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Einrichtung zur Steuerung des Abstandes zweier zueinander lagenveränderlicher
Körper durch Elektronenröhren Es ist bekannt, mittels Steuervorrichtungen Körper
in ihren Lagen zueinander zu verstellen, so z. B. bei Kopiervorrichtungen. bei Werkzeugmaschinen.
Es gibt in der Technik indessen. eine große Zahl Fälle, bei denen zur Durchführung
eines technischen Vorganges ein stets gleichbleibender Abstand zwischen zwei Körperh
eingehalten, werden muB. Ein Beispiel dafür ist die elektrische Bogenlampe, bei
der die Kohlen stets gleichen Abstand haben müssen. Aber auch bei elektrischen Schweißmaschinen
u. dgl. kommt es auf genaue Abstandseinhaltung der Elektroden zum Werkstück an,
wenn, qualifizierte Arbeit geleistet werden soll. Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, mit sehr hoher Präzision den Abstand zweier zueinander lageuveränderlicher
Körper zu regeln, und zwar soll die Regelung so fein wie möglich und so schnell
wie möglich wirken.
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Es ist bekannt, den Abstand zwischen zwei Körpern durch den Widerstand
einer Flamme auf einem Bestwert dad'ur.ch zu halten, daß eine Bewegung der Körper
aufeinander zu oder voneinander hinweg sowie ein Ruhezustand ermöglicht wird. In
diesem Falle arbeitet die Einrichtung abhängig von dem Widerstand der Flamme.
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Nach der Erfindung werden zur Steuerung des Abstandes zweier zueinander
lagenveränderlich.er
Körper Elektronenröhren benutzt, deren Gitter
durch einen die beiden Körper hintereinander durchfließenden Strom beeinflußt werden.
Dabei wird erfindungsgemäß der eine der lagenveränderlichen Körper durch eine elektromechanische
Kupplung oszillierend hin- und herbewegt, wobei eine Hinbewegung des Körpers den
Schaltvorgang für eine Herbewegung auslöst.
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Für die Einstellung eines bestimmten Abstandes zwischen zwei Körpern;
wobei die Körper sich nicht mehr berühren, gibt es zwei Möglichkeiten.: i. Die Verwendung
der Kapazität zwischen den beiden Körpern und einer Vergleichskapazität in einer
kapazitiven Brückenschaltung, wobei die Größe dieses Vergleichskondensators den
Abstand zwischen den, beiden Körpern bestimmt.
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2. Die Verwendung einer induktiven Brückenschaltung, bei der an dem
einen der beiden Körper eine Induktionsspule und an dem anderen. ein in diese Spule
tauchender Eisenkern befestigt ist. Durch Änderung der Vergleichsinduktivität in
der Brücke kann jeder beliebige Abstand eingestellt werden..
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Erfindungsgemäß wird der hintereinander durch die Körper fließende
Strom über eine induktiv und kapazitiv wirksame verstärken- und stufenlose Regelvorrichtung
geleitet derart, daß die Beeinflussung des Gitters der Elektronenröhren unter gewissem
einstellbarem Abstand der Körper voneinander erfolgen kann. Der lagenveränderliche
Körper wird erfindungsgemäß von einem Motor über eine von. den Elektronenröhren
gesteuerte elektromechanische Wendekupplung hin- und herbewegt, und es wird eine
elektromechanische Wendekupplung verwendet, bei der eine dünne Scheibe geringer
Trägheit zwischen zwei von einem Kegelritzel angetriebenen, mit Magneten und Spulen
versehenen Zahnrädern angeordnet ist und jeweils von einem der mit den Zahnrädern
verbundenen Magneten mitgenommen wird.
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Die Erfindung bietet den. Vorteil, daß es gelingt, eine nahezu trägheitslose
Regelung des Abstandes der beiden Körper zueinander durchzuführen.
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Die Zeichnungen zeigen Ausführungsbeispiele für die Erfindung, und
zwar zeigen Fig. i und 2 eine Vorrichtung, bei der zwei Stifte zur Anlage aneinander
oder in gewissem Abstand voneinander gebracht werden sollen; Fig. 3 zeigt das Schaltschema
der verwendeten Elektronenröhren der Fig. i und 2.
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Der Rahmen i in Fig. i trägt einen stabförmigen Körper ii. Dessen
Stirnseite gegenüber ist ein Stab io angeordnet, der mit- seiner Stirnseite an der
Stirnseite des Stabes ii zur Anlage bzw. dauernden Berührung gebracht werden soll.
Die Zeichnung zeigt die beiden Körper io und ii in kleinem Abstand voneinander.
Damit der Stabi io gegen den Stab i i bewegt werden kann, sitzt er am unteren Ende
eines Schlittens 2. Der Schlitten2 ist durch Kugeln 3 spielfrei in einer Schlittenführung
4 in; dem Rahmen i -geführt. Er besitzt ein Gegengewicht 5, durch welches er in
der Schwebe gehalten wird. Außerdem weist der Schlitten eine Zahnstange 6 auf, in
die ein Ritzel 7 eingreift. Das Ritzel 7 sitzt auf einer Welle 12, auf der auch
eine Scheibe 13 axial verstellbar, aber radial mitnehmend angerdnet ist.
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Auf der Welle 12 laufen frei drehbar zwei Kegelzahnräder 14 und 15,
die von einem Ritzel 16 aus in Drehung versetzt werden und sich in entgegengesetztem
Drehsinne drehen. Das Ritzel 16 wird von einem Elektromotor 17 ständig angetrieben.
Die beiden Kegelzahnräder 14 und 15 sind mit Elektromagneten versehen, durch deren
Erregung die Scheibe 13 angezogen wird. Wird der Elektromagnet des Zahnrades 14
erregt, so wird die Scheibe 13 durch den entsprechenden Elektromagneten angezogen,
und die Scheibe 13 dreht sich zusammen mit der Welle 12 und dem Ritzel 7, wodurch
der Körper io an dem Schlitten :2 je nach Drehsinn, des Zahnrades 14 auf- oder abwärts
bewegt wird. Wird an Stehle dieses Elektromagneten der andere Elektromagnet am Zahnrad
15 erregt, wobei der gegenüberliegende Elektromagnet stromlos ist, so wird die Scheibe
13 von dem dem Rad 15 zugehörigen Elektromagneten angezogen, welches sich, wie oben
erwähnt, in entgegengesetztem Drehsinne dreht und den Körper io an dem Schlitten
2 in entgegengesetzter Richtung antreibt.
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Soll nun der Körper io in dauernder loser Berührung zu dem Körper
i i sich befinden und sei z. B. angenommen, daß der Körper i i sich langsam absetzt
oder abwärts bewegt, so muß der Schlitten 2 mit dem Körper io in dem Maße des Ausweichens
der Stirnwand des Körpers i i nachgestellt werden.
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Es sei nun angenommen, daß durch Anlage der Scheibe 13 an den Elektromagneten
des Zahmrades 15 eine Abwärtsbewegung des Schlittens 2 mit dem Körper io erreicht
wird. In diesem Falle muß also der Elektromagnet des Zahnrades 15 so lange er-.
regt werden, bis die Stirnwand des Körpers io die Stirnwand des Körpers ii gerade
berührt. In dem Augenblick der Berührung muß der Elektromagnet des Zahnrades 15
ausgeschaltet werden, und es muß eine geringe Gegenbewegung eingeleitet werden.
Zu diesem Zweck muß die Scheibe 13 von dem Elektromagneten des Zahnrades iq. kurz
angezogen werden, so daß eine kaum merkbare Zurückbewegung des Körpers io stattfindet.
Die beiden Elektromagneten der beiden Zahnräder 13 und 14 müssen also dauernd abwechselnd.
in sehr schneller Folge erregt und stromlos gemacht werden, damit durch das Zittern
der Scheibe 13 zwischen den Magneten auch bei Lagenveränderung der Stirnwand des
Körpers i i eine dauernde gleichmäßige Anlage der Körper aneinander aufrechterhalten
werden kann.
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Zu diesem Zweck werden nun bei dem Erfindungsvorschlag die Elektromagneten
über die beiden Elektronenröhren 8 und 9 gesteuert. Die Kathoden der Röhren 8 .
liegen in Serie mit dem Elektromagneten des Zahnrades 15, während die Kathoden der
Elektronenröhre 9 in Serie mit dem Elektromagneten des Zahnrades 14 geschaltet sind.
Die Fig. i zeigt die Schaltung nur in den Grundzügen, während Fig. 3 ein komplettes
Schaltschema
für die Elektronenröhren 8 und 9 zeigt. Das Gitter
der Röhre 8 ist in Fig. i mit dem Körper i i verbunden. Die Körper io und i i liegen
in dem Stromkreis des Gitters 8 derart, daß eine Beeinflussung des Röhrengitters
stattfindet, wenn sich die Körper io und i i berühren. Wird das Gitter 8 durch die
Berührung beennflußt, so wird der Elektromagnet des Zahnrades 15 erregt und die
Scheibe 13 von diesem Elektromagneten angezogen. Hierdurch erfolgt infolge des Drehsinnes
des Zahnrades 15 eine Aufwärtsbewegung des Schlittens :2 mit dem Körper io, wodurch
der Strom zwischen den Körpern io und ii unterbrochen wird. Die Unterbrechung des
Stromes hat eine Aufhebung der Beeinflussung des Elektromagneten 15 zur Folge, während
durch die gegebene, Schaltung, die später beschrieben wird, nunmehr das Gitter der
Elektronenröhre 9 zur Wirkung kommt. Hierdurch wird der Elektromagnet des Zahnrades
14 erregt und die Scheibe 13 von diesem Zahnrad angezogen, was zur Folge hat, daß
der Körper io sich wiederum an die Stirnwand des Körpers i i anlegt. Es findet eine
dauernde ganz geringe Aufundabbewegung durch die dauernde Umsteuerung der Scheibe
13 über die Elektronenröhren 8 und 9 statt, so daß die beiden Körper io und i i
in stetiger Lage unmittelbar nebeneinander gehalten werden.
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Die. Fig. 3 zeigt schematisch die Röhren 8 und 9 sowie die Körper
io und ii. Außerdem sind eine Anzahl Widerstände mit R1 bis R7 bezeichnet. Die beiden.
Elektromagneten der Zahnräder 14 und 15 sind schematisch angedeutet sowie die an
die Schaltung angelegten Spannungen U.
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Die Röhre 8 ist durch die Vorspannung U3 an ihrem Gitter über den
Widerstand R1 gesperrt. Hierdurch wird an dem Gitter der Röhre 9 nur die an dem
Kathodenwiderstand R7 abfallende Vorspannung wirksam. Dadurch ist die Röhre 9 geschlossen,
und die Spule des Elektromagneten 14 wird erregt. Der Elektromagnet 14 kann jetzt
die Scheibe 13 auf der Welle 12 mitnehmen. Sobald die Körper io und i i aneinander
anstoßen, bricht durch Überbrückung der Spannung U3 mit dem Widerstand R2 die Sperrspannung
an dem Widerstand R1 zusammen, derart, daß lediglich die an dem Kathodenwiderstand
R4 abfallende Spannung über den Widerstand R2 bzw. R3 an dem Gitter der Röhre 8
liegt. Hierdurch ist die Röhre 8 geschlossen, und es wird der Elektromagnet des
Zahnrades 15 erregt. Dadurch, daß nun die Kathoden der Röhre 8 und 9 miteinander
verbunden sind, gelangt der gesamte Spannungsabfa11 im Kathodenkreis der Röhre 8
als negative Vorspannung über den Widerstand R5 an das Gitter der Röhre 9 und sperrt
diese. Es ergibt sich auf diese Weise eine ständige Wechselwirkung zwischen den
beiden Röhren, . wenn infolge der gewählten Anordnung die Körper io und i i aufeinander
treffen und durch den Kontakt wieder voneinander weg bewegt werden. Die Schaltfrequenz
wird durch die Selbstinduktion der Magnetspulen verkleinert, indessen läßt sich
diese Verzögerung durch Widerstände R8 und R9 vor den Kathoden, der Röhren kleinhalten.
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In Fig. 2 bezeichnen die gleichen Bezugszeichen die gleichen Teile
wie in Fig. i. Als Unterschied besitzt das Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2 in die
Leitung zwischen dem Körper i i und dem Gitter der Röhre 8 eingeschaltet einen induktiv
oder auch kapazitiv wirkenden Verstärker und eine stufenlose Regeleinrichtung 2o.
Mit dieser Verstärkereinrichtung ausgerüstet ist es möglich, die beiden Stirnwände
der Körper, io und ii in gewissem Abstand voneinander zu halten. Es ergibt sich
hierbei der gleiche oszillierende Vorgang der Scheibe 13 mit dem Schlitten 2 und
dem Körper io, und zwar um das Maß der mittels der Vorrichtung 2o, eingestellten
Distanz zwischen den Körpern, io und i i,. wobei die Wirkung der Wirkung einer Einrichtung
gemäß Fig. i entspricht.
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Eine Änderung der Entfernung der Stirnwände der Körper io und 1 i
abweichend vom eingestellten Maß schaltet die Gittervorspannungen der Elektronenröhren
8 und 9 wechselweise in positivem und negativem Sinne um, derart, daß die Entfernung
zwischen den Stirnwänden durch den Oszilliervorgang eingehalten wird.