DE902592C - Kurvenabtastgeraet - Google Patents

Kurvenabtastgeraet

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Publication number
DE902592C
DE902592C DESCH6622A DESC006622A DE902592C DE 902592 C DE902592 C DE 902592C DE SCH6622 A DESCH6622 A DE SCH6622A DE SC006622 A DESC006622 A DE SC006622A DE 902592 C DE902592 C DE 902592C
Authority
DE
Germany
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light beam
scanning
curve
scanning light
feed
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Expired
Application number
DESCH6622A
Other languages
English (en)
Inventor
Hermann Noe Sen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schichau A G F
Original Assignee
Schichau A G F
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Filing date
Publication date
Application filed by Schichau A G F filed Critical Schichau A G F
Priority to DESCH6622A priority Critical patent/DE902592C/de
Application granted granted Critical
Publication of DE902592C publication Critical patent/DE902592C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q35/00Control systems or devices for copying directly from a pattern or a master model; Devices for use in copying manually
    • B23Q35/04Control systems or devices for copying directly from a pattern or a master model; Devices for use in copying manually using a feeler or the like travelling along the outline of the pattern, model or drawing; Feelers, patterns, or models therefor
    • B23Q35/08Means for transforming movement of the feeler or the like into feed movement of tool or work
    • B23Q35/12Means for transforming movement of the feeler or the like into feed movement of tool or work involving electrical means
    • B23Q35/127Means for transforming movement of the feeler or the like into feed movement of tool or work involving electrical means using non-mechanical sensing
    • B23Q35/128Sensing by using optical means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Machine Tool Copy Controls (AREA)

Description

  • Kurvenabtastgerät Die Erfindung betrifft ein photoelektrisches Kurvenabtastgerät zum Steuern von Bearbeitungseinrichtungen für Werkstücke oder zum sonstigen Übertrageen von Zeichnungen, Schablonen oder sonstigen Kurven. Bei den bekannten photoelektrischen Kurvenabtastgeräten der vorerwähnten Art führt das Abtastorgan Pendelungen um die richtige Abtaststellung aus. Die Pendelungen erfolgen in RichtungvonderundzurabzutastendenKurve. Um diese Pendelung zu dämpfen, sind Dämpfungseinrichtun-gen, die meist auf Geschwindigkeit und Beschleunigun#g ansprechen, verwendet worden. Die Antriebs- und Dämpfungsorgane müssen hierbei die gesamte Masse der :mechanischen Einrichtungen und außerdem meist noch elektrische Größen steuern und bedürfen daher erheblichen Aufwandes und einer unerwünscht großen Dimensionierung. Bei ZD auftretenden Störungen der Richtungsänderungen der Kurve sind ajußerdem Ungenauigkeiten nur schwer zu vermeiden.
  • Durch die Erfindung wird dieser Nachteil vermieden, und zwar dadurch, daß das photoelektrische Abtastorgan entsprechend der Aufhellung oder AbdunIklungdes abtastendenLichtstrahles-vin-eRechts-oder Linksschwenikung der Vorschubrichtung bewirkt und daß eine Dämpfungseinrichtung in an sich bekannter Art vorgesdhen ist, welche auf die Winkelgesch#windigkeit und Winkelbeschleunigung dieser Drehibewegung anspricht. Als -solche Dämpfungseinrichtungen können beliebige, z. B. auch mechanische Einrichtungen benutzt werden, welche auf Ableitung einer ersten oder zweiten (oder -auch einer höheren) Ordnung ansprechen und durch diesen Ansprechimpuls Korrekturen bzw. Dämpfungen der Drehbewegung vornehmen. Besonders zweckmäßig aber ist es, wie in Weiterentwicklung der Erfindung vorgeschlagen wird, daß die Dämpfungiseinrichtung als #differenzierender Verstärker ausgebildet wird, welcher das Antriebsorgan für die Schwenkbewegung steuert. Dabei können die Ruheströlne der zwei oder drei Verstärkeraus,:,äri"-,e gegeneinander geschaltet -sein, die sich im Ruhezustand in ihrer Steuerwirkung aufheben.
  • Der Aufwand dieser Steuerung und Därnpfutig der Schwenkbewe un- für die Vorschuhrichtun 9 Z, 9 ist wesentlich gering-er als die Dämpfung der gesamt-en bewegten Massen. Ganz besonders vorteilhaft tritt die Erfindung in Erscheinung, wenn ihr gemäß ein exzentrischer Abtastlichtstrahl zur Anwendung gelangt, dessen Exzentrizität, etwa durch mechanischen Verbindung mit der Vorschubrichtungssteuerung, in Vorschubrichtung gehalten wird.
  • Gelangt ein zentraler Lichtstrahl bei Üer Abtastung zur Verwendung, so wird nach der Erfindung die Vorschubgeschwindigkeit und Schwenkgeschwindigkeit (letzter-- bei völlig verdunkeltem bzw. aufgehelltem Abtastlichtstrahl) so aufeinander abgestimmt, daß ein Kreistimlaufdurchmesser entsteht, der größer ist als der Durchmesser des Abtastlichtstrahles. Insbesondere wenn er ein Mehrfaches dieses Durchmessers beträgt, wird erreicht, daß bei Abtastung, entlang der Kurve auch bei vorübergehendem Ausbleibender Berührung zwischen Lichtstrahl und Kurvenrand ein einwandfreier Umlauf erfolgt.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt Fig. i eine schaübildlidlie Darstellung der Gesamtanordnung eines photoelektrischen Kurvenabtastgerätes gemäß der Erfindung, während Fig* :z die Schaltung ein-es beim Kurvenabtastgerät nach Fig. i zu verwendenden Verstärkers wiedergibt. Die in Fig. i und 2 dargestellte photoelektrische Steuereinrichtung, ist dazu bestimmt, an Hand von Kurven, welche auf durchsichtige Unterlagen gezeichnet sind, irgendeine Kopiereinrichtung oder ein Bearbeitungswerkzeug, z. B. einen Schneidbrenner, selbsttätig zu steuern"derart, daß dasselbe Kurvenbild in einem anderen Maßstabdurchlaufen wird. In Betracht kommen vor allem auch geschlossene- Kurven. Meist ist es erwürrscht, zur Bewegung eines Nachbildungsschreibgerätes oder ZD z5 eines sonstigen Nachbildungswerkzeu"ges einen Längs- oder Quervorschub zur Verfügung,zu haben, so daß beim Abtasten der Kurven die jeweiligen Wegrichtinn-gen zweckmäßlig in zwei zueinander rechtwinklige Koordinaten zerlegt werden. Es ist a#ber auch möglich, PolarIkoordinaten der Laufrollensteuerung zu verwenden. Letztere sind bereits bei Autogenschneidgeräten, die von Hand gesteuert werden, üblich.
  • Wie aus Fig. i zu ersehen ist, leuchtet eine Glüh- lampe i o,der eine sonstige Lichtquelle über eine Kondensorlinse 2, die abzutastende Stelle einer Kurve 3 auf einer durchsichtigen Zeichnung 4 aus. Die Kirrve 3 werde mittels einer Arbeitsmaschine, z. B. inittels eines Schneidbrenners, in einem bestimmten Verhältnis, z. B. i - io, abgebildet. Bei-SPiels'weise gibt Jie Kurve 3 die Schnei-dkurve eines Schneidbrenners in entsprechend verkleinertem Maßstab wieder, welcher Brenner aus einer Ma-2terialtafel 5 von ze1nfach vergrößerten Ausmaßen ein Plattenstück selbsttätig herausschneidet. Die a,usgeleuchtete Stelleder Kuirve 3 wird mittels einer Optik 6, welche in den meisten Fällen, eine Präzisions-Mikrooptik ist, in der Blendenebene 7 als vergrößertes Kurvenstück 8 abgebildet. Die Blendenebene wird durch eine Scheibe 7 mit einem exzentrisch angeordneten Spalt 9" der um die Drehachse io mit der Scheibe beliebig sch-#venkbar ist, abgebildet. Der exzentrisch"-, radial verlaufende Abtastspalt wird in :der nachbeschriebenen Weise immer so gesteuert"daß er in Richtung der Vorschuhbewegung steht und sich an die Kurve 3 tangential anlegt. Die hinter dem Spalt 9 angeordnete Photozelle 1 erhäft Licht, wenn sich der exzentrische SpaIt 9 neben der Kurve 3 befindet, und wird verdunkelt, sobald sich !der Spalt auf der Kurve befindet. In Üibßrgan-sstellun,o- -wird sie teilweise verdunkelt. Übe,r einen Verstärker 12 wird,die Blendenscheibe 7 durch den M0tOr 13, der über die gezeichneten Getriebeteile, insbesondere die Kegelräder 14, mit der Scheibe 7 in Verbindung steht, gedireht und- in der Berührungslägegehalten, dader Motor bei verdunkelter Zelle die umgekehrte Dtehrichtung aufweist als -bei beleuchteter Zelle.
  • Zusammen mit (der Blendenscheibe 7 dreht der Motor 13 die Kurbelscheiben 15, die mit den gleichlaufenden, durch einen Motor 16 an-getriebenen Scheiben 17 einen Koniponentenzerleger bilden. Die auf den Scheiben 17 -durch die Pleuelstangen 18 in go' Winkelunterschied gegeneinander verschiebbaren Reibriiider r9 erhalten durch die Scheiben 17 einen Antrieb. Ihre Umlaufgeschwindigkeit entspricht "gemäß der Ricl-itungsstellung der Kurbelscheiben 15 einer in rechtwinklige Koor-dinaten zeT-legtenbeliebigen konstanten Vorschubgeschrwindig keit in der Zeichnungsebene 4 bzw. des Schneidbrenners auf der Platte 5. Die Vorschubkomponenten werden von den Reibrädern ig über Ke 'gelrädersysteine 2o auf zwei Spindeln 21 ÜbeTtüagen, ,velche die Zeichnung 4 bewegen. Über eine Zahnradübersetz-ung --2 wird,die. Bewegung der Arbeitsmaschine 24, also der Vorschub des Schneidbrenners, durch die beiden Spindeln 23 in vergrößertem Maßstab gesteuert.
  • Der Verstärker 12 ist irn vorliegenden Beispiel nach der Erfindung als #differenzierender Verstärker ausgebildet, und zwar dämpft er lediglich Üiedurch den Motor 13 gesteuerte Schwenkbewegung, wäh-ZD ZD r#end die mechanische Antriebsleistung der Arbeitsmaschine 24, die bei einer technischen Ausführung aus wesentlich größeren und schwereren Konstruktionselementen besteht, als es die Zeichnung andeutet, durch #die mit kleinster Tourenzahl laufende Antriebsin:aschine 16 über die Scheiben ig geliefert wird.
  • Eine weitere Vereinfachung des technischen Aufwan,des wird gewonnen, wenn statt des exzentrischen Abtastlichtstrahles ein zentraler Abtastlichtstirahl verwendet wird, weil dann der Drehmechanismus der Exzenterscheibe über die Photozelle entfällt und über den Motor 13 nur die Bewegungsrichtung über die Kurbelscheiben 15 geschwenkt wird.
  • Fig. 2 gibt die Schaltungsanordnung des Verstärkers 12 wieder. Die Photozelle ii, deren räumliche Anordnung Fig. i zeigt, wirkt auf das Rohr 2,5 über den Kopphingswi derstand 26 ein. Mit :dem Rohr 2,5 ist über einen Kondensator:27 und einen Widerstand 28 das Rohr 29 gekoppelt. Bei hinreichend kleiner Bemessung des Kondensators 27 und des Widerstandes 28 erhält man an letzterem Spannungsabfälle, welche proportional dildt des Rohres 25, also proportional der -ersten Ableitung des Röhrenstromes nach der Zeit verlaufen. Bewegt sich also beispielsweise der Spalt 9 aus der Kurve 3 heraus, so erhält die Fe-IdsPule 3,0 des Motors, 13 mit dem Anker 31 eine zusätzliche Stromerregung in der entsprechenden Richtung, d. h. derart, daß der Aibtastspalt 9 einen Drdhimpuls in Richtung:der Kurve erhält.
  • Die Widerstände 32 und 33 dienen zur Kcrpplung der FeldSP--ule 3-0. Die dargestellt-- Schaltungsjanordnun- hat den Vorteil, daß sich die bei-den Rarenströme der Röhren 25 und 29 ausgleichen, so daß im Ruhezustand, in der FeldsPule 30 kein S#trorn fließt. DerSpannungsteiler 3,4 dient zumiRegeln der Gittervorspannung des Rohres 29.
  • Die Feddspule 3o wird bei praktischen Austführungen der Erfindung nicht unmittelbar das Feld .eines Motors erregen, sonderndus Feld eines Generators,der all-ein oder in Kombination mit weiteren Steuergeneratoren einen Antriebsmotor steuert, der dann an die Stelltdes M0t01rs 13 tritt.
  • Im Beispiel Fig. 2 ist nur die Erzeugung der ersten Ableitung dargestellt. Wie schon einmal erwähnt, i,st es vorteilhaft, mindestens auch die zweite Ableitung eingehen zu lassen, was durch analoge Hinzuschaltung von Röhren ohne weiteres erreicht werden -kann.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Photoellektrisches Kurvenabtastgerät zum Steuern von Bearbeitungseinrichtunggen für Werkstücke oder zumsonstigen Übertragen von Zeichnungen, Schablonen oder sonstigen Kurven, dadurch gekennzeichnet, daß durch das photoelektrische Abtastorgan (Spalt 9) entsprechend, Ader Aufhellung oder Abdunklungdes abtastenden Lichtstra#hles eine Rechts- oder Links-Schwenkung des die Vorschub-einrichtung bestimmen-den Organs (15) bewirkt wird und eine an sich bekannte Dämpfungseinrichtung für diesen Schiwenkantrieb angeordnet ist.
  2. 2. Gerät nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrischer Abtastlichtst#rahl (Spalt 9) zur Anwendung gelangt, dessen Exzentrizität etwa durch mechanische Verbindung mit der Vorschubsteuerung (15) in Vorschubrichtung gehalten wird. 3,. Gerät nach Anspruch i mit zentralem Lichtstrahl im Abtastpunkt, dadurch gekennzeichnet, daß Vorschuibgeschwindigkeit und Schwenkgeschwindigkeit bei völlig ver,dunkeiltem bzw. aufgehelltem Abtastlichtstrahl so eingestellt sind, daß sie einen Kreislauf ergeben, dessen Durchmesser in der Zeichnungsebene größer ist als der Durchmesser des Abtastlichtstrahls. ,4. Gerät nach Anspruch i bis 3, :diadurch ge--kennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung ein differenzierender Verstärker ist, welcher das Antriebsorgan (13) für die Schw#enkbewegung ;steuert. 5. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekenn-,zeichnet, daß die Ruheströme der zwei bzw. drei Verstärkerausgänge gegeneinander geschaltet sind und sich im Ruhezustand in ihrer Steuerwirkung aufheben.
DESCH6622A 1951-05-18 1951-05-18 Kurvenabtastgeraet Expired DE902592C (de)

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