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Magnetische Vorrichtung zur Stellungsanzeige Die Erfindung betrifft
eine magnetische Vorrichtung zur Stellungsanzeige, insbesondere für Aufzeichnungsgeräte
und Antriebssysteme für Kurverschreiber und ähnliche Stellungsanzeigegerate. Die
neue Vorrichtung nach der Erfindung soll zunächst an dem Beispiel einer Vorrichtung
zur Aufzeichnung auf einer Warte oder an Hand einer Vorrichtung für einen Kurvenschreiber
näher erläutert werden; es sind indessen auch noch sehr viele andere Anmeldungsmöglichkeiten
denkbar, von denen im folgenden einige beschrieben werden sollen.
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Bei derartigen Vorrichtungen wird im allgemeinen ein Bogen Papier
auf eine Platte oder eine Unterlage gelegt, und es wird ein bewegbarer Teil oder
ein. bewegbarer topf, der einen Eartenmarkierer trägt, äber das Papier hinweg bewegt.
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Der Kartenmarkierer kann beispielsweise eine kontinuierliche
Linie
aufzeichnen, aber auch eine intermittierende Linie, oder er kann unter dem steuernden
Einfluß einer äußeren Antriebsvorrichtung je nach Bedarf eine Markierung vornehmen.
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Es sind bereits sehr viele Kartenmarkierer bekannt, die alle in der
Vorrichtung nach der Erfindung benutzt werden können.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung zeichnet sich durch kleine Abmessungen
und geringes Gewicht aus, weist aber außerdem auch noch geringe Trägheit, hohes
Auflöungavermö~ gen, große Genauigkeit und Wiederholbarkeit auf. Die neue Vorrichtung
kann in-Verbindung mit einer Vielzahl von Signalquellen verwendet werden, insbesondere
in Verbindung mit digitalen oder analogen Rechengeräten, wobei das betreffende System
ganz oder teilweise nach dem digitalen oder nach dem analogen Verfahren arbeiten
kann.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung, die in erster Linie zur Steuerung
der relativen Bewegung zweier Teile längs zweier verschiedener Achsen dienen, ist
im wesentlichen durch folgende Teile gekennzeichnet: Eine Platte, einen von der
Oberfläche der Platte getrennt angeordneten und Silber deren Oberfläche hinweg bewegbaren
Kopf, eine erste Gruppe gesteuerter Elektromagnete innerhalb eines dieser beiden
Teile, die längs einer ersten Achse angeordnet sind, eine zweite Gruppe gesifR:ierter
Elektromagnete in dem anderen Teil, die länge einer zweiten Achse angeordnet sind,
eine Stromquelle zur Speisung auBgewihlter Elektromagnete der ersten Gruppe zur
Erzeugung
von Kräften zwischen den Teilen, die diese Elemente gegen
eine Relativbewegung längs der ersten Achse festhalten und zur kiderung der aus-gewählten
Elemente zur Erzeugung von Kräften zwischen diesen Teilen und zur Erzeugung einer
Relativbewegung längs der ersten Achse dienen, eine entsprechende Stromquelle zur
Speisung ausgewählter Elemente der zweiten Gruppe zur Erzeugung von Kräften zwischen
den Bauteilen, welche diese Teile gegen eine relative Bewegung längs der zweiten
Achse festhalten, sowie zur kiderung der ausgewählten Elemente zur Erzeugung von
Kräften zwischen den Teilen,welche die relative Bewegung längs der zweiten Achse
hervorrufen.
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Die Erfindung betrifft aber auch die konstruktive Ausführung der
einzelnen Bauteile sowie deren Anordnung und Kombination miteinander, wie dies im
folgenden noch näher beschrieben werden soll.
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In der nun folgenden Beschreibung soll die Erfindung unter Bezugnahme
auf die Zeichnung im einzelnen näher beschrieben werden.
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In der Zeichnung ist: Fig. 1 eine s¢haubildliche Darstellung einer
bevorzugten Aüsfuhrungsform der Vorrichtung nach der Erfindung, die in diesem Falle
ein Aufzeichnungsgerät zur Aufzeichnung von Kurven auf garten oder Blättern ist
Fig. 2 eine isometrische Darstellung des Kopfes in der Vorrichtung nach Fig. 1;
Fig.
3 die Ansicht eines Schnitts nach Linie 3-5 der Fig. 2; Fig. 4 und 5 jeweils die
Ansicht eines Schnitts durch den Kopf in vergrößertem Maßstab, wobei die Schnittlinie
nach der Linie 4-4 bzw. nach der Linie 5-5 in Fig. 2 verläuft und in der Stellung,
in der sich der Kopf über der Platte befindet; Fig. 6 das Schaltbild eines elektrischen
Treiberkreises zur Speisung des Kopfes; Fig. 7 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht
einer zweiten Ausführungsform des Kopfes Fig. 8 eine isometrische Darstellung eines
der Magnete nach Fig0 7 in vergrößertem Maßstab; Fig. 9 eine den Fig. 2 und 7 ähnliche
Darstellung einer abgeänderten Ausführungsform des Kopfes der Vorrichtung; Fig.
10 die Ansicht eines Teilschnitts nach Linie 10-10 der Fig. 9 und Fig. 11 die Seitenansicht
einer weiteren Ausfuhrungsform der Vorrichtung nach der Erfindung.
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Bei der Vorrichtung nach der Erfindung kann der plattenförmige Teil
10 eine wanne Platte 14 aus ferromagnetischem Material, beispielsweise Eisen, sein.
Die diinne Platte kann eine Vielzahl parallelverlaufender Nuten 15 aufweisen, wobei
ein Satz von Nuten senkrecht zur X-Achse und ein zweiter Satz von Nuten senkrecht
zur Y-Achse verläuft. Zwischen den einzelnen
Nuten ragen Zahne
16 aus magnetischem Material nach oben und befinden sich naturgemäß zwischen den
Nuten. Bei dem in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel verlaufen
die Nuten rechtwinklig zueinander und haben längs beider Achsen gleichen Abstand
voneinander; es bleiben also herausragende Bereiche-oder Zähne aus magnetischem
Material übrig, die quadratischen Querschnitt aufweisen. Bei einer typischen AusfUhrungsform
haben die Nuten oder Schlitze 15 eine Breite von, 030 Zoll (0,762 mm) und eine Tiefe
von 0, 030 Zoll (0,762 mm) und haben voneinander längs beider Achsen einen Abstand
von 0,030 Zoll (0,762 mm).
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Die Nuten können offen bleiben, wobei dann die Luft als nicht-magnetische
Substanz dient. Es wird aber im allgemeinen bevorzugt, die Nuten mit einem plastischen
oder einem anderen nicht-magnetischen festen Stoff auszufüllen, um eine glatte Oberfläche
für die Platte zu gewinnen.
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Bei einer typischen Ausführungsform der magnetischen Vorrichtung
nach der Erfindung liegt z. B. ein Bogen Papier 20 auf der Platte 10 und der Kopf
11 bewegt sich dber den Bogen 20 hinweg. Im Bedarfsfalle können besondere Vorkehrungen
getroffen werden, um den Bogen Papier in seiner Lage auf dem plattenförmigen Teil
festzuhalten eine Ausführungsform ist in Fig. 1 wiedergegeben. Ein Vielfachverteiler
21 ist an der Unterseite des plattenförmigen Teils 10 angeordnet und kommuniziert
mit einer Vielzahl von oeffnungen 22 in dem plattenförmigen Teil. Die Öffnungen
22 können rings um die
Umfangsfläche eines Gitters 12 angeordnet
und im Bedarfsfall durch eine Rinne 23 in der Oberfläche der Platte miteinander
verbunden sein. Es können auch über die Oberfläche des Gitters selbst Öffnungen
verteilt sein. Über eine Leitung 24 kann der Vielfachverteiler 21 an eine Saugluftquelle
angeschlossen sein, um den Bogen Papier nach unten und gegen die Oberfläche des
plattenförmigen Teils 10 zu drücken. Ist ein Registriervorgang beendet, dann kann
ein leichter Druck auf die Leitung 24 ausgetibt werden, so daß sich eine anhebende
Kraft entwickelt, die auf den Bogen 20 ausgeübt wird.
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Der Kopf umfaßt vier Sätze 27, 28, 29 und 30 von Magneten, die auf
einer Grundplatte 31 so angeordnet sind, daß die Hohlflächen der Magnete auf der
Oberfläche der Grundplatte liegen. Bei einer ersten Ausfuhrungsform kann die Grundplatte
31 ein gegossener Plastikkörper sein, in welchen die Magnete so eingebettet sind,
daß die Polflächen 32 auf der tiefer liegenden Oberfläche der Grundplatte aufliegen,
wie dies Fig. 3 zeigt. Jede Polfläche 32 weist einen oder mehrere Stege aus magnetischem
Material auf, trägt aber vorzugsweise eine Vielzahl von Stegen, welche die gleichen
Breiten und die gleichen Zwischenräume haben wie die Bereiche 16 des magnetischen
Materials in dem plattenförmigen Teil. D ; er aber Magnetsatz 27 und der Magnet
satz 29 sind parallel zu einer der Gitterachsen, beispielsweise der X-Achse, angeordnet
und dienen dazu, den Kopf längs der X-Achse zu bewegen bzw. zu
verschieben.
Auf ähnliche Weise dienen die Sätze 28 und 30 dazu, den Kopf längs der anderen Achse,
also beispielsweise längs der Y-Achse zu verschieben. Die Magnetsätze können in
ihrem Aufbau identisch gleich sein. Wie Fig. 3 zeigt, weist der Magnet satz 27 einen
E-förmigen Kern 33 auf (der beispielsweise aus einem Blechpaket bestehen kann).
Am Ende eines jeden Schenkels des E-förmigen Kerns befindet sich eine Polfläche
32 und um jeden. Schenkel ist eine Wicklung 34 herumgelegt. Eine Platte 35 aus magnetischem
Material kann an den oberen Enden der Kerne 33 befestigt sein, um einen magnetischen
Rückschluß aus Eisen für den zurückkehrenden Magnetfluß zu bilden (siehe Fig. 3).
Die Wirkung der Vorrichtung ist die gleiche für den Fall einer Bewegung längs einer
beliebigen Achsesund die Anordnung kann so getroffen werden, daß gleichzeitige Bewegungen
längs beider Achsen erfolgen, um eine Bewegung in der Diagonalrichtung zu erzielen,
es kann aber auch zuerst eine Bewegung längs der einen Achse und dann eine Bewegung
¢ längs der anderen Achse bewirkt werden. Nachstehend soll die Bewegung längs einer
Achse mit den Magnetsätzen 27 und 29 unter Bezugnahme auf die Figuren 4 und 5 näher
erläutert werden, wobei zu beachten ist, daß die Bewegung längs der anderen Achse
sich auf die gleiche Weise vollzieht.
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Zwischen dem Kopf und dem plattenförmigen Teil wird eine magnetische
Koppelung herbeigefuhrt, die dazu dient, den
Kopf relativ zu dem
plattenförmigen Teil zu bewegen und einzustellen bzw. um den Kopf in einer bestimmten
Stellung festzuhalten. Die Fig. 4 der Zeichnung zeigt den Betriebszustand, in welchem
die Spule des Magneten B des Satzes 27 gespeist ist und die Spulen der Magnete A
und C nicht gespeist sind. In-. diese-m Betriebszustand wird der Kopf so bewegt,
daß die Stege des magnetischen Materials in der Polfläche des Magneten B zur exakten
Ausrichtung mit den Bereichen aus magnetischem Material in dem plattenförmigen Teil
kommen. Bei dem dargestellten Beispiel mit Vielfachstegen beträgt der Abstand zwischen
den Mittellinien zweier benachbarter Stege der Polflächen der Magnete A und B und
der Abstand der Mittellinien zweier benachbarter Stege der Polflächen der Magnete
B und C 4/3 der Teilung des Gitters an der Platte, wobei mit Teilung der Abstand
der Mittellinie einer Nut oder eines Zahnes zu der Mittellinie der nächstfolgenden
Nut oder des nächstfolgenden Zahns zu verstehen ist.
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Ist der 0Magnet erregt und der B-Magnet nicht erregt, dann wird der
Magnetsatz um ein Drittel der Teilung nach rechts bewegt, um die Polfläche des C-Magneten
zur Ausrichtung mit den Zonen aus magnetischem Material des plattenförmigen Teils
zu bringen. Wird nun der Magnet entregt und der A-Magnet erregt, dann wird der Kopf
um ein weiteres Drittel der Teilung nach rechts bewegt. Eine Entregung des A-Magneten
und eine Entregung des B-Magneten bewegt den Kopf um ein weiteres
Drittel
der Teilung nach rechts und damit in diejenige Stellung, die in Fig. 4 gezeichnet
ist. Wird jetzt der B-Magnet entregt und der Magnet erregt, dann wird der Kopf um
ein Drittel der Teilung nach links bewegt. Hieraus ist zu ersehen, daß der Kopf
relativ zu dem plattenförmigen Teil dadurch schrittweise bewegt werden kann, daß
man die Magnete des entsprechenden Magnetsatzes in der richtigenReihenfolge erregt.
Die Ausführungsform mit drei Magneten erfordert nattirlich drei Treiberströme und
kann insofern als Dreiphasen system bezeichnet werden. Es ist ohne weiteres möglich,
ein System mit vier Phasen oder auch mit noch mehr Phasen zu benutzen.
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Der Abstand zwischen den Polflächen ist natürlich nicht auf die beschriebene
und dargestellte Größe beschränkt.
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Die Vorrichtung kann mit jedem Abstand arbeiten, welcher der Gleichung
genügt: s=p(n#1/#) In dieser Gleichung ist: s der Abstand zwischen den Mittellinien
der Polflächen oder der benachbarten oder äußeren Stege der Polflächen der Magnete,
die in der Sequenz der schrittweisen Fortschaltung erregt werden, p die Teilung
des Gitters, n irgendeine ganze Zahl 1, 2, 9 ..... und ß die unzahl der Phasen des
Systems, die natürlich größer sein muß als zwei.
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Bei dem Beispiel der Fig. 5 beträgt innerhalb des Magnet satzes 29
der Abstand zwischen den Mittellinien zweier benachbarter Stege der Polflächen 5/3
der Teilung und die Sequenz der drei Einzelmagnete des Magnet satzes ist umgekehrt
zu der Sequenz der drei Magnete des Magnetsatzes 27, wie er in Fig. 4 dargestellt
ist. Die wirkung dieser Anordnung ist allerdings die gleiche wie diejenige, die
in Verbindung mit Fig. 4 geschildert worden ist. Zunächst soll der Betriebszustand
betrachtet werden, in welchem anfangs die Magnete B und B' erregt sind. In diesem
Falle werden dann die Magnete B, B' entregt und die Magnete A, A' erregt.
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Dies hat zur Folge, daß sich beide Magnetsätze nach links bewegen
und Hilfskräfte entwickeln, die dazu dienen, den Kopf weiterzuschieben. Ist die
Reihenfolge der Magnete in beiden Magnetsätzen die gleiche, dann sollte auch der
Abstand zwischen den Polflächen der gleiche sein, d.h. beide sollten p(n+I/) oder
beide p(n-1#) sein. Wird jedoch in einem Magnetsatz die umgekehrte Reihenfolge (Sequenz)
benutzt dann sollte der Abstand eines Magnetsatzes p(n+1/#) und der Abstand des
anderen Magnetsatzes p(n-1/%) sein. In ig. 4 ist n = 1 und in Fig. 5 ist n s 2.
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Die Anwendung zweier Magnetsätze, die parallel zueinander angeordnet
sind, führt zur Erzeugung eines ausgegliche nen Paares tangential gerichteter Kräfte,
die auf den Eolpf in der horizontalen Ebene einwirken und daher bestrebt sind,
ein
merkliches Drehmoment um eine Achse herum zu erzeugen, die senkrecht eu dem plattenförmigen
Teil verläuft, sobald der Kopf schrittweise fortgeschaltet wird. Die Anwendung zweier
Magnetsätze erzeugt andererseits Gegendrehmomente,die bestrebt sind, den Kopf gegen
Drehbewegungen um eine Achse festzuhalten, die senkrecht zu dem plattenförmigen
Teil verläuft, wenn der Kopf stillsteht. Die Benutzung einer umgekehrten Sequenz
bewirkt die Ausschalturg von Drehmomenten, die auf den Kopf einwirken und um eine
Achse parallel zu der Platte oder den Polflächen zur Auswirkung kommen. Dies ist
darauf zurtickzuftihren, daß die senkrechten Komponenten der Anziehungskraft eingesetzt
werden, an Punkten wirksam zu sein, die annähernd im gleichen Abstand und auf entgegengesetzten
Seiten des Schwerpunkts des Kopfes wirksam werden.
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Ein typischer elektrischer Treiberstromkreis für eine bestimmte Achse
ist in Fig. 6 dargestellt. Er enthält einen dreistufigen Ringzähler 40 und drei
Verstärker'41, 42 und 43, die den Strom liefern, der zur Erregung der Magnete A
A', B B'bz. C C' erforderlich ist. Der Verstärker 41 wird mit Energie versorgt,
wenn sich der Zähler 40 in der Stufe A befindet, der Verstärker 42 wird mit Strom
versorgt, wenn sich der Zähler in der Stufe B befindet und der Verstärker 43 wird
mit Strom versorgt, wenn der Zähler sich in der Stufe C befindet. Ein Impuls auf
den +X Eingang rückt den Ringzähler in der positiven Richtung weiter, d. h. von
der Stufe A zu der
Stufe B oder von der Stufe B zu der Stufe C
bzw. von der Stufe C zu der Stufe A. Auf ähnliche Weise rückt ein Impuls auf den
~X Eingang den Ringzähler in der entgegengesetzten Richtung weiter.
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Flir die Erzeugung von Impulsen, die zum Zwecke des Antriebs des
Kopfes relativ zu dem plattenförmigen Teil auf den Ringzählereingang gegeben werden,
kann jede beliebige Impulsquelle benutzt werden. Bei dem dargestellten Ausfuhrungsbeispiel
erfolgt der Betrieb rein digital, d.h. der Kopf geht um einen Schritt in der positiven
Richtung weiter bei jedem Impuls auf der positiven Eingangsleitung und einen Schritt.
in der negativen Richtung bei jedem Impuls auf die negative Eingangsleitung. Bei
dem hier erörterten AusfWhrungsbeispiel entspricht eine Stufe einem Drittel der
Teilung.
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Bei einer abgeänderten Ausf\:Uirungsform, dem sogenannten Halbschritt
system, kann eine sogenannte Halbschrittwirkung erzielt werden, bei welcher jeder
einzelne Schritt ein Sechstel der Teilung beträgt. Bei dieser Art des Betriebes
werden die Magnete eines Magnetsatzes in der Reihenfolge A, A B, B, B C, C, C A,
A, usw. erregt und sie erzeugen je Stufe Bewegungen, deren Größe die Hälfte der
Bewegung ist, die man bei der Reihenfolge A, B, C erreicht. Dieses Verfahren der
Halbschrittwirkung erreicht man auf einfachste Weise durch entsprechende Änderung
der logischen Stromkreise des Ringzählers.
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Weitere Ausführungsformen lassen sich mit Einrichtungen
für
Mehrphasensysteme erreichen, So kann man beispielsweise ein F!inf-Phasensystem mit
den Magneten A, B, C, D und E erreichen, wenn man die Reihenfolge A, B, C, D, E,
A oder die Reihenfolge A, A B, 3, B C ...... usw. benutzt. Die bevorzugte Reihenfolge
für die Erregung der Magnete in einem Fünfphasen-System ist folgende: A B, A B C,
B C, B C D, C D, C D E, D E, D E A, E A, E A B, A B. Diese Reihenfolge erzeugt praktisch
gleich große tangential gerichtete Kräfte für jeden Schritt und auch eine Herabsetzung
der Änderungen der senkrecht gerichteten Kraft. Ähnliche Ergebnisse lassen sich
mit der Reihenfolge 2, 3, 2, 3 in Phasensystemen mit höheren ungeradzahligen Phasenleitungen
erzielen, also beispielsweise in einem Siebenphasensystem oder in einem Neunphasensystem.
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Im allgemeinen benutzt man besondere Hilfsmittel zur Schaffung eines
Abstandes des Kopf es von dem plattenförmigen Teil mit dem Ziel, eine unmittelbare
Berührung zwischen den Teilen oder zwischen dem Kopf und dem Bogen Papier zu verhindern,
der auf dem plattenförmigen Teil liegt; auf diese Weise beseitigt man auch Reibungskräfte,
die gegebenenfalls zwischen diesen beiden Teilen vorhanden sein können. So können
beispielsweise Flllssigkeitslager, Rechen oder Kugeln vorgesehen werden.
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Bei der A.usfUhrungsform nach den Fig. 1 bis 6 befindet sich ein
Deckel 46 oder ein Gehäuse über den Magneten und greift mit Dichtungseingriff in
die Grundplatte 31 ein. Eine
Steuerleitung 47 endet unter Benutzung
einer Kupplung 48 an dem Deckel 46. Die Steuerleitung 47 enthält eine Rohrleitung
zur Zuführung eines strömenden Mediums unter Überdruck in das Gehäuse 46 und außerdem
ein Kabel zur Herstellung der elektrischen Verbindungen zu den Magneten. Die Steuerleitung
47 ist vorzugsweise eine äußerst leicht biegsame Leistung, die jede Belastung von
dem Kopf fernhält. Eine Vielzahl von Öffnungen 49 durch die Grundplatte 31 hindurch
liefert einen Luftstrom aus dem Inneren des Kopfes zu dessen Bodenfläche.
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In der Bodenfläche der Grundplatte 31 können Nuten 50 angeordnet sein,
welche die Öffnungen 49 miteinander verbinden.
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Im allgemeinen benutzt man Preßluft als strömendes Medium, es können
aber auch andere Gase und Flüssigkeiten ftir die vielfältigsten Anwendungszwecke
benutzt werden.
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Bei dieser Ausführungsform der magnetischen Vorrichtung nach der
Erfindung strömt ein konstanter Luftstrom durch die Steuerleitung 47 in das Gehäuse
46 hinein und durch die Öffnungen 49 und zwischen der Bodenfläche des Kopfes und
der Oberfläche des plattenförmigen Teils nach außen in die Atiosphäre. Dieser Luftstrom
gibt ein Luftlager zwischen diesen beiden Teilen ab. Die Anziehungskraft, welche
die magnetische Koppelung zwischen den Teilen hervorruft und die abstoßende Kraft,
welche das Luftlager hervorruft, werden mit Hilfe geeigneter Einstellvorrichtunggn
an der LurtleitungsmEndung ausgeglichen sowie mit Hilfe des Überdruckes der
Druckluft,
um den Kopf in einem im wesentlichen konstanten Abstand über dem plattenförmigen
eil zu halten, der in der Größenordnung von ein bis einigen Tausendstel Zoll (0,0254
mm) liegt.
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Die Einrichtung zur Einhaltung eines bestimmten Abstandes mit Hilfe
eines Luftlagers kann in unterschiedlichen Ausführungsformen verwirklicht werden;
eine Ausführungsform ist in Fig. 7 dargestellt. Im Boden der Grundplatte 31 befindet
sich genau in der Mitte zwischen den Polflächen des Magneten eine Vertiefung 53,
deren Tiefe einige wenige Tausendstel Zoll beträgt. Der Luftstrom in der Steuerleitung
47 wird in vier getrennte Leitungen aufgespaltet, die in vier Öffnungen 54 im Innern
der Ausnehmung 53 münden. Bei Anwendung dieser Einrichtung besteht kein Druckunterschied
über das Gehäuse des Kopfes hinweg und Schwierigkeiten mit Leckströmen sind im wesentlichen
vermilden.
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Aus Fig. 1 ist zu ersehen, daß an dem Kopf 11 der neuen Vorrichtung
ein Werkzeugträger 57 befestigt ist, der im allgemeinen an einer Ecke des Kopfes
angeordnet ist.
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Der Werkzeugträger trägt ein Werkzeug zum Zwecke des Zusammenwirkens
mit dem plattenförmigen Teil oder einem Bogen aus irgendeinem Material, der auf
dem plattenförmigen Teil liegt. Für diese Zwecke ist eine große Anzahl von Vorrichtungen
brauchbar; sie bestehen im allgemeinen aus einer
Markierungsfeder
mit einem Elektromagneten' der die Auf gabe hat, die Feder mit der Unterlage aus
Pappe oder Papier in Verbindung zu bringen und auch wieder von dieser Unterlage
zu lösen. Die elektrische Steuerleitung -für eine solche Markierungsfeder kann in
der Steuerleitung 47 untergebracht sein.
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Eineabgeänderte Ausführungsform einer Magnetkonstruktion ist auch
in dem Kopf gemäß Fig. 7 enthalten; ein Magnet dieses Kopfes ist im einzelnen in
Fig. 8 wiedergegeben. Auf den Schenkeln eines U-förmigen Ankers 60 sitzen die Wicklungen
58, 59, die entweder in Reihe oder parallel geschaltet sind, um einen Hilfsfluß
in dem Kern zu erzeugen. Ausgeprägte Polflächen 61, 62 befinden sich an den entsprechenden
Enden des U-förmigen Kerns 60 (der beispielsweise aus Blechpaketen aufgebaut sein
kann), wobei die Polflächen selbst yorzugsweise auf die gleiche Weise wie die Polfläche
32 in Fig. 3 mit Nuten versehen sein kann und jeweils zwei Polflächen die Breite
einer Nut haben, so daß die beiden Polflächen 61, 62 eine Vielzahl gleichförmig
im Abstand voneinander angeordneter Nuten und Rippen oder Stege -bilden.
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Eine weitere Ausführungsform für den Kopf der Vorrichtung ist in
den Fig. 9 und 10 dargestellt; in diesen Figuren ist das Gehäuse weggelassen. Die
eigentliche Magnetkonstruktion kann diejenige sein9 die in den Fig. 1 bis 6 oder
in den Fig. 7 und 8 dargestellt ist, dagegen werden
die Wicklungen
oder Spulen und die Kerne von einem Kopfstück b5 gehalten, während die Polflächen
in das Unterteil 31 eingelassen sind und ein schmaler Luftspalt zwischen-den Kernen
und den Polflächen vorhanden ist.
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Die Kerne der Magnete können an der Stelle, an der sich der Luftspalt
befindet, einen Teil 33a mit einem grö#eren Querschnitt aufweisen. Der Kopfteil
ist gegenüber dem Unterteil 71 mit Hilfe einer biegsamen Tragkonstruktion gehalten,
die aus einer Anzahl-nachgiebiger Stangen 66 bestehen kann, und es werden im allgemeinen
vier Stangen an den Ecken des -Kopfes angeordnet. Die Vorrichtung zur Abstandhaltung
mit Hilfe eines Luftlagers nach Fig. 7 kann aus zwei Auslässen 54 in der Ausnehmung
53 bestehen.
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Das Gehäuse wird normalerweis-e -von dem Kopfteil 65 gehalten. Der
Werkzeugträger kann entweder von dem Kopfteil 65 oder von dem Unterteil-31 gehalten
werden, je nach der beabsichtigten Wirkung- der- Vorrichtung. Der Hauptzweck der
Ausführungsform des Magnetkopfes nach Fig. 9 besteht darin, die Geschwindigkeit
der schrittweise erfolgenden Vorwärtsbewegung zu erhöhen. Bei jedem Schritt, den
man für den Kopf bewirkt, werden jedesmal sehr starke Beschleunigungen erzeugt.
Infolgedessen würden bei sehr hohen Geschwindigkeiten der schrittweisen Weiterbewegung
die erforderlichen Spitzenkräfte, die auf den Kopf einwirken messen, außerordentlich
gro# sein. Ist dagegen die unmittelbar# zur Einwirkung
gelangende
Masse klein gehalten, beispielsweise dadurch, daß die Grundplatte 31 aus sehr dünnem
Material besteht, dann wird die Größe der Spitzenkräfte im Verhältnis der zu beschleunigenden
Massen verringert.
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Da es für die Wirkung der Vorrichtung nicht von Bedeutung ist, daß
die sehr viel größere Masse der Spulen und Kerne mit den gleichen hohen Beschleunigungen
angetrieben wird wie die Grundplatte, kann letztere mit ersteren über biegsame und
elastische Elemente verbunden sein. Diese Verbindungen werden in tangentialer Richtung
biegsam und starr in der Richtung der Abstützung ausgeführt. Es können Dämpfungsmittel
benutzt werden, um unkontrollierte Schwingungen des Kopfteile relativ zu dem Unterteil
zu verhindern.
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Eine letzte Ausführungsform ist in Fig. 11 schematisch dargestellt;
bei dieser ist der Kopf 11 über dem plattenförmigen Teil 10 angeordnet. Über dem
Kopf 11 ist ein Tragblech 67 angeordnet und ein Folgegerät 68 ruht auf diesem Tragblech.
Das Tragblech 67 kann beispielsweise eine dünne Platte aus plastischem oder einem
anderen nichtmagnetischen Material sein, während das Folgegerät 68 und der Kopf
11 in ihrem inneren untergebrachte miteinander zusammenwirkende Permanentmagnete
haben, die dazu dienen, das Folgegerät mit dem Kopf zu kuppeln, Das Folgegerät kann.
ebenfalls ein Flüssigkeitslager aufweisen, welches aus einer Leitung 69 gespeist
wird Ein weiteres Flssigkeitslager
kann im Bedarfsfalle zwischen
der Platte 67 und dem Kopf 11 vorhanden sein. Bei dieser Ausführungs--form kann
der Werkzeugträger in dem Folgegerät oder auch an einer Ecke des Gerätes befestigt~sein
und das Registrierpapier oder ein anderes Material, welches markiert werden soll,
kann auf der Tragplatte 67 liegen. Die Ausführungsform nach Fig. 11 eignet sich
insbesondere für Aufzeichnungsgeräte mit hohem Wirkungsgrad. Seine speziellen Vorteile
sind folgende: 1.) Sehr kleine-Abmessungen sowie ein Folgegerät, welches auf einfachste
Weise abgenommen und ausgewechselt werden kann; 2.) hervorragende Deutlichkeit der
Zeichnung einschließlich der Möglichkeit der Beleuchtung durch die Tragplatte.67
(falls diese durchscheinend ist); 3.) leichte Umstellung zum Zwecke der Umwandlung
des Registriergerätes in ein automatisch oder halbautomatisch wirkendes- Kurvenschreibgerät
durch Austausch des Markierers des Gerätes 68 mit einem optischen Abnahmekopf und
4.) hohe Aufzeichnungsgeschwindigkeit und ein Kopf 11 mit hohem Wirkungsgrad.
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Die Wirksamkeit der Erzeugung tangential gerichteter Kräfte durch
das Zusammenwirken von Polfläche zu Platte ist erheblich vergrößert. Da in dem Luftspalt
zwischen Kopf 11 und Platte 10 kein-Papier vorhanden ist, kann die Gesamtstärke
des
Luftspaltes die Größenordnung eines Tausendstel Zoll haben oder aber ein Pünftel
der Gesamtstärke desxBuftspaltes, wenn Papier zwischengelegt wird. ei den oben beschrieben-en
Ausführungsbeispielen handelte es sich um Vorrichtungen mit zwei Magnetsätzen, die
parallel zu jeder Achse der Bewegung angeordnet sind; die Vorrichtung kann aber
auch so ausgeführt werden, daß nur eine Achse und zwei im Abstand zueinander und
parallel verlaufende Magnetsätze verwendet werden. Es ist ferner möglich, eine Vorrichtung
mit zwei Achsen zu bauen und jeweils nur einen Magnetsatz je Achse zu verwenden.
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Der Erfindungsgegenstand ist in der obigen ;B"eschreibung an Hand
von Beispielen erläutert worden, bei denen eine horizontal angeordnete Markierungsvorrichtung
zur Anwendung gelangt; die neue Vorrichtung ist aber auch für andere Zwecke zu gebrauchen
und kann auch in anderen Stellungen und Lagen benutzt werden. Die neue Vorrichtung
kann beispielsweise dazu dienen, eine Relativbewegung zwischen dem Kopf und der
Platte für irgendwelche Funktionen zu erzeugen, die programmiert werden können.
Der plattenförmige Teil kann auch vertikal angeordnet sein, um einen Schreibvorgang
oder Zeichenvorgang in einer vertikalen Ebene durchführen zu können. Auch kann die
Gesamtanordnung der Vorrichtung umgekehrt werden, und der Kopf kann festgehalten
werden, um eine Bewegung des plattenförmigen Teils über dem Kopf herbeizuführen.
Bei einer solchen Anordnung könnte
der-plattenförmige Teil ein
Werkstück tragen und die Vorrichtung könnte dazu dienen, das Werkstück an einer
Bearbeitungsstelle mit digitalem Antrieb vorbeizuführen, also beispielsweise an
der Schneidkante einer Werkzeug--maschine. Der Werkzeugräger kann selbstverständlich
dazu benutzt werden, eine beliebige Vielzahl von Werkzeugen zusätzlich zu einer
Narkierungsfeder zu tragen, wobei eine typische Anwendung ein Gravierwerkzeug ist,
welches zur Verarbeitung von nichtmagnetischen Metallen und anderen Materialien
dient.
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In der obigen'Beschreibung ist die Erfindung an Hand einiger Ausführungsbeispiele
im einzelnen näher erläutert worden; es versteht sich indessen von selbst, daß zahlreiche
Ausführungsformen denkbar sind und daß der Fachmann Änderungen ah dem Erfindungsgegenætand
vornehmen kann, ohne deshalb den Rahmen der Erfindung verlassen zu müssen.
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Patentansprüche