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Elektrische Fühlersteuerung für Kopiermaschinen, insbesondere für
Kopierwerkzeugmaschinen Beispielsweise zur Konstanthaltung der Spanleistung bei
Werkzeugmaschinen ist es wünschenswert, die resultierende Geschwindigkeit, mit der
der Zerspanungsvorgang erfolgt und die sich aus der Vorschubbewegung und der Kopierbewegung
zusammensetzt, gleichbleibend groß zu halten.
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Es sind verschiedene Methoden bekanntgeworden, um diese Forderung
zu erfüllen. Bei Leonardsätzen als Antriebselemente in Kopier- und Vorschubrichtung
kann diese Forderung durch die Feldregelung der Generatoren erreicht werden, wobei
die beiden Bewegungen in Vorschub- und Kopierrichtung gleich dem Sinus bzw. Kosinus
der resultierenden Geschwindigkeit sind. Auch eine mechanische Beeinflussung der
beiden Bewegungen z. B. mittels eines Reibradgetriebes ist bekannt. Zur Erzielung
großer Schnittgeschwindigkeiten und großer Genauigkeit des Kopierens ist eine schnelle
Beeinflussung der Vorschub und Kopierbewegung erforderlich. Die beiden bekannten
Lösungen mit Leonardantrieb oder Reibradgetriebe lassen sich aber nicht genügend
schnell beeinflussen, da die Trägheitsmomente zu groß sind. Aus diesem Grunde sind
für schnelle Vorgänge, wie sie beim Kopieren erforderlich sind, die trägheitslose
Abtastung durch einen elektrischen Fühler und die Verstärkung durch einen elektronischen
Verstärker vorteilhaft.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Fühlersteuerung für
Kopiermaschinen, insbesondere für Kopierwerkzeugmaschinen, bei der die Kopier- und
die Vorschubbewegung über einen von dem Fühler beeinflußten Verstärker, insbesondere
Röhrenverstärker, trägheitslos gesteuert werden. Die Erfindung besteht im wesentlichen
darin, daß die Regelgröße zur Beeinflussung der Vorschub-
Bewegung
vom Kopierregelkreis dem träglieitslosen Teil desselben, und zwar vorzugsweise dem
Verstärker desselben, parallel zur Ableitung der Regelgröße für die Kopierbewegung
entnommen und einem Verstärker zugeführt wird, der der Vorschubgeschwindigkeit über
den ganzen Ausschlagweg des Fühlers gemessen einen gesetzmäßigen, z. B. sinusförmigen
oder linearen Verlauf gibt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. i schematisch dargestellt.
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Für die Verstärkung und Beeinflussung der Bewegung in Kopierrichtung
dient ein Gegentaktverstärker io mit den Röhren i i und 12. Für die Beeinflussung
der Bewegung in Vorschubrichtung dient eine weitere Verstärkerstufe mit einer Doppelgitterröhre
13, auf deren Gitter die gleichgerichteten Anodenspannungen der Röhren i i und 12
wirken. Über den Eingangsübertrager 14 wird die Fühlerspannung zugeführt, die über
die Eingangs-und Gitterwiderstände an den Gittern der Röhren i i und 12 liegt. Über
das Potentiometer 15 erhalten die beiden Gitter ihre Vorspannung. Zwei Glimmlampen
16 und 17 dienen zum Schutz der Gitter gegen Überspannungen.
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Die beiden Röhren i i und 12 erhalten von der Wicklung 18 des Netzübertragers
ig eine Anodenwechselspannung, die bei Röhre 12 im Vergleich zur Röhre i i gegenphasig
ist. Die am Eingangsübertrager 1¢ liegende Fühlerspannung hat eine der Auslenkung
des Fühlers entsprechende Phasenlage. Da die Anodenspannungen der Röhren i i und
i2 gegenphasig sind, wird durch eine entsprechende Phasenlage der Fühlerspannung
entweder die eine oder die andere Röhre mehr oder weniger geöffnet. Die Anodenwechselspannung
der Röhre i i wird dem Übertrager 2o und dem Gleichrichter 21 zugeführt, so daß
für die Beeinflussung der Bewegung in Kopierrichtung zwischen den Klemmen 22 und
23 dann eine Gleichspannung entsteht, wenn die Röhre i i ausgesteuert ist. Ebenso
gelangt die Anodenwechselspannung der Röhre 12 über den Übertrager 24 und den Gleichrichter
25 in den Ausgang. An den Klemmen 26 und 23 erhält man dann eine Gleichspannung,
wenn die Röhre 12 ausgesteuert ist.
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Bei einer bestimmten Auslenkung des Fühlers entsteht somit eine Fühlerspannung
ganz bestimmter Phasenlage, wodurch die Röhren i i und l2 entsprechend der Phasenlage
ausgesteuert sind. Die entstehende Gleichspannung zwischen den Klemmen 22 und 26
hat eine bestimmte Größe und Richtung, die durch die Auslenkung des Fühlers gegeben
ist. Diese Gleichspannung wird im Kopierregelkreis derart ausgenützt, daß die Fühlerauslenkung
wieder beseitigt wird.
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In Fig. 2 sind die Kennlinien der Gegentaktverstärkerschaltung in
Abhängigkeit von der Fühlerauslenkung gezeigt. Die Kurve 27 gibt den in Röhre i
i entstehenden Anodenstrom wieder, während die Kurve 28 den in Röhre 12 entstehenden
Anodenstrom angibt. Der resultierende Strom ist durch die Kurve 29 dargestellt,
die an der Stelle 30 durch Null geht, da hier die beiden Anodenströme von 27 und
28 einander gleich sind. Fig. 3 zeigt als Beispiel einen funktionalen Zusaminenhang
zwischen Vorschub- und Kopierbewegung, wie er bei Vorgängen gefordert wird. Die
Kurve 31 ist die Keimlinie der Kopierbewegung in der Abhängigkeit von der Fühlerauslenkung.
Beim Vergleich mit der Kurve 29 in Fig. 2 ist leicht erkennbar, daß dieses Bewegungsgesetz
sofort durch den Fühler mit Gegentaktverstärker erfüllt wird. Die Kurve 32 stellt
das Bewegungsgesetz des Vorschubmotors dar und ist dadurch gekennzeichnet, daß an
der Stelle der Auslenkung Null des Fühlers eine maximale Vorschubbewegung 33 entsteht,
während an den Stellen 34 und 35 jedoch bei maximaler Kopierbewegung die Vorschubbewegung
gleich Null ist.
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Wie die Gesetzmäßigkeit der Kurve 32 zwischen diesen drei fixierten
Punkten 3.4, 33. 35 ist, hängt von der Kopierregelschaltmig ab. Bei elektrohydraulischen
Kopiereinrichtungen mit volumetrischer Ölverteilung mit konstanter Ölmenge müssen
die Ölmengen in Vorschub- und Kopierrichtung in der Summe konstant sein. Diese Forderung
bedingt einen angenähert linearen Verlauf der Kurve 32. Bei anderen Steuerungen,
bei denen die konstante Schnittgeschwindigkeit bestimmt erreicht werden soll, muß
die Kurve 32 einen angenähert sinusförmigen Verlauf haben. Die in Kurve 32 dargestellte
Vorschubgesetzmäßigkeit wird durch die zusätzliche Verstärkerstufe mit der Doppelgitterröhre
13 in Fig. i erreicht. Die Punkte 34 und 35 in Fig. 3 werden durch Sperrung des
einen oder anderen Gitters dieser Doppelgitterröhre 13 erfüllt. Die Ausgangsübertrager
20 und 24 der Gegentaktschaltung erhalten zusätzliche Wicklungen 36 und 37. Die
entstehenden Wechselspannungen, die proportional den Anodenwechselspannungen der
Röhren i i und 12 sind, werden in den Gleichrichtern 38 und 39 gleichgerichtet
und als Gleichspannung über die Potentiometer 4o und 41 den beiden Steuergittern
der Röhre 2o zugeführt.
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Bei 42 und 43 kann noch eine Gittervorspannung zugeführt werden, um
bei der Kurve 32 in @Fig. 3 eine bestimmte Amplitude des Vorschubbewegungsgesetzes
einstellen zu können. Die Röhre 13 wird an den Stellen 34 und 35 der Kurve 32 in
Fig. 3 durch die entstehenden Gleichspannungen vom Gegentaktverstärker gesperrt.
Der Übertrager 44 liefert für die Röhre 13 die Anodenwechselspannung. An dem Übertrager
45 entsteht bei geöffneter Röhre 13 eine Wechselspannung, die im Gleichrichter 46
gleichgerichtet wird. Bei 47 und 48 kann nun eine Gleichspannung für die Beeinflussung
der Vorschubbewegung nach Kurve 32 abgenommen werden. Um bei konstant zu haltender
Schnittgeschwindigkeit den sinusförmigen Verlauf der Kurve 32 angenähert zu erreichen,
kann im gekrümmten Kennlinienbereich der Röhre 13 gearbeitet werden.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt Fig. 4 der Zeichnung.
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Die Schaltung mit Doppelgitterröhre 13 in Fig. i ist hier durch eine
Kaskadenschaltung von zwei Röhren ersetzt. Bei 49,50 und 51, 52 werden die
Gleichspannungen
von dem Gegentaktverstärker geliefert und über die beiden Potentiometer 53 und 54
den Gittern der Röhren 55 und 56 zugeführt. Die beiden Röhren 55 und 56 sind in
Kaskade geschaltet und erhalten von dem Netzübertrager 57 ihreAnodenspannung. An
demAusgangsübertrager 58 entsteht dann eine Wechselspannung, wenn beide Röhren 55
und 56 irgendwie geöffnet sind. Die Wechselspannung des Übertragers 58 wird im Gleichrichter
59 gleichgerichtet. Bei 6o und 61 wird die Gleichspannung für die Beeinflussung
der Bewegung in Vorschubrichtung abgegriffen. Durch die Kaskadenschaltung der beiden
Röhren 55 und 56 kann entweder durch die Gitterspannung der Röhre 55 oder die Gitterspannung
der Röhre 56 die Gleichspannung bei 6o, 61 zu Null werden. Die Kaskadenschaltung
verhält sich so entsprechend der Schaltung mit Doppelgitterröhre.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 5 wiedergegeben.
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Bei 62, 63 und 64 werden die beiden Gleichspannungen vom Gegentaktverstärker
mit gemeinsamer Leitung zugeführt. Während die beiden Widerstände 65 und 66 in den
Zweigen liegen, ist in die gemeinsame Leitung 62 noch ein Widerstand 67 geschaltet,
durch den die Ströme beider Zweige hindurchfließen. In Fig.6 sind die beiden entstehenden
Ströme 68, 69 im Widerstand 67 in der Abhängigkeit von der Fühlerauslenkung aufgetragen.
Der durch diese Ströme entstehende Spannungsabfall im Widerstand 67 wird dem Gitter
der Röhre 70 zugeleitet. Der Widerstand 67 wird nun derart gewählt, daß beispielsweise
bei den Stromwerten von 71 und 72 der Fig. 6 ein Spannungsabfall entsteht, der die
Röhre 70 sperrt. Bei der Auslenkung Null am Fühler ist die Röhre 7o am meisten
entsperrt. Die Röhre 7o erhält vom Netzübertrager 73 die Anodenspannung. Am Ausgangsübertrager
74 ist nur dann eine Wechselspannung, wenn die Röhre 70 geöffnet wird. Die
Wechselspannung wird im Gleichrichter 75 gleichgerichtet. Bei 76, 77 wird
die Gleichspannung für die Beeinflussung in Vorschubrichtung abgenommen.
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Damit der Vorschub nicht jede kleinste Bewegung des Kopierregelkreises
mitmacht, ist es von Vorteil, nur die mittlere Kopiergeschwindigkeit für den Vorschub
auszunutzen. Zu diesem Zweck kann die zusätzliche Verstärkerstufe für den Vorschub
über ein Glättungsglied mit dem Verstärker des Kopierregelkreises verbunden sein.