DEV0004563MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 28. April 1952 Bekanntgemadht am 23. August 1956Registration date: April 28, 1952 Published on August 23, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

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.The invention relates to an electrical control device, in particular for controlling moving parts of a machine tool, the movements of which are based on a predetermined program or a model. The device according to the invention represents a substantial simplification compared to known ones Facilities with reduced manufacturing costs.

Gemäß der Erfindung wird bei einer elektrischen Steuereinrichtung, insbesondere an Kopier-Werkzeugmaschinen, für einen fremderregten Verstellmotor des das Werkzeug und die Abtastvorrichtung tragenden Supportes die Feldwicklung des Verstellmotors durch zwei Erregerspannungen verschiedener Polarität gespeist, die beim öffnen und Schließen einer aus Abtastkopf und leitendem Modell bestehenden Kontaktstelle abwechselnd ein- und ausgeschaltet werden.According to the invention, in an electrical control device, in particular on copying machine tools, for a separately excited adjusting motor of the tool and the scanning device supporting supports the field winding of the adjusting motor by two different excitation voltages Polarity fed when opening and closing one of the scanning head and conductive Model existing contact point can be switched on and off alternately.

Das bewegliche Element der Steuerkontakteinrichtung besteht aus einem Tastkopf, der bei der Steuerung mit dem stromleitenden Modell in Be^ rührung kommt und' hierbei den Steuerstromkreis für den Verstellmotor schließt und beim AbhebenThe movable element of the control contact device consists of a probe head, which is used in the Control comes into contact with the conductive model and 'hereby the control circuit for the adjusting motor closes and when taking off

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des Modells wieder den Steuerstromkreis öffnet. Hierbei wird der Verstellmotor, der sich in der einen Richtung drehte, auf die andere Richtung umgeschaltet.of the model opens the control circuit again. Here, the adjusting motor, which is located in the turned one direction, switched to the other direction.

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.The probe is touched and lifted off in quick succession, for example thirty times per second, so that approximately an average position for both the probe head and the tool, with a small amplitude.

ίο 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 Spännüngsquelle bei Schließen der Kontaktstelle durch die Abtastvorrichtung überbrückt wird, während das Gitter der zweiten Triode durch eine vom Anodenstromkreis der ersten Triode abgeleitete Spannung gesperrtίο With a circuit arrangement for implementation According to the invention, the excitation voltages are switched over by means of the scanning device in an arrangement consisting of two triodes with control grids, one being the grid of the first triode biasing voltage source when the contact point is closed by the scanning device is bridged, while the grid of the second triode blocked by a voltage derived from the anode circuit of the first triode

wird und umgekehrt. ■.:■■; ■''':will and vice versa. ■.: ■■; ■ '' ':

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 deswegen 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.As already indicated, the adjusting motor alternately makes fractions of clockwise or counterclockwise rotations. These movements represent a mechanical vibration. To this mechanical The adjustment motor has a friction clutch to give the oscillation a desired frequency coupled with a torsion spring. The mass of the armature of the motor along with this torsion spring thus represents a vibratory, mechanical structure. The friction clutch is therefore provided so that the motor is also capable of making larger adjustments or several revolutions, which would not be possible if the friction clutch was not would exist.

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.According to the invention, such a control device for controlling: the tool is a Machine tool used. The arrangements used for this, attached to a slideway have a carriage that carries the tool and is displaced obliquely to the longitudinal direction. This shifts the slide are with the interposition of a conventional, the speed reducing gear by the above Variable motor controlled. The isolated, conductive probe head forms one contact of a Switching point, while the conductive template represents the mating contact.

Wenn der Verstellmotor an Spannung gelegt wird, dreht er sich in dem Sinne, daß 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 erfolgt¹.When voltage is applied to the servomotor, it rotates in such a way that the tool advances until the probe touches the template. At this moment the motor lets the tool move back and interrupts the. Contact so that a new advance takes place ¹ .

An Hand der Figuren wird nunmehr ein praktisches Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, jedoch soll die Erfindung nicht darauf beschränkt sein.A practical embodiment of the invention will now be described with reference to the figures, but the invention is not intended to be based thereon be limited.

Fig. ι zeigt die. Anordnung eines das Werkzeug tragenden Schlittens, der von der Schablone parallel zur Zeichnungsebene gesteuert wird;Fig. Ι shows the. Arrangement of the tool carrying slide, which is controlled by the template parallel to the plane of the drawing;

Fig. 2 stellt eine 'Endansicht des Schlittens in Richtung des Pfeiles IV der Fig. 1 dar;FIG. 2 shows an end view of the carriage in FIG Direction of arrow IV of Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Seitenansicht des Schlittens in Richtung des Pfeiles V der Fig. 1;Fig. 3 is a side view of the carriage in the direction of arrow V of Fig. 1;

Fig. 4 ist das elektrische Schaltschema der Steuereinrichtung; 1Fig. 4 is the electrical schematic of the controller; 1

Fig. 5 zeigt schematisch im Schnitt die Anord,-nung· der Reibungskupplung mit der Torsionsfeder.Fig. 5 shows schematically in section the arrangement the friction clutch with the torsion spring.

Im Fig. ι bis 3 ist eine Werkzeugeinspannvorrichtung 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 Verstellmotor 25 der oben beschriebenen Art; das auf seiner Achse sitzende Zahnrad 26 ,greift in das , Rad 27, das, auf' einer Schraubensp'indel 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 den Einspannspitzen der Drehbank dreht.In Fig. 1 to 3 is a tool clamping device 21 on the carriage 22, which is on a Slideway 23 is guided by a parallel support, not shown, attached. the Slideway is preferably inclined by 45 ° with respect to the axis 24 of the machine. The carriage 22 carries an adjusting motor 25 of the type described above; the gear 26 seated on its axis , engages with the "wheel 27" that is "on" a screw spindle 28 for displacement: the carriage 22 is attached to the slide 23. The reduction ratio is chosen large enough so that the motor 25 pushes the tool against the piece to be machined 29 moves far enough that it rotates between the clamping tips of the lathe.

Der Schlitten 22 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 31 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 dar Masse isolierte Tastkopf 31 bzw. 49 in Fig. 4 ist an. ein biegsames Kiabel angeschlossen. Die Masse der Maschine ist elektrisch' mit der Schablone 34 (vgl. Fig. 1), und der Tastkopf 31 ist über das biegsame Kabel mit dem Gitter der Triode 48 verbunden. The carriage 22 carries an arm 30 with a probe head or contact member 31, which is from, the arm is isolated and adjustable in length with respect to its upper end on the slide 33. The Contact member 31 is back and forth as a result of displacement of the holder on the surface of the template 34 moved here. The template is connected to the ground of the machine and conducts electricity. The one from dar Ground isolated probe head 31 and 49 in Fig. 4 respectively on. a flexible cable attached. The ground of the machine is electrical 'with template 34 (see. Fig. 1), and the probe head 31 is via the flexible cables connected to the grid of the triode 48.

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 Scha,-blone durch eine Reihe von Vor- und Rückbewegungen -schwacher ·Amplitude, so daß auch das Werkzeug die hin- und ,hergehenden Verschiebungen mitmachen muß.During the lateral displacements of the support, the probe head 31 or 49 is always through caused the motor 25 to contact the stencil 34. He follows the outline of the sheep so faithfully by a series of back and forth movements -Weaker · amplitude, so that the tool has to go along with the shifts going back and forth.

Ohne über den Rahmen: der Erfindung hinauszugehen, sind Abänderungen der beschriebenen Ausführungsformen 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 Berühru'ngskontakt nötig, da man den Wert des Ableitwiderstandes 58 immer sehr groß gegenüber dem Übergangswiderstand zwischen Tastkopf und Schablone wählen kann.Without going beyond the scope of the invention, modifications are made to those described Embodiments possible. In particular, the conductive template 34 can in a known manner a simple line on paper can be replaced with a conductive paint. Between the The probe head and the stencil only need a slight touch, as the value of the Leak resistance 58 always very large compared to the contact resistance between the probe and Stencil can choose.

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 Gleichr richterbrücke 44 angeschlossen. Die andere Diagonale ist mit der Sekundärwicklung des Transformators 45 unter Zwischenschaltung der Selbstinduktionsspule 46 verbunden. Die Primärwicklung des Transformators 45 liegt an einer Wechselstromquelle. In the circuit according to FIG. 4, the armature 41 is which is supplied with the voltage via the brushes 42 and 43 is to which a diagonal of the equator Richter bridge 44 connected. The other diagonal is with the secondary winding of the transformer 45 connected with the interposition of the self-induction coil 46. The primary winding of the transformer 45 is connected to an alternating current source.

580066'580066 '

V 4563 VIIIb I'21 cV 4563 VIIIb I'21 c

Die, Feldspule 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 Tastkopf 49 mit Masse verbunden, sein. Der Tastkopf 49 kann, wie oben 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.The field coil 47 of the motor is from. a current flowing through it, that of the cathode of the triode 48 is coming. The grid of the tube 48 can e.g. B. connected to ground via the probe 49, be. The probe head 49 can, as described above, be carried by a movable carriage which is movable by the motor. This carriage in turn carries, for example, a cutting tool, its, movements, through the probe head 49 are determined, which is guided along the template.

Das andere Ende der Feldspule 47 ist mit dtem Widerstand 50 und. der Kathode einer zweiten Triode 51 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 der Gleichstromquelle 54, deren negativer Pol an den Widerstand 50 und. die Leitung 52 geschaltet ist. Die Anode 55 der Triode 51 liegt anThe other end of the field coil 47 is with dtem Resistor 50 and. the cathode of a second triode 51 connected. The resistor 50 is connected to the grid of the triode 51 via the line 52. The anode 53 of the triode 48 lies on the 'positive' Pole of the direct current source 54, the negative pole of which is connected to the resistor 50 and. the line 52 switched is. The anode 55 of the triode 51 is applied

ao 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 Vorspaimbatterie 59 und das Gitter von 48 geschaltet, deren positiver Pol mit der Kathode; der Triode 48 uind mit Masse verbunden ist.ao the positive pole of the direct current source 56 ·, whose The negative pole is connected to the cathode of the triode 48 and to ground via the line 57. A Resistor 58 is between the negatives. Pole of prepaid battery 59 and the grid of 48 connected, its positive pole with the cathode; of triode 48 and is connected to ground.

Die Welle des Ankers 41 wirkt gemäß Fig. 5 über ainGetriebeoo mit den verschiebbaren Trägerteilen des Tastkopfes 49 zusammen. Auf der Motocwelle sitzt eine festeKupplungsscheibeöi, die einer Gegenscheibe 62 gegenübersteht. Die Scheibe 62 wird durch die Torsionsfeder 63 gegen die Scheibe 61 gedrückt. Dieser Druck ist mittels einer Schraube 65 regelbar, die in, einem Gewinde 64 eines Lagers verstellt werden kann.The shaft of the armature 41 acts according to FIG. 5 via ainGetriebeoo with the displaceable carrier parts of the probe head 49 together. There is a fixed clutch disc on the motor shaft, the one Opposite washer 62. The disk 62 is pressed against the disk by the torsion spring 63 61 pressed. This pressure can be regulated by means of a screw 65 which is inserted into a thread 64 a bearing can be adjusted.

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 Widerstand.5ο auftretenden Spannungsabfall blockiert, so daß die Triodei 51 gesperrt ist.The mode of operation of the arrangement according to FIG. 4 is as follows: the armature 41 is constantly on; voltage and, when the probe touches the ground, e.g. B. the stop of a template, the grid has the Triode 48 the potential of the cathode of this triode. The current source 54 feeds the field coil 47 and the armature 41 rotates. The grid of the triode 51 is blocked by the voltage drop occurring at the resistor.5ο, so that the Triodei 51 Is blocked.

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 50 gelegt, und der Stromkreis für die Stromquelle 56 schließt sich über die Spule 47. Der Anker 41 wird im entgegengeseteten Sinn erregt, was der Annäherung des Tastkopfes an die Masse entspricht.Under these conditions, the armature 41 seeks to pull the probe away from the ground. As soon as If this occurs, the grid of the triode 48 is immediately given a negative voltage by the current source 59 pressed on. The triode 48 is, that is, blocked and the current source 54 is thus ineffective. On the other hand is, the grid of the triode 51 to the voltage of the The cathode of this tube is placed across the resistor 50, and the circuit for the current source 56 closes over the coil 47. The armature 41 is excited in the opposite sense, which corresponds to the approach of the probe head to the mass.

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 mechanischen, und; elektrischen Widerstandes, des Systems erfüllt werden. Der mechanische Widerstand; wird voirteilhafterweise nur durch die Reibungskupplung 61, 62, durch den Drude der Feder 63 und durch die To'rsionseigenschaftan. dieser Feder bestimmt, geregelt.The frequency and the amplitude of the oscillations of the armature 41 can be regulated in such a way that that the demands on accuracy in the movements of the probe head 49 due to the mechanical, and; electrical resistance of the system. Mechanical resistance; will possibly only through the friction clutch 61, 62, through the pressure of the spring 63 and through the To'rsion property on. this pen determines regulated.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: ι. Elektrische Steuereinrichtung, insbesondere an Kopier-Werkzeugmaschinen,, für einem fremderregten Verstellmotor des das Werkzeug und die Abtastvorrichtung tragenden Supportes, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldwicklung (47) des Verstellmotors durch zwei Erregerspannungen (54, 56) verschiedener Polarität gespeist wird, die beim öffnen und Schließen einer aus Abtastkopf (31) und, leitendem Modell (34) bestehenden Kontaktstelle (49) abwechselnd ein- und ausgeschaltet werden.ι. Electrical control device, in particular on copying machine tools, for someone else excited Adjustment motor of the support carrying the tool and the scanning device, thereby characterized in that the field winding (47) of the adjusting motor by two excitation voltages (54, 56) is fed with different polarity, which occurs when opening and closing a alternately consisting of scanning head (31) and conductive model (34) contact point (49) be switched on and off. 2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, da,-dürch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung, durch, welche die Umschaltung der Erregerspannungen (54, 56) mittels der Abtastvorrichtung (31, 49) vorgenommen wird, aus zwei Trioden (48, 51) mit Steuergittern besteht, wobei eine das Gitter der ersten Triode (48) vorspannende Spannungsquelle (59) bei Schließen der Kontaktstelle (49) durch die¹ Abtastvorrichtung¹ überbrückt wird, das Gitter der zweiten Triode (51) durch eine vom Anodenstromkreis der ersten Triode (48) abgeleitete Spannung gesperrt wird und umgekehrt.2. Control device according to claim 1, characterized in that the circuit arrangement through which the switching of the excitation voltages (54, 56) is carried out by means of the scanning device (31, 49) consists of two triodes (48, 51) with control grids consists, whereby a voltage source (59) biasing the grid of the first triode (48) is bridged by the ¹ scanning device ¹ when the contact point (49) is closed, the grid of the second triode (51) by one of the anode circuit of the first triode (48) derived voltage is blocked and vice versa. 3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 und! 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenstromkreise der beiden Trioden (48, 51) je eine Stromquelle (54, 56) enthalten und einen gemeinsamen, aus der Feldwicklung (47) bestehenden Zweig aufweisen.3. Control device according to claim 1 and! 2, characterized in that the anode circuits the two triodes (48, 51) each contain a current source (54, 56) and a common, have from the field winding (47) existing branch. 4. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellmotor (41) zusätzlich über eine Reibungskupplung¹ (61, 62) mit einer Torsionsfeder (63) gekuppelt! ist.4. Control device according to claim 1 to 3, characterized in that the adjusting motor (41) is additionally ^{coupled via a friction clutch 1} (61, 62) with a torsion spring (63)! is. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 648 984.Considered publications:
German patent specification No. 648 984. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings