DE1298863B

DE1298863B - Anordnung zur Fuehlersteuerung von Kopiermaschinen

Info

Publication number: DE1298863B
Application number: DEB44688A
Authority: DE
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1956-05-25
Filing date: 1957-05-20
Publication date: 1969-07-03
Also published as: US2939287A; GB818654A; FR1175782A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Die konstruktive Gestaltung eines bei der Erfindung

Fühlersteuerung von Kopiermaschinen mit einem Verwendung findenden Fühlers ist bekannt (»ETZ-A,« Stellmotor für den Leitvorschub und einem Stellmotor 1952, S. 585/586). Der Fühlstift ist allseitig auslenkbar für die Kopierbewegung, bei der zur Steuerung des und wirkt über eine kegelige Fläche auf eine Spule ein, Leitvorschubes in Abhängigkeit von der Kopier- 5 die eine der Auslenkung proportionale elektrische bewegung oder umgekehrt die vom Fühler in Form Spannung liefert.

eines phasenveränderlichen modulierten Wechselspan- " Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die nungssignals erzeugte Meßgröße dem einen Stellmotor Steuerung der Leitvorschubgeschwindigkeit in Abunmittelbar zugeführt wird und die Meßgröße zur hängigkeit von der Kopierbewegung mittels der von Steuerung des anderen Stellmotors gleichgerichtet und io dem Fühler gelieferten Meßspannung in einfacherer in ein der Meßgröße umgekehrt proportionales Signal Weise zu vermitteln. Die Umwandlung des der Meßumgewandelt wird. größe umgekehrt proportionalen Signals soll in einer

Bei Kopierwerkzeugmaschinen soll die Geschwindig- Weise vor sich gehen, die eine hohe Genauigkeit keit der Kopierbewegung und die Geschwindigkeit des zuläßt.

Leitvorschubes aufeinander abgestimmt sein, d. h., 15 Die genannte Aufgabe wird bei einer Anordnung je geringer beispielsweise die Geschwindigkeit der der eingangs geschilderten Art erfindungsgemäß da-Kopierbewegung ist, desto größer kann die Leitvor- durch gelöst, daß zur Erzeugung des umgekehrt proschubgeschwindigkeit gewählt werden, um insgesamt portionalen Signals aus der Meßgröße mittels eines eine konstante Schnittgeschwindigkeit zu erzielen. Zu symmetrischen Verstärkers zwei gleich große, in diesem Zweck ist es bekannt (schweizerische Patent- 20 Phasenopposition befindliche Spannungen gebildet schrift 301 530), die von dem Fühler beim Entlang- sind, die einem Vollweggleichrichter zugeführt sind, fahren an der Schablone erzeugte Meßgröße bereits im daß die von letzterem gelieferten beiden Gleich-Fühler selbst in zwei Komponenten zur Darstellung spannungen mit entgegengesetzter Polarität einem der Bewegung in den beiden zueinander senkrechten Schaltkreis mit periodisch den Durchgang der Gleich-Koordinatenachsen, d. h. also der Kopierbewegung 25 spannungen steuernden Trioden zugeführt sind, der und der Leitvorschubbewegung aufzuspalten. Die eine Wechselspannung erzeugt, deren Amplitude der Weiterverarbeitung der beiden Signalspannungen er- Größe der Gleichspannungen proportional und deren folgt in gleich ausgebildeten getrennten Steuerkanälen, Phasenlage konstant und von der Phasenlage der deren Ausgangsspannung jeweils einen Stellmotor für Meßgröße unabhängig ist und daß die Wechseldie Kopier- und Leitvorschubbewegung steuert. Um 3° spannung sowie eine der Drehzahl des Werkstücks die beiden Ausgangsspannungen im richtigen Ver- proportionale Tachometerspannung über je einen hältnis zueinander zu bilden, ist für die beiden Schalt- Widerstand an einen gemeinsamen Punkt geführt sind, kreise ein beträchtlicher Schaltungsaufwand erforder- an dem noch ein anderseitig geerdeter weiterer Widerlich. Auch müssen vom Fühler beide die Kopier- stand angeschlossen ist und an dem die Summe der bewegung und den Leitvorschub darstellenden Span- 35 Tachometerspannung und der Wechselspannung annungen erzeugt werden. steht, welche als Steuerspannung für den anderen Stell-

Auch bei einer anderen bekannten Schaltungsan- motor dient.

Ordnung (USA.-Patentschrift 2 437 603) erfolgt die Damit ist der Vorteil erreicht, daß die in einen

Sollwertbildung für die beiden Stellmotoren einer Absolutwert umgewandelte Meßgröße von einem fühlergesteuerten Kopierwerkzeugmaschine stets di- 40 Konstantwert, nämlich der Tachometerspannung subrekt und .parallel von der von dem Fühler gelieferten träniert wird. Dadurch ergibt sich eine sehr einfache Meßgröße. Dabei werden von der Meßgröße die Stell- Anordnung und eine sehr genaue Proportionalität der motoren für den Leitvorschub und die Kopierbewe- beiden Spannungen zueinander. Außerdem ist es dagung gemeinsam gesteuert. Von der Ausgangsspan- durch in einfacher Weise möglich, am Werkstück nung der dem Fühler nachgeschalteten Anordnung 45 hinterschnittene Absätze zu drehen, werden Magnetventile betätigt, deren Durchfluß- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach-

charakteristik so gewählt ist, daß der gewünschte Fest- stehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert, wert der Summe aus Vorschubbewegung und Kopier- In den Zeichnungen zeigt bewegung konstant ist. F i g. 1 die Anwendung der erfindungsgemäßen An-

Es ist aber auch bekannt, die vom Fühler gelieferte 50 Ordnung zur Steuerung einer Kopierdrehbank, Meßgröße in zwei parallelen Brückenschaltungen in F i g. 2 Einzelheiten der elektrischen Schaltung,

zwei Spannungen umzuformen, die die elektrischen F i g. 3 bis 5 erläuternde Diagramme.

Stellmotoren für die Kopierbewegung und den Leit- In F i g. 1 ist das Werkstück 10 zwischen einem vom

Vorschub steuern (USA.-Patentschrift 2 597 730). Auch Elektromotor 16 angetriebenen Futter 12 und einem dabei sind die beiden Ausgangsspannungen der 55 Reitstock 14 eingespannt. Ein Schneidwerkzeug 18 ist parallelgeschalteten Brücken unmittelbar voneinander in einem Halter 20 eingespannt, der von Hand in abhängig. " einem Schlitz 22 eines Querschlittens 24 bewegbar ist.

Ferner ist eine Schaltungsanordnung bekannt (deut- Der Querschlitten 24 gleitet auf einer Schwalbensche Patentschrift 918 821), bei der ein Gegentaktver- Schwanzführung 26 eines Längsschlittens 28. Der stärker, der von der Fühlerspannung gespeist ist, den 60 Längsschlitten 28 trägt einen hydraulischen Motor 30, Sollwert für die Kopierbewegung liefert. Der Ausgang der mit Hilfe einer Schraubspindel 32 den Querdes Gegentaktverstärkers ist aber auch an das Gitter schlitten 24 verschiebt. Der Längsschlitten 28 gleitet einer Röhre gelegt, die in dem Schaltkreis für den seinerseits auf einer Schwalbenschwanzführung 34 des Leitvorschub liegt. Damt ist auch erreicht, daß die Drehbankbettes und wird durch einen hydraulischen Geschwindigkeit des Leitvorschubs der Geschwindig- 65 Motor 36 mittels einer Schraubspindel 38 verschoben, keit der Kopierbewegung etwa umgekehrt proportional Der Motor 30 führt die Kopierbewegung und der ist. Diese Gesetzmäßigkeit wird durch die Röhren- Motor 36 den Leitvorschub aus. kennlinie vermittelt. An einem verstellbaren mit dem Halter 20 verbun-

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denen Gestänge 40 ist ein Fühler 42 befestigt, der die eingestellt, daß die Tachometerspannung gegenüber gleiche Bewegung wie das Werkzeug 18 ausführt. Der der Wechselspannung 106 gegenphasig ist. Wird der Fühlstift des Fühlers 42 tastet die Umrißlinie 46 eines Abgriff des Potentiometers 118 so weit verschoben, Modells ab. Der Fühler 42 liefert die Meßgröße, daß er möglichst weit vom Masseanschluß des Potennämlich eine Wechselspannung, deren Phasenlage in 5 tiometers entfernt ist, so ist die Spannung am WiderAbhängigkeit von der Lage der Fühlerspitze moduliert stand 114 gleich der Differenz der Tachometerspanist. Wie in F i g. 3 dargestellt ist, wird der Fühler 42 so nung und der Wechselspannung 106. justiert, daß er die Spannung Null liefert, wenn die Diese Differenzspannung gelangt über einen Ver-Auslenkung der Fühlerspitze aus der Mittellage etwa stärker 120 zum Umschalter 84. Je nach Stellung des gleich 0,125 mm beträgt. Bei der Auslenkung Null ist io Umschalters 84 wird also die der Meßgröße propordagegen eine bestimmte Meßgröße vorhanden. tionale Spannung 82,4 entweder einem Ventil 154 zur Der Fühler ist durch eine Verbindungsleitung 70 mit Steuerung des Motors 30 für die Kopierbewegung oder dem Eingang eines symmetrischen Verstärkers 78 ver- einem Ventil 138 für den Motor 36 zur Steuerung des bunden. In F i g. 2 sind die möglichen Phasenlagen der Leitvorschubes und die Differenzspannung dem Venam Eingang des Verstärkers auftretenden Meßgröße je *5 til 138 bzw. dem Ventil 154 zugeführt, nach Größe der Ablenkung des Fühlers dargestellt Die Steuerung des Ventils 138 erfolgt über einen und mit 80,4 und 805 bezeichnet. Ist die Ablenkung Wechselstromverstärker 132, einen Gleichrichter 134 des Fühlers kleiner als 0,125 mm, so gilt die Phasen- und einen Gleichstromverstärker 136. Das Ventil 138 lage 80,4, während bei größerer Abweichung die steuert über mit dem Motor 36 verbundene Leitungen Phasenlage 805 gilt (180° Phasenverschiebung gegen- 20 140 den Hin- und Rückfluß eines Strömungsmittels, über 80Λ). das über eine Leitung 142 von einei nicht gezeigten Der symmetrische Verstärker 78 liefert zwei gleich Pumpe gefördert wird und über eine Leitung 144 zugroße, in Phasenopposition befindliche Spannungen rück in einen Sammelbehälter gelangt. Dadurch ist 82,4 und 825, von denen die eine gemäß F i g. 1 un- die Drehzahl und Drehrichtung des Motors 36 der dem mittelbar einem Umschalter 84, und beide Spannungen ²5 Ventil 138 zugeführten Spannung proportional, einem Vollweggleichrichter 86 mit den Dioden 88 Der Eingang des Verstärkers 132 ist an ein Potentio-(F i g. 2) in Brückenschaltung zugeführt werden. Die meter 130 angeschlossen, das die algebraische Summe am Ausgang des Vollweggleichrichters 86 gelieferten der Spannung eines Tachometergenerators 128, der Gleichspannungen 90,4 und 905 haben entgegenge- von dem hydraulischen Motor 36 angetrieben ist, über setzte Polarität und werden einem Schaltkreis 94 züge- 3° den Widerstand 126 und der über einen Widerstand 122 führt. Die Spannung 90,4 ist an die Kathode einer herangeführten Steuerspannung bildet. Triode 92 und die Spannung 905 an die Anode einer Andererseits wird an einem Potentiometer 147 die Triode 100 gelegt. Die Gitter der Trioden 92 und 100 algebraische Summe der Spannung eines Tachometerwerden jeweils über Widerstände 98 und 104 von einem generators 146, der von dem hydraulischen Motor 30 Transformator 96 und 102 beaufschlagt, dessen Primär- 35 für die Kopierbewegung angetrieben ist, über den wicklung mit einer Wechselspannung von niederer Widerstand 158 und der über einen Widerstand 124 Frequenz erregt ist. Der Anschluß der Primärwick- herangeführten Steuerspannung gebildet. Die Sumlungen ist so vorgenommen, daß die beiden Trioden 92 menspannung gelangt über einen Wechselstromver- und 100 jeweils während verschiedener Halbwellen stärker 148, einen Gleichrichter 150 und einen Gleichder erregenden Wechselspannung in den leitfähigen 4° stromverstärker 152 an das Ventil 154, das über Leitun-Zustand gelangen. gen 156 den Zu- und Abfluß von Strömungsmittel zu Die Anode der Triode 92 ist mit der Kathode der dem hydraulischen Motor 30 steuert. Durch die Tacho-Triode 100 verbunden. Damit ist die an der Anode der metergeneratoren 128 und 146 ist eine Rückführung Triode 92 anstehende Spannung der Eingangsspan- vermittelt.

nung proportional, jedoch unabhängig von der Phasen- 45 Einer der Ausgänge des Vollweggleichrichters 86 ist lage der Eingangsspannung. An die Verbindung von gemäß F i g. 1 und 2 mit einer Sperrvorrichtung 160 Kathode und Anode der beiden Trioden 92 und 100 verbunden, wobei die Gleichspannung 905 über zwei ist der Widerstand 108 und das aus Drossel und Kon- Widerstände 164,166 an das Gitter der Triode 192 gedensator bestehende Filter 109 angeschlossen. Das FiI- führt ist. Ein zwischen den Widerständen 164 und 166 ter 109 ist auf die Frequenz der speisenden Wechsel- 5° angeschlossener Widerstand 168 liegt an einem Schalspannung niedriger Frequenz, beispielsweise 50 Hz ab- ter 170, der von einem Widerstand 174 überbrückt ist. gestimmt, so daß die am Ausgang des Schaltkreises 94 Der andere Pol des Schalters 170 ist geerdet. Der gelieferte Wechselspannung 106 dem Absolutwert der Schalter 170 wird von einer Relaisspule 172 betätigt, vom Fühler gelieferten Meßgröße entspricht. die im Kathoden-Anoden-Kreis einer Triode 162 liegt. Der Schaltkreis 94 ist gemäß F i g. 1 über einen 55 Der Widerstand 174 ist sehr viel größer als der Wert Widerstand 110 mit dem Verbindungspunkt zweier der Widerstände 164,166 und 168. Im Anoden-Katho-Widerstände 112 und 114 verbunden. Der Widerstand den-Kreis der Triode 162 liegt noch ein Widerstand ist geerdet, während der Widerstand 112 über ein 180. Ferner sind ein Kondensator 176 und ein WiderPotentiometer 118 mit einem Tachometergenerator 116 stand 178 vorgesehen. Falls die vom Fühler 42 geverbunden ist, der vom Elektromotor 16 angetrieben ^6o lieferte modulierte Wechselspannung gemäß F i g. 3 so und mit einer Wechselspannung von beispielsweise groß ist, daß der Fühler die Umrißlinie des Modells Hz erregt ist. Die Tachometerspannung ist der nicht mehr berührt, so ist der Strom im Anoden-Drehzahl des Werkstückes 10 proportional und nor- Kathoden-Kreis der Triode 162 so groß, daß die malerweise konstant. Damit ist die am Widerstand 114 Relaisspule 172 erregt wird, wodurch der Schalter 170 anstehende Spannung gleich der algebraischen Summe ⁶5 geöffnet und ein Schalter 182 in F i g. 1 geschlossen der Wechselspannung 106 und der Tachometer- wird. Damit erhält je nach Stellung des Umschalters 84 spannung. entweder der Motor 36 für den Leitvorschub oder der Die Erregung des Tachometergenerators 116 ist so Motor 30 für die Kopierbewegung keine Spannung.

Ferner wird bei geöffnetem Schalter 170 durch die Bemessung der Widerstände 164,166,168 und 174 die Gitterspannung für die Triode 162 vergrößert, so daß die Relaisspule 172 nur abfallen kann, wenn die Gitterspannung so klein geworden ist, daß die Fühlerspitze wieder die Umrißlinie des Modells 46 berührt. Dadurch ist es möglich, bei Schnittbeginn das Werkzeug 18 an das Werkstück 10 in nur einer Bewegungsrichtung, z. B. senkrecht zur Werkstückachse, heranzuführen.

In F i g. 4 ist auf der Abszisse die Auslenkung der Fühlerspitze und auf der Ordinate die Geschwindigkeit der Bewegungen aufgetragen. Dabei ist angenommen, daß der Umschalter 84 so geschaltet ist, daß die Geschwindigkeit der Kopierbewegung der vom Fühler erzeugten Meßgeräte proportional ist und die Geschwindigkeit der Leitvorschubbewegung der Differenz einer Konstanten, nämlich der vom Tachometergenerator 116 gelieferten Spannung und dem Absolutwert der vom Fühler gelieferten Meßgröße proportional ist. Dabei ergeben sich die in F i g. 4 gezeigten Geschwindigkeitsänderungen der Bewegungen des Werkzeuges in Abhängigkeit von der Meßgröße.

In F i g. 5 ist die Leitvorschubgeschwindigkeit Vt auf der Ordinate und die Geschwindigkeit der Kopierbewegung Vl auf der Abszisse aufgetragen. Die beiden in F i g. 6 dargestellten Geraden mit dem Ursprung auf der Abszisse entsprechen der Gleichung

worin \Vt\ der Absolutwert der Geschwindigkeit der Kopierbewegung des Motors 30, Vl die Geschwindigkeit des Leitvorschubs des Motors 36 und K= Vlo die Geschwindigkeit des Motors 36 ohne Meßgröße vom Fühler ist.

Andererseits entspricht der in F i g. 5 gezeigte Kreis der Gleichung

Vl* + Vt* = K².

Auch diese Gleichung genügt der Bedingung, daß die Schnittgeschwindigkeit konstant und unabhängig vom Neigungswinkel der Umrißlinie des Modells ist.

Geht man davon aus, daß die Änderungen der Schnittgeschwindigkeit nicht größer als der Faktor j/2 sein sollen, so ergibt sich mit Hilfe der Gleichung

Vt ^4S

ein Winkel cc gleich 105°. Damit können Umrißlinien des Modells mit einem Neigungswinkel von bis zu 105° gegenüber der Richtung des Leitvorschubes kopiert werden.

Beim Einstellen der Drehbank berührt der Fühler zunächst die Umrißlinie des Modells nicht, so daß die Sperrvorrichtung 160 betätigt, der Schalter 182 geschlossen und dem Motor 36 für den Leitvorschub keine Spannung zugeführt wird. Dadurch verschiebt der Motor 30 für die Kopierbewegung das Werkzeug 18 senkrecht zur Achse des Werkstücks 10, bis der Fühler auf die Umrißlinie auftrifft, die vom Fühler gelieferte Wechselspannung so verringert ist, daß die Relaisspule 172 abfällt und der Schalter 182 geöffnet wird. Hierauf wird die in der beschriebenen Weise erzeugte Differenzspannung dem Motor 36 für den Leitvorschub zugeführt. Beim Abtasten hinterschnittener Absätze des Modells bis zu dem an Hand der F i g. 5 definierten Winkel von 105° ist der Absolutwert der Wechselspannung 106 größer als die Spannung vom Tachometergenerator 116, so daß die Drehrichtung des Motors 36 für den Leitvorschub umgesteuert wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Fühlersteuerung von Kopiermaschinen mit einem Stellmotor für den Leitvorschub und einem Stellmotor für die Kopierbewegung, bei der zur Steuerung des Leitvorschubes in Abhängigkeit von der Kopierbewegung oder umgekehrt die vom Fühler in Form eines phasenveränderlichen modulierten Wechselspannungssignals erzeugte Meßgröße dem einen Stellmotor unmittelbar zugeführt wird und die Meßgröße zur Steuerung des anderen Stellmotors gleichgerichtet und in ein der Meßgröße umgekehrt proportionales Signal umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des umgekehrt proportionalen Signals aus der Meß größe mittels eines symmetrischen Verstärkers (78) zwei gleich große in Phasenopposition befindliche Spannungen (82^4, 825) gebildet sind, die einem Vollweggleichrichter (86) zugeführt sind, daß die von letzterem gelieferten beiden Gleichspannungen (90.4, 905) mit entgegengesetzter Polarität einem Schaltkreis (94) mit periodisch den Durchgang der Gleichspannungen (9OA, 902?) steuernden Trioden (92, 100) zugeführt sind, der eine Wechselspannung (106) erzeugt, deren Amplitude der Größe der Gleichspannungen proportional und deren Phasenlage konstant und von der Phasenlage der Meßgröße unabhängig ist und daß die Wechselspannung (106) sowie eine der Drehzahl des Werkstücks (10) proportionale Tachometerspannung über je einen Widerstand (110, 112) an einen gemeinsamen Punkt geführt sind, an dem noch ein anderseitig geerdeter weiterer Widerstand (114) angeschlossen ist und an dem die Summe der Tachometerspannung und der Wechselspannung (106) ansteht, welche als Steuerspannung für den anderen Stellmotor dient.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umschaltvorrichtung (84) vorgesehen ist, mittels der die Zuführung der Spannungen an den beiden Motoren (30, 36) vertauschbar ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sperrvorrichtung (160) vorgesehen ist, die das umgekehrt proportionale Signal erdet, solange die gleichgerichtete Meßgröße infolge Abhebens des Fühlers (42) von der zu kopierenden Kontur (46) einen Maximalwert überschreitet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen