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Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft, Berlin-Grunewald Gegenstand
des Patents 676551 ist eine Fühlersteuerung für Kopierfräsmaschinen u. dgl.
mit einem allseitig beweglichen Fühlfinger, bei der zur Übertragung der Fühlfingerbewegung
auf die die Vorschubmotoren steuernden Schaltmittel an , sich bekannte elektromagnetische
Meßköpfe Verwendung finden. Die Erfindung sieht eine vorteilhafte Weiterbildung
der Steuerung nach dem Hauptpatent vor, durch welche den bekannten Fühlensteuerungen
anhaftende Nachteile vormieden, werden. Bei den bekannten Fühlersteuerungen von
Kopierfräsmaschinen werden vom Fühlfinger mechanische Kontakte betätigt, durch die
unmittelbar die Vorschubmotoren steuernde Relais eingeschaltet werden. Da die Bewegungen
des Fühlfingers verhältnismäßig langsam erfolgen, bildet sich beim Abschalten leicht
ein Lichtbogen an den Kontakten aus, durch den einmal die Kontakte sehr bald zerstört
werden. Ferner erhalten die Relais über den Lichtbogen noch länger als vorgesehen
Spannung, und' J infolgedessen tritt beim
Abfallen des Relais eine
unerwünschte Zeitverzögerung ein, deren Dauer außerdem unbestimmt ist. Die Abfallzeit
wird noch durch die magnetische Reinanenz der Relais vergrößert. Die Folg;. hiervon
ist, daß der durch das Schließen der Kontakte herbeigZfiilirte Schaltvorgang, beispielsweise
das Zurückführen des Tasters vom :Modell und des Fräsers vom Werkstück, bedeutend
länger aufrechterhalten wird als erforderlich. Dies bedeutet einmal einen unnötigen
Zeitverlust für den Bearbeitungsvorgang, und ferner werden die Stufen des treppenstufenartigen
Fräservorschubes für Werkstücke, bei denen es auf eine sehr genaue Bearbeitung ankommt,
zu groß, so daß eine zeitraubende Nachbearbeitung des gefrästen Werkstücks nötig
ist. Die Ungenauigkeit läßt sich durch Anwendung von Relais, die mit großer Ansprechempfindlichkeit
ausgebildet sind und bei geringen Unterschieden des Stromes ansprechen und wieder
abfallen, nur zum Teil vermeiden, und außerdem kann dies nur mit dem Nachteil erkauft
werden, daß sehr empfindliche Relais verwendet werden.
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Diese Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch behoben, daß die di-e
Vorschubmotoren steuernden Relais durch die von den Meßköpfen in der zugehörigen
Brückenschaltung erzeugte Spannung über gittergesteuerte Gasentladungsgefäßee, vorzugsweise
mit Edelgasfüllung, gesteuert werden. Da diese Röhren bei ganz geringen Spannungsunterscniedien
zünden bz-w. wieder verlöschen und hierbei den Durchgang für einen großen Strom
freigeben und wieder sperren, können gewöhnlich Relais verwendet werden, an die
keinerlei besondere Anforderungen an Ansprechempfindlichkeit und geringe Unterschiede
des Stromes für Anziehen und _lbfallen gestellt zu werden brauchen, da diese Funktionen
von den Röhren übernommen werden. Durch Vermeidung mechanisch betätigter Kontakte
zwischen Fühlfing°r und Röhren wird ein störungsfreier Dauerbetrieb sichergestellt,
der die Genauigkeit der Steuerung weiter erhöht und eine teuere und zeitraubende
Nachbearbeitung des Werkstücks überflüssig macht.
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Mit den Ansprüchen i und 2 wird nur Schutz begehrt für soldlie Vorrichtungen,
die sich im Rahmen der durch das Patent 676 5 5 i geschützten Erfindung halten.
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In dIer Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Alb. i das Schaltschema für die Verbindungen zwischen den Meßköpfen und
den Röhren mit den in ihren Anodenkreisen angeordneten Steuerrelais, Alib. 2 die
Steuerung der Vorsc'lrubmotoren durch die Kontakte der Steuerrelais.
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Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist angenommen,
daß der Fühlfinger und der Fräser durch den Tischantrieb, der in seinen Endstellungen
durch einen Umkehrschalter umgesteuert wird, zeilenartig über das :Modell bzw. das
Werkstüc'k'hin und her bewegt wird. Wenn bei dieser Bewegung der Fühlfinger f auf
ein Hindernis trifft, durch das der Fü'hlfinger seitlich ausgelenkt wird, wird die
Zunge ZZ des Meßkopfes IVaus der Mitteliageherausgeschwenkt und der Antrieb für
die Tischbewegung unterbrochen. Durch den Meßkopf 111 wird die Tiefenhewegung des
Fräsers und des Fühlfingers gesteuert.
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Der NIeßkopf iIIl bildet mit seinen Spulen a
und b zwei Zweige
einer Brückenschaltung B1, während die Spulen a und b des Meßkopfes
112 in einer zweiten Brückenschaltung B2 liegen. Die Brückenschaltungen werden über
Transformatoren 43 bzw. 44 aus einem Wechselstromnetz gespeist. In dem Mittelleiter
der dreiadrigen Zuleitungen zu den M.eßköpfen 111 un'd a12 ist je ein Schutzrelais
22 bzw. 23 eingeschaltet, das bei Betriebsstörungen, z. B. Bruch der Mittelleitung,
die ganze Anlage stillsetzt. Zu diesem Zweck besitzen die Schutzrelais 22 und 23
Arbeitskontakte 22, und 23a iQi Stromkreis der Nullspannungsspule i des Hauptschalters
2, über den die Anlage aus dem Wechselstromnetz mit Strom versorgt wird.
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Die von dem Meßkopf 3I1 bei der Bewegung der Zunge Z1 aus der Nullstellung"
erzeugten Spannungen im Brückenstromkreis Bi werden durch den Transformator 41 herauftransformiert
und zur Steuerung der Röhren 34, 35 und 36 benutzt, die vom Transformator 32 mit
Wechselstrom betrieben werden. Der Transformator 32 enthält auch noch eine nicht
dargestellte Heizwicklung, an die die Heizfäden der Röhren angeschlossen sind. In
den Anodenstromkreisen der Röhren 34. 35 und 36 liegen die Relais i9. 2o und 21.
Im Gitterkreis der mit ihren Gittern parallel geschalteten Röhren 34, 35 und 36
liegt die Wechselspannung der Sekundärwicklung des Transformators 4i. In Reihe mit
dieser W echselspanutnig liegt ferner in den Gitterkreisen jeweils eine der über
die Spannungsteiler 12, 13 und 14 abgegriffenen Gleichstromvorspannungen. je nach
der Höhe der eingestellten Vorspannung können die Röhren bei zunehmender Wechselspannung
früher oder später zünden. Die Werte der Gleichstromv orspannung werden so eingestellt,
daß in Stellung o der Zunge Z1 keine Röhre i zündet; bei Stellung i zündet die Röhre
34, wodurch das Relais ig zum Ansprechen kommt. In Stellung 2 zündet außerdem die
Röhre 35, wodurch das Relais 20 erregt wird. Die Röhre 36 mit dem Relais 21 sollen
nur im Fall von Störungen zum Ansprechen kommen. Sei es, daß die Relais ig und 20
nicht wirksam
geworden sind oder,daß eine,der äußeren Zuleitungen
zum Meß'kopf M1 gebrochen ist, so wächst die Wechselspannung noch über den Wert
hinaus, der das Relais 2o zum Ansprechen bringt. Dann zündet die Röhre 36. Das hierauf
ansprechende Relais 21 setzt durch Öffnen seines Kontaktes 21,. im Stromkreis des
Nullspannungsauslösers i des Hauptschalters die ganze Anlage still. Dabei muß bedacht
werden, daß im Störungsfall durch Leitungsbruch das Vorzeichen der W,ec'hs-elspannung
verschieden ausfallen kann. Aus diesem Grund wird im Anodenkreis der Röhre 36 mit
Hilfe des Trockengleichrichters i z eine Halbwellenspannung erzeugt, so daß die
Anode bei um i8o° phasenverschobener Gitterwechselspannung in gleicher Weise zündet.
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Die Gleichspannung für die Spannungsteiler 12, 13 und 14. wird einem
Netzanschlußteil mit Netztransformator 25, Trockengleichrichter 26, Glättungskondensator
28 und Stabilisator 31 entnommen. Die Widerstände 5, 6 und 7 in den Gitterzuleitungen
der Röhren 34, 35 und 36 haben den Zweck, den beim Zünden einer Röhre auftretenden
Gitterstrom klein zu halten, so daß eine gegenseitige Beeinflussung der Röhren vermieden
wird. Dem gleichen Zweck dienen die Widerstände 8 und 9 in den Gitterzuleitungen
der Röhren 37 und 38.
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Die von @d-em Meßkopf M2 erzeugten Spannungen werden über die Brückenschaltung
B2 nach Herauftransformieren durch den Transformator .i2 an die parallel geschalteten
Gitter der Röhren 37 und 38 gelegt, in deren Anodenkreisen die Relais 17 und 18
angeordnet sind. Da die Röhren 37 und 38 auf Auslenkungen der Zunge Z2 nach beiden
Seiten ansprechen sollen, sind in den Anodenkreisen beider Röhren 37 und 38 Trockengleichrichter
39 bzw. do vorgesehen. Die von -den Spannungsteilern 15 und 16 abgenommenen Gleie'hstromvorspannungen
der Röhren 37 und 38 sind so bemessen, daß in Stellung i nur die Röhre 37 anspricht,
während bei übermäßig starkem Ausschlag der Zunge Z2 bis in Stellung 2 oder darüber
hinaus die Röhre 38 zündet. Die Röhre 38 hat die gleiche Aufgabe wie die Röhre 36.
und zwar im Störungsfall die Anlage stillzusetzen, indem das Relais 18 bei seinem
Ansprechen seinen Ruh-kontakt 18,. im Stromkreis der Nullspannungsspule i des Hauptschalters
2 öffnet. Normalerweise kommt nur die Röhre 37 zum Ansprechen, wenn der Fühlfinber
F seitlich nach der einen oder anderen Richtung aasgelenkt wird: Die Gleichspannung
für die Spannungsteiler 15 und 16 wird dem Netz über den Transformator 2.i, die
Trock -engleic'hrichter 27, den _Glättungskondensator 29 und den Stabilisator
30 -entnommen.
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In Abb. 2 ist mit M3 der Tischantri,ebsmotor bezeichnet, dessen Nebensehlußfeld
über den Schalter .IS an das Glei:listromnetz angeschaltet werden kann, das von
dem Generator .4 des in Abb. i dargestellten 3, 4 gespeist wird. Parallel zum Anker
des Motors liegt der Bremswiderstand Tf'1, der durch Ruhehilfslcontakt.e .i6 und
.i7 der Umkehrschütze V1 und R1 kurzgeschlossen werden kann. Hierdurch wird beim
Ausschalten des Motors -ein schnelles Abbremsen erreicht. Der Steuerstromkreis für
die Umkehrschütze V1 und R1 verläuft über den Anstoßsteuerschalter U. Je nach der
Stellung des Anstoßs.teuerschalters wird der Tisch vorwärts oder rückwärts in Bewegung
gesetzt. Am Ende eines jeden Hubes wird durch Knaggen der Anstoßst-uerschalter aus
der einen Endstellung z. B. i, in die entgegengesetzte Endstellung i' umgelegt und'
damit die Tischbewegung selbsttätig umgeschaltet. Die Knaggen sind an der W ; rkzeugmaschine
verschiebbar angeordnet, so daß di-e Hublänge der Länge des zu fräs°nd,°n Werkstücks
bzw. der Länge des Modells angepaßt werden kann.
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Mit 11I4 ist der Motor für den Tiefenbewegungsantrieb bezeichnet,
der ebenso wie der Motor sW3 als Nebenschlußmotor mit dauernd parallel geschaltetem
Ankerwiderstand W2 ausgebildet ist, der durch die Ruhenilfsko.ntakte 48 und .i9
der Umkehrschütze L'2 und R2 kuzgeschlossen `werden kann. Der Steuerstromkreis für
die Umkehrschütze I'2 und R2 verläuft über einen Steuerschalter IL mit den Stellungen
i »Fühler vorwärts«, Stellung o »Fühler halt« und Stellung 2 »Fühler rückwärts«.
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In den Steuerstromkreisen für die Umkehrschütze der Motoren 11I3 und
1I4 sind außerdem noch Kontakte der in Abb. i dargestellten Röhrenrelais 17, i9
und 2o angeordnet, deren Wirkungsweise aus der nachfolgenden Beschreibung hervorgeht.
@N@enn -die Kopierfräsmaschine in Betrieb gesetzt werden soll, so ist zunächst der
Hauptsclialt.er 2 (Abb. i) einzuschalten, wodurch der Umformer 3, 4. in Betrieb
gesetzt wird. Darauf wird der Sehalter So (Abb. 2), der mit dem Schalter .i5 mechanisch
gekuppelt ist, eingelegt, wodurch je nach d.er Stellung des Anstoßsteuerschalters
U das Umkehrschiitz V1 oder R1 Spannung erhält und den Antriebsmotor in der -entsprechenden
Drehrichtung einschaltet. Der Steuerschalter IL wird nun in die Stellung i »Fühler
vorwärts« gebracht. Hierdurch erhält die Schützenspule f'2 über den Ruhehilfskontakt
i9,. und einen ,#rbeitshilfslsontakt vid oder rid des Umkehrschützes V1 oder R1
sowie über den Steuerschalter IL Spannung. Das Vorwärtsschütz L'2 schließt seine
Hauptkontakte und schaltet damit den Antriebsmotor auf Vorwärtsrichtung ein. Der
Fühlfinger und der Fräser fahren
in Richtung zum Modell bzw. zum
Werkstück. Trifft der Fühlfingerkopf auf das ':Modell auf. so gelangt die Zunge
Z1 des Meßkopfes .11 aus der Nullage in die Stellung i. Dadurch wird das Relais
ig zum Ansprechen gebracht, welches seinen Hilfskontakt ig,, öffnet und die Schützenspule
des Vorwärtsschützes V2 spannungslos macht. Der Antriebsmotor M4 wird infolgedessen
stillgesetzt. Trifft der Fühler, der durch den Tischantrieb zeilenartig über das
Modell geführt wird, auf eine Erhöhung des Modells, so wird die Zunge Z1 aus der
Stellung i in die Stellung :2 gedrückt. Hierdurch wird außer dem Relais ig noch
das Relais 20 zum Ansprechen gebracht, das durch Schließen seines KOntaliteS 2o"
das Rückwärtsschütz R2 einschaltet. Das Rückwärtsschütz R2 schaltet den Antrieb
sinotor 11I4 in der umgekehrten Drehrichtung ein. Der Fühler fährt mit dein Fräskopf
zurück, bis der Fühlerkopf das Modell verlassen hat und dadurch die Zunge Zi wieder
in die Stellung i bzw. o gelangt ist. Trifft der Fühler an eine senkrechte bzw.
sehr steile Wand des Modells, so wird er nach oben oder nach unten ausgeschwenkt,
je nachdem in welcher Richtung der Tisch gerade läuft. Die Zunge Z2 .des Ileßkopfes
@II., wird dadurch in die Stellung i gedrückt. Infolgedessen spricht das Relais
17 an, welches durch Offnen seines Ruhekontaktes 17,. den Tischantrieb sofort stillsetzt
und durch Schließen seines Kontaktes 17" den T.iefenbewegungsantrieb auf rückwärts
einschaltet, so daß der Fühler und der Fräser vom Modell bzw. vom Werkstück zurückgezogen
werden, bis die Zunge Z2 des Meßkopfes :112 wieder die Nulllage ei.ngenommen hat.
Dann wird der ArbeitskOntakt 17, wieder unterbrochen, die Rückwärtsfahrt
des Fühlers und des Fräsers beendet und durch den Ruhekontakt 17,. der Tischantrieb
wieder eingeschaltet. Soll die Fühlerbewegung stillgesetzt werden, so braucht nur
der Steuerschalter k in die Nullstellung gebracht zu werden. Wünscht man aus irgendeinem
Grund, daß der Fühler zurückgezogen wird, so ist der Steuerschalter in die Stellung
2 zu bringen, über die das Rückwärtssdliütz R2 eingeschaltet wird.
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Die Stellung 3 der Zunge Zi des Meß- . kopfes l11 und die Stellung
2 der Zunge Z2 des Meßkopfes l12 kommen nur als Notstellung in Betracht. Sobald
die \I.eßzungen diese Stellung erreicht haben, spricht das Relais 21 oder das Re
ails 18 an, und es wird der Ruhekontakt 2 i,. bzw. 18,. im Stromkreis der Nullspannungsspule
i des Hauptschalters 2 geöffnet. Infolgedessen fällt der Hauptschalter 2 heraus,
wo- i durch der gesamte Antrieb stillgesetzt wird. Sollte sich beispielsweise bei
Beginn des Abtastvorgangs eine der Meßzungen sich nicht in der Ruhelage befinden,
da beispielsweise der Fühlfinger mechanisch nicht in Ordnung ist durch `'erunreinigung,
ILleminen d°r Lage usw.. so wird das Notschaltrelais 21 bzw. 18 ansprechen, da in
diesem Fall das Gleichgewicht der zugehörigen Brückenschaltung sd stark gestört
ist, daß die Röhre 36 bzw. 38 zündet. Sollte aus irgendeinem Grund am Meßkopf keine
Spannung liegen, beispielsweise dadurch, daß die bewegliche Zuleitung zu den Meßköpfen
unterbrochen ist, so fällt das der betreffenden Brückenschaltung zugeordnete Relais
22 oder 23 ab, wodurch ebenfalls der besamte Antrieb stillgesetzt wird. Dies ist
deshalb sehr wichtig. «eil sonst der Fühlfinger und der Fräskopf auf das Modell
bzw. das Werkstück auflaufen würden, ohne daß eine Abschaltung der Vorwärtsbewegung
stattfindet. Eine Zerstörung des Modells, des Fühlers und des Werkstücks wäre die
unmittelbare Folge 'hiervon. Die vorgesehenen Überwachungseinrichtungen bieten also
stets eine Gewähr dafür, d'aß die Fühlersteuerung richtig arbeitet.