Automatische Kurvenabtasteinrichtung Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine auto matische Kurvenabtasteinrichtung mit einem Träger für eine die funktionelle Beziehung zwischen zwei Grössen definierende Kurvenlinie und einer relativ zu diesem Träger beweglichen Abtastvorrichtung.
Derartige Kurvenabtastsysteme bilden eine we sentliche Grundlage zur automatischen Steuerung von Fertigungsanlagen, wie Werkzeugmaschinen, Anlagen zur Herstellung von chemisch-technischen Produk ten oder Klimaanlagen, um nur einige wesentliche Beispiele zu nennen.. Aber auch zur theoretischen Analyse von empirisch gewonnenen, durch einen Schreiber aufgezeichneten Beziehungen zwischen zwei Grössen mit Hilfe von Analogierechenmaschinen, bei spielsweise zur Fourieranalyse oder zur Zerlegung in andere Komponenten, verwendet man mit Vorteil solche Kurvenabtastsysteme.
Es ist leicht einzusehen, d'ass für mechanische Ab tastsysteme zuerst die betreffende Funktionskurve durch ein mechanisches Organ, beispielsweise einen gebogenen Draht oder eine Kurvenscheibe, realisiert werden muss, damit man die Kurvenform durch einen Fühler mechanisch abtasten kann.
Es sind auch optisch-elektrische Abtastsysteme bekannt, bei welchen die optische Differenzierung der Kurvenlinie gegenüber ihrem Umfeld dazu aus genützt wird, um ein optisch-elektrisches Abtast- system mit Differentialphotozellen der Kurve ent lang zu führen. Derartige optisch-elektrische Systeme zeigen befriedigende Ergebnisse, wenn im Durch leuchtungsverfahren, also mit Filmen als Funktions träger, gearbeitet wird. Es wäre aber wünschenswert, eine auf Papier gezeichnete Kurve automatisch ab tasten zu können.
Bei optisch-elektrischen Kurvenabtastsystemen, die nach dem Reflexionsverfahren arbeiten, zeigt sich nun der Nachteil, dass die Erzielung eines ausrei chenden Kontrastes zwischen der Reflexionsfähigkeit von gebräuchlichen Tinten oder Tuschen und der Reflexionsfähigkeit der Papiergrundfläche nicht leicht ist, so dass man sich entsprechend starker Lichtquellen und Kunstschaltungen der Photozellen- strom-Verstärkeranordnungen bedienen muss. Ganz allgemein sind solche optisch-elektrische Kurven abtastsysteme kompliziert, schwer und störungs- anfällig.
Gemäss vorliegender Erfindung ist nun vorge sehen, dass die Abtastvorrichtung als Differential- kondensator ausgebildet ist, dessen elektrische Feld verteilung durch die die Kurvenlinie bildende Mate rieschicht als Bestandteil dieses Kondensators be einflusst wird. Es können ohne Schwierigkeiten Schreibtinten verwendet werden, deren Material ent weder eine metallisch leitende Strichschicht (z. B.
Silberpulvertinten) oder eine Strichschicht von extrem hoher Dielektrizitätskonstante erzeugt, so dass in beiden Fällen durch die Strichschicht eine entspre chende wirksame Beeinflussung des elektrischen Feldes im Differentialkondensator erzielt werden kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nach stehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen kapa- zitiven Abtastkopf und der schematisch dargestellten äussern Schaltung, Fig. 2 einen Schnitt durch den Tastkopf nach der Linie 11-II von Fig. 1, Fig.3 eine Variante zu der Anordnung nach Fig. 1, Fig. 4 eine weitere Ausbildung des Tastkopfes und der angeschlossenen Stromkreise,
Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Kurvenabschnitt mit in Fehllage eingezeichnetem Zentrum A des Ab tastkopfes gemäss Fig. 2 oder 4, Fig. 6 eine schaubildliche Prinzipdarstellung einer vollständigen Abtasteinrichtung, Fig.7 eine nach Fig.6 arbeitende Einrichtung im Grundruss, Fig.8 eine nach Fig.6 arbeitende Einrichtung im Aufriss, Fig. 9, 10 eine vereinfachte Einrichtung im Grundruss und Aufriss.
Gemäss den Fig. 1 und 2 ist vorgesehen, dass ein Tastkopf 1 zwei in einer Isolierstoffmasse 14 einge bettete, im Querschnitt dreieckförmige Elektroden körper 11 und 12 enthält, die symmetrisch zur Trenn ebene S-S (Fug. 2) eingebaut sind.
Die voneinander elektrisch isolierten Elektrodenkörper 11, 12 sind an die in der Mitte geerdete Sekundärwicklung 22 eines übertragers 20 angeschlossen, dessen Primärwicklung 21 an einen Wechselspannungsgenerator G ange schlossen ist, so dass die in einer Ebene gelegenen Unterseiten der beiden Elektroden 11, 12 Belegungen eines ebenen Kondensators bilden, an deren einer die Spannung -f- Ug # sin (,)
t und an deren anderer Belegung die Spannung -Ug <I>-</I> sin <I>out</I> angelegt ist. Diesen beiden dreieckförmigen Kondensatorbelegun- gen liegt als dritte Belegung eines Differentialkon- densators die Oberseite einer Metallschiene 2 ge genüber, welche über einen Resonanzschwingkreis K an Erde angeschlossen ist.
Auf der Schiene 2, das heisst zwischen der Un terseite des Tastkopfes 1 und der Oberseite der Schiene, ist ein Papierband 3 eingelegt, auf welchem eine Kurvenlinie 4 aufgezeichnet ist, die entweder aus einer metallisch leitenden Masse besteht, indem sie z. B. mit Silbertinte gezeichnet worden ist, oder aber aus einem Material mit besonders hoher Di- elektrizitätskonstante besteht (beispielsweise einer Kunstharzmasse).
In beiden Fällen wird die Spannung e am Schwingkreis K nur dann den Wert 0 haben, wenn die Mittelachse A des Tastkopfes 1 diese Strich schicht 4 in der Mitte durchsticht. Wenn aber dies nicht der Fall ist (siehe Fig. 1 und 2), entsteht am Schwingkreis K infolge der asymmetrischen Feld beeinflussung im Kondensatorsystem durch die Strichschicht 4 eine Steuerspannung E sin o)t, wo bei das Vorzeichen dieser Spannung, das heisst ihre Phasenlage, von der Richtung der Ablage der Strich schicht 4 gegenüber dem Zentrum A abhängig ist,
während ihre Amplitude E, das heisst ihre Grösse, vom Mass dieser Fehleinstellung abhängt.
Aus Fig. 2 ist leicht ersichtlich, dass die Länge desjenigen Strichstückes, welches im Bereich der einen oder andern der dreieckförmigen Belegungen 11 oder 12 liegt, mit zunehmender Ablage Ay aus dem Zentrum A vom Wert 0 aus proportional zu nimmt. Um dies zu erreichen, haben die beiden Be legungen 11, 12 die Form von Dreiecken, deren Spitzen sich im Zentrum A beinahe berühren. Es wird dadurch erreicht, dass die Amplitude @ der Steuerspannung E mit zunehmender Ablage ly grösser wird, während sie praktisch Null ist, wenn sich das Zentrum A des Abtastkopfes über der Strichmitte befindet.
Eine derartige Steuerspannung eignet sich zur Steuerung eines tachometrisch gegengekoppelten Servoantriebssystems mit dem Verstärker SV, dem Motor<I>SM</I> und dem durch die Abtriebswelle 5 des Motors<I>SM</I> angetriebenen Tachometergenerators <I>TG.</I> Die Ausgangsspannung dieses Tachometer- generators TG wird dabei in einem Addierglied <I>SA</I> zur Steuerspannung s addiert und die im Verstärker SV verstärkte Summe dieser Spannungen wird als Steuerspannung F dem Motor<I>SM</I> zugeführt.
Es ist gemäss den Fig. 1 und 2 der Einfachheit halber angenommen, dass ein Träger 10 des Tast- kopfes ein Innengewinde aufweise, welches mit dem Aussengewinde der als Leitspindel ausgebildeten Mo torwelle 5 in Eingriff steht, so dass durch Drehen der Spindel 5 der Tastkopf 1 in einer zu dessen Symmetrieebene S-S senkrechten Richtung y-y, verschoben wird.
Diese Verschiebung erfolgt mit um so grösserer Geschwindigkeit, je grösser der Ein stellfehler Ay des Tastkopfzentrums A zur Mitte der Strichschicht ist und in derjenigen Richtung die eine Verminderung dieses Einstellfehlers Jy ergibt.
Wenn also das Papierband 3, auf welchem eine Strichkurve 4 aufgezeichnet ist, welche die Funktion zwischen einem Abszissenwert x und einem Ordina- tenwert y darstellt, durch irgendwelche Antriebs organe in der Abszissenrichtung, das heisst in bezug auf Fig. 1, senkrecht zur Zeichenebene bewegt wird, so folgt der Tastkopf 1 bzw.
dessen Zentrum A, automatisch den Veränderungen des y-Wertes. Da die momentane Drehstellung der Spindelwelle 5 unter diesen Umständen dem durch die Kurve für den entsprechenden Abszissenwert x zugeordneten Ordi- natenwert y = f (x) entspricht, bestehen keinerlei Schwierigkeiten, um sowohl die Abszissenwerte x als auch die zugehörigen Ordinatenwerte y (x) mit Hilfe elektrischer Fernübertragungssysteme an anderer Stelle auszuwerten,
sei es im Sinne einer Programm steuerung oder im Sinne einer Analyse der durch die Kurve bestimmten Beziehungen y = f (.r) einer Rechenanlage.
Gemäss den Fig. 3 und 4 ist vorgesehen, dass eine als metallischer Leiter ausgebildete Strichschicht 4 an den einen Pol einer Wechselspannungsquelle G an geschlossen ist, wobei ihm die Unterseite des Tast- kopfes 1' gegenübersteht.
Der Tastkopf 1' weist hier ausser den beiden dreieckförmigen Belegungen 11, 12, deren gegeneinander gerichtete Spitzen annähernd im Zentrum A liegen und symmetrisch sowohl zur Trennebene S-S als auch zu der dazu senkrechten Diametralebene D-D ausgebildet sind, noch zwei weitere Belegungen 13, 14, die ebenfalls symmetrisch zur gesamten Diametralebene D-D, aber in bezug auf die Ebene S-S asymmetrisch, und zwar gemäss Fig. 4 trapezförmig, ausgebildet sind.
Nach den Fig. 3 und 4 sind sowohl die Belegun gen 11 und 12 als auch die Belegungen 13 und 14 an die Enden je einer in der Mitte geerdeten Über tragerwicklung 23 bzw. 24 angeschlossen, so dass in den Schwingkreisen Ka bzw. Ka Steuerspannungen f bzw. ss induziert werden.
Genau gleich wie nach den Fig. 1 und 2 entspricht auch hier die Steuerspan nung e in ihrem Vorzeichen der Richtung und in ihrer Amplitude der Grösse der Ablage des Striches 4 vom Zentrum A, während die Steuerspannung ss durch ihre Phasenlage die Richtung und durch ihre Amplitude die Grösse der Winkelabweichung<I>da</I> zwischen der Strichrichtung und der Richtung der Ebene S-S kennzeichnet. Wie diese Steuerspannungen a und 6 ausgewertet werden können, soll anhand von Fig. 6 erläutert werden. Vorher sei noch Bezug genommen auf Fig. 5.
Sie stellt eine Kurvenlinie 4 in einem kartesischen Koordinatensystem x-y dar. Ein Tastkopf ist im Darstellungsfeld durch sein Zentrum A und die ge nannten Ebenen S-S und D-D dargestellt, und es sei angenommen, dass ein servomotorisches Dreh system den Tastkopf bereits so gedreht habe, dass die Diametralebene D-D senkrecht zur Kurvenlinie 4 stehe.
Der Winkel a bezeichnet dabei den Winkel zwischen der Tastkopfebene D-D und der X-Rich- tung. Die durch die Belegungen 11 und 12 des Tast- kopfes ermittelte Ablage des Zentrums A von der Kurve 1 in der D -D-Richtung des Tastkopfes habe den Wert R, ihre Komponenten in der<I>X-</I> bzw. Y- Richtung haben also die Werte Ry = R sin a bzw.
Rx=Rcosa Anderseits wird gefordert, dass das Zentrum A des Tastkopfes der Kurvenlinie mit der Tangential- geschwindigkeit V folgen soll, deren Komponenten in der X- bzw. Y-Richtung die Werte Vx <I>=</I> V sin <I>a</I> bzw. Vy = V cos a haben.
Wenn also das Zentrum A des Tastkopfes durch zwei tachometrisch gegengekoppelte Bewegungs antriebe in der X- bzw. Y-Richtung bewegt werden sollen, so müssen die entsprechenden elektrischen Steuergrössenkomponenten 4y und 4x für die Nach laufmotor-Systeme (siehe Fig. 1) folgende Bedingun gen erfüllen:
Ay=Cl#R.sin a-C2#V#cosa dx=C1.R-cosa+C2- V.sin a Nach Fig.6 ist nun vorgesehen, dass eine Schiene 31 in ihrer Führung 32 durch die Abtriebsspindel 33 eines Servomotors My in der Y-Richtung eines kar- tesischen Koordinatensystems hin und her verscho ben werden könne.
Anderseits ist in einer Führung, welche durch die Schiene 31 gebildet wird, der Schlitten 34 in der X-Richtung des Koordinaten systems verschiebbar, und zwar mit Hilfe der Ab triebsspindel 35 des Servomotors Mx.
Der Schlitten 34 wird senkrecht von einer dreh baren Welle 36 durchsetzt, die unter der Platte einen Tastkopf 1' nach den Fig. 3 und 4 und oberhalb der Platte einen Servomotor Ma sowie einen an sich be kannten Transformationsachtpol 37 als Analogie rechenelement trägt.
Auf den Wellen 33, 35, 36 der Motoren My, Mx, Ma sitzen je Tachometergenera- toren Ty, Tx, Ta und Synchrogeber Sy, Sx, Sa. Von einem Generator G aus werden die drei Antriebs systeme sowie ein Spannungsteiler 38, dem das Hand einstellorgan 39 zugeordnet ist, mit einer wechsel- frequenten Spannung (beispielsweise 400 Hz) ge speist.
Ausserdem ist an diesen Generator G die aus einer metallisch leitfähigen Masse bestehende Strich kurve 4 auf dem Zeichenbrett 40 angeschlossen, so dass in bezug auf die Anordnung des Tastkopfes 1' zur Strichkurve 4 die Verhältnisse nach den Fig. 3 und 4 bestehen.
Die von den Belegungen 13 und 14 des Tast- kopfes, beispielsweise über Schleifkontakte, abgelei tete, mit Hilfe einer Differentialschaltung an i Schwingkreis K6 gewonnene Steuerspannung a wird dem tachometrisch gegengekoppelten Servomotor system mit dem Motor<I>Ma,</I> dem Tachometergenera- tor Ta und dem Verstärker<I>Va</I> zugeführt, wobei über die Welle 36 der Tastkopf so eingestellt wird,
dass seine Ebene D-D immer senkrecht zur Kurven linie steht (siehe Fig. 5).
Durch das Handrad 39 wird am Spannungsteiler 3 8 eine gewünschte Tangentialgeschwindigkeit als elek trische Spannungsgrösse eingestellt, die zur einen Ein gangsleitung des Transformationsachtpoles 37 geführt wird. Zur andern Eingangsleitung dieses Transfor- mationsachtpoles wird die von den Belegungen 11, 12 abgegriffene, mit Hilfe einer Differentialanordnung am Schwingkreis Ka gewonnene Steuerspannung z geleitet (zweckmässigerweise über einen Vorverstär ker)..
Am Ausgang des durch die Welle 36 verstell ten Transformationsachtpoles 37 entstehen die ge wünschten Steuerspannungskomponenten dY=-C2.V-cosa+C1.R-sina und 4X= C2-V-sina+C1R-cosa welche den Servoverstärkern Vy bzw.
Vx der tacho- metrisch gegengekoppelten, mit den Motoren Mx, My und den Tachometergeneratoren Ty, Tx Servo-An- triebssysteme der Spindeln 33 bzw. 35 zugeführt werden.
Auf diese Weise wird erreicht, dass das Zentrum A des Tastkopfes 1 mit konstanter Tangential- geschwindigkeit V der auf dem Zeichenbrett 40 auf gelegten Kurve 4 folgt und immer eine solche Dreh- Stellung einnimmt, dass seine Ebene<B>D -D</B> senkrecht zur Kurvenlinie orientiert ist. Es ist dann leicht mög lich, mit Hilfe von Synchrogebern Sy bzw. Sx bzw. Sa, die auf den Wellen 33, 35, 36 sitzen, die Werte <I>Y, X</I> und<I>a</I> an eine andere Anlage, z.
B. eine Ferti gungsmaschine, zu übertragen. Auf diese Weise kön nen z. B. mit Hilfe eines ferngesteuerten Kopier- Schweissbrenners, der durch eine Einrichtung nach Fig. 6 gesteuert wird, Platten direkt entsprechend der auf dem Zeichenbrett 40 aufgezeichneten Form auto matisch ausgeschnitten werden.
Die Ausführungsform nach den Fig. 7 und 8 ent spricht im wesentlichen vollständig derjenigen nach Fig. 6.
Der Schlitten 34 ist auf Führungsstangen 30 des Teils 31 in X-Richtung beweglich, und der Teil 31 selbst ist auf feststehenden Führungsstangen 32 in Y-Richtung beweglich.
Die Motoren Mx und My treiben je über einen Schneckentrieb 50x bzw. 50y Wellen 51x bzw. 51y, welche je doppelt ausgeführte Seilzüge 52x bzw. 52y zum Bewegen der Teile 34 bzw. 31 antreiben.
Die vereinfachte Ausführungsform nach den Fig. 9 und 10 entspricht den Fig. 1 und 2.
Durch eine Welle 61, welche durch einen Motor Mx mit konstanter Drehzahl oder in Abhängigkeit von irgendeiner variablen Grösse X gedreht wird, wird ein am Rande perforiertes Papierband 40' mit Hilfe von Zahnrädern 62 in Abszissenrichtung X verschoben.
Mit Hilfe eines Servomotors My und der von ihm angetriebenen Welle 63 werden zwei auf der Welle 63 sitzende Seilzugrollen 64 angetrieben.
Die Zugseile 65 verschieben einen Träger 66 längs der Führungsstangen 67 in y-Richtung, wobei auf dem Träger 66 der in bezug auf die Fig. 1 und 2 beschriebene Tastkopf 1 mit den Belegungen 11 und 12 sitzt.
Die Schiene 2, aus welcher die Steuerspannung für den Motor My genommen wird, entspricht der jenigen gemäss Fig. 1.
Das in verschiedenen Anwendungsformen erläu terte Prinzip einer kapazitiven Abtastung einer ge zeichneten Kurve durch einen als Differential-Kon- densator wirkenden Tastkopf kann natürlich noch in weiteren Ausführungsformen angewendet werden. Beispielsweise kann es vorteilhaft sein, das kapazi- tive Abtastsystem mit hochfrequenter Wechselspan nung (100 kHz) zu speisen, wobei aus der Fehler spannung ein Steuersignal niedrigerer Frequenz für die Servomotoren gewonnen werden kann.
Automatic curve scanning device The subject of the present invention is an automatic curve scanning device with a carrier for a curve line defining the functional relationship between two variables and a scanning device which can be moved relative to this carrier.
Such curve scanning systems form an essential basis for the automatic control of manufacturing systems, such as machine tools, systems for the manufacture of chemical-technical produk th or air conditioning systems, to name just a few essential examples. But also for the theoretical analysis of empirically obtained, recorded by a recorder Such curve scanning systems are advantageously used for relationships between two quantities with the help of analog computing machines, for example for Fourier analysis or for decomposition into other components.
It is easy to see that for mechanical scanning systems, the function curve in question must first be implemented by a mechanical element, for example a bent wire or a cam, so that the curve shape can be scanned mechanically by a sensor.
Optical-electrical scanning systems are also known in which the optical differentiation of the curve line with respect to its surroundings is used to guide an optical-electrical scanning system with differential photocells along the curve. Such opto-electrical systems show satisfactory results when using the lighting method, ie with films as a function carrier, is used. However, it would be desirable to be able to automatically scan a curve drawn on paper.
In opto-electrical curve scanning systems that work according to the reflection method, the disadvantage is that it is not easy to achieve a sufficient contrast between the reflectivity of common inks or inks and the reflectivity of the paper base, so that one has to deal with correspondingly strong light sources and Art circuits of the photocell current amplifier arrangements must operate. In general, such optical-electrical curve scanning systems are complex, heavy and prone to failure.
According to the present invention it is now provided that the scanning device is designed as a differential capacitor, the electric field distribution of which is influenced by the material layer forming the curve line as a component of this capacitor. Writing inks can be used without difficulty, the material of which is either a metallically conductive coating (e.g.
Silver powder inks) or a coating of extremely high dielectric constant, so that in both cases the coating can effectively influence the electric field in the differential capacitor.
Embodiments of the invention are explained in more detail after standing with reference to the drawing.
They show: FIG. 1 a vertical section through a capacitive scanning head and the schematically illustrated external circuit, FIG. 2 a section through the scanning head along the line 11-II of FIG. 1, FIG. 3 a variant of the arrangement according to FIG . 1, FIG. 4 a further design of the probe head and the connected circuits,
5 is a plan view of a curve section with the center A of the probe head drawn in the wrong position according to FIG. 2 or 4, FIG. 6 is a diagrammatic basic representation of a complete scanning device, FIG. 7 is a device operating according to FIG. 6 in outline, FIG. 8 a device operating according to FIG. 6 in elevation, FIGS. 9, 10 a simplified device in outline and elevation.
According to FIGS. 1 and 2 it is provided that a probe head 1 contains two electrode bodies 11 and 12, which are embedded in an insulating material 14 and are triangular in cross section and which are installed symmetrically to the separating plane S-S (Fug. 2).
The electrode bodies 11, 12, which are electrically isolated from one another, are connected to the secondary winding 22 of a transformer 20, which is grounded in the middle, the primary winding 21 of which is connected to an alternating voltage generator G, so that the undersides of the two electrodes 11, 12 located in one plane have a flat surface Form a capacitor, on one of which the voltage -f- Ug # sin (,)
t and to whose other assignment the voltage -Ug <I> - </I> sin <I> out </I> is applied. As a third assignment of a differential capacitor, the upper side of a metal rail 2, which is connected to earth via a resonant circuit K, lies opposite these two triangular capacitor configurations.
On the rail 2, that is between the underside of the probe head 1 and the top of the rail, a paper tape 3 is inserted, on which a curved line 4 is recorded, which consists either of a metallic conductive mass by z. B. has been drawn with silver ink, or consists of a material with a particularly high dielectric constant (for example a synthetic resin compound).
In both cases, the voltage e on the resonant circuit K will only have the value 0 when the central axis A of the probe 1 pierces this line layer 4 in the middle. But if this is not the case (see Fig. 1 and 2), a control voltage E sin o) t arises at the resonant circuit K due to the asymmetrical field influence in the capacitor system through the coating layer 4, where the sign of this voltage, i.e. its phase position , on the direction of the deposit of the line layer 4 is dependent on the center A,
while its amplitude E, that is to say its size, depends on the extent of this misadjustment.
From FIG. 2 it can easily be seen that the length of that line piece which lies in the area of one or the other of the triangular coverings 11 or 12 increases proportionally with increasing displacement Ay from the center A starting from the value 0. To achieve this, the two layers 11, 12 have the shape of triangles, the tips of which almost touch in the center A. It is achieved that the amplitude @ of the control voltage E increases with increasing offset ly, while it is practically zero when the center A of the scanning head is above the line center.
Such a control voltage is suitable for controlling a tachometrically counter-coupled servo drive system with the amplifier SV, the motor <I> SM </I> and the tachometer generator <I> TG. <Driven by the output shaft 5 of the motor <I> SM </I> / I> The output voltage of this tachometer generator TG is added to the control voltage s in an adder <I> SA </I> and the sum of these voltages amplified in the amplifier SV is used as control voltage F for the motor <I> SM </I> fed.
For the sake of simplicity, it is assumed according to FIGS. 1 and 2 that a carrier 10 of the probe head has an internal thread which engages with the external thread of the motor shaft 5 designed as a lead screw, so that the probe head can be rotated by rotating the spindle 5 1 is shifted in a direction yy perpendicular to its plane of symmetry SS.
This shift takes place with the greater the speed, the greater the adjustment error Ay of the probe head center A to the middle of the line layer and in the direction that results in a reduction of this adjustment error Jy.
So when the paper tape 3, on which a line curve 4 is recorded, which represents the function between an abscissa value x and an ordinate value y, is moved in the abscissa direction by any drive organs, that is, with reference to FIG. 1, perpendicular to the plane of the drawing probe head 1 resp.
whose center A, automatically changes in the y-value. Since the current rotational position of the spindle shaft 5 under these circumstances corresponds to the ordinate value y = f (x) assigned by the curve for the corresponding abscissa value x, there are no difficulties whatsoever in using both the abscissa values x and the associated ordinate values y (x) Evaluate the help of electrical remote transmission systems elsewhere,
be it in the sense of a program control or in the sense of an analysis of the relationships y = f (.r) of a computer system determined by the curve.
According to FIGS. 3 and 4 it is provided that a line layer 4 designed as a metallic conductor is connected to one pole of an alternating voltage source G, the underside of the probe head 1 ′ facing it.
In addition to the two triangular coverings 11, 12, the opposing tips of which lie approximately in the center A and are symmetrical both to the separating plane SS and to the perpendicular diametrical plane DD, the probe head 1 'also has two further coverings 13, 14, which also symmetrical to the entire diametrical plane DD, but asymmetrical with respect to the plane SS, namely trapezoidal according to FIG. 4.
According to FIGS. 3 and 4, both the assignments 11 and 12 and the assignments 13 and 14 are connected to the ends of a centrally grounded over carrier winding 23 and 24, respectively, so that in the resonant circuits Ka and Ka control voltages f or ss are induced.
Exactly the same as in FIGS. 1 and 2, the control voltage e corresponds in its sign to the direction and in its amplitude to the size of the offset of the line 4 from the center A, while the control voltage ss by its phase position the direction and by its amplitude characterizes the size of the angular deviation <I> da </I> between the direction of the line and the direction of the plane SS. How these control voltages a and 6 can be evaluated will be explained with reference to FIG. Before this, reference should be made to FIG. 5.
It represents a curve line 4 in a Cartesian coordinate system xy. A probe head is shown in the display area by its center A and the ge-named planes SS and DD, and it is assumed that a servomotor rotation system has already rotated the probe head so that the The diametrical plane DD is perpendicular to the curve line 4.
The angle a denotes the angle between the probe head plane D-D and the X direction. The offset of the center A from the curve 1 in the D -D direction of the probe head determined by the assignments 11 and 12 of the probe head has the value R and its components in the <I> X- </I> or Y. - Direction have the values Ry = R sin a resp.
Rx = Rcosa On the other hand, it is required that the center A of the probe head should follow the curve line with the tangential speed V, the components of which in the X or Y direction have the values Vx <I> = </I> V sin <I > a </I> or Vy = V cos a.
So if the center A of the probe head is to be moved in the X or Y direction by two tachometrically counter-coupled motion drives, the corresponding electrical control variable components 4y and 4x for the trailing motor systems (see Fig. 1) must have the following conditions fulfill:
Ay = Cl # R.sin a-C2 # V # cosa dx = C1.R-cosa + C2- V.sin a According to Fig. 6 it is now provided that a rail 31 in its guide 32 through the output spindle 33 of a servo motor My can be shifted back and forth in the Y direction of a Cartesian coordinate system.
On the other hand, in a guide which is formed by the rail 31, the carriage 34 can be displaced in the X direction of the coordinate system, with the aid of the drive spindle 35 of the servomotor Mx.
The carriage 34 is traversed vertically by a rotating ble shaft 36, which carries under the plate a probe head 1 'according to FIGS. 3 and 4 and above the plate a servo motor Ma and a known transformation eight pole 37 as an analogy computing element.
On the shafts 33, 35, 36 of the motors My, Mx, Ma are each tachometer generators Ty, Tx, Ta and synchro generator Sy, Sx, Sa. The three drive systems and a voltage divider 38 to which the Hand adjusting element 39 is assigned, with an alternating-frequency voltage (for example 400 Hz) is fed.
In addition, the line curve 4 on the drawing board 40, which consists of a metallic conductive mass, is connected to this generator G, so that the relationships according to FIGS. 3 and 4 exist with regard to the arrangement of the probe 1 'to the line curve 4.
The control voltage a derived from the assignments 13 and 14 of the probe head, for example via sliding contacts, obtained with the help of a differential circuit at the resonant circuit K6 is fed to the tachometrically counter-coupled servomotor system with the motor <I> Ma, </I> the tachometer generator - Tor Ta and the amplifier <I> Va </I>, the probe head being adjusted via the shaft 36 so that
that its plane D-D is always perpendicular to the curve line (see Fig. 5).
The handwheel 39 is used to set a desired tangential speed as an electrical voltage variable on the voltage divider 38, which is fed to an input line of the transformation eight pole 37. The control voltage z obtained with the aid of a differential arrangement on the resonant circuit Ka is passed to the other input line of this eight-pole transformation (expediently via a preamplifier).
The desired control voltage components dY = -C2.V-cosa + C1.R-sina and 4X = C2-V-sina + C1R-cosa, which drive the servo amplifiers Vy or
Vx is fed to the tachometric counter-coupled servo drive systems of the spindles 33 and 35 with the motors Mx, My and the tachometer generators Ty, Tx.
In this way it is achieved that the center A of the probe head 1 follows the curve 4 placed on the drawing board 40 at a constant tangential speed V and always assumes such a rotary position that its plane <B> D -D </ B > is oriented perpendicular to the curve line. It is then easily possible, with the help of synchro transmitters Sy or Sx or Sa, which sit on shafts 33, 35, 36, to set the values <I> Y, X </I> and <I> a </ I > to another system, e.g.
B. a Ferti supply machine to transfer. In this way, for example. B. with the help of a remote-controlled copier welding torch, which is controlled by a device according to FIG. 6, panels are automatically cut out directly according to the form recorded on the drawing board 40.
The embodiment according to FIGS. 7 and 8 corresponds essentially completely to that according to FIG.
The carriage 34 is movable on guide rods 30 of the part 31 in the X direction, and the part 31 itself is movable on stationary guide rods 32 in the Y direction.
The motors Mx and My each drive via a worm drive 50x and 50y shafts 51x and 51y, respectively, which each drive double cable pulls 52x and 52y for moving the parts 34 and 31, respectively.
The simplified embodiment according to FIGS. 9 and 10 corresponds to FIGS. 1 and 2.
By means of a shaft 61, which is rotated by a motor Mx at a constant speed or as a function of some variable variable X, a paper strip 40 'perforated at the edge is displaced in the X-axis direction with the aid of gears 62.
With the aid of a servomotor My and the shaft 63 driven by it, two cable pulleys 64 seated on the shaft 63 are driven.
The traction cables 65 move a carrier 66 along the guide rods 67 in the y-direction, the probe head 1 with the assignments 11 and 12 being seated on the carrier 66 with reference to FIGS. 1 and 2.
The rail 2, from which the control voltage for the motor My is taken, corresponds to the one according to FIG. 1.
The principle of capacitive scanning of a drawn curve by a probe acting as a differential capacitor, which has been explained in various forms of application, can of course also be used in other embodiments. For example, it can be advantageous to feed the capacitive scanning system with high-frequency AC voltage (100 kHz), a control signal of lower frequency for the servomotors being obtained from the error voltage.