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Magnetische Positionierungsvorrichtung Die vorliegende Erfindung
bezieht sich auf Aufzeichnungsgeräte und auf Steuersysteme, die in Verbindung-mit
Aufzeichnungsgeräten und anderen Positionierungsvorri¢htungen betrieben werden können.
Sie stellt eine Verbesserung der in der US-Patentchrift Nr. 3.376.578 beschriebenen
Vorrichtung dar.
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Die dem oben erwähnten US-Patent zugrundeliegende Erfindung stellt
eine magnetische Schrittschaltvorrichtung dar, welche einen Kopf beinhaltet, der
über einer Platte bewegt werden kann und eine Markierungseinrichtung zum Aufzeichnen
von Daten auf einem auf'der Platte angebrachten Papierblatt oder dergleichen trägt
Im Kopf sind Sätze aus Magneten untergebracht, wobei jeder Magnetsatz aus mehreren
einzelnen Magneten, typischerweise aus dreien besteht. Man spricht dann von einem
sogenannten Drei-Phasen-System.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein zweiphasiges, polarisiertes
System zu sehatfen, welches gegenüber dreiphasigen und hönerphasigen Vorrichtungen
zahlreiche Vorteile besitzt,
Ein Zwei-Phasen-System enthält in jedem
Magnetsatz zwei Magneten und arbeitet wie ein vierphasiges System mit doppelseitig
gerichteten Strömen in jeder Spule.
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Das der vorliegonden Erfindung entsprechende Zwei-Phasen-System gestattet
eine einfache Spulen- und S,pulenkernanordnung. Das zweiphasige System benutzt einen
permanenten, polarisierenden oder eine Vormagnetisierung bewirkenden magnetischchen
Kraftfluss, wie er etwa von Permanentmagneten erzeugt werden kann. Der Kraftfluss
äussert sich in einer konstanten Ha-ltekraft. Die Spulenverluste lassen sieh verringern,
weil die Permanentmagneten einen Teil der für die Schrittschal-toperation benötigten
Energie liefern. Eine kürzere Zeitkonstante lässt sich erreichen, da die Querdurchflutungswege
in den Spulenkernen so-ausgelegt werden können, dass sie leicht im Sättigungsbereich
arbeiten. Dadurch wird die Induktivität bei der Vormagnetisierung geringer. Das
Zwei-Phasen-System erlaubt ferner während einer Schrittschaltoperation die Verwendung
von Beschleunigungs- und Bremsströmen in den auf andere Weise nicht erregten Spulen,
so dass alle Spulen praktisch während der gesamten Zeit in Betrieb sind.
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Weitere Ziele, Vorteile, Wesensmerkmale und Ergebnisse dieser-Erfindung
gehen aus der folgenden Beschreibung hervor.
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Die Zeichnungen und die Beschreibung dienen zur Erläuterung bevorzugter
und als Beispiel gedachter Ausftihrungsformen dieser Erfindung.
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Die Erfindung lässt sich wie folgt zusammenfassen: In einer magnetischen
Positionierungsvorrichtung wird ein Markierungswerkzeug zum Aufzeichnen von Kurven,
Diagrammen und anderen Daten über eine Pläche bewegt. In einem Kopfteil sina tur
jede von zwei senkrecht zueinander verlaufenden achsen zwei parallele Magnetsätze
vorgesehen. Ein plattenförmiger Körper enthält Bereiche aus magnetischem Material,
die in Gestalt eines Rasters
angeordnet sind. Treiberschaltungen
erregen Magnetspulen wahlweise in Abhängigkeit vön Eingangsschrittsignalen, um den
Kopf längs jeder Achse über die Platte führen zu können.
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Die Zeichnungen zeigen: Fig. 1 die Draufsicht auf ein Tisch-Aufzeichnungsgerät,
das eine bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung enthält, Fig. 2 die räumliche
Ansieht der Unterseite des Kopfteil's von Fig. 1, wobei der Mark-ierungsstift weggelassen
i'st; Fig. 3 die perspektivische Ansicht der Oberseite des Kopfes, wobei die Abdeckung
der Oberseite weggelassen ist; Fig. 4 in vergrösserter Darstellung einen längs der
Linie 4-4 von Fig. 2 ausgeführten Schnitt; Fig. 5 die räumliche Ansicht eines umgedrehten
Rahmens; Fig. 6' die räumliche Ansicht einer,Spulen- und Polschuh-Baugruppe; Fig.
7 die räumliche Ansicht eines Teils des Gehäuses; Fig. 8 eine vergrösserte, teilweise
im Schnitt gezeigte Ansicht des Gerätes von Fig. 1, wobei der Schnitt längs der
Linie S-S von Fig. 1 geführt worden ist; Fig. 9 eine vergrösserte Draufsicht auf
den Markierungsstift von Fig'. i; Fig. 10 einen längs der Linie 10-10 von Fig. 9
geführten Schnitt;
Fig. 11 anhand eines der Fig. 4 ähnlichen Schaubildes
die Arbeitsweise der Vorrichtung; Fig. 12 in einer ähnlichen Darstellung wie in
Fig. 11 eine alternative Bauform zum Erzielen des vormagnet'isierenden Kraftflusses;
Fig. 13 ein schematisches elektrisches Schaltbild einer bevorzugten Schaltung zum
Steuern der Vorrichtung; und Fig. 14 ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung der
Arbeitsweise der in Fig. 13 gezeigten Schaltung.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Vorrichtung enthält einen plattenförmigen
Körper 20 und ein Kopfteil 21. Die Oberseite des plattenförmigen Körpers trägt ein
aus unmagnetischem Material bestehendes Raster, in das Felder-aus magnetischem Material
eingebettet sind, wobei die auf di-ese Weise sich ergebende gitterförmige Einrichtung
erste und zweite Achsen bestimmt, die normalerweise rechtwinklig zueinander verl-aufen.
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Diese Achsen werden manchmal auch als x-Achse und als y-Achse bezeichnet.
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Zzeckmässigerseise besteht der plattenformige Körper 20 aus einer
Tafel oder Platte 24 aus ferromagne-tischem Material, etwa Eisen, in das mehrere
parallel verlaufenda, Vertiefungen 25 eingearbeitet sind, wobei eine Gruppe von
Vertiefungen zur x-Aohse und eine andere Gruppe von Vertiefungen zur y-Achse senkrecht
verläuft (Fig. ii). Felder oder Rippe aus magnetischem Material 26 stehen aufrecht
zwischen diesen Vertiefungen In der in den Zeichnungen gezeigten bevorzugten Ausführungsform
verlaufen die Vertiefungen rechtwinklig zueinander und, längs beider Achsen, im
gleichen Abstand voneinander, wobei die- aufragenden Rippen aus magnetischem Material
einen viereckigen Querschnitt besitzen. In einer typischen Ausführungsform sind
die
Vertiefungen oder Kerben 25 etwa 0,5 mm breit und etwa 0,5 mm tief. Ihre Mittellinien
sind läng-s beider Achsen etwa i mm voneinander entfernt. Die Vertiefungen könnten
offengelassen werden, wobei die Luft-als unmagnetisches Material dienen würde. Vorzugsweise
full-t man die Vertiefungen jedoch mit einem Kunststoff oder einem anderen unmagnetischen,
festen Stoff aus, um eine glatte Oberfläche auf dem plattenförmigen Körper zu erzielen.
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In einem typischen Aufzeichnungsgerät ruht ein Papierblatt 28 auf
dem plattenförmigen Körper 20 und das Kopfteil wird über das Blatt bewegt. Einrichtungen
zum Festhalten des Papiers in gesicherter Lage auf dem plattenförmigen Körper können
vorgesehen werden. Eine derartige Einrichtung ist in der oben erwähnten US-Patentschrift
erläutert.
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Der Kopfteil enthält vier Magnetsätze 30, 31, 32 und 33, die in einem
Gehäuse oder Träger 34 befestigt sind, wobei die Polflächen der Magneten an der
Oberfläche des Trägers liegen.
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Der Träger 34 ist zweckmässigerweise eine Aluminium- oder Kunststoffplatte,
welche vier Öffnungen 35 besitzt, in denen die Magnetsätze untergebracht werden
können. Die Platte besitzt ferner eine zentrale Öffnung 36 flir eine Luftlagerschraube,
die unten noch näher beschrieben wird.
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Die Magnetsätze 30 und 32 sind parallel zu einer der Raster achsen,
beispielsweise zur x-Achse, angeordnet und werden zum Bewegen und Positionieren
des Kopfteils längs der x-Aohse benutzt. In gleicher Weise werden die'Magnetsätze
31 und 33 zum Verschieben und Positionieren des- Kopfteiles längs der anderen Achse,
in dem hier angenommenen Beispiel also längs der y-Aohse, verwendet.
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Der Aufbau der fler Magnetsätze- kann gleich. so in. Einer dieser
Magnetsätze soll jetzt beschrieben werden. Jeder Satz besteht aus zwei Magneten
und jeder Magnet besitzt zwei Polsohuhe.
Der Magnetsatz 30 enthält
einen Rahmen'40 und-Polschuhe 41 @ 42, 43 und 44 (Fig. 4). Jeder dieser Polschuhe
-41-44 besteht aus einem Stapel ausgestanzter Lamellen, Zwei Polschuhe 41 und 42-sind
zusammen mit einer darin befindlichen Spule 46 in Fig. 6 dargestellt. Fig. 3 zeigt
den Rahmen 40 von oben -und Fig. 5 von unten. Jeder der Polschuhe besitzt eine seitlich
abstehende Schulter an jeder oberen Kante, so dass er in entsprechende Vertiefungen
des Rahmens 40 eingeschoben werden kann, Ein u-förmiges Joch 47 ist mit einer Schiene
4,8 des Rahmens-40 verbunden, und zwar mit Hilfe einer Schraube. Ein gleichermassen
aufgebautes Joch 49 ist an der Schiene 50 des Rahmens 40 befestigt. Der Rahmen 40
besteht aus unmagnetischem Material, etwa aus Aluminium. In einer bevorzugten Ausführungsform
dieser Erfindung bestehen die Joche 47 und 49 aus Permanentmagneten, die einen vormagnetisierenden
oder po-larisierenden Kraftfluss in den zugeordneten Polschuhen bewirken.
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Die Polfläche jedes der Pol schuhe 41-44 weist eie oder mehrere rippenförmige
Erhöhungen aus magnetischem Material auf und ist vorzugsweise mit mehreren Rippen
der gleichen Breite und des gleichen Abstandes wie die Felder 26 des magnetischen
Materials im plattenförmigen Körper 24 versehen.
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Die Magnetsätze sind in entsprechenden Öffnungen des Trägers 34 untergebrach-t
und werden dort mit Hilfe von Schrauben 52 befestigt. Die Öffnungen 53 im Rahmen
40 (Fig. 5) und der Kanal 54 im Rahmen 40 (Fig. 8) bi-eten Raum fiir die Verdrahtung.
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An den vier Ecken des Kopfteils können Fiillklötze 56 angebracht werden,
um eine gleichmässige äussere Form zu erreichen. Die Klötze werden mit Hilfe eines
Bandes 57 und Schraube (nicht dargestellt) befestigt, Eine Abdeckplatte 58 fur die
Oberseite kann über den Magnetsätzen angebracht werden, um der Vorrichtung ein besseres
Aussehen zu geben und sie vor Verschmutzung zu schUtzen.
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Zur räumlichen Trennung des Kopfteils vom platenförmigen Körper können
Einrichtungen vorgesehen werden, welche einen direkten Kontakt zwischen den beiden
Einrichtungen verhindern oder welche eine Berührung zwischen dem Kopfteil und dem
auf dem plattenförmigen Körper liegenden Papier verhüten. Dabei werden dann auch'Reibungslçräfte
zwischen den beiden Körpern vermieden. Zu diesem Zweck können verschiedene Anordnungen,
etwa Fluidlager, Räder oder Kugeln, benutzt. werden. Das in der oben erwähnten US-Patentschrift
beschriebene Luftlager soll auch im Kopfteil der vorliegenden Erfindung verwendet
werden.
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Eine Zuführungsleitung für Pressluft und ein Kabel für elektrischen
Änschluss können in einer Steuerleitung .60, welche mit dem Kopfteil 21 verbunden
ist, untergebracht werden. Die Luft-Zuführungsleitung der Steuerleitung mündet in
eine Röhre 61, die von einer Schraube 62 gehalten wird. Die Schraube 62 sitzt in
cjer Öffnung 36 des Trägers 34 (Fig. 8). Ein Kanal 63 in der Schraube 62 stellt
eine Verbindung mit vier Kanälen 64'her, welche von der Schraube radial nach aussen
durch den Träger 34 verlaufen und in Auslassöffnungen 65 (Fig. 2) enden. Eine Dichtung
66 sorgt für einen dichten Abschluss zwischen der Röhre 61 und dem Träger. Eine
andere Dichtung 67 sorgt für einen dichten Abschluss zwischen der Schraube 62 und
dem Träger.
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Bei dieser Anordnung ergibt sich ein konstanter Luftstrom durch die
Luftzuführungsleitung in der Steuerleitung 60 hindurch in den Kopfteil, von dort
aus durch die I(anäle 64 und die Öffnungen 65 nach aussen zwischen die Unterseite
des Kopfteils und die Oberseite des plattenförmigen Körpers. Dieser luftstrom sorgt
für ein Luftpolster zwischen den beiden Einrichtungen.
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Die durch die magnetische Kopplung zwischen den Körpern bestehende
Anziehungskraft wird durch die Abstosskraft des Luftpolsters ausgelichen, wenn man
die Eigenschaften der Austrittsöffnungen des Luftlagers und den Druck der zugeftihrten
Luft entsprechend einstellt, wobei der Kopfteil dann praktisch in gleichbleibend
ein Abstand über dem plattenförmigen Körper verbleibt. Dieser Abstand liegt typischerweise
in der Grössenordnung von etwa einigen ilundertstel MillimeternO
Es
sei nun auf Fig. 1 Bezug genommen. Eine Halterung 7Ü für ein Werkzeug oder eine
Markierungseirichtung kann an einer Ecke des Kopfteils 21 mit Hilfe von Schrauben
71 bebefestigt werden. Die verschiedensten Werkzeuge und Markie-rung-seinrichtungen
und die verschiedensten Halterungen können verwendet werden. Eine bevorzugte Ausführungsform
ist, in Fig. 9 und Fig. 10 dargestellt. Ein Ärm 72 befindet sich innerhalb des Körpers
73 auf einer Feder 74. Die Feder ist' mit Hilfe einer Schraube 75 mit dem Körper
verbunden. Eine-Schreib-oder Zeichenfender oder ein entsprechender Stift ist in
eine Öffnung am äusseren Ende des armes 72 eingeechraubt. Im Körper 73 befindet
sic ein Elektromagnet 77, der, wenn er erregt wird, den Arm 72 anzieht und die Spitze
des Zeichen--oder Schreibstiftes 76 vom Papierblatt oder von der Folie 28, die sich
auf dem plattenförmigen Körper 20 befindet, abhebt. Ein Ring 78 ist mit dem Körper
des Zeiehenstiftes 76 verbunden.
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Der Ring bildet zusammen mit Stiften 79 eine Befestigungs- und Einstelleinrichtung
und ein Führungselement für eine vertikale Bewegung des Zeichenstiftes. Die Stifte
79 sind in einer Platte 80 befestigt. Die Platte 80 sitzt in einem Vorsprung-81
des Körpers 73.Eine Feder 82 drückt die Platte 80 nach oben und ein Knopf 33 kann
dazu benutzt werden, einen manuelle Druck auf die Feder 32 auszuüben, um die Stifte
79 aus den Öffnungen 85 des Ringes 78 llerauszubringen.
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Der Körper des Zeichenstiftes kann gedreht werden, um die vertikale
Position der Spitze richtig einzustellen. Dazü muss der Knopf 83 niedergedrückt
werden, um die Stifte 79 vom,Ring 78 zu trennen. Nach der gewünschten Einstellung
wird der Knopf -83 wieder losgelassen, so dass die Stifte 79 wieder in die Öffnungen
85 des Ringes 78 zurückkehren knnnen und dabei den Ring in seiner jetzigem Stellung
festhalten. Die Stifte 79 sand geiTligend lang, so dass der Zeichenstift nach oben
und unten mit hilfe des Magneten 77 bewegt werden kann, ohne dass
die
Stifte 79 dabei aus den Öffnungen 85 herauskommen. Auf diese Weise wird für eine
Führung und Lagerung des oberen Teils des Zeichenstiftes 76 gesorgt.
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Die Arbeitsweise der Vorrichtung soll nun anhand des in Fig.
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11 gezeigten Schaubildes erläutert werden. Der Polschuh 41 besitzt
zwei Polflächen a und c. Jede Polfläche besteht aus einem einzelnen rippenförmigen
Stück, das im wesentlichen genau so breit ist wie eines der Felder 26 auf dem plattenförmigen
Körper 24 (Fig. 11). Jede Polfläche könnte andererseits natürlich auch mehrere voneinander
getrennte rippenförmige Stücke aufweisen, so wie dies in Fig. 4 gezeigt ist.
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Die Polflächen a und c besitzen einen solchen Abstand voneinander,
dass dann, wenn eine Polfläche sich über einem Feld 26 aus magnetischem Material
des plat'tenförmigen Körpers befindet, die andere Polfläche über einem Feld aus
unmagnetischem Material steht. D.h., der Abstand zwischen den Mittellinien der l'olflächen
a und c ist gleich p(n+ffi) , wobei n eine ganze Zahl und p die Rasterteilung oder
der Abstand zwischen der Mittellinie einer Vertiefung oder einer Rippe zur Mittellinie
der anderen Vertiefung oder anderen Rippe des plattenförmigen Körpers ist.
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Die Polschuhe Z2, 43 und 44 sind genauso aufgebaut.
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Die Polschuhe 41 und 42 des Magneten 47 besitzen einen' solchen abstand
voneinander, dass die Polflächen a und a' zur gleichen Zeit Uber einem magnetischen
Bereich oder einer Rippe stehen. d.h., der Abstand zwischen den Mittellinien der
Polschuhe ist gleich n.p.
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Der Magnet 49 ist genauso aufgebaut wie der Magnet' 47.
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Die beiden Magneten des Satzes sind so angeordnet,, dass,wenn die
Polflächen eines Magneten direkt über einer Rippe oder einer Vertiefung stehen,
die Polflächen des anderen Magneten gerade auf der Mitte zwischen der Rippe und
der Vertiefung sich befinden Die Mittellinien entsprechend-ar Polflächen der
beiden
Magneten besitzen also einen Abstand voneinander, der gleich p(n#1/4 ist. Die beiden
Magneten eines Satzes werden als A-Phasen-Magnet und als B-Phasen-Magnet bozeichnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung, in der zwei parallele Magnetsätze,
so wie in Fig. 2 dargestellt, benutzt werden, sind die Magneten eines Satzes, hier
des Satzes 30, so angeordnet, dass' der A-Phasen-Magnet links und der B-Phasen-Magnet
rechts sitzt, während die Magneten des anderen Satzes, hier des Satzes 92, so angeordnet
sind, dass der B-Phasen-Magnet links und der A-Phasen-Magnet rechts sitzt. Diese
Anordnung gestattet einen besseren Kräfteausgleich, so wie in der oben erwähnten
US-Patentschrift erläutert. Bei dieser Anordnungsart besitzen die Magneten eines
Satzes einen Abstand voneinander, der gleich p(n+4) ist, und die Magneten des anderen
Satzes weisen einen Abstand voneinander auf, der gleich p(n-4) ist. Sind die A-Phasen-Magneten
beider Sätze links oder rechts angeordnet, dann ist der Abstand für beide Sätze
gleich, dh. entweder p(n+4) oder p(n-4).
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In Fig. 11 fliesse der volle Strom iA, wobei er den durch die Vormagnetisierung
mit hilfe der Permanentmagneten erzeugten Kraftfluss in den Polflächen a und a'
unterstützt und den Kraftfluss in den Polflächen c und s' nahezu auf den Wert Null
reduziert. Zu diesem Zeitpunkt ist der Strom iB in- der Spule des Magneten 49 gleich
Null und der Kraftfluss in den Polflächen d, d', b und b' nahezu gleich und etwa
halb so gross wie der in den Polflächen a und a'. Die Zeiger für b-b' und d-d' sind
etwa ein Viertel so gross wie diejenigen von a-a'.
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Die Zeiger d-d' sind gegenüber den h gern iS-b t um 180° vcrdreht,
so dass b-b' und d-d' keine Tangentialkräfte te erster Ordnung zwischen dem Kopf
und der Platte in horizontaler Richtung hervorrufen. Unter diesen Umständen bleibt
der Kopf in der in Fig. -11 gezeigten Position.
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Um den Kopf nach rechts zu bewegen wird der A-Phasen-Strom abgeschaltet
und der B-Phasen-Strom angeschaltet. Die Polarität des B-Phasen-Stroms ist so, dass
der Strom die Zeichenebene am Pol schuh 47 verlässt und in die Zeichenebene am Pol
schuh 44 eintritt. Der magnetische Kraftfluss bei d und d' wird gleich Null und
der Kraftfluss bei b und b' erreicht einen maximalen Wert, so dass eine positive
Kraft entsteht, welche den Kopf nach rechts bewegt. Ein weiterer Schritt nach rechts
kann erreicht werden, wenn man nun den B-Phasen-Strom abschaltet und den A-Phasen-Stroin
mit einer Polarität anschaltet, die entgegengesetzt zu der in Fig. 11 gezeigten
Polarität ist. Der Kopf führt diesen weiteren Rechtsschritt aus, wobei die Polflächen
c und c1 über den Rippen oder über den magnetischen Bereichen der Platte 24 stehen.
Zur Ausführung des nächsten Schrittes muss der A-Phasen-Strom abgeschaltet und der
B-Phasen-Strom mit einer Polarität angeschaltet werden, die zur oben erläuterten
Polarität entgegengesetzt ist. Der nächste Schritt wird ausgeführt, indem man die
Ströme unter der in Fig. 11 gezeigten Bedingung fliessen lässt. Die Ausführung von
Schritten in der umgekehrten Richtung lässt sich erreichen, wenn man die Ströme
in der umgekehrten Folge schaltet. Es liegt also auf der Hand, dass eine Vier-Phasen-Schrittschal,-toperation
mit der Zwei-Phasen-Konstruktion der dieser Erfindung entsprechenden Vorrichtung
ausgeführt wird. Wenn zwei Magnetsätze parallel verwendet werden, dann werden entsprechend
die A-Phasen-Spulen beider Sätze oder die B-Phasen-Spulen beider Sätze zur gleichen
Zeit erregt.
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Ein schnellerer Betrieb kann erreicht werden, indem man Beschleunigungs-
und/oder Bremsströme durch die normalerweise nicht erregten Spulen schickt. So kann
beispielsweise nach dem Erregen der B-Phasen-Spule und nach dem Abschaltet der A-Phasen-Spule
und nach dem Bewegen des Kopfes um ein kleines Stück ein -Stromimpuis zur A-Phasen-Spule
übertragen werden, dessen Polarität entgegengesetzt zu dem in d-er A-Phasen-Spule
vorher-
benutzten Strom ist. Dieser Stromipuls reduziert den Kraftfluss in den Polflächen
a und at und erhöht den Kraftfluss in den Polflächen c- und c', so dass eine zusätzliche
Kraftkomponente entsteht, welche die Bewegung bes-chleunigt.
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Danach kann ein anderer Stromimpuls entgegengesetzter Polarität zur
A-Phasen-Spule übertragen werden, um-eine der Bewegung entgegenwirkende Kraftkomponente
zu erzeugen, wodurch die Bewegung abgebremst und Überschwingerscheinungen gedämpft
werden.
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Eine alternative Ausführungsformm welche fortgesetit erregte Spulen
an Stelle von Permanentmagneten henutzt, ist in Fig.
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12 dargestellt. Elemente, welche den in Fig. ii gezeigten Teilen entsprechen,
sind mit den gleichen Bezugszahlen versehen.
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Die Joche 47' und 49t können die gleiche Gestalt wie die Permanentmagnet-Joche
47 und 49 haben und sie können in der gleichen bSeise eingebaut seinn. Sie bestehen
jedoch nicht aus Permanentmagneten sondern nur aus magnetischem Material, und sie
sind aus Lamellen mit sich überlappenden Verbindungen aufgebaut und bilden mit den
Polschuhen eine Einheit. Die Spulen 90, 91 und 92 und 93 sind auf den Jochen befestigt
und werden mit geeigneten Strömen erregt, um die gleichen vormagnetisierenden Kraftflüsse
zu erzeugen wie mit Hilfe der Permanentmagneten 47 und 49.
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Eine Schaltung zur Erregung der Spulen der Magneten ist in Fig. 13
dargestellt. Diese Schaltung enthält einen Taktimpulsgenerator 100, eine logische
"At"-Schaltung 101, eine logische "A@"-Schaltung 102, eine logische "B+"-Schaltung
103 und eine logische "B-"-Schaltung 104. Ein A-Phasen-Steuerverstärker 105 liefert
den Strom für die Spulen 106 und 107 der A-Phasen-Magneten. Ein B-Phasen-Steuerverstärker
108 liefert Strom für die Spulen 109 und iiO der B-Phasen-Magnetcn.
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Eine Beschleunigungs- und Bremstaktschaltung 111 sorgt für die Beschleunigungs-
und Bremssteuerung. Diese letztgenannte Schaltung ist eine zweckmässige aber nicht
notwendige Ein richtung in dieser Erfindung Die in Fig. 13 gezeigte Schaltung sorgt
fur die Steuerung längs einer Achse. Eine ähnliche Schaltung wird für die andere
Achse benutzt, Ein Vorwärtsschrittsignal wird zur Eingangsleitung 113 übertragen,
um den Kopf in der einen Richtung zu bewegen Ein Rückwärtsschrittsignal wird zur
Leitung 114, Xibertragen, um den Kopf in der entgegengesetzten Richtung zu bewegen.
Der Taktgenerator 100 liefert Taktimpulse für den Betrieb der Schaltung über vier
Ausgangsleitungen, die als Taktleitung 1, Taktleitung ?, Taktleitung 3 und Taktleitung
4 gekennzeichnet sind. Der Taktgenerator 100 liefert diese Taktimpulse in Abhängigkeit
von Schrittsignalen auf der Leitung 115. Die Arbeitsweise des Taktgenerätors ist
in den unteren vier Diagrammen von Fig. 14 gezeigt. Der Taktgenerator enthält zwei
Flip-Flop-Schaltungen 116, vier Gatterschaltungen 117 und vier Ausgangsverstärker
118. Die Schrittsignale auf den'Leitungen 113 und 114 werden über ein Gatter 119
und ein Gatter 120 zur Leitung 115 übertragen. Das Gatter 119 sorgt für eine Kombination
der Vorwärtsschritt- und Rückwärtsschritt-Signale und das Gatter 120 unterbindet
jegliche Operationen der Schaltung, solange kein Signal über die Anschaltleitung
übertragen-worden ist, welches anzeigt, dass die Vorrichtung- angeschaltet wurde.
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Diese Eigenschaft ist wünschenswert, da Schrittsignale von räumlich
entfernten Signalqullen kommen können, welche nicht unbedingt der Kontrolle, durch
den Operateur des jeweiligen Aufzeichnungsgerätes unterliegen. Über eine Rücksetz-Leitung
kann der Taktgenerater auf seinen Aufangszustand zurückgesetzt werden. Eine Sperr-Leitung
sperrt den Betrieb der Schaltung, wenn bestimmte Kriterien nicht, erftillt sind,
etwa w¢nn die Luftpumpe nicht angeschaltet ist.
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Jede der logischen Folgesteuerschaltungen enthält sechs Gatter 125,
deren Ausgänge mit einem Gatter 126 verbunden sind, um das Spulen-Signal als Eingangssignal
zum Steuerverstärker zu übertragen. Ein Signal aus der logischen "A+"-Schaltung
erzeugt einen positiven Strom in der A-Phasen-Spule und ein Signal aus der logischen
"A-"-Schaltung bewirkt einen negativen Strom in der A-Phasen-Spule, Die B-Phasen-Schaltungen
arbeiten in ähnlicher Weise. Die Ausgänge des Taktgenerators sind mit den Gattern
der logischen Folgestenerschaltungen in der in Fig. 13 gezeigten Weise verbunden.
Die Vorwärtsschritt-Signale und Rückwärtsschritt-Signale werden über Gatterschaltungen
127 und 128 und eine Flip-Flop-Schaltung 131, welche fortgesetzt ein Ausgangssignal
liefert, zugeführt. Beschleunigungs- und Bremssignale werden entsprechend über die
Leitungen 129 und 130 übertragen.
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Die Beschleunigungs- und Brems-Taktschaltung ili enthält drei monostabile
Flip-Flop-Schaltungen oder monostabile Sperrschwinger 133, 134 und 135, die in Reihe
geschaltet sind und von der Schrittsignalleitung 115 aus augesieuert werden. Die
Flip-Flop-Schaltung 133 wird durch ein Schrittsignal gesetzt.
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Die Flip-Flop-Schaltung 134 wird gesetzt, wenn die Flip-Flop-Schaltung
133 zurückgesetzt wird. Durch das Setzen der Flip-Flop-Schaltung 134 wird das Beschleunigungssignal
ausgelöst.
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Die Flip-Flop-Schaltung 135 wird gesetzt, wenn die Flip-Flop-Schaltung
134 in den Rücksetzzustand übergeht. Durch das Setzen der Flip-Flop-Schaltung 135
wird das Bremssignal erzeugt.
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Es, sei nun auf Fig. 14 Bezug genommen. Das Diagram von Fig. 11 zeigtden
Zustand an Ende des Taktes. Ein Vorwärtsschritt-Signal löst den Takt 2 aus, nacht
das "A+"-Spulensignal gleich Null und erzeugt ein "B+"-Spulensignal. Der A-Spulensttrom
wird gleich Null und in der Spule fliesst ein positiver Strom.
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Kurz danach erzeugt das Beschleunigungesignal auf der Leitung 129
ein "A-"-Spulensignal, das das sich' i'n";#inem negatives Strom
in
der Spule A äussert. Dann b-ewirkt das Bremssignal auf der Leitung 150 ein "A+"-Spulensignal,
welches zu einem positiven Strom in der Spule A fahrt. Ein weiteres Vorwärtsschritt-Signal
leitet Takt 3 ein, wobei die gleiche Operationsfolge mit unterschiellichen Spulensignalen
und Spulentrömen, so wie in Fig. 14 dargestelltm abläuft.