DE1123020B

DE1123020B - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Widerstandsbahnen von Potentiometern

Info

Publication number: DE1123020B
Application number: DES65837A
Authority: DE
Original assignee: Societe dElectronique et dAutomatisme SA
Current assignee: Societe dElectronique et dAutomatisme SA
Priority date: 1958-11-15
Filing date: 1959-11-14
Publication date: 1962-02-01
Also published as: US3211031A; FR1215782A; FR79330E

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Widerstandsbahnen von Potentiometern mit einer Schicht aus einer Mischung von Metalloxyden und/oder -nitriden auf einem Träger aus Isoliermaterial, von der durch in der Widerstandsschicht verlaufende Schnitte derart Abschnitte abgetrennt werden, daß diese von der verbleibenden und mit den Stromanschlüssen in Verbindung stehenden Widerstandsschicht elektrisch isoliert sind.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird zunächst das Schichtmaterial auf einem Träger aufgebracht, und daraus wird durch zwei äußere Schnittlinien eine ringförmige Widerstandsbahn gebildet, die an einer Stelle durch einen radialen Schnitt aufgetrennt wird. Dann werden die beiden Klemmen an den Enden dieser Bahn angebracht, und die Schicht wird künstlich gealtert, wobei der Gesamtwiderstand laufend überwacht wird. Dieser Gesamtwiderstand ist zunächst kleiner als der gewünschte endgültige Widerstand. Schließlich wird die Widerstandsbahn durch einen kreisrunden Schnitt in zwei Teile getrennt, wobei aus dem gemessenen Widerstand sowie dem äußeren und dem inneren Radius die Lage dieses Schnitts nach bestimmten Formeln berechnet wird.

Mit diesem Verfahren ist es jedoch nicht möglich, einen gewünschten Widerstandsverlauf entlang der Widerstandsbahn zu korrigieren, da die Breite der endgültigen Widerstandsbahn an allen Stellen konstant ist. Damit brauchbare Potentiometer erhalten werden, ist hierfür Voraussetzung, daß die zuvor gebildete Widerstandsschicht völlig gleichmäßig und reproduzierbar ist. Diese Tatsache wird bei dem bekannten Verfahren als gegeben unterstellt.

Bei der Bildung von Widerstandsschichten aus Me- talloxyden und/oder -nitriden mittels pyrolytischer Umwandlung auf isolierenden Trägern ist es aber nicht möglich, völlig homogene und gleichförmige Schichten zu erhalten. Mit dem zuvor erwähnten bekannten Verfahren ist es daher nicht möglich, aus solchen Widerstandsschichten Bahnen zu bilden, die an jeder Stelle genau den gewünschten Widerstandsverlauf haben.

Es ist auch ein Verfahren zum Herstellen von Widerstandskörpern bekannt, bei dem das überflüssige Widerstandsmaterial durch Abschleifen entfernt wird. Zu diesem Zweck wird der Widerstand zwischen dem einen Ende des Widerstandskörpers und der Bearbeitungsstelle ständig gemessen und mit einem Bezugswert verglichen. In Abhängigkeit von dem Meßergebnis wird dann mehr oder weniger Widerstandsmaterial abgeschliffen.

Ein solches Verfahren wäre aber bei Widerstands-Verfahren und Vorrichtung

zum Herstellen von Widerstandsbahnen

von Potentiometern

Anmelder:
S. E. A. Societe d'Electronique

et d'Automatisme,
Courbevoie, Seine (Frankreich)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz

und Dr. rer. nat. G. Hauser, Patentanwälte,

München-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 15. November 1958 (Nr. 779 331)

bahnen, die aus Metalloxyden und/oder -nitriden bestehen, aus verschiedenen Gründen sehr nachteilig. Infolge der großen Härte dieser Stoffe würde der Vorgang sehr lange dauern und eine komplizierte Steueranordnung erfordern; auch bestehen mechanische Spannungen zwischen dem Träger und der darauf innig haftenden Schicht, und beim Abschleifen bestünde daher die Gefahr des Auftretens von Sprüngen, die die mechanische Festigkeit beeinträchtigen und zu elektrischen Unterbrechungen führen würden.

Ferner findet bei diesem Verfahren zwar ein ständiger Vergleich zwischen dem zu bearbeitenden Widerstand und einem Vergleichswiderstand statt, doch ist eine Bedienungsperson erforderlich, die entsprechend dem Vergleichsergebnis die erforderlichen Korrektüren vornimmt.

Ziel der Erfindung ist demgegenüber ein Verfahren, mit dem aus den zunächst ungleichförmigen, sehr harten Widerstandsschichten aus Metalloxyden und/ oder -nitriden eine Widerstandsbahn gebildet werden kann, die einem vorgeschriebenen Widerstandsverlauf genau folgt. Dabei wird von der Maßnahme Gebrauch gemacht, die Widerstandsbahn durch einen an ihr ent-

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lang verlaufenden Schnitt in zwei elektrisch voneinander getrennte Teile zu zerlegen.

Das Verfahren nach der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß auf dem auf einem in der Richtung der normalen Bewegung des Potentiometerschleifkontaktes auf der Widerstandsbahn beweglichen Halter befestigten Träger mit der unbearbeiteten, aber bereits mit Stromanschlüssen versehenen und an eine Stromquelle angeschlossenen Widerstandsbahn ein diese bestreichender Schleifkontakt schleift, von dem der Teilstrom abgenommen und zur Bildung eines Fehlersignals mit einem entsprechend der vorgegebenen Widerstandsverstellungsfunktion veränderbaren Bezugsstrom verglichen wird, welches über einen Servomechanismus selbsttätig ein die Auftrennung der Widerstandsbahn bewirkendes Schnittwerkzeug steuert, das quer zur Widerstandsbahn verschiebbar an einem relativ zum Halter beweglichen Schlitten befestigt ist.

Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, das am Schleifkontakt des Potentiometers auftretende Spannungsteilerverhältnis in der gleichen Weise, wie es später im Betrieb des Potentiometers auftritt, zui selbsttätigen Regelung des Schnittvorganges in der Weise auszunutzen, daß der gewünschte Widerstandsverlauf erhalten wird.

Die Erfindung ermöglicht die automatische Massenfertigung von sehr gleichförmigen Potentiometern mit jedem gewünschten, gegebenenfalls auch komplizierten Widerstandsverlauf entlang der Potentiometerbahn aus Widerstandsscbichten, die aus sehr harten Stoffen bestehen und zunächst nicht gleichförmig und reproduzierbar hergestellt werden können. Damit werden die Schwierigkeiten beseitigt, die bisher einer rationellen Verwendung der an sich bekannten, aus Oxyden und/oder Nitriden gebildeten Widerstandsschichten für Potentiometer im Wege standen.

Die am häufigsten benötigten Widerstandsbahnen sind ringförmige Widerstandsbahnen für Drehpotentiometer. Ihre Herstellung wird gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung so vorgenommen, daß der Halter gedreht und der das Schnittwerkzeug tragende Schlitten in radialer Richtung verstellt wird, wobei das Schnittwerkzeug stets auf einer Linie mit dem Schleifkontakt gehalten wird.

Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung besteht in Ausbildung der Erfindung darin, daß der Halter von einem ersten Motor mit konstanter Drehzahl angetrieben wird, daß ein zweiter Motor den Werkzeugträgerschlitten relativ zu dem Halter verstellt und daß der zweite Motor von einem Regelverstärker gesteuert wird, dem einerseits der von dem Schleifkontakt abgegriffene Teilstrom und andererseits der Bezugsstrom zugeführt wird.

Vorzugsweise wird der Bezugsstrom durch ein Bezugspotentiometer geliefert, das von dem ersten Motor angetrieben wird, wobei die Klemmen des Bezugspotentiometers an eine Quelle konstanten Stroms angeschlossen sind, während sein Schleifkontakt mit dem Summierverstärker verbunden ist.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 eine nach der Erfindung hergestellte Widerstandsbahn für ein Potentiometer mit linearem Widerstandsverlauf,

Fig. 2 eine Vorrichtung zur Herstellung von Widerstandsbahnen.

Fig. 3 eine Ausführung der Vorrichtung von Fig. 2 zur Herstellung von Widerstandsbahnen der in Fig. 1 gezeigten Art,

Fig. 4 eine nach der Erfindung hergestellte Wider-Standsbahn für ein Potentiometer mit einem nichtlinearen Widerstandsverlauf und mehreren festen Zwischenabgriffen,

Fig. 5 eine Vorrichtung zur Herstellung von Widerstandsbahnen der in Fig. 4 gezeigten Art und

ίο Fig. 6 das Diagramm des Änderungsgesetzes für den Widerstand bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform.

In Fig. 1 ist eine fertige Widerstandsbahn mit linearem Widerstandsverlauf für ein Drehpotentiometer gezeigt. Sie ist auf einer Trägerscheibe 1 gebildet, die aus einem nicht porösen keramischen Material, beispielsweise einem hochschmelzenden Glas, besteht. Auf der einen Seite dieser Scheibe ist ein ringförmiger Film aus Metalloxyden und/oder Metall-

nitriden aufgebracht, der einen äußeren Kranz 7 und einen inneren Kranz 8 der Trägerscheibe frei läßt Die Trägerscheibe ist ferner mit einer kreisrunden Mittelöffnung 16 versehen. Der Film nimmt also nicht die gesamte ringförmige Oberfläche der betreffenden Seite der Trägerscheibe 1 ein. In dem ringförmigen FUm ist ein sektorförmiger Ausschnitt 15 gebildet, an dessen Begrenzungen Anschlußklemmen 5¹ und 5² angebracht sind. Der Film hat Widerstandseigenschaften, und die Anschlußklemmen sind leitend, d. h.

daß ihr Eigenwiderstand klein gegen den Widerstand des Films ist.

Bei einem linearen Widerstandsverlauf muß der Widerstand zwischen der Klemme I¹ und einem Schleifkontakt, der sich auf dem Film im Uhrzeigersinn bewegt, von der Stellung des Schleifkontakts auf der Klemme 5¹ bis zur Stellung des Schleifkontakts auf der Klemme 5² regelmäßig ansteigen, und zwar ohne Unstetigkeit und mit einer konstanten Neigung. Die Neigung entspricht offensichtlich der Ableitung der Funktion R(Q), also der Funktion (dR/de), wenn mit R der Widerstand und mit Θ die Winkelstellung des Schleifkontakts bezeichnet wird. Dies bedeutet auch, daß der von dem Schleifkontakt abgenommene Teilstrom linear wachsen muß, wenn das Potentiometer zwischen den Klemmen 5¹ und 5² über die Anschlußdrähte 6¹ und 6² mit einem konstanten Strom gespeist wird.

Nun ist praktisch die Homogenität der nach den bekannten Verfahren hergestellten filmartigen Überzüge aus Metalloxyden und/oder -nitriden keineswegs zufriedenstellend, so daß der erforderliche Widerstandsverlauf nicht von vornherein gegeben ist. Es ist deshalb erforderlich, den ringförmigen Film so zu bearbeiten, daß der gewünschte Widerstandsverlauf erhalten wird.

Zu diesem Zweck wird durch einen einfachen Schnittvorgang, beispielsweise mittels eines Diamants, die filmartige Widerstandsschicht in wenigstens zwei elektrisch voneinander isolierte Teile derart zertrennt, daß der eine Teil den gewünschten Widerstandsverlauf in Abhängigkeit von der Winkelstellung eines Schleifkontaktes aufweist.

Bei der Ausführungsform von Fig. 1 ist der innere Abschnitt 2 des Films der Teil mit dem gewünschten linearen Widerstandsverlauf. Die Schnittspur 14 begrenzt diesen nutzbaren Teil 2 des Films, der sich mit seinen beiden Enden über die aus dem Film bestehenden Zungen 10 und 13 an die Anschlußklemmen 5¹

und 5- anschließt. Die Nutzfläche 2 ist von einer Fläche 3 umgeben, von der sie durch die Schnittspul 14 getrennt ist, und die Fläche 3 ist ihrerseits durch eine Schnittspur 11 von der Umfangsfläche 4 des Films getrennt. Die Spur 11 endet an den Punkten 9¹ und 12¹, und die Spur 14 endet in gleicher Weise an den Punkten 9-' und 12² der radialen Abschnitte 10 und 13.

Es könnte zur Erzielung einer noch höheren Genauigkeit eine weitere Schnittspur innerhalb der Spur 14 bestehen, wodurch ein weiterer schmaler, für die Widerstandsbahn unwirksamer dünner Streifen abgetrennt würde. Im allgemeinen ist jedoch diese dritte Schnittspur unnötig, wenn eine Genauigkeit von beispielsweise 1 oder 2 Promille ausreicht.

Die Herstellung der geschilderten Widerstandsbahn erfolgt automatisch durch die in Fig. 2 dargestellte Einrichtung. Zu diesem Zweck ist der Filmträger 1 auf einem drehbaren Halter 17 befestigt, der durch einen Motor 18 über ein Getriebe 19 mit geringer und gleichförmiger Drehzahl gedreht werden kann. Das Getriebe 19 ermöglicht auch gegebenenfalls eine Verdrehung des Halters 17 durch Betätigung einer Kurbel 20. Die Klemmen 5 sind über Verbindungsleitungen 6 mit den Klemmen 21 von Schleifringen 22 verbunden, as die fest an dem Halter 17 angebracht sind. An diese Schleifringe wird über Bürsten während des Schnittvorgangs ein Strom angelegt, der somit dem Film zugeführt wird. Der Strom kommt von einer Quelle I_c mit automatischer Stromregelung, so daß er während des gesamten Schnittvorgangs konstant bleibt.

Ein Schleifkontaktträger 23, der mit einem Schleifkontakt 24 versehen ist, ist in der Mittelausnehmung 16 der Scheibe 1 angebracht. Der Schleifkontakt 24 wird so festgehalten, daß er während der Drehung des Halters 17 stets unterhalb und parallel zu einer Schraubenspindel 25 steht. Auf dieser Schraubenspindel kann sich ein Schlitten 26 verschieben, der den Werkzeughalter 27 trägt, in dem Schnittwerkzeug 28 befestigt ist. Der Werkzeughalter ist natürlich so ausgeführt, daß das Werkzeug von der Bedienungsperson nach Belieben in oder außer Berührung mit dem Film gebracht werden kann.

Die Schraubenspindel 25 wird durch einen Motor 29 über ein Getriebe 50 angetrieben. Sie kann auch, falls erforderlich, von Hand mittels einer Kurbel 30 über ein Getriebe 31 angetrieben werden, wobei der Motor dann stillsteht.

Der Schleifkontakt 24 ist über eine elektrische Verbindung 32 mit einem Summierungswiderstand 33 am Eingang eines Regelverstärkers 34 verbunden, der den Motor 29 steuert. Dem anderen Summierungswiderstand 35 dieses Verstärkers wird ein Strom zugeführt, der im Verlauf der Drehung des Halters 17 nach einer gewünschten Änderungsfunktion gebildet wird. Dieser Strom kommt von einem Organ 37, dem ein konstanter Strom zugeführt wird, der vorzugsweise von der gleichen Quelle I_c wie oben kommt. Eine entsprechende Bemessung der Summierungswiderstände 33 und 35 erlaubt die Herstellung von Widerstandsbahnen mit unterschiedlichen Widerstandswerten bei Verwendung eines einzigen Vergleichsmaßes. Das Ausgangssignal des Organs 37, das einer vorbestimmten Funktion folgt, wird durch die Winkelstellung des Motors 18 gesteuert, beispielsweise über ein Getriebe 38, das einen »Funktionswandler« 36 steuert, der die gewünschte Funktion bestimmt. Das Organ 37 ist vorzugsweise ein Vergleichspotentiometer, das eine lineare Funktion liefert, und das Organ 36 wird nur dann angewendet, wenn dieser Funktion eine nichtlineare Funktion überlagert werden soll; andernfalls kann es entfallen, wie in dem Schema von Fig. 3 gezeigt ist. Die in Fig. 3 gezeigte Vorrichtung dient zur Bearbeitung der Widerstandsbahn von Fig. 1, deren Widerstand sich von der Klemme 5¹ zur Klemme 5² nach einer einfachen linearen Funktion ändert. Der Schleifkontakt 39 des Vergleichspotentiometers 37 wird direkt durch den Motor 18 in Drehung versetzt, und an diesem Schleifkontakt wird das Bezugssignal für den Summierungswiderstand 35 des Regelverstärkers 34 abgenommen. Die Widerstandsbahn des Vergleichspotentiometers liegt beispielsweise zwischen Masse und dem negativen Pol der Konstantstromquelle /,., während die Schleifringe 22 zwischen dem positiven Pol der Quelle I_c und Masse angeschlossen sind. Die Regelung erfolgt also auf Grund des Unterschiedes der Absolutwerte dieser Signale.

Die Bearbeitung der linearen Widerstandsbahn geschieht dann wie folgt: Der Gesamtwiderstand des Films zwischen den Klemmen 5¹ und 5² wird gemessen. Wenn zunächst angenommen wird, daß der Film homogen und gleichförmig ist, läßt sich daraus der theoretische Radius bestimmen, auf dem der Film in zwei Teile zerschnitten werden muß, damit die ausgenutzte Widerstandsbahn den gewünschten Gesamtwiderstand zwischen den Klemmen hat. Dabei kann zwischen zwei Werten des mittleren Radius gewählt werden, je nachdem, ob für die Widerstandsbahn der äußere oder der innere Abschnitt des Films ausgenutzt werden soll. Es sei hier angenommen, daß der innere Abschnitt die Widerstandsbahn bilden soll.

Nun wird durch Betätigung der Kurbel 20 der Halter 17 so eingestellt, daß das Schnittwerkzeug über dem äußeren Rand des Films neben der Klemme S¹ steht. Dann wird das Schnittwerkzeug gesenkt, bis es den Film berührt, und durch Betätigung der Kurbel 30 wird eine Schnittspur 10 parallel zu der Kante der Klemme 5¹ bis zu dem Punkt 9¹ gezogen, dessen Radialmaß etwas größer als der zuvor errechnete mittlere Radius ist.

Dann wird die Regeleinrichtung durch Schließen des Schalters 41 für den Stromkreis des Motors 18 in Gang gesetzt. Der Motor dreht sich mit gleichförmiger Drehzahl, und der Arbeitsgang verläuft automatisch, wobei die Schnittspur 11 auf dem Film gebildet wird, bis die Einrichtung 17 bei ihrer Drehung die Stellung erreicht, in der das Schnittwerkzeug an dem Punkt 12¹ steht. Nun wird der Motor 18 stillgesetzt, und durch Betätigung der Kurbel 30 wird die Schnittlinie 13 parallel zu der Kante der Klemme 5² gezogen. Damit ist ein Abschnitt 4 des Films elektrisch vollständig von dem übrigen Teil getrennt, so daß er für die Widerstandsbahn unwirksam ist.

Bei diesem ersten Schnittvorgang enthält aber der Widerstandswert, der in jedem Augenbück durch das an dem Schleifkontakt 24 abgenommene Signal definiert ist, einen überschüssigen Teil, weil die beiden Abschnitte des Films während des Trennvorgangs durch eine Brücke verbunden sind, die zu Beginn sehr groß ist und beim Fortschreiten der Operation immer kleiner wird, die aber jedenfalls in einem bestimmten Maße den Regelvorgang verfälscht. Zur Überprüfung der Größe dieses Fehlers läßt sich der Schnitt »ablesen«, was dadurch geschieht, daß der Halter 17 bei abgehobenem Schnittwerkzeug einen erneuten Umlauf macht, wobei die radiale Verschiebung des Schnitt-

Werkzeugs beobachtet wird. In den meisten Fällen ist es erforderlich, daß nach diesem Prüfvorgang ein zweiter Arbeitsgang vorgenommen wird, damit die Genauigkeit der Nachbildung der gewünschten Funktion auf der Widerstandsbahn verbessert wird.

Zu diesem Zweck wird der Halter 17 von Hand in die Stellung gebracht, in der sich das Werkzeug auf dem Punkt 9¹ befindet, worauf die radiale Schnittspur 9^l-9² gezogen wird. Das Radialmaß des Punktes 9² ist etwas kleiner als dasjenige des Punktes 9¹, und es entspricht in den meisten Fällen dann dem zuvor für den Mittelwert des Widerstands errechneten Radius. Der zweite automatische Arbeitsgang ergibt dann die Schnittspur 14, die innerhalb der Spur 11 liegt, wodurch schließlich ein weiterer Filmabschnitt 3, der sehr viel schmaler als der Abschnitt 4 ist, von dem endgültigen Nutzabschnitt 2 abgetrennt wird. Am Ende des automatischen Arbeitsganges wird das Schnittwerkzeug an dem Punkt 12² angehalten, und die Verbindung 12M2¹ wird von Hand hergestellt. Ein »Ablesen« in der zuvor beschriebenen Weise ermöglicht dann die Überprüfung der richtigen Bearbeitung der Bahn. Falls das Ergebnis unbefriedigend ist, kann die Widerstandsbahn als unbrauchbar verworfen werden, oder es kann ein dritter Arbeitsgang ähnlich den beiden zuvor durchgeführten vorgenommen werden.

Es ist oft erwünscht, Widerstandsschichten der beschriebenen Art, sogenannte »Funktionspotentiometer«, herzustellen. Unter einem »Funktionspotentiometer« soll hier jedes Potentiometer verstanden werden, bei dem die Funktion für die Änderung des Widerstandes in Abhängigkeit von der Winkelstellung des Schleifkontakts nichtlinear ist. Bei Drahtpotentiometern läßt sich eine kleine Anzahl von verschiedenen Funktionen durch die Änderung deT Wicklung, die Änderung des Wicklungsschritts und/oder die Änderung des Querschnitts des Drahtes erzielen. In den meisten Fällen ist man gezwungen, Zwischenabgriffe vorzusehen, die von einem geeigneten Spannungsteiler gespeist werden, damit das gewünschte Verhalten des Funktionspotentiometers erzielt wird. Bei einem Schichtpotentiometer würde es eine größere Zahl von Möglichkeiten zur direkten Nachbildung von verschiedenen Funktionen geben, doch ist eine praktische Begrenzung dadurch gegeben, daß die Breite des Films von vornherein bestimmt ist, so daß es nicht möglich ist, mit einem Schnitt ohne Zuhilfenahme von Zwischenabgriffen Funktionen nachzubilden, deren Steigungen über einem bestimmten Grenzwert liegen. Die Steigung in einem dem Winkel Θ entsprechenden Punkt der Bahn mit einem auf diesen Punkt bezogenen Widerstand r ist nämlich proportional dem Kehrwert des Logarithmus des Verhältnisses des Maßes des Radiusvektors an diesem Punkt zu dem Wert des kleinsten Radius des Films. Es gilt also:

dr/dO = A /Log

Ζ.Θ

wenn das Maß des Radiusvektors mit L Θ und der kleinste Wert des Radius des Films mit L₀ bezeichnet wird.

Damit der Schnittvorgang richtig durchgeführt werden kann, darf ein zulässiger Maximalwert für das Verhältnis LOIL₀, also eine bestimmte Steigung der nachzubildenden Funktion, nicht überschritten werden. Diese Einschränkung muß dadurch beseitigt werden, daß an dem FUm Zwischenabgriffe angebracht werden. Diese Zwischenabgriffe werden so bestimmt, daß zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abgriffen das Verhältnis der Steigungen der Funktion unter einem zulässigen Wert k bleibt.

Nachdem auf diese Weise die Lagen der Abgriffe bestimmt sind, besteht das zu bearbeitende Werkstück aus einem Film, der außer mit den Anschlußklemmen mit einer bestimmten Anzahl von Zwischenabgriffen versehen ist. Als Beispiel ist in Fig. 6 das Diagramm

ίο einer Funktion dargestellt, die näherungsweise der Funktion l/θ entspricht und auf eine Widerstandsbahn übertragen werden soll. Die Kurve E ist die Funktion der Spannung in Abhängigkeit von dem Winkel, und die Kurve R ist die Funktion für die Änderung des Widerstands. Es ist zu erkennen, daß in diesem Fall die Rechnung nur zwei Zwischenabgriffe ergeben hat, die an den Stellen O₁ und Θ« liegen, wodurch sich die Punkte B und C auf der Kurve E und die Punkte F und G auf der Kurve R ergeben.

Das zu bearbeitende Werkstück besitzt also insgesamt vier Klemmen 5¹ bis 5*, wie in der Darstellung von Fig. 4 zu erkennen ist, die die fertigbearbeitete Widerstandsbahn zeigt.

In Fig. 5 sind die Änderungen zu erkennen, die dann bei der Anordnung von Fig. 3 für die Bearbeitung von Widerstandsbahnen für Funktionspotentiometer vorgenommen werden. Der Motor 18, der den Halter 17 antreibt, treibt ferner über ein Getriebe 60 die eine Koordinatenachse 44 einer Kurvenfolgeeinrichtung 42 an. Diese trägt auf ihrem Tisch das Diagramm 43, das der gewünschten reellen Funktion, hier dem Diagramm von Fig. 6, entspricht. Der Folgekopf 47, der beispielsweise optisch arbeitet, liefert ein Signal, das mit einem Nullsignal am Eingang eines Regelverstärkers 48 verglichen wird, wodurch der Motor 49 so gesteuert wird, daß die andere Koordinatenachse 45 den Kopf 47 stets über der Spur 43 hält, wenn er mit gleichförmiger Geschwindigkeit in der Richtung der Achse 44 angetrieben wird. Diese Art von Kurvenfolgern ist allgemein bekannt, so daß hier keine nähere Beschreibung erforderlich ist. Jedoch treibt hier die Achse 45 über das Getriebe 51 die Achse 46 des Schleifkontakts 39 des Vergleichspotentiometers 37 an. Dieser Schleifkontakt dreht sich also nach der Funktion / (θ), die auf dem Kurvenfolger aufgezeichnet ist, und er liefert ein Signal, das dieser Funktion entspricht, zum Eingang des Regelverstärkers 34. Der Schleifkontakt 24 folgt auch hier einer linearen Funktion in Abhängigkeit von Θ. Abgesehen davon ist der Rest der Schaltung mit derjenigen von Fig. 3 identisch.

Natürlich ist die Folgeeinrichtung so ausgebildet, daß sie die Kurve in der gleichen Zeit durchläuft, in der die zu bearbeitende Widerstandsbahn zwischen 0 und 340° gedreht wird.

Die Bearbeitung erfolgt dann in folgender Weise: Zu Beginn wird der Anschluß 6¹ des Abgriffs 5¹ mit der Klemme 21 des Schleifringes 22 verbunden, der den Strom vom positiven Pol der Stromquelle I_c empfängt, und der Anschluß 6² des Abgriffs 5² wird an den Schleifring 22 angeschlossen, der an Masse liegt. Dann wird von Hand die Schnittspur parallel zur Kante des Abgriffs 5¹ bis zu dem Punkt 9¹ gezogen. Nun wird der Motor 18 in Gang gesetzt, wodurch die erste Schnittspur gezogen wird, die auf dem Film an dem Punkt 12¹ in der Nähe des Abgriffs 5² endet. Für diese Schnittspur tritt die doppelte Regelung der Einrichtung in Tätigkeit. Zu Beginn befindet sich der

Folgekop!' auf dem Punkt A der Kurve, und der Schleifkontakt 39 steht auf dem negativen Pol der Quelle I₁. Der Film wird mit konstanter Drehzahl angetrieben, dagegen offensichtlich der Schleifkontakt 39 nicht. Nachdem der Motor 18 stillgesetzt worden ist, wird von Hand die Schnittspur in der Nähe der anderen Kante des Abgriffs 5- bis zu dem Punkt 9² gezogen. Dann wird die Verbindung 6² unterbrochen, und die Verbindung 6^:i des Abgriffs 5^:i wird an Masse gelegt. Dann wird wieder der Motor 18 in Gang ge- ίο setzt, der automatisch die Schnittspur zwischen den Punkten 9- und 12-' zieht. An diesem Punkt wird der Motor erneut stillgesetzt. Nun wird von Hand die Schnittspur bis zu dem Punkt 9^! an der anderen Kante des Abgriffs 5^:i gezogen, worauf die Einrichtung wieder in Gang gesetzt wird, wodurch die Schnittspur des letzten Teils gezogen wird, die am Punkt 12³ nahe bei dem Abgriff 5⁴ endet. Nachdem der erste Bearbeitungsgang beendet ist, kann die Bahn in der oben beschriebenen Weise »abgelesen« werden, worauf dann der zweite Arbeitsgang in der gleichen Weise wie der erste Arbeitsgang durchgeführt wird. Diesmal beginnen die Schnittspuren an den Punkten 59, und sie enden an den Punkten 62. Schließlich ist die nutzbare Bahn 2 richtig gebildet, von der die ungenutzten Teile 4 durch den ersten Arbeitsgang und die ungenutzten Teile 3 durch den zweiten Arbeitsgang abgetrennt sind.

Es ist zu bemerken, daß ein einziges Vergleichspotentiometer für die Bildung von Widerstandsbahnen mit verschiedenen Widerstandswerten wenigstens innerhalb bestimmter Grenzen verwendet werden kann, weil der Wert des Summierungswiderstandes 35 in einem geeigneten Verhältnis zu dem Wert des Summierungswiderstandes 33 eingestellt werden kann. Dieses Verhältnis entspricht dem Kehrwert des Verhältnisses der Maximalwerte des Widerstands des Vergleichspotentiometers und des Widerstands der fertigen Widerstandsbahn 2.

Es ist offensichtlich, daß außer der dargestellten auch jede andere Funktion mit dem beschriebenen Verfahren auf eine Widerstandsbahn übertragen werden kann.

Wenn für die Widerstandsbahn der an der Außenseite des ursprünglichen Films liegende Abschnitt verwendet werden soll, muß offensichtlich die Drehrichtung des Motors 29 in Abhängigkeit von dem ihm von dem Regelverstärker 34 zugeführten Strom umgekehrt werden, oder es muß, was noch einfacher ist, ein Mechanismus an der Stelle 50 vorgesehen werden, mit dem es möglich ist, die Antriebsvorrichtung der Schraubenspindel 25 gegenüber der Motorwelle 29 umzukehren.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 55

1. Verfahren zum Herstellen von Widerstandsbahnen von Potentiometern mit einer Schicht aus einer Mischung von Metalloxyden und/oder -nitriden auf einem Träger aus Isoliermaterial, von der durch in der Widerstandsschicht verlaufende Schnitte derart Abschnitte abgetrennt werden, daß diese von der verbleibenden und mit den Stromanschlüssen in Verbindung stehenden Widerstandsschicht elektrisch isoliert sind, dadurch ge kennzeichnet, daß auf dem auf einem in der Riehtung der normalen Bewegung des Potentiometerschleifkontakts auf der Widerstandsbahn beweglichen Halter (17) befestigten Träger (1) mit der unbearbeiteten, aber bereits mit Stromanschlüssen (5) versehenen und an eine Stromquelle angeschlossenen Widerstandsbahn (2) ein diese bestreichender Schleifkontakt (24) schleift, von dem der Teilstrom abgenommen und zur Bildung eines Fehlersignals mit einem entsprechend der vorgegebenen Widerstandsverstellungsfunktion veränderbaren Bezugsstrom verglichen wird, welches über einen Servomechanismus selbsttätig ein die Auftrennung der Widerstandsbahn bewirkendes Schnittwerkzeug (28) steuert, das quer zur Widerstandsbahn verschiebbar an einem relativ zum Halter (17) beweglichen Schlitten (26) befestigt ist.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schneiden von ringförmigen Widerstandsbahnen der Halter (17) gedreht und der das Schnittwerkzeug (28) tragende Schlitten (26) in radialer Richtung verstellt wird, wobei das Schnittwerkzeug (28) stets auf einer Linie mit dem Schleifkontakt (24) gehalten wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer größeren Genauigkeit der Vorgang wiederholt wird, wobei für jeden Vorgang der Bezugsstrom so eingestellt wird, daß sich die bei den verschiedenen Vorgängen erzeugten Schnittlinien nicht kreuzen.

4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Widerstandsbahn mit mehrfachen Abgriffen der Arbeitsgang zwischen jedem Paar von aufeinanderfolgenden Abgriffen automatisch erfolgt, während zur Bildung der Anschlüsse an die Abgriffe die Einstellung des Schlittens von Hand gesteuert wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (17) von einem ersten Motor (18) mit konstanter Drehzahl angetrieben wird, daß ein zweiter Motor (29) den Werkzeugträgerschlitten (26) relativ zu dem Halter (17) verstellt und daß der zweite Motor (29) von einem Regelverstärker (34) gesteuert wird, dem einerseits der von dem Schleifkontakt (24) abgegriffene Teilstrom und andererseits der Bezugsstrom zugeführt wird.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugsstrom durch ein Bezugspotentiometer (37) geliefert wird, das von dem ersten Motor (18) angetrieben wird, wobei die Klemmen des Bezugspotentiometers an eine Quelle konstanten Stroms angeschlossen sind, während sein Schleifkontakt (39) mit dem Summierverstärker (34) verbunden ist.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bezugspotentiometer (37) von dem ersten Motor (18) über eine Kurvenfolgeeinrichtung (42) angetrieben wird, die eine bestimmte Funktion des Widerstands in Abhängigkeit von der Verstellung erzeugt.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 760 036, 2 500 605.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen