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.

Messsteuereinrichtungen MS

Die Einsatzgebiete dieser für Werkzeugmaschinen vom VEB Feinmess Dresden entwickelten Einrichtungen mit einem maximalen Messdurchmesser von 210 mm waren:

MS1
Außen- und Innenschleifen nicht-unterbrochener Oberflächen
MS2
Außen- und Innenschleifen unterbrochener Oberflächen im Einstich- oder Oszillierverfahren
MS3
Spitzenlosschleifen durch Steuerung, ausgehend von Nachmessstationen
MS5
Steuerung der axialen Positionierung des Werkstückes auf Außenrund-Schrägeinstichschleifmaschinen. Mit Steuergerät SG303.
MS6
Steuerung mittels Absolutmessung an Außenrundschleifmaschinen

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

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

Thyristorumkehrstromrichter TUD6

Der TUD6 stellte die Leistungselektronik zur Ansteuerung von Gleichstrommotoren (bevorzugt an Werkzeugmaschinen für Positionierungsaufgaben benutzt) dar, wurde ab 1976 gemeinsam vom Numerik, dem Forschungszentrum des Werkzeugmaschinenbaus, dem Kombinat Elektromaschinenbau Dresden und dem VEB Elektroschaltgeräte Eisenach entwickelt und von letzterem ab 1979 produziert. Er wurde als offene Baugruppe in Schaltschränke eingebaut und eingangsseitig mit 220V Drehstrom (max. 37A, 2x Statorwicklung, 1x Rotorwicklung) betrieben und lieferte ausgangsseitig Gleichspannungen bis zu 350V / 45A.

Stromrichter TUD6

Kühlkörper des TUD6

Die Solldrehzahl wurde in Form einer Steuergleichspannung von ±10V vom steuernden Rechner (z.B. CNC600) bestimmt. 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 Solldrehzahl und das Messen der aktuellen Position der Maschine) gab es in der zugehörigen Werkzeugmaschinensteuerung für jeden Motor einen Achsrechner.

Eine Anlaufschaltung im TUD sorgte dafür, dass der Leistungsausgang erst aktiviert wurde, wenn 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 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 Halle.

Stromrichter TDR20

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

Antriebsregler TDR20

Im Leistungskreis hingen drei Thyristoren, verteilt auf drei Kühlkörper.

Ein Exemplar hat im Rechenwerk Halle überlebt.

Stromrichter TDR100

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 zum TDR20 hatte der TDR100 keine Einzelthyristoren mehr im Leistungskreis, sondern Thyristormodule. Dadurch reduzierten sich die drei vorher elektrisch getrennten Kühlkörper zu einem.

Antriebsregler TDR100, Gehäuseform 1

Antriebsregler TDR100, Gehäuseform 2

Antriebsregler TDR100, innen

Leiterplatte des TDR100

Je nach Motortyp wurde der TDR100 mit 220V oder 380V Eingangsspannung betrieben, die Ausgangsspannung betrug 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 Computersteuerung gab es hier nicht.

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

Ein Exemplar des TDR100 befindet sich heute im Rechenwerk Halle.

Stromrichter TDR700

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

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 Halle.

Stromrichter TPS20A

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

Stromrichter TPS32A

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

Stromrichter TPS701

Dieses Gerät wurde 1981 von Numerik als Nachfolger von TDR100 und TDR700 entwickelt und im VEB Elektroschaltgeräte Eisenach produziert. Seine Leistungselektronik basierte auf den Transistoren SU509.

Stromrichter Thyresch

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.

Typ	Eingangsspannung	Ausgangsspannung	Ausgangsleistung
DT0	380V	bis 440V	10 kW - 25 kW
DT1	500V	bis 600V	25 kW - 150 kW
DT2	500V	bis 600V	150 kW - 600 kW
DT4	1200V	bis 1200V	250 kW - 1 MW

Der DT0 wurde bevorzugt 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 ab 1989 von EAB, besaß einen Mikrorechner auf Basis des Prozessors U8001 sowie einen 12-Bit-AD-Wandler und war damit wahrscheinlich der leistungsfähigste Motorregler der DDR.

Computergesteuerter Regler DT0-D

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

Hat irgendwo ein DT0-D überlebt?

Frequenzumrichterserie Thyresch DDU

Die Firma EAB entwarf auch eine Serie an Steuergeräten für Drehstromasynchronmotoren, abgestuft nach Motorleistungen von 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.

Ob irgendwo ein Thyresch DDU überlebt hat, ist unbekannt.
Wer hat technische Unterlagen zu diesem Gerät bzw. wo ist noch eins im Einsatz?

Frequenzumrichter EDU210/8

(EDU=Einphasen-Dreiphasen-Umrichter, 210(V) = maximale Ausgangsspannung, 8(A) = maximaler Ausgangsstrom)
Langsam und gesteuert laufende Motoren waren in den 1980er Jahren nichts neues: CNC-Werkzeugmaschinen benutzten bereits diese Technologie mit speziellen Gleichspannungsmotoren und Motorreglern. Es gab aber auch preiswerte Drehstromasynchronmotoren mit Kurzschlussläufer, für die eine Drehzahlregelung interessant war, was aber durch ihre Bindung der Drehzahl an die Netzfrequenz technisch nicht ganz einfach zu realisieren war und traditionell mit mechanischen Umformern gemacht wurde.

Frequenzumrichter EDU210/8

EDU210/8, geöffnet

Der EDU210/8 stellte 1981 den Einstieg des "VEB Elektromaschinenbau Dresden" in die Entwicklung von Frequenzumrichtern zur Ansteuerung von Drehstrommotoren dar. Die Serienfertigung erfolgte ab Mitte der 1980er Jahre im Elektromotorenwerk Thurm, wo auch die passenden Motoren gebaut wurden.

Der EDU wurde an das 220V-Einphasennetz angeschlossen und trieb einen in Dreieckschaltung betriebenen Motor mit einer Anschlussleistung von maximal 1,5 kW (alternativ eine Gruppe von Motoren mit dieser Gesamtleistung) an. Intern richtete der EDU die Energie zunächst gleich, anschließend erfolgte die dreiphasige Wechselrichtung durch sechs Leistungsmodule (bestückt mit jeweils zwei Transistoren SU169 in den Endstufen). Eine Rechnersteuerung hatte der EDU (im Gegensatz zum Nachfolgemodell) nicht, stattdessen waren Integrierte Schaltkreise der V4000-Serie in Menge verbaut.

Vom EDU gab es zwei Bauformen: "G" für einfache gesteuerte Antriebe hatte Bedienelemente zum Reversieren und zur Einstellung der Drehzahl in der Fronttür. Bei Variante "E" im Zusammenspiel mit einen Prozessregler waren diese Dinge extern zu realisieren (z.B. an der Leitwarte).

Um den Motor bei Abschaltung oder schnell zum Stehen zu bringen, war ein Brems-Chopper eingebaut, der über einen extern anzuschließenden Bremswiderstand die Energie des in diesem Moment als Generator arbeitenden Motors verheizte.

Der EDU war nicht für einen speziellen Anwendungsfall konzipiert. Einige nachgewiesene Einsatzbeispiele aus der DDR-Industrie:

Drehzahlregelung einer Zellradschleuse in der Brikettfabrik Schwarze Pumpe. Die Menge an zugeführtem Kohlenstaub wurde geregelt, damit Edelbriketts in konstanter Dicke (Speziell für den Export in die Bundesrepublik) entstanden, die per Automat eingeschweißt werden konnten.
Antrieb einer Papier-Falzmaschine vom Druckmaschinenbau Leipzig. Wichtig war dabei ein schnelles, reproduzierbares Bremsen bei Papierstau.
Geschwindigkeitssteuerung des Transportbandes eines Netzband-Backofens (ca. 50m lang) in der Versuchsbäckerei Weissenfels als Ablösung eines Breitkeilriemengetriebes.
Antrieb von Zentrifugen im Arzneimittelwerk Dresden in einer Sonderversion mit erhöhter Ausgangsfrequenz (für Drehzahlen bis 50.000 u/min).

Technologischer Nachfolger des EDU210/8 war der DDU380/16. Heute werden EDU210/8 vermutlich nicht mehr im produktiven Einsatz sein. Mindestens 1 Exemplar hat überlebt.

Frequenzumrichter DDU380/16

(zeitweise auch als DDU370/16,5 bezeichnet. DDU=Dreiphasen-Dreiphasen-Umrichter, 380(V) = Eingangsspannung, 16(A) = maximaler Ausgangsstrom)
In Fortführung des EDU210/8 entwickelte der VEB Elektromaschinenbau Dresden (einige theoretische Grundlagen entstanden in den Hochschulen in Chemnitz, Dresden und Ilmenau) Mitte der 1980er Jahre einen größeren Frequenzumrichter für Drehstromasynchronmotoren bis 7,5 kW Leistung. Das Gerät wurde dann im Elektromotorenwerk Wernigerode zusammen mit passenden Motoren produziert, wahrscheinlich ab 1988. Das Motorenwerk Zörbig war ebenfalls beteiligt, eventuell aber nur logistisch.

Frequenzumrichter DDU380/16

Dicke Kühlkörper der Leistungselektronik

Eingangsseitig wurde der DDU mit 380V Dreiphasenstrom betrieben, der im Gerät zunächst gleichgerichtet (600V) wurde. Anschließend wurde die Energie mit Hilfe eines Pulsstellers auf die für die Zielfrequenz vorgegebene Spannung reduziert und letztendlich über Gegentakt-Transistorstufen wieder dreiphasig wechselgerichtet: 10 V bis 370 V bei einem Strom von maximal 16,5 A und einer Frequenz von 0 bis 100 Hz in 0,1-Hz-Schritten. Eine Sondervariante des DDU konnte Ausgangsfrequenzen bis 1000 Hz erzeugen, was den Anschluss sehr schneller Motoren (z.B. für Zentrifugen) erlaubte. Die Drehrichtung der Motoren war elektronisch änderbar (auch im laufenden Betrieb), ebenso waren optimiertes Beschleunigen und Bremsen des Motors (bzw. der Motorengruppe) möglich. Die Ausgangsspannungsform war über den eingebauten Mikrorechner programmierbar: sinusförmig oder beliebig anders. Dazu war für jede Ausgangsfrequenz ein Signalmuster in einem EPROM abgelegt, außerdem Signalmuster für den Übergang zwischen benachbarten Frequenzen zur Vermeidung von Stromsprüngen.

Rechnerkarte und Analogkarte

Wechselrichterkarte

Pulsstellerkarte

interne Stromversorgung

Intern wurde das Gerät durch einen Mikrorechner auf Basis des Prozessors U880 gesteuert, begleitet von drei PIOs U855, drei CTCs U857 und einem DART-Schaltkreis.
Die Software war auf drei EPROMs U2716 untergebracht, den RAM bildeten zwei Schaltkreise U214.

Eingebaute Bedienelemente hatte der DDU380/16 (mit Ausnahme der Konfigurationselemente) nicht: dies war stattdessen extern in einer Schalttafel zu bewerkstelligen, so z.B.:

Taster zum Aus- und Einschalten
Schalter zum Anhalten des Motors
Taster zum Erhöhen und Erniedrigen der Frequenz (alternativ auch mit Potentiometer möglich)
Schalter zur Umkehrung der Drehrichtung
Frequenzmesser für Ausgangsfrequenz
Anzeige für Betriebsbereitschaft

Der Umrichter konnte bei Bedarf über eine serielle Schnittstelle von einem Prozessleitsystem ferngesteuert werden, es gab dazu Konfigurationssoftware, die auf einem Bürocomputer lief.

Vorgaben für die Betriebsweise konnten per DIP-Schalter und über Einstellregler erfolgen. Weitere Einstellungen konnten über die EPROMs vorgenommen werden, was dann aber dem Hersteller vorbehalten war. Auf dem Motor konnten bei Bedarf Temperatursensoren (Kaltleiter) zur Überwachung angebracht werden, außerdem ein Winkelmessgerät (z.B. IGR), um eine genaue Rückmeldung über die aktuelle Bewegung des Rotors zu erhalten. Falls die internen Bremswiderstände bei großen Drehmassen nicht reichten, konnten externe Bremswiderstände angeschlossen werden. Wahlweise wurde der DDU mit oder ohne Gehäuse geliefert, in ersterer Variante mit zwei eingebauten Lüftern, in zweiterer Variante zum Einbau in Schaltschränke.

Die Eigenstromversorgung des DDU erfolgte über einen Netztrafo, dem drei Schaltnetzteile nachgeordnet waren. Die dafür neu erfundene Schaltung registrierten die DDU-Entwickler als DDR-Wirtschaftspatent.

Im Leistungsteil des DDU380/16 wurde bauteilseitig Neuland betreten: es kamen die zeitgleich in Serienfertigung gegangenen Darlington-Hochleistungstransistoren SU509 vom Halbleiterwerk Stahnsdorf zum Einsatz: zwei Stück im Pulssteller, sechs Stück im Wechselrichter und einer in der Motorbremse. Auch bei den Leistungsgleichrichtern wurden brandneue Produkte aus Stahnsdorf verbaut: Doppeldiodenmodule MDD25. Alle diese Elemente waren im DDU auf dicken Alu-Kühlkörpern montiert, die durch Kaltleiter überwacht wurden. Durch die schwere Leistungselektronik kam der Umrichter auf ein Gewicht von über 1 Zentner.

Leistungstransistor SU509

Bei der Reduzierung der Drehzahl großer Asynchronmotoren verhielt sich dieser prinzipgebunden wie ein Generator, speiste also Energie rückwärts in den Umrichter ein. Diese Energie lief durch durch Wechselrichter und Pulssteller bis zum ersten Zwischenkreis. Kam es dadurch dort zur einer kritischen Erhöhung der Spannung, wurde automatisch ein Brems-Chopper aktiv, der, über einen Leistungstransistor gesteuert, die Energie in Bremswiderständen verheizte.

Bei Bedarf konnte eine Zusatzkarte gesteckt werden, die eine Regelung der Drehzahl in Abhängigkeit des Prozesses ermöglichte, beispielsweise zur Regulierung der Zugkraft von Fäden in der Textilindustrie. Dafür konnte die Prozessorkarte durch eine mit einem Prozessor U8001 ersetzt werden.

DDU380/16 mit zusätzlicher Drehzahl-Nachstellkarte

Im Zuge der Weiterentwicklung fiel die Zusatzkarte später wieder weg, die Erweiterungsbauteile wurden dann direkt auf der Prozessorkarte untergebracht, z.B. ein ASIC U5201 vom VEB Metallurgieelektronik Leipzig für die Encoderauswertung. Die Prozessorkarte für diese Variante entstand in Zusammenarbeit mit der Firma Struckmeier GmbH in Niedernhausen, im Hinblick auf eine Vermarktung des DDU auch in der Bundesrepublik.

DDU380/16 mit U8001-Prozessor

Die Anwendungsmöglichkeiten des DDU380/16 waren vielfältig. So wurde er z.B. benutzt:

zur Steuerung des Luft-Überdrucks in den Brennöfen der Porzellanmanufaktur Meißen
zur Steuerung der Transportbänder in den Porzellanfabrik Ilmenau
zur Fadenzug-abhängigen Vortrieb in Spinnmaschinen der Textilindustrie
zur Steuerung der Fördermenge großer Pumpen in der Trinkwasserversorgung
zur Steuerung von Zentrifugen in der Medizin (Arzneimittelwerk Dresden)
zur Steuerung von Elektrowerkzeugen (z.B. Elektroschrauber)
für Krananlagen und Hebezeuge (u.a. im Flachglaswerk Torgau), mit Ansteuerung einer elektromagnetischen Haltebremse und "sanftem Absetzen" der Lasten.
in Druckereimaschinen in der papierverarbeitenden Industrie (papierspannungsabhängiger Antrieb)

Produktionsbeginn des 16.918,40 Mark teuren DDU war 1988 mit ersten 50 Exemplaren. 550 Exemplare entstanden im Jahr darauf, 800 Exemplare im Jahr 1990 und 1000 Exemplare im Jahr 1991. Dann wurde die Produktion eingestellt.

Vor dem DDU380/16 gab es bereits ein kleineres Gerät mit 3 kVA, das noch ohne Rechnersteuerung auskam.
Das Nachfolgeprojekt des DDU mit 20 kVA auf Basis der Transistoren SU519 wurde noch begonnen, dann aber, bedingt durch die Auflösung der DDR, abgebrochen. 1992 wurde die Entwicklungsabteilung ganz geschlossen, einige Entwickler wechselten zu westlichen Firmen. Vermutlich wurde auch die Produktion der DDU in Wernigerode um diese Zeit eingestellt. Die PGH Elektromotor in Thalheim (bzw. deren Nachfolgefirma), die für Reparaturen der DDUs zuständig war, hat die Unterstützung dieses Gerätetyps bereits eingestellt. Da bei langem Einsatz Defekte unausbleiblich sind, werden die DDU380/16 wohl überall aus dem produktivem Einsatz verschwunden sein.
Das möglicherweise letzte Exemplar hat im Rechenwerk Halle überlebt und ist wieder in funktionsfähigem Zustand.
Gibt es irgendwo noch weitere Exemplare?

Messsysteme

Inkrementale Geber IGR

(IGR=Inkrementaler 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 je nach Bauart 100 bis 2500 Impulse (maximale Impulsfrequenz 100 kHz). Die IGR hatten prinzipgebunden keinen Nullpunkt, die Maschine wurde also nach dem Einschalten zu einem definierten Referenzpunkt gefahren, dieser als Koordinatenursprung eingespeichert und ab dann relativ zu diesem Punkt gerechnet.

Inkrementaler 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, aus der Frequenz die Geschwindigkeit und aus der Periodenzahl der Weg. 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.

Es ist anzunehmen, dass heute (2016) noch einige IGR im produktiven Einsatz sind. Ein IGR befindet sich als Exponat im Rechenwerk Halle.

Inkrementale Geber IGL

(IGL=Inkrementaler Geber Linear)
Diese Geräte wurden zum Messen kurzer Wegstrecken, z.B. von Materialstärken benutzt. Hersteller dieser Geräte in der DDR war der VEB Feinmess Suhl.

Inkrementaler Geber, Auflösung 1µm bei 30 mm

Inkrementaler Geber, geöffnet

Das optische Gitter eines IGL.
Das bunte Muster entsteht durch die Lichtbeugung.

Inwendig befand sich eine Glasscheibe, auf der ein Gittermuster aufgebracht war. Sie war an einer Gleitmechanik befestigt, die von einer Feder in den Grundzustand gedrückt wurde. Je nach Bauform und Präzision lag der mögliche Weg bei einigen Zentimeter bis einige Millimeter.
Passende Auswerte-Elektroniken gab es z.B als:

Bis heute haben einige DDR-Feinzeiger überlebt. Einer befindet sich als Exponat im Rechenwerk Halle. Feinzeiger in ähnlicher Bauform werden nach wie vor bei Feinmess Suhl hergestellt.

Inkrementales Auflichtlängenmesssystem IAL

Hierbei handelte es sich um lineare Messsysteme, hergestellt von Carl-Zeiss, bei denen ein verschiebbarer Reiter über einer Glasskala entlang glitt und die Bewegung durch Reflexion von aufwändig aufbereitetem Licht auf dem Maßstab erfasste. Mittels geeigneter Auswertegeräte, z.B. AE80 oder AE101, wurde die Verschiebung in Zahlenwerte umgerechnet, die dann entweder an eine übergeordnete Anlage weitergereicht oder direkt ausgedruckt wurden. Je nach Anwendungsfall konnten die IAL über einen Meter lang sein. Die gekapselte Version des IAL nannte sich IAL-K.

Zeiss IAL-K in kleiner Bauform

Messkopf MK40

Messkopf MK40, geöffnet

Einige IAL haben bis heute überlebt.

Inkrementales Durchlichtlängenmesssystem IDL

Hierbei handelte es sich um lineare Messsysteme, hergestellt von Carl-Zeiss, bei denen eine Glasskala optisch durchleuchtet und aus den Verdunkelungen die Bewegung erfasst wurde.

Zeiss IDL-Messkopf

Ob heute noch irgendwo IDL existieren, ist unbekannt.

Induktive Feinzeiger

Alternativ zum IGL konnten kleine Wegstrecken mit induktiven Feinzeigern gemessen werden. Hersteller dieser Geräte in der DDR war der VEB Feinmess Suhl.

Induktiver Feinzeiger mit Auflösung 1µm

Induktiver Feinzeiger mit Auflösung 100nm

Sie beinhalteten eine Gleitmechanik, die von einer Feder in den Grundzustand gedrückt wurde und inwendig Spulen gegeneinander verschob. Passende Auswerte-Elektroniken waren z.B. die AE1 und AE2 von Zeiss oder der Inquamess-Rechner. Es gab auch K1520-Steckkarten für diesen Zweck.

Je nach Bauform und Präzision lag der mögliche Weg bei einigen Zentimeter bis einigen Millimetern. Die Auflösung der feinsten Exemplare betrug 1 nm.

Bis heute haben einige Induktive Feinzeiger überlebt, u.a. im Rechenwerk 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 analoge Signale, aus denen die Lageänderung und die Richtung berechnet werden konnte. Inwendig befanden sich drei Spulen, deren Lage zueinander bei der Drehung verändert wurde.

Resolver hatten prinzipgebunden keinen Nullpunkt, die Maschine wurde also nach dem Einschalten zu einem definierten Referenzpunkt gefahren, dieser als Koordinatenursprung eingespeichert und ab dann relativ zu diesem Punkt gerechnet.

Resolver mit Messgetriebe

Resolver-Messsystem

Typenschild eines DDR-Resolvers

Die Messsysteme der DDR-Resolver wurden in Polen von der Firma Microma hergestellt, Typ TS3C2. Zur Erhöhung der Auflösung konnte ein Messgetriebe eingebaut werden. Als Hersteller des Finalprodukts wurde das Elektromotorenwerk Dessau angegeben. Die verhältnismäßig großen Gehäuse enthielten ein recht keines Messsystem, wirkten damit etwas überdimensioniert gegenüber den IGR.

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

Inductosyn

Inductosyn waren translatorische (IML) oder rotatorische (IMR), phasenzyklische Messmittel für Wegstrecken. Sie wurden zur Rückmeldung der aktuellen Position bei Werkzeugmaschinen und Industrierobotern verwendet. Technisch funktionierten sie ähnlich wie die Resolver: Eine Spule war in Form eines Mäanders stationär (Stator) verbaut. Ein Gleiter mit zwei weiteren Spulen bewegte sich über den Stator hinweg. An den beiden Spulen wurden analoge Signale abgenommen, die ein Maß für die zurückgelegte Strecke und die Richtung darstellen.

Stator eines DDR-Inductosyn

Inductosyn hatten prinzipgebunden keinen Nullpunkt, die Maschine wurde also nach dem Einschalten zu einem definierten Referenzpunkt gefahren, dieser als Koordinatenursprung eingespeichert und ab dann relativ zu diesem Punkt gemessen.

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

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 WSM1 hatte außerdem einen IGR eingebaut, die Variante WSM2 einen Resolver.

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

Kassettenarchiv für CNC-H

Für seine CNC-H-Speicherkassetten baute Numerik ein Gerät, in dem diese gelagert werden konnten und das für eine Erhaltungsladung der Akkus in den Speicherkassetten sorgte.

Kassettenarchiv

Kassettenarchiv, geöffnet, mit 2 Speicherkassetten drin

Typenschild Kassettenarchiv

Von diesem Gerät hat ein funktionierendes Exemplar im Rechenwerk Halle überlebt.

Letzte Änderung dieser Seite: 09.05.2023

Herkunft: www.robotrontechnik.de