DE1788154A1 - Einrichtung zum einstellen der realtivbewegung von zwei gliedern - Google Patents

Description

■Χ 11

Ρ/Γ.ΈΝ "if '""■' ^ε

y -]nr ■'·■' -t USiIMKE ji'pi. 1. - -i- i"·!" L. R-JSCHKE

i ' Es'i-IM" 33 -iustc .vatU-m-Stmüe 65

7?

Xynetics, Inc., Canoga Park, California, V.St.v.A.

Magnetische Vorrichtung zur Stellungsanzeige

Die Erfindung betrifft eine magnetische Vorrichtung zur Stellungsanzeige, insbesondere für Aufzeichnungsgeräte und Antriebssysteme für Kurvenschreiber und ähnliche Stellungsanzeigegeräte. Die neue Vorrichtung nach der Erfindung soll zunächst an dem Beispiel einer Vorrichtung zur Aufzeichnung auf einer Karte oder an Hand einer Vorrichtung für einen Kurvenschreiber näher erläutert werden; es sind indessen auch noch sehr viele andere Anmeldungsmöglichkeiten denkbar, von denen im folgenden einige beschrieben werden sollen.

Bei derartigen Vorrichtungen wird im allgemeinen ein Bogen Papier auf eine Platte oder eine Unterlage gelegt, und es wird ein bewegbarer Teil oder ein bewegbarer Kopf, der einen Kartenmarkierer

409835/0382

ORIGINAL

trägt, über das Papier hinweg bewegt. Der Kartenmarkierer kann beispielsweise eine kontinuierliche Linie aufzeichnen, aber auch eine intermittierende Linie, oder er kann unter dem steuernden Einfluss einer äusseren Antriebsvorrichtung je nach Bedarf eine Markierung vornehmen. Es sind bereits sehr viele Kartenmarkierer bekannt, die alle in der Vorrichtung nach der Erfindung benutzt werden können.

Die Vorrichtung nach der Erfindung zeichnet sich durch kleine Abmessungen und geringes Gewicht aus, weist aber ausserdem auch noch geringe Trägheit, hohes Auflösungsvermögen, grosse Genauigkeit und rasches Wiederholungsvermögen auf. Die neue Vorrichtung kann in Verbindung mit einer Vielzahl von Signalquellen verwendet werden, insbesondere in Verbindung mit digitalen oderanalogen Rechengeräten, wobei das betreffende System ganz oder teilweise nach dem digitalen oder nach dem analogen Verfahren arbeiten kann.

Die Vorrichtung nach der Erfindung, die in erster Linie zur Steuerung der relativen Bewegung zweier Teile längs zweier verschiedener Achsen dient, ist im Wesentlichen durch folgende Teile gekennzeichnet: Eine Platte, einen von der Oberfläche der Platte getrennt angeordneten und über deren Oberfläche hinweg bewegbaren Kopf, eine Gruppe gesteuerter Elektromagnete innerhalb eines dieser beiden Teile, die längs einer ersten Achse angeordnet sind, eine Stromquelle zur Speisung ausgewählter Elektromagnete der Gruppe.

409835/0382

In der nun folgenden Beschreibung soll die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen näher beschrieben werden.

In der Zeichnung ist: .

Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung, die in - diesem Falle ein Aufzeichnungsgerät zur Aufzeichnung von Kurven auf Karten oder Blättern ist;

Fig. 2 eine isometrische Darstellung des Kopfes in der Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 die Ansicht eines Schnitts nach Linie 3-3 ^e*¹ Fig. 2;

Fig. 4

und 5 jeweils die Ansicht eines Schnitts durch den Kopf in vergrössertem Maßstab, wobei die Schnittlinie nach der Linie 4-4 bzw. nach der Linie 5-5 in Fig. 2 verläuft und in der Stellung, in der sich der Kopf über der Platte befindet;

Figo 6 das Schaltbild eines elektrischen Treiberküäses zur Speisung des Kopfes;

Fig. 7 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht einer zweiten Ausführungsform des Kopfes;

Fig. 8 eine isometrische Darstellung, eines der Magnete nach Fig. 7 in vergrössertem Maßstab;

A0983S/0382

Pig. 9 eine den Fig. 2 und 7 ähnliche Darstellung einer abgeänderten Ausführungsform des Kopfes der Vorrichtung;

Fig. 10 die Ansicht eines Teilschnitts nach Linie 10-10 der Fig.9 und

Fig. 11 die Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung.

das Ständerglied 10 Bei der Vorrichtung nach der Erfindung kann/eine dünne Platte 14 aus „ferromagnetische!!! Material, beispielsweise Eisen, sein. Die dünne Platte kann eine Vielzahl parallelverlaufender Nuten 15 aufweisen. Zwischen den einzelnen Nuten ragen Zähne 16 aus magnetischem Material nach oben. Bei dem in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel verlaufen die Nuten,rechtwinklig zueinander und haben in beiden Achsen gleichen Abstand voneinander; es bleiben also herausragende Bereiche oder Zähne aus magnetischem Material übrig, die quadratischen Querschnitt aufweisen. Bei einer typischen Ausführungsform haben die Nuten oder Schlitze 15 eine Breite von 0,0JO Zoll (0,762 mm) und eine Tiefe von 0,030 Zoll (0,762 mm) und haben voneinander längs beider Achsen einen Abstand von 0,030 Zoll (0,762 mm). Die Nuten können offen bleiben, wobei dann die Luft als nicht-magnetische Substanz dient. Es wird aber im allgemeinen bevorzugt, die Nuten mit einem plastischen oder einem anderen nicht-magnetischen festen Stoff auszufüllen, um eine glatte Oberfläche für die Platte zu gewinnen.

40 9 8 35/0382

Bei-einer typischen Ausführungsform der magnetischen Vorrichtung nach der Erfindung liegt z.B. ein Bogen Papier 20 auf der Platte 10 und der Kopf 11 bewegt" sich über den Bogen 20 hinweg. Im Bedarfs falle können besondere Vorkehrungen getroffen werden, um den Bogen Papier in seiner Lage auf dem plattenförmigen Teil festzuhalten; eine Ausführungsform ist in Fig. 1 wiedergegeben. Ein Vielfachverteiler 21 ist an der Unterseite des plattenförmigen Teils 10 angeordnet und kommuniziert mit einer Vielzahl von Öffnungen 22 in dem plattenförmigen Teil. Die Öffnungen 22 können rings um die Umfangsfläche eines Gitters 12 angeordnet und im Bedarfsfall durch eine Rinne 23 in der Oberfläche der Pldfce miteinander verbunden sein. Es können auch über die Oberfläche des Gitters selbst Öffnungen verteilt sein· Über eine Leitung 2^ kannder Vielfachverteiler 21 an eine Saugluftquelle angeschlossen sein, um den Bogen Papier nach unten und gegen die Oberfläche des plattenförmigen Teils 10 zu drücken. Ist ein Registriervorgang beendet, dann kann ein leichter Druck auf die Leitung 2K ausgeübt werden, so dass sich eine anhebende Kraft entwickelt, die auf den Bogen 20 ausgeübt wird. .

Der Kopf umfasst zwei Sätze 27, 29 von Magneten, die auf einer Grundplatte 31 so angeordnet sind, dass die Hohlflächen der Magnete auf der Oberfläche der Grundplatte liegen. Bei einer ersten Ausführungsform kann die Grundplatte 31 ein gegossener Plastikkörper sein, in welchen die Magnete so eingebettet sind, dass die Polflächen 32 auf der tiefer liegenden Oberfläche der Grundplatte . aufliegen, wie dies Fig. 3 zeigt. Jede Polfläche 32 weist einen

409835/0382

oder mehrere Stege aus magnetischem Material auf, trägt aber vorzugsweise eine Vielzahl von Stegen, welche die gleichen Breiten und die gleichen Zwischenräume haben wie die Bereiche 16 des. magnetischen Materials in dem plattenförmigen Teil. Der Magnetsatz 27 und der Magnetsatz 29 sind parallel zu einer der Gitterächsen, beispielsweise der X-Achse, angeordnet und dienen dazu, den Kopf längs der X-Achse zu bewegen bzw. zu verschieben. Die

gleich Magnetsäze können in ihrem Aufbau identisch/sein." Wie Fig. 3 zeigt, weist der Magnetsatz 27 einen E-förmigen Kern 33 auf (der beispielsweise aus einem Blechpaket bestehen kann). Am Ende eines jeden Schenkels des E-förmigen Kerns befindet sich eine Polfläche 32 und um jeden Schenkel ist eine Wicklung 3,4 herumgelegt. Eine Platte 35 aus magnetischem Material kann an den oberen Enden der Kerne 33 befestigt sein, um einen magnetischen Rückschluss aus Eisen für den zurückkehrenden Magnetfluss zu bilden (siehe Fig.3)· Nachstehend soll die Bewegung längs einer Achse mit den Magnetsätzen 27 und 29 unter Bezugnahme auf die Figuren 4 und 5 näher erläutert werden, wobei zu beachten ist, dass die Bewegung längs der anderen Achse sich auf die gleiche Weise vollzieht.

Zwischen dem Kopf und dem plattenförmigen Teil wird eine magnetische Koppelung herbeigeführt, die dazu dient, den Kopf relativ zu dem plattenförmigen Teil zu bewegen und einzustellen bzw. um den Kopf in einer bestimmten Stellung festzuhalten. Die Fig. 4 der Zeichnung zeigt den Betriebszustand, in welchem die Spule des iigneten B des Satzes 27 gespeist ist und die Spulen der Magnete A und C nicht gespeist sind. In diesem Betriebszustand wird der

409835/0382

Kopf so bewegt, dass die Stege des magnetischen Materials in der Polfläche des Magneten B zur exakten Ausrichtung mit den Bereichen aus magnetischem Material In dem plattenförmigen Teil kommen. Bei dem dargestellten Beispiel mit Vielfachstegen beträgt der Abstand zwischen den Mittellinien zweier benachbarter Stege der Polflächen der Magnete A und B und der Abstand der'Mittellinien zweier benachbarter Stege der Polflächen der Magnete B und C 4/3 der Teilung des Gitters an der Platte, wobei-mit Teilung der Abstand der Mittellinie einer Mut oder eines Zahnes zu der Mittellinie der nächstfolgenden Nut oder des nächstfolgenden Zahns zu verstehen ist. Ist der C-Magnet erregt und der B-Magnet nicht erregt, dann wird der Magnetsatz um ein Drittel der Teilung nach rechts bewegt, um die PoIflache des C-Magneten zur Ausrichtung mit den Zonen aus magnetischem Material des plattenförmigen Teils zu bringen. Wird nun der C-Magnet entregt und der A-Magnet erregt, dann wird der Kopf um ein weiteres Drittel der Teilung nach rechts bewegt. Eine Entregung des Α-Magnet en und eine Entregung des B-Magneten bewegt den Kopf um ein weiteres Drittel der Teilung nach rechts und damit in diejenige Stellung, die in Fig. A gezeichnet ist. Wird jetzt der B-Magnet entregt und der Α-Magnet erregt, dann wird der Kopf um ein Drittel der Teilung nach links bewegt. Hieraus ist zu ersehen, dass der Kopf relativ zu dem plattenförmigen Teil dadurch schrittweise bewegt werden kann, dass man die Magnete des entsprechenden Magnetsatzes in der richtigen Reihenfolge erregt. Die Ausführungsform mit drei Magneten erfordert natürlich drei Treiberströme und kann insofern als Dreiphasensystem bezeichnet werden. Es ist ohne weiteres möglich, ein System mit vier Phasen oder auch mit noch mehr Phasen

40 9835/0382

zu benutzen.

Der Abstand zwischen den Polfläehen ist natürlich nicht auf die beschriebene und dargestellte Grosse beschränkt. Die Vorrichtung kann mit jedem Abstand arbeiten, welcher der Gleichung genügt:

In dieser Gleichung ist:

s der Abstand zwischen den Mittellinien der Polfläehen oder der benachbareten oder äusseren Stege der Polfläehen der Magnete, die in der Sequenz der schrittweisen Portschaltung erregt werden,

ρ die Teilung des Gitters,

η irgendeine ganze Zahl 1, 2, J .... und

0 die Anzahl der Phasen des Systems, die natürlich grosser sein muss als zwei.

Bei dem Beispiel der Fig. 5 beträgt innerhalb des Magnetsatzes aer Abstand zwischen den Mittellinien zweier benachbarter Stege der Polfläehen 5/5 der Teilung und die Sequenz der drei Einzelmagnete des Magnetsatzes ist umgekehrt zu der Sequenz der drei Magnete des Magnetsatzes 27, wie er in Fig. 4 dargestellt ist. Die Wirkung dieser Anordnung ist allerdings die gleiche wie diejenige, die in Verbindung mit Fig. 4 geschildert worden ist. Zunächst soll der Betriebszustand betrachtet werden, in welchem anfangs die Magnete B und B¹ erregt sind. In diesem Falle werden dann die Magnete B, B* entregt und die Magnete A, A¹ erregt. Dies

409835/0382

hat zur Folge, dass sich beide Magnetsätze nachlinks bewegen und Hilfskräfte entwickeln, die dazu dienen, den Kopf weiterzuschieben. Ist die Reihenfolge der Magnete in beiden Magnetsätzen die gleiche, dann sollte auch der Abstand zwischen den Polflächen der gleiche sein, d.h. beide sollten p(n+l/0) oder beide p(n-10) sein. Wird jedoch in einem Magnetsatz die umgekehrte Reihenfolge (Sequenz) benutzt, dann sollte der Abstand eines Magnetsatzes p(n+l/0) und der Abstand des anderen Magnetsatzes p(n-1/0) sein. In Fig. 4 ist η = 1 und in Fig. 5 ist η = 2.

Die Anwendung zweier Magnetsätze, die parallel zueinander angeordnet sind, führt zur Erzeugung eines ausgeglichenen Paares tangential gerichteter Kräfte, die auf den Kopf in der'horizon-, talen Ebene einwirken und daher bestrebt sind, ein merkliches Drehmoment um eine Achse herum aufzuheben, die senkrecht zu dem plattenförmigen Teil verläuft, sobald der Kopf schrittweise fortgeschaltet wird. Eine Drehung des Kopfes um eine zum Ständerglied 10 senkrechte Achse ist unerwünscht, weil dadurch Fehler bei der Einstellung des am Kopf angebrachten Schreibgerätes auftreten können.

Die Anwendung zweier Magnetsätze erzeugt auch zu Gegendrehmomenten, die bestrebt sind, den Kopf gegen Drehbewegungen um eine Achse festzuhalten, die senkrecht zu dem plattenförmigen-Teil verläuft, wenn der Kopf stillsteht. Die Benutzung einer umgekehrten Sequenz bewirkt die Ausschaltung von Drehmomenten* die auf den Kopf einwirken und um eine Achs.e parallel zu der Platte oder den Polflächen

40983570382

zur Auswirkung kommen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die senkrechten Komponenten der Anziehungskraft eingesetzt werden, an Punkten wirksam zu sein, die annähernd im gleichen Abstand und auf entgegengesetzten Seiten des Schwerpunktes des Kopfes wirksam werden.

Ein typischer elektrischer Treiberstromkreis für eine, bestimmte α Achse ist in Fig. 6 dargestellt. Er enthält einen dreistufigen Ringzähler 40 und drei Verstärker 4l, 42 und 4j5, die den Strom liefern, der zur Erregung der Magnete A A*, BB¹ bzw; C C¹ erforderlich ist. Der Verstärker 4l wird mit Energie versorgt, wenn sich der-Zähler 40 in der Stufe A befindet, der Verstärker 42 wird mit Strom versorgt, wenn sich der Zähler in derStufe B befindet und der Verstärker Kj> wird mit Strom versorgt, wenn der Zähler sich in der Stufe G befindet. Ein Impuls auf den +X Eingang rückt den Ringzähler in der positiven Richtung weiter, d.h. von der Stufe A zu der Stufe B oder von der Stufe' B zu der ™ Stufe C bzw. von der Stufe C zu der Stufe A. Auf ähnliche Weise rückt ein Impuls auf den -X Eingang den Ringzähler in der entgegengesetzten Richtung weiter.

Für die Erzeugung von Impulsen, die zum Zwecke des Antriebs des Kopfes relativ zu dem plattenförmigen Teil auf den Ringzählereingang gegeben werden, kann jede beliebige Impulsquelle benutzt werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt der Betrieb rein digital, d.h. der Kopf geht um einen Schritt in der positiven Richtung weiter bei jedem Impuls auf der positiven Eingangsleitung und einen Schltt in der negativen Richtung bei

409835/0

jedem Impuls auf die negative Eingangsleitung. Bei dem hier erörterten Ausführungsbeispiel entspricht eine Stufe einem Drittel der Teilung. Bei einer abgeänderten Ausführungsform, dem sogenannten Halbschrittsystem, kann eine sogenannte Halbschrittwirkung erzielt werden, bei welcher jeder einzelne Schritt ein Sechstel der Teilung beträgt. Bei dieser Art des Betriebes werden die Magnete eines Magnetsatzes in der Reihenfolge A, A B, B, B C, C, CA, A, usw. erregt und sie erzeugen je Stufe Bewegungen, deren Grosse die Hälfte der Bewegung ist, die man bei der Reihenfolge A, B, G erreicht. Dieses Verfahren der Halbschrittwirkung erreicht man auf einfachste Weise durch entsprechende Änderung der logischen Stromkreise des Ringzählers.

Weitere Ausführungsformen lassen sich mit Einrichtungen für Mehrphasensysteme erreichen. So kann man beispielsweise ein Fünf-Phasensystem mit den Magneten A, B, C, D und E erreichen, wenn man die Reihenfolge A, B, C", D, E, A oder die Reihenfolge A, A B, B, BC ....... usw. benutzt. Die bevorzugte Reihenfolge für die Erregung der Magnete in einem Fünfphasen-System ist folgende: A B, ABC, BC, BC D, C D, C D E, D E, D E A, E A, E A B, AB. Diese Reihenfolge erzeugt praktisch gleich grosse tangential gerichtete Kräfte für jeden Schritt und auch eine Herabsetzung der Änderungen der senkrecht gerichteten K^raft. Ähnliche Ergebnisse lassen sich mit der Reihenfolge 2, 3* 2, 3 in Phasensystemen mit höheren ungeradzahligen Phasenleitungen erzielen, also beispielsweise in einem Siebenphasensystem oder in einem Neunphasensystem.

AO 98 3 5/.0 3 8.2

Im allgemeinen benutzt man besondere Hilfsmittel zur Schaffung eines Abstandes des Kopfes, von dem plattenförmigen Teil mit dem Ziel, eine unmittelbare Berührung zwischen den Teilen oder zwischen dem Kopf und dem Bogen Papier zu verhindern, der auf dem plattenförmigen Teil liegtj auf diese Weise beseitigt man auch Reibungskräfte, die gegebenenfalls zwischen diesen beiden Teilen ' vorhanden sein können. So können beispielsweise Flüssigkeitslager, Rädchen oder Kugeln vorgesehen werden.

Bei der Äusführungsform nach den Fig. 1 bis 6 befindet sieh ein Deckel 46 oder ein Gehäuse über den Magneten und greift mit Dichtungseingriff in die Grundplatte 31 ein. Eine Steuerleitung 47 endet unter Benutzung einer Kupplung 48 an dem Deckel 46. Die Steuerleitung 47 enthält eine Rohrleitung zur zuführung eines strömenden Mediums unter Überdruck in das Gehäuse 46 und ausserdem ein Kabel zur Herstellung der elektrischen Verbindungen zu den Magneten. Die Steuerleitung 47 ist vorzugsweise eine äusserst leicht biegsame Leitung, die jede Belastung von dem Kopf fernhält. Eine Vielzahl von Öffnungen 49 durch die Grundplatte 31 hindurch liefert einen Luftstrom aus dem Inneren des Kopfes zu dessen Bodenfläche. In der Bodenflache der Grundplatte 31 können Nuten 50 angeordnet sein,, welche die öffnungen 49 miteinander verbinden. Im allgemeinen benutzt man Preßluft als strömendes Medium, es können aber auch andere Gase und Flüssigkeiten für die vielfältigsten Anwendungszwecke benutzt werden.

409835/0382

Bei dieser Ausführungsform der magnetischen Vorrichtung nach der Erfindung strömt ein konstanter Luftstrom durch die Steuerleitung 47 in das Gehäuse 46 hinein und' durch die Öffnungen 49 und zwischen der Bodenfläche des Kopfes und der Oberfläche des plattenförmigen Teils nach aussen in die Atmosphäre. Dieser Luftstrom gibt ein Luftlager zwischen diesen beiden Teilen ab. Die Anziehungskraft, welche die magnetische Koppelung zwischen den Teilen hervorruft und die abstossende Kraft, welche das Luftlager hervorruft, werden mit Hilfe geeigneter Einstellvorrichtungen an der Luftleitungsmündung ausgeglichen sowie mit Hilfe des Überdruckes der Druckluft, um den Kopf in einem im wesentlichen konstanten Abstand über dem plattenförmigen Teil zu halten, der in der Gr Össenordnung von ein bis 0,0254 mm liegt. '

Die Einrichtung zur Einhaltung eines bestimmten Abstandes mit Hilfe eines Lüftlagers kann in unterschiedlichen Ausführungsformen verwirklicht werden; eine Ausführungsform ist in Fig. 7 dargestellt. Im Boden der Grundplatte 51 befindet sich genau in der Mitte zwischen den Polflächen des Magneten eine Vertiefung 53* deren Tiefe einige wenige Tausendstel Zoll beträgt. Der Luftstrom in der Steuerleitung 47 wird in vier getrennte Leitungen aufgespaltet, die in vier Öffnungen 54 im Innern der Ausnehmung 53 münden. Bei Anwendung dieser Einrichtung besteht kein Druckunterschied über das Gehäuse des Kopfes hinweg und Schwierigkeiten mit Leckströmen sind im wesentlichen vermieden.

Aus Pig. 1 ist zu ersehen, dass an dem Kopf 11 der neuen Vorrichtung ein Werkzeugträger 57 befestigt ist, der im allgemeinen an

409835/0382

einer Εακβ des Kopfes angeordnet ist. Der Werkzeugträger trägt ein Werkzeug zum Zwecke des Zusammenwirkens mit dem plattenförmigen Teil oder einem Bogen aus irgendeinem Material, der auf dem plattenförmigen Teil liegt. Pur diese Zwecke ist eine grosse Anzahl von Vorrichtungen brauchbar; sie bestehen im allgemeinen aus einer Markierungsfeder mit einem Elektromagneten, der die Aufgabe hat, die Feder mit der Unterlage aus Pappe oder Papier in Verbindung zu bringen und auch wieder von dieser Unterlage zu lösen. Die elektrische Steuerleitung für eine solche Markierungsfeder kann in der S teuer leitung 47 untergebracht .sein.

Eine abgeänderte Ausführungsform einer Magnetkonstruktion ist auch in dem Kopf gemäss Pig. 7 enthalten; ein Magnet dieses Kopfes ist im einzelnen in Fig. 8 wiedergegeben. Auf den Schenkeln eines U-förmigen Ankers 60 sitzen die Wicklungen 58, 59.» die entweder in Reihe oder parallel geschaltet sind, um einen Hilfsfluss in dem Kern zu erzeugen. Ausgeprägte Polflächen 6l, befinden sich an den entsprechenden Enden des U-förmigen Kerns 60 (der beispielsweise aus Blechpaketen aufgebaut sein kann), wobei die Polflächen selbst vorzugsweise auf die gleiche Weise wie die PolfKche 32 in Pig. 3 mit'Nuten versehen sein kann und jeweils zwei Polflächen die Breite einer Nut haben, so dass die beiden Polflächen 6l, 62 eine Vielzahl gleichförmig im Abstand voneinander angeordneter Nuten und Rippen oder Stege bilden.

Eine weitere Ausführungsform für den Kopf der Vorrichtung ist in den Fig. 9 und 10 dargestellt; in diesen Figuren ist das Gehäuse

409835/0382

weggelassen. Die eigentliche Magnetkonstruktion kann diejenige sein, die in den Fig. 1 Ms 6 oder in den Fig. 7 und 8 dargestellt ist, dagegen werden die Wicklungen oder Spulen und die Kerne von einem Kopfstück 65 gehalten, während die Polflächen in das Unterteil 31 eingelassen sind und ein schmaler Luftspalt zwischen den Kernen "und den FoIflachen vorhanden ist. Die Kerne der Magnete können an der Stelle, an der sich der Luftspalt befindet, einen Teil 33a mit einem grösseren Querschnitt aufweisen. Der Kopfteil ist gegenüber dem Unterteil 31 mit Hilfe einer biegsamen Tragkonstruktion gehalten, die aus einer Anzahl nachgiebiger Stangen 66 bestehen kann, und es werden im allgemeinen vier Stangen an den Ecken des Kopfes angeordnet. Die Vorrichtung zur Abstandshaltung mit Hilfe eines. Luftlagers nach Fig. 7 kann aus zwei Auslässen 54 in der Ausnehmung 53 bestehen. Das Gehäuse wird normalerweise von dem Kopfteil 65 gehalten. Der Werkzeugträger kann entweder von dem Kopfteil 65 oder von dem Unterteil 31 gehalten werden, je nach der beabsichtigten Wirkung der Vorrichtung. Der Hauptzweck der Ausfuhrungsform des Magnetkopfes nach Fig. 9 besteht darin, die Geschwindigkeit der schrittweise erfolgenden Vorwärtsbewegung zu erhöhen. Bei Jedem Schritt, den man für den Kopf bewirkt, werden' jedesmal sehr starke Beschleunigungen erzeugt. Infolgedessen wurden bei sehr hohen Geschwindigkeiten der schrittweisen Weiterbewegung die erforderlichen Spitzenkräfte, die auf den Kopf einwirken müssen, ausserordentlieh gross sein. Ist dagegen die unmittelbar zur Einwirkung gelangende Masse klein gehalten, beispielsweise dadurch^ dass die Grundplatte 3I aus sehr dünnem Material besteht, dann wird die Grosse der Spitzen-

409835/0382

kräfte im Verhältnis der zu beschleunigenden Massen verringert. Da es für die Wirkung der Vorrichtung nicht von Bedeutung ist, dass die sehr viel grössere Masse der Spulen und Kerne mit den gleichen hohen Beschleunigungen angetrieben wird wie die Grundplatte, kann letztere mit ersteren über biegsame und elastische Elemente verbunden sein. Diese Verbindungen werden in tangentialer •Richtung biegsam und starr in der Richtung der Abstützung ausgeführt. Es können Dämpfungsmittel benutzt werden, um unkontrollierte-φ Schwingungen des Kopfteils relativ zu dem Unterteil zu verhindern.

Eine letzte Ausführungsform ist in Fig. 11 schematisch dargestellt; bei dieser ist der Kopf 11 über dem plattenförmigen Teil 10 angeordnet. Über dem Kopf 11 ist ein Tragblech 67 angeordnet und ein Folgegerät 68 ruht auf diesem Tragblech. Das Tragblech 67 kann beispielsweise eine dünne Platte aus plastischem oder einem anderen nichtmagnetischen Material sein, während das Rigegerät 68. und der Kopf 11 in ihrem Inneren untergebrachte miteinander zusammenwirkende Permanentmagnete haben, die dazu dienen, das FoIge-

gerät mit dem Kopf zu kuppeln. Das Folgegerät kann ebenfalls ein Flüssigkeitslaser aufweisen, welches aus einer Leitung 69 gespeist wird, Ein weiteres Flüssigkeitslager kann im Bedarfsfalle zwischen der Platte 67 und dem Kopf 11 vorhanden sein. Bei dieser Ausführungsform kann der Werkzeugträger in dem Folgegerät oder auch an einer Ecke des Gerätes befestigt sein und das Registrierpapier oder ein anderes Material, welches markiert werden soll, kann auf der Tragplatte 67 liegen. Die Ausführungsform nach Fig. 11 eignet sich insbesondere für Aufzeichnungsgeräte mit hohem Wirkungsgrad.

409835/0382

Seine speziellen Vorteile sind folgende:

1.) Sehr kleine Abmessungen sowie ein Folgegerät, welches auf einfachste Weise abgenommen und ausgewechselt werden kann;

2.) hervorragende Deutlichkeit der Zeichnung einschliesslieh der Möglichkeit der Beleuchtung durch die Tragplatte 67 (falls diese durchgeheinend ist);

J5.) leichte Umstellung zum Zwecke der Umwandlung des Registriergerätes in ein automatisch oder halbautomatisch wirkendes Kurvenschreibgerät durch Austausch des Markierers des Gerätes 68 mit einem optischen Abnahmekopf und

4.) hohe Äufzeichnungsgesehwindigkeit und ein Kopf 11 mit hohem Wirkungsgrad.

Die Wirksamkeit der Erzeugung tangential, gerichteter Kräfte durch das Zusammenwirken von Polfläche zu Platte ist erheblich vergrössert. Da in dem Luftspalt zwischen Kopf 11 und Platte 10 kein Pa-■pier vorhanden ist, kann die Gesamtstärke des Luftspaltes die Grössenordnung eines Tausendstel Zoll haben oder aber ein Fünftel der.Gesamtstärke des Luftspaltes, wenn Papier zwischengelegt wird.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen handelte es sich um Vorrichtungen mit zwei Magnetsätzen, die parallel zu jeder Achse der Bewegung angeordnet sind; die Vorrichtung kann aber auch so ausgeführt werden, dass nur eine Achse und zwei im Abstand zueinander und parallel verlaufende Magnetsätze verwendet werden.

409835/0382

Der Erfindungsgegenstand ist in der obigen Beschreibung an Hand von Beispielen erläutert worden, bei denen eine horizontal angeordnete Markierungsvorrichtung zur Anwendung gelangt; die heue Vorrichtung ist aber auch für andere Zwecke zu gebrauchen und kann auch in anderen Stellungen und Lagen benutzt werden. Die neue Vorrichtung kann beispielsweise dazu dienen, eine Relativbewegung zwischen dem Kopf und der Platte für irgendwelche Punktionen zu erzeugen, die programmiert werden können. Der plattenförmige Teil kann auch vertikal angeordnet sein, um einen Schreibvorgang oder Zeichenvorgang in einer vertikalen Ebene durchführen zu können. Auch kann die Gesamtanordnung der Vorrichtung umgekehrt werden, und der Kopf kann, festgehalten werden, um eine Bewegung des plattenförmigen Teils über dem Kopf herbeizuführen. Bei einer solchen Anordnung könnte der plattenförmige Teil ein Werkstück tragen und die Vorrichtung könnte dazu dienen, das Werkstück an einer Bearbeitungsstelle mit digitalem Antrieb vorbeizuführen, also beispielsweise an der Schneidkante einer Werkzeugmaschine. Der Werkzeugträger kann selbstverständlich dazu benutzt werden, eine beliebige Vielzahl von Werkzeugen zusätzlich zu einer Markierungsfeder zu tragen, wobei eine typische Anwendung ein Gravierwerkzeug ist, welches zur Verarbeitung von nichtmagnetischen Metallen und anderen Materialien dient.

- Patentansprüche -

409835/0382

Claims (4)

1 BERLIN 33 8 MÜNCHEN 80 Auguste-Viktoria StraBe 65 Dr.-Ing. HANS RUSCHKE PienzonauertbaBe2 Pat-Anw. Dr. Ruschke « _ Pat.-Anwalt Agular hTelefon:03U1IlI^ Dipl.-Ilig. HE I N Z AG U LAR Postscheckkontos PATENTANWÄLTE Postscheckkonto: Berm West 7494 München 662 77 - 808 B^Hande, u. Austria -/<U ΓΤ^,, Depositenkasse 82 ' * Dresdner Bank Berlin 33 München Teplitzer StraBe 42 Dep.-Kasse Leopoldstraße Kto. 32 7608 Kto.: 4623767 Telegramm-Adresse: Telegramm-Adresse: Quadratur Berlin 1$ Enh -*mf» Quadratur Hünchen TELEX: 183786 ' · «ö· t^/Λ TELEX: 522767 P 16 23 832.7-52 Bruce Aldea Sawyer - s 1223 - P_a_t_e_n_t_a_n_s_jJ_r_ü_c_h_e

1.!Einrichtung zum Einstellen der Relativbewegung von zwei Gliedern längs einer besonderen Achse, gekennzeichnet durch

ein Ständerglied mit einem Gitter aus nichtmagnetischem Material, das magnetische Zonen an der einem Kopfglied gegenüberliegenden Oberfläche umschließt,

ein Kopfglied,das von der besonderen Achse getrennt und längs dieser relativ zu dem Ständerglied beweglich ist,

eine erste Anzahl gesteuerter, an dem Kopfglied angeordneter, elektromagnetischer Elemente, die in Abstand längs der besonderen Achse und auf einer Seite einer Linie, die das Kopfglied längs der besonderen Achse halbiert, und relativ zu den magnetischen Zonen in dem Ständerglied so angeordnet sind, daß eine Anzahl verschiedener Phasen mit einer besonderen Phasenbeziehung zueinander entsteht,

4098 35/038 2

eine zweite Anzahl gesteuerter, an dem Kopfglied angeordneter, elektromagnetischer Elemente, die in Abstand längs der besonderen Achse auf der entgegengesetzten Seite der Linie, die das Kopfglied längs der besonderen Achse halbiert, und relativ zu den magnetischen Zonen in dem Ständerglied so angeordnet sind, daß die Anzahl verschiedener Phasen entsteht und Zusammenarbeit mit den gesteuerten, elektromagnetischen Elementen in der ersten Anzahl erfolgt, um eine Einstellbewegung des Kopfgliedes relativ zu dem Ständerglied längs der besonderen Achse zu bewirken und eine Drehung des Kopfgliedes relativ zu dem Ständerglied um eine zu der besonderen Achse im wesentlichen senkrechte Achse zu verhindern,

Vorrichtungen zum Erzeugen von veränderlichen Signalen in steuerbarer Weise, die erste und zweite entgegengesetzte Polaritäten haben, und

Vorrichtungen, die auf die veränderlichen Signale so ansprechen, daß sie besondere Phasen der gesteuerten, elektromagnetischen Elemente in der ersten und zweiten Anzahl hervorrufen, um zwischen dem Ständerglied und dem Kopfglied solche Kräfte zu erzeugen, daß das Kopfglied gegen Relativbewegung längs der besonderen Achse festgehalten wird, und um die Phasen der gewählten Elemente, die in der ersten und zweiten Anzahl in einer besonderen Reihenfolge erregt sind, so zu ändern, daß solche Kräfte zwischen dem Kopfglied und. dem

409835/0382

otänderglied erzeugt werden, daß Bewegung des Kopfgliedes relativ /λχ dem ütänderglied längs der besonderen Achse ohne irgendeine Drehung des Kopfgliedes relativ zu dem otänderglied erhalten

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Vorrichtungen zum Erzeugen einer fluiden Lagerung zwischen dem Kopfglied und dem Ständerglied, um das Kopfglied in verschobener, jedoch benachbarter LagebeZiehung zu dem ütänderglied zu halten.

3· Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gesteuerten, elektromagnetischen Elemente in der ersten Anzahl und in der zweiten Anzahl in gleichen abständen von der Halbierungslinie angeordnet sind und daß sie in der ersten Anzahl eine besondere Reihenfolge für die verschiedenen Phasen haben und daß sie in der zweiten Anzahl eine entgegengesetzte Reihenfolge in den verschiedenen Phasen haben und die Erregungsvorrichtung gleichzeitig die gesteuerten elektromagnetischen Elemente erregt, die entsprechende Phasen in der ersten und zweiten Anzahl haben.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine dritte Anzahl gesteuerter, an dem Kopfglied angeordneter,

409835/0382 rad 0R!3!NAL

elektromagnetischer Elemente, die in Abstand längs einer zweiten, mit der ersten besonderen Achse koordinierten, besonderen Achse auf einer Seite einer Linie, die das Kopfglied längs der zweiten besonderen Achse halbiert, und relativ zu den magnetischen Zonen in dem btanderglied so angeordnet sind, daß eine Anzahl verschiedener Phasen mit einer besonderen Phasenbeziehung zueinander entsteht,

eine vierte Anzahl gesteuerter, an dem Kopfglied angeordneter, elektromagnetischer Elemente, die längs der zweiten besonderen Achse in Abstand zueinander auf der entgegengesetzten Seite einer Linie, die das Kopfglied längs der zweiten besonderen Achse halbiert, und relativ zu den magnetischen Zonen in dem Ständerglied so angeordnet sind, daß die Anzahl verschiedener Phasen entsteht und Zμsammenarbeit mit den gesteuerten, elektromagnetischen Elementen in der dritten Anzahl derart erfolgt, daß eine Einstellbewegung des Kopfgliedes relativ zu dem Ständerglied längs der zweiten besonderen Achse entsteht und eine Drehung des Kopfgliedes relativ zu dem ütänderglied um eine zu der ersten und zweiten besonderen Achse im wesentlichen senkrechte Achse verhindert wird,

Vorrichtungen zum Erzeugen von zweiten veränderlichen Signalen in steuerbarer Weise, die erste und zv/eite entgegengesetzte Polaritäten haben, und

409835/0382

Vorrichtungen, die auf die zweiten veränderlichen Signale derart ansprechen, daß besondere Phasen der gesteuerten elektromagnetischen Elemente in der dritten und vierten Anzahl erregt werden, um Kräfte zwischen dem Ständerglied und dem Kopfglied zu erzeugen, so daß das Kopfglied gegen Relativbewegung längs der zweiten besonderen Achse festgehalten wird und die Phasen der gewählten Elemente, die in der dritten und vierten Anzahl erregt sind, in einer besonderen Reihenfolge geändert werden, um Kräfte zwischen dem Kopfglied und dem Ständerglied zu erzeugen, so daß Bewegung des Kpfgliedes relativ zu dem Ständerglied längs der zweiten besonderen Achse ohne irgendeine Drehung des Kopfgliedes relativ zu dem Ständerglied um die zu der ersten und zweiten besonderen Achse senkrechten Achse erhalten wird..

5· Einrichtung nach Anspruch k_t dadurch gekennzeichnet, daß die gesteuerten, elektromagnetischen Elemente in der dritten und in der vierten Anzahl in gleichen Abständen von der Halbierungslinie längs der zweiten besonderen Achse angeordnet sind und daß die gesteuerten, elektromagnetischen Elemente in der dritten Anzahl eine besondere Reihenfolge für die verschiedenen Phasen haben und die gesteuerten, elektromagnetischen Elemente in der vierten Anzahl eine entgegengesetzte Reihenfolge in den verschiedenen Phasen haben und daß die Erregungsvorrichtungen für die elektromagnetischen Elemente

4098-35/0382

in der dritten Anzahl und in der vierten Anzahl gleichzeitig die gesteuerten, elektromagnetischen Elemente erregen, die entsprechende Phasen in der dritten Anzahl und in der vierten Anzahl haben.

S 1223.

40983S/Q382

INSPECTED

Leerseite