Zubehör für Werkzeugmaschinen

Für die CNC-Steuerrechner der Werkzeugmaschinen wurden einige externe Geräte benötigt, hauptsächlich um die Position der Werkzeugs zu ermitteln und um die Motoren anzusteuern.


Anzeigeeinheit AE80

(Alias AE 80, AE-80)

Dieses Gerät wurde von VEB Carl Zeiss Jena entwickelt und gebaut, diente der Anzeige (7-stellig, in mm, Zoll oder Inkrementen) und Verarbeitung der Impulse eines IGR oder IAL und wurde an CNC-Maschinen und Messmaschinen benutzt.


Anzeigeeinheit AE80

Rückseite der AE80

AE80-Rechnerkarte

In der AE80 arbeitete ein Mikrorechner auf Basis des Prozessors U880. Die Drehräder an der Gerätefront dienten zur Vorwahl (Setzen) des internen Zählers. Das Gerät besaß eine IMS2-Schnittstelle zur Kopplung mit anderen Geräten, beispielsweise mit einem Drucker. Über Relaisausgänge konnte ein automatisches Anfahren des Nullpunkts durch die Maschine erreicht werden. Manche Geber gaben bei Verschmutzung ein Signal ab, das die AE80 anzeigte und so zur Reinigung aufforderte.

Von der AE80 existieren heute noch einige Exemplare.


Anzeigeeinheit AE101

(Alias AE 101, AE-101)

Die Anzeigeeinheit AE101 von VEB Carl Zeiss Jena war eine Zusatzeinrichtung für optische und mechanische Messsysteme und wahrscheinlich der Nachfolger der AE80 Das von einem Prozessor U880 gesteuerte Gerät ermöglichte die Anzeige und Verarbeitung der Daten einer Messachse und konnte programmierte lineare und nichtlineare Korrekturen einrechnen. Weiterhin stellte das Gerät die Versorgungsspannung für den Antastkopf des Messsystems IDL01 bereit.


Anzeigeeinheit AE101

Zum Anschluss an einen übergeordneten Rechner besaß das Gerät eine IMS2-Schnittstelle. Der Anschluss eines Protokolldruckers war ebenfalls darüber möglich.

Von der AE101 existieren noch einige Exemplare in unterschiedlichen Bauformen.


Messsteuereinrichtungen MS

Die Einsatzgebiete dieser für Werkzeugmaschinen vom VEB Feinmess Dresden entwickelten Einrichtungen mit einem maximalen Messdurchmesser von 210 mm waren: Die MS6 war ein 1988 vorgestelltes Zusatzgerät für CNC-Bearbeitungszentren, um dort maßgesteuert den Abspanprozess an Außenrundschleifmaschinen zu steuern. Die Werkstückantastung erfolgte über den aus zwei aus Inkremental-Messwertaufnehmern bestehenden Absolutmesskopf DA1, die Versorgung des Messkopfes und die Auswertung der gelieferten Daten im Steuergerät SG306. Dieses wurde von einem Prozessor U880 gesteuert.


MS6 am Schleifautomat SA6

Die MS6 wurde für den Einsatz mit der Steuerung CNC700 vom VEB Numerik Karl-Marx-Stadt entwickelt, konnte aber auch mit anderen Systemen betrieben werden. Ein Einsatzbeispiel war das Zusammenspiel von CNC700 und MS6 an der Außenrundschleifmaschine SA6 des VEB Schleifmaschinenwerk Karl-Marx-Stadt im Einsatz im "Kombinat Wälzlager und Normteile" Leipzig.


MS6-Anzeige, auf einer CNC700 montiert

Durchmessermesskopf der MS6

Ob heute noch Messsteuereinrichtungen dieses Typs existieren, ist nicht bekannt.


Antriebssteuerungen (Stromrichter) für Motoren

Thyristorumkehrstromrichter TUD5

(Alias TUD 5, TUD-5)

Dieses Gerät wurde im Forschungszentrum des Werkzeugmaschinenbaus entwickelt und im VEB Elektroschaltgeräte Eisenach hergestellt. Technische Daten liegen noch nicht vor.


Thyristorumkehrstromrichter TUD6

(Alias TUD 6, TUD-6)

Der TUD6 stellte die Leistungselektronik zur Ansteuerung von Gleichstrommotoren (bevorzugt an Werkzeugmaschinen für Positionierungsaufgaben benutzt) dar, wurde gemeinsam vom Numerik, dem Forschungszentrum des Werkzeugmaschinenbaues, dem Kombinat Elektromaschinenbau Dresden und dem VEB Elektroschaltgeräte Eisenach entwickelt und von letzterem produziert. Er wurde als offene Baugruppe in Schaltschränke eingebaut und eingangsseitig mit 220V Drehstrom (max. 37 A, 2x Statorwicklung, 1x Rotorwicklung) betrieben und lieferte ausgangsseitig Gleichspannungen bis zu 350V / 45A. Die Solldrehzahl-Information wurde in Form einer Gleichspannung von 0-10V vom steuernden Rechner (z.B. CNC600) geliefert.


Stromrichter TUD6

Stromrichter TUD6

Kühlkörper des TUD6

Über einen im Motor eingebauten Tachogenerator erfolgte die Rückmeldung der aktuellen Drehzahl an den TUD, der dann entsprechende Regelungen ausführte. Für die genaue Positionierung jedes Motors (also die programmgesteuerte Generierung der Solldrehzahlen und das Messen der aktuellen Position der Maschine) gab es in der zugehörigen Werkzeugmaschinensteuerung einen Achsrechner.

Eine Anlaufschaltung im TUD sorgte dafür, dass der Leistungsausgang erst aktiviert wurde, nachdem die Elektronik stabil lief. Bei Stromausfall sorgte die interne Elektronik für eine schnellstmögliche Abbremsung des Motors. Intern war der TUD aus Transistoren und integrierten Schaltkreisen aufgebaut, die Bereitstellung der Ausgangsspannung bewerkstelligte er über einen Thyristorgleichrichter.

Für Servicezwecke gab es drei Prüfadapter.

Der TUD6 wurde in den 1980er Jahren durch die TDR700 abgelöst. Heute existieren noch einige TUD6. Einer befindet sich im Rechenwerk Computermuseum Halle.


Stromrichter TDR20

(Alias TDR 20, TDR-20)

Zu diesem von Numerik produziertem Gerät liegen noch keine technischen Informationen vor.



Antriebsregler TDR20

Antriebsregler TDR20

Im Leistungskreis hingen drei Thyristoren, verteilt auf drei Kühlkörper.

Ein Exemplar hat im Rechenwerk Computermuseum Halle überlebt.


Stromrichter TDR100

(Alias TDR 100, TDR-100)

Dieses Gerät wurde von Numerik entwickelt und produziert und zur Ansteuerung von Gleichstrommotoren bis 6 kW Leistung, z.B. Achsantriebe für CNC-Systeme und Roboterantriebe (IR10E, IR60) benutzt. Im Gegensatz zur den vorher benutzten TDR20 hatte der TDR100 keine Einzelthyristoren mehr im Leistungskreis, sondern Thyristormodule. Dadurch reduzierten sich die vorher elektrisch getrennten drei Kühlkörper auf einen.


Antriebsregler TDR100, Gehäuseform 1

Antriebsregler TDR100, Gehäuseform 2

Antriebsregler TDR100, innen

Antriebsregler TDR100, innen

Leiterplatte des TDR100

Je nach Motor wurde der TDR100 mit 220V oder 380V Eingangsspannung betrieben, die Ausgangsspannung war dann maximal 160V bzw. 270V bei Strömen bis 25A. Die Solldrehzahl-Information wurde vom steuernden Rechner (z.B. CNC600) in Form einer Gleichspannung von 0-10V geliefert.

Zur Steuerung des Gerätes diente eine mit IC bestückte Leiterplatte. Eine Rechnersteuerung war allerdings nicht eingebaut.

Für die Inbetriebnahme waren die Geräte MHG1 bzw. MHG2 nutzbar.

Ein Exemplar des TDR100 befindet sich heute im Rechenwerk Computermuseum Halle.


Stromrichter TDR700

(Alias TDR 700, TDR-700)

Der TDR700 war der Nachfolger des TDR100, entwickelt ab 1982 bei Numerik, hergestellt im VEB Elektroschaltgeräte Eisenach. Er wurde zur Ansteuerung von Gleichstrommotoren, z.B. Achsantriebe für CNC-Systeme, benutzt und unterschied sich vom TDR100 durch eine höhere Ausgangsleistung. Der TDR700 wurde mit Drehstrom betrieben, je nach Motor mit 220V oder 380V Eingangsspannung. Die Ausgangsspannungen lagen bei maximal 275V bzw 400V bei Dauerströmen bis zu 65A und Spitzenströmen bis zu 380A. Die Solldrehzahl-Information wurde vom steuernden Rechner (z.B. CNC600) in Form einer Gleichspannung von 0-10V geliefert.


Antriebsregler TDR700

Antriebsregler TDR700

Antriebsregler TDR700

Leiterplatte des TDR700

Zur Steuerung des Gerätes diente eine mit IC bestückte Leiterplatte. Eine Rechnersteuerung war allerdings nicht eingebaut.

Für Servicezwecke gab es die Diagnosekarte DK2, für die Inbetriebnahme waren die Geräte MHG1 bzw. MHG2 nutzbar.

Es ist denkbar, das heute (2016) noch einige TDR700 im produktiven Einsatz sind. Ein Exemplar des TDR700 befindet sich heute im Rechenwerk Computermuseum Halle.


Stromrichter TPS20A

(Alias TPS 20a, TPS-20a)

TPS=Transistor-Puls-Steller für Achsantriebe mit Gleichstrommotoren.


Stromrichter TPS32A

(Alias TPS 32a, TPS-32a)

TPS=Transistor-Puls-Steller
für Achsantriebe mit Gleichstrommotoren, entwickelt von Numerik, wahrscheinlich ab 1974.


Stromrichter TPS701

(Alias TPS 701, TPS-701)

Dieses Gerät wurde 1981 von Numerik als Nachfolger von TDR100 und TDR700 entwickelt und im VEB Elektroschaltgeräte Eisenach produziert.


Stromrichter Thyresch

(Alias DT 0, DT-0)

Der VEB Elektroanlagenbau Berlin als größter Hersteller von Stromrichtern in der DDR baute eine ganze Reihe von Geräten zur Ansteuerung der fremderregten Gleichstrommotoren von Spindelantrieben. Die Geräte wurden unter den Markennamen "Thyresch" (Thyristorstromrichter mit Regelschaltung) verkauft, die Steuereinheiten unter z.T. unter dem Markennamen "Transresch" (Transistorisierte Regelschaltung).


Thyresch DT0

Die Geräteserie ET wurde mit Einphasenstrom betrieben, die Geräteserie DT mit Dreiphasenstrom.

TypEingangsspannungAusgangsspannungAusgangsleistung
DT0380Vbis 440V10-25 kW
DT1500Vbis 600V25-150 kW
DT2500Vbis 600V150-600 kW
DT41200Vbis 1200V250 kW - 1 MW

Der DT0 wurde in Werkzeugmaschinen verbaut, die größeren Regler wurden u.a. zur Steuerung von Walzwerken, zur Papierherstellung, für Kranwinden und Tagebau-Förderanlagen eingesetzt.

Die Steuerelektronik basierte zunächst auf einfachen IC, später auch auf Mikrorechnern.


Steuerrechner Transresch-N

Eine Möglichkeit war die Nutzung des Mitte der 1980er Jahren bereits existierenden universellen Ursalog-4000-Systems, basierend auf dessen Einkartenrechner VE1, ergänzt mit IO-Karten, zusammengesteckt in einem Rack.


Transresch-N-Rechner. Rechts die Prozessorkarte

Transresch-Schränke. Links oben der Computer. Rechts die Leistungselektronik

Dazu kam dann noch die Leistungselektronik, die entweder im gleichen Schrank oder (bei großen Stromrichtern) in einem separaten Schrank untergebracht war.


Stromrichter Thyresch DT0-D

Der "DT0-D", produziert vom EAB ab 1989, besaß einen Mikrorechner auf Basis des Prozessors U8001 sowie einen 12-Bit-AD-Wandler eingebaut und war damit wahrscheinlich der leistungsfähigste Motorsteuerrechner der DDR.


Computergesteuerter Regler DT0-D

Vier Siebensegmentanzeigen dienten der Anzeige von Istwerten und von Fehlern. Das Gerät besaß zwei IFSS-Schnittstellen zur Kopplung mit Bürocomputern oder dem Prozessleitsystem. Das Geräte hatte digitale Eingänge zur Auswertung von Schaltern, digitale Ausgänge zur Ansteuerung von Relais, die Ansteuerung von den Hauptschalter (Schütz) und natürlich den Anschluss für den Motor, den Tachogenerator und den Netzeingang. Die Motordrehzahl wurde mit einem Gleichstrompegel ±10V vorgegeben.


7,5kW-Frequenzumrichter

Zur Steuerung der Drehzahl von Asynchronmotoren bis 7,5 kW Leistung entwickelte der VEB Elektromaschinenbau Dresden einen Frequenzumsetzer, der im Elektromotorenwerk Wernigerode produziert wurde, wahrscheinlich ab 1988.


7,5kW-Frequenzumrichter

Dicke Kühlkörper der Leistungselektronik

Rechnerkarte

Steuerkarte

Eingangsseitig wurde der Umsetzer mit 380V Drehstrom betrieben. Er lieferte ausgangsseitig Drehstrom mit Spannungen von 10-370V bei Frequenzen von 1 Hz bis 100 Hz und einem Strom von 16,5 A. Die Spannungsform war dabei durch den eingebauten Mikrorechner programmierbar: sinusförmig oder beliebig anders. Die Drehrichtung der Motoren war natürlich auch änderbar, optimiertes Beschleunigen und Bremsen des Motors ebenso.

Das Gerät war als halboffene Baugruppe zum Einbau in Schaltschränke ausgeführt. Aufgrund der Leistungselektronik kam es auf ein Gewicht von fast 1 Zentner. Intern wurde das Gerät durch einen Mikrorechner auf Basis des Prozessors U880 gesteuert, begleitet von drei PIOS U855, drei CTCs U857 und einen DART-Schaltkreis. Die Software war auf drei EPROMs U2716 untergebracht, den RAM bildeten zwei Schaltkreise U214. Über eine serielle Schnittstelle konnte der Umrichter vom Prozessleitsystem ferngesteuert werden.

Zu dem Gerät hab es ein kleineres Vorgängermodell mit 1,5 kW Leistung.
Vom 7,5-kW-Umrichter hat ein Exemplar bis heute überlebt.
Wer hat technische Unterlagen zu diesem Gerät bzw. wo ist noch eins im Einsatz?


Frequenzumrichter DDU

Die Firma EAB entwarf auch eine Serie an Steuergeräten für Drehstromasynchronmotoren, abgestuft nach Motorleistungen vom 25 kW bis 100 kW. Die Geräte wurden mit Drehstrom betrieben (die kleineren Exemplare mit 380V, die größeren mit 500V). Der ausgangsseitige Frequenzbereich der DDUs lag bei 0-100 Hz.


DDU-Frequenzumrichter

Prozessorkarte

Bediengerät-Karte

Bediengerät

Der Rechner bestand aus einer Leiterplatte, bestückt mit einem Prozessor U880, max. 14 KByte ROM und 2 KByte RAM. zur Stützung des RAM-Inhaltes waren drei Knopfzellen (Ni-CD) auf der Prozessorkarte untergebracht. Ein Anzeige und Parametriergerät (bestückt mit einem EMR) ermöglichte Interaktionen mit dem Anwender.

Es ist denkbar, dass heute noch DDUs im produktiven Einsatz sind.


Messsysteme

Inkrementelle Geber IGR

(IGR=Inkrementeller Geber Rotatorisch)
Der IGR war eine von Carl-Zeiss entwickelte und produzierte Baugruppe zum Messen von Drehwinkeln, Winkelgeschwindigkeiten und Winkelbeschleunigungen (oder von anderen mechanischen Größen, die sich in diese umwandeln ließen). Einsatzgebiete des IGR waren Werkzeugmaschinen (besonders CNC-gesteuerte Maschinen), aber auch allgemeine Fertigungsanlagen, Wägesysteme, Digitalisiergeräte und Kräne. Das IGR konnte bei Drehzahlen bis 10.000 u/min eingesetzt werden und lieferte pro Umdrehung auf Wunsch zwischen 100 und 2500 Impulsen (maximale Impulsfrequenz 100 kHz). Die IGR hatten prinzipgebunden keinen Nullpunkt, die Maschine wurde also nach dem Einschalten zu einem definierten Punkt gefahren, dieser als Koordinatenursprung eingespeichert und ab dann relativ zu diesem Punkt gerechnet.


Inkrementeller Geber IGR

Inwendig besaß der IGR eine drehbare Glasscheibe, die eine Gitterstruktur beinhaltete und von zwei Lichtschranken durchleuchtet wurde. Aus der Phasenverschiebung der beiden Signale konnte die Drehrichtung ermittelt werden. Vom IGR gab es Versionen (B, D, X) die mit einer Glühlampe als Lichtquelle arbeiten und Versionen (C, E, Y), die Infrarotdioden dazu benutzten.

Die Signale wurden im TTL-Pegel mit 60 Ohm-Anpassung ausgegeben. Typischer Koppelpartner für die IGR waren die Steuerungen CNC600 und CNC700.

Es ist anzunehmen, dass heute (2016) noch einige IGR in Maschinen im produktiven Einsatz sind. Ein IGR befindet sich im Rechenwerk-Computermuseum Halle.


Resolver

Resolver sind Messmittel für Winkel bzw. Positionen und wurden an CNC-Maschinen zum Ausmessen der Hauptachsen des Werkzeugs verwendet. In den Resolver wurde eine Wechselspannung eingespeist, aus dem Resolver kamen zwei phasenverschobene Signale, aus denen die Lageänderung und die Richtung berechnet werden konnte.


Resolver mit Messgetriebe

Zur Erhöhung der Auflösung konnte ein Messgetriebe eingebaut werden.

Ein DDR-Resolver befindet sich im Rechenwerk-Computermuseum Halle angeschlossen an einer CNC600.


Werkzeugmaschinen-spezifische Motoren (WSM)

Für die CNC-Maschinen wurden vom Elbtalwerke Heidenau spezielle Gleichstrommotoren hergestellt. Sie wurden über ein Getriebe als Stellmotoren zur Positionierung des Werkzeugs verwendet oder als Antrieb für das Werkzeug (Spindel).


großer Werkzeugmaschinen-spezifischer Motor

WSM an einer Fräsmaschine

kleiner Werkzeugmaschinen-spezifischer Motor (WSM2/134)

Die WSM besaßen Maximaldrehzahlen von 2000 bis 4500 u/min und lieferten Drehmomente bis 52 Nm. Die Motoren hatten einen Tachogenerator eingebaut und eine Bremse, die ein Verdrehen im stromlosen Zustand verhinderte. Die Variante WSM hatte außerdem einen IGR eingebaut, die Variante WSM2 einen Resolver.

Von den WSM sind vermutlich heute noch einige im produktiven Einsatz.




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