DE889788C

DE889788C - Arrangement for the automatic control of feed movements in machine tools

Info

Publication number: DE889788C
Application number: DEA5219D
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Schmid
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1943-11-02
Filing date: 1943-11-02
Publication date: 1953-09-14

Description

Anordnung zur selbsttätigen Steuerung von Vorschubbewegungen bei Werkzeugmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur selbsttätigen Steuerung von Vorschubbewegungen bei Werkzeugmaschinen mittels Impulsen, die von einem mit konstanter Geschwindigkeit bewegten Lochstreifen, Filmband, Magnetophonband oder einem ähnlichen Impulsgeber ausgesandt werden, wobei jedem Impuls ein bestimmter Drehwinkel des zu steuernden Vorschubmotors entspricht. Zum Umsetzen der Impulse in Drehbewegungen sind bisher entweder normale Motoren oder elektromagnetische Kupplungen verwendet worden. Hierbei macht es Schwierigkeiten, jedem Impuls einen bestimmten Drehwinkel des Vorschubmotors zuzuordnen. Bei schnellen Impulsfolgen macht es ferner Schwierigkeiten, den Motor bzw. die Kupplungen entsprechend schnell zu erregen und wieder abzuerregen.Arrangement for the automatic control of feed movements in machine tools The invention relates to an arrangement for the automatic control of feed movements in machine tools by means of pulses sent by a constant speed moving punched tape, film tape, magnetophone tape or a similar pulse generator be sent out, with each pulse a certain angle of rotation of the to be controlled Corresponds to the feed motor. To convert the impulses into rotary movements are so far either normal motors or electromagnetic clutches have been used. Here makes it difficult to set a certain angle of rotation of the feed motor for each pulse assign. In the case of fast pulse trains it also makes the motor difficult or to energize the clutches quickly and deenergize them again.

Die Erfindung bezweckt, diese Schwierigkeiten' zu beheben, und sie erreicht dies dadurch, daß die von dem Impulsgeber ausgesandten Impulse auf das Gitter zweier in Gegentaktschaltung arbeitenden gittergesteuerten Gas- oder Dampfentladungsgefäße gegeben werden und von diesen abwechselnd zwei magnetisch voneinander unabhängige, räumlich gegeneinander versetzte und auf einen gemeinsamen Anker wirkende Magnetsysteme eines an sich bekannten Schrittmotors erregt werden. Diese Anordnung gestattet, für jeden Impuls den Vorschubmotor um genau dem gleichen Drehwinkel weiterzuschalten, wobei die Anwendung der in Gegentaktschaltung angeordneten gittergesteuerten Gas- oder Dampfentladungsgefäße schnellste Impulsfolgen erlaubt.The invention aims to remedy these difficulties, and they achieves this in that the pulses sent by the pulse generator are directed to the Grid of two grid-controlled gas or vapor discharge vessels working in push-pull connection are given and from these alternately two magnetically independent, spatially offset from one another and on a common anchor acting Magnet systems of a stepper motor known per se are excited. This arrangement allows the feed motor to be switched on by exactly the same angle of rotation for each pulse, whereby the use of the grid-controlled gas- or vapor discharge vessels allow the fastest pulse sequences.

Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht darin, von dem Schrittmotor nicht unmittelbar die Vorschubbewegung zu bewirken, sondern lediglich einen Kommutator anzutreiben, durch den ein die Vorschubbewegung ausführender zweiter Schrittmotor oder ein mehrphasig gewickelter Synchronmotor beliebig großer Leistung gesteuert wird. Die Leistungsaufnahme des den Kommutator antreibenden Schrittmotors ist hierbei sehr gering. Infolgedessen können die Steuergeräte klein gehalten werden; die Gas- oder Dampfentladungsgefäße können für geringe Leistungen bemessen werden, wobei die Schnellerregung sehr groß sein kann, so daß die Reaktionszeiten äußerst klein werden und mit besonders schneller Impulsfolge und gutem Wirkungsgrad gearbeitet werden kann.There is a particularly advantageous embodiment of the invention in not causing the feed movement directly from the stepper motor, but only to drive a commutator through which a feed movement Executing second stepper motor or a multi-phase wound synchronous motor arbitrarily large power is controlled. The power consumption of the commutator driving stepper motor is very low. As a result, the control units be kept small; the gas or vapor discharge vessels can be used for low power be measured, the rapid excitation can be very large, so that the response times extremely small and with a particularly fast pulse sequence and good efficiency can be worked.

In der Zeichnung ist in Fig. i ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt; Fig. z zeigt eine Abänderung der Ausführung nach Fig. i ; Fig. 3 stellt einen Steuerstreifen dar.In the drawing, an embodiment of the invention is shown in FIG shown; FIG. Z shows a modification of the embodiment according to FIG. I; Fig. 3 represents a tax strip.

In Fig. i ist mit F det Steuerstreifen, beispielsweise ein Filmband oder ein Lochstreifen bezeichnet. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, sind auf dem Steuerstreifen für jede Vorschubbewegung, also beispielsweise für die Bewegung vor, zurück, links und rechts nebeneinander Reihen von in gleichen Abständen voneinander angeordneten Löchern vorgesehen. Jeder Lochreihe ist eine Lichtquelle L und eine Photozelle Z (Fig. i) zugeordnet, die durch das undurchsichtige Filmband an den umgelochten Stellen gegeneinander abgeschirmt sind. Das Filmband wird mit konstanter Geschwindigkeit weiterbewegt, und bei jedem Loch fällt das Licht, das durch eine nicht dargestellte Sammellinse gebündelt wird, auf die Photozelle Z, wodurch deren Stromleitfähigkeit erhöht und ein Stromimpuls über den Verstärker V auf den Transformator T gegeben wird. Von der Sekundärwicklung des Transformators gelangt der Impuls auf die Gitter der beiden Rohre R1 und R2, die in der bekannten Gegentaktschaltung nach Wynn-Williams liegen, wobei immer abwechselnd durch einen eintreffenden Impuls das brennende Rohr gelöscht und das nicht brennende gezündet wird. Die Gitter G1 und G2 der beiden Rohre sind über die Gitterbatterie B vorgespannt.In Fig. I, F is used as a control strip, for example a film tape or a punched tape. As can be seen from Fig. 3, are on the control strip for each feed movement, for example for the movement forwards, backwards, left and to the right of one another rows of equidistantly spaced from one another Holes provided. Each row of holes has a light source L and a photocell Z (Fig. I) assigned by the opaque film tape at the perforated places are shielded from each other. The film tape is moving at a constant speed moves further, and with each hole falls the light that passes through a not shown The converging lens is focused on the photocell Z, reducing its electrical conductivity increased and a current pulse is given to the transformer T via the amplifier V will. The impulse arrives at the grid from the secondary winding of the transformer of the two pipes R1 and R2, which are in the well-known push-pull circuit according to Wynn-Williams lying, whereby the burning pipe is always alternating by an incoming impulse extinguished and ignited the non-burning one. The grids G1 and G2 of the two Pipes are pre-tensioned via the grid battery B.

Es sei angenommen, daß das Rohr R2 durch den vorhergehenden Impuls gezündet sei. Kommt jetzt über Transformator T ein Impuls, so bewirkt der positive Anteil eine Zündung des Rohres R1. Der Kondensator C, der sich vorher über Rohr R2 aufgeladen hatte, entlädt sich jetzt über Rohr R, An der Anode von R2 liegt dabei kurzzeitig ein negatives Potential, so daß eine Löschung erreicht wird. Bei dem nächsten Impuls wird wieder R2 gezündet und R1 gelöscht usw. Im Anodenkreis des Rohres R1 liegen die in Reihe geschalteten Magnete F1 und F1' eines Schrittmotors SM, während im Anodenkreis des Rohres R2 die ebenfalls in Reihe geschalteten. Magnete F2 und F2 liegen. Die Magnete F1, Fi des einen Magnetsystems sind gegen die Magnete F2, F2' des anderen Magnetsystems um go° versetzt. Beide Magnetsysteme wirken auf den gemeinsamen zweipoligen Anker A ein, der bei der abwechselnden Erregung der beiden Magnetsysteme jeweils eine Vierteldrehung macht.Assume that the pipe R2 has been replaced by the previous pulse is ignited. If a pulse now comes through transformer T, the positive one has the effect Part of an ignition of the pipe R1. The condenser C, which was previously via pipe R2 had charged, is now discharging via tube R, on the anode of R2 is included briefly a negative potential, so that an erasure is achieved. In which next impulse R2 is ignited again and R1 deleted etc. In the anode circuit of the The series-connected magnets F1 and F1 'of a stepper motor are located in the tube R1 SM, while in the anode circuit of the tube R2 the also connected in series. Magnets F2 and F2 lie. The magnets F1, Fi of one magnet system are against the magnets F2, F2 'of the other magnet system offset by go °. Both magnet systems have an effect the common bipolar armature A, which with the alternating excitation of the both magnet systems each makes a quarter turn.

Der Schrittmotor SH, kann, wenn nur eine kleine Leistung verlangt wird, unmittelbar zur Ausführung der entsprechenden Vorschubbewegung verwendet werden. Vorteilhafter ist es jedoch, von dem Schrittmotor SH, lediglich einen Kommutator K anzutreiben, der einen zweiten Schrittmotor SM, beliebig großer Leistung steuert. In Fig. i ist hierfür ein dreiphasig gewickelter Synchronmotor vorgesehen, dessen Ständer mit St und dessen fremderregtes Polrad mit L bezeichnet ist. Der Kommutator K wird über ein Getriebe U mit einem Untersetzungsverhältnis von i : 3 angetrieben, so daß eine Drehung des Schrittmotors SH, um go° eine Drehung des Kommutators um 3o° ergibt. Der Kommutator hat zwei Segmente K1 und K2, auf denen um =2o° versetzte Bürsten B1 bis B3 angeordnet sind. Das Segment K1 ist über den Schleifring S1 mit dem Pluspol und das Segment K2 über den Schleifring S2 mit dem Minuspol einer Gleichspannungsquelle verbunden. Jede der drei Bürsten B1 bis B3 wird bei einer Umdrehung des Kommutators in fünf Stellungen (II bis VI) mit dem Minuspol der Stromquelle verbunden, dann durch ein Isolierstück (Stellung VII) von der Stromquelle abgeschaltet und in fünf weiteren Stellungen (VIII bis XII) mit dem Pluspol verbunden und dann wieder durch ein Isolierstück (I) von der Stromquelle getrennt. Bei jedem Schritt des Kommutators kommt infolge dieser an sich bekannten Schaltung eine andere Stromkombination für die drei Ständerwicklungen des Synchronmotors zustande. In der dargestellten Stellung ist die Bürste B1 und die mit ihr verbundene Klemme der Ständerwicklung mit dem Pluspol und die beiden anderen Bürsten B2 und B3 mit dem Minuspol verbunden. In der nächsten Stellung des Kommutators wird die Bürste B3 stromlos. In der därauffolgenden Stellung sind die Bürsten B1 und B3 mit dem Minuspol, die Bürste B2 mit dem Pluspol verbunden. Inder nächsten Stellung wird dieBürsteBl stromlos usw. Jede Drehung des Kommutators um 3o° bewirkt eine entsprechende Drehung des resultierenden Feldes der dreiphasigen Wicklung St des Schrittmotors SM,. Das Drehfeld nimmt das fremderregte Polrad um den entsprechenden Winkel mit. Wird der Kommutator K mit vier Segmenten und der Synchronmotor mit vier Polen ausgeführt, so ergibt sich entsprechend bei jeder Verdrehung des Kommutators um i5° ein Weiterspringen des Schrittmotors um ebenfalls i5°.If only a small amount of power is required, the stepping motor SH can be used directly to carry out the corresponding feed movement. It is more advantageous, however, to drive only one commutator K of the stepping motor SH, which controls a second stepping motor SM of any power. For this purpose, a three-phase wound synchronous motor is provided in FIG. The commutator K is driven via a gear U with a reduction ratio of i: 3, so that a rotation of the stepping motor SH by go ° results in a rotation of the commutator by 30 °. The commutator has two segments K1 and K2, on which brushes B1 to B3 offset by = 20 ° are arranged. The segment K1 is connected to the positive pole via the slip ring S1 and the segment K2 is connected to the negative pole of a DC voltage source via the slip ring S2. Each of the three brushes B1 to B3 is connected to the negative pole of the power source during one revolution of the commutator in five positions (II to VI), then disconnected from the power source by an insulating piece (position VII) and in five further positions (VIII to XII) connected to the positive pole and then again separated from the power source by an insulating piece (I). With each step of the commutator, as a result of this circuit, which is known per se, a different current combination is created for the three stator windings of the synchronous motor. In the position shown, the brush B1 and the terminal of the stator winding connected to it is connected to the positive pole and the other two brushes B2 and B3 are connected to the negative pole. In the next position of the commutator, brush B3 is de-energized. In the following position, brushes B1 and B3 are connected to the negative pole and brush B2 to the positive pole. In the next position the brush B1 is de-energized, etc. Each rotation of the commutator by 30 ° causes a corresponding rotation of the resulting field of the three-phase winding St of the stepping motor SM ,. The rotating field takes the separately excited pole wheel with it by the corresponding angle. If the commutator K is designed with four segments and the synchronous motor with four poles, each time the commutator is rotated by i5 °, the stepper motor jumps further by i5 °.

Es kann aber auch als zweiter Schrittmotor eine Ausführung ähnlich dem Schrittmotor SM, gewählt werden, wie Fig.2 zeigt. Der Kommutator erhält dann zwei Bürsten B1 und B2 und vier go°-Segmente Kl bis K4, so daß bei jedem Schritt um go° einmal das eine Magnetsystem MFi, MFl' des Schrittmotors SM, und dann das andere Magnetsystem MF2, MF2' eingeschaltet und der Anker MA jeweils um 9o° gedreht wird.However, a version similar to the stepper motor SM can also be selected as the second stepper motor, as FIG. 2 shows. The commutator then receives two brushes B1 and B2 and four go ° segments Kl to K4, so that one magnet system MFi, MFl 'of the stepping motor SM, and then the other magnet system MF2, MF2' is switched on and at every step of go ° the anchor MA is rotated by 90 ° in each case.

Claims

PATENT CLAIMS: e.g. Arrangement for the automatic control of feed movements in machine tools by means of pulses sent by a constant speed moving punched tape, film tape, magnetophone tape or similar pulse generators are, characterized in that the pulses emitted by the pulse generator on the grid of two grid-controlled gas or grid-controlled operating systems Vapor discharge vessels are given and two of these alternate magnetically mutually independent, spatially offset from one another and shared Armature acting magnet systems of a stepper motor known per se are excited.

2. Arrangement according to claim r, characterized in that the stepping motor (SM,) only one commutator (K) is driven, through which the feed movement executing second stepper motor (SM,) of arbitrarily large power is controlled.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the second stepping motor a synchronous motor is provided, the stator windings with cyclic interchangeability through the commutator alternating with the plus and minus pole of a direct current source connected and adjusted to an insulating segment of the commutator. q .. arrangement according to claim 2, characterized in that a motor is used as the second stepping motor the same design as the first stepper motor is provided.