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Elektrooptische Kupplung Es besteht oft der Wunsch, einen Körper in
Abhängigkeit von einem anderen gesteuerten Körper entsprechend mitzubewegen. Dies
läßt sich relativ leicht dadurch bewerkstelligen, daß zwischen den beiden Körpern
eine starre oder bewegliche mechanische Kupplung vorgesehen wird. Beträchtliche
Schwierigkeiten entstehen jedoch, wenn die beiden Körper auf zueinander parallelen
Bahnen bewegt werden sollen. Hierbei sind die Anforderungen an die mechanische Kupplung
bereits außerordentlich hoch. Gänzlich unmöglich wird diese Art der Kupplung jedoch
dann, wenn zwischen den beiden parallelen Bahnen periodisch oder unregelmäßig irgendwelche
Hindernisse bzw. Unterbrechungen auftreten. In diesem Falle ist es erforderlich,
an Stelle der festen mechanischen Kupplung eine elektrooptische Kupplung zu verwenden.
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Es ist bereits bekannt, irgendwelche Steuerkreise mit Hilfe von Fotozellen
zu steuern, die auf entsprechende Belichtung reagieren. Es ist ferner bekannt, bei
zwei auf parallel verlaufenden Schienen sich fortbewegenden Teilen diese elektrooptisch
mit Hilfe einer Lichtquelle auf dem einen und dazugehörige zwei Fotozellen auf dem
anderen Teil zum Gleichlauf zu bringen. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil,
daß, wenn zwischen beiden Bahnen irgendwelche Teile den Lichtstrahl unterbrechen,
ein Gleichlauf unmöglich gewährleistet werden kann.
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Die Erfindung vermeidet die Nachteile und Mängel. In einer elektrooptischen
Kupplung zwischen zwei oder mehr beweglichen Körpern, die sich vorzugsweise auf
zueinander parallelen Bahnen bewegen und zwischen welchen keine mechanische Verbindung
besteht, wobei die Bewegung dieses (dieser) Körper(s) in Abhängigkeit von der Bewegung
des (eines) anderen Körpers gesteuert wird, unter Verwendung von durch Lichtsignale
gesteuerten Schaltkreisen, wobei vorzugsweise am steuernden Körper ein oder mehrere
eng begrenzte Lichtquellen angebracht sind und am zu steuernden Körper eine vorzugsweise
gleiche Anzahl von Fotozellen, deren jede einen entsprechenden Schaltkreis steuert,
ist der erfindungsgemäße Gedanke dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Lichtquellen
untereinander und der Fotozellen untereinander derart gewählt ist, daß bei periodischen
oder unregelmäßigen Unterbrechungen der optischen Sicht zwischen den beiden Körpern,
wobei die Abmessungen der die Sicht unterbrechenden Störungsstelle kleiner ist als
der Abstand der Lichtquellen bzw. der Fotozellen, mindestens eine Lichtquelle mit
der zugehörige Fotozelle in Sichtverbindung bleibt und daß bei ichtauffall auf die
eine Fotozelle oder bei fehlendem Licht in an sich bekannterWeise mit Hilfe derSteuerkreise
-die Fortbewegungsmittel des (der) gesteuerten Körper(s) so lange in Tätigkeit gesetzt
werden, bis die entsprechende Fotozelle wieder dunkel oder beleuchtet wird.
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Bekanntlich ist es möglich, mittels einer Fotozelle je nach der Schaltungsart
bei einfallendem Licht oder bei fehlendem Licht einen Stromkreis zu schließen oder
zu unterbrechen. Wird der Stromkreis z. B. zur Steuerung eines Relais benutzt, so
kann dieses Relais seinerseits einen Elektromotor beispielsweise in Betrieb setzen
oder abschalten, der die Fortbewegung des die Fotozelle tragenden Körpers übernimmt.
Werden die Lichtquelle und die Fotozelle auf getrennten Körpern montiert, so läßt
sich durch die Bewegung des die Lichtquelle tragenden Körpers auch der die Fotozelle
tragende Körper steuern. Ordnet man die Lichtquelle auf dem zu steuernden Körper
an, so ist es möglich, durch einen auf den steuernden Körper angebrachten Spiegel
dieses Licht der Fotozelle wieder zuzuwerfen. Wird diese Lichtquelle (Lampe, Spiegel
od. dgl.) so angebracht, daß sie eine in der Bewegungsrichtung des zu steuernden
Körpers gerichtete Bewegung ausführt, so kann unter der Annahme, daß der Fortbewegungsmotor
dann läuft, wenn eine Fotozelle dunkel ist, eine Fortbewegung des zu steuernden
Körpers so lange erreicht werden, bis die Fotozelle wieder in den Lichtstrahl hineinläuft.
Durch geeignete Mittel vor der Fotozelle kann unter Zuhilfenahme einer Blende der
Vorgang so fein eingestellt werden, daß schon bei geringer Auswanderung des Lichtstrahles
ein Schaltvorgang ausgelöst werden kann. Unter der Annahme, daß die Sicht von Lichtquelle
und Fotozelle durch Störungsstellen (beispielsweise Schwellen, Zäune, Telegrafensäulen
od. dgl.) in zeitlich periodischen Abständen unterbrochen wird, ergibt sich, daß
die Intervalle in Beziehung zur Fortbewegung der Lichtquellen jeweils eine bestimmte
Strecke darstellen. Wird nun auf den beiden Körpern in einer Entfernung,
welche
im ungeraden größeren oder kleineren Verhältnis zu diesen Unterbrechungsstrecken
steht, eine zweite gleichartige Anordnung angebracht und diese parallel zur ersten
geschaltet, so ist jeweils mindestens eines der beiden Steuersysteme in Funktion.
Da die die Schaltkreise steuernde Bewegung der Lichtquelle die gleiche ist, bleibt
die Anlage trotz Unterbrechungen dauernd in voller Funktion. Bei nichtperiodischen
Unterbrechungen ist die Anordnung so zu treffen, daß entsprechend mehr Lichtquellen
angeordnet werden. Der Vorteil der Erfindung' liegt darin, daß eine feste Kupplung
der Steuerorgane trotz der teilweisen Unterbrechung bestehenbleibt und es somit
möglich ist, von einer optischen Kupplung zu sprechen, die entgegen einer mechanischen
Kupplung den Vorteil hat, Hindernisse zwischen den gekuppelten Körpern durchgehen
zu lassen.
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Vorteilhafterweise werden mindestens zwei der Steuersysteme so angebracht,
daß sie in der Bewegungsrichtung der Körper hintereinanderliegen und daß das eine
Steuersystem beispielsweise die Vorwärtsbewegung und das andere die Rückwärtsbewegung
steuert. Durch eine Vermehrung der Anzahl der Fotozellen läßt sich die Steuerung
der Fortbewegung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Steuerkörpers ebenfalls
regeln.
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Um eventuelle Störungen durch fremde Lichtquelle oder ungewünschte
Reflexionen zu verhindern, ist es vorteilhaft, vor die Lichtquelle und gegebenenfalls
vor die Fotozelle Spektralfilter anzuordnen. Es genügt auch, wenn vor der Lichtquelle
ein Spektralfilter angebracht ist, während die Fotozelle selbst eine diesem Spektralfilter
entsprechende spektrale Empfindlichkeitskurve aufweist.
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Die Erfindung sei an Hand derZeichnungen, welche schematisch Ausführungsbeispiele
zeigen, näher erläutert. Auf den Schienen 1 und 2 befinden sich der steuernde Körper
3 und der zu steuernde Körper 4. Ihre Bewegung soll in Pfeilrichtung erfolgen. Zwischen
den beiden Schienen befinden sich, beispielsweise regelmäßig angeordnet, Telegrafensäulen
5. Der steuernde Körper 3 trägt beispielsweise zwei Lichtquellen 6, 6' mit entsprechenden
Optiken 7, 7'. Diese Lichtquellen werfen in Richtung des Körpers 4 Lichtstrahlen
8 und 8'. Der Lichtstrahl 8 trifft auf die am Körper 4 befestigte Fotozelle 9. Diese
steuert den Motor 10. Die von der Lichtquelle 7' ausgehenden Lichtstrahlen 8' werden
durch die Telegrafenstange 5 unterbrochen und gelangen nicht zur Fotozelle 11.
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Da jedoch die Fotozelle 9 belichtet wird, bleibt der Körper 4 in Ruhe.
Sobald der Körper 3 sich bewegt und daher der von der Lichtquelle 6 erzeugte Lichtstrahl
8 nicht mehr auf die Fotozelle 9 trifft, wird das Steuersystem im Körper 4 in Tätigkeit
gesetzt und betätigt den Motor 10 so lange, bis das vom Körper 3 ausgestrahlte Licht
wieder auf eine der Fotozellen 9 oder 11 fällt.
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Es ist natürlich auch möglich, die Fotozellen und die Lichtquellen
gemeinsam auf dem Körper 4 unterzubringen. In diesem Fall werden die von den Lampen
12 bzw. 13 und den geeigneten Optiken 14 bzw. 15 ausgesandten Lichtstrahlen 16 und
16' durch die am Körper 3 angeordneten Spiegel 17 und 17' reflektiert. Sie treffen,
falls keine Unterbrechung dazwischen vorliegt, auf die Fotozellen 9 und 11 und bewirken
eine Steuerung des Körpers 4 im oben erläuterten Sinn. In der Fig. 1 ist dargestellt,
daß der Lichtstrahl 16' durch eine Telegrafensäule S unterbrochen wird. Dafür ist
der Lichtstrahl 16 unbehindert und wird vom Spiegel 17 in die Fotozelle 11 reflektiert.
Anstatt die Fotozelle 9 und 11 parallel zu schalten, ist es auch unter Umständen
vorteilhaft, sie derart zu schalten, daß jeder dieser Fotozellen ein bestimmter
Bewegungssinn zugeordnet ist. Beispielsweise wird bei Verdunkelung der Zelle 9 eine
Bewegung entgegen dem gezeichneten Pfeil eingeleitet, während bei Verdunkelung der
Zelle 11 eine Bewegung in Pfeilrichtung gesteuert wird. Es ist weiter möglich, an
sich bekannte Schaltungen anzuwenden, durch welche der Fortbewegungssinn auch bei
Unterbrechungen der einzelnen Steuersysteme durch Hindernisse 5 im gewünschten Sinn
eingehalten wird.
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Die Fig.2 zeigt ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie Fig. 1, bei
welchem die Körper 23 und 24 auf übereinander angeordneten Schienen 21 und 22 laufen.
Der steuernde Körper 23 kann dabei durch eine Zugvorrichtung 36 kontinuierlich,
beispielsweise sehr langsam, fortbewegt werden. Die Schienen 21 und 22, auf welchen
die Wagen 23 und 24 laufen, sind durch Schwellen 25 gehaltert. Dabei sei der Zwischenraum
zwischen den Schienen und Schwellen frei, so daß zwischen dem Boden des oberen Wagens
23 und dem unteren Wagen 24 eine nur zeitweilig durch die Schwellen 25 unterbrochene
Sichtverbindung besteht. Auch hier soll der untere Wagen 24 durch eine entsprechende
Steuervorrichtung die Bewegung des oberen Wagens 23, beispielsweise mit der gleichen
Geschwindigkeit, jedoch ohne mechanische Kupplung mitmachen. Werden die Achsen 26
des steuernden Wagens 23 so angeordnet, daß sie in einem ungeraden Verhältnis zum
Abstand der Schwellen 25 untereinander liegen, so bleibt vom unteren Wagen aus gesehen
immer mindestens eine Achse 26 sichtbar. Um jede dieser Achsen 26 ist ein beispielsweise
zylinderförmiger Spiege127 angeordnet. Dieser Spiegel wird also unabhängig von der
Winkeldrehung stets wie ein ebener Spiegel reflektieren. Unter gewissen Umständen
ist es zweckmäßig, Bürsten 20 od. dgl. vorzusehen, welche eine dauernde Selbstreinigung
der Spiegeloberfläche bewirken. Auf dem zu steuernden Wagen 24 sind im Abstand der
Achsen 26 des oberen Wagens 23, jedoch etwas um einen bestimmten Winkel versetzt,
zwei Lichtquellen 28 und 28' mit den Optiken 29 und 29' angebracht, welche auf die
Ringspiegel 27
ausgerichtet sind. Das von den Spiegeln 27 reflektierte Licht
trifft nun auf den unteren Wagen 24. Hier sind zwei Fotozellen 30 bzw. 31 angebracht,
deren Öffnungswinkel in bezug auf die optische Sicht sehr schmal gehalten ist. Mit
diesen zwei Fotozellen 30 und 31 ist der direkte optische Kontakt zwischen den Wagen
24 und 23 auch dann gegeben, wenn durch eine Schwelle 25 einer der beiden Lichtstrahlen
verdeckt wird. Wird der Strom der parallel geschalteten Fotozellen 30, 31 zur Steuerung
eines Antriebsmotors 32 bzw. 33 verwendet, so wird der entsprechende Motor dann
eingeschaltet sein, wenn die Fotozellen 30 und 31 kein Licht erhalten. In diesem
Augenblick wirkt der Antrieb durch einen oder beide Motoren 32 bzw. 33 auf den unteren
Wagen 24 so lange ein, bis der reflektierte Lichtstrahl wieder auf eine oder beide
Fotozellen fällt und der Motor durch die Steuerkreise 34 bzw. 35 abgeschaltet wird.
Diese Steuerkreise 34 bzw. 35 können in an sich bekannter Art ausgeführt sein und
mit Relais, Thyratrons od. dgl. arbeiten.
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Soll eine Unterscheidung zwischen Vor- und Rücklauf eingeführt werden,
so muß im Abstand von einer der Fotozellen eine zusätzliche Fotozelle angebracht
werden, die dann den Rückwärtslauf so lange auslöst, bis die vordere Fotozelle,
durch einen entsprechenden
Lichtstrahl erregt, über den Steuerkreis
den Antriebsmotor abschaltet und diesen Lauf wieder unterbricht.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenenBeispiele
beschränkt. So ist es beispielsweise weiter möglich, durch Anordnung von vier Fotozellen,
deren Verbindungslinien senkrecht aufeinanderstehen, eine beispielsweise Rechts-Links-Steuerung
zusätzlich einzuführen. Es ist auch nicht notwendig, daß die beiden Körper eine
Ortsveränderung durchführen, sondern die Erfindung läßt sich auch anwenden, wenn
Teile dieser Körper irgendwelche beispielsweise kreisende Bewegungen ausführen und
dadurch die entsprechenden Steuervorgänge am zu steuernden Körper ausgelöst werden
sollen.