometern
406 und 407, deren Schleifer zu gemeinsamer Bewegung zusammengekuppelt
sind, was durch die gestrichelten Linien 408 angedeutet ist. Sind die normalerweise
offenen Relaiskontakte 409
und 410 geschlossen, so wird eine Spannung aus
der Regelspannungsquelle den Klemmen 411 und 412 zugeführt. Daher wird von der Klemme
411 ein Strom durch beide Hälften der Wicklung des Auflösers 400 zur Klemme 412
fließen, wobei die in den beiden Hälften fließenden Ströme gleich sind, da die Widerstände
der beiden Wicklungshälften gleich sind. Ferner wird das Potential an den Mittelpunktklemmen
413 und 414 Null- oder Erdpotential sein, und die Potentialdifferenz zwischen der
negativen Klemme 412 und Erde wird gleich und entgegengesetzt gerichtet sein
in bezug auf die Potentialdifferenz zwischen der positiven Klemme 411 und Erde.
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Die Wicklung des Auflösers 400 ist so gestaltet, daß sie bewirkt,
daß die Potentiale an den Schleifern 395 und 396 sich als Sinus-Cosinus-Funktionen
der winkelmäßigen Versetzung der Welle 387 verändern. Das heißt, angenommen, die
in der F i g. 3 dargestellte Stellung der Welle 387 sei die Stellung der Versetzung
Null, so wird die Spannung an dem Schleifer 395 gleich dem Sinus eines Winkels von
0° sein, d. h. 0 Volt betragen, während das Potential des Schleifers 396 gleich
dem Cosinus eines Winkels von 0° sein wird, d. h. den positiven Maximalwert besitzt.
In dem Maße wie sich die Welle um 90° im Gegensinne des Uhrzeigers dreht, wächst
das Potential auf dem Schleifer 395 zuerst schnell und danach langsamer an, bis
es einen positiven Maximalwert erreicht, während das Potential an dem Schleifer
396 sich anfangs lanb sam und danach schneller vermindert, bis es den Wert Null
erreicht. Oder dreht sich die Welle um 90° im Uhrzeigersinne von der in der F i
g. 3 dargestellten Stellung ausgehend, so wird sich das Potential am Schleifer 395
anfangs schnell und später langsamer bis zu einem negativen Maximalwert verändern,
während das Potential am Schleifer 396 sieh anfangs langsam, danach schneller, von
einem positiven Maximalwert zum Potential Null verändert. Die von den Schleifern
395 und 396 abgenommenen Spannungen werden dann hydraulischen Antrieben zum Steuern
der Bewegung des Tisches und des Querschlittens der Maschine in den beiden Hauptrichtungen
zugeführt, so daß die Bewegungen dieser Teile in Richtung und Geschwindigkeit dem
Vorzeichen und der Größe der an den Schleifern auftretenden Spannungen entsprechen.
Infolgedessen entspricht der Vorschubgrad des Schneidwerkzeuges in bezug auf das
Werkstück der Resultanten der Sinus- und Cosinuskomponenten und bleibt bei allen
Bewegungsrichtungen konstant.
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Wenn der Taster 34 aus seiner Nullstellung überabgelenkt oder unterabgelenkt
wird, so wird das an den Klemmen 356 und 357 des Sinus-Cosinus-Auflösers 401 auftretende
gleichgerichtete Abweichungssignal den von dem Auflöser 400 erhaltenen Spannungskomponenten
um 90° phasenverschoben überlagert, so daß die Einführung einer Korrektur bewirkt
wird, die senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schneidwerkzeuges liegt und eine solche
Richtung besitzt, daß der Taster in seine Nullstellung zurückgeführt wird. Wie in
der F i g. 3 dargestellt, wird die an den Klemmen 356 und 357 erscheinende gleichgerichtete
Spannungskomponente den Klemmen 420
und 421 der Wicklung des Sinus-Cosinus-Auflösers
401 zugeführt. Dieser Auflöser gleicht dem Auflöser 400 mit dem Unterschied, daß
die Sinus- und Cosmusschleifer 397 bzw. 398 auf der gemeinsamen Welle 387 im Gegensinne
des Uhrzeigers um 90° in bezug auf die entsprechenden Schleifer 395 und 396 des
Hauptauflösers versetzt sind. Die Wicklung des Auflösers 401 ist wie die
Wicklung des Auflösers 400
mit zwei geerdeten Mittelpunktklemmen 422 und 423
versehen.
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Die Sinus- und Cosinus-Spannungskomponenten des Abweichungssignal"s,
die aus dem Auflöser 401
erhalten werden, werden mit den Sinus- und Cosinuskomponenten
der dem Auflöser 400 mittels der zwischen die beiden Auflöser geschalteten Widerstandsmatrix
überlagert. Wie zu ersehen ist, wird die Sinuskomponente der Spannung, die durch
die Spannung zwischen der Klemme 414 und dem Schleifer 395 dargestellt wird, den
in Serie geschalteten Widerständen 425 und 426 und der Potentiometerwicklung 427
zugeführt. Die Sinuskomponente des Abweichungssignals des Auflösers 401, die durch
die zwischen der Klemme 423 und dem Schleifer 397 auftretenden Spannung dargestellt
wird, wird den Widerständen 428 und 429 und der Potentiometerwicklung 430 zugeführt.
Die Schleifer der Potentiometer 427 und 430 sind über die Widerstände 432 und 433
mit einer gemeinsamen Klemme 431 verbunden. Die Spannung an der Klemme 431 ist deshalb
proportional der algebraischen Summe der Sinuskomponenten von beiden Auflösern.
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In gleicher Weise werden die Cosinuskomponenten beider Aüflöser an
dem Verbindungspunkt 437 durch eine entsprechende Widerstandsschaltung mit den Potentiometern
438 und 439 algebraisch addiert. Die Schleifer der Potentiometer 427 und 438 sind
zusammengekuppelt, wie durch die gestrichelten Linien angedeutet, so daß beide Schleifer
nach innen in Richtung der geerdeten Enden der Widerstandszweige oder nach außen
bewegt werden können, so daß das Verhältnis der Sinus- und Cosinuskomponenten des
von den Potentiometerschleifern abgenommenen Signals geregelt werden kann. In gleicher
Weise sind die Schleifer der Potentiometer 430 und 439 miteinander gekuppelt, wie
durch die gestrichelten Linien
441 angedeutet, so daß es möglich
wird, das gewünschte Verhältnis der Sinus- und Cosinuskomponenten des Abweichungssignals
den Verbindungspunkten 431 und 437 zuzuführen. Hierdurch kann die Laufgeschwindigkeit
durch Betätigen der Potentiometer 427 und 438 geregelt werden, während die Empfindlichkeit
durch Betätigen der Potentiometer 430" und 439 geregelt werden kann.
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Die kombinierten Sinuskomponenten, die durch die am Verbindungspunkt
431 auftretende Spannung dargestellt werden, werden einem Gleichstromverstärker
445 zugeführt, der zwei Phasenumkehrröhren 446 und 447, zwei Leistungsröhren 448
und 449 und eine Muitivibratorschaltung zum Einkoppeln einer Erregerspannung, die
die Vakuumröhren 450 und 451 umfaßt, enthält. Dieser Verstärker wird mit Gleichstromenergie
von der Klemme 177 und den Klemmen 191 und 192 versorgt. Ein Verstärker 452 (F i
g. 1), der in jeder Hinsicht dem Verstärker 445 gleicht, ist vorgesehen zum Verstärken
der kombinierten Cosinuskomponenten, die von den beiden Auflösern abgeleitet werden
und die an dem Verbindungspunkt 437 auftreten. Im Hinblick auf den gleichen Aufbau
dieser beiden Verstärker wird nur der Verstärker 445 eingehend beschrieben.
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Nach der Darstellung in F i g. 3 ist der Verbindungspunkt 431 über
einen Widerstand 455 mit dem Gitter der Röhre 446 verbunden, die zusammen
mit der Röhre 447 einen Phasenumkehrer bildet. Die Kathoden der Röhren 446 und 447
sind miteinander verbunden und über einen Vorspannungswiderstand 456 an die negative
Speiseklemme 192 angeschlossen. Die Anoden der Röhren sind über die Belastungswiderstände
457 und 458 mit der positiven Klemme 191 verbunden. Die Röhre 446 ist direkt an
die Leistungsröhre 448 angekoppelt durch einen Spannungsteiler, der aus den Widerständen
459 und 460 besteht, die zwischen die Anode der Röhre und der negativen Klemme 192
geschaltet sind. Das Gitter der Röhre 448 steht über einen Gitterwiderstand 461
mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 459 und 460 in Verbindung. In der gleichen
Weise ist die Anode der Röhre 447 direkt an das Gitter der Leistungsröhre 449 über
einen Spannungsteiler angekoppelt, der aus den Widerständen 462 und 463 und einem
Gitterwiderstand 464 besteht. Die Vorspannung für das Gitter der Röhre 447 wird
durch einen Spannungsteiler erzeugt, der aus den Widerständen 465 und 466 und dem
Potentiometer 467 besteht und zwischen die Spannungsklemmen 191 und 192 geschaltet
ist. Der Schleifer des Potentiometers 467 steht mit dem Gitter der Röhre
447 über zwei in Serie geschaltete Widerstände 468 und 469 in Verbindung. Ein an
dem Gitter der Röhre 446 erscheinendes Signal bewirkt, daß die Gitter der Röhren
448 und 449 im Gegentakt angesteuert werden. Der Anodenstrom, der durch die Drehmomentmotorspule
475 fließt, die in dem Kreis zwischen der Anode der Röhre 448 und der positiven
Klemme 177 liegt, von seinem Normalwert aus nach einer Richtung hin verändert, während
der durch eine zweite Drehmomentmotorspule 476 fließende Anodenstrom von seinem
Normalwert aus nach der entgegengesetzten Richtung hin und in dem gleichen Ausmaß
verändert wird. Die Drehmomentmotorspulen 475 und 476 stehen in Verbindung mit einem
durch die Bezugsziffern 477 in der F i g. 1 gekennzeichneten Magnetventil. In die
Schaltung wird eine Erregerspannung eingekoppelt durch den Multivibrator, der die
Röhren 450 und 451 enthält. Die Ausgangsleistung aus dem Multivibrator wird von
der Anode der Röhre 451
über einen Kondensator 480, einen Widerstand 481 und
einen Potentiometer 482 abgenommen. Der Schleifer des Potentiometers steht mit dem
Verbindungspunkt der Widerstände 468 und 469 in Verbindung und bietet eine Einrichtung
zum Einstellen der Größe der Erregerspannung, die dem Gitter der Röhre 447 zugeführt
wird.
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Der Abgleich des Pbasenumkehrers, als dessen Ergebnis durch die Drehmomentmotorspulen
475 und 476 gleiche Ströme fließen, wenn der Verbindungspunkt 431 Erdpotential aufweist,
kann durch Betätigen des Schleifers des Potentiometers 467 bewirkt werden,
wodurch die Vorspannung des Gitters der Röhre 447 und dabei das Potential am Gitter
der Röhre 449 geregelt wird.
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Der Verstärker 452 für die Cosinuskomponenten, die am Verbindungspunkt
437 erscheinen, arbeitet in derselben Weise wie der Verstärker 445 und bewirkt,
daß ungleiche Ströme durch die Drehmomentmotorspulen 483 und 484 fließen, die in
Verbindung mit einem Magnetventil 485 (F i g. 1) verwendet werden.
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Bei der vorliegenden Tastersteuerung ist eine Einrichtung vorgesehen
zum automatischen Reduzieren der Laufgeschwindigkeit der Maschine, wenn ein plötzlicher
Wechsel in der Umrißlinie des Modells eine große überablenkung oder Unterablenkung
des Tasters und ein entsprechendes großes Abweichungssignal verursacht. Diese reduziert
den Abtastfehler, der anderenfalls auftreten würde. Nach der F i g. 2 ist zu diesem
Zweck ein Potentiometer 500 an die Sekundärwicklung 325 des Transformators 324 angeschlossen.
Der Schleifer dieses Potentiometers ist über einen Widerstand 501 mit dem Gitter
einer Verstärkerröhre 502 verbunden. Die Anode der Röhre ist über die Primärwicklung
503 eines Transformators 504 an die positive Klemme 191 angeschlossen. Der Transformator
ist mit einer Sekundärwicklung 505
versehen (vgl. F i g. 3) die in Serienschaltung
mit einem Belastungswiderstand 506 und einer Triode 507 liegt, deren Gitter mit
ihrer Anode verbunden ist, so daß sie als Diode arbeitet. Hiernach wird das von
dem Taster 34 über den Transformator 146 erzeugte Signal von der Röhre
507 gleichgerichtet, wobei die gleichgerichtete Spannung an dem Widerstand
506 auftritt, welcher Widerstand durch einen Filterkondensator 508 überbrückt
ist. Dies bewirkt, daß das Ende des Widerstandes 506, das mit der Anode der Röhre
verbunden ist, in bezug auf das andere Ende des Widerstandes negativ wird, welches
Ende mit dem Schleifer eines Potentiometers 510 verbunden ist, das in Serienschaltung
mit einem Widerstand 511 zwischen der negativen Klemme 192 und Erde liegt. Die Anode
der Röhre 507 ist mit dem Gitter einer Verstärkerröhre 512 über einen Widerstand
513 verbunden. Die Kathode der Röhre 512 ist an die negative Klemme 192 angeschlossen,
während deren Anode über einen Belastungswiderstand 514 an die positive Klemme
191 angeschlossen ist. Die Vorspannung des Gitters der Röhre 512 kann durch den
Schleifer des Potentiometers 510 eingestellt werden, wobei gleichfalls die Vorspannung
des Gitters einer Verzögerungsröhre 515 geregelt wird, deren Gitter über einen Widerstand
51,6 mit der Anode der Röhre 912 verbunden ist. Die Anode der Röhre 515 steht
mit
dem Schleifer des Potentiometers 406 in Verbindung, während deren Kathode an den
Schleifer des Potentiometers 407 angeschlossen ist, welche Schleifer dieser beiden
Potentiometer miteinander gekoppelt sind, wie durch die gestrichelte Linie
408 angedeutet wird. Der Schleifer des Potentiometers 510 wird so eingestellt,
daß das Gitter der Röhre 512 genügend positiv wird, um die Röhre 515 zu sperren,
die dabei für den Stromfluß von dem Schleifer des Potentiometers 406 zum Schleifer
des Potentiometers 407 eine unendlich große Impedanz darstellt. Übersteigt jedoch
das von dem Transformator 146 erzeugte Signal einen vorherbestimmten Wert, so wird
an dem Widerstand 506 eine gleichgerichtete Spannung genügender Größe erzeugt, die
die Vorspannung des Gitters der Röhre 512 auf einen Punkt herabdrückt, an dem ihre
Anode genügend positiv wird, um einen wesentlichen Stromdurchgang durch die Röhre
515 zu verursachen. Dieser Vorgang vergrößert den Spannungsabfall an den Widerständen
404 und 405 und an den äußeren Enden der Potentiometer 406 und 407 und reduziert
die Spannung an den Klemmen 411 und 412 der Wicklung des Auflösers
400. In der Folge werden hierdurch die Sinus- und Cosinuskomponenten der
von dem Auflöser 400 abgeleiteten Spannung reduziert und die Geschwindigkeit
des Schneidwerkzeuges in bezug auf das Werkstück vermindert. Die Verzögerungsempfindlichkeit
kann geregelt werden durch Betätigen der Schleifer der Potentiometer 406 und 407.
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In dem Maße, wie die Schleifer nach außen bewegt werden, wird die
Empfindlichkeit des Verzögerungskreises reduziert. Wenn die Schleifer nach innen
bewegt werden, wird der Spannungsabfall zwischen den Klemmen 191 und 192 und den
Schleifern 406 bzw. 407 bei einem gegebenen Stromdurchgang durch die Röhre 515 vergrößert
wird, wobei die Empfindlichkeit der Verzögerungsregelung ansteigt. Der Schleifer
des Potentiometers 510 bietet eine Einrichtung zum Einstellen der Größe des Abweichungssignals,
das anwesend sein muß, bevor eine Verzögerung stattfindet.
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Nach F i g. 2 ist ein Potentiorneter 520 in Parallelschaltung mit
dem Potentiometer 500 an die Sekundärwicklung 325 des Transformators 324 angeschlossen.
Der Schleifer dieses Potentiometers 520 ist über einen Widerstand 521 mit dem Gitter
einer Verstärkerröhre 522 verbunden, deren Anode über die Primän=,ricklung 253 des
Transformators 252 an die positive Klemme 191 angeschlossen ist. Auf diese Weise
ist das zugeführte Signal abhängig nicht nur von der senkrechten Versetzung des
Tasters 34, sondern auch von der seitlichen Ablenkung, die sich mit dem Neigungsgrad
der abgetasteten Oberfläche des Modells verändert. Dies ergibt ein schnelles Hochgehen
des Kopfes 25, wenn der Taster gegen einen steilen Hang oder eine Wand des Modells
stößt.
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Es ist auch eine Handsteuerung (F i g. 4) vorgesehen zur Durchführung
der Steuerung des Tasters und des Schneidwerkzeuges von Hand. Ein Handsteuerknopf
570 ist an einer Welle 571 befestigt, die in einer Buchse 572 läuft. Ein Kupplungsrad
382 läuft frei auf der Welle 571 und wird in seiner Stellung auf der Welle dadurch
festgehalten, daß seine obere Fläche gegen die untere Seite der Buchse 572 durch
einen Ring 573 drückt, der über die obere Fläche des Kupplungsrades 382, das durch
den Stellmotor 376 angetrieben wird, hinausragt. Das untere Kupplungsrad 384 ist
auf der Welle 571 durch eine Feststellschraube 574 befestigt, wobei die Welle und
das Zahnrad 384 normalerweise gegen das Zahnrad gedrückt wird, indem die Zähne der
Kupplung 383 durch eine Druckfeder 575, die auf einer Rahmenstütze 576 ruht, und
die gegen die Unterseite des Rades 384 drückt, in Eingriff gebracht werden. An der
Stütze 576 ist ferner ein Begrenzungsschalter 577 befestigt, dessen Betätigungsknopf
direkt unter dem Ende der Welle 571. liegt. Infolgedessen wird, wenn die
Welle 571 durch Hineindrücken des Steuerknopfes 570 heruntergedrückt wird, der normalerweise
offene Begrenzungsschalter 577 geschlossen und die Kupplung 383 entkuppelt, um eine
Drehung der Auft2 387 ohne Störung durch den Stellmotor 376 von Hand zu gestatten.