DE2051528C2 - Fotoelektrischer Konturenabtaster für Kopierwerkzeugmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen fotoelektrischen Konturenabtaster gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein derartiger Konturenabtaster ist aus der US-Patentschrift 30 17 552 bekannt. Bei diesem bekannten Konturenabtaster ist eine Regelung vorgesehen, durch die der Rahmen des Abtastkopfes stets in einer bestimmten Tangentialrichtung zu der nachzufahrenden Kurve gehalten wird. Zu diesem Zweck wird das bei der Kreisbahnabtastung gewonnene Abtastsignal einem Phasendetektor zugeführt, der eine eventuelle Phasenabweichung feststellt und hieraus ein Fehlersignal erzeugt. Dieses Fehlersignal wird einem Motor zugeführt, der die Drehlage des gesamten Abtastkopfes in der Weise nachführt, daß eine bestimmte Tangentialrichtung zur abzutastenden Kurve eingehalten wird. Aus dieser Drehlage des Abtastkopfes werden über einen Drehmelder die Antriebssteuersignale für die beiden Koordinatenmotoren in x- und .^-Richtung abgeleitet. Bei dem bekannten Abtaster ist zwar in relativ einfacher Weise auch eine Schnittbreitenkompensationseinstellung möglich. Diese Einstellung erfolgt dadurch, daß das optische Abt?stsystem mit Hilfe eines Schlittens entsprechend der gewünschten Schnittbreitenkompensation seitlich versetzt wird. Die ständige Drehlagennachführung des Abtastkopfes, die Voraussetzung für die genannte Möglichkeit der Einstellung der Schnittbreitenkompensation ist, führt jedoch dazu, daß in dem Regelsystem infolge der nicht unerheblichen Masse des Abtastkopfes erhebliche Verzögerungen auftreten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen fotoelektrischen Konturenabtaster der eingangs angegebenen Gattung zu schaffen, bei dem die Schnittbreite unter Vermeidung der Drehlagennachführung des gesamten Kopfes in einfacher Weise einstellbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs erfindung, gemäß die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentan-Spruches 1 vorgesehen.

Nach der erfindungsgemäßen Lösung ist im Gehäuse der Rahmen sowie der darin angeordnete Generator zur Erzeugung einer Sinusschwingung drehbar angeordnet Durch eine in einfacher Weise auszuführende Drehung des Rahmens werden die für die Steu^rungsdaten ausgewerteten Sinus- und Kosinusschwingungen praktisch verzögerungsfrei derart verändert, daß das Zentrum der Kreisbahnabtastung entsprechend der gewünschten Schnittbreitenkompensation versetzt neben der abzutastenden Kontur geführt wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Spiegel samt seinem Träger austauschbar ist Diese Ausgestaltung der Erfindung erweist sich deswegen als besonders vorteilhaft, weil bei der Lösung nach der Erfindung nur eine Schnittbreitenkor.pensation im Rahmen des Radius der Kreisbahnabtastung möglich ist, d. h, daß die Schnittbreitenkompensation stets kleiner als der Radius der Kreisbahnabtastung sein muß. Die erwähnte Austauschbarkeit des Spiegels ermöglicht eine Änderung des Abtastkreisdurchmessers und ist daher geeignet, in weiten Bereichen beliebige Schnittbreitenkompensationen zu erzeugen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. la, Ib und Ic ein schematisches Schaltbild eines erfindungsgemäßen Abtasters,

F i g. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Tastkopfes,

F i g. 3 eine Ansicht der Schalttafel für die Bedienung des Tastkopfes,

Fig.4a bis 4e schematische Darstellungen von Schaltungseinzelheiten und

Fig.5 eine Darstellung des Signalverlaufes an verschiedenen Stellen der Anordnung.

Wie Fig. Ja zeigt, sind Lampen 6 zur Beleuchtung

einer Zeichnung 3 vorgesehen, die das nachzufahrende Muster darstellt. Das von dem beleuchteten Teil der Zeichnung zurückgestrahlte Licht wird durch eine Linse 8 gebündelt und von einem Spiegel 9 auf einen Fototransistor bzw. eine Fotozelle 10 reflektiert. Der Spiegel 9 wird von einem Synchronmotor 11 derart in Umlauf versetzt, daß die von dem optischen System abgetastete Stelle der Zeichnung eine kreisförmige Bahn durchläuft. Auf der Welle des Motors 11 befindet sich ferner ein Generator, bestehend aus einem Dauermagnet 12 und zwei Standerwicklungen 13 und 14, die rechtwinklig zueinander angeordnet sind, so daß die eine eine Sinusschwingung und die andere eine Konsinusschwingung abgibt.

Diese Signale werden zusammen mit dem Ausgangssignal des Fototransistors 10 auf einen Vorverstärker 15 gegeben. Die Polarität der dem Vorverstärker zugeführten Sinus- und Kosinusschwingung läßt sich mittels der Kontakte eines Relais 16 umkehren. Der Vorverstärker hat zwei Ausgänge, von denen der erste das verstärkte Ausgangssignal und der zweite die halbe

Maximalamplitude des Signals darstellt Beide Ausgangssignale werden der Logik 17 zugeführt.

Das eine Ausgangssignal der Logik 17 besteht aus einem Impuls, der den Zeitpunkt angibt, in welchem das Lichtsignal ein bestimmtes Niveau Oberschreitet Dieser Zeitimpuls dient zur Definition der Kontur des Musters. Ein weites von der Logik 17 erzeugtes Signal gibt an, daß der Tastkopf einem Muster folgt Dieses Signal wird Ober die Kontakte eines Lichtsteuerrelais 19 einem Verfolgungsrelais 18 zugeführt

Der Zeitimpuls von der Logik 17 gelangt zusammen mit der Kosinus- und Sinusschwingung vom Vorverstärker auf einen Abfrage- und Haltekreis 20 (Fig.Ib). Dieser erzeugt zwei Signale, welche die Werte der Sinusschwingung und der Kosinusschwhigung im Zeitpunkt des Auftretens des Zeitimpulses von der Logik 17 angeben. Diese beiden Signale stellen die Geschwindigkeiten in X- und y-Richtung dar, die erforderlich sind, um den Tastkopf über dem Muster zu halten.

Diese Köordinatensignale werden über die Kontakte eines Relais 21 und einen Geschwindigkeitsregi:r 22 auf den Fahrtsteuerkreis 23 gegeben. Im Abfrage- und Haltekreis werden ferner zwei Bezugsspannungen von gleichem positiven und negativen Wert erzeugt, die anstelle der Koordinatensignale unmittelbar dem Fahrtsteuerkreis 23 zugeführt werden können. Die Koordinatensignale werden dann über den Fahrtsteuerkreis auf den Servoverstärker 24 für die X-Richtimg und den Servoverstärker 25 für die Y-Richtung (Fig. Ic) geben. Die Ausgangssignale dieser beiden Verstärker werden auf Leistungsverstärker 27 und 28 gegeben, die über Relais 29 und 30 die Koordinatenmotoren 31 und

32 für den Vorschub in X-Richtung und V-Richtung speisen. Auf jeder Motonvelle sitzt ein Tachogenerator

33 bzw. 34. Die Ausgangsspannungen dieser Tachogeneratoren werden über den Fahrtsteuerkreis auf die betreffenden Servoverstärker rückgekoppelt

Die erforderlichen Gleichspannungen zur Betätigung der elektronischen Schaltung werden von einem Netzgerät 35 abgeleitet, das über ein Relais 36 mit Netzwechselspannung versorgt wird.

Eine Schalttafel 37, deren Schaltung im unteren Teil der F i g. 1 dargestellt ist, dient zur Bedienung des Gerätes. Ein Hauptschalter 38 betätigt das Netzrelais 36. Ein Schalter 39 betätigt die Relais 29 und 30, über weiche die Leistungsverstärker mit den Antriebsmotoren verbunden werden. Ein Schalter 40 betätigt das Lichtrelais 19, das entweder die Beleuchtur.gslampen 6 oder die Anzeigelampen 64 einschaltet. Ein Schalter 41 steuert die Drehrichtung des Motors 11 und auch die Betätigung des Richtungsrelais 16, durch das, wie erwähnt, die Phasen der dem Vorverstärker zugeführten Sinuswellen umgekehrt werden können. Ein Schalter 42 legt die Priorität des Vierrichtungsschalters 26 fest, um ein geradliniges Schneiden ohne Muster oder stattdessen einen automatischen Liniensuchvorgang zu ermöglichen. In seiner anderen Richtung hat der Schalter 42 einen Momentkontakt, der einen raschen Vorlauf des Tastkopfes zur schnelleren Liniensuche ermöglicht. Der Schalter 43 steuert den Wert des auf den Richtungsschalter 26 gegebenen Geschwindigkeitssignals und auch das Relais 21, das die Tachometerleitungen für die Arbeit im Schnellgang abschaltet. Den verschiedenen Schaltern sind gegebenenfalls Anzeigelampen zugeordnet.

F i g. 2 zeigt eine Seitenansicht des Tastkopfes 45, dessen Hauptelemente links in F i g. 1 dargestellt waren.

Die Lampen 6 beleuchten das Muster 7 und das vom Muster 7 zurückgestrahlte Licht wird von der Linse S auf einen Spiegel 9 geworfen, von dem es auf die Fotozelle 10 zurückgeworfen wird. Die Fotozelle 10 ist unmittelbar über der Mitte der Linse 8 angeordnet und ergibt hier nur eine geringe Verringerung der Linsenapertur, hat aber keinen Einfluß auf die Abbildung des Musters 7. Der Spiegel 9 ist in einem Spiegelträger 46 angeordnet, der am Ende eines Rotors

ίο 47 befestigt ist Letzterer ist an der Welle des Motors 11 mittels einer Schraube 48 befestigt Im Rotor 47 ist auch der Dauermagnet 12 angeordnet Der Rotor wird von den Ständerwicklungen 13 und 14 umgeben, die auf Blechpakete 49 und 50 gewickelt sind.

Die Ständerwicklungen 13, 14 sind zusammen mit dem Motor 11 in einem Rahmen 51 untergebracht, der im Gehäuse 52 drehbar angeordnet*ist Eine Kappe 53 bedeckt den Motor 11 und ist am Rahmen 51 befestigt Bei 54 sind am Gehäuse Marken angebracht, um die relative Stellung des Rahmens 51 und des Gehäuses 52 anzugeben. Die elektrischen Anschlüsse für den Motor 11, die Ständerwicklungen 13 und 14, die Fotozelle 10 und die Lampen 6 gehen über eine Anschlußbuchse 55. Die Verbindungen mit dem Rahmen 51 verlaufen über eine Steckverbindung 56, so daß der Rahmen auf Wunsch leicht aus dem Gehäuse entfernt werden kann. Dadurch läßt sich der Spiegelträger 46 leicht auswechseln. Wie man sieht, ist der Spiegel 9 gegen die Drehachse des Motors 11 seitlich versetzt und unter einem Winkel angeordnet Dadurch wird die gewünschte kreisförmige Abtastung bewirkt und der Ablenkwinkel bestimmt den Durchmesser des Abtastkreises. Durch Einsetzen verschiedener Spiegelträger 46 kann der Bedienungsmann den gewünschten Kreisdurchmesser wählen.

Fig.3 zeigt, daß auf der Schalttafel 37 die verschiedenen Bedienungs- und Anzeigeelemente vereinigt sind. Man erkennt den Lichtschalter 40. den Abtastrichtungsschalter 41, den Geschwindigkeitsregler 22, Hauptschalter 38, Antriebsschalter 39, den Druckknop^r 43 für Höchstgeschwindigkeit, den Richtungssieuerschalter 26 und den Abtaststeuerschalter 42. Eine rote Lampe 60 zeigt an, daß das Gerät eingeschaltet ist, eine gelbe Lampe 61 zeigt an, daß der Antrieb eingeschaltet ist, eine weiße Lampe 62 zeigt an, daß das Gerät vorrückt und eine weitere weiße Lampe 63 zeigt an, daß das Gerät eine Kontur abtastet, d. h. das Relais 18 eingeschaltet ist

Arbeitsweise

Die Arbeitsweise des Gerätes wird nun an Hand der F i g. 1 bis 3 sowie der F i p. 4 und 5 beschrieben.

Zurr? Einschalten des Gerätes betätigt der Bedienungsmann den Hauptschalter 38, so daß das Netzrelais 36 anzieht. Dann wird der Antriebsschalter 39 betätigt, der die Relais 29 und 30 zum Anziehen bringt, so daß die Motoren 31 und 32 angetrieben werden können. Nun werden mittels des Schalters 40 die Einstellampen 64 eingeschaltet, die auf dem Mustertisch 7 einen Lichtkreis erzeugen, der ungefähr dem Abtastkreis entspricht Die Lampen 64 sind in F i g. 2 nicht sichtbar, weil sie außerhalb der Schnittebene angeordnet sind. Der Bedienungsmann kann nun den Schalter 42 in die Fahrtstellung bringen, um die Kontakte des Richtungsschalters mit Spannung zu versorgen. Durch Betätigung des Richtungsschalters 26 können jeweils ein oder zwei Kontakte desselben geschlossen werden, wodurch die in den verschiedenen Relais der in Fig.4d gezeigten

Fahrtsteuerung betätigt werden können. Wird z. B. der Richtungsschalter in die + y-Richtung bewegt, so wird Relais 70 erregt und öffnet den Ruhekontakt 70-1 während Arbeitskontakt 70-2 geöffnet wird. Dadurch gelangt die Spannung von der Klemme 74, die mit der + -Klemme der Prüf- und Haltestufe 20 in Verbindung steht, über die Kontakte des Relais 21 und des Geschwindigkeitsreglers 22, sowie den Steuerkreis 23 zur Klemme 74 und weiter über den Arbeitskontakt 70-2 und die Ruhekontakte 71-1, 72-1 und 73-1 zu der Klemme 75 für das V-Signal. Der Kontakt +X des Richtungsschalters 26 betätigt entsprechend Relais 71, wodurch das Potential von der Klemme 74 über die Kontakte 71-4,72-3 und 73-3 zur Klemme 76 gelangt In ähnlicher Weise wird bei der Schließung des Kontaktes — Kdas Potential von der Klemme 77 auf die Klemme

75 und bei Schließung des Kontaktes — A"dai Potential von der Klemme 77 auf die Klemme 76 gegeben.

Die Betätigung der Relais 70 und 72 öffnet ferner die Kontakte 70-6 bzw. 72-6 und schließt die Kontakte 70-5 bzw. 72-5. Dadurch ergibt sich eine Erdung für die Antriebsrelais 29 und 30 unabhängig von den Kontakten des Relais 18. Ebenso bewirkt die Betätigung der Relais 71 und 73 eine Erdung des Relais 29 unabhängig vom Relais 18.

Durch Betätigung des Richtungsschalters sind somit die gewünschten Spannungen an die Klemmen 75 und

76 gelangt, die dann den Servoverstärkern 24 und 25 zugeführt werden, um über die Leistungsverstärker 27 und 28 und die Relais 29 und 30 die Koordinatenmotoren 31 und 32 in Bewegung zu setzen. Dadurch drehen sich diese Motoren mit einer Geschwindigkeit, die von der Spannung an den Klemmen 74 und 77 bestimmt wird, und in einer Richtung, die von der eingeschlagenen Richtung des Richtungsschalters 26 abhängt. So kann der Bedienungsmann den Tastkopf über den Musteriisch führen, bis der von den Lampen 54 erzeugte Lichtfleck über die nachzufahrende Kontur gelangt. Nun kann der Bedienungsmann den Abtastschalter 41 in der Richtung betätigen, in der die Kontur abgetastet werden soll. Dadurch wird der Motor 11 im Uhrzeigersinn bzw. entgegen dem Uhrzeigersinn in Umlauf versetzt. Ferner wird gegebenenfalls das Umkehrrelais 16 betätigt, das die von den Sinus- und Kosinusgeneratoren 13 und 14 herkommenden Spannungen umkehrt, bevor sie auf den Vorverstärker 15 gegeben werden (Fig. la).

Durch den Umlauf des Spiegels 9 wird nun ein Teil des von dem Muster reflektierten Lichtes auf die Fotozelle 10 gelenkt. Wenn dieser Abtastfleck bei seinem Umlauf einen Übergang zwischen hellen und dunklen Stellen überquert, wird ein Impuls erzeugt und auf den Vorverstärker gegeben. Handelt es sich um eine Linienabtastung, so hat das von der Fotozelle 10 abgegebene Ausgangssignal den in Fig.5a gezeigten Verlauf. Die Schaltung des Vorverstärkers 15 ergibt sich aus Fig.4a. Das an der Klemme 80 zugeführte Ausgangssignal der Fotozelle gelangt über einen Operationsverstärker 81 auf die Ausgangsklemme 82. Der dort auftretende Signalverlauf ergibt sich aus F i g. 5b. Ferner wird das Signal 82 auf zwei Gegentakttransistoren 83 und 84 gegeben, an deren Emittern die Spitzenamplitude des Signais auftritt Dieser Wert, der eine im wesentlichen konstante, nur mit Beleuchtungsoder Kontrastschwankungen des Musters schwankende Spannung darstellt, wird auf den Operationsverstärker 85 gegeben, der so ausgelegt ist, daß seine Ausgangsspannung bei 86 den Mittelwert der Spitzenamplitude 'darstellt. Diese Gleichspannung an der Klemme 86 wird auf den Verstärker 81 gegengekoppelt, um den Gleichspannungspegel des Signals wieder herzustellen und so einzuregeln, daß die Abweichungen oberhalb und s unterhalb eines Bezugspegels gleich groß sind.

Die Ausgänge der Sinus- und Kosinusgeneratoren 13, 14, die in Fig.5c und 5d dargestellt sind, werden über die Kontakte des Relais 16 ebenfalb dem Vorverstärker 15 zugeführt und gelangen auf die Eingangsk'emmen 95 und % desselben. Dort werden sie in den Operationsverstärker 87 und 88 proportional verstärk! und stabilisiert. Am Ausgang des Verstärkers 87 ist. ei" Pufl'erverstärker mit den Transistoren 89 und <!·:'■ angeschlossen: ebenso ist an den Ausgang do.-> Verstärkers 88 ein Pufferverstärker 92, 93 angeschlossen. Die entsprechenden Ausgangsspannungen erscheinen an den Klemmen 91 und 94.

Das Ausgangssignal der Fotozeile und das Pegelsignai von den Klemmen 82 und 86 des Vorverstärkers '5 (siehe Fig. la) kommen nun zur Logik 17. deren Einzelheiten in Fig. 4b gezeigt sind. Ein Diffcrentialkomparator 97 erzeugt einen negativen Impuls (F i g. 5e), wenn das Signal an der Klemme 82 den an der Klemme 86 vorgegebenen Pegel um einen bestimmten, in F i g. 5b gestrichelt eingezeichneten Betrag überschreitet. Diese Impulsspannung wird über den Kondensator 98 auf einen monostabilen Multivibrator gegeben, der aus -Jim Transistoren 99 und 100 besteht.

Der Transistor 99 ist normalerweise leitend und der Transistor 100 gesperrt. Durch einen negativen Impuls wird der Transistor 99 gesperrt und macht dadurch den Transistor 100 leitend. Nach einer durch die Zeitkonstante des Widerstandes 150 und des Kondensators 151 bestimmten Zeit kehrt der Multivibrator in seinen Ausgangszustand zurück, so daß sich an der Klemme 101 ein Ausgangssignal gemäß F i g. 5f ergibt.

Ferner wird ein Impuls vom Kollektor d?s Transistors 99 über den Kondensator 102 auf einen zweiten monostabilen Multivibrator gegeben, der aus den

•»ο Transistoren 103 und 104 besteht. Der Transistor 103 ist normalerweise leitend, aber da die Hinterflanke des Impulses am Kollektor des Transistors 99 ins Negative geht, sperrt sie den Transistor 103, wodurch der Transistor 104 leitend wird, weil er über den Trennverstärker aus den Transistoren 105 und 106 angekoppelt ist. Die Rückkehrzeit dieses Multivibrators in die Ruhelage wird hauptsächlich durch die Werte von Kondensator 152 und Widerstand 153 bestimmt. Der entstehende Impuls wird auf die Basis des Transistors

so 107 und die Basis des Transistors 108 gegeben und hat die Form nach F i g. 5g.

In Fig. 5h ist zur Erläuterung die Abtastbahn des Tastkopfes über eine schraffiert gezeichnete Linie, die einen Ausschnitt des Musters darstellt, eingezeichnet Der Radius der Abtastbahn entspricht der Voreilung; die Größe des Abtastfleckes, die durch das Gesichtsfeld der Fotozelle 10 bestimmt wird, ist mit Apertur bezeichnet Wenn die Apertur das Muster überquert, erzeugt sie den Impuls nach F i g. 5a, der seinerseits zu dem Impuls nach Fig.5g verarbeitet wird. Dieser Impuls hat eine Dauer, die in Fig.5h als Sperrperiode bezeichnet wird und etwa ⁵Ze der Umlaufzeit des Abtastflecks beansprucht Die Zeitspanne zwischen dem Ende einer Sperrperiode und dem Beginn der nächsten

Sperrperiode läßt sich als Öffnungszeit bezeichnen md nur während dieser Öffnungszeit können Signale von der Fotozelle Ausgangsimpulse erzeugen.
So lange nämlich der Transistor 103 gesperrt ist ist

der Transistor 107 leitend und sperrt den Transistor 100, auch wenn der Transistor 99 einen Ausgangsimpuls vom Komparator 97 empfängt Sobald aber die Sperrperiode beendet ist, wird Jer Transistor 103 leitend und der Transistor 107 gesperrt, so daß durch eine Sperrung des Transistors 99 infolge des Eintreffens des nächsten Komparator-Impulses der Transistor 100 leitend wird und dz'J-ych einen Ausgangsimpuls an der Klemme 101 erzeugt.

Auf diese Weise werden alle Signale, die außerhalb der Öffnungszeit auftreten, unterdrückt u.'id können keinen Prüfimpuls erzeugen, weil der Transistor 100 nicht geöffnet werden kann. Der Transistor 103 kann keinen Einfluß auf die Sperrperiode haben, weil er bereits gesperrt ist und nur negative Impulse vom Kollektor des Transistors 99 auf seine Basis gelangen können.

Der Sperrimpulse nach F i g. 5g werden auch auf die Basis des Transistors !08 gegeben. Dieser Transistor bildet zusammen mit dem Transistor 109 eine Darlington-Schaltung, die den Kondensator 110 auflädt. Dadurch wird eine Gleichspannung mit ausreichendem Pegel erzeugt, um das Relais 18 so lange erregt zu halten, wie Impulse an der Basis des Transistors 107 empfangen werden. Der Kondensator UO verhindert, daß das Relais zwischen den einzelnen Impulsen abfällt und ermöglicht eine kurze Verzögerung bei der Musterverfolgung. Diese Ausgangsspannung erscheint an der Klemme 111 und wird über die Kontakte des Relais 19 auf das Relais 18 gegeben.

Der \bfrage- und Haltekreis 20 ist in Fig.4c im einzelnen dargestellt. Die an der Klemme 101 auftretenden Impulse gelangen auf einen Impulsformer aus den Transistoren 112 und 113, der einen Abfrageimpuls mit einer Dauer von 60 Mikrosekunden erzeugt. Dieser Abfrageimpuls wird auf die Steuerelektroden zweier Feldeffektransistoren 114 und 115 gegeben. Auf den Eingang des Transistors 115 gelangt eine Sinusschwingung von der Klemme 91, während auf den Eingang des Transistors 114 die Ausgangsspannung «o eines Differentialverstärkers 116 gegeben wird. Wenn eine Differenz der beiden Signale während der Öffnungsperiode auftritt, wird diese vom Verstärker 116 verstärkt und rückgekoppelt, so daß die Ausgangsspannung des Verstärkers jeweils den vom letzten Abfrageimpuls abgetasteten Pegel wiedergibt. Dieser Spannungswert wird dann auf den Operationsverstärker 117 gegeben und gelangt über den Pufferverstärker 118,119 auf die Ausgangsklemme 120. Ebenso wird der jeweils abgetastete Wert der Kosinusschwingung, die an so der Klemme 94 auftritt, festgehalten und erscheint an der Klemme 121.

Wie Fig.4d zeigt, werden die Potentiale an den Klemmen 120 und 121 des Fahrsteuerkreises 23 auf die Klemmen 76 und 77 für X-Signal und y-Signal gegeben, wenn keines der Relais 70 bis 73 betätigt ist Das Signal von der Klemme 76 gelangt dann auf den Servoverstärker 24. Dieser enthält einen Operationsverstärker mit nachgeschaltetem Pufferverstärker, der ein Steuersignal für den Leistungsverstärker 27 liefert Letzterer gibt dann eine polumkehrbare Gleichspannung zum Antrieb des Motors 31 ab.

In gleicher Weise liefert der Servoverstärker 25 das Steuersignal für den Leistungsverstärker 28, der die Speisespannung für den Motor 32 abgibt Amplitude und Polarität der auf die A"-Motore und y-Motore 31 und 32 gegebenen Gleichspannungssignale sind Funktionen des Momentanwertes der Sinusschwingungen im Zeitpunkt des Auftretens des Abfrageimpulses, wie in F i g. 5 gezeigt. Die Drehzahl der X- und V-Motoren ist also proportional zur Richtung der abgetasteten Linie, ausgedrückt als Koordinatenwerte im X- und V-Koordinatensystem. Die Motoren 31, 32 treiben über ein passendes Getriebe den Tastkopf und den mit ihm verbundenen Schneidkopf derart an, daß der Tastkopf der Linie mit einer Geschwindigkeit folgt, die durch die Geschwindigkeitsregelung bestimmt ist. Wenn der Tastkopf im Normalbetrieb aufhört, einem Muster zu folgen, wird kein Puls mehr den Transistoren 108 und 109 zugeführt und das Relais 18 fällt infolgedessen ab. Dadurch wird der Antrieb ausgeschaltet, weil die Kontakte des Relais 18 in der Erdleistung der Relais 29 und 30 liegen. Gleichzeitig erlischt das Licht 63, weil sein Stromkreis ebenfalls über die Kontakte des Relais 18 verläuft.

Der Bedienungsmann kann jederzeit die Maschine von Hand mittels des Richtungsschalters 26 steuern, sobald er den Schalter 42 in die Fahrstellung bringt. Wenn also die Maschine stehengeblieben ist, weil sie vom Muster abgekommen ist, kann der Bedienungsmann den Schalter 42 umlegen und mittels des Schalters 26 den Tastkopf wieder in Eingriff mit dem Muster bringen. Sobald dies geschehen ist, kann der Schalter 42 in die Mittellage zurückgebracht werden. Ferner kann jederzeit während der Betätigung des Schalters 26 der Druckknopf 43 für Schnellgang gedrückt werden. Dadurch wird das Relais 123 (Fig.4d) erregt und bewirkt, daß die Antriebsmotoren mit der höchstmöglichen Spannung versorgt werden, während gleichzeitig die Tachometergegenkopplungskreise geöffnet werden.

Zur Einstellung der Voreilung, d. h. des Durchmessers des Abtastkreises kann der Spiegelträger 46 gegen einen anderen Spiegelträger mit anderem Ablenkwinkel des Spiegels ausgewechselt werden. Hierzu ist es nur erforderlich, den Rahmen 51 herauszuziehen, den Spiegelträger 46 abzunehmen und den neuen Spiegelträger in den Rahmen 51 einzuscheiben.

Die Vorgabe zur Berücksichtigung der Schnittbreite läßt sich dadurch einstellen, daß der Rahmen 51 im Gehäuse 52 verdreht wird. Der Drehwinkel bzw. die eingestellte Kompensation läßt sich an der Skala 54 ablesen.

Um dies zu erläutern, sei bemerkt, daß die kreisförmige Abtastbahn des Tastkopfes bei Null Grad beginnt und daß die Anordnung stets danach strebt, die Überquerung der Kontur des Musters mit der Stelle Null Grad auf der Abtastbahn zusammenfallen zu lassen. Wenn nun ein Radius, der den Mittelpunkt des Abtastkreises und die Null-Gradstelle desselben verbindet, parallel zu der abgetasteten Linie ist, verschiebt sich der Mittelpunkt des Abtastkreises längs der abgetasteten Kontur. Ist dagegen dieser Radius nicht parallel zu der abgetasteten Linie bzw. Kontur, dann ist der Mittelpunkt des Abtastkreises gegen die Kontur versetzt Das Schneidwerkzeug folgt aber wegen der unmittelbaren mechanischen Kupplung stets dem Mittelpunkt der Abtastbahn, also in diesem Falle einer Stelle, die gegen die abgetastete Kontur um einen Betrag versetzt ist, der von dem Winkel des Radius mit der Kontur abhängt Dieser Winkel wird von der Skala 54 angezeigt, so daß diese unmittelbar in Versetzungsbzw. Schnittbreitenwerten geeicht werden kann.

Die beschriebene Anordnung kann je nach den Umständen verschiedene Abänderungen erfahren. So ist in Fig.4e eine Schaltung gezeigt, die bei größeren Entfernungen des Tastkopfes vom Verstärker die

Stabilität des Gerätes verbessert. Hierzu ist im Tastkopf unmittelbar ein Feldeffekttransistor 151 untergebracht, der von den Klemmen M und L mit passenden Betriebsspannungen versorgt wird und dessen Steuerelektrode mit dem Ausgang der Fotozelle 10 verbunden ist. Der Ausgang des Feldeffekttransistors 151 wird an der Klemmf N abgenommen, die der Klemme N in Fig. la entspricht. Der im unteren Teil der Fig.4a dargestellte Vorverstärker für das Ausgangssignal der Fotozelle ist in der Schaltung nach F i g. 4e ersetzt durch ι ο einen Verstärker 153, dessen Eingangs- und Gegenkopplungskreis etwas von demjenigen des Verstärkers 81 nach F i g. 4a abweicht. Ferner ist keine Pegelbildung vorgesehen. Die Transistoren 83 und 84 sind hier durch eine Zenerdiode 152 ersetzt, die am Eingang eines Verstärkers 97 liegt. Dadurch wird der Verstärker 8j in F i g. 4a überflüssig. Die Zenerdiode ergibt ein konstantes Potential an der Eingangsklemme 2 des Verstärkers 97 (siehe F i g. 4b), das für den vorliegenden Zweck ausreicht.

F i g. 4f zeigt eine abgeänderte Schaltung für die Verschiebung des Tastkopfes von Hand. Die Schaltung ersetzt den linken Teil der F i g. Ib, wobei die Stufen 20 und 23 ungeändert bleiben können.

Die Verbindungen vom Abfrage- und Haltekreis 20 zu dem Relais 21 sind die gleichen wie in Fig. Ib; dasselbe gilt für die Verbindungen mit dem Geschwindigkeitsregler 22. Die Kontakte des Relais 21 sind aber nicht nur unmittelbar mit dem Fahrtsteuerkreis 23 verbunden, sondern auch mit einer Hilfsschaltung. Diese Hilfsschaltung enthält ein Sinus-Kosinuspotentiometer 160, das über Transistoren 161 und 162 mit positiven und negativen Geschwindigkeitssignalen beaufschlagt wird. Hierzu sind die Basen der Transistoren 161 und 162 mit entsprechenden Kontakten des Relais 21 verbunden. Die Ausgangsspannung des Potentiometers 160 gelangt auf die Kontakte eines Lenkrelais 163 und ersetzt gegebenenfalls die Ausgangsspannungen des Relais 21, nämlich ein positives und ein negatives Geschwindigkeitssignal und zwei Koordinatensignale in X- und V-Richtung. Weitere Kontakte des Lenkrelais 163 überbrücken die Kontakte des Konturenmelderelais 18 und bewirken, daß die Klemmen Tund Wdes Kreises 23 geerdet sind, v,enn das Lenkrelais 163 erregt ist.

Der Schalter 42' ersetzt den Schalter 42 in der Schalttafel 37. Beispielsweise ist der rechte Kontakt des Schalters 42' mit der Klemme J des Steckers /1 an der Schalttafel 37 verbunden. In der Fahrstellung des Schalters 42' ist das Relais 21 erregt. Der Schalter 1G4 gestattet dem Bedienungsmann, entweder freie Lenkung oder geradlinigen Schnitt zu wählen. In der linken Stellung betätigt der Schrlter 164 das Relais 163, wen:, das Relais 21 erregt ist. In der rechten Stellung erdet eier Schalter 164 die Kontakte des Richtungsschalter;. 26. Wie Fig. Ib zeigt, ist die Klemme Xdes Schalters 164 an die Klemme X des Richtungsschalters in d· ι Schalttafel 37 angeschlossen. Der Hochgeschwindigkeitsschalter 165 ersetzt den Schalter 43 in F i g. I b.

Da der Tastkopf kein von außen zugängliches mechanisch drehbares Element aufweist, kann iJer Bedienungsmann den Tastkopf ohne diese Hilfssr ialtung nicht von Hand führen. Mittels der Hilfsschaltung werden, wenn die Relais 21 und 22 erregt sind, +- und -Geschwindigkeitssignale auf den Geschwindigkeitsregler 22 gegeben und die Ausgangsspannung des Geschwindigkeitsreglers wird auf die Kontakte des Relais 21 und von dort auf die Basen der Transistoren 161 und 162 gegeben. Die resultierende Spinnung wird an das Sinus-Kosinus-Potentiometer 160 angelegt. Der Bedienungsmann stellt den Zeiger dieser Potentiometer in diejenige Richtung, in die sich dei Tastkopf und der Schneidkopf bewegen sollen. Dadurch werden die Schleifer des Potentiometers 160 so eingestellt, daß an ihnen die Signale auftreten, die zum Antrieb der Motoren in der gewünschten Richtung erforderlich sind. Diese Signale werden den Kontakten des Relais 163 zugeführt, das erregt ist und demzufolge die betref enden Vorschubsignale auf die Klemmen K und V des Steuerkreises 23 gibt. Damit werden diese Signale in der oben beschriebenen Weise den X- und V-Antriebsmotoren zugeführt. So kann der Bedienungsmann die Bewegungsrichtung des Gerätes durch Drehen des Knopfes des Sinus-Kosinus-Potentiomeiers und seine Geschwindigkeit durch Betätigung des Oeschwindigkeitsreglers wählen.

Hierzu 12 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Fotoelektrischer KonturenabtaEter für Kopierwerkzeugmaschinen, insbesondere für Brennschneidemaschinen, mit einem optischen Abtastsystem zur Kreisbahnabtastung einer Linie oder Kante, mit
einem Gehäuse,

einem im Oberteil des Gehäuses befestigten Rahmen,

einem im Rahmen befestigten Motor,
einem am Unterende der Motorwelle unter einem kleinen Winkel zur Senkrechten der Motorachse angeordneten Spiegel,

einer Linse, die am Unterende des Gehäuses befestigt ist,

einer an der Oberseite der Linse befestigten, dem Spiegel gegenüberliegenden Fotozelle, auf die ein Teil des erfaßten Bildes fokussiert wird wobei Abtastsignale einer Auswerteinrichtung zur Erzeugung vpi Steuersignalen für Koordinatenmotoren zuführbar sind, und mit einer einstellbaren Einrichtung zur Schnittbreitenkompensation,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Schnittbreitenkompensation der Rahmen (51) in dem Gehäuse (52) drehbar angeordnet ist und daß ein zu dem den Spiegel (9) drehenden Motor (11) koaxialer und von diesem angetriebener Generator (12; 13,14) zur Erzeugung einer Sinusschwingung und einer Kosinusschwingung im Rahmen (51) angeordnet ist.

2. Konturenabtaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (9) mit seinem Träger (46) zur Wahl -'es Durchmessers des Abtastkreises austauschbar ist.