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Elektrische Steuereinrichtung für Kopier-Werkzeugmaschinen mit einem
das Werkzeug und den Abtastkopf tragenden Support Die Erfindung bezieht sich auf
eine elektrische Steuereinrichtung, insbesondere zur Steuerung von beweglichen Teilen
einer Werkzeugmaschine, deren Bewegungen nach einem vorher festgelegten Programm
oder einem Modell genau ausgeführt werden. Die Einrichtung gemäß der Erfindung stellt
eine wesentliche Vereinfachung gegenüber bekannten Einrichtungen bei verminderten
Herstellungskosten dar.
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Gemäß der Erfindung bilden bei einer elektrischen Steuereinrichtung
für Kopier--Werkzeugmaschinen mit einem das Werkzeug und den Abtastkopf tragenden
Support, der durch einen fremderregten Verstellmotor gesteuert wird, der leitende
Tastkopf den einen Kontakt und die leitende Schablone den Gegenkontakt einer einzigen
Kontaktstelle, durch deren periodisches Öffnen und Schließen die Feldwicklung des
Verstellmotors abwechselnd an zwei Erregerspannungen verschiedener Polarität gelegt
wird, derart, daß der Fühlfinger mit kleiner Amplitude um eine Gleichgewichtslage
herumschwingt.
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Das bewegliche Element der Steuerkontakteinrichtung besteht aus einem
Tastkopf, der bei der Steuerung mit dem stromleitenden Modell in Berührung kommt
und hierbei den Steuerstromkreis für d°n Verstellmotor schließt und beim Abheben
des
Modells wieder den Steuerstromkreis öffnet. Hierbei wird der Verstellmotor, der
.sich in der einen Richtung drehte, auf die andere Richtung umgeschaltet.
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Das Berühren und Abheben des Tastkopfes erfolgt in schneller Folge,
beispielsweise dreißigmal pro Sekunde, so daß ungefähr eine mittlere Lage sowohl
für den Tastkopf als auch für das Werkzeug, und zwar mit kleiner Amplitude, entsteht.
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Bei einer Schaltungsanordnung zur Durchführung der Erfindung erfolgt
die Umschaltung der Erregerspannungen mittels der Abtastvorrichtung in einer Anordnung;
die aus zwei Trioden mit Steuergittern besteht, wobei eine das Gitter der .ersten
Triode vorspannende Spannungsquelle bei Schließen der Kontaktstelle durch die Abtastvorrichtung
überbrückt wird, während das Gitter der zweiten Triode durch eine vom Anodenstromkreis
der ersten Triode abgeleitete Spannung gesperrt wird und umgekehrt.
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Wie bereits angedeutet, macht der Verstellmotor abwechselnd Bruchteile
von Rechts- oder Linksdrehungen. Diese Bewegungen stellen eine mechanische Schwingung
dar. Um dieser mechanischen Schwingung eine gewünschte Frequenz zu geben, ist der
Verstellmotor über eine Reibungskupplung mit einer Torsionsfeder gekuppelt. Die
Masse des Ankers des Motors zusammen mit dieser Torsionsfeder stellt also ein schwingungsfähiges,
mechanisches Gebilde dar. Die Reibungskupplung ist des-Wegen vorgesehen, damit der
Motor auch in der Lage ist, bei größeren Verstellbewegungen eine oder mehrere Umdrehungen
auszuführen, was nicht möglich wäre, wenn die Reibungskupplung nicht vorhanden wäre.
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Gemäß der Erfindung wird eine solche Steuereinrichtung zur Steuerung
des Werkzeuges einer Werkzeugmaschine verwendet. Die hierfür verwendeten, an einer
Gleitbahn angebrachten Anordnungen weisen einen das Werkzeug tragenden Schlitten
auf, der schräg zur Längsrichtung verschoben wird. Diese Verschiebungen des Schlittens
werden unter Zwischenschaltung eines üblichen, die Drehzahl herabsetzenden Getriebes
durch den obengenannten Verstellmotor gesteuert. Der isolierte, leitende Tastkopf
bildet den einen Kontakt einer Schaltstelle, während die leitende Schablone den
Gegenkontakt darstellt.
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Wenn der Verstellmotor an Spannrang gelegt wird, dreht er sich in
dem Sinne, draß das Werkzeug vorrückt bis der Tastkopf die Schablone berührt. In
diesem Augenblick läßt der Motor das Werkzeug zurückfahren und unterbricht den.
Kontakt, so daß ein neues Vorrücken erfolgt.
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An Hand der Figuren wird nunmehr ein praktisches Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben, jedoch soll die Erfindung nicht darauf beschränkt sein.
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Fig. i zeigt die Anordnung eines. das Werkzeug tragenden Schlittens,
der von der Schablone parallel zur Zeichnungsebene gesteuert wird; Fig. 2 stellt
eine Endansicht des Schlittens in Richtung des Pfeiles IV der Fig. i dar; Fig. 3
ist eine Seitenansicht dos Schlittens in Richtung des Pfeiles V der Fig. i ; Fig.4
ist das elektrische Schaltschema der Steuereinrichtung; Fig. 5 zeigt schematisch
im Schnitt die Anord,-nung der Reibungskupplung mit der Torsionsfeder. In Fig. i
bis. 3 ist eine Werkzeugein.spannvorrichtung 21 auf dem Schlitten, 22, der auf einer
Gleitbahn 23 einer parallel verlaufenden, nicht dargestellten Stütze geführt wird,,
angebracht. Die Gleitbahn: ist vorzugsweise um 45' gegenüber der Achse 24 der Maschine
geneigt. Der Schlitten 22 trägt einen Verstellmotor25 der oben beschriebenen Art;
das auf seiner Achse sitzende Zahnrad.26 greift in das Rad 27, das auf einer Schraubenspindel
28 zur Verschiebung des Schlittens 22 auf der Gleitbahn 23 befestigt ist. Das Untersetzungsverhältnis
ist groß genug gewählt, damit der Motor 25 das Werkzeug gegen das zu bearbeitende
Stück 29 weit genug verschiebt, das. sich zwischen dien Einspannspitzen der Drehbank
dreht.
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Der Schlitten= trägt einen. Arm 30 mit einem Tastkopf oder
Kontaktorgan 31, das von dem Arm isoliert und in seiner Länge bezüglich seines oberen
Endes auf der Gleitbahn 33 einstellbar ist. Das Kontaktorgan. 3 i wird infolge Verschiebung
der Halterung an der Fläche der Schablone 34 hin- und herbewegt. Die Schablone ist
mit der Masse der Maschine verbunden und stromleitend. Der von der Masse isolierte
Tastkopf 31 bzw. 49 in Fig. 4 ist an ein biegsames Kabel angeschlossen,. Die Masse
der Maschine ist elektrisch mit der Schablone 34 (vgl. Fig. i), und der Tastkopf
3 1 ist über das biegsame Kabel m;it dem Gitter der Triode 48 verbunden.
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Während der seitlichen. Verschiebungen des Supports wird der Tastkopf
31 bzw. 49 stets durch den Motor 25 dazu gebracht, die Schablone 34 zu berühren.
Er folgt so getreu dem Umriß der Schablone durch eine Reihe: vonVor- und Rückbewegungen
schwacher Amplitude, so daß auch das Werkzeug.die hin- und hergehenden Verschiebungen
mitmuchen muß.
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Ohne über den Rahmen der Erfindung hinauszugehen, sind Abänderungen
der beschriebenen 3Ausführungsformen möglich. Insbesondere kann die leitende Schablone
34 in bekannter Weise durch einen einfachen Strich auf Papier mittels einer leitfähigen
Farbe ersetzt werden. Zwischen dem Tastkopf und der Schablone ist nur ein leichter
Berührungskontakt nötig, da man den Wert des Ableitwiderstandes 58 immer sehr groß
gegenüber dem übergangswiderstand zwischen Tastkopf und Schablone wählen kann.
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Bei der Schaltung nach Fig. 4 ist der Anker 41, dem die Spannung über
die Bürsten 42 und 43 zugeführt wird, an die eine Diagonale der Gleichrichterbrücke
44 angeschlossen.. Die andere Dia gonale ist mit der Sekundärwicklung des Trans=
forrnatOrs 45 unter Zwischenschaltung der Selbstinduktionsspule 46 verbunden. Die
Primärwicklung des Transformators 45 liegt an einer Wechselstromquelle.
Die.
Feldspüle 47 des Motors wird: von. einem Strom durchflossen., der von-der Kathode
der Triode 48 kommt. Das Gitter der Röhre 48 kann z. B. über den T'astkopf 49 mit
Masse verbunden sein. Der Tastkopf 49 kann, wie obern. beschrieben, von einem beweglichen
Schlitten getragen werden, der durch den Motor beweglich ist. Dieser Schlitten trägt
seinerseits beispielsweise ein Schneidwerkzeug, dessen Bewegungen durch den Tastkopf
49 bestimmt sind, der längs der Schablone entlanggeführt wird.
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Das andere Ende der Feldspule 47 ist mit den Widerstand 50 und. der
Kathode, einer zweiten Triode 5 i verbunden. Der Widerstand 50 ist über die
Leitung 52 an das Gitter der Triode 51 angeschlossen. Die Anode 53 der Triode 48
liegt an: dem positiven Pol dir Gleichstromquelle 54, deren negativer Pol an den
Widerstand 50 und die Leitung 52 geschaltet ist. Die Anode 55 der Triode
51 liegt an dem positiven. Pol der Gleichstromquelle 56, deren negativer Pol über
die Leitung 57 mit der Kathode der Triode 48 und mit Masse verbunden ist. Ein Widerstand:
58 ist zwischen, den negativen Pol der Vorspannbatterie 59 und das Gitter von 48
geschaltet, deren positiver Pol mit der Kathode der Triode 48 und mit Masse verbunden:
ist.
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Die, Welle des Ankers 41 wirkt gemäß Fig. 5 über ein.Getriebe!6o mit
den ve,rscb:iebbarenTrägerteilen des Tastkopfes 49 zusammen. Auf der Motorwelle
sitzt eine festeKupplungsscheibe61, die einer Gegenscheibe 62 gegenübersteht. Die
Scheibe 62 wird durch die: Torsions.feder 63 gegen. die Scheibe 61 gedrückt. Dieser
Druck ist mittels einer Schraube 65 regelbar, die in, einem Gewinde 6:4 eines Lagers
verstellt werden kann.
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Die: Arbeitsweise der Anordnung nach Fig. 4 ist folgende: Der Anker
41 liegt ständig an; Spannung und, wenn der Tastkopf die Masse berührt, z. B. den
Anschlag einer Schablone, weist das Gitter der Triode 48 das Potential der Kathode
dieser Triode auf. Die Stromquelle 54 speist die Feldspule 47 und der Anker 41 dreht
sich. Das. Gitter der Triode 51 wird durch den, an dem Widerstand5o auftretenden
Spannungsabfall blockiert, so daß diie Triode 51 gesperrt ist.
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Unter diesen: Bedingungen sucht der Anker 41 den.Tastkopf von der
Masse wegzuziehen. Sobald dieses erfolgt:, wird dem Gitter der Triode48 sofort durch
die Stromquelle, 59 eine negative Spannung aufgedrückt. Die Triode 48 wird. also
gesperrt und die Stromquelle 54 damit unwirksam. Dagegen wird. das Gitter der Triode
51 an die Spannung der Kathode dieser Röhre über den Widerstand; 5o gelegt, und
der Stromkreis für die Strärnquelle 56 schließt sich über die Spule 47. Der Anker-41
wird im entgegengesetzten Sinn erregt, was der Annäherung des Tastkopfes an die
Masse entspricht.
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Die Frequenz und die Amplitude der Schwingungen des Ankers 41 können
derart geregelt werden, daß die Forderungen an Genauigkeit bei den Bewegungen. des
Tastkopfes 49 infolge des mechanischem und elektrischen Widerstandes des Systems
erfüllt werden. Der mechanische Widerstand wird vorteilhafterweise nur durch die
Reibungskupplung 61, 62, durch den Druck der Feder 63 und durch die Torsionseigenschaften
dieser Feder bestimmt.