DE2008171C3 - Vorrichtung zum fotoelektrischen Abtasten einer auf einer Unterlage dargestellten UmriBNnie - Google Patents

Description

cu diesem Ergebnis führende Aufbau der Vorrichtung Das Okularloch 12 ist aus der optischen Achse 30

,vird mit einfachen Mitteln erreicht, denn die Vor- versetzt und es sei erwähnt, daß der Strahl fünfmal

Λ-cnüung eines Reflexionsprismas gesl-iitet. daß die rellekticrt wird, das heißt in ungerader Anzahl,

optische Achse des Relkxionsprismas mit der Rola- Wenn daher das Prisma um die optische Achse 30

Lionsachse des Prismas zusammenfallen kann, so 5 rotiert, zu der es symmetrisch angeordnet ist, folgt

daß jeglicher Aufwand zur Erzielung einer ausgc- der Punkt 29 einem kreisförmigen Weg mit der

wuchteten Rotation des Prismas entfällt. Ferner er- optischen Achse 30 als Zentrum und der Punkt 29

mügliclu die Anwendung des Lufiiurbinenantriebs, führt dabei zwei Umdrehungen bei je einer Um-

daß der das Relkxionsprisma haltende Rotor mit drehung des Prismas aus.

einer minimalen Anzahl sich drehender Teile auf io Da die obere und untere Fläche 14 bzw. 22 senkeinfache Weise auf eine Umdrehungszahl gebracht recht zu der optischen Achse stehen, bleibt die Länge werden kann, die wesentlich über der mit einem des Weges durch das Prisma konstant, wenn das Elektromotor erziclbaren Drehzahl liegt. Prisma rotiert, und folglich kann das Prisma mit

In Ausgestaltung der Erfindung ist dem das Re- nichtparallelcm Licht beschickt werden, ohne daß fiexionsprisma tragenden Rotor eine Drehzahlrege- 15 Astigmatismus eingeführt wird. Außerdem besteht lungseinrichtung zugeordnet, die eine clektrodyna- der Vorteil,' daß das Prisma, wenn es korrekt monmischc Bremse einschließt, so daß die Drehzahl des tiert ist, dynamisch in bezug auf die optische Achse Rotors konstant gehalten werden kann. Nach einem (die auch die Rotationsachse ist) ausbalanciert ist, weiteren Merkmal im Rahmen der Erfindung ist der und es kann daher mit hoher Drehzahl in UmRotor in Luftlagern gelagert, so daß der Reibungs- 20 drehung versetzt werden, ohne daß unerwünschte widerstand auf ein Minimum herabgesetzt und ein Wirkungen auf Grund von Unwucht zu befürchten sehr einfacher Lageraufbau gegeben ist. sind.

Weitere Ausgcstaltungseinzclheiten sind in den In konventionellen llmrißliniennachlaufköpfcn ist

restlichen Untcransprüchen gekennzeichnet. es üblich, den Abtastfleck bei einer Hauptfrequenz,

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines 25 das heißt, bei 50 oder 60 Zyklen je Sekunde, vibrie-

in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausfüh- ren zu lasten oder anzutreiben, und die Zeitdauer

rungsbeispiels erläutert. Es zeigt eines halben Zyklus i>.t natürlich erforderlich, um

Fig. 1 ein Schema, das den Weg eines Lichtflecks jede Änderung in der Richtung der Umrißlinie zu

durch ein rotierendes Prisma zeigt, welches einen erfassen und den Steuer- bzw. Regelvorgang zu

Abtastkreis erzeugt, 30 starten, welcher ein Steuerungssignal erzeugt. Mit

Fig. 2 ein dem der Fig. 1 ähnliches Schema, je- einem ausbalancierten Rotationsglied — z.B. einem

doch im rechten Winkel zu F i g. 1 gesehen, Pechan-Sehmidt-Prisma, wenn es wie beschrieben

Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch eine Aus- benutzt wird — ist es möglich, bei einer höheren fülmingsform eines Umrißliniennachlaufkopfs nach Drehzahl zu arbeiten und einen Nachlaufkopf vorder Erfindung, 35 zusehen, in dem die Abtastanordnung ζ. Β. mit

Fig. 4 eine Reihe von Diagrammen, die Signale 6000UpM angetrieben wird. Diese Drehzahl kann

zeigen, die während des Betriebs erzeugt werden und in einer sehr einfachen Weise durch Verwendung

Fi g. 5 eine Schaltung zur Beeinflussung der Wir- eines Luftturbinenantriebs und durch die Verwen-

belstrombrcmsc für die Drehzahlregelung des rotie- dung von hiftgcschmicrtcn Lagerungen erreicht wer-

renden Prismas. 40 den. Dies ergiht ein Abtastniaß von 200 Zyklen je

(lemiiß Fig. 1 ist eine lochplatte 11 mit einer Sekunde, wobei in Rechnung gestellt ist, daß der

Öffnung in Form eines Okularlochs 12 versehen, Abtastfleck zwei Umdrehungen bei je einer Um-

clurch das Licht von einer Quelle (nicht gezeigt) in drehung des Prismas macht.

Form eines Strahls 13 austritt. Der Strahl 13 trifft Bei Benutzung eines Nachlaufkopfs ist es nötig, auf eine obere Flüche 14 eines Prismas (Pechan- 45 dasjenige Material /u berücksichtigen, das das Schmidt-Prisma) auf. Das Prisma besitzt einen Luft- Schneidwerkzeug — sei es ein Saucrstoffschneidspalt 15 und die beiden schrägen Seitenflächen 16 brenner oder ein Fräswerkzeug — unvermeidlich und 17 sind versilbert, um reflektierende Flächen zu beim Herausarbeiten der auszuarbeitenden Fläche bilden. Nachdem der Strahl 13 in das Prisma einge- b/w. des Werkstücks wegnimmt. Wenn die Achse treten ist, legt er als Strahl 18 seinen Weg zurück. 50 der SauerstofTschneidflamme oder des Fräswerkzeugs bis er den Luftspalt 15 erreicht, wo er als Strahl 19 einen Weg beschriebe, der genau der Umrißlinic entreflektiert wird und dann auf die versilberte Fläche spräche, würde das resultierende Werkstück schmaler 16 auftrifft. Dort wird der Lichtstrahl als Strahl 20 sein als die durch die Umrißlinie dargestellte Form, zum Luftspalt 15 reflektiert. Die Achse des Strahls 20 und /war um die halbe Weile des Schnitts, der durch steht senkrecht zur Luftspaltehene und der größte 55 das Schneidwerkzeug entsteht. Es ist üblich, dies Teil des Strahls 20 passiert als Strahl 21 den Luft- durch Versetzen der Achse des Nachlaufkopfs in spalt 15 und trifft auf die untere Fläche 22 des Pris- bezug auf die Umrißlinic auszugleichen. Das Vermas auf, wo er in Form eines Strahls 23 reflektiert set/en wird oft als Schnittspaltzugabe bezeichnet,
wird. Der Strahl 23 trifft wiederum auf die versilberte Eine Ausführungsform der Erfindung ist ir Fläche 17 auf und wird als Strahl 24 reflektiert. Der 60 Fig. 3 gezeigt, die einen senkrechten Schnitt durcl Strahl 24 trifft unter einem Winkel auf ilen Luftspalt einen Umrißlinicnnachlaufkopf darstellt. Er cnthäl 15 auf und wird als Strahl ?.S reflektiert, der auf die ein oberes Gehäuseteil 31, das auf einem unterer untere Fläche 22 des Prismas in einem annähernd Gehäuseteil 32 befestigt ist, und einen Deckel 33, de rechten Winkel trifft und im wesentlichen die untere auf dem oberen Gehäuseteil 31 befestigt ist. Inner Flüche 22 als Strahl 26 passiert. Der Strahl 26 pas- 65 halb des Gehäuses ist ein Lampengehäuse 34 ange sierl dann eine Öffnung 27 zu einer Linse 28 und ist ordnet, das eine Lampe 35 enthalt, '.lic mit eine auf einen Punkt auf einer Unterlage 29 fokussiert. Stromquelle über ein Kabel 36 zusammengeschalte iiie die abzutastende Umrißlinie 29 α trägt. ist Der untere Teil der Lampe 35 isi in einem Ge

häuse 37 enthalten, und der untere Teil des Gehäuses 37 enthält eine sphärische Linse 38, durch die ein Lichtstrahl von einem Faden oder seinem Äquivalent in der Lampe 35 projiziert wird. Das Licht passiert eine Öffnung in einer Lochplatte 39 und tritt in ein eine halbreflekticrende Fläche enthaltendes Element 40 ein, das verschiedene Formen aufweisen kann. Es kann aus einem halbvcrsilbcrten Spiegel bestehen, der die Hälfte des Lichts des Strahls durchläßt und die andere Hälfte nach rechts auf die Zeichnung reflektiert, oder es kann aus einem Spiegel bestehen, der ein zentrales kreisförmiges Loch in der Versilberung aufweist, durch das der Strahl passieren kann, wobei das Licht reflektiert wird, wenn der Strahl von der entgegengesetzten Richtung den Spiegel passiert. Vorzugsweise besteht das Element 40 aus zwei Prismen (Swannblock), die an einer Fläche 41 zusammengekittet sind, wobei dieser Prismenblock ebenfalls die eine Hälfte des Lichts durchläßt und die andere Hälfte nach links auf die Zeichnung reflektiert.

Der Lichtstrahl passiert dann ein in Umdrehung versetzbares Glied, das aus einem Turbinenrotor 43 besteht. Der Rotor 43 weist die Form einer Hülse mit einem einwärts gerichteten Flansch auf, wobei die Hülse ein Reficxionsprisma 60 (Pcchan-Schmidt-Prisma) abstützt und einen auswärts gerichteten Flansch 44 mit einem äußeren Ring 45 aufweist, wobei der Ring 45 an dem Flansch 44 befestigt ist und Getriebezähne aufweist, die in seinen Umfang eingearbeitet sind. Die Getriebezähne stellen eine einfache Ausführung von Turbinenlaufschaufeln 46 an einem Elementartyp einer Luftturbine dar. Die Turbine ist sehr klein und wegen der später beschriebenen Eigenschaften ist nur eine sehr kleine Kraft erforderlich, um die Turbine anzutreiben, so daß eine verhältnismäßig leistungsschwache Konstruktion der Turbine ausreicht. Die Luft zum Antreiben der Turbine wird durch ein Loch oder durch mehrere Löcher geliefert; eines davon ist gestrichelt mit 47 angedeutet.

Ein Schieberventil 105 ist vorgesehen, um das Steuern der Turbine und die Umkehrung der Drehrichtung zu ermöglichen. Die Fähigkeit zur Umkehrung der Rotationsrichlung der Turbine macht es möglich, der Umrißlinie in jeder Richtung zu folgen oder über einen Teil der Umrißlinie zurückzufahren, wenn dieser Teil schon einmal nachgefahren worden ist, z. B. wenn der Schnitt auf Grund einer Störung nicht ausgeführt wurde. Es ist zu beachten, daß. wie im Falle des Nachfahrens in umgekehrter Richtung, die Schnittspaltzugabe auf der gegenüberliegenden Seite der Umrißlinie gemacht werden muß.

Der Flanschteil 44 ist mit einer unteren Fläche 48 versehen, die auf einer stationären Lagerfläche 49 einer zylindrischen Lagerbuchse 50 ruht. Luft, die durch das Loch 47 zugeführt wird, wird unter Druck ebenfalls zu einem Kanal 51 geliefert, der mit einer Ausnehmung 52 in Verbindung steht. Eine flache Nut 53 ist in die Fläche der Lagerbuchse 50 eingearbeitet und die durch den Kanal 51 zugeführtc Luft stützt das Gewicht des Rotors 43 ab und ermöglicht eine fast reibungslose Rotation. Luft wird ebenfalls von der Ausnehmung 52 entlang einem Teil 54 mit reduziertem Durchmesser geliefert, und von diesem Teil 54 wird Luft durch einen schmalen Durchgang 55 zu einem Zapfenlager eingelassen, in dem der Rotor 43 gelagert ist.

Um die Reibung soweit wie möglich zu reduzieren und um sicherzustellen, daß keine Beschädigung der Lager eint ritt, wenn die Luftzufuhr abgeschnitten wird, wiihiend die Turbine bei voller Drehzahl läuft. kann die Lagerbuchse 50 zwcckmäßigcrwcise mit Polyletrafluoräthylen überzogen sein, und die Oberfläche 48 des Flansches 44 oder der gesamte Rotor 43 mit Flansch 44 kann anodisicrt sein, wobei der Rotor selbst aus Aluminium besteht. Die Luft, die

ίο von den Druck- und Zapfenlagern abströmt, gelangt entweder durch einen Kanal 56 in das Gehäuse oder sammelt sich in einer Ausnehmung 57 in der Lagerbuchse 50 und gelangt dann durch die Kanäle 58 in das Innere des Gehäuses. In jedem Fall kann die Luft durch ein Abströmloch 59 in die Atmosphäre entweichen.

Der in Umdrehung versetzbare Turbinenrotor 43 enthält das Reflexionsprisma 60 (Pechan-Schmidt-Prisma). Der Lichtstrahl wird am Luftspalt 61 im Prisma 60 reflektiert, wird weiter an den schrägen, versilberten Flächen 62 reflektiert, wird weiter an einer unteren Fläche 63 des Prismas reflektiert und ebenfalls an der zweiten schrägen versilberten Fläche 64 des Prismas, wird dann schließlich durch Reflexion am Luftspalt nach unten gerichtet und tritt als Strahl 65 aus dem Prisma aus, der eine Linse 66 passiert, durch welche er scharf auf einen Punkt 67 auf der Oberfläche 68 der die Umrißlinie enthaltenden Unterlage fokussiert wird.

Der Nachlaufkopf braucht nicht rechtwinklig zur Oberfläche der normalerweise horizontalen Unterlage gesetzt zu sein, aber aus Vereinfachungsgründen in bezug auf Zeichnung und Beschreibung ist der Kopf in senkrechter Lage dargestellt, während die Untcr-

lage 68 in einem Winkel von ungefähr 10ⁿ geneigt gezeigt ist.

Um den Versatz oder die Schnittspaltzugabe des Nachlaufkopfs einstellen zu können, sind das Lampengehäuse 34 und das untere Gehäuse 37 durch Schrauben 69 an einer Platte 70 befestigt, die gegen einen inneren vorspringenden Ring 71 im oberen Gehäuscgiied mittels Bolzen 72 und 73 montiert ist. Der Bolzen 72 weist einen verdickten Teil 74 auf, dessen Schultern gegen den Ringteil 71 im Gehäuse

liegen, und die verschiebbare Platte 70 ist durch ein federndes Glied 75 in Kontakt gehalten. Eine Bohrung 76 mit Spiel für den Schaft des Bolzens 73 ist vorgesehen, und der Bolzenkopf ist mit einem Puffet 77 versehen, auf dem die Platte 70 schwingen kann

Um die Einstellung der Höhe Jes Puffers 77 vorscher zu können, ist das Loch in den Ringteil 71 mit einem Gewinde »ersehen, und die Mutter 78 bildet die Kontermutter. Das Schwingen der Platte 70 wird durch einen Stift 79 gesteuert, der an der Platte 70 befestigt ist. Dieser Stift wird durch eine Daumenscheibe 80 c am Ende einer Welle 80 betätigt, die sich durch eine Lagerbuchse 81 in der Wand des oberen Gehäuses 31 erst.eckt und an ihrem äußeren Ende eine befestigte geeichte Skala 82 aufweist, die zusammenhängen

mit einem Einstellknopf zum Verdrehen der Well« 80 und der Skala 82 ausgebildet ist.

Der beschriebene Nachlaufkopf ist zum Erzeuger zweier Signale an zwei Motoren eingerichtet, die der Nachlaufkopf und das Schneidwerkzeug in Richtun

gen bewegen, die parallel zu zwei zueinander recht winklig hegenden Koordinaten liegen, um *der Um rißlinic /u folgen. Dies ist eine bekannte Antriebs form iX-mpcmüR braucht die hier ceecbcnc Be

' 8

Schreibung nur ausreichend zu sein, um das volle rechtwinklig zu der zugehörigen Koordinate liegt. Verständnis der vorliegenden Erfindung zu crmög- Ein DilTerentialverstärker ist für jede Wellenform liehen. vorgesehen, und der Verstärker liefert die Energie Eingeschlossen in dem dem Nachlaufkopf zu- zum Antreiben des entsprechenden Koordinatengeordneten Schallkreis ist eine Einrichtung zum Er- 5 motors. ,

zeugen einer Rcchleckwelle, wobei die Einrichtung Im Betrieb passiert das Licht von der Lampe 35

die Form eines monostabilcn Multivibrators auf- die sphärische Linse 38 und die Öffnung in der

weist. Dieser ist so aufgebaut, daß er, einmal gelrig- Platte 39 zum Okularloch 42 und durch das Okular-

gert, in seiner Bctricbsstcllung für eine Zeitperiode loch zum rotierenden Prisma 60. Wie beschrieben,

bleibt, die der Zeit einer halben Umdrehung des io veranlaßt die Rotation des Prismas 60 den daraus

Rotors 43 gleich ist. Er wird durch eine Fotozelle austretenden Strahl 65, einem kreisförmigen Weg zu

geschaltet, die bei jeder Umdrehung von der Lampe folgen, so daß der Lichtpunkt 67, der auf die Untcr-

35 einen Lichtblitz emplängl, so daß die Rechteck- lage 68 auftrifft, sich ebenfalls auf einem krcisförmi-

wellc in Phase zur Rotation des Rotors 43 festgelegt gen Weg bewegt, der die Umrißlinie zweimal wah-

ist. Der Multivibrator verbleibt in seiner Betriebs- 15 rend jeder Umdrehung kreuzt. Das von der Unterlage

stellung für eine halbe Umdrehung und schaltet dann 68 reflektierte Licht wandert durch die Linse 66 und

für den Rest der Umdrehung in seine Außerbetriebs- das Prisma 60 zurück, wobei es genau demselben

stellung um. Weg folgt wie der Lichtstrahl, bis es die halbrcflck-

Zwci weitere Signale werden durch die foloelek- ticrcndc Fläche 41 erreicht, an der die Hälfte des von

Irische Einrichtung erzeugt, in der eine Anzahl licht- 20 der Unterlage zurückkehrenden Lichts durch eine

empfindlicher Elemente verwendet sind, von denen Öffnung in einer ÖfTnungsplattc 100 zu einem licht-

cincs mit dem Beziigszeichcn 97 angedeutet ist. Jedes empfindlichen Element 101 reflektiert wird. Das

dieser Fotoelemente ist mit einem Widerstand in Kreuzungssignal, das durch das Fotoelement 101

Reihe geschaltet, 1. B. mit dem Widerstand 98. Der erzeugt wird, wird (nach Verstärkung, wenn nötig)

Rotor 43 enthält einen Schlitz 99 mit einer solchen 25 benutzt, um den Multivibrator zu triggern.

umfangsmälligcn Länge, daß wenigstens die Hälfte Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich,

der Fotoelemente 97 /u jeder Zeil beleuchtet sind. daß die durch den Multivibrator erzeugte Rechteck-

Die Fotoelemente arbeiten lediglich als Schalter, die welle sich in der Phase mit Bezug auf die Rotation

eingeschaltet sind, wenn sie beleuchtet sind, und die des Rotors 43 in Abhängigkeit von der Richtung der

ausgeschaltet sind, wenn sie durch den Rotor 43 ver- 30 Umrißlinie ändert, wogegen die Einstellung der bci-

dunkelt sind. Bei einer konventionellen Abtaslanord- den sich wiederholenden Wcllenfonnen, die durch

nung sind die Fotoelemente mit gleichem Abstand den Ring des Fotoelements 97 erzeugt werden, zur

voneinander in einem Ring um die Lampe 35 her- Rotation des Abtaslflecks festgelegt ist. Demgemäß

um angeordnet, aber wenn das Reflexionsprisiiia andern sich die beiden sich wiederholenden Wcllcn-

(Pechan-Schmidt-Prisma) benutzt wird, rotiert der 35 formen in Abhängigkeil von der Richtung der Um-

Abtastflcck mit der doppelten Rolordrehzahl und es rißiiiiit., und dies ändert in der Folge die Spannuniien,

wird eine abweichende Anordnung der Fotoelemente die den beiden Koordinatenmotoren zugeführt

vorgenommen. Die Widerstände 98 sind hinsichtlich werden.

ihres Werts so gewählt, daß sie bei konstanter Es wurde oben ausgeführt, daß der Multivibrator Gleichspannung die erforderlichen Verhältnisse auf- 40 so eingerichtet ist, daß er — nachdem er in die Beweisen, um eine Spannung zu erzeugen, die sich einer triebsstellung getriggert worden ist — für eine Hälfte Sinuswelle annähert, wenn die Blende rotiert. Das ist der Dauer einer Umdrehung des Rotors 43 in der das Kriterium, das beherrscht werden muß, wie auch Betriebsstcllung verbleibt und dann in die Außcrimmcr die Fotoelemente angeordnet sind. Die Foto- bctriebsstellung für die verbleibende halbe Umelcmente sind in Gruppen geschaltet, um vier 45 drehung zurückkehrt. Dieser Zustand kann nur auf-Quadrantcn zu bilden, so daß sie mit der konstanten icchtcrhallcn werden, wenn der Rotor im wesent-Gleichspannung zwei angenähert sinusförmige WeI- liehen mit einer konstanten Drehzahl umläuft. Wenn len erzeugen werden, die in bezug zueinander um ein elektrischer Wechselstromsynchronmotor benutzt 90° Rotordrehung phasenverschoben sind. wird, ist das verhältnismäßig einfach zu erreichen. Die Fotoelemente und ihre Widerstände sind in 5° aber wenn der Antrieb durch eine hochtourige Tur-Wirklichkcit jedoch nicht mit einer konstanten bine durchgeführt wird, ist es notwendig, die Dreh-Gleichstromquclle zusammengeschaltet, sondern die zahl der Turbine zu regeln, so daß sie im wesent-Spannung in Rechtetkwellenform vom Multivibrator liehen konstant ist.

wird an die Fotoelemente und ihre Widerstände an- Die Drehzahlregelung für die Turbine wird er-

gelcgt, so daß der Wechsel des Multivibrators von 55 reicht durch eine elektrodynamische oder Wirbel-

seincr Betriebsstellung in seine Außerbetricbsstcllung strombremse mit einer festen Windung83 (Fig. 3

— und umgekehrt — die Wirkung hat, daß eine und 5), die in einem Gehäuse angeordnet ist, das

Hälfte jeder Welle umgekehrt wird. Daher besteht am unteren Gehäuseteil 32 befestigt ist. wobei die

' das Ausgangssignal aus zwei sich wiederholenden Windung in einer Hülse 84, die vom unteren Ende

Wellenformcn, wobei jede eine Grundfrequenz auf- 60 des Rotors 43 gebildet wird, einen Wirbelstrom er-

weist, die der doppelten Drehzahl des Rotors 43 ent- zcuct. Die Turbine läuft mit einer Drehzahl von

[ spricht Die kombinierte Wirkung ist die, daß sich 6(KK)UpM, um eine Abtast- oder Linicnkrcuzungs-

jede Wellenform so ändert, daß ihr mittlerer Gleich- frequenz von 200 Linienkreuzungen je Sekunde zu

stromwert ein Maximum ist, wenn die Richtung des erreichen, und die Wirbelstrombremse ist so ein-

* Teils der Umrißlinie, der gerade nachgefahren wird, 65 gerichtet, bei dieser Drehzahl ein Bremsmoment zu

[ parallel zu der zugehörigen Koordinate liegt, und daß cr/vuj.en. das angenähert gleich dem doppelten Be-

[ der Wert auf Null abfüllt, wenn die Richtung des schlcunigungsmomcnt der Turbine entspricht. FoIg-

j Teils der Umrißlinie, der gerade nachgefahren wird. lieh ist. wenn die Bremse bei der halben Kraft ist,

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das Nctzbeschleunigungsmomcnt gleich Null und die Drehzahl bleibt konstant.

Die Regelung ist so eingerichtet, daß die Wirbelstrombremse ausgeschaltet ist, wenn die Drehzahl auf 5^l)25UpM abfällt. Zwischen 5925 und 6075 UpM empfängt die Bremse eine Reihe elektrischer Impulse, deren Dauer sich mit der Drehzahl ändert, und ab 6075 UpM ist die Bremse dauernd eingeschaltet.

Die Betriebsweise der Regeleinrichtung ist durch eine Reihe von in Fig. 4 gezeigten Diagrammen dargestellt, und die Schaltung ist in Fig. 5 gezeigt. Eine Fotozelle wird benutzt, um einen monostabilen Multivibrator (oder sein Äquivalent) durch Empfang eines Lichlblitzcs bei jeder Umdrehung der Abtasteinrichtung zu triggern. Die Fotozelle 85 ist zwischen zwei Widerständen R I und R 2 angeordnet, die ihrerseits zwischen eine positive 12-V-l.eitung 86 und eine Erdungs- oder Grundleitunu 87 geschaltet sind. Die Verbindungsleitung von Fotozelle 85 und R 2 ist an die Basis eines npn-Transisiors VT1 geschaltet, dessen Emitter mit der Erdungsleitung 87 verbunden ist. Der Kollektor von VT 1 ist über einen Widerstand R 3 mit der positiven Leitung 86 verbunden, und die Verbindung VTX, Kollektor und R 3 ist mit einer Seite eines Kondensators Γ1 verbunden, dessen andere Seite mit der Vcrbinduiiesleitung eines Widerstands R 4 und der Anode einer Diode DI zusammengeschaltet ist, deren Kathode über einen Widerstand R 5 mit einer negativen 12-V-L.eilung 88 verbunden ist.

Die durch die auf die Fotozelle 85 auf treffenden I.ichtblitze veranlaßten Stromänderungen veranlassen Stromiinpulse in VT1, und die Spannungsänderungen an seinem Kollektor werden C1 zugeführt, und die Ausgangssignale von C 1 werden der Diode D 1 zugeführt. Die an der Verbindung der Kathode von Dl und Λ 5 ankommenden Impulse werden der Basis eines npn-Transistors VT 2 zugeführt, dessen Emitter mit der negativen 12-V-Leitung 88 verbunden und dessen Kollektor mit den in Reihe geschalteten Widerständen R 6 und R 7 verbunden ist, wobei die Verbindungslcitung dieser Widerstände über einen weiteren Widerstand R 8 mit einer Seite eines Hochleistungskondensators Γ 2 und mit der Basis eines Transistors VT 3 eines Paars von npn-Transistoren VT 3 und VT 4 verbunden ist, die den monostabilen Multivibrator bilden. Die Basis vom Transistor VT4 ist an die Erdungsleitung 87 angeschlossen. Die Emitter von VT3 und VT 4 sind zusammen über einen gemeinsamen Widerstand R 9 mit der negativen 12-V-Leitung 88 verbunden. Der Kollek tor VT3 ist über einen Widerstand R 10 mit der positiven Leitung 86 verbunden, während der Kol lektor von VT 4 direkt mit dieser Leitung 86 zusammcngeschaltet ist. Die Verbindungsleitung des Kol lektors von VT 3 und R 10 ist mit der Basis eines pnp-Transi&tors VT 5 zusammengeschaltet, der als Verstärker arbeitet. Dessen Emitter ist mit der posi tiven Leitung 86 verbunden, und sein Kollektor ist über zwei in Reihe geschaltete Widerstände RH und R 12 mit der Erdungsleirung 87 verbunden, wobei die Verbindungsleitung dieser beiden Widerstände Λ 11, R 12 mit der Basis eines weiteren Transistors VT 6 zusammengesetzte! ist, dessen Emitter an die Erdungslcitung 87 angeschlossen ist, während seir Kollektor mit der Bremswicklung 83 zusammengeschaltet ist. Zur Bremswicklung 83 liegt paralle eine Diode/)3, deren Polarität derart ist, daß sk Strom durchläßt, wenn VT 6 ausgeschaltet ist unc das Feld der Wicklung 83 zusammenbricht. Dies verhindert die Entwicklung von hohen Ausgleichs spannungen in der Bremsspule.

Die Arbeitsweise der Schaltung wird mittels del

ίο F i g. 4 verständlich, die m drei Abschnitte <?, b und < eingeteilt ist, welche die Bedingungen zeigen, wenr die Turbine zu langsam läuft (das heißt, untei 6000UpM), die Bedingungen, wenn die Turbine mi der richtigen Drehzahl läuft, und die Bedingungen wenn die Turbine zu schnell liiul't.

In der F i g. 4 stellt die bei 4 b (1) gezeigte Wellen form den Stromfluß durch die Fotozelle 85 dar, di< durch die Rotation des Rotors abwechselnd ein- unc ausgeschaltet wird. Abschnitt 4 ft (2) stellt die WeI lciiiurm des monostabilen Multivibrators dar, wöbe die Periode τ die »Ein·-Periode des monostabil^! Multivibrators darstellt, der einmal getriggert wor den ist. Das Ausgangssiunal des monostabilen Multi vibrators wird geglättet und seme Wellenform ist irr Abehnitt.4 b (3) gezeigt, wobei der Transistor VI ( während der Periode leitend ist, in der das Ausgangs signal unterhalb der Nullinie liegt, das heißt, wäh rend der Zeitabschnitte 8«) und 90 der Wellenform Wie im Abschnitt 4 b (4) gezeigt, wird daher di< Biemse für eine Hälfte der Gesamtzeit in jeder ge gebenen Periode gespeist, und die Kraft der Turbint ist ausreichend, um sie bei der richtigen Drehzah mit dieser Bremskraft laufen zu lassen.

Wenn die Turbine aus irgendeinem Grund /u lang sam laufen sollte, fallen die in den Kurven des Ab Schnitts 4 α gezeigten Bedingungen an. Abschnitt 41 i!} zeigt die Wellenform des Fotozcllensiroms, wöbe die »Fin«-Periode gleich der »Aus«-Periode ist, je doch sind beide Perioden langer. Die »Ein«-Period< des monostabilen Multivibrators bleibt unveränder und ist wieder mit dem Buchstaben τ bezeichnet jedoch sind die »Aus«-Perioden entsprechend lan ger. Dies hat zum Ergebnis, daß die Aiisgangswell« des monostabilen Multivibrators einen größeren Tei

aufweist, der über der Nullinie liegt, wie im Ab schnitt 4 « (3) gezeigt ist, so daß sich entsprechen längere »Aus«-Pcrioden und kürzere »Ein«-Pcriodef für die Bremse ergeben, wie im Abschnitt 4 a (4) ge zeigt ist, wobei die »Eins-Perioden mit 93 und *9< bezeichnet sind.

Wenn die Turbine zu schnell läuft (übe 6000UpM). wie es die Kurven im Abschnitt 4 < zeigen, in dem die entsprechenden »Ein *-Perioder für die Fotozelle bei 4 r (1) gezeigt sind, sind dies«

Perioden auf Grund der höheren Drehzahl kurzer Andererseits bleiben die »Ein«-Perioden für der monostabilen Multivibrator, wie bei 4 c (2) gezeig ist so lang wie zuvor und sind gleich _T, so daß di< »Aus «-Perioden entsprechend gekürzt sind. Dies er

/cug: die Wirkung in dem geglätteten Ausgangssigna des monostabilen Multivibrators, die bei 4 r (3) ge zeigt ist, worin die Teile 95 und 96 unter der Null linie verlängert sind,so daß die »Ein«-Perioden 97 um 98 für die Bremse, wie bei 4 c (4) gezeigt, länger sine

als die »Aus«-Perioden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Fläche ein lichtempfindlicher Empfänger für das zu Patentansprüche: diesem reflektierte, von der Unterlage zu der halb- rellektieienden Fläche zurückkehrende Licht zugc-

1. Vorrichtung zum fotoelektrischen Abtasten ordnet ist.

einer auf einer Unterlage dargestellten Umrißlinie 5 Automatische fotoelektrische Nachlaufsy jteme zur ■litteis eines eine halbreflektierende Fläche und Abtastung einer auf einer Unterlage aufgezeichneten ein rotierendes optisches Element passierenden, Umriülinie werden indusiriell vielfältig verwendet, auf die Unterlage fokussieren, die Umrißlinie z. B. beim automatischen Schneiden von Stahlplatten kreisbahnförmig kreuzenden Lichtstrahlenbün- mittels maschinell angetriebener Schneidbrenner. Die dels, wobei der halbreflektierenden Fläche ein io Umrißlinie wird dabei automatisch vom Nachlaufichtempfindlicher Empfänger für das zu diesem kopf des Nachlaufsystcms nachgefahren, und die !«flektierte, von der Unterlage zu der halbreflck- vom Nachlaufkopf erhaltenen Steuersignale werden icrcnden Fläche zurückkehrende Licht zugeord- auf die Schneidbrenner übertragen, die aus der ■et ist. dadurch gekennzeichnet, daß Stahlplatte das Werkstück ausschneiden, dessen Form das optische Element ein der halbreflektierenden 15 dem Verlauf der Urnrißlinie auf der Unterlage entFläche (41) nachgeordnetes Reflexionsprisma (60) spricht.

Hit einer ungeraden Anzahl reflektierender Ein Nachlaufkopf der eingangs genannten Gattung Flächen aufweist, daß das Reflexionsprisma (60) ist durch die USA -Patentschrift 2 933 668 bekannt, in einem nach dem Turbinenprinzip angetriebenen Bei -.licscrn Nachlaufkopf wird ein Lichtstrahlen-Rotor (43) gelagert ist und daß dem Reflexions- 20 bunde' durch eine halbreflektierende Fläche und prisma (60) eine unbewegliche, das Lichtstrahlen- nachfolgend durch eine Linse auf die die Umrißlinie bündel (26) auf die Unterlage (68) fokussierendc aufweisende Unterlage fokussiert und so geführt, daß feststehende Linse (66) nachgeordnel ist. der auf der Unterlage gebildete Lichtfleck die Um-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- rißlinie ständig kreisbahnförmig kreuzt. Zwecks kennzeichnet, daß dem Turbinenrotor (43) eine 25 kreisbahnformigen Kreuzen* der Umrißlinie durch Drehzahlregelungseinrichtung (83, 84) zur Kon- den Lichtfleck ist die Linse in Umdrehung versetzbar Stanthaltung seiner Drehzahl zugeordnet ist. und exzentrisch zu ihrer Rotationsachse gelagert,

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- wobei sie über ein Zahnradgetriebe mittels eines kennzeichnet, daß die Drehzahlregelungscinrich- Elektromotors angetrieben wird. Das von der Untertung aus einer auf den Turbinenrotor (43) eine 30 lage auf demselben Wege reflektierte Licht trifft auf veränderbare Bremsbelastung ausübenden elek- die halbreflektierende Fläche und wird durch sie Irodynaniischen Bremse (83, 84) besteht. auf eine Fotozelle abgelenkt, die bei jeder Kreuzung

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3. der Umrißlinie Signale zur Steuerung des Nachlaufdadurch gekennzeichnet, daß der Turbinenrotor kopfs erzeugt.

(43) aus einer zylindrischen Hülse mit einem 35 Der Nachteil bei diesem Nachlaufkopf besteht •ich radial nach außen erstreckenden Flansch darin, daß die Linse exzentrisch zu ihrer Rotations-

(44) besteht, dessen Außenumfang mit Turbinen- achse gelagert und nicht dynamisch ausbalanciert ist. schaufeln (46) in Form von Getriebezähnen ver- Dadurch ist die Umdrehungszahl der Linse begrenzt, sehen ist. wenn störende Unwuchterschemungcn und Vibratio-

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, 40 nen vermieden werden sollen. Eine dynamisch ausdadurch gekennzeichnet, daß der Turbinenrotor gewuchtete Linsenanordnung würde andererseits zu-(43) in Luftlagern (50, 49) gelagert ist. sät/lieh Material- und Zeitaufwand erfordern, wobei

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gc- jeder einzelne Nachlauf kopf individuell ausgewuchtet kennzeichnet, daß die Lager eine die Rotorhülse werden müßte. Von der er/ielbaren Umdrehungszahl drehbar aufnehmende zylindrische Lagerbuchse 45 der I inse hängt jedoch unter anderem die Nachlauf-(50) mit einer zusätzlichen oberen I.agerfläche genauigkeit des Nachlaulkopfs ab.

(49) aufweisen, wobei der I.agerfläche (49) eine Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaf-

Gegenlagerfläche (48) des Rotorflansches (44) zu- fung einer Vorrichtung der eingangs erwähnten geordnet ist. Gattung, bei der die Nachlaufgenauigkeit auf ein-

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge- 50 facht Weise verbessert ist.

kennzeichnet, daß die den Lagerflächen der Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch

Lagerbuchse (50) gegenüberliegenden Lagerflä- gelöst, daß das optische Element ein der halb-

Chen des Turbinenrotors (43) aus Aluminium reflektierenden Fläche nachgeordnetes Reflexions-

bestehen und anodisicrt sind. prisma mit einer ungeraden Anzahl reflektierender

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, 55 Flächen aufweist, daß das Reflexionsprisma in einem dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerflächen nach dem Turbinenprin/ip angetriebenen Rotor geder Lagerbuchse (50) mit Polytetralluoräthylen gelagert ist und daß dem Rellexionsprisma eine unbettberzogen sind. wegliche, das Lichtstrahlcnbündel auf die Unterlage

fokussierende feststehende Linse nachgeordnet ist.

60 Mit dieser Lösung ist eine sehr hohe Umdrehungszahl des rotierenden optischen Elements crzielbar,

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum foto- wodurch die Signale zur Steuerung der Vorrichtung elektrischen Abtasten einer auf einer Unterlage dar- bzw. zum sehr genauen Nachlaufen einer Umrißlinie gestellten Umrißlinie mittels eines eine halbreflck- durch die Vorrichtung wesentlich schneller aufcinlicrende !'lache und ein rotierendes optisches EIe- 65 andcrfnlpend erzeugt werden, so daß die Nachlaufnient passierenden, auf die Unterlage fokussieren, genauigkeit der Vorrichtung gegenüber bekannten, die UmriUiinie kreisbahnfoimig kreuzenden Licht- nach dem Prinzip der Kreishahnabtastung arbeitenstrahlenbündcls. wobei der halbreflektierenden den Nachlaulköpfen wesentlich verbessert ist. Der