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Elektrische Fühlersteuerung für Kopiermaschinen, insbesondere für Kopier-Fräsmaschinen
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hebel und zwei zu beiden Seiten desselben angeordneten einarmigen Hilfshebeln und mit Einrichtungen zur Kompensation der Abweichungen vom gewünschten Umriss versehen ist.
Es ist ein bekannter Nachteil der Kopiermaschinen zum dreidimensionalen Kopieren, dass die durch Kopieren auf dem Werkstück entstandene Form nicht mit der Form des kopierten Musters übereinstimmt, mit andern Worten, die Form des kopierten Umrisses am Werkstück weicht von der Form des gewünschten Umrisses ab. Während des Kopierens eines fallenden Teiles des Umrisses, z. B. einer halbkreisförmigen Ausnehmung, bewegt sich das Werkzeug entlang des gewünschten Umrisses. Bei steigendem Umriss auf der entgegengesetzten Seite der Ausnehmung bewegt sich das Werkzeug jedoch ausserhalb des gewünschten Umrisses, ein Teil"a"bis"b" (punktierte stufenförmige Linie in Fig. 4) des kopierten Umrisses ist somit versetzt und das Ergebnis ist nicht ein halbkreisförmiger, sondern ein halbovaler Umriss der Ausnehmung.
Jene Abweichungen, die sich dadurch äussern, dass krummlinige und zur Fühlerachse geneigte Teile des kopierten Umrisses nicht kontinuierlich, sondern stufenweise verlaufen, haben nur einen geringen Einfluss auf die Genauigkeit der kopierten Form, da die Stufen den gewünschten Umriss nur um zirka 25 bis 500 ji überragen, und es ist mittels der bestehenden leistungsfähigen Maschinen unmöglich, sie beim dreidimensionalen Kopieren zu vermeiden. Der Erfindungsgegenstand bezieht sich lediglich auf die im vorherigen Absatz angeführten Abweichungen.
Es sind zwar schon verschiedene Massnahmen vorgeschlagen worden, welche das erwähnte Versetzen eines Teiles des kopierten Umrisses entweder verhüten oder wenigstens verringern sollen. Dies kann z. B. durch Herabsetzung der Vorschubgeschwindigkeiten geschehen, was allerdings eine Verringerung der Leistung der Kopiermaschine bedeutet, oder durch Anordnung einer besonderen Fühissrform oder durch Anwendung von. Korrekturrelais in den elektrischen Steuerstromkreisen des Fühlermechanismus, oder durch Anwendung eines Hilfssupportes für den Fühler der Kopiermaschine, welcher zusätzliche Korrekturvorschübe besitzt. Diese bekannten Massnahmen zur Beseitigung der Abweichungen des kopierten Umrisses vom gewünschten Umriss erfordern komplizierte Vorrichtungen und beseitigen die erwähnte Abweichung nur in ungenügendem Masse.
Es ist weiters bei elektrischen Fühlern bereits bekannt, im Fühlergehäuse einen doppelarmigenHaupthebel sowie zwei einarmige Hilfshebel anzuordnen, wobei alle drei Hebel Kontakte tragen und ausserdem unter Einwirkung von Federn stehen. Auch die Verwendung von auf Federn gelagerter Kontakte in Fühlersteuerungen ist bekannt.
Ziel der Erfindung ist es, elektrische Fühlersteuerungen der eingangs näher bezeichneten Art so zu verbessern, dass die Abweichung eines Teiles des kopierten Umrisses vom gewünschten Umriss auf einfache
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und somit verlässliche Weise auf den kleinsten und somit vernachlässigbaren Teil dieses Umrisses begrenzt werden.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die zwei einarmigen Hilfshebel mit den Vorschubsteuerkontakten durch zwei Elektromagnete abwechselnd aus dem Schwenkbereich des Haupthebels ausschwenkbar sind, welcher ausser den mit den Vorschubsteuerkontakten der einarmigen Hilfshebel zusammenwirkenden Vorschubsteuerkontakten noch mit Hilfskontakten für das Umschalten von Kupplungswicklungen für entgegengesetzte Vorschubrichtungen und für das wechselweise Anschalten der Wicklungen der Elektromagnete versehen ist, wobei die jeweils zueinander parallelgeschalteten beiden Vorschubsteuerungskontaktpaare je in Reihe mit einer Relaisspule und mit je einer der Kupplungswicklungen für die drei Vorschubrichtungen geschaltet sind und die Hilfskontaktpaare einerseits parallel zu einem weiteren Relais, anderseits parallel zu einem Selbsthaltekontakt dieses Relais geschaltet sind,
wobei von diesem Relais gesteuerte Kontakte jeweils. in Reihe zu den Wicklungen der beiden Elektromagnete geschaltet sind und wobei ferner. mittels eines ebenfalls von diesem Relais gesteuerten Umschaltkontaktes jeweils die eine oder die andere der Kupplungswicklungen für die entgegengesetzten Vorschubrichtungen einschaltbar ist. Zweckmässigerweise ist dabei der mit dem Hilfskontakt des Haupthebels zusammenarbeitende Hilfskontakt in an sich bekannter Weise mittels einer Feder in seinem Halter federnd gelagert.
Der Erfindungsgegenstand und seine Wirkungsweise werden nun an Hand der Zeichnung erläutert.
Darin zeigen Fig. 1 ein schematisches Beispiel einer erfindungsgemässen Fühlersteuerung, Fig. 2 die zugehörigen elektrischen Steuerstromkreise, Fig. 3 ein Schema der Vorschubrichtungen und Fig. 4 einen Schnitt durch das Werkstück.
Die Fühlersteuerung gemäss Fig. l, die in einem Kasten 1 untergebracht ist, besitzt einen Fühler 2, welcher über ein Kugelgelenk 3 auf den doppelarmigen Haupthebel 4 einwirkt, der mit zwei Vorschubsteuerkontakten 5 und 6 und mit zwei Hilfskontakten 7 und 8 versehen ist ; ferner sind zwei einarmige Hilfshebel 9 und 10, die mit Vorschubsteuerkontakten 5', 11 und 6', 12 versehen sind, zwei Elektromagnete 13 und 14, zwei Halter 15 und 16 der Hilfskontakte T und 8"und ein Halter 17 der Vorschubsteuerkontakte 11'und 12', sowie der Schutzkontakte 18 und 18'vorhanden. Der Fühler 2 ist mittels einer Kugellagerung 2'gelagert. Der doppelarmige Haupthebel 4 ist im Lager 19 schwenkbar gelagert und steht unter dem Einfluss einer Druckfeder 20.
Die einarmigen Hilfshebel 9 und 10 sind in den Lagern 21 und 22 schwenkbar gelagert und stehen unter dem Einfluss von Druckfedern 23 und 24. Der Hilfskontakt 8'ist im Halter 16 durch eine Feder 25 abgefedert und der Schutzkontakt 18'wird von einer Blattfeder 26 getragen.
Im Schaltbild der Steuerstromkreise (Fig. 2) der Fühlersteuerung sind sechs zueinander parallele Stromkreise vorhanden, die aus einer Stromquelle 27 gespeist werden. Im Kreis des Relais 28 befindet sich ein ohmscher Widerstand 38 und in Serie dazu eine Parallelschaltung eines Selbsthaltekontaktes 28a des Relais 28 mit den Hilfskontakten 8, 8.. Das Hilfskontaktpaar 7, 7'ist zum Relais 28 parallelgeschaltet. Im Stromkreis der Spule 29 des Elektromagneten 13 (Fig. l) befinden sich Relaiskontakte 28c und im Stromkreis der Spule 30 des zweiten Elektromagneten 14 (Fig. 1) Relaiskontakte 28b.
Im Stromkreis der Wicklung 31 der Kupplung für den Vorschub I bzw. der Wicklung 33 der Kupplung für den Vorschub III (die Bedeutung der römischen Zahlen I, II, III wird später erklärt) befindet sich die Relaisspule 32 und zueinander parallelgeschaltete Paare von Vorschubsteuerkontakten 5, 5'und 6, 6'und ein Relais-Umschaltkontakt 28d, welcher entweder die Wicklung 31 oder die Wicklung 33 in den Stromkreis einschaltet. Im Stromkreis der Wicklung 34 der Kupplung für den Vorschub II befindet sich die Relaisspule 35, zueinander parallelgeschaltet Paare von Vorschubsteuerkontakten 11, 11'und 12, 12 und der Schalter 36. Über den Leiter 37 werden je nach der Lage der Relaiskontakte 32a, 35a und 28d die Wicklungen 31, 33 und 34 der elektromagnetischen Kupplungen an die Stromquelle 27 gelegt.
Selbstverständlich muss der Leiter 37 einen hinreichenden Widerstand aufweisen, um einen Kurzschluss der'Relaisspule 32 bzw. auch 35 und somit Pen- delungen dieser Relais zu vermeiden.
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Werkzeuges und Fühlers erzielt werden. Die Wirkung der Fühlersteuerung ist jedoch durch Änderungen der gegenseitigen Lage des Werkzeuges und des Fühlers bedingt, die für die Wirkungsweise der Kontakte, welche die Vorschubkupplungen ein-und ausschalten, nötig sind. Jede geringfügige Änderung der gegensei- : igen Lage des Werkzeuges und Fühlers bedeutet jedoch eine Abweichung vom gewünschten Umriss. Beim Kopieren bewegt sich das Fühlerende kontinuierlich entlang des Umrisses des Modelles, das Werkzeug, welches jederBewegung des Fühlers folgt, bewegt sich dabei nicht kontinuierlich, sondern schwingt gleichzeitig (bis zu 20 mal in der Sekunde).
Dadurch entsteht der bekannte stufenförmige Umriss. Es schwingt . omit sowohl der Support, der das Werkzeug trägt, als auch der Fühler (aber nicht das Fühlerende) mit ter Fühlersteuerung. Zwecks besseren Verständnisses der weiteren Beschreibung kann angenommen werden,
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dass lediglich der Fühler schwingt. Der Fühler schwingt in Richtung seiner Achse, oder wird schwingend ausgelenkt in seinem Kugelgelenk 3 (Fig. 1 und 4). Im letzteren Falle wird die mit dem Fühler fest verbundene Halbkugel 2'mitverschwenkt und kriecht sozusagen aus der sie aufnehmenden Bohrung, wodurch der Fühler ebenfalls eine Bewegung in Richtung seiner Achse ausführt.
Dadurch kommt auch der doppel- armige Haupthebel 4 mit den Kontakten der Fühlersteuerung zum Schwingen, welche zusammen mit den
Kontakten der einarmigen Hilfshebel 9 und 10 die Vorschubkupplungen in Betrieb setzen. Die gegenseitige Lage des Fühlers und des Werkstückes ändert sich somit mit der gleichen Frequenz, mit welcher der Fühler und der doppelarmige Haupthebel schwingen.
Bei einer Fühlersteuerung ohne Kompensation der Abweichung vom gewünschten Umriss, d. i. ohne den Elektromagneten 13 und 14, würden beim Kopieren von sinkenden Umrissen die unteren Vorschubsteuerkontakte 6'und 12 der Vorschübe I und II und der Hilfskontakte 8'im Betrieb sein. Der doppelarmige Haupthebel 4 würde ausserhalb des Bereiches der oberen Vorschubsteuerkontakte 5'und 11 der Vorschübe II und III arbeiten. Beim Kopieren eines ansteigenden Umrisses würde dies umgekehrt sein, der doppelarmige Haupthebel 4 würde ausserhalb des Bereiches der unteren Steuerkontakte arbeiten. Es ist ersichtlich, dass der doppelarmige Haupthebel 4 in zwei gegenseitig versetzten Schwingungsräumen schwingen würde.
Das heisst, dass die gegenseitige Lage des Fühlers und des Werkzeuges sich beim Übergang vom sinkenden auf den steigenden Umriss ändert. Eben diese Änderung der gegenseitigen Lage des Fühlers und Werkzeuges ist der Grund des versetzten Teiles des kopierten Umrisses, wo das Werkzeug ausserhalb des gewünschten Umrisses arbeitete. Gemäss der Erfindung wird das Schwingen des doppelarmigen Haupthebels in zwei versetzten Schwingungsräumen beseitigt und es kommt somit nicht zu einem Versetzen eines Teiles des kopierten Umrisses, so dass keine Abweichung eines Teiles des kopierten Umrisses vom gewünschten Umriss entsteht.
Beim dreidimensionalen Kopieren sind bekanntlich ausser einer nicht gezeichneten Zeilenschaltkupplung drei Vorschubkupplungen für drei Grundvorschubrichtungen erforderlich, deren Sinn und Richtung mit römischen Ziffern 1, 11, 111 bezeichnet sind, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist. Die Vorschübe IV und V sind Nebenvorschübe, die durch Zusammensetzung von zwei Grundvorschüben entstehen.
In den Fig. 1 und 2 ist eine Fühlervorrichtung und das zugehörige elektrische Schaltbild dargestellt, bei welcher der Schalter 39 ausgeschaltet und die Anordnung somit ausser Betrieb und der Fühler mit dem Modell nicht in Kontakt ist. In dieser Ruhelage sind in der Fühlersteuerung die Vorschubsteuerkontakte 5, 5'und 12, 12'und die Kurzschlusskontakte 7, 7'eingeschaltet, wie aus dem Schaltbild in Fig. 2 ersichtlich ist. Durch Einschalten des Schalters 39 wird die Anordnung in Betrieb gesetzt. Über den eingeschalteten Relaiskontakt 28b erregt der elektrische Strom die Spule 30 des.
Elektromagneten 14, welcher den einarmigen Hilfshebel 10 nach unten verstellt, so dass die Vorschubsteuerkontakte 12, 12' ausgeschaltet werden.
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kontakt 32a umschaltet, so dass die Wicklung 31 der elektromagnetischen Kupplung des Vorschubes I eingeschaltet wird und der Fühler 2 und das nicht gezeichnete Werkzeug sich nach unten in Richtung I zum Modell und Werkstück zu bewegen beginnen.
Nach dem Kontakt mit dem gekrümmten Teil des Sollum- risses "J" (Fig. 4) beginnt sich der Fühler 2 während seiner sinkenden Bahn so zu neigen, dass der doppelarmige Haupthebel 4 sich gleichfalls neigt und der ihm folgende einarmige Hilfshebel 9 die Vorschubsteuerkontakte 11, 11' einschaltet. Der doppelarmige Haupthebel 4 befindet sich jetzt in der Ausgangsarbeitslage, d. i. genau in der Mitte zwischen den Hilfskontakten 7'und 8', wobei die Vorschubsteuerkontakte 5, 5' und 11, 11' geschlossen sind. Während des Vorschubes des Fühlers entlang des Sollumrisses schwingt der Haupthebel 4 fortwährend mit gleicher Amplitude aus der erwähnten Grundlage nach oben und unten. Beim Ausschlag nach oben unterbricht er die Vorschubsteuerkontakte 11,11' und die Vorschubsteuerkontakte 5, 5' bleiben geschlossen.
Beim Ausschlag nach unten bleiben die Vorschubsteuerkontakte 11, 11'geschlossen und die Vorschubsteuerkontakte 5, 5' werden unterbrochen. Die Vorschubsteuerkontakte 5, 5" und 11, 11'können somit während des Kopierens eines sinkenden Umrisses drei gegenseitige Lagen einnehmen. Entweder sind nur die Vorschubsteuerkontakte 5, 5' oder nur die Vorschubsteuerkontakte 11, 11'geschlossen oder sind beide Vorschubsteuerkontakte 5, 5' und 11, 11' geschlossen. Diese drei Lagen der Vorschubsteuerkontakte entsprechen den Vorschüben I, II und IV für das Kopieren eines sinkenden Umrisses. Wenn der Fühler seine sinkende Bahn entlang des sinkenden Umrisses beendet hat und sich der Stelle
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(Fig. 4),wird.
Dadurch wird das Relais 28 erregt, welches einerseits seinen Selbsthaltekontakt 28a schliesst und an- derseits den Relaisumschaltkontakt 28d umschaltet und den Relaiskontakt 28b öffnet und denRelaiskontakt
28c schliesst. Durch das Schliessen des Selbsthaltekontaktes 28a bleibt das Relais 28 auch nach dem dar- auffolgenden Öffnen des Hilfskontaktpaares 8, 8' erregt, durch Schliessen des Relaiskontaktes 28c wird die Spule 29 des Elektromagneten 13 erregt, der den einarmigen Hilfshebel 9 nach oben neigt ;
durch Umschal- ten des Relaisumschaltkontaktes 28d wird die Wicklung 31 der elektromagnetischen Kupplung für den Vor- schub lausgeschaltetund die Wicklung der elektromagnetischen Kupplung für denvorschub III eingeschal- - tet. Durch Öffnen des Relaiskontaktes 28b wird die Spule 30 des Elektromagneten 14 ausgeschaltet, so dass die Feder 24 den einarmigen Hilfshebel 10 nach oben schwenkt. Die Fühlersteuerung ist jetzt bereit, ent- lang des steigenden Umrisses zu kopieren. Beim Kopieren des steigenden Umrisses sind die Vorschubsteuer- kontakte 6, 6' und 12, 12 in Tätigkeit. Der Haupthebel 4 schwingt beim Kopieren eines steigenden Um- risses im gleichen Schwingungsraum wie beim Kopieren eines sinkenden Umrisses.
Falls der steigende
Umriss in einen sinkenden übergeht, kommt es zum Schliessen des Hilfskontaktpaares 7, 7'. Dadurch wird das Abfallen des Relais 28 bewirkt, wodurch die Fühlersteuerung wieder für das Kopieren eines sinkenden
Umrisses bereit ist.
Das Einschalten der elektromagnetischen Kupplungen für die Vorschübe II und III geht ähnlich vor sich wie das oben beschriebene Einschalten der elektromÅagnetischen Kupplung für den Vorschub I. Die Wirkung der Relaisspule 35 ist dabei dieselbe wie die der Relaisspule 32.
Aus dem angeführten ist ersichtlich, dass die erwähnte Forderung der Beibehaltung des gleichen
Schwingungsraumes des doppelarmigen Hebels 4 sowohl für ein Kopieren des sinkenden als auch des stei- genden Umrisses erfüllt ist. Der doppelarmige Hebel 4weicht nur mit einer Schwingung aus diesem Raum ab, u. zw. bei Änderung eines sinkenden Umrisses in einen steigenden oder umgekehrt, was vernachlässig- bar ist. Sobald es aus irgendwelchen Gründen, z. B. wegen einer Maschinenstörung oder wegen Unacht- samkeit der Bedienung, zu einem übergrossen Einschieben oder Neigen des Fühlers kommt, drückt der doppelarmige Haupthebel 4 den einarmigen Hilfshebel 10 so herab, dass das geneigte Ende des Hilfshe- bels 10 die Blattfeder 26 herabdrückt, so dass die'Schutzkontakte 18, 18' die ganze Vorrichtung von der
Stromquelle 27 abschalten.
Der. durch die Feder 25 abgefederte Hilfskontakt 8'wird dabei in den Halter
16 hereingedrückt. Durch den Schalter 36 ist es möglich, ein Vier- oder Achtvorschubkopierverfahren (Drei- oder Mehrlagenverfahren Fig. 3) zu wählen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrische Fühlersteuerung für Kopiermaschinen, insbesondere für Kopier-Fräsmaschinen, bei welcher der Fühler mit einem doppelarmigen, vom Fühlfinger beeinflussten Haupthebel und zwei zu bei- den Seiten desselben angeordneten einarmigen Hilfshebeln und mit Einrichtungen zur Kompensation der
Abweichungen vom gewünschten Umriss versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei einarmigen
Hilfshebel (9 und 10) mit den Vorschubsteuerkontakten (5', 11 und 6', 12) durch zwei Elektromagne- te (13 und 14) abwechselnd aus dem Schwenkbereich des Haupthebels (4) ausschwenkbar sind, welcher ausser den mit den Vorschubsteuerkontakten (5* und 6') der einarmigen Hilfshebel (9 und 10) zusammen- wirkenden Vorschubsteuerkontakten (5, 6) noch mit Hilfskontakten (7, 8) für das Umschalten von Kupp- lungswicklungen (31, 33)
für entgegengesetzte Vorschubrichtungen (I, III) und für das wechselweise An- schalten der Wicklungen (29,30) der Elektromagnete (13, 14) versehen ist, wobei die jeweils zueinander parallelgeschalteten beiden Vorschubsteuerungskontaktpaare (5, 5'und 6, 6' ; 11, 11'und 12, 12') je in Reihe mit einer Relaisspule (32, 35) und mit je einer der Kupplungswicklungen (31, 33, 34) für die drei Vor- schubrichtungen (I, II, III) geschaltet sind und die Hilfskontaktpaare (7, T und 8, 8') einerseits parallel zu einem weiteren Relais (28), anderseits parallel zu einem Selbsthaltekontakt (28a) dieses Relais (28) geschaltet sind, wobei von diesem Relais (28) gesteuerte Kontakte (28b und 28c) jeweils in Reihe zu den Wicklungen (29 und 30)
der beiden Elektromagnete (13 und 14) geschaltet sind und wobei ferner mittels eines ebenfalls von diesem Relais (28) gesteuerten Umschaltkontaktes (28d) jeweils die eine oder die andere der Kupplungswicklungen (31, 33) für die entgegengesetzten Vorschubrichtungen (I, ni) einschaltbar ist.