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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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,
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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.
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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.
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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.
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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.