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Vorrichtung zum Steuern von Führungsmaschinen mittels lichtelektrischer
Einrichtungen Es ist bei Führungsmaschinen bzw. Werkzeugmaschinen der verschiedensten
Art, insbesondere bei Brennschneid- und Kopiermaschinen, bekannt, die Bewegung des
Werkzeuges oder eines sonstigen Gerätes mittels lichtelektrischer Einrichtungen
zu steuern. Dies geschieht dadurch, daß die von Fotozellen wahrgenommenen Helligkeitsunterschiede
von an einer als Vorlage dienenden Zeichnung oder Schablone entlanggeführten Lichtpunkten
zu bestimmten, die jeweils beabsichtigte Bewegung hervorrufenden Schaltvorgängen
verwendet werden.
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Es sind sowohl Vorrichtungen dieser Art bekannt, bei denen ein einziger
Lichtpunkt auf die Vorlage projiziert wird, um diese abzutasten, als auch Vorrichtungen,
die mit zwei Lichtpunkten arbeiten, welche beiderseits eines Kontraststreifens geführt
werden. In beiden Fällen werden die wechselnden Helligkeitswerte von einer Fotozelle
wahrgenommen, die in einem besonderen Stromkreis angeordnet ist, dessen Strom verstärkt
wird, um Verstellglieder oder Kupplungen zu betätigen, indem diese mit dauernd laufenden
Stellmotoren verbunden werden.
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Die Lichtpunkte sollen sich jeweils zur Hälfte auf hellem und dunklem
Untergrund bewegen. Wandert ein Lichtpunkt, beispielsweise infolge. einer Krümmung
der Vorlage oder des Kontraststreifens von dieser Halbhell-Halbdunkel-Stellung ab
und gleitet mehr oder gänzlich ins Helle oder Dunkle, so betätigt die durch die
Veränderung der Helligkeit des Punktes beeinflußte Fotozelle ein Schaltglied, das
seinerseits einen Steuermotor in Gang setzt, der - je nach der Abgleitrichtung des
Punktes in dem erforderlichen Drehsinn angetrieben - die Rückführung in die vorgeschriebene
Stellung bewirkt, so daß auf diese Weise eine mit der Vorlage weitgehend übereinstimmende
Werkzeugbewegung erreicht wird.
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Bei der Rückführung des Lichtpunktes bzw. der Lichtpunkte in die Grundstellung
läßt es sich bei den bisher bekannten Vorrichtungen nicht vermeiden, daß - insbesondere
infolge der Trägheit der bewegten Teile - der Punkt zunächst etwas über die Grundstellung
hinaus gleitet, aus der er zwangläufig wieder in entgegengesetztem Sinn herausbewegt
werden muß. Dies bedeutet, daß im Falle des Abwanderns des Lichtpunktes von der
Vorlage gewisse Pendelbewegungen auftreten, was sich bei Anwendungsgebieten, bei
denen es auf eine möglichst genaue Einhaltung der vorgesehenen Vorschubbewegung
ankommt, wie beispielsweise bei der Anfertigung von Trennschnitten mit Hilfe von
Brennschneidmaschinen, vielfach nachteilig auswirkt. Es treten hierbei leicht schlangenförmige
Schnittlinien auf, die in manchen Fällen - insbesondere bei gänzlichem Abkommen
des Lichtpunktes von der Vorlage - sogar zu dauernd kreisenden Bewegungen des Punktes
führen können.
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Nach der Erfindung werden diese Nachteile der bekannten Einrichtungen
dadurch zuverlässig vermieden, daß die Lichtquellen und die Fotozellen in einem
gemeinsamen, drehbar gelagerten Gehäuse untergebracht sind, das an die Verstelleinrichtungen
zur Rückführung der Lichtpunkte und Fotozellen angeschlossen ist. Damit sich die
Lichtquellen nicht gegenseitig stören, kann eine die einzelnen Lichtbündel gegeneinander
abschirmende Trennwand angeordnet werden, und zwar zweckmäßig etwas oberhalb der
abzutastenden Vorlage. Ebenfalls ist eine Abschirmung gegen den Einfall von Fremdlicht
zweckmäßig.
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Diese Anordnung sichert ein stets zuverlässiges Wirken der Vorrichtung,
da diese sich nach geringsten Abweichungen der Lichtpunkte von den Rändern der Kontraststreifen
immer wieder sehr schnell in die richtige Lage einspielt und dabei Schwankungen
der Lichtpunkte, die ein unsauberes Arbeiten verursachen können, weitgehend ausschaltet.
Die Arbeitsweise ist sehr einfach, da eine Drehbewegung von Lichtpunkt und Fotozelle
zum Einspielen benutzt wird.
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Neben dieser Sicherheit eines genauen Arbeitens hat die Vorrichtung
nach der Erfindung den Vorteil einer einfachen Ausbildung und ist daher preisgünstig
herstellbar.
Die Zeichnung veranschaulicht den Gegenstand der Erfindung
in einer beispielsweisen Ausführungsform, und zwar zeigt Abb. 1 ein Schema der Anlage
in Seitenansicht, Abb. 2 eine Aufsicht auf die wesentlichen Teile der Vorrichtung
Abb. 3 und 4 die Stellung der beiden Lichtpunkte beim Abtasten einer geraden bzw.
einer gekrümmten Vorlage.
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In dem drehbar gelagerten Gehäuse 1 sind die beiden Lichtquellen 2
und 3 derart angeordnet, daß die austretenden Lichtstrahlen über eine Optik auf
die Unterlage 4 je einen Lichtpunkt 5 bzw. 6 projizieren, deren Helligkeitswerte
von je einer Fotozelle 7 bzw. 8 wahrgenommen werden. Soll beispielsweise eine Linie
9 (Abb. 3) abgetastet oder wiedergegeben werden, so sind die beiden Lichtpunkte
5 und 6 so einzustellen, daß sie die Linie 9 tangieren, d. h., die Linie muß genau
zwischen den beiden Lichtpunkten verlaufen. Ein Überqueren der Kante der Linie 9,
etwa an einer Krümmungsstelle (Abb. 4), hat eine Verdunkelung oder mindestens Teilverdunkelung
des einen Lichtpunktes, beispielsweise des Punktes 5, zur Folge; dieser Helligkeitsunterschied
gegenüber dem Normalfall wird von der zugehörigen Fotozelle 7 wahrgenommen, die
durch den infolgedessen in ihr entstehenden geringeren Stromfluß einen Schaltvorgang
auslöst, durch den - in später noch näher beschriebener Weise - eine sofortige Drehbewegung
des Gehäuses 1 und damit auch, da sich die Lichtpunkte im Sinne der Drehbewegung
des Gehäuses bewegen, eine Rückführung der Lichtpunkte in ihre Grundstellung bewirkt
wird.
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Damit die eintretenden Helligkeitsunterschiede eines Lichtpunktes
von der dazugehörigen Fotozelle einwandfrei wahrgenommen und nicht durch die den
gegenüberliegenden Lichtpunkt erzeugenden Strahlen sowie durch Fremdlicht beeinflußt
werden können, wird zweckmäßig innerhalb des Gehäuses 1 eine Trennwand 10 angebracht
und außerdem vorteilhaft im unteren Bereich des Gehäuses 1 eine Abschirmung, beispielsweise
in Gestalt eines aus Gummi od. dgl. bestehenden, bis zur Unterlage 4 reichenden
Mantels 11, vorgesehen. Auf diese Weise reagiert die jeweilige Fotozelle sofort
auf bereits kleinste Helligkeitsunterschiede, so daß schon beim geringsten Eintreten
eines Lichtpunktes in die Vorlage die erforderlichen Schaltvorgänge unmittelbar
eingeleitet werden.
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Ein derartiger Schaltvorgang spielt sich wie folgt ab: Die Lichtpunkte
5 und 6 (Abb. 4) bewegen sich infolge zwangläufigen Vorschubes in Pfeilrichtung.
Bei Beginn der Krümmung der Vorlage 9 wird der Lichtpunkt 5 teilverdunkelt, wodurch
die Fotozelle 7 mit geringerer Helligkeit beaufschlagt wird.. Sie gibt infolgedessen
einen geringeren Strom ab, so daß das in dem Verstärker 12 befindliche Relais 13
abfällt und damit den Stromkreis zur elektrischen Kupplung 14 schließt. Diese kuppelt
ein, wodurch von dem stetig umlaufenden Steuermotor 15 über das Schneckenritzel
16 und Schneckenrad 17 das Stirnrad 18 in Drehbewegung versetzt wird, das seinerseits
mit dem am Gehäuse 1 befestigten Stirnrad 19 im Eingriff steht. Das Gehäuse 1 wird
somit ebenfalls gedreht, und zwar im Sinne einer Rückführung der beiden Lichtpunkte
5 und 6 an die Vorlage 9.
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Diese Drehbewegung dauert so lange an, wie der Lichtpunkt 5 verdunkelt
oder teilverdunkelt ist. Sobald der Lichtpunkt 5 wieder in die Grundstellung gekommen
ist, die Fotozelle 7 also wieder mit voller Helligkeit beaufschlagt wird, zieht
das Relais 13 im Verstärker 12 wieder an, und der Stromkreis zur Kupplung 14 wird
unterbrochen. Im gleichen Augenblick bleibt das Gehäuse 1 in seiner nunmehr erreichten
Grundstellung stehen.
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Falls infolge entgegengesetzt verlaufender Vorlagenkrümmung der gegenüberliegende
Lichtpunkt 6 verdunkelt oder teilverdunkelt wird (6' in Abb.4), spielt sich der
gleiche Vorgang in dem dem Lichtpunkt 6 zugehörigen Stromkreis ab. Durch die von
der Fotozelle 8 wahrgenommenen Helligkeitsunterschiede im Lichtpunkt 6 wird über
das im Verstärker 20 liegende Relais 21 die Kupplung 22 betätigt und somit, da das
Schneckengetriebe 23, 24 sowie das Stirnrad 25 eine entgegengesetzte Drehrichtung
als das Schneckengetriebe 16,17 und das Stirnrad 18 aufweisen, das Gehäuse
1 im umgekehrten Sinne verdreht und infolgedessen der Lichtpunkt 6' wieder in die
Grundstellung zurückgeführt.
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Diese wechselseitige Drehbewegung des Gehäuses 1 und damit der Lichtpunkte
5 und 6 ermöglicht eine genaue Einhaltung der Vorlage 9, wobei infolge des leichten
und sofortigen Ansprechens der Einrichtung bei nur ganz unwesentlicher Teilverdunkelung
eines der Lichtpunkte eine praktisch pendelfreie Vorschubbewegung erreicht wird.
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Alle Drehbewegungen des Gehäuses 1 steuern über das Kegelräderpaar
26, 27 und die Welle 28 in gleichem Sinn eine angeschlossene Maschine, die somit
in einer mit der Vorlage 9 genau übereinstimmenden Richtung geführt wird.
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Die Erfindung läßt sich sinngemäß in der verschiedensten Weise verwirklichen
und ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So sind insbesondere
Anordnung und Lagerung der Lichtquellen sowie des diese enthaltenden Gehäuses und
dessen Anbringung an der zu steuernden Maschine durchaus beliebig, ebenso wie auch
die Fotozellen und die von diesen betätigten Schaltglieder in jeder den Erfordernissen
des Einzelfalles entsprechenden Weise vorgesehen sein können.