DE1538474A1 - Kopiersteuervorrichtung unter Verwendung von Impulsmotoren - Google Patents
Kopiersteuervorrichtung unter Verwendung von ImpulsmotorenInfo
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Description
PATENTANWÄLTE
DR. CLAUS REINLÄNDER
Kopiersteusrvorrichtung unter Verwendung
von Impulsmotoren
Die Erfindung betrifft eine Kopiersteuervorrichtung unter Verwendung von Impulemotoren, x.B. Motoren für den axialen Vorschub,
mit einem Tastkopf, der einrichtungen sum Auffinden der Komponenten
der Verschiebung des Stiftes in wenigstens awei axialen Richtungen |
und Einrichtung sum Umwandeln der Verschiebung des Stiftes in jeder Richtung in die Verschiebung in einer Richtung und die Auffindung der Verschiebung, eine Winkeleinatellservo- und Funktionsgeneratoreinrichtung mit Punktionedrehmeldern sum Berechnen der
Komponenten der Vorachubgeaohwindigkelt in den beiden axialen Richtungen aus den Verschiebungen, die durch den Tastkopf aufgefunden
worden sind, Impulsgenerator^! mit veränderbarer frequenz sum
Erseugen von Impulsen der frequens, die den Geaehwindigkeitssignalen
entsprechen, die durch die Wlnkeleinstellservo- und Punktionsgeneratoreinrichtung berechnet worden sind, und Impulsmotoren fUr
den axialen Vorschub enthält, die bei einer gewünschten Geschwindigkeit durch die Impulse angetrieben und gedreht werden, die von den
Generatoren erzeugt worden aInd. Gemäß der Erfindung wird somit
durch Verwendung einer einfachen Vorrichtung ein Kopieran um 560
in einer zweldlmetißionalon Ebene und auch ein Kopieren in der
Sichtung der dritten Achae boim-aweidimenaloaaien Xopiuren mü
. Bekanntlich enthalt sin lapulemotos·» dtf o£t «lia ült-
BADCBJQM4L
Winkel» welcher der Zahl der auf den Motor gegebenen Eingangsimpulse genau äquivalent ist, wobei die Rotationagettchwlndigkeit
des Motors der Frequenz der Eingangaimpulae proportional 1st·
Beispielhafte Aueführungsformen der Kopiersteuervorriehtunts nach
der-Erfindung sind In der Zeichnung dargestellt, in der sind
Flg. 1a ein Querschnitt eines Tastkopfea,
Fig· Ib ein Schnitt des Tastkopfes längs der Linien b-b in Flg. 1a,
Fig. 1c tine Darstellung der Beziehung zwischen dem Stift und
den Differentialübertragern,
Fig· 2 ein Blockschaltbild der Torrichtung zum Steuern des zwei—
dimensionalen Kopiervorganges,
Fig. 3 eine Darstellung der Beziehung zwischen den Geschwindigkeiten dee Stiftes und dem Modell,
Fig· 4a eine schematische Darstellung der Winkeleinetellservo-
und funktionsgenerator«inrichtung, fig. 4b eine schematieehe Darstellung des Wesens eines Funktlona-
drehselders.
Fig· 5 ein Querschnitt durch den Tastkopf mit der Einrichtung
zum Steuern einea dreidimensionalen Kopiervorgangs und Fig. 6 ein Blockschaltbild der Einrichtung zum Steuern des drei
diaenaionalen Kopiervorgangs·
Oeoäfl Pig. 1a weist der Tastkopf einen Rahmen 1 und einen Stift 2
auf. Der Stift 2 let mit einer kugelförmigen Erweiterung 3 und eine«
Sitz 4 versehen, wobei die kugelförmige Erweiterung 3 von dem Sitz 5
getragen wird. Somit ist der Stift 2 um den Mittelpunkt 6 der kugelförmigen Erweiterung 3 frei drehbar. Der Sitz 5 lot in der Weise gehalten, iliifl or in dor utLuien (vertikalen) Richtung innerhalb des
Huhinena 1 btwegbar lot. In ^1JSi 3ltz 4 iat eine iüigsl 7 vor^öäässlien
und sn üir Iupl 7 i*t jIr <»iie B jiiigiibrn«ht. Sine Foüer 9 Lat an do»
- ■ ■ . . —w
hiirlA ; ijvu^ 8AD OHlQiHAL
Sitz 8 vorgesehen und somit wird der Stift 1 nach unten gedrückt.
Der Differentialübertrager 10 für die D-Aehae enthält eine Spule 11
und einen Kern 12 und ist an dem Sitz 8 angebracht. Der Kern 12 tat mit dem Sitz 8 gekoppelt, so daß er mit dem Stift 2 bewegbar ist.
Durch die Verwendung eines Abtastkopfes T, der in der beschriebenen
Weise ausgebildet ist, ist die Bewegung des Stiftes 2 in jeder Richtung
in die Bewegung in der Richtung der Z-Achse umwandelbar und die Verschiebung in Richtung der Z-Achse ist durch den Differentialübertrager 10 für die D-Achse in eine Spannung umwandelbar. Somit
um wird die Verschiebung £ des Kernes 12, wenn dieser x, y und .»in den
Richtungen der X-, X- und Z-Achse aus der Bezugsstellung des Stiftes
2 verschoben wird,
t iz + y2'■♦·.■■■■
Bei der vorliegenden Auaführungsform der Erfindung ist der Bezugewert
des Tastkopfes T en einem Punkt angenommen, der durch eint Bewegung
des Stiftes 2 nach oben um den Be«ugsausschlagswert £Q
aus seiner ursprünglichen, in Pig« 1a dargestellten Stellung erhalten
wird. Der Ausgang des Differentialübertragers wird an diesem
Bezugspunkt auf Hull gebracht und die Ausgangsspannung des
Differentialübertragere, die der Differenz t- t0 «wischen dem Be- '
trag der Bewegung £ des Kerns 12 des Differentialübertragera 10
für die D-Achse aus seiner ursprünglichen in ?ig. 1a dargestellten
Stellung und dea Be-sugsauaschalgawert I proportional istj wird in
einfacher Weise erhalten.
tie in den Fig. la und Ib dargestellt ist, werden zusätzlich der
Differentialübertrager 13 für di· X-Achse und der Differentialübertrager 14 für die X-Achse so eingestellt, daß sie an der Seite
des Rahmens 1 u« 90° voneinander versetzt sind, so daß die Ver-
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Schiebung de· Stifte» 2 in dan Richtungen dar X· und Ϊ-Ach»· unabhängig aufgefunden werden kann·
2« wird nun angenommen, daß der äußere umfang de* Modelle MO durch
den Stift Z bei einer konstanten Tangentialgeschwindigkeit W geaäS
Fig. 3 kopiert wird* Wenn das Modell MO in die positive Richtung aus seiner in fig« 3 dargestellten Lage bewegt wird, wird e» la
Richtung der normalen an Punkt der Berührung de» Modells MO und
de· Stifte» 2 verschoben, welche Richtung einen Winkel 0 Kür
positiven Hiohtung der X-Achaβ in 21g · 3 einachlieQt. Damit dae
Kopieren ausgeführt werden kann» indem das Modell MO in Berührung
mit dem Stift 2 gehalten wird» let ea notwendig, daß eine Dormalgeschwindlgkeit VI, die la Wert der Differene i- % »wiachen der Verschiebung £ des Stiftes in der senkrechten Richtung und dem Besugsaussohlagswert ^ proportional und im Vorzeichen £- ^o entgegengesetst ist» dem Modell MO sugeführt wird» Mit anderen Worten
kann das Kopieren bei einer gewünschten Tangentialgeschwindigkeit ausgeführt werden» indem die susammengesetste Geschwindigkeit
V » VT + VI aus der Tangentialgeschwindigkeit VT und der senkrechten
Geschwindigkeit VK dem Modell MO sugeführt wird.
Wenn der Stift 2 ua f aus seiner ursprünglichen» In ausgesogenen
Linien dargestellten Lage In der X-Y-Ebene verschoben wird, wie ils·
in Pig. lc dargestellt ist» werden die Komponente i χ der X-Achse
und die Komponente £y der Y-Achse dieser Verschiebung
f χ « £ cos 0
ST Φ «-sin Q .
Die Ausgangsspannung des Difi'erentlalübertragers VBX für die X-Aehse
und die Auegangsspannung des Differentialüburtragere VBT für
Y-Achse Bind jeweils dem cos Q und dem ein ö proportional.
109845/0206 Bad
Baratt der Kopiervorgang bei einer konstanten Tangentialgeschwindig
keit VT ausgeführt werden kann und damit der Stift 2 in Berührung
mit den Modell MO in Fig, 3 gehalten wird, ist ea notwendig, daß
ein« Qeschwindigkeit TIT in der Normalen,die im Wert der Abweichung
dee Stifte» 2 ε« 1 proportional und in der Bichtung £- C0
entgegengeeetzt ist, auf den Stift 2 gegeben wird.
Wenn der Stift des Tastkopfea den Kopiervorgang tatsächlich ausführt,
»ind die Komponente VX der X-Achse (Geschwindigkeit der
Maschine längs der X-Achse)und die Komponente VT der Y-Achee
(Geschwindigkeit der Maßchine l&nga der Y-Achse) der Kopiergeacbwindlgkeit
V
VX · VTX +VNX
VY * VTY + VKY,
VY * VTY + VKY,
worin sind VT*Tangentialge3chwindiskeit (konstant),
VTX» Komponente von Vj in der X-Achae,
VTY* Komponente von V^ in der Y-Achae,
VH β Normalgeochwincligkeit in der entgegen-
geaetzten Richtung von £ ,
VIX* Komponente von VM in der X-Achse,
VHY* Komponente von VN in der Y-Achae und
Vb Zußuaiffiengeeetzte Geschwindigkeit von VT
und VN,
Da gilt
VTX - Tf sin θ
» TT aoe θ .._.■;■
« K { £ - ί0) cos Λ und
* JC ί i ,-, Iq) »In 5>f ■■. ■
BADORfGJNAL
Somit werden VX und Vi aus den Gleichungen (T) und (2) errechnet
und die Impuleaotoren für die X-Achse und die Y-Achee der Vorrichtung werden entsprechend gedreht.
Gemäß der Erfindung werden die obigen Gleichungen (1) und (2) durch
die Verwendung der in den Fig. 4a und 4b dargestellten Funktiunadrehmeider berechnet. Fig. 4b zeigt das Prinzip des Funktionsdrehmelders,
flenn.StngangBwechselapannungen
dem Stator in Flg. 4b zugeführt werden und der Rotor eine Drehabweichung des Winkele β gegen den Stator hat, sind die Ausgange- ■
epannungen O1 und Og der Klemmen des Rotors
01 * £ ein θ ein/V+ i cos Q coe^i» * coe (ö -A) (3)
02 ■ ϊ sin'θ cob Λ- E cos θ ein /J ml sin (© -A).- (4)
Ee ist aus der Gleichung (4) ersichtlich, daß die notoren um den
Winkel θ gedreht werden, bevor die Klemmenspannung 0 den Wert Null
konstant einnimmt.
Unter Verwendung des oben beschriebenen Prinzips dea Funktionadreafc meiders verwendet die Erfindung eine tfinkeleinatellaervo- und
Funktionsgeneratoreinrichtung mit zwei Funktionsdrehmeldern El und R2,
einem Servoveratärker SA, einem Servomotor SH und einem Getriebe
<!, um die Spanüungssignale zu erzeugen, die VY und VX in den obigen
Gleichungen (1) und (2) entsprechen. Gemäß dar vorliegenden Erfindung werden nämlich Weohselspannungeuignale VPX und VD3f durch die
DifferentialUbertrager 13 und 14 aufgefunden und am ätator des
runktioüBcireliiüCililarB IH iß i?ig. 4a mi^eführt, dia Αιι^^ίΐβΐ^ιΊΙΒ» der
itü.torsöite' wlM duiiüh d$n S-sr^OTerstiiricer 311 yarata^tt iMi Άβτ Mo
konstanten Wert Null einnimmt. Wenn die Brehwinkel der Rotoren der
beiden Punktionsdrehaelder 21 und H2 in einem Verhältnis Ton 1s1
stehen, 1st es aßglich, am Eotor des Funktionsdreheeldera R2 ua den
Winkel θ genau su drehen* Andererseits werden ein leohselspannungssignal, das der Torbestimmten fangentlalgesehwindigkeit VT entspricht,
und ein Weahselspannungsaignal von K ( C- tQ)9 das der Verschiebung
t~ to desMfferentialübertragers für die B-Achse proportional
ist« dem Stator des Funktionadrehmelders R2 sugeführt« Wenn sich der
Rotor des Punktionedrehmelders R2 um am Winkel Q als Ergebnis des
Torangehenden Vorgangs gedreht hat, sind die beiden Ausgange des
Rotors VT cos β - K ( £- ^0) sin 9'■(· Y^) und
Somit werden die Spannungesignal·, die den Komponenten der X-Achse
und der Y-Achse VX und VY, der Kopiergeachwindigkeit V entsprechen,
erhalten.
Bei der AuefUhrungeform Bach flg. 2 werden an der Maschine M, beispielsweise dem Tisch einer Fr&scuischine, das Werkstück W und das
Modell MO sum Kopieren befestigt. Per Tastkopf 2ist mit dem Fräser
C Über den Arm A Terbunden. Bei dem dreidimensionalen rechtwinkligen Koordinatensystem alt X- T- und Z-Achse kann die Maschine
M in den Richtungen der X—Achse und T-Achse jeweils durch bekannte
Impulsmotoren PMX und PMY Torgeschoben werden und der Tastkopf T
und der Fräser C können In Richtung der Z-Achee durch den Iapuls-BOtor PMi Torgesohoben werden. Bei der Aueführungeform nach Fig. 2
wird das Modell M ua 360° in der X-Y-Kbβne kopiert» Über die
Steuertafel CP9 den Steuerkreis CD, den Impulsgenerator VQäC 3 mit
veränderbarer Freijuene, das Ausgangstor G und eine Antriebseinheit
PMD für den Impulsmotor wird ein gewünschter Impulsmotor, z.B. der
. ' Λ BAD ORIGINAL
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153847«
dl« Maschine M in der negatiren Richtung der I-Achee {nach link»
in fig· 2) zu bewegen» wodurch der Stift 2 de» lastieopi** "■'*. la
Berührung alt dem Modell MO koauet und der Stift 2 in der I-T-Ebtn·
verschoben wird. Die Komponenten der I-Achee und der Y-Aoh8e de?
Verschiebung dee Stiftes 2 werden ale die Amplitude*, u und £y der
Auegangswechselspannungen der Differentialübertrager 15 und H aufgefunden und der Winkeleinetellservo- und Funktionegentratoreinricntung Mit dem Funktionsdreheelder R1t dem Servomotor SM und deo
Funkti onsdrehmeld er 12 ;) ewe ile über die Yerβ tärker AMX und AMT «ugeführt. Andererseits wird die Terechiebung des Stiftee 2 in der Kichtung der J)AAchee 1- ^0, die duroh den 3)iff erentiaXübertrßger 10
für die D-Achst aufgefunden wird, durch den Verstärker AMD verstärkt
und eine Wecheelepannimg K { £- '%)* die der Terschlebting
proportional lot, wird den Statoren dee Funktionedrehneldere R2
eugefUhrt^ Zueätelich wird ein Wecüselepannungeeignal, dae der vorher bestimmten Tangentialgeschwindigkeit VT entspricht, dem Stäbi:
dee Funktionsdrehmeldera R2 sugeführt und somit können die
Komponenten in der X- und Y-Achee, Vl und VJf%der Kopiergeeohwindiglteit V aue Lx und ty, wie oben.'angegeben«. .K* (* C- %) und VT
berechnet werden·
Die Komponenten VX und VY der Kopiergeschwindigkeit V werden durch
gleichrichtende KreiseHEI und R£2 Jeweils gleichgerichtet und
Impulse, die VX und VY proportional sind, werden durch die Impulsmotoren VOSC 1 und VOSC 2 alt veränderbarer frequen» ereeugt und
treiben die gewünschten Impulsattoren, »*B. die Impulsmotoren PBX .
und PMY, Über dae Ausgange tor Q, daa durch die Phaeenauffitldungekrelee PH1 und PH2 in der gewünschten Richtung gesteuert wird, auB.
in der Richtung, in der die Verschiebung des StIftee 2 in Richtung
der D-Achse £- εο Null gemacht wird·
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Bei der vorliegenden Erfindung ist gemäß fig· 5 der Sitz 5 dea
Tastkopfes T mit dem Differentialübertrager 15 für die 2-Achs·
verseben, um es möglich zu machen» dit Verschiebung dea Stiftes 2
in Richtung der Z-Achsβ unabhängig aufzufinden» so daß der dreidimensional« Sopiervorgang ausgeführt werden kann· Wenn die Spitst
des Stiftes 2 des Tastkopfes, der in fig· 5 dargestellt ist, in der
X-Y-Bbene und auch in der Richtung der X-Achse verschoben wird, la*
die Vercehiebung des Difftrentialübertragera 10 für die D-Achs«,
wie oben angegeben«
und die Ausgangsgröße des Differentialübertragers für die D-Achse
entaprioht der Verschiebung Jx ♦ y + s» Ein dreidimensionaler
Kopiervorgang kann ausgeführt werden, indem ein Kopieren in Richtung der Z-Achse ausgeführt wird» so daß * in dem obigen Ausdruck
IuIlawerden kann, und indem dieses Kopieren in Richtung der Z-Aahet
und da« Kopieren vm 560° in der X-I-Ebene, wie dies oben erwähnt
ist, gleichseitig gesteuert werden«
Der Diiferentlalübertrager 15 für die Z-Aohse ist voreIngesteilt,
to due di· Ausgangsgröße, die der Differens %-*Q iwiaehen de*
vorb«*ti*at«n B«BUgsauaaohlagsw«rt *Q und der tateächlichen
Vcraohi«bii]if β in der S-Ach·* entaprioht, erhalten werden kann,
•in au»r*ichtöd geringer Wert I0 ausgewählt wird und dtr I»puls~
■otor int für Ü9 2-Aohe« durch dea !»pulsgenerator VOSC 4 gedreht
wird, us Iftptil«« itt eriaugen, die der Spannung i-ift ia rter Riοhtuag proportional alnd, in der 2-J0 ImIl i®te
eifid solehe Steuerung ausgeführt wirdg wir& &te
liff«rentialübertragera für ii«
w ■ . BAD ORIGINAL
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'■ - ίο■ -
und der Zustand dem dreidiBenelonalen Koplerrorgang* wird erhalten»
indem p2 + y2 + mQ für l«2 ♦ y in den folgenden formein ersetzt
wird, welche den Zustand des sweidlvensionalen Koplenrorganges
angebest
■■ ■ * K ( I- I o)
worin VI die Torschubgcachwindigkeit in Richtung der I-Achae, YY-die
Vorechubgeachwinüigkoit in Sichtung der Y-Achse und γ/χ * tan θ sind.
Indem ZQ in den so erhaltenen Foreeln ausreichend klein gemacht wird,
kann derdreidiaensionale lopiervorgang ausgeführt werden, der den
Zustand des sweldtaemsionalen Xopiervorgangsgleichseitig erfüllt«
Fig. β seigt ein« Ansflllirungeform der Erfindung £ur Ausführung des
dreidiii©nei©nmle£i lopierens« Wenn eine ?«rschi@%«ng in.Richtung der
Z-Achse beim Kopi@r©M la der I-I«=-Sb«ne stattfindet9 wird die
*~>0 swl©@lism ä®r fers^hiebung s imier l-Achst und Sem
15 ftt* di®
Stif-ö ia öof liefe üHEg ssa l3ow©goD0 lsi ies3 äio fos?®cäioi3Bag
ils M-qMMibr aof B=ilefe©o Gell oiifio- " . .
Gemäß der Erfindung können, wie oben beschrieben, Koapometiteii .
der Geschwindigkeit der Yorschubachee durch eine einfache Winkeleinetellaervo- und tfunktionegeneratoreinrichtung »it funktion*»
drebmeldern berechnet werden und die Iapulenotoren für den axialen
Vorschub tonnen bei eiatr gewünaciiten Gescheiniiigktlt über Iapulegenerataren mit veränderbarer frequent angetrieben weίδen, βο <3aS
das zwtidimensionale Kopieren ua 360° durch eine sehr einfache
Steuervorrichtung gesteuert werden kann. Der faetkopf der Steuer*
vorrichtung 1st auch'alt Einrichtungen sub Auffinden der Verechie«
bung in Elchtung der Z-Achae (Kopierachse) versehen, ao daa es auglich la t, s.B. auch in Richtung der Z-Achee alt Hilfe der Steuerung
dea Kopierene in der X-Y-Ebene su kopieren·
109845/0206
Claims (2)
1. Kopieretetterrorriahtung Hater Verwendung von Iatpulasotoren .alt'
tastkspf« gekennzeichnet durch Einrichtungen sasa Auffinden
$@r ?ersoaiebung des Stiftes iß wenig·ten· zwei
Eiehtung&n, durch "Einrichtung®® to® Umwandeln der ?erd®e
Stifte· is j®«l©r Eiohtang in di· V«r«ehie.-buag la
Riontung und die AufiiMung der Yereehielning» durch eine
fiaiteleiaeteHegEvo- und Funktionegeneratoreinrichtung mit
fuaktionedr«to@lä@rn mum Berechnen ά®τ &om$>©n@nt®a ^er Voreehub«·
geeehwindigteit Ie ä@a beiden.'axialen 'Richtungen au* den durch
den Teotkopf aisffgefisnäenen Verschiebungen, durch Impulsgeneretorei
mit Yefäföderbarar Frtqueßii su® Er^«ug©E vqe Iiapulö®fö ait
Frequenzent die ö®a-SeachWindigkeiteeignalen entepreOhenv. die
durch di@ Winkeleinstelleerro- und 'Punktioaegen&ratoreinriohtuag
berechnet wGi'öea @irad» uTid durch impnlBmotorm für den asialen
Vorschub, di© mit eißes» gewünschten @®auh9iaäigkeit durch die von
den Geaerator@n erzeugten impulee angetrieben uisd gedreht werden·
2. !Copiersteutrsiarichtung nach Anspruch T9 dadurch gekennzeichnet,
daß der fsstkspf mit Einrichtungen zum Auffinden der Verechiebung
des Stiftes in. der dritten axialen Richtung versehen iet und daJ
der Impulsmotor für den Vorschub in der dritten Ache* durch die
Signale angetrieben wird@ die durch die Auffi»dung»einrichtungen
aufgefunden worden sind, wodurch es »ögllch gtßacht ist, da·
Kopieren in der dritten axialen Richtung auesuführen«
10S845/Q206
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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Publications (3)
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| DE1538474C3 DE1538474C3 (de) | 1975-03-13 |
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ID=11880946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1538474A Expired DE1538474C3 (de) | 1965-03-15 | 1966-03-14 | Mit konstanter Tangentialgeschwindigkeit arbeitende Kopiersteuervorrichtung |
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