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Elektrische Steuerung für Kopiereinrichtungen Die Erfindung betrifft
eine Steuerung für Kopiereinrichtungen, die insofern verbessert ist, als eine Vereinfachung
ihres Aufbaus ohne Verschlechterung der Wiedergabetreue und Steuerungsstabilität
erreicht ist, und zwar für jede beliebige Gestalt des wiederzugebenden Profils oder
Aufrisses sowohl für glatte als auch für eckige Modelle.
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Eine Kopiersteuerung soll die gleiche Lage der Bahnen eines einem
Modell folgenden Tasters und eines Wiedergabeorgans, welches den Aufriß oder das
Profil des Modells auf ein rohes Werkstück über; trägt, gewährleisten, wobei diese
beiden Organe durch einen gemeinsamen, vorbestimmten und von dem Aufriß des Modells
praktisch unabhängigen --antrieb verbunden sind. Die Arbeit des Wiedergabeorgans
oder -Werkzeugs soll durch eine wenigstens doppelte Führung gesteuert werden, wobei
die Bezeichnung »Führung« in ihrer weitesten Bedeutung zu verstehen ist. Beim Kopieren
einer ebenen Schablone müssen die beiden Führungsmotoren in Abhängigkeit von der
Messung einer Regelabweichung ö nach Betrag und Richtung zwischen dem Berührungspunkt
des Tasters auf dem :Modell und dem Durchstoßpunkt der Achse der vorbestimmten Antriebseinrichtung
des Tasters mit der Schablonenebene gebracht werden. Diese Einrichtung wird als
Tastkopf bezeichnet.
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Der Tastkopf einer an sich bekannten Konstruktion besitzt nämlich
eine zur Modellebene senkrechte Symmetrieachse. Der Indexbolzen des Tasters kann,
wenn er dem Umriß des Modells folgt, um einen Punkt der festen Achse geschwenkt
werden. Die Regelabweichung wird durch den Radiusv ektor vom Durchstoßpunkt der
Achse des Tastkopfes durch die -"..Modellebene bis zum Berührungspunkt des Tasters
und des Modells bestimmt.
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Die Messung dieses Vektors ö muß nun gegenüber einem Bezugssystem
geschehen. Als festes Bezugssvstem dienen die beiden Führungsrichtungen des Tastkopfes
und des Werkzeugs.
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Ein derartiger Tastkopf wird normalerweise so angeordnet, daß er zwei
Meßspannungen liefert, die im allgemeinen uni 90° in der Phase verschoben sind und
die Werte der Komponenten der Regelabweichung nach der Tangente und der Normalen
im Berührungspunkt des Tasters mit dem Profil des Modells wiedergeben, und zwar
in dem Falle, wo die so gemessene Regelabweichung unter einem vorbestimmten Wert
8o bleibt. Die Geschwindigkeiten der Führungsmotoren des Wiedergabeorgans sollen
jedoch nicht von diesen Komponenten abhängig sein, sondern von den Komponenten des
Vektors z, welcher die Verschiebungsgeschwindigkeit des Berührungspunktes des Tasters
auf dem Modell darstellt. Dieser ist in erster Näherung orthogonal zum Vektor rS.
Es muß daher zwischen dem Tastkopf und den Einrichtungen zur Geschwindigkeitssteuerung
der Führungsmotoren eine Berechnungseinrichtung eingeschaltet werden, die dem Einheitsvektor
in Richtung des Abstandsvektors (5 eine Verdrehungsmatrix Ra erteilt. Diese ist
der mathematische Ausdruck für die physikalische Tatsache, daß zwei gleich große,
aufeinander senkrecht stehende Vektoren vertauschte Komponenten bezüglich z,#veier
ebenfalls zueinander senkrechter Bezugsachsen aufweisen. Dies trifft zu, wenn das
Profil des i\-Iodells keine Unstetigkeiten aufweist und die Reibung des Tasters
am Modell vernachlässigt werden kann.
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Wenn das Profil keine Ecken oder anderen Unstetigkeiten besitzen würde,
wären die in der erläuterten `leise gewonnenen Steuersignale für eine gute Arbeit
der Anordnung ausreichend. Gewöhnlich besitzen die Profile jedoch scharfe Ecken.
Bei jeder Ecke muß die Richtung des Geschwindigkeitsvektors sich plötzlich ändern.
Eine augenblickliche Änderung der Geschwindigkeit der Führungsmotoren ist aber praktisch
unmöglich. Darum werden zusätzlich zu den erwähnten Steuersignalen Regelsignale
eingeführt, die von der Lage des Tasters unmittelbar abhängig sind. Für diese Lageregelung
ist es erforderlich, einen Bezugswert festzulegen, als der hier die erwähnte maximale
Regelabweichung 8o dient. Der Einheitsvektor kann willkürlich ihr gleich gewählt
werden. Diese maximale Regelabweichung wird auf elektrischem Wege in die Berechnungseinrichtung
eingeführt, die das Fehlersignal der Lage S = ö -- c5,) bildet. Die Lageregelungssignale
müssen, uni wirksam zu sein, eine plötzliche Richtungsänderung des -'ektors
der
Tangentialgesch.windigkeit a hervorrufen. Vom rechnerischen Standpunkt aus werden
also diese Signale durch Hinzufügung einer Verdrehungsmatrix R, die eine Funktion
von S ist, zur elektrischen Darstellung des Vektors z gebildet.
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Da die Lageregelung nur in Betracht kommen soll, wenn eine plötzliche
Richtungsänderung des Geschwindigkeitsvektors z auftritt, müssen R und R, für den
Wert des Einheitsvektors, d. h. hier für S = 0 übereinstimmen.
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Eine solche Berechnungsaufgabe kann auf verschiedene Arten gelöst
werden. Eine bereits früher vorgeschlagene Lösung besteht darin, daß die Berechnungseinrichtung
der Regelabweichung b eine Verdrehungsmatrix R erteilt, die folgende Form hat:
In dem im folgenden dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel bildet die
Berechnungseinrichtung gerade diese Beziehung nach.
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Die bisher bekannten Steuerungen arbeiten mit Zweiphasenwechselstromspeisung,
wenigstens in der Berechnungskette, die von dem Tastkopf (einschließlich) ausgeht,
bis zu der Anordnung der Kreise für die Umlaufsteuerung der Motoren; in diesen Kreisen
wird im allgemeinen zur Herstellung der eigentlichen Steuersignale ein Gleichstromantrieb
benutzt.
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Die Erfindung bezweckt, die vollständige Gleichförmigkeit der Abhängigkeitskette
von dem Tastkopf bis zu den beiden Antrieben der umsteuerbaren Führungsmotoren in
einer Kombination von Mitteln zu erreichen, welche es, im Gegensatz zu der bisherigen
Technik, nicht mehr gestattet, die Anordnungen von Organen und Kreisen, welche die
Aufgabe haben, die Abhängigkeitssignale und Steuersignale der unisteuerbaren Führungsmotoren
zu erzeugen, als völlig getrennt zu betrachten.
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Die Erfindung kann mit Hilfe von gesteuerten Gas-und Dampfentladungsröhren
verwirklicht werden, welche zwischen Kathode und Anode eine niederfrequente Wechselspannung
zur Speisung eines Belastungskreises, z. B. eines Motors, aufnehmen, der in Serie
mit dieser Speisung liegt. Bei diesem Steuerverfahren besteht das Zündsteuersignal
für die Gasentladungsröhren aus der Überlagerung einer Wechselspannung mit der gleichen
Niederfrequenz, die zu der Speisespannung um 90° in der Phase verschoben ist. und
einer hochfrequenten Trägerschwingung, die vorher durch ein Abhängigkeitssignal,
insbesondere ein Gleichstromsignal, in der Amplitude moduliert wurde. Dabei wird,
wenn es sich um die umkehrbare Speisung eines Motors handelt, der Steuerweg des
dieser Speiserichtung zugeordneten Röhrenpaares unmittelbar bestimmt durch die Addition
der reinen unmodulierten Trägerschwingung in einer bestimmten Phase und der modulierten
Trägerschwingung in dem einen und dem anderen Steuerweg, so daß die so umnittelbar
durchgeführte Unterscheidung des Zustandes der Phasengleichheit oder der Gegenphase
dieser beiden Schwingungen die Inbetriebnahme des einen oder anderen Steuerweges
gewährleistet.
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Im übrigen kann ein tachometrischer Generator, welcher ein Signal
für die Messung der Drehgeschwindigkeit eines Motors, mit welchem sei?. Rotor verbunden
ist, liefert, vorgesehen werden, um ein moduliertes Hochfrequenzsignal zu erzeugen,
dessen Amplitude die Größe der Geschwindigkeit mißt und dessen Phase in bezug auf
diejenige einer Bezugsschwingung die Drehrichtung anzeigt. Es kann zu diesem Zweck
ein Generator derjenigen Art verwendet werden, welche einen Stator mit zwei rechtwinkligen
Polpaaren besitzt und zwei gegengeschaltete Wicklungen trägt, wobei man eine dieser
Wicklungen mit einer Hochfrequenzspannung speist und an den Klemmen der anderen
Wicklung die tachometrische NTeßspannung abnimmt. Diese letztere Spannung ist gegen
die Speisespannung um 90° in der Phase verschoben und ihre relative Phase, die je
nach der Drehrichtung des Antriebsmotors voreilt oder nacheilt, wird bestimmt durch
die Addition einer Bezugsspannung von gleicher Frequenz und bestimmter Phase.
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Eine elektrische Kopiersteuerung gemäß der Erfindung, bei welcher
die Bewegung des Wiedergabeorgans an dem zu bearbeitenden Werkstück durch eine nach
Größe und Richtung wirkende Abhängigkeitssteuerung von zwei das Wiedergabeorgan
in zwei zueinander rechtwinkligen Richtungen führenden Motoren, welche außerdem
mit Tachometergeneratoren gekuppelt sind, mit der Bewegung des in dem Tastkopf vorgesehenen
Fühlers an dem Modell streckengleich gemacht wird, kennzeichnet sich dadurch, daß
der Tastkopf und die Tachonietergeneratoren aus einer Hochfrequenzstromquelle gespeist
werden und daß der Tastkopf zwei Wechselstromgrößen (Tastkopfsigiiale), welche nach
Amplitude und Phase der Größe und Richtung der Fühlerbewegung in zwei zü1-einander
rechtwinkligen Richtungen entsprechen, und die Tachometergeneratoren zwei Wechselstrorngrößen
(Tachometersignale) erzeugen, welche nach Amplitude und Phase der Drehgeschwindigkeit
und Drehrichtung der sie antreibenden Motoren entsprechen, wobei die Tastkopfsignale
über Modulatoren in Mischkreise. welchen auch das entsprechende Tachometersignal
zugeführt wird, geschickt werden, und schließlich die Ausgangssignale dieser Mischkreise
über Phasendiskriminatorstufeti, deren Bezugsphasenschwingung ebenfalls aus der
Hochfrequenzstroinquelle entnommen wird, einen Satz von gittergesteuerten Entladungsröhren
beeinflussen, welche die Antriebsmotoren des Wiedergabeorgans in der einen oder
anderen Umlaufrichtung regeln.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
folgenden Beschreibung und der Zeichnung eines Ausführungsbeispieles einer Kopiersteuerung.
In der Zeichnung zeigt schematisch Fig. 1 die Gesamtanordnung einer solchen Steuerung.
bei welcher die obenerwähnte Verdrehmigsmatrize angewendet wird: in dieser Figur
ist außerdem im Längsschnitt ein Beispiel des Tastkopfes angegeben, Fig. ? und 3
das vollständige Schaltungsschema der Kopiereinrichtung nach Fig. 1 (wobei Fig.
3 die untere Fortsetzung der Fig. 2 darstellt) ; in Fig. 2 ist außerdem ein Beispiel
des Tastkopfes iin Querschnitt gezeigt.
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Die Einzelheiten des Tastkopfes werden an erster Stelle beschrieben.
Er besitzt einen quadratischen Magnetkern 73, durch welchen eine starre Achse 74
hindurchgeht, die an ihrem Ende den Taster 2 trägt, welcher dem Profil des Modells
1 folgen soll. Dieser Magnetkern muß durch eine Rückholeinrichtung in der Weise
getragen werden, daß, wenn das bewegliche System des Kopfes nicht aus der Gleichgewichtslage
gebracht ist, das elektrische Gleichgewicht hergestellt wird, wobei die Luftspalte
der beiden Polpaare 69, 70 und 71, 72, die ini rechten Winkel zueinander stehen
und von einem ringförmigen Joch76 getragen werden, in der Izuhelage gleich sind.
Die
Pole 69 und 70 tragen zwei entgegengesetzte Wicklungen, welche zwei Zweige einer
Wheatstoneschen Brücke bilden, deren beide andere Zweige aus den Widerständen eines
Potentiometers 87 bestehen. Eine Diagonale der Brücke wird an den Klemmen des Potentiometers
durch die Sekundärwicklung eines Transformators 86 gespeist, dessen Primärwicklung
eine hochfrequente Schwingung aufnimmt, die von dem Generator 6, z. B. einem Wechselstromerzeuger
oder Umformer, der seinerseits bei 7 aus dem Netz gespeist wird, entnommen wird.
Beispielsweise kann angenommen werden, daß dieser Umformer eine einphasige Wechselspannung
von 1000 Hz liefert, die mit Hilfe eines Motors für 50 Hz erzeugt wird. Zur Erleichterung
der Erläuterung soll die Hochfrequenzspannung als Trägerschwingung bezeichnet werden.
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Die Pole 71, 72 sind in ähnlicher Weise mit gegengeschalteten Wicklungen
ausgerüstet, welche zwei Zweige einer Wheatstoneschen Brücke bilden, deren beide
anderen Zweige aus den Widerständen eines Potentiometers 88 bestehen. Die beiden
Stromkreise sind durch die Verbindungen 126, 127 parallel geschaltet.
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Die Kraftlinien des hochfrequenten Magnetfeldes schließen sich demnach
in vier magnetischen Kreisen durch den Kern 73 hindurch. Die Zweige der magnetischen
Brücken sind ins Gleichgewicht gebracht, und folglich sind alle störenden Änderungen
der Permeabilität, Temperatur usw. ausgeglichen. Wenn der Magnetkern sich in Ruhe
befindet, sind die Spannungen, welche in den Abgriff diagonalen der Wheatstoneschen
Brücke erzeugt werden, die zu den Primärwicklungen der Transformatoren 9 bzw. 8
führen, Null. Wenn der Kern 73, der durch die Verschiebung des Tasters 2 auf dem
Profil des Modells 1 mitgenoi:iinen wird, in eine exzentrische Lage gelangt, treten
zwei Ungleichgewichtsspannungen von gleicher Trägerfrequenz in diesen Diagonalen
auf, deren Effektivwerte proportional sind zu den Abständen der Polpaare 71, 72
und 69, 70 nach den (nicht dargestellten) Achsen X-X und Y- Y. Diese Spannungen
haben offenbar, je nach dem Profil, die gleiche oder entgegengesetzte Phase wie
die Trägerschwingung, so daß die an den Klemmen des Transformators 8 erzeugte Spannung
normalerweise die Komponente ± ö, und die an den Klemmen des Transformators 9 entwickelte
Spannung die Komponente ± b, des erwähnten Vektors b darstellt.
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Bei einem solchen ausgeglichenen Tastkopf muß der Magnetkern 73 ständig
in seine Mittelstellung zurückgezogen werden. Es können zu diesem Zweck zahlreiche
mechanische Einrichtungen in Betracht gezogen werden, und Fig. 1 zeigt als schematisches
Ausführungsbeispiel eine solche Rückstelleinrichtung : Die an der Rückseite des
Kernes 73 verlängerte Achse 74 trägt eine Platte 78, welche sich durch Kugeln (z.
B. drei Kugeln mit 120°) gegen einen freien Ring 79 anlegt und dieser stützt sich
seinerseits, ebenfalls durch drei mit 120° angeordnete, jedoch gegen die ersten
in der Lage versetzte Kugeln, gegen eine innere Scheibe 77 des Gehäuses des Tastkopfes.
Die Richtungen der Aufnahmen der Kugeln sind rechtwinklig. Das rückwärtige Ende
der Achse 74 verschiebt sich in einem Träger 81 bei 80, und dieser Träger wird dauernd
durch eine Feder 82 unter Druck gehalten, die sich an der Platte 78 abstützt, so
daß die Spitze 83 des Trägers sich an der konischen Wand 85 eines Sitzes 84 aus
hartem Metall abstützt, welcher in die entsprechende Seite des Gehäuses eingesetzt
ist. Die Achse 74 kann sich also ohne Verdrehung gemäß jedem von dem Taster übermittelten
Antrieb verschieben, wobei sie dauernd unter Spannung steht, um ihre Mittellage
wieder einzunehmen.
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Zur Erleichterung der Erklärung sei bemerkt, daß die angegebenen Spannungen
Effektivwerte bezeichnen, wobei das diesem Effektivwert zugeordnete Vorzeichen (-!-)
eine Spannung bezeichnet, die in Phase ist mit der Trägerschwingung als ihre Bezugsphase,
während das zugefügte Vorzeichen (-) eine Span nun- in Gegenphase bezeichnet.
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In Fig. 1 ist 1 das Modell, welchem der Taster 2 folgt, und 3 der
von dem Wiedergabewerkzeug zu bearbeitende Rohling. Die bei 5 angegebene mechanische
Verbindung gewährleistet den gemeinsamen Antrieb der Teile 2 und 4, z. B. mit einer
gleichförmigen Verschiebungsgeschwindigkeit, unabhängig von dem Profil mit Hilfe
von (nicht dargestellten) Einrichtungen, die nicht zur Erfindung gehören.
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Die Streckengleichheit der Verschiebungen des Tasters 2 auf dem Modell
und des Werkzeugs 4 auf dem Rohling wird durch die Abhängigkeitssteuerung der beiden
Führungsmotoren 45 und 46 des Werkzeugs erreicht, mit welchem sie durch die mechanische
Verbindung 52 verbunden sind.
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Die von dem Tastkopf gelieferten Spannungen ± b,. und ± ö, werden
bei 11 bzw. 10 in Wechselstromverstärkern verstärkt, die mit Gegenkopplungskreisen
12 bzw. 13 ausgerüstet sind. Diese verstärkten Suannungen werden dann in ihren Bezugnahmen
und Anwendungen vertauscht. Mit anderen Worten läßt man einer Spannung T b, die
an dem Verstärker 10 zugeführt wird, die verstärkte Spannung ± U, entsprechen, die
am Ausgang dieses Verstärkers abgenommen wird; ebenso läßt man der Spannung ± b,
welche an dem Verstärker 11 zugeführt wird, die verstärkte Spannung ± (.'Y entsprechen,
die am Ausgang des Verstärkers abgenommen wird. Diese einfache Überlegung ergibt
den Übergang des Vektors b ?u dem Vektor -c bei einer bestimmten Laufrichtung des
Tasters, und umgekehrt für die andere Laufrichtung, wobei ± U,. dann ± bz,
und ± UY dem Wert + & entspricht.
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Der Regelabstand ±S wird wie folgt hergestellt: Von dem Ausgangspunkt
14 des Verstärkers 10 wird durch die Verbindung 23 die Spannung U" einem ..Tischpunkt
25 zugeführt, welchem eine Spannuni; von gleichem Wert wie LT, zugeführt wird, die
zii diesem Zweck an dem Ausgangspunkt 15 des Verstärkers 11 abgenommen, jedoch in
der Verbindung 19 durch Einschaltung eines phasenverschiebenden Netzw-erlcs 24 um
90° verschoben wird, eine 90°-Verschiebung, die ebensogut bei der Spannung LT,,
erreicht werden könnte.
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Der Mischpunkt 25 führt zu einem Gleichrichter 26, dessen Ausgang
bei 28 einer Gleichspannung des Bezugsabstandes ö, entgegenwirkt, die z. B. aus
dem von dem Netz 7 gespeisten Gleichrichter 27 kommt.
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Es sei hier bemerkt, daß die verschiedenen erforderlichen Spannungen
alle aus dem Versorgungsnetz gebildet werden, so daß jede Veränderung des Netzes
in den abgeleiteten Spannungen wieder auftritt und die Notwendigkeit entfällt, die
Änderung des Netze an den Vergleichsstellen der Steuerung zu korrigieren.
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Von dem Punkt 28 wird die Spannung b-da bei 29 verstärkt, und am Ausgang
30 dieses Verstärkers sind die beiden Wege 31 und 32 abgezweigt, welche die Spannung
±S den beiden Modulatoren 33 und 34 zuführen.
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jeder dieser Modulatoren erhält als eigene Trägerschwingung eine Schwingung,
die hier aus den Spannungen
U, und LT, abgeleitet wird. Bei dem
betrachteten Beispiel ergibt sich die dem Modulator 33 zugeführte Schwingung aus
der Addition der Spannungen -I- Uy und - Ur durch die Wege 17 bzw. 20, während die
dem Modulator 34 zugeführte Schwingung sich aus der Addition der Spannungen +L'x
und +LTy durch die Wege 18 bzw. 21 ergibt. Der Ausgang des Modulators 33 hat somit
eine Trägerfrequenz mit dem Effektivwert S (U:, - U,), während der Ausgang des Modulators
34 dieselbe Frequenz, jedoch mit dem Effektivwert - S (Ux -f- Uy) hat.
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Die modulierte Ausgangsspannung von 33 wird durch die Verbindung 35
dem Eingang eines Verstärkers 37 zugeführt, der einen Gegenkopplungskreis 39 besitzt.
Die modulierte Ausgangsspannung von 34 wird durch die Verbindung 36 dem Eingang
eines Verstärkers 38 zugeführt, der den Gegenkopplungskreis 40 besitzt. In die betreffenden
Eingänge dieser Verstärker werden außerdem die anderen, zur Herstellung der Abhängigkeitssignale
erforderlichen Spannungen eingeführt, nämlich die Spannung L'3 über die Verbindung
16 in den Verstärker 37 und die Spannung (,'x über die Verbindung 22 in den Verstärker
38 sowie die betreffenden Meßspannungen - UM., und - Umx der Drehgeschwindigkeiten
der Motoren 45 bzw. 46 über die Verbindungen 41 bzw. 42.
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Diese 7--\leßspannungen werden durch die T achometergeneratoren 43
bzw. 44 geliefert, -,welche durch die mechanischen Verbindungen 47 bzw. 48, die
von den Achsen der Motoren 45 bzw. 46 abgehen, angetrieben werden. Diese Tachometergeneratoren
werden durch eine Bezugsspannung gespeist, welche bei 50 eingestellt und ihnen durch
die Verbindung 49 zugeführt wird. Diese Bezugsspannung hat die Trägerfrequenz, welche
durch die Verbindung 51 an dem Generator 6 abgenommen wird.
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Die so gebildeten Abhängigkeitssignale werden dann den Phasendiskriminatoren
53 bzw. 54 zugeführt, con denen jeder zwei getrennte Ausgänge 57, 58 bzw. 59, 60
besitzt. Die Signale werden auf den , einen oder anderen dieser Ausgänge nach Vergleich
ihrer Phase mit derjenigen der Bezugsträgerschwingung verteilt, welche den Diskriminator
durch die Verbindungen 55 bzw. 56 zugeführt wird.
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jedes Ausgangspaar 57, 58 bzw. 59, 60 führt zii einem Steuerkreis,
welcher die Feldwicklungen 65, 66 bzw. 67, 68 der umsteuerbaren 1lotoren 45 bzw.
46 mit Netzspannung speist. Diese Kreise sind finit 61 bzw. 62 bezeichnet und erhalten
diese \ et-r_spannung durch die Verbindungen 63 bzw. 64.
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Die Einzelheiten der Organe und Kreise einer solchen Abhängigkeitskette
sind in Fig. 2 und 3 dargestellt, in welchen die einzelnen Teile je nach ihrer Bedeutung
mehr oder weniger schematisch wiedergegeben wurden. Die Bezugszeichen der Fig. 1
sind in den Fig. 2 und 3 beibehalten.
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Die Transformatoren 8 und 9 zur Abnahme der von dem Tastkopf gelieferten
Spannungen führen diese Spannungen üblichen Röhrenverstärkern 10 bzw. 11 zu, deren
Hochspannung über die Primärwicklungen ihrer Ausgangstransformatoren 14 bzw. 15,
welche mehrere Sekundärwicklungen besitzen, zugeführt wird und deren Stabilisierung
durch starke Gegenkopplung durch die Sekundärwicklungen 12 bzw. 13 genau erreicht
ist, die mit einem Ende an Masse und mit dein anderen Ende an der Sekundärwicklung
ihres betreffenden Eingangstransformators 8 bzw. 9 liegen.
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Die Spannungen, welche an den Klemmen der Sekundärwicklungen 19 und
23 des Tra:=_;1-or:nators 15 bzw. 14 auftreten, werden in dem phasenverschiebenden
Widerstandskapazitätsnetzwerk 24 mit 90° Verschiebung zusammengesetzt, und das Ergebnis
dieser Zusammensetzung wird durch die Brücke 26 gleichgerichtet. Von den beiden
Ausgangspunkten dieser Brücke führen zwei Verbindungen zu einem symmetrischen Gleichstromverstärker
29, wobei jedoch in die -Minus-Ausgangsleitung der Brücke eine Gegen-Spannungsbatterie
28 mit dein `'Wert des höchsten gewünschten Regelabstandes gegengeschaltet ist.
Diese Gegenspannungsbatterie kann auch, wie oben erwähnt, aus einem aus dem Netz
gespeisten Gleichrichter bestehen. Am Ausgang 30 des Verstärkers 29 treten somit
auf den Wegen 89 und 90 veränderliche Gleichspannungen des Regelabstandes ±.S' auf.
Die Wege 89 und 90 sind an die Mittelpunkte 31 der Eingangs bzw. Ausgangswicklungen
des Modulators 33 und an die Mittelpunkte 32 der entsprechenden Wicklungen des Modulators
34 geführt. Diese beiden Modulatoren sind nach Art der üblichen Ringmodulatoren
niit Trockengleichrichtern ausgebildet.
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Der Eingangstransformator des Modulators 33 besitzt zwei Primärwicklungen
17, 20, die durch die Sekundärwicklungen der Transformatoren 15 bzw. 14 mit relativer
Gegenphase gespeist werden. Der Eingangstransforinator des Modulators 34 besitzt
zwei Primärwicklungen 18, 21. die von denselben Sekundärwicklungen der Transformatoren
15 bzw. 14, jedoch phasengleich gespeist werden. Die so erzeugten modulierten Spannungen
werden an den Sekundärwicklungen 91, 92 der Ausgangstransformatoren 35 bzw. 36 der
@-lodulatoren abgenommen.
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Der Ausgang des Trägerfrequenzgenerators 6 ist bei 51 abgezweigt und
wird durch die Abzweiguni; parallel an die Wicklungen 121 und 122 der Tachometergeneratoren
43 bzw. 44 (Fig. 3) geführt, und zwar als Bezugsschwingung, die durch ein Einstellpotentiometer
nach Phasenverschiebung um 90° in 125 eingestellt wird. Dieses Potentiometer kann
im übrigen. wenn erforderlich, aus einem Potentiometer bestehen, das aus einem Endtransformator
der Abzweigung 51 gespeist wird, bei dein der Mittelpunkt der Sekundärwicklung an
Masse liegt.
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Die Wicklungen 123 und 124 der beiden Tachometergeneratoren, die zu
den mit der Bezugsschwingung gespeisten Wicklungen rechtwinklig stehen, liefern
demnach Meßspannungen für die Drehgeschwindigkeiten der .Motoren 45 bzw. 46 auf
den Wegen 41 bzw. 42. Aus der Darstellung jeder T achometerwicklting ist ersichtlich.
daß sie aus zwei Spulen auf zwei Schenkeln oder Polen eines magnetischen Kreises
mit zwei rechtwinkligen Polpaaren eines Stators zusaniniengesetzt ist, wobei die
Motoren leichte zylindrische Rotoren um diesen Stator antreiben, der selbst von
einem zvlindrisclien magnetischen Joch umgeben ist.
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Die von den Tachometergeneratoren gelieferten Spannungen haben die
Trägerfrequenz und stehen in Gegenphase zu dieser Schwingung. Über den Weg 41 ist
die Wicklung 123 des Tachometergenerators 43 des 'Motors 45 (welcher das Werkzeug
nach der Y-Achse führt) mit der Sekundärwicklung 16 des Transformators 15 in einer
Ausgangsverbindung der Sekundärwicklung 91 des 3lodulators 33 in Gegenschaltung
(Gegenphase) verbunden: Auf diese We;se entsteht zwischen den Klemmen 93 eine Abhängigkeitsspannung
von der Form: S (LT,- LT,) + L' y L';rw welche dem Eingangstransformator 95 der
Verstärkerstufe 37 zugeführt wird. Diese Verstärkerstufe ist entsprechend ausgebildet
wie die Ausgangsverstärker
des Tastkopfes, d. h. daß sie eine Röhrenverstärkerstufe
97 besitzt, die über die Primärwicklung ihres Ausgangstransformators mit Hochspannung
gespeist wird, während die gewünschte starke Gegenkopplung durch eine Sekundärwicklung
39 dieses Ausgangstransformators erreicht wird, welche mit einem Ende an
Masse liegt und mit dem anderen Ende an die Sekundärwicklung des Eingangstransformators
95 in Reihe mit der Röhrenstufe 97 verbunden ist.
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Ebenso ist die Wicklung 124 des Tachometergenerators 44 des Motors
46 (welcher das Werkzeug nach der X-Achse führt) über den Weg 42 mit der Sekundärwicklung
22 des Transformators 14 in einer Ausgangsverbindung der Sekundärwicklung 92 des
Modulators 34 gegengeschaltet: Auf diese Weise entsteht zwischen den Klemmen 94
eine Abhängigkeitsspannung von der Form: _. ,s (Ux -I- Uy) -I- U.. - Umr
die dem Eingangstransformator 96 der Verstärkerstufe 38 zugeführt wird. Diese Verstärkerstufe
besitzt die gleiche Ausbildung und dieselben Eigenschaften wie die Stufe 37, eine
Röhrenstufe 98 und eine Gegenkopplungs-Sekundärwicklung 40.
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Diese Verstärker führen zu Phasendiskriminatorschaltungen 53 bzw.
54, um die hochfrequenten Abhängigkeitssignale zu dem einen oder anderen Paar von
Entladungsröhren 105, 106 und 107, 108 zur Speisung des Motors 45 in der einen oder
anderen Umlaufrichtung und zu dem einen oder anderen Paar von Entladungsröhren 109,
110 und 111, 112 zur Speisung des Motors 46 in der einen oder anderen Drehrichtung
zu schicken.
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In diesen Diskriminatoren wird die feste Polarisationsspannung der
Steuergitter der Entladungsröhren durch die Batterie 101 den Mittelpunkten 99 und
100 der Sekundärwicklungen der Ausgangstransformatoren der Stufen 37 und 38 zugeführt,
welche die Eingänge der Diskriminatoren bilden. Die Auswahl wird durchgeführt, indem
in jeder Ausgangsverbindung dieser Sekundärwicklungen die unmodulierte Bezugsträgerspannung
überlagert wird, welche durch die in Reihe liegenden Sekundärwicklungen 55 und 56
(zwei Sekundärwicklungen pro Steuerweg) des Transformators 102 eingeführt
wird, der die Trägerschwingung an dem Abzweig 51 abgreift. Auf diese Weise wird
die Phasenauswahl an den vier Punkten 57 bis 60 automatisch vorgenommen, von welchen
aus die zu den Steuergittern der Entladungsröhren jedes Paares führenden Verbindungen
verdoppelt sind.
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Wie bereits vorgeschlagen wurde, müssen für die Zündsteuerung der
Entladungsröhren den hochfrequenten Steuerspannungen Spannungen mit der Frequenz
des Speisenetzes mit 90° Verschiebung zu der niederfrequenten Speisespannung überlagert
werden, wie sie den Anodentransformatoren 117 bis 120 der Röhrenpaare zugeführt
wird, wobei diese um 90° verschobene Spannung bei einer Röhre jedes Paares voreilt
und bei der anderen Röhre nacheilt.
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Dies wird in einfacher Weise erreicht, indem man die Speisespannung
7 des Netzes abgreift und sie (Fig. 3) durch ein Netzwerk 103 für 90°-Verschiebung
in der Phase verschiebt. Danach wird die phasenverschobene Spannung der Primärwicklung
104 eines Transformators mit acht Sekundärwicklungen 63, 64 zugeführt, die abwechselnd
in Phasenübereinstimmung bzw. Gegenphase in die Leitungen in Reihe geschaltet sind,
welche von den vier Punkten 57 bis 60 ausgehen und zu den betreffenden Steuergittern
der Röhren 105 bis 112 führen. Die Spannung mit 90° wird für das bei 57 auftretende
Signal durch die direkte Verbindung der obersten Sekundärwicklung additiv in Reihe
an das Steuergitter der Röhre 105, durch die direkte Verbindung der unmittelbar
Barunterliegenden Wicklung substraktiv in Reihe an das Gitter der Röhre 106 geführt
usf.
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Wie üblich werden die Wicklungen 65, 66 des Motors 45 von den Mittelpunkten
113, 114 der Transformatoren 117, 118 und die Wicklungen des Motors 46 von den Mittelpunkten
115, 116 der Transformatoren 119, 120 aus gespeist.