DE914999C

DE914999C - Device for the continuous control of copier machines

Info

Publication number: DE914999C
Application number: DES16618D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Georg Essiger; Heinrich Fessel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1941-04-08
Filing date: 1941-04-08
Publication date: 1954-07-12

Description

Einrichtung zum kontinuierlichen Steuern von Kopiermaschinen Es ist bekannt, bei Kopiermaschinen, beispielsweise Kopierfräsmaschinen, eine elektrische Fühlersteuerung zu benutzen, d. h. den nachzubildenden Musterkörper durch einen Fühler abzutasten, der auf elektrischem Wege die Einstellung des Werkzeuges relativ zum Werkstück bewirkt. Der Fühler beeinflußt dabei einen elektrischen Meßkopf von der Art einer Meßlehre, in der beispielsweise auf induktivem Wege eine in ihrer Amplitude von der Größe und in ihrer Phasenlage vom Vorzeichen des Stellungsfehlers .abhängige Wechselspannung erzeugt wird. Um diese Fehlerspannung zur Steuerung des Tastvorschubes, d. h: des Vorschubes der Meßlehre und des Bearbeitungswerkzeuges, beispielsweise des Fräsers, in senkrechter Richtung zur Leitvorschu'bbewegung auszunutzen, ist vorgeschlagen worden, antiparallel geschaltete, gittergesteuerte Gas- oder Damp£entladungsgefäße zu benutzen, welche den Tastvorschubmotor im :einen oder anderen Sinne antreiben und deren Zündzeitpunkt durch die Fehlerwechselspannung im Sinne eines Ausgleichs des Stellungsfehlers verschoben wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß beim Auftreten jedes geringsten Stellungsfehlers augenblicklich ein entsprechender Antriebsimpuls auf den Tastvorschubmotor gegeben wird, d. h. die Steuerung ist an sich äußerst empfindlich.Device for the continuous control of copying machines It is known, in copying machines, such as copy milling machines, an electrical Use sensor controls, d. H. the sample body to be reproduced by a Probe the feeler, which electrically controls the setting of the tool relative to the workpiece. The sensor influences an electrical measuring head from the type of a measuring gauge in which, for example, inductively one in their Amplitude on the size and in its phase position on the sign of the positional error .dependent alternating voltage is generated. To use this error voltage to control the Probe feed, d. h: the feed of the measuring gauge and the machining tool, for example of the milling cutter, in a direction perpendicular to the guide feed movement, It has been proposed to have grid-controlled gas or steam discharge vessels connected in anti-parallel to use, which drive the tactile feed motor in one sense or another and their ignition point by the alternating fault voltage in the sense of compensation of the positional error is shifted. In this way it is achieved that when occurring every slightest positional error immediately generates a corresponding drive pulse is given to the tactile feed motor, d. H. the control in itself is extreme sensitive.

Diese hohe Empfindlichkeit hat aber einen gewissen Nachteil, weil sie zu einer Pendelneigung Anlaß gibt, wenn von der Kopiermaschine hohe Arbeitsgeschwindigkeiten bzw. hohe Beschleunigungen in der Nachsteuerung verlangt werden. Die Pendelung um den vom Fühler abgetasteten Sollwert kommt dabei dadurch zustande, daß der Tastvorschubmotor nicht sofort wieder zum Stillstand kommt, wenn die von der elektrischen Meßlehre abgegebene Fehlerspannung Null geworden ist, d. h. der Steuervorgang an sich beendet wäre. Eilt der Tastvorschubm@otor um einen gewissen Betrag über den Sollwert hinaus, so gibt die vom Fühler beeinflußte elektrische Lehre eine entsprechend große Fehlerspannung mit :entgegengesetztem Vorzeichen ab; und der Motor erhält demnach einen entgegengesetzten Antriebsimpuls. Die Stellung des vom Tastvorschübmotor verschobenen Werkzeuges pendelt auf diese Weise eine gewisse Zeit hin und! her. Die Genauigkeit in der Herstellung des nachzubildend-en Körpers würde dadurch erheblich beeinträchtigt. Um das zu vermeiden, könnte man beispielsweise den Tastvorschubmnotor 1 o mit nur niedriger Drehzahl laufen lassen. Damit würde aber auch die Beschleunigungsfähigkeit der Steuerung bzw. die Arbeitsgeschwindigkeit der Kopiermaschine entsprechend verringert werden. Aufgabe der Erfindung ist es, diese Pendelneigung zu unterdrücken und dadurch die Arbeitsgeschwindigkeit ohne Beeinträchtigung der Herstellungsgenauigkeit zu erhöhen-.This high sensitivity has a certain disadvantage because it gives rise to a tendency to oscillate when the copier is working at high speeds or high accelerations in the readjustment are required. the Oscillation around the setpoint scanned by the sensor comes about because the scanning feed motor does not come to a standstill immediately when the electrical measuring gauge delivered error voltage has become zero, d. H. the control process itself ended were. If the probe feed motor rushes beyond the setpoint by a certain amount, so the electrical gauge influenced by the sensor gives a correspondingly large error voltage with: opposite sign from; and the engine receives an opposite one Drive pulse. The position of the tool moved by the feeler feed motor oscillates in this way a certain time back and forth! here. The accuracy in manufacturing the body to be replicated would be significantly impaired. To avoid that, you could, for example, the tactile feed motor 1 o with only low speed let run. This would, however, also reduce the ability of the controller to accelerate or the operating speed of the copier can be reduced accordingly. The object of the invention is to suppress this tendency to pendulum and thereby the Increase working speed without compromising manufacturing accuracy.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß von der Geschwindigkeit des Tastvorschubmotors eine in ihrer Polarität von dessen Drehrichtung abhängige Gleichspannung abgeleitet wird, diese geschwindigkeitsproportionale Gleichspannung, z. B. mittels eines Wechselstromwiderstandes, nach der Zeit differenziert und die dadurch erhaltene, der Motorbeschleunigung proportionale Spannung nach Umwandlung in eine amplitiudenproportionale, in ihrer Phasenlage von der Drehrichtung des Tastvorschubmotors abhängige Wechselspannung der Fehlerwechselspannung mit i 8o' Phasenverschiebung überlagert wird.According to the invention this object is achieved in that of the Speed of the scanning feed motor one in its polarity of its direction of rotation dependent DC voltage is derived, this speed-proportional DC voltage, z. B. by means of an alternating current resistor, differentiated according to time and the the resulting voltage proportional to the motor acceleration after conversion in an amplitude proportional, in its phase position of the direction of rotation of the tactile feed motor dependent AC voltage of the fault AC voltage with i 8o 'phase shift is superimposed.

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten schematischen Ausführungsbeispiels noch näher erklärt.The invention is illustrated by means of a schematic shown in the drawing Embodiment explained in more detail.

Im Ausführungsbeispiel wird der Musterkurvenkörper i vom Fühler z zeilenweise abgetastet. Dementsprechend wird das Werkstück 3 durch den Fräset q. zeilenweise ',;arbeitet. Musterkörper i und Werkstück 3 sind auf einem Tisch 5 befestigt, der durch den Leitvorschubmotor 6 hin und her bewegt wird. Die Mittel zur Zeilenfortschaltung nach jedem Durchgang des Werkstückes unter dem Fräset sind nicht dargestellt. Der den Fräs:er antreibende Motor; und der vom Fühler 2 beeinflußte Meßkopf 8 von der Art einer :elektrischen Meßlehre, beispielsweise einer Induktionsmeßlehre, sitzen auf dem Hubschlitten g und können durch den Tastvorschubmotor io in Richtung des Pfeiles i i verschoben werden. Dieser Tastvorschübmotor wird in an sich bekannter Weise durch nicht näher dargestellte, antiparallel geschaltete gittergesteuerte Gas- oder Dampfentladungsgefäße gespeist, die bei 12 angeordnet sind und deren Anodenwechselspannung dieselbe; Frequenz hat wie die von der Meßlehre 8 abgegebene Fehlerwechselspannung. Die Meßlehre 8, die jede geeignete Ausführung haben kann, liefert eine dem Stellungsfehler amplitudenprop:ortio.nale Spannung, die bei positivem Vorzeichen des Stellungsfehlers in der Phase um i 8o° zu der Fehlerspannung bei negativem Stellungsfeher versetzt ist.In the exemplary embodiment, the sample cam body i from the sensor z scanned line by line. Accordingly, the workpiece 3 by the milling set q. line by line ',; works. Sample body i and workpiece 3 are attached to a table 5, which is moved back and forth by the master feed motor 6. The means of line advancement after each pass of the workpiece under the milling set are not shown. Of the the milling machine: he driving motor; and the measuring head 8 influenced by the sensor 2 from the Type of a: electrical gauge, for example an induction gauge, sit on the lifting carriage g and can by the feeler feed motor io in the direction of the Arrow i i can be moved. This scanning feed motor is known per se Way by not shown, anti-parallel grid-controlled Gas or vapor discharge vessels fed, which are arranged at 12 and their anode alternating voltage same; The frequency has the same as the alternating fault voltage emitted by the measuring gauge 8. The measuring gauge 8, which can be of any suitable design, provides an indication of the positional error amplitude prop: ortio.nale tension that occurs with a positive sign of the positional error offset in phase by i 80 ° to the error voltage in the case of negative position error is.

Diese Fehlerspannung wird über einen Transformator 13 an das Gitter einer Verstärkerröhre 14 belegt. Die verstärkte Spannung wird über einen Anodentransformator 15 den gittergesteuerten Gas-oder Dampfentladungsgefäßen zugeführt und bewirkt dort j e nach ihrer Amplitude und ihrer Phasenlage zur Anodenwechselspannung eine Verschiebung des Zündzeitpunktes der Gas- oder Dampfentladungsgefäße in der Weise; daß der Motor entsprechend der Größe und dem Vorzeichen des Stellungsfehlers den Leitvorschubmotor io im einen oder anderen Sinne antreibt. Die zur Verstellung des Zündzeitpunktes der beiden Gas- oder Dampfentladungsgefäße erforderliche Schaltung ist ebenfalls bereits bekannt und braucht deshalb hier nicht näher erklärt zu werden. Sie sei in dem bei 12 ;angedeuteten Gerät untergebracht.This error voltage is transmitted to the grid via a transformer 13 an amplifier tube 14 occupied. The amplified voltage is generated via an anode transformer 15 is supplied to the grid-controlled gas or vapor discharge vessels and effects there depending on their amplitude and their phase relation to the anode alternating voltage, a shift the ignition point of the gas or vapor discharge vessels in such a way; that the engine the master feed motor according to the size and sign of the position error io drives you in one sense or another. The one for adjusting the ignition point the required switching of the two gas or vapor discharge vessels is also required already known and therefore does not need to be explained in more detail here. She be housed in the device indicated at 12;

Der 'Leitvorschubmotor erhält also bei jedem geringsten Stellungsfehlereinen entsprechenden Impuls in der einen oder ;anderen Richtung, bis der Stellungsfehler wieder ,ausgeglichen, d. h. der Fräset ,l genau auf die gleiche Höhe eingestellt ist wie der an der entsprechenden Stelle des Musterkörpers i anliegende Fühler z. Bei dieser Stellung tritt keine Fehlerspannung in der Meßlehre 8 auf, und der Motor i o ist daher in Ruhe.The master feed motor thus receives one with every slightest positional error corresponding impulse in one or the other direction, until the position error again, balanced, d. H. the milling set, l set exactly at the same height is like the sensor located at the corresponding point on the sample body i. In this position there is no fault voltage in the gauge 8 and the motor i o is therefore at rest.

Es ist Bohne weiteres verständlich, daß diese Steueranordnung äußerst empfindlich und in der Lage ist, die Nachsteuerung des Werkzeuges q mit hoher Genauigkeit vorzunehmen. Allerdings hat diese hohe Empfindlichkeit den Nachteil, daß der Leitvorschwhm@otor io mit verhältnismäßig großer Geschwindigkeit in die Sollstellung einläuft und deshalb infolge seines Trägheitsmomentes leicht über diese hinauseilt. Die Meßlehre 8 ,gibt demnach sofort einen entgegengerichteten Steuerimpuls .auf die Anordnung 12, so daß der Motor io wieder einen entgegengesetzten Impuls bekommt und dadurch ein Pendeln um die Sollstellung eintritt. Besonders groß ist die Gefahr einer Pendelung bei starken Änderungen der vom Fühler 2 abgetasteten Kurvenform, bei der die Steuerungsanordnung verhältnismäßig, große Beschleunigungen aufbringen muß.It is further understandable that this control arrangement is extreme sensitive and able to readjust the tool q with high accuracy to undertake. However, this high sensitivity has the disadvantage that the Leitvorschwhm @ otor io runs into the target position at a relatively high speed and therefore due to its moment of inertia easily rushes beyond this. The gauge 8 gives therefore immediately an opposing control pulse .to the arrangement 12, see above that the motor io again receives an opposite impulse and thereby a pendulum swing around the debit position occurs. The risk of oscillation is particularly great strong changes in the curve shape scanned by the sensor 2, in which the control arrangement must apply relatively, large accelerations.

Um die dabei auftretenden Ungenauigkeiten in der Bearbeitung des Werkstückes zu vermeiden oder wenigstens .auf ein praktisch vernachlässigbares Maß zu verringern, wird gemäß der Erfindung eine Anordnung benutzt, welche in Abhängigkeit von der Änderung der Geschwindigkeit des Tastvorschubmotors io dämpfend auf den Steuervorgang ein- -wirkt. Zu diesem Zweck ist mit dem Tastvorschubm@otor io ein Tachometerdynamo 16 gekuppelt, der eine der Drehzahl proportionale Gleichspannung abgibt. Um die Beschleunigung festzustellen, wird diese geschwindigkeitsproportionale Spannung in an sich bekannter Weise mittels eines Transformators oder eines Wechselstromwiderstandes, d. h. eines Kondensators oder einer Drosselspule, nach der Zeit differenziert, und man erhält eine der Belschleunig ung des Tastvorschubmotors io proportionale Gleichspannung. Während diese Beschleunigungsspannung bei der Verwendung eines Transformators als D!ifferenzierglied unmittelbar von der Sekundärwicklung und bei der Verwendung einer Dtrossel von deren Klemmen abgenommen werden kann, tritt sie bei der Benutzung eines Kondensators an den Klemmen eines mit diesem in Serie geschalteten Widerstandes auf. Diese Differenziereinrichtung sei in dem bei 17 angeordneten Gerät untergebracht. Letzteres enthält außerdem eine geeignete Modu:lationsanordnung, z. B. einen Ringmodulator, welche die Beschleunigungsspannung in eine Wechselspannung umformt, deren Frequenz gleich der Frequenz der Fehlerspannung bzw. der Anodenspannung der gittergesteuerten Gas- oder Dampfentladungsgefäße ist, deren Amplitude der Beschleunigungsspannung entspricht und deren Phase von der Richtung der Spannungsänderung der Tachometermaschine 16 abhängt, d. h. in der Phase bei einer Umkehr von Beschleunigung und Richtung des Tastvorschubm@otors io jeweils um 18o° versetzt wird. Diese beschleunigungsproportionale Wechselspannung wird nun der Fehlerwechselspannung mit i 8o' Phasenverschiebung überlagert auf das Gitter der Verstärkerröhre i q. gegeben. Mit anderen Worten, die Fehlerwechselspannung wird in ihrer Amplitude um einen der Beschleunigung des Tastvorschubm-otors i o entsprechenden Betrag verringert. Dadurch, daß, die beschleunigungsprop,ortionale DÜmp,fungsspannung auf das Gitter der Verstärkerröhre gegeben wird, tritt eine völlig rückwirkungsfreie Überlagerung ein. Durch geeignete Bemessung der Dämpfungsspannung im Verhältnis zur Fehlerspannung kann erreicht werden, daß jede Pendelneigung der Steuerungsanordnung unterdrückt wird, denn, in dem Augenblick, in dem der Motor ,auf die Sollstellung zueilt oder aus der Sollstellung herauseilt, tritt eine Dämpfung ein.About the inaccuracies occurring in the machining of the workpiece to be avoided or at least reduced to a practically negligible level, an arrangement is used according to the invention, which depending on the Change of the speed of the tactile feed motor io dampening the control process acts. For this purpose a tachometer dynamo is included with the tactile feed motor io 16 coupled, which emits a DC voltage proportional to the speed. To the To determine acceleration, this voltage becomes proportional to the speed in a manner known per se by means of a transformer or an alternating current resistor, d. H. one Capacitor or a choke coil, according to the time differentiated, and one obtains one of the acceleration of the tactile feed motor io proportional DC voltage. While this accelerating voltage when using of a transformer as a differential element directly from the secondary winding and when using a choke can be removed from its terminals, when using a capacitor at the terminals of a capacitor, it enters into it Series switched resistor on. This differentiating device is in the 17 arranged device housed. The latter also contains a suitable modulation arrangement, z. B. a ring modulator, which converts the accelerating voltage into an alternating voltage transformed, the frequency of which is equal to the frequency of the fault voltage or the anode voltage of the grid-controlled gas or vapor discharge vessels, the amplitude of which corresponds to the acceleration voltage and its phase corresponds to the direction of the voltage change of the tachometer machine 16 depends, i.e. H. in phase with a reversal of acceleration and direction of the tactile feed motor io is shifted by 18o ° each time. This acceleration proportional AC voltage now becomes the fault AC voltage with i 8o 'phase shift superimposed on the grid of the amplifier tube i q. given. In other words, the amplitude of the alternating fault voltage is reduced by one of the acceleration of the Sensing feed motor i o corresponding amount is reduced. In that, the acceleration prop, ortional Attenuation voltage is applied to the grille of the amplifier tube, a complete occurrence a reaction-free overlay. By appropriately dimensioning the damping voltage in relation to the fault voltage it can be achieved that any pendulum tendency of the Control arrangement is suppressed because, at the moment when the engine , rushing towards the target position or rushing out of the target position, damping occurs a.

Die Zusammenhänge lassen sich am besten unter Zuhilfenahme des Schaubildes nach Fig.2 überblicken. In diesem ist die vereinfachte Annahme einer sinusförmigen Pendel-ung der Steuerung gemacht, -bei der die wegproportionale Fehlerspannung 18 nach einer Sinuskurve verläuft. Die von der Fehlerspannung ausgelöste Geschwindigkeit des Leitvorschubes bzw. die geschwindigkeitsproportibnale Spannung i 9 der Tachometermaschine 16 entspricht dem ersten Diifferentialquotienten des Weges nach der Zeit. Sie ist daher gegenüber der Spannung 18 nun 9o° in der Phase verschoben und verläuft ebenfalls sinusförmig nach der Kurve i9. Die Beschleunigung bzw. die beschleunigungsproportionale Spannung 20, die dem zweiten Dliff-erentialquotienten entspricht, ist ,also -um i 8o' gegenüber der Spannung 18 in der Phase verschoben. Die größte Geschwindigkeitsänderung und damit die größte Beschleunigungskomponente tritt auf, wenn sich der Tastvorschuhmaotor io bzw. der Fräser 2 der Sollstellung nähert, oder wenn er über diese hinauseilen will, so daß ein ruhiges Arbeiten der Steuerung und eine hohe Genauigkeit in der Bearbeitung des Tochterkörpers i bei hoher Arbeitsgeschwindigkeit der Kopiermaschine erreicht wird.The relationships can best be explained with the aid of the diagram overlook according to Fig.2. In this the simplified assumption is a sinusoidal Oscillation of the control made, -in which the travel-proportional error voltage 18 runs according to a sine curve. The speed caused by the fault voltage of the master feed or the speed-proportional voltage i 9 of the tachometer machine 16 corresponds to the first differential quotient of the path according to time. she is therefore now shifted 90 ° in phase with respect to the voltage 18 and also runs sinusoidal according to curve i9. The acceleration or the acceleration proportional Voltage 20, which corresponds to the second differential quotient, is -um i 8o 'shifted in phase with respect to voltage 18. The biggest change in speed and thus the greatest acceleration component occurs when the tactile shoe motor is io or the milling cutter 2 approaches the target position, or if it rushes beyond this wants, so that a smooth operation of the control and a high level of accuracy in the Processing of the child body i at high operating speed of the copier machine is achieved.

Die von der Geschwindigkeit des Tastvorschubm,ot-ors i o abgeleitete Spannung kann gegebenenfalls, statt sie durch eine Tachometermaschine zu erzeugen, auch dem Anker des Motors io unmittelbar entnommen werden, wenn man durch Anwendung geeigneter, an sich beka=ter 'Mittel für eine ausreichende Glättung der pulsierenden Ankerspannung sorgt.The one derived from the speed of the tactile feed, ot-ors i o Voltage can, if necessary, instead of being generated by a tachometer machine, can also be taken directly from the armature of the motor io, if one by application more suitable, per se known means for a sufficient smoothing of the pulsating Armature tension ensures.

Mit der Primärwicklung .des Transformators 15 liegt ein Widerstand 21 in Reihe. Zu beiden ist ein Kondensator 22 parallel gelegt. Durch entsprechende Bemessung von Widerstand 21 und. Kondensator 22 kann die Phase der Fehlerwechselspannung in die zur Zündzeitpunktverschiebung der Gas- oder Diampfentladumgsgefäße erforderliche Lage gebracht werden. In der dargestellten Schaltung ist ferner angenommen, daß der Vorverstärker i ¢ die Gittervorspannung aus der bei 17 dargestellten Differenzier- und M-odulati-onsanordnung erhält.With the primary winding .des transformer 15 there is a resistance 21 in a row. A capacitor 22 is placed in parallel with both of them. Through appropriate Dimensioning of resistance 21 and. Capacitor 22 can be the phase of the fault AC voltage into the one required to shift the ignition timing of the gas or vapor discharge vessels Able to be brought. In the circuit shown it is also assumed that the preamplifier i ¢ the grid bias from the differentiating shown at 17 and M-modulati-onsordnung receives.

Die Erfindung ist außer bei Fräsmaschinen mit gleichem Vorteil auch bei anderen Kopiermaschinen, z. B. Stoß-oder Schleifmaschinen, anwendbar.In addition to milling machines, the invention is also of the same advantage in other copying machines, e.g. B. slotting or grinding machines, applicable.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for the continuous control of copier machines, in particular copy milling machines, in the case of which by means of a sample body to be reproduced scanning sensor an electrical measuring gauge is influenced by the positional error voltage depending on size and direction the ignition point of one or more Grid-controlled gas or vapor discharge vessels that feed the scanning feed motor shifts in the sense of a compensation of the positional error, characterized in that, that of the speed of the tactile feed motor a polarity of whose direction of rotation dependent DC voltage is derived, for example by means of an alternating current resistance, differentiated according to time and the resulting, The voltage proportional to the motor acceleration after conversion into an amplitude proportional, AC voltage dependent in its phase position on the direction of rotation of the scanning feed motor the alternating fault voltage is superimposed with a phase shift of 18o °.

2. Establishment according to claim i, characterized in that the acceleration-proportional voltage together with the alternating fault voltage to the grid of one of the gas or vapor discharge vessels upstream amplifier (14) for the fault AC voltage is placed.