DE835168C - Als Einheit ausgefuehrtes, auf Druck ansprechendes Abtastgeraet fuer Kopierfraesmaschinen - Google Patents

Als Einheit ausgefuehrtes, auf Druck ansprechendes Abtastgeraet fuer Kopierfraesmaschinen

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DE835168C
DE835168C DEC481A DEC0000481A DE835168C DE 835168 C DE835168 C DE 835168C DE C481 A DEC481 A DE C481A DE C0000481 A DEC0000481 A DE C0000481A DE 835168 C DE835168 C DE 835168C
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DE
Germany
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scanning device
stylus
capacitor
frequency
branch
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Expired
Application number
DEC481A
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English (en)
Inventor
George F Kelk
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Canadian Patents and Development Ltd
Original Assignee
Canadian Patents and Development Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q35/00Control systems or devices for copying directly from a pattern or a master model; Devices for use in copying manually
    • B23Q35/04Control systems or devices for copying directly from a pattern or a master model; Devices for use in copying manually using a feeler or the like travelling along the outline of the pattern, model or drawing; Feelers, patterns, or models therefor
    • B23Q35/24Feelers; Feeler units
    • B23Q35/26Feelers; Feeler units designed for a physical contact with a pattern or a model
    • B23Q35/30Feelers; Feeler units designed for a physical contact with a pattern or a model for control of an electrical or electro-hydraulic copying system
    • B23Q35/34Feelers; Feeler units designed for a physical contact with a pattern or a model for control of an electrical or electro-hydraulic copying system in which the feeler varies an electrical characteristic in a circuit, e.g. capacity, frequency

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

  • Als Einheit ausgeführtes, auf Druck ansprechendes Abtastgerät für Kopierfräsmaschinen Die Erfindung betrifft ganz allgemein die Steuerung von Kopierfräsmaschinen oder von ähnlichen Kopiervorrichtungen, bei denen sich- ein Taststift oder ein anderes Abtastgerät über ein Modell des Gegenstandes bewegt, der von der Maschine hergestellt werden soll, und im besonderen ein Abtastg iit, (las als Impulsgeber für eine Hochfrequenzer, röhrensteuerung dient.
  • Ein "Zweck der Erfindung ist es, eine sehr empfindliche und einfache Steuereinrichtung zu schaffen, die das Modell nicht durch einen zu hohen .Auflagedruck beschädigt.
  • Ein anderer Zweck ist, ein Abtastgerät zu schaffen, (las schnell und stdrungsfrei arbeitet und geeignet ist, so genau nach dem Modell zu arbeiten, daß die Reproduktion nach dem Fräsen nur ein Minimum an Nacharbeit benötigt.
  • Schließlich ist es auch Aufgabe der Erfindung, eine neue und verbesserte Bauart eines Abtast- oder Abtaststeuergerätes zu schaffen, hei dem ein Hochfrequenzoszillator (Röhre) und kapazitive Kopplungselemente (Kondensatoren), die durch vollständigen Einbau innerhalb des Gerätes zu einem einheitlichen Bauelement zusammengefaßt sind, die Steuerspannungen unmittelbar erzeugen, ohne daß hierzu komplizierte, außerhalb angeordnete Brücken-oder Ausgleichsstromkreise vorgesehen zu werden brauchen. I?s ist natürlich schon seit einiger Zeit bekannt, automatische Kopierfräsmaschinen mit elektrischen Steuerungen zu versehen. Ein Beispiel einer solchen Maschine, die den gegenwärtigen Stand der Technik gut wiedergibt, ist in dem Artikel »Machine-Tool ContotirController« von J. M. i41organ im Electronics Magazine vom Oktober i9,16 auf S.92 (:N1c Graw-Hill) beschrieben.
  • Die erwähnten Steuerungen sind im allgemeinen dem Prinzip gefolgt, in einem :,Xbtastgerät irgendein finit (lern Taststift verbundenes Glied als Teilelement einer Scheinwiderstandsbrücke vorzusehen, (las gewöhnlich außerhall) des Abtastgerätes liegt. Bei der in dem erwähnten Artikel beschriebenen Bauart sind die Elemente Teile von geschlossenen magnetischen Kraftlinienfeldern. Bei anderen bekannten Vorrichtungen sind diese Elemente veränderliche Kondensatoren oder magnetostriktive Einrichtungen. Sie sind in den verschiedensten Formen ausgebildet, beispielsweise als Teile einer elektrischen Brücke, und die Ausweichbewegungen des Taststiftes wirken durch (las Element so, daß der Ausgleich der Brücke gestört wird.
  • Die im folgenden dargelegte und beanspruchte Ertindung geht von diesen Lehren aus und verwendet Kondensatorglieder, die in einem elektrischen I lochfrequenzfeld entlang einer neutralenEhene angeordnet sind und die Ausweichbewegungen des Taststiftes übernehmen. Die Hochfrequenzspannungen, die auf die Kondensatorglieder induziert werden, wenn sie durch die Ausweichbewegungen des Taststiftes aus ihren neutralen Ebenen herausbewegt werden, werden gleichgerichtet und erzeugen einheitlich gerichtete Steuerspannungen. Die Kondensatorglieder bilden infolgedessen einen Differentialkondensator; denn die eine Seite verringert ihre Kapazität, während die andere Seite sie vergrößert. Dadurch ergibt sich selbst bei großen :\usweichbewegungen ein lineares Abhängigkeitsverhältnis zwisclhen den Ausweichbewegungen und (1,-r von (lein Gerät erzeugten Spannung und gleichzeitig damit ein Ausgleich für die A)weichungen, die durch in anderer Weise als durch die Ausweichbewegungen entstehende Änderungen der Kapazität entstehen. Diese Vorteile finden sich hei keinem sonstigen Abtastgerät, bei dem nur ein Zweig der Meßbrücke durch den Steuerimpuls verändert wird.
  • 13ei einer vorzugsweise zu verwendenden Bauart gemäß der Erfindung wird das elektrische liochfrequenzfeld mittels einander gegenüberliegender Kondensatorplatten erzeugt, die an die entgegennesetzten1inden einer Induktionsspule angeschlossen sind, welche mit einem Schwingungskreis gekoppelt ist. Die in bezug auf die mittlere Abzweigung der Induktionsspule neutrale elektrische Ebene liegt in der Mitte zwischen den einander gegenüberliegenden Platten. Es können drei Paare solcher Platten vorgesehen sein, die in senkrecht zueinander liegenden l?benen angeordnet werden. In Verbindung damit wird ein Schwingungskreis mit einem Kaskadengleichrichter verwendet, der die Spannungen, die durch die in irgendeiner Richtung erfolgenden _1usweichllewegungen des Taststiftes entstehen, in einer einzigen Steuerspannung vereiliigt. Diese Spannung wirkt mittels geeigneter Einrichtungen so, daß der Taststift oder das _\litastgerä t von der Schablone oder dein Modell zurüci<nezonen und damit der Druck auf den Taststift \-ermindert wird.
  • Durch diese Bauart wurde die Empfindlichkeit der Steuerung so stark erliölit, claß es nun möglich ist, durch automatisches Kopierfräsen Stahlkopien von empfindlichen Gipsmodellen mit größten Abweichungen von nicht mehr als etN\-a einem Zehntelmillimeter lterzustellcii. _\tiß.ercleni weist diese Bauart im Vergleich finit Abnehmern, bei denen der Taststift gewölnilich mit einuni Eisenkern verbunden ist, dessen ßewenunnen eine Induktionsspule beeinflussen, ein bewe-liches 1,1leinent von wesentlich geringerer Masse auf, das auch liur eine verhältnismäßig leichte Aufhängtinn benötigt. Infolge dieser I?igenschaften übt der Taststift auf (las :Modell höchstens einen Druck von iltir wenig mehr als ioog aus, so daß das Modell aus einem verhältnismäßig weichen Werkstoff, wie Gips, hergestellt werden kann, ohne daß sich ein bemerkenswerter \erschleil3 ergibt. Es stellt fest, daß solche Ergebnisse finit keinem der bekannten (;ei-:ite erzielt werden können.
  • In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt Fig. i eine Seitenansicht des _\btastnerätes mit aufgeschnittenem Gehäuse, Fig. 2 eine scheniatisclie Darstellung eines fachten Abtastgerätes, Fig. 3 eine schematische Darstellung der wesentlichsten Teile der SteuerN-orriclituii(, einer Kopierfräsmaschine, Fig. 4 einen Schaltplan eines .\l)tastnerätes tilld der Steuervorrichtung, Fig.5 eine schematische Darstellung eifies Abtastgerätes und eines Fr:isers zusammen finit dein Modell bzw. dem Werkstück an der l'r:istnaschine, und Fig.6 einen vereinfachten Schaltplan eines Abtastgerätes, das so ausgebildet ist, daLi es bei jeder Bewegung des Gerätes in den drei I>imensionen unabhängige Steuerspannungen erzeugt, so daß niehi-ere Steuermotoren selbsttiitin tilld gl@eichzeitin hetiitigtwerden können.
  • Wie aus Fig. i und 2 ersiclitlicli ist, weist dhts Abtastgerät gemäß der lirfiiidtin" ein (ielläuse 7 auf, an dessen einem Ende ein Taststift 8 herausragt und in dein drei veränderliche 1'lattenkondensatt»-en y. io und ii angeordnet sind. Der Taststift und die mittleren Platten der Ko iicleiis.ttoren sind mittel: Isolierringen auf der Stange 12 angeordnet, die aii ihrem vorderen Ende durch eine Federineinbran i3 und ain entgegengesetzten bilde durch eine Zugfeder 14 gehalten wird. Die Stange ist steif und überr, rt t äg jede 13e#-"egung des Taststiftes 8 auf die ver- schiedenen Kondensatoren 9, lo und t t. Uni Beschädigungen bei Versagen irgendeines Teiles der Röhrensteuerung zu vermeiden, sind Sicherheitskontakte vorgesehen, die aus deni Zapfen 15 und der Platte i6 bestehen. Dieser Kerntakt wird nesclllosseil, wenn die Staune 12 eilie ülicrm@il.iig grolle I>ewegung ausführt, und bewirkt dadurch ein Lösen der elektromagnetischen Kupplungen, die den elektromotorischen Atitrieh für den Hub, den Quervorschub und den l lfilietivoi-sclitill der Maschine steuern.
  • Der Zapfen i3 bewegt sich in einem in der Platte 16 vorgesehenen loch i6", dessen Durchmesser wesentlich gröl.ier als der des Zapfens, aber kleiner als derjenige der an dein Zapfen sitzenden Schulter 1,311 ist. Der Sicherheitsstromkreis wird also geschlossert, wenn der Zapfen 15 so weit vorbewegt worden ist, claß er oder die Schulter mit der Platte 16 in lieriihrung kommt.
  • Die Federmembran 13 hält die Stange 12 in ihrer Nullstellung, tim eilt seitliches Ausschwingen infolge der Vibrationen der Maschine, auf der der Taststift angeordnet ist, zu vermeiden. @lußerdetn wirkt die .Membran als ein Universalgelenk und ermöglicht dem Taststift 8 in beschränktem Maße l»ewegungen iii allen Richtungen.
  • Der Kondensator 9 besteht aus drei Platten oder Scheiben, die vorzugsweise kreisförmig sind und konzentrisch sowie senkrecht zur Längsachse des Tastgerätes angeordnet sind. Die äußeren, feststehenden Platten 17 und 18 des Kondensators 9 sind an dein Körper i9 des Gerätes befestigt, jedoch ihm gegenüber isoliert, wie dies aus Fig. i ersichtlich ist. Die mittleren Löcher in diesen Platten sind geiiiigetid groß ausgebildet, so daß die Stange 12 mit reichlichem Spiel durch sie hindurchgehen kann. Die dritte Platte 2o ist zwischen den Platten 17 und i8 auf der Stange 12 angeordnet. Die Kondensatoren io iititl i i Nestehen je aus vier planparallelen rechteckigen Platteil, von denen die äußeren beiden in Lä ngsrichtuilg lif#gend all dem Gehäuse i9 des Gerätes, jedoch diesem gegenüber isoliert befestigt sind, w:ihi-eiid die beiden inneren Platten an der Stange 12 angeordnet sind. Elektrisch kann man jedes der inneren Plattenpaare als eine Platte ansehen, da die Platten untereinander du rch Messingschrauben verbunden sind. Die beiden Kondensatoren i o und t i liegen in senkrecht zueinander stehen<leti I?lletieii ttnd beide außerdem senkrecht zu der I?hene des Kondensators 9.
  • @b'ührend des Zusammenbaus des Gerätes wird die Stange 12 durch eine einstellbare Verankerung über die Feder 1 4 in der Längsachse des Gerätes gehalteil (s. insbesondere Fig. i). Diese Verankerung besteht aus einer Platte 21, an der die Feder 1>efestigt ist, eirein `%'inlcelllock 22, der mittels der SCliratibell 23 am Kiirp(#r i9 des Gerätes befestigt ist, einer Unterlagplatte 24 und einer gewellten I@edcrscheil>e 23. I)ie höclier in dem @,\'itikellxxk 22 sind etwas überriiineusioniert, damit der Bock zurr Zwecke der I?rzieltiiig einer genügend axialen Einstellring uni einen bestimmten Betrag seitlich verstellt werden kaiiii.
  • Nach der ini vorhergehenden Absatz beschriebenen 1?itistellung der Stange 12 müssen die Kondensatoren io und i t elektrostatisch ausbalanciert werden. I-Iierzu dienen zwei kleine unveränderliche Kondensatoren 26 und 27 (s. Fig.4) und zwei kleine einstellbare Kondensatoren 26" und 27a, von denen die letzteren zur I?rleicllterutit, der Einstellung neben <lern Kondensator i i angeordnet sind. Die Einstellung dieser Kondensatoren wird im folgenden beschrieben.
  • Das Tastgerät enthält außerdem eine Röhre 28, die über den in der :fitte mit einer Abzweigung versehenen Transformator 29 eine Hochfrequenzspannung in der Größenordnung von 6oo kHz zu den genannten Kondensatoren liefert. Die Enden der Sekundärwicklung 29s sind mit den äußeren Platten jedes der Kondensatoren 9, 1o und i i verbunden. Infolgedessen wird, wenn die elektrische Kapazität zwischen einer der äußeren Platten und der zugehörigen inneren Platte irgendeines der Kondensatoren von der elektrischen Kapazität zwischen der anderen äußeren Platte und dieser inneren Platte abweicht, eine Hochfrequenzspannung zwischen der inneren Platte und der mittleren Abzweigung der Sekundärwicklung 29s vorhanden sein. Genauer gesagt, werden die äußeren oder einander gegenüberliegenden Kondensatorplatten ein elektrisches gochfrequenzfeld erzeugen, in dem die mittleren Platten, sofern sie genau in der Mitte zwischen ihnen liegen, sich in einer Ebene befinden, die in bezug auf die mittlere Abzweigung des Transformators 29 elektrisch neutral ist. Jede Bewegung der inneren Platten aus ihrer neutralen Ebene bewirkt, daß in bezug auf die genannte Abzweigung auf ihnen eine Hochfrequenzspannung erzeugt wird. Es ist einleuchtend, daß, da eine beträchtliche Spannung zwischen einer der inneren Platten der Kondensatoren 9, io und i i und der mittleren Abzweigung nur bestehen soll, wenn der Taststift einen Ausschlag macht, die zur Einstellung der Kondensatoren io bzw. i i dienenden Ausgleichkondensatoren 26 und 27 zwischen einer äußeren Platte und der inneren Platte vorgesehen werden. Im folgenden wird aber noch gezeigt werden, daß eine solche Anordnung im Falle des Kondensators 9 nicht erforderlich ist.
  • Die Kondensatoren 26a und 27a werden vorzugsweise als einstellbare, metallüberzogene Keramikkondensatoren ausgebildet. Diese haben selbst bei der kleinsten Einstellung eine genügend große Kapazität, um den Ausgleich des elektrischen Schwingungskreises zu stören. Aus diesem Grunde sind die unveränderlichen Kondensatoren 26 und 27, die je etwa die Hälfte der Kapazität haben, wie sie durch die Kondensatoren 26a und 27a erreicht werden kann, zwischen die anderen äußeren Platten und die innere Platte jedes der Kondensatoren io bzw. i i eingeschaltet. Auf diese Weise läßt sich durch geeignete Einstellung der Kondensatoren 26a und 27a in sehr genauer Weise ein Ausgleich zwischen den inneren Platten der Kondensatoren io und i i und ihren äußeren Platten erreichen, so daß, wenn der Taststift keine Ausweichbewegung ausführt, die Spannung zwischen den inneren Platten und der mittleren Abzweigung der Winklung 29s vernachlässigbar ist. Germaniumgleichrichter 33, 34 und 35 mit zugehörigen Drosselspulen 30, 31 und 32 und Filterkondensatoren 33a, 34a und 35" bilden einen Reihen- oder Kaskadengleichrichterkreis, der dem dem Fachmann wohlbekannten Spannungsverdopplungskreis etwas ähnlich ist und die von den ausgeglichenen Kondensatoren kommenden Spannungen, die durch die Ausweichbewegungen des Taststiftes in irgendeiner Richtung hervorgerufen werden, in eine einheitlich gerichtete Spannung für die Steuerung des Fräsvorgangs umwandelt, von der eine Beschreibung folgt.
  • Wie schon erwähnt wurde, ragt der Taststift aus dem einen Ende des Gehäuses 7 heraus. Am anderen linde des Gehäuses ist ein siebenpoliger Stecker 37 vorgesehen. Dieser Stecker weist Anschlüsse für die Heizspannung und die einheitlich gerichtete Spannung für die Röhre 28 auf sowie Abgänge für den Sicherheitsstromkreis und- die einheitlich gerichtete Spannung dier Gleichrichter in dem Abtastgrerät.
  • Aus Fig.3 ist ersichtlich, daß die abgehende Spannung des Abtastgerätes zu einem direkt gekuppelten Verstärker 38 geleitet ist, der außerdem einen von Hand zu betätigenden Überholsteuermechanismus 43 der Maschine enthält. Die von dem Verstärker kommende Steuerspannung zusammen mit einer einheitlich gerichteten Gittervorspannung, die von Hand durch das Potentiometer 43 gesteuert werden, wird zu einem Thyratronsteuergerät 39 für den Motor 4o geleitet, das seinerseits den Strom für einen Gleichstromnebenschlußmotor 40 l@ieiert. Die Stärke und Polarität der Spannung dieses Stromes ist direkt proportional der Stärke und Polarität der Steuerspannung des Gerätes 38. Der Motor 40, dessen Drehzahl der Steuerspannung nahezu proportional ist, treibt den Tisch 41 an, auf dem (las Werkstück befestigt -ist, wie dies Fig. 5 zeigt. Die Geschwindigkeit des Höhenvorschubs, d. h. die Geschwindigkeit, mit der der Tisch 41 in der Richtung des Pfeiles 41b bewegt wird, wird dadurch bestimmt. Der Steuergenerator 42 ist mit dem :Motor 4o unmittelbar gekuppelt und wirkt in dem Sinne, daß dem Tyhratrongerät 39 ein beträchtlicher Rücklaufstrom zugeführt wird, um unabhängig von der Belastung eine genaue Übereinstimmung zwischen der Drehzahl des Motors 4o und der Steuerspannung zu erzielen. Dieses Verfahren zur mechanischen Stabilisierung von Elektromotoren durch Rücklaufstrom ist dem Fachmann wohlbekannt und braucht deshalb nicht näher beschrieben zti werden.
  • Aus dem elektrischen Schaltschema <fies Abtast-und des Steuergerätes, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, ist ersichtlich, (laß das Steuergerät eine 1)ol)1>,eltriodenröhre aufweist. Ein Teil dieser Röhre, verstärkt die von dem Abtastgerät kommende Sparnnung und bildet zusammen mit dem zweiten Teil und mit den Anodenvorschaltwid@erständen eine Wheatstonesche Brücke. Diese Brücke wird durch eine von Hand gesteuerte Einrichtung 43 ausgeglichen, die dadurch dje Grundhöhe und Polarität der Steuerspannung bestimmt, die den Röhren des Thyratronsteuergerätes für den Höhenvorschub züigeleitet wird.
  • Fig. 5 zeigt den Taststift 8 in Berührung mit dem Modell .44 und den Fräser 45 in Berührung mit dem Werkstück 46. Das Abtastgerät und das Werkzeug 45 sind beide fest auf dem Rahmen 47 der Maschine angeordnet, während das Modell 44 und das Werkstück 46 auf dem beweglichen Tisch 41 befestigt sind. Der Tisch wird mit konstanter Geschwindigkeit in der Richtung des Pfeiles 41a hin und her bewegt, und gleichzeitig wird er durch den Motor 40 in Richtung des Pfeiles Orb gegen den Taststift 8 vorbewegt, wie dies 1iesclirieben wurde. Ein geringer Seitenvorschub erfolgt am Ende eines jeden Hubes in Richtung des Pfeiles 41a, so daß, wenn die Maschine den Muli wiederholt, sie einem seitlich um einen geringen Betrag versetzten Weg folgt. Das Abtastgerät erzeugt eine Spannung, die finit (lein auf den Taststift iii irgendeiner Richtung ausgeübten Druck zunimmt, und zwar infolge der Anordnung der drei Kondensatoren 9, io und i r in drei senkrecht aufeinanderstehenden Ebenen. Zum Beispiel biegt ein unmittelbar axialer Druck auf den Taststift 8 die -Membran 13 nach innen durch und ruft infolgedessen eine axiale Verlagerung der mittleren Platte 2o des veränderlichen Kondensators 9 in Richtung auf die feste Platte 18 hervor. Wie schon beschrieben wurde, erzeugt die Röhre 28 ein elektrisches HOchfrequenzfeld zwischen den Kondensatorplatten, so daß jede Bewegung der Platte 2o in Richtung auf die Platte i8 dein Kapazitätsblindwiderstand zwischen den Platten 18 und 20 vermindert, während er denjenigen zwischen den Platten 17 und 20 erhöht. Dadurch vergrößert sich die Potentialdifferenz zwischen der mittleren Platte und der mittleren Abzweigung der Wicklung 29. Diese Spannung wirkt Tiber die Drosselspule 30, wird durch den Gleichrichter 33 gleichgerichtet, durch den Kondensator 33" gefiltert und durch das Verstärkungssteuergerät 38 und das Tliyratrongerät 39 zum Motor 4o geleitet. Das Thyratrongerät liefert dem Motor für den Höhenvorscbub eine Spannung, deren Stärke und Polärität eine Funktion der Stärke und Polarität der Spannung zwischen den Anschlußklemmen x und x' des Verstärkergerätes 38 ist. [)er Vorschubmotor ist so ausgebildet, daß seine Drehzahl und Drehrichtung abhängig von der Spannung ist, die an seinen Klemmen herrscht. :\uf diese Weise ändert sich diese Drehzahl und Drehrichtung daher in Abhängigkeit von der Spannung an der Austrittsseite des Verstärkers an den Klemmen x und x'. Die Wirkungsweise solcher Thvratroiisteuergeräte ist dem Fachmann bekannt und braucht daher nicht näher beschrieben zu werden.
  • Bewegt sich (las 11odell 4q nun gegen den Taststift 8 und hegiilnt es, auf den Stift einen Druck auszuüben, so wird eine Spannung erzeugt, die bei einem bestimmten Druck des Modells gegen den Taststift die ursprünglich dem Vorschubmotor 40 durch die von Hand erfolgte Einstellung des Steuergerätes 43 zugeführte Spannung genau ausgleicht. Wenn dieser Ausgleich stattfindet, wird der Motor stillgesetzt. 1?in weiteres _\nsteigen des Anpreßdruckes, das durch ein :lusteigen der Modelloberfläche in der Richtung des 1-lubes entstehen kann, bewirkt, =daß die Spannung hinter dem Verstärker wieder ansteigt. Die Polarität ist nun aber umgekehrt zu der der urspriingliclien Gittervorspannung, wie sie durch das Steuergerät 43 bestimmt worden war, so daß die Drehrichtung des Motors 4o auch umgekehrt wird. Dadurch wird der Tisch 41 und mit ihm das Werkstück 46 von dem Fräser 45 zurückgezogen, bis das Gleichgewicht wiederhergestellt ist. Man versteht also, daß der Druck auf den Taststift, der notwendig ist, um das Gleichgewicht herzustellen, von der Gittervorspannung abhängig ist, die von Hand eingestellt wird und während des gesamten Fräsvorgangs gleichbleibt. Theoretisch kann auf diese Weise jeder Grad von Empfindlichkeit und Genauigkeit der Kopie erreicht werden, aber in der Praxis muß eine Taststiftbewegung verwendet werden, die größer ist als die Relativbewegung zwischen dem Tastgerät und dem Modell, wie sie durch die durch den Fräsdruck hervorgerufenen Schwingungen und t%erformungen des Maschinenrahmens entsteht. Diese Notwendigkeit hat zur .'mwendung eines Taststiftdruckes von etwa 6o bis i 2o g geführt, der noch genügend gering ist, um sogar Gipsmodelle öfter hintereinander benutzen zu können, ohne daß ein übermäßiger Verschleiß oder eine Zerstörung der Oberfläche eintritt. Vor Anwendung der Erfindung konnten Gipsmodelle überhaupt nicht verwendet werden, da bei den bekannten Bauarten die Taststiftdrücke, die in der Größenordnung von iooo bis i 5oo g liegen, genügen, um die Oberfläche des Modells schon nach den ersten paar Bewegungen des Taststiftes über das :Modell zu zerstören. In dem vorhergehenden Absatz wurde als Beispiel der Fall einer axialen Verlagerung des Taststiftes 8 betrachtet, aber eine seitliche Verlagerung des Stiftes, die sich auf die Kondensatoren io oder i i auswirkt, ruft eine ähnliche Wirkung hervor, und tatsächlich werden, da die gleichgerichteten Spannungen hinter den Gleichrichtern 33, 34 und 35 in Reihe geschaltet sind oder durch die Drosselspulen 31 und 32 gedrosselt werden, wie (lies in Fig. 4 gezeigt ist, die Wirkungen der seitlichen und axialen Verlagerungen des Taststiftes elektrisch zu einer resultierenden Steuerspannung des Tastgerätes vereinigt, deren Größe die algebraische Summe der Einzelspannungen ist. Da es möglich isst, daß die mittleren Platten der Kondensatoren io und i i in jeder Richtung verlagert werden können, ist es wichtig, daß diese Kondensatoren elektrostatisch genau ausgeglichen sind, wenn der Taststift keine Ausgleichbewegungen ausgeführt hat. Dies kann durch einstellbare Kondensatoren 26u und 27° erreicht werden, wie dies bereits beschrieben wurde. Bei der ursprünglichen Einstellung des Tastgerätes sollte die mittlere Platte 2o des Kondensators 9 so eingestellt werden, daß sie in der mechanisch neutralen oder Nullstellung des Taststiftes zum mindesten so nahe an der Platte 18 als an der Platte 17 ist. Infolgedessen ist, da auf den Taststift in axialer Richtung nur ein positiver Druck, d. h. kein Zug, ausgeübt werden kann, hier ein Ausgleichskondensator nicht notwendig.
  • 1's ist selbstverständlich, daß die in der Zeichnung und in der Beschreibung erklärte Ausführungsform der Erfindung nur als bevorzugtes Beispiel gewählt ist, wie sie für Kopierfräsmaschinen für verhältnis-Inaßig einfache Formen geeignet ist, bei denen die in drei Dimensionen auftretenden Verlagerungen des Taststiftes in eine einzige Steuerspannung umgewandelt werden kann, und die so arbeitet, ' daß das Werkstück von dem Taststift weggeführt wird, ohne Rücksicht auf die Richtung oder die Zusammenwirkung von Richtungen, in der übermäßige Drücke auf den Taststift einwirken. Will man aber eine genauere Durchführung der Steuerung vorsehen, bei der die in verschiedenen Richtungen erfolgenden Verlagerungen des Taststiftes unabhängig voneinander berücksichtigt werden sollen, beispielsweise beim Fräsen mit konstanter Höhenvorschubgeschwindigkeit, so kann man ein Abtastgerät verwenden, das ein Schaltschema gemäß Fig. 6 aufweist. Bei dieser Anordnung werden die von den drei ausgeglichenen Kondensatoren 9, io und i i kommenden Hochfrequenzspannungen 47, 48 und 49 je für sich zu drei unabhängigen Gleichrichter- und Verstärkersteuergeräten geleitet.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Als Einheit ausgeführtes, auf Druckansprechendes Abtastgerät für Kopierfräsmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Körper ein Taststift nachgiebig und ein Paar einander gegenüberliegender Kondensatorglieder fest angeordnet sind, zwischen denen durch geeignete Mittel ein elektrisches Hochfrequenzfeld erzeugt wird, so daß die auf ein mit dem Taststift verbundenes, zwischen den fest angeordneten Kondensatorgliedern angeordnetes mittleres Kondensatorglied induzierten Hochfrequenzspannungen sich in Abhängigkeit von den durch den Taststift hervorgerufenen Bewegungen dieses Kondensatorgliedes verändern, und daß Gleichrichter zwischen das mittlere und die beiden einander gegenüberliegenden Kondensatorglieder eingeschaltet sind, die den auf das mittlere Glied induzierten Spannungen proportionale Steuerspannungen erzeugen.
  2. 2. Abtastgerät nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper des Abtastgerätes als hohles Gehäuse ausgebildet ist.
  3. 3. Abtastgerät nach Anspruch i oder 2, dadurch 'gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung des elektrischen Hochfrequenzfeldes zwischen den fest angeordneten Kondensatorgliedern einen Hochfrequenzoszillator (Röhre) enthalten.
  4. 4. Abtastgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (Röhre) an oder in dem Körper des Abtastgerätes angeordnet ist.
  5. 5. Abtastgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatorglieder als Platten ausgebildet sind.
  6. 6. Abtastgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine in der Mitte mit einer Abzweigung versehene Induktionsspule mit ihren Enden mit den einander gegenüberliegenden Kondensatorgliedern verbunden ist und daß die Mittel zur Erzeugung des elektrischen Hochfrequenzfeldes zwischen diesen Gliedern in diesen Induktionskreis eingeschaltet sind. 7. -@l>tastgerät nach einem der Ansprüche t bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine in der Mitte mit einer Abzweigung versehene Induktionsspule mit ihren Enden mit den einander gegenüberliegenden Kondensatorgliedern verbunden ist und daß die Mittel zur Erzeugung des elektrischen Hochfrequenzfeldes zwischen diesen Gliedern als Röhre ausgebildet ist, die durch Kopplung Hochfrequenzenergie in diesen Induktionskreis einbringt. B. Abtastgerät nach einem der Ansprüche t bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine in der .Mitte mit einer Abzweigung versehene Induktionsspule mit ihren Enden mit den einander gegenüberliegenden Kondensatorgliedern verbunden ist und daß die Mittel zur Erzeugung des elektrischen Hochfrequenzfeldes zwischen diesen Gliedern als eine elektrische Entladungsvorrichtung und ein Schwingungskreis ausgebildet ist, die mit diesem Induktionskreis gekoppelt sind, um in ihm die Hochfrequenzschwingungen zu induzieren. g. Abtastgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Taststift so gelagert ist, daß er unter der Wirkung des von dem Modell auf ihn ausgeübten Druckes innerhalb bestimmter Grenzen Ausweichbewegungen ausführt. 1o. ,@l>tastgerät nach den Ansprüchen 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Taststift verbundene und in der Mitte zwischen den einander gegenüberliegenden Kondensatorgliedern angeordnete mittlere Kondensatorglied in einer zu der mittleren Abzweigung der Induktionsspule elektrisch neutralen Ebene vorgesehen ist, so daß die Ausweichbewegungen des Taststiftes Bewegungen des mittleren Gliedes aus dieser neutralen Ebene und damit auf dieses Glied eine Induktion von Hochfrequenzspannungen in bezug auf die mittlere Abzweigung der Induktionsspule hervorrufen. i i. Abtastgerät nach den Ansprüchen 6, 7, R oder io, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichter zwischen das mittlere Kondensatorglied und die mittlere :\1>zw-eigung der Induktionsspule eingeschaltet sind. 12. Abtastgerät nach Anspruch i o, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Paare von einander gegenüberliegenden Kondensatorplatten vorgesehen sind, mit denen die l?itden der in der Mitte mit einer Abzweigung versehenen Induktionsspule in I-'arallelsclialtung verbunden sind, und zwischen denen je eine mittlere, finit <lern Taststift verbundene Kondensatorplatte vorgesehen ist, die je in einer zu der mittleren Al>-zweigung der Induktionsspule elektrisch neutralen I?bene angeordnet sind, so daß die Ausweichbewegungen des "Maststiftes in den verschiedenen Richtungen Bewegungen verschiedener mittlerer Kondensatoi-1>latten aus der jeweiligen neutralen I#'1>ene und damit auf diese Platten eine Induktion von llochfrequenzspannungen in bezug auf die mittlere Abzweigung der Induktionsspule hervorrufen. 13. Abtastgerät -nach Anspruch 12. dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeder der mittleren Kondensatorplatten und der mittleren Al>-zweigung der Induktionsspule ein Gleichrichter angeordnet ist. 14. :@l>tastgerät nach Anspruch 13. dadurch gekennzeichnet, <Maß der Taststift unter der Wirkung des vom -Modell auf ihn atisgeiiliteii Druckes in allen drei Dimensionen Ausweichbewegungen innerhalb bestimmter Grenzen ausführen kann, daß die Kondensatorplattenpaare in drei senkrecht aufeinanderstehenden Richtungen in dem Gehäuse befestigt sind und daß die einzelnen Gleichrichter einheitlich gerichtete Steuerspannungen erzeugen, die für jede der genanntenRichtungen proportional der induzierten Hochfrequenzspannung ist. 15. Abtastgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Paar von Kondensatorplatten senkrecht zur Aclise des Taststiftes angeordnet ist, während die anderen beiden Paare senkrecht zueinander und parallel zu dieser Achse angeordnet sind. 16. Abtastgerät nach den Ansprüchen I I und 15, dadurch gekennzeichnet. daß die Gleichrichter in einen Kaskadenkreis eingeschaltet sind, um die einheitlich gerichteten Steuerspannungen, die den Bewegungen des Taststiftes in irgendeiner der senkrecht aufeinanderstehenden Richtungen entsprechen, in eine einzige einheitlich gerichtete Steuerspannung zu vereinigen.
DEC481A 1949-01-29 1950-01-31 Als Einheit ausgefuehrtes, auf Druck ansprechendes Abtastgeraet fuer Kopierfraesmaschinen Expired DE835168C (de)

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US835168XA 1949-01-29 1949-01-29

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1093461B (de) * 1957-03-22 1960-11-24 Contraves Ag Einrichtung zum automatischen Nachfuehren eines Abtastkopfes laengs einer Kurvenlinie
DE1133012B (de) * 1958-05-28 1962-07-12 Perkin Elmer Corp Elektrische Zwangssteuerung eines belibigen Teiles aus der Ferne mit Hilfe eines in mehreren Koordinaten bewegten, handbetaetigten Steuerknueppels
DE1154853B (de) * 1961-06-27 1963-09-26 Continental Elektro Ind Ag Einrichtung zur elektrischen Steuerung eines einem bewegten Objekt nachzufuehrenden Richtmittels
DE2509899A1 (de) * 1975-03-07 1976-09-23 Stiefelmayer Kg C Tastkopf

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