Elektrische Kontaktfühlersteuerung für selbsttätige Werkzeugmaschinen, insbesondere Kopiermaschinen Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Kontaktfühlersteuerung für selbst tätige Werkzeugmaschinen, insbesondere Ko piermaschinen, mit einem Fühler, dessen Tast- spindel auslenkbar ist und ein im Fühler ein gebautes Kontaktsystem betätigt.
Bei den meisten elektrischen Kontaktfüh lersteuerungen werden durch die Auslenkun gen der Tastspindel des Fühlers elektromagne tische Kupplungen ein- und ausgeschaltet, so dass die Abtastung der zu kopierenden Kon turen stufenförmig erfolgt. Fühler mit nur drei Kontakten arbeiten z. B. so, dass durch zwei senkrecht zueinander bewegliche Sup porte immer nur eine Bewegung eingeschaltet wird, wodurch rechtwinklige Absätze entste hen. Bei Fühlern mit fünf Kontakten werden in der zweiten und vierten Kommandostellung beide Supportbewegungen gleichzeitig einge schaltet, so dass der Fühler sich in der resul tierenden Richtung bewegt.
Die hierbei noch auftretenden Absätze sind schräg, wodurch eine bessere Oberflächentreue am Werkstück erzielt wird. Solche Fühlersteuerungen tasten beide in Richtung der Supportbewegungen verlaufenden Konturen, sowie diejenigen, welche um 45 geneigt sind, stufenlos ab, während bei allen andern Konturenneigungen Absätze entstehen.
Die Steuerung gemäss vorliegender Erfin dung zeichnet sich dadurch aus, dass der Füh- ler mindestens zwei Sonderschaltstellungen hat, bei welchen nur eine von zwei quer zu einander verlaufenden Supportbewegungen eingeschaltet ist und dass zwischen diesen Son derschaltstellungen noch mindestens zwei weitere Schaltstellungen vorhanden sind, bei welchen zwei der Supportbewegungen gleich zeitig eingeschaltet sind, welche Bewegungen für sich andere Geschwindigkeiten besitzen als bei den Sonderstellungen, das Ganze derart, 'dass die resultierende Bewegung bei jeder dieser Zwischenschaltistellungen in einer andern Richtung verläuft.
An Hand der beiliegenden Zeichnung wer den Ausführungsbeispiele des Erfindungs gegenstandes dargelegt. Es zeigen: Fig. 1 die Wirkungsweise des Fühlers für die Fühlersteuerung, Fig. 2 einen Regelantrieb mit vier elektro magnetischen - Kupplungen sowie einer elek tromagnetischen Umkehrkupplung, Fig. 3 und 3a das Schema einer stufen losen Kontaktfühlersteuerung mit zwei Regel antrieben, die je vier elektromagnetische Kupplungen sowie je eine elektromagnetische Umkehrkupplung enthalten, Fig.
4 die bei den verschiedenen Fühler auslenkungen auftretenden Supportbewegun gen, Fig. .5 die Arbeitsweise einer Kontaktfüh- lersteuerung, die -mit Impulsgebern - ausge- stattet ist, durch welche die Drehzahl von elek tromagnetischen Regelantrieben geregelt wird, Fig. 5a die den Bürsten des Impulsgebers entsprechenden Vorschubgeschwindigkeiten der Längsbewegung, Fig. 5b die den Bürsten des Impulsgebers entsprechenden Vorschubgeschwindigkeiten der Querbewegung, Fig. 6 einen elektromagnetischen Regelan trieb mit Drehstromständer und einem durch Gleichstrom erregten Anker, Fig.
7 ein Lamellenpaket mit dreizehn Kontaktsegmenten, mit dem fünfundzwanzig in verschiedenen Richtungen verlaufende Be wegungen durch den Fühler gesteuert werden können, Fig. 7a und 7b die bei den verschiedenen Fühlerauslenkungen auftretenden Support bewegLmgen, wenn die auf dem im Fühler ein- gebaLiten Kontaktpaket gleitende Bürste brei ter ist als die zwischen den Kontaktsegmenten liegenden Isolierstücke und Fig.
8 und 8a das Schema einer Kontakt- fühlersteuerung, bei der der Fühler mit einem Kontaktsystem aus Blattfedern ausgerüstet ist und durch zwei Impulsgeber die Drehzahl von zwei elektromagnetischen Kupplungen gere gelt wird.
Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, ist die Tastspindel 1 des Fühlers allseitig beweglich in der Kugelpfanne 2 gelagert. Die Kugel pfanne 2 lässt sich noch im Ring 3 in axialer Richtung der Tastspindel verschieben. Am untern Ende der Tastspindel sitzt der Tast- stift 4, mit dem durch den Fühler die Kontur einer Schablone abgetastet werden kann. Am obern Ende der Tastspindel befindet sich der Gleitkegel 5, der in den Konus 6 eingreift. Dieser sitzt an dem Hebel 7, der um den Lagerzapfen 8,sich ausschwenken lässt.
Wird die Tastspindel seitlich ausgelenkt, so drückt der Gleitkegel den Konus mit dem Hebel 7 nach oben. Am vorderen Ende des Hebels 7 befindet sich der Bürstenhalter 9, der die Kohlebürste 10 trägt, die auf dem Kontakt- klqtz 11 gleitet und dadurch die Schaltimpulse für die Tastbewegungen des auf einem. Ma- schinenschlitten sitzenden Fühler auslöst. Der Kontaktklotz 11 besteht aus neun Kupferseg inenten, zwischen welchen Isolierstücke ange ordnet sind. Für die Bewegung der Maschi nenschlitten können verschiedenartige Regel antriebe verwendet Werden.
Die Fig. 2 zeigt einen Regelantrieb mit vier elektromagnetischen Kupplungen sowie einer elektromagnetischen Umkehrkupplung. Das Regelgetriebe 12 wird - durch den Motor 13 mit konstanter Drehzahl angetrieben. Der Motor 13 treibt hierbei die Welle 14 an, auf der das Zahnrad 15 sitzt. In dieses Zahnrad greift das Zahnrad 1.6, das auf der Welle 17 sitzt und die magnetische Kupplung 18 an treibt. Die Magnetspule der Kupplung wird über die beiden Bürsten 19 und 20 erregt, wodurch der Reibteller 21 angezogen wird, der auf der Welle 22 in einer Keilnute verschieb bar sitzt. Über das 'Zahnrad 23, das mit der Welle 22 fest verkeilt ist, wird das Zahnrad 24 angetrieben, das auf der Welle 25 sitzt.
Auf der Welle 25 ist ferner das Kegelrad 26 befestigt, welches die beiden Kegelräder 27 und 28 antreibt. Diese Kegelräder sind topf- förmig ausgebildet und tragen am äussern Ende die Reibbeläge 29 und 30. Je nachdem, ob die Spule 31 -oder 32 Spannung erhält, wird der Reibteller 33 oder 34 angezogen und dreht sich die Abtriebswelle 35 nach links oder nach rechts. Die Bürsten 19 und 20 werden über die Klemmen 36 und 37 an einen Gleich stromkreis angeschlossen.
Sobald die magneti sche Kupplung 18 eingeschaltet wird, läuft die Abtriebswelle 35 mit der niedrigsten Dreh zahl. Die Spule 32 ist an die Klemmen 38 und 39 und die Spule 31 an die Klemmen 39 und 40 angeschlossen. Die Kupplung 41 ist auf der Welle 14 fest angeordnet und die Spule dieser elektromagnetischen Kupplung kann über die Bürsten 42 und 43 elektrisch erregt werden.
Diese Bürsten sind an die Klemmen 44 und 45 angeschlossen. Wird die Kupplung 41 eingeschaltet, so wird dadurch der Reibteller 46 angezogen und läuft die Ab triebswelle 35 mit einer höheren Geschwindig- keit. Die Kupplung 47 kann über die Bürsten 48 Lund 49 erregt werden. Diese Bürsten sind an die Klemmen 50 und 51 angeschlossen. Der Antrieb der Kupplung erfolgt über die Zahn räder 15 und 52. Die Kupplung 47 dreht sich schneller als die Kupplung 41, so dass die Ab- t.riebswelle 35, wenn die Kupplung 47 einge schaltet wird, mit einer noch höheren Dreh zahl läuft.
Noch schneller läuft die Abtriebs welle 35, wenn die magnetische Kupplung 53 eingeschaltet wird. Die Spule dieser elektro magnetischen Kupplung ist an die Klemmen 54 und 55 angeschlossen, der Antrieb erfolgt über die Räder 53a, 53b, die links der Räder 15, 52 angeordnet zu denken sind, sowie bis zum Kegelrad 26 über vier nur angedeutete Räder. Das Regelgetriebe ist also für vier ver schiedene Geschwindigkeiten ausgelegt und die Abtriebsdrehzahl hängt davon ab, welche von den vier elektromagnetischen Kupplungen 18, 41, 47 und 53 jeweils eingeschaltet ist. Die Drehrichtung der Abtriebswelle 35 hängt davon ab, ob die Spule 31 oder die Spule 32 der elektromagnetischen Umkehrkupplung eingeschaltet ist.
Die Fig. 3 zeigt das Schema einer Kon taktfühlersteuerung mit zwei Regelantrieben gemäss Fig. 2, die je vier elektromagnetische Kupplungen, sowie je eine Umkehrkupplung enthalten. Das Kontaktpaket mit den neun Kontakten I-IX Lund den dazwischenliegen den Isolierstützen 56, 57, 58 usw. ist in grösse rem Massstab aus der Figur zu ersehen. Die Relais R1 bis R6 sind an die Kontaktsegmente I-VI angeschlossen. Die Bürste 10 ist mit der Hauptleitung N eines Gleichstromnetzes verbunden. Die Spulen sämtlicher sechs Re lais R1 bis R6 liegen an der Hauptleitung P des Gleichstromnetzes. Liegt die Bürste 10 auf dem Segment I auf, so erhält die Spule des Relais R1 Spannung. Liegt die Bürste 10 auf dem Segment II auf, so erhält die Spule des Relais R2 Spannung.
In gleicher Weise erhalten auch die Spulen der andern Relais R3 bis R6 Spannung, wenn die Bürste 10 auf den entsprechenden Kontaktsegmenten III bis VI zum Aufliegen kommt.
Das Kontaktsegment VII ist elektrisch lei tend mit dem Kontaktsegment III verbunden. Das Kontaktsegment VIII ist an das Kontakt- Segment II angeschlossen, und das Kontakt segment IX an das Kontaktsegment I. Kommt die Bürste 10 auf dem Kontaktsegment VI zum Aufliegen, so erhält die Spule des Relais R6 Spannung. Liegt die Bürste 10 auf dem Kontaktsegment VII auf, so zieht das Relais R3 an. Liegt die Bürste 10 auf dem Kontakt segment VIII auf, so zieht das Relais R2 an. Berührt die Kontaktbürste 10 den Kontakt IX, so erhält die Spüle des Relais R1 Span nung. Kommt die Bürste 10 auf dem Kontakt VI zum Aufliegen, so zieht das Relais R6 an und schliesst seinen Arbeitskontakt 86a.2, durch welche auch das Relais R4 eingeschaltet wird.
Das Relais R6 hat einen weiteren Hilfs kontakt R6a1, mit dem es die Spule des Um schaltrelais P7 einschaltet. Das Umschaltrelais R7 schliesst seinen Hilfskonakt R7a1 und hält sich dann selbst über den Ruhekontakt R5r1, so dass also die Umschaltung bestehen bleibt, auch bei den weiteren Fühlerkommandos VII bis IX. Gehen die Auslenkungen der. Tast- spindel des Fühlers wieder zurück und er reicht die Bürste 10, von der Stellung VII herkommend, wieder die Stellung VI, so zieht das Relais R6 wieder an und schaltet mit dem Kontakt R6a2 auch wieder das Relais R4 ein, das Relais R7 liegt dabei noch an Spannung über den Arbeitskontakten R7a1 und dem Ruhekontakt R5r1.
Kommt der Fühler aber schliesslich in die Stellung V, das heisst liegt die Bürste 10 auf der Kontaktlamelle V auf, so fällt das Relais R4 ab, und dann auch das Relais R6 und das Relais R7. Das Relais R5 öffnet den Ruhekontakt R5r1, wodurch das Relais R7 abfällt und der Antrieb 12 wieder umgeschaltet wird auf die andere Drehrich tung. Das Relais R7 dient zur Umkehrung der Drehriehtung des Antriebes und durch die Relais R1 bis R7 werden die beiden Regelan triebe .12 und 61 gesteuert. Durch den Regel antrieb 12 wird die Spindel 62 angetrieben und dadurch die Spindelmutter 63 in der Richtung A -B bewegt.
Durch den Regelan trieb 61 wird die Gewindespindel 64 angetrie ben und dadurch die Spindelmutter 65 in der Richtung C-D bewegt. Durch die Spindel mutter 63 soll der Quersupport einer fühler- gesteuerten Drehbank und durch die Spindel mutter 65 der Längssupport bewegt werden. Auf der Planscheibe 66 der Drehbank, die in dem Spindelstock 67 gelagert ist, sitzt das Werkstück 68, in welches die von dem Fühler abgetastete Kontur geschnitten werden soll. Auf dem Quersupport der Drehbank ist der Fühler befestigt, der die feststehende Scha blone 69 (Fug. 3a) abtastet.
Liegt der Fühler noch frei, das heisst berührt er die Schablone nicht, so soll sich der Längssupport nach links in Richtung C bewegen. Bei dieser Stellung liegt die Bürste 10 auf dem Kontakt I der Kontaktbahn -auf. Das Relais R1 ist einge schaltet und schliesst seinen Arbeitskontakt 70 (R141), durch den der Regelantrieb 61 auf seine höchste Drehzahl eingeschaltet wird. Die Klemme 71 des Regelantriebes 61 ist mit der Hauptleitung N des Gleichstromnetzes ver bunden. Die Klemme 72 ist mit der Klemme 79 des Arbeitskontaktes 70 bzw. (R1a1) ver bunden.
Die Klemme 80 dieses Arbeitskontak tes ist mit der Hauptleitung P verbunden. Durch das Relais R1 erhält also die elektro magnetische Kupplung 81 Spannung und dreht sich die Spindel 64' mit der höchsten Drehzahl. Die magnetische Umkehrkupplung ist ebenfalls eingeschaltet. Die Klemme 85 ist leitend mit dem Ruhekontakt 89 (RV,) des Relais R7 verbunden, der an der Hauptlei tung ' P liegt. Die Klemme 86 der Umkehr kupplung 90 ist mit der Hauptleitung N ver bunden. Es liegt also die Spule 90 der elektro magnetischen Umkehrkupplung 88 an Span nung, wodurch sich der Längssupport mit der Spindelmutter 65 in Richturig C bewegt.
Da auf dem Längssupport der Quersupport sitzt, der das Werkzeug und den Fühler trägt, nähert sich die Tastspindel des Fühlers der Schablonenkontur 69. Sobald der Fühler die Schablone berührt, wird die Tastspindel 1 (Fug. 1) ausgelenkt und dadurch die Bürste 10 nach oben bewegt, bis sie auf das Kontakt segment II zu liegen kommt. Es fällt nun das Relais R1 ab, während das Relais R2 einge schaltet wird: Das Relais R2 schliesst seine beiden Arbeitskontakte 91 (R2a1) und 92 (R2a2), wodurch jetzt die beiden Regelan- triebe 12 und 61 eingeschaltet werden. Es läuft jetzt sowohl die Querbewegung in Rich tung A als auch die Längsbewegung in Rich tung C.
Durch den Kontakt 91 (R2a1) liegt die Klemme 36 der elektromagnetischen Kupp lung 18 des Regelantriebes 12 an Spannung. Die Gewindespindel 62 dreht sich mit der kleinsten Drehzahl. Durch den Kontakt 92 (R2a.2) erhält die Klemme 74 des Regelantrie bes 61 Spannung. Es ist jetzt die magnetische Kupplung 8'2 eingeschaltet, und es dreht sich die Gewindespindel 64 mit einer langsameren Drehzahl als vorher. Wird die Tastspindel des Fühlers noch mehr ausgelenkt, so dass die Bürste 10 auf dem Kontakt III zum Aufliegen kommt, so zieht das Relais R3 an. Das Relais R3 schliesst seine beiden Arbeitskontakte 93 (Mal) und 94 (R3a2), während das Relais R2 abfällt.
Durch den Arbeitskontakt 93 (Mal) erhält die Klemme 45 der Kupplung 41 Spannung, wodurch der Regelantrieb sich jetzt noch schneller dreht. Durch den Kontakt 94 (R3a2) erhält die Klemme 76 der Kupp lung 83 Spannung, so dass sich der Regelan trieb 61 noch etwas langsamer dreht als vor her. Kommt die Bürste 10 auf den Kontakt IV zum Aufliegen, so erhält das Relais R4 Spannung, und es schliesst seine Arbeitskon takte 95 (R4a1) und 96 (R4a2). Durch den Kontakt 95 (R4a1) erhält die Klemme 51 Spannung, an welcher die Kupplung 47 des Regelantriebes 12 liegt.
Durch den Kontakt <I>96</I> (R4a2) erhält die Klemme 78 des Regelan triebes 61 Spannung und ist jetzt die Kupp lung 84 eingeschaltet. Der Regelantrieb 61 läuft mit seiner niedrigsten Drehzahl, wäh rend der Regelantrieb 12 mit einer höheren Drehzahl als vorher läuft.
Kommt die Bürste 10 auf dem Kontakt V zum Aufliegen durch die zunehmende Fühlerauslenkung, so fällt zunächst das Relais R4 ab, das heisst die Spule des Relais R4 wird spannungslos und dadurch ist der Regelantrieb 61 ganz ausgeschaltet, während über den kurzgeschlossenen Arbeits kontakt 97 (R.5a1) des Relais R5 die Klemme 55 an Spannung liegt und jetzt die magneti sche Kupplung 53 des Regelantriebes 12 ein geschaltet ist. Die Querbewegung in Richtung A verläuft mit der grössten Geschwindigkeit. Wird die Tastspindel des Fühlers noch weiter ausgelenkt, so kommt die Bürste 10 auf dem Kontakt VI zum Aufliegen, wodurch das Re lais R6 eingeschaltet wird.
Das Relais R6 schliesst seinen Arbeitskontakt R6a1, wo durch das Umschaltrelais R7 Spannung erhält und den Antrieb 61 auf eine andere Drehrich tung umschaltet. Durch den zweiten Arbeits kontakt R6a2 wird auch das Relais R4 ein geschaltet, das seine Arbeitskontakte 95 (R4a1) und 96 (R4a2) schliesst. Der Antrieb 61 läuft mit seiner niedrigsten Drehzahl, wo bei die Kupplung 84 eingeschaltet ist, wäh rend der Regelantrieb jetzt etwas langsamer läuft, weil die Kupplung 47 eingeschaltet ist. Das Umschaltrelais R7 hält sich über seinen Arbeitskontakt R7al und den geschlossenen Ruhekontakt R5r1, so dass es dann auch ein geschaltet bleibt, wenn die Bürste 10 noch weiter nach oben wandert.
Die Fig. 4 zeigt die bei den verschiedenen Fühlerauslenkungen auftretenden Support bewegungen. Wie aus dieser Figur ersichtlich, ist bei den Fühlerkommandos I, V und IX immer nur eine Bewegung eingeschaltet, wäh rend bei den Fühlerkommandos II, III und IV, sowie VI, VII und VIII stets zwei Bewe gungen gleichzeitig laufen. Bei dem Fühler kommando II ist jedoch das Verhältnis der Geschwindigkeit der Längsbewegung zur Querbewegung ein anderes, wie z. B. beim Fühlerkommando III, wodurch sieh eine andere Richtung der resultierenden Bewe gung ergibt.
Die Fig. 5 zeigt die Arbeitsweise einer stu fenlosen Kontaktfühlersteuerung, die mit Im pulsgebern ausgestattet ist, durch welche die Drehzahl von elektromagnetischen Regelan trieben geregelt wird. Für diese Steuerung kann der gleiche Fühler verwendet werden. Die Arbeitsweise der Relais R1 bis R7 ist ebenfalls die gleiche, wie beschrieben. Die Im pulsgeber 99 und 100 bestehen aus einem wal zenförmigen Isolierkörper, auf dem Metall segmente aufgesetzt sind. Auf der Walze sit zen die keilförmigen Segmente 101, 102, 103. Beide Impulsgeber werden über einen gemein- Samen Antrieb mit konstanter Drehzahl ange trieben. Auf der Welle 104 sitzt zu diesem Zweck ein Kettenrad, das über die Kette 105 gedreht wird.
Der Antrieb kann von einer beliebigen Maschinenwelle 106 abgenommen werden. Auf der Walze 99 sitzt noch der Schleifring<B>107,</B> der leitend mit den Segmen ten 101, 10.2 und 103 verbunden ist. Auf diesem Schleifring 107 liegt die Bürste 108 auf. Durch den Regelmotor 109 wird die Ge windespindel 6.2 für die Querbewegung ange trieben. Durch den Regelmotor 110 wird die Gewindespindel 64 für die Längsbewegung des Maschinenschlittens angetrieben. Der Re gelmotor 109 hat einen Drehstromständer, dessen Wicklung. an den Klemmen RST des Drehstromnetzes angeschlossen sind. In dem Ständer des Motors rotiert ein elektrisch er regter Anker. Dieser hat eine Wicklung und sind die Wickelenden zu den Schleifringen ge führt.
Auf den Schleifringen sitzen die Koh lenbürsten. Die eine Kohlenbürste des Ankers von dem Motor 109 ist mit der Bürste 108 ver bunden. Mit der entsprechenden Bürste des Motors 110 ist die Bürste 117 leitend verbun den. Die andere Kohlenbürste kann entweder an die Hauptleitung N eines Gleichstrom netzes gelegt werden, oder mit der Klemme P verbunden werden. Auf der Reglerwalze 99 sind ferner in bestimmten Abständen die Bür sten 112, 113, 114 und 115 angeordnet. Durch die Arbeitskontakte der Relais R1 bis R5 wer den diese Bürsten nacheinander eingeschaltet. Schliesst z.
B. das Relais R5 seinen Arbeits kontakt 97 (R5a), so wird dadurch. die Bürste 1.15- mit der Hauptleitung P verbunden. Wird an die Klemmen N und P ein Gleichstromnetz gelegt, so wird der Anker des Motors 1.09 über den geschlossenen Arbeitskontakt R.5a mit Gleichstrom erregt. Man kann auch die Klemme N mit der Klemme P verbinden, dann fliesst der im Anker entstehende Kurz schlussstrom über diese Klemmen. Der Anker des Motors 109 dreht sich infolgedessen mit der gleichen Drehzahl wie das Drehfeld des Ständers.
Ist das Relais R4 eingeschaltet und schliesst das Relais seinen Arbeitskontakt 95 (R4a1) so liegt die Bürste 114 an Spannung. Da bei dieser Bürstenstellung die Segmente 102, 103 bestimmte Abstände haben, wird der Anker des Motors 109 nur impulsweise erregt. Die Drehzahl des Motors 10-9 ist aus diesem Grunde entsprechend niedriger.
Wird durch den Fühler das Relais R3 eingeschaltet, so Gchliesst dieses seinen Arbeitskontakt 93 und ist dann die Bürste 113 mit der Klemme P leitend verbinden. Die Abstände zwischen den Segmenten 101, 102 und 103 sind bei der Stellung, die die Bürste 103 einnimmt, noch grösser. Deshalb bekommt der Anker des Motors 109 noch kürzere Schaltimpulse bei der Drehbewegung der Schaltwalze 99 und der Anker sich noch langsamer dreht.
Liegt die Bürste 10 auf dem Kontakt II auf, so er hält das Relais R2 Spannung und schliesst seinen Arbeitskontakt 91, wodurch die Bürste 112 mit .der Klemme P leitend verbunden wird und der Anker des Motors 109 noch kürzere Schaltimpulse erhält. Befindet sich die Bürste 10 schliesslich in der untersten Stellung der Kontaktbahn, so ist das Relais R1 eingeschaltet, und es ist bei dieser Stel lung der Anker des Regelmotors 109 span nungslos.
Durch den Arbeitskontakt 70 (R1a) liegt jedoch die Bürste 11 der zweiten Regler walze 100 an Spannung, so dass über den Schleifring 116 und der Bürste 117 der Anker des Regelantriebes 110 ständig erregt wird. Die Bürste 118 wird durch den Arbeitskon takt 92 (R2a2) des Relais R2 eingeschaltet. Durch den Arbeitskontakt 94 des Relais R3 wird die Bürste 119 mit der Hauptleitung P verbunden. Der Bürste 120 wird durch den Arbeitskontakt 96 (R4a2) des Relais R4 mit der Hauptleitung verbinden. Liegt der Füh ler frei, und berührt also die Tastspindel die Schablone nicht, so liegt die Bürste auf dem untersten Kontaktsegment I auf, wodurch das Relais R1 eingeschaltet wird.
Je weiter die Tastspindel ausgelenkt wird, um so mehr wan dert die Bürste auf der Kontaktbahn 11 nach oben und betätigt dadurch nacheinander die Relais R2. bis R6. In der untersten Stellung der Kontaktbürste 10 läuft nur der Regel motor 110 mit maximaler Drehzahl, wodurch die Spindelmutter 65 mit dem Längssupport in Richtung C bewegt wird.
Die Drehzahl des Motors 110 nimmt dann immer mehr ab, wie es die Fig. 5a zeigt, während die Drehzahl des Regelmotors 109 für die Querbewegung ent sprechend zunimmt. Liegt die Bürste 10 auf dem Kontakt V auf, so läuft der Motor 109 mit maximaler Drehzahl, während der Regel motor 110 stillsteht. Kommt die Bürste 10 auf dem Kontakt VI dann zum Aufliegen, so schliesst sich der Arbeitskontakt R6a1, wo durch die Spule des Relais R7 Spannung erhält und sich über den Arbeitskontakt R7a1 und den Ruhekontakt R5r1 hält.
Das Relais R7 schaltet die Drehrichtung des Ständerdrehfeldes von dem Motor 110 um, so dass dieses nunmehr in entgegen gesetzter Richtung sich dreht. Durch den Arbeitskontakt R5al ist die Bürste 115 mit der Klemme P verbunden, so dass der An trieb 109 mit maximaler Geschwindigkeit läuft, während der Antrieb 110 ausgeschaltet ist. Je weiter die Bürste 10 nach oben wan dert, um so mehr nimmt die Drehzahl des An triebes 109 wieder ab, und die des Antriebes 61 zu. -Das Umschaltrelais R7 bleibt aber ein geschaltet und fällt erst dann wieder ab, wenn die Fühlerauslenkung sich vermindert und die Bürste 10 schliesslich von dem Kon takt VI zu dem Kontakt V kommt.
Das Re lais R5 erhält dann Spannung und öffnet den Ruhekontakt<I>85r1,</I> wodurch flas Relais R7 abfällt. Dadurch wird also erreicht, dass das Umschaltrelais R7 sofort wieder abfällt, wenn der Schleifkontakt 10 auf der Kontaktbahn 11 nach unten gleitet, das heisst von den Kon takten IX bis VI auf dem Kontakt V zu liegen kommt.
. Die Fig. 6 zeigt einen elektromagnetischen Regelantrieb mit Drehstromständer und einen durch Gleichstrom erregten Anker. Wie in den Schweiz. Patentschriften Nr. 314087, Klasse 96 g, vom 2.12,.1952 und Nr. 320542, Klasse 111 c, vom 15.12.
1953 bereits beschrieben, hat dieser Regelmotor einen normalen Drehstrom ständer .124, der zwei-, vier- -oder sechspolig sein kann. Der Anker 125 besteht aus ge schichtetem Dynamoblech und sitzt- auf der Welle<B>126.</B> Der Anker ist mit einer Wicklung versehen, deren Enden zu den Schleifringen 127 und 128 geführt sind. Auf den Schleif ringen sitzen die beiden. Kohlebürsten 129 und 130, die mit einem Gleichstromnetz ver bunden sind. Wird der Anker mit konstantem Gleichstrom erregt, so dreht er sich mit der gleichen Drehzahl wie das Drehfeld im Anker.
Wird der Anker jedoch nur impulsweise durch Gleichstrom erregt, so vermindert sich die Motordrehzahl. Je grösser die Schaltpau sen zwischen den einzelnen Impulsen werden, um so niedriger wird die Drehzahl des Motors.
Die Fig. 7 zeigt ein Lamellenpaket mit XIII Kontaktsegmenten, mit dem im Sinne von Fig. 7a fünfundzwanzig in verschiedenen Richtungen verlaufende Bewegungen durch den Fühler gesteuert werden können. Die Stärke der Isolierstücke 56, 57, .58 usw. ist hier bei kleiner als die Stärke der Bürste 10, so dass diese auch auf zwei Kontaktsegmente gleich zeitig aufliegen kann, wodurch sich mehrere Zwischenstufen ergeben, die den Arbeitsvor gang wesentlich verbessern.
An dem Kontakt segment X ist noch ein weiteres Relais R7 an geschlossen, durch das die Umschaltung der Querbewegung bewirkt wird, wobei das Relais R7 mit einem Selbsthaltekontakt versehen ist und erst dann wieder abfällt, wenn die Bürste 10 sich auf der Kontaktbahn wieder nach unten bewegt und das Kontaktsegment X ver lässt.
Die Fig. 7a zeigt die bei den verschiedenen Fühlerauslenkungen auftretenden Support bewegungen, wenn die auf dem im Fühler ein gebauten Kontaktpaket gleitende Bürste brei ter ist als die zwischen den Kontaktsegmenten liegenden Isolierstücke. Zwischen den Fühler kornmandos I, II, III, IV und V liegen noch die Fühlerkommandos I/II sowie II/III und III/IV bzw. IV/V, welche dadurch entstehen, dass die Bürste 10 gleichzeitig auf zwei Kon taktsegmenten, z. B. I und II zum Aufliegen kommt. In der Figur sind diese Bewegungen und die dazugehörigen Bürstenstellungen dar gestellt.
Bei dem Fühlerkommando I, das heisst, wenn die Bürste 10 nur auf dem Kon takt I aufliegt, läuft der Längsmotor mit der 100prozentigen Geschwindigkeit, während der Quermotor ausgeschaltet ist. Liegt die Bürste 10 auf beiden Kontakten I und II auf, so läuft der- Längsmotor ebenfalls noch mit maximaler Geschwindigkeit. Der Quermotor hingegen läuft mit der niedrigsten Geschwin digkeit, die z. B. 2511/o der maximalen Dreh zahl betragen kann.
Es ergibt sich somit eine andere Richtung der resultierenden Bewegung als bei dem Fühlerkommando II. .Bei dein Fühlerkommando II liegt die Bürste 10 auf dem Kontaktsegment II auf und läuft der Längsmotor mit einer kleineren Drehzahl, die z. B. 75 0/o der maximalen Drehzahl betragen kann. Da der Motor für den Querantrieb mit einer Geschwindigkeit von 25 0/o seiner maxi malen Drehzahl läuft, erhält man eine andere resultierende Bewegungsrichtung als beim Kommando I; II. Ebenso verhält es sich bei allen andern Zwischenkommandos. Bei .dem Fühlerkommando III laufen z. B. beide An triebsmotoren mit halber Geschwindigkeit, wo durch die resultierende Bewegung unter einem Winkel von 45 verläuft.
Bei dem Fühlerkom mando III/IV wird nur die Geschwindigkeit des Quermotors erhöht, und zwar von 50 auf 75 0/o, während die des Längsmotors gleich bleibt. Erst beim Fühlerkommando IV wird auch die Geschwindigkeit des Längsmotors vermindert auf 25 0/0, so dass die resultierende Richtung der kombinierten Bewegung unter einem. andern Winkel verläuft als bei dem Kommando III/IV. Um auch noch Hinter dreharbeiten auf der fühlergesteuerten Dreh bank ausführen zu können, wurde die An zahl der Kontakte erhöht und mit dem Kon takt X ein Relais R7 verbunden, das die Um-.
Schaltung des Regelmotors der Querbewegun gen in gleicher Weise bewirkt, wie das be schriebene Relais R6 die Umschaltung der Längsbewegung durchführt. Mit den dreizehn Kontakten der Kontaktbahn sowie sieben Re lais werden also fünfundzwanzig verschie dene Fühlerkommandos und Bewegungen be herrscht. Die Steuerung arbeitet praktisch stufenlos infolge der grossen Anzahl der ver schiedenartigen Kommandostufen, wobei noch der Vorteil erzielt wird; dass bei starken Kon- turänderungen, z.
B. beim Abtasten von Ecken, durch den Fühler sofort die Regelan triebe auf die jeweils erforderlichen Antriebs drehzahlen umgeschaltet werden. Es ist also keine Verstellung irgendeines Regelgliedes notwendig. Die einzelnen Kontaktsegmente können aus dünnem Kupfer- oder Messing blech gefertigt werden, und es können Glim merlagen zwischen den Blechen als Isolier schichten eingelegt werden, so dass man mit .kurzen Schaltwegen der Bürste 10 auskommt. Durch die im Fühler vorgesehene Übersetzung ergeben sich dadurch sehr kleine Schaltwege, was für die erzielbare Arbeitsgenauigkeit beim Kopieren sehr wichtig ist.
Der Fühler kann statt mit einem Lamellenpaket auch mit einem Kontaktsystem, das aus Blattfederkontakten besteht, ausgerüstet werden. Ferner kann für den Antrieb der Supportbewegungen auch eine elektromagnetische Kupplung vorgesehen werden, die ebenso wie der beschriebene Regelmotor mit veränderlichen Gleichstrom impulsen betrieben wird, wodurch die Dreh zahl der Kupplung geregelt werden kann.
Die Fig. 7b zeigt die beiden Steuerwalzen der Impulsgeber mit den Bürsten A, B,<I>C,</I> D, E.
Die Fig. 8 zeigt das Arbeitsprinzip einer weiteren mehrstufigen Kontaktfühler- steuerLLng, wobei der Fühler mit einem Kon- taktsystem aus Blattfedern ausgerüstet ist und durch zwei Impulsgeber die Abtriebs drehzahl von zwei elektromagnetischen Kupp lungen geregelt wird. Die Testspindel 1 ist in der Kugelpfanne 2 allseitig beweglich aus lenkbar gelagert. Am obern Ende der Test spindel sitzt der Gleitstift 5, der in den Konus 6 greift. Durch die Auslenkung der Testspin del wird der Klotz 131 nach oben bewegt.
An diesem Klotz sitzen die Nasen 132, 133, 134 und 1.35, durch welche die Blattfedern 136, 137, 138 und 139 nach oben ausgebogen wer den. Durch die Auslenkungen der Testspindel des Fühlers werden die fünf Relais R1 bis R5 nacheinander betätigt. In der Kommandostel lung I sind- die Relais<I>R2, R3,</I> R4 und R5 eingeschaltet. Das Relais R2 erhält über das geschlossene Kontaktpaar 140/136 Spannung. Das obere Ende der Relaisspule liegt an der Hauptleitung P des Gleichstromnetzes und das untere Ende der Spule ist mit dem Kon takt 140 verbunden, auf dem die Zunge 136 aufliegt, die mit der Hauptleitung N des Gleichstromnetzes verbunden ist. Das Relais R3 erhält über den Kontakt 141 Spannung.
Auf diesem Kontakt liegt die Zunge 138 auf, die ebenfalls leitend mit der Hauptleitung N verbunden ist. Das Relais R4 ist durch den Kontakt 142 eingeschaltet, auf dem die Zunge 139 aufliegt. Auch diese Zunge ist mit der Hauptleitung N verbunden. Das Relais R5 er hält über den Kontakt 143 Spannung, auf dem die Zunge 137 aufliegt. Kommt der Füh ler in die Kommandostellung II, so wird durch die Nase 132 die Kontaktzunge<B>136</B> nach oben ausgebogen und das Kontaktpaar 136/140 geöffnet. Das Relais R2 fällt dadurch ab. Bei der Kommandostellung III wird durch die Nase 134 die Zunge 138 nach oben ausge bogen und dadurch das Kontaktpaar 138/141 geöffnet, wodurch das Relais R3 abfällt.
Wird die Testspindel des Fühlers noch stärker aus gelenkt, so dass sie in die Kommandostellung IV gelangt, so wird durch die Nase 135 die Kontaktzunge 139 angehoben und das Kon taktpaar 139/142 geöffnet, wodurch das Relais R4 zum Abfallen kommt. In der Kommando stellung V wird durch die Zunge 13,6 der Kontakt 144 geschlossen, wodurch das Relais R1 eingeschaltet wird. Bei dem Fühlerkom mando V I wird das Kontaktpaar 137/143 ge öffnet, wobei die Nase 133 die Kontaktzunge <B>137</B> anhebt; dadurch kommt das Relais R5 zum Abfallen. Beim Kommando VII berührt die Zunge 139 den Kontakt 145, wodurch das Relais R4 wieder eingeschaltet wird. Beim Fühlerkommando VIII berührt die Zunge 138 den Kontakt 146, wodurch das Relais R3 wie der eingeschaltet wird.
Beim Fühlerkom- mando IX berührt die Kontaktzunge 137 den Kontakt 147, wodurch das Relais R2 wieder eingeschaltet wird. Durch die Kontakte dieser Relais werden nun die Bürsten der Impuls geber 99 bzw. 100 nacheinander so angeschlos sen, dass der Abtriebsteil der elektromagneti schen Umkehrkupplungen 147 und 148 mit verschiedenen mittleren Drehzahlen laufen. Der konstruktive Aufbau und die Wirkungs weise dieser beiden elektromagnetischen Um kehrkupplungen entspricht der Umkehrkupp lung des in Fig. 2 gezeigten Regelgetriebes. Die Antriebswelle 149 der elektromagneti schen Umkehrkupplung 147 wird mit kon stanter Drehzahl angetrieben.
In gleicher Weise wird auch die Antriebswelle 1'50 der elektromagnetischen Umkehrkupplung 148 mit konstanter Drehzahl angetrieben. Bei dem Fühlerkommando I läuft die Querbewegung mit voller Geschwindigkeit, wie dies aus der Fig. 8a ersichtlich ist. Die Relais R2 bis R5 sind eingeschaltet, während das Relais R1 spannungslos ist.
Das Relais R1 hat deshalb seinen Ruhekontakt 151 geschlossen, während der Arbeitskontakt 152 des Relais R2 und der Arbeitskontakt 153 des Relais R3, sowie der Arbeitskontakt 1'54 des Relais R4 geschlossen sind. Über den geschlossenen Arbeitskontakt 155 des Relais R5 liegt die Klemme 156 der elektromagnetischen Umkehrkupplung 147 an der Hauptleitung P, so dass die magnetische Kupplung ständig eingeschaltet ist und die Welle 62 mit maximaler Drehzahl läuft. Die magnetische Umkehrkupplung 148 hingegen ist ausgeschaltet. Die Spule der magnetischen Kupplung 147 ist mit dem einen Ende an der Klemme 156 angeschlossen, während das andere Ende an der Klemme 157 liegt, die mit der Hauptleitung N verbunden ist.
Bei der Fühlerkommandostellung II fällt das Relais R2 ab, wie bereits beschrieben, wodurch auch der Arbeitskontakt 152 des Relais R2 sich öffnet. Das Relais R2 schliesst seinen Ruhe kontakt 158 und die magnetische Kupplung 147 erhält jetzt über den Impulsgeber 99 im pulsweise Spannung. Die Kontaktbürste 108 ist mit der Hauptleitung P über den geschlos senen Ruhekontakt 151 des Relais R1 verbun den. Über die leitenden Segmente 101 und 10e erhält die Bürste 114 impulsweise Spannung. Die Bürsten 113 und 112 sind hierbei ohne Einfluss.
Die elektromagnetische Kupplung wird also impulsweise eingeschaltet, wodurch sich die Drehzahl der Spindel 62 auf 75 0/0 der maximalen Drehzahl vermindert. Über den geschlossenen Ruhekontakt 159 des Relais R2 liegt nun auch die Bürste 117 an der Haupt leitung P des Gleichstromnetzes. Über die Bürste 120 des Impulsgebers 100 erhält auch die zweite elektromagnetische Umkehrkupp lung 148 impulsweise Spannung. Da bei dieser Bürstenstellung die keilförmigen leitenden Segmente sehr schmal sind, sind die Einschalt zeiten sehr kurz und läuft die Gewindespindel 64 nur mit einer Drehzahl, die etwa 25 0/o der maximalen Drehzahl beträgt.
Bei der Kom mandostellung III des Fühlers fällt auch noch das Relais R3 ab, wodurch der Arbeitskontakt 153 des Relais R3 geöffnet wird und somit die magnetische Umkehrkupplung 147 'über die Bürste 113 gespeist wird.
Die magnetische Kupplung erhält jetzt Stromimpulse mit grö sseren Schaltpausen, so dass die Drehzahl der Gewindespindel 62 nur noch 50 0/o der maxi malen Drehzahl beträgt. Über den geschlosse nen Ruhekontakt 160 des Relais R3 ist jetzt die Bürste 119 des Impulsgebers 100 mit der magnetischen Kupplung 148 verbunden, so dass die Gewindespindel 64 für die Längs bewegung ebenfalls mit einer Drehzahl von 50 0/a der maximalen Drehzahl läuft.
Da beide elektromagnetischen Kupplungen mit der glei- ehen Geschwindigkeit laufen, verläuft die resultierende Bewegung des Fühlers bei der Kommandostellung III unter. einem Winkel von 45 .
Bei der Fühlerkommandostellung IV fällt das Relais R4 ab, wodurch der Arbeits kontakt 154 des Relais R4 geöffnet wird. Die elektromagnetische Umkehrkupplung 147 wird jetzt nur noch über die Bürste 112 gespeist und die Kupplung erhält ganz kurze Schalt impulse, so dass die Spindel 62 sich mit einer Drehzahl von etwa 25 0/o der maximalen Dreh zahl dreht.
Der Ruhekontakt 161 des Relais R4 ist jetzt ebenfalls geschlossen, so dass die magnetische Kupplung 148 über die Bürste 118 gespeist wird und mit einer Drehzahl von etwa 75 0/ö der maximalen Drehzahl läuft. Bei i dem Fühlerkommando V zieht das Relais R1 an und dadurch wird der Ruhekontakt 151 ge öffnet. Der parallel hierzu liegende Ruhekon takt 162 des Relais R5 ist noch offen, weil dieses Relais erst bei der nächsten Kommando stellung zum Abfallen kommt.
Die magneti- sehe Kupplung 147 ist also vollständig abge schaltet, während durch den geschlossenen Arbeitskontakt<B>163</B> das Relais R1 die magne tische Kupplung 148 direkt an das Gleich stromnetz legt und die Welle 64 daher mit maximaler Drehzahl läuft. Bei der Fühler kommandostellung V I fällt das Relais R5 ab, wodurch sieh der Arbeitskontakt 155 dieses Relais öffnet und der Ruhekontakt 164 ge schlossen wird. Dadurch wird die elektro magnetische Kupplung 147 umgeschaltet auf die. andere Drehrichtung. Die Klemme 156 der Umkehrkupplung ist jetzt spannungslos, wäh rend die Klemme 165 über den geschlossenen Ruhekontakt 164 mit der Bürste 112 des Im pulsgebers 99 verbunden ist.
Die Bürste 108 liegt über den. geschlossenen Ruhekontakt 162 des Relais R5 an der Hauptleitung P und er hält die magnetische Umkehrkupplung 147 kurze Schaltimpulse, so dass die Welle 62 sieh mit einer Drehzahl von etwa 25 0/o der maxi malen Drehzahl dreht. Das Relais R5 hat ferner den Arbeitskontakt 166 geöffnet, so dass jetzt die Kupplung 148 wieder über die Bürste 118 gespeist wird.
Die Spindel 64 dreht sich jetzt etwas langsamer als vorher, das, heisst mit einer Drehzahl .von etwa 75 0/0 der maximalen Drehzahl. Bei dem Fühler kommando VII wird das Relais R4 wieder eingeschaltet, wodurch der Arbeitskontakt 154 des Relais R4 geschlossen wird. Die magneti sche Umkehrkupplung 147 erhält jetzt über die Bürste 113 des Impulsgebers 99 Spannung und die Welle 62 dreht sich mit einer mitt leren Drehzahl von 50 0/o der maximalen Dreh zahl. Auch der Ruhekontakt 161 des Relais R4 ist jetzt geöffnet, so dass die magnetische Kupplung 148 über die Bürste 119 gespeist wird.
Auch die Welle 64 dreht sich mit der mittleren Drehzahl von 50 0/o der maximalen Drehzahl. Beim Fühlerkommando VIII wird schliesslich das Relais R3 eingeschaltet, wo durch der Arbeitskontakt 153 sich schliesst und die magnetische Kupplung 147 über die Bürste 114 gespeist wird. Die Welle 62 läuft jetzt mit einer Drehzahl von etwa 75 0/o der maximalen Drehzahl. Das Relais R3 hat auch den -Ruhekontakt 160 geöffnet, so- dass die magnetische Kupplung 148 durch die Bürste 120 des Impulsgebers 100 gespeist wird. Die Spindel 64 dreht sich sehr langsam, das heisst mit einer Drehzahl von 25 0/o der maximalen Drehzahl.
Beim Fühlerkommando IX wird das Relais R2 eingeschaltet und dadurch der Arbeitskontakt 152 geschlossen und der Ruhe kontakt 158 geöffnet. Die magnetische Kupp lung 147 ist direkt mit dem Gleichstromnetz verbunden und dauernd eingeschaltet. Die Welle 62 läuft also mit der maximalen Dreh zahl. Da jetzt auch der Ruhekontakt 159 des Relais R2 geöffnet ist, ist die magnetische Umkehrkupplung 148 für die Längsbewegung ausgeschaltet. An Stelle der elektromagnetischen Um- kelirkupplungen können selbstverständlich auch andere regelbare Antriebsorgane vorge sehen werden. So kann man z. B. auch Leon hard-Motoren vorsehen, die durch Gleich stromgeneratoren gespeist werden.
Die magne tischen Felder der Gleichstromgeneratoren können hierbei über Widerstände und deren Anzapfungen gespeist werden. Werden durch die Relais der Fühlersteuerungen die verschie denen Anzapfungen der verschiedenen Wider stände nacheinander eingeschaltet, so lassen sich dadurch ebenfalls die beschriebenen Be wegungsarten steuern. Es ist ferner zweck mässig, die verschiedenen Geschwindigkeiten der Vorschubbewegungen so zu wählen, dass bei allen Konturen eine gleichmässige Vor schubgeschwindigkeit erreicht wird.
Um dies zu erzielen, müssen die Geschwindigkeitsstufen nach dem Sinus- und Kosinusgesetz abgestuft werden, was durch eine entsprechende Ein stellung der Bürsten der Impulsgeber oder; bei den Leonhard-Antrieben, durch eine ent sprechende Wahl der Widerstandsanzapfun- gen erreicht werden kann.
Die beschriebene Fühlersteuerung kann auch für Kopiermaschinen verwendet werden, bei welchen eine Längsbewegung und eine Rundtisehbewegung zu steuern ist. Die resul tierenden Bewegungen verlaufen dann nicht gradlinig, sondern kurvenförmig.