DE1083902B

DE1083902B - Device for the automatic three-dimensional control of machine tools

Info

Publication number: DE1083902B
Application number: DEE13198A
Authority: DE
Inventors: Rolf Edmund Spencer; Roger Voles
Original assignee: EMI Ltd
Current assignee: EMI Ltd
Priority date: 1955-10-25
Filing date: 1956-10-25
Publication date: 1960-06-23

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für automatische Werkzeugmaschinen, welche hauptsächlich, jedoch nicht ausschließlich, zur Profilherstellung von Turbinen- oder Ventilatorflügelrädern geeignet sind.The invention relates to a control device for automatic machine tools, which mainly but not exclusively suitable for the profile production of turbine or fan impellers are.

Ein Turbinen- oder Ventilatorflügelrad besitzt eine komplizierte Form, welche auf einfache Weise nur in den gleichen Termen wiedergegeben werden kann, aus denen sie hergeleitet wurde, nämlich den einzelnen, an zahlreichen Stellen in der Längsrichtung abgenommeneu Querschnitten senkrecht zur Länge des Flügelrades. Die verschiedenen Querschnitte unterscheiden sich fortschreitend nach Größe, Form und Richtung. Die Formänderungen umfassen sowohl Unterschiede im Verhältnis der Sehnenstärken als auch in der Krümmung des Schnittes. In besonderen Fällen wird es möglich sein, die Querschnitte durch ein grundlegendes Gesetz zu definieren, welches eine Anzahl von Parametern enthält, die sich in der Längsrichtung des Flügelrades ändern. Wenn in einem derartigen Fall vorgeschlagen würde, das Flügelrad automatisch durch eine Maschine mit einer Interpolationsvorrichtung zu profilieren, so würde es nur notwendig sein, eine volle Interpolation um den Basisschnitt herum vorzunehmen und jeden Parameter entlang der Länge des Flügelrades zu interpolieren. Jedoch ist es in den meisten Fällen wahrscheinlich, daß entweder die Unterschiede der Schnitte zu willkürlich sind, um dieses Verfahren anwenden zu können, oder daß so viele Parameter vorhanden sind, daß Interpolatoren nicht erspart bleiben.A turbine or fan impeller has a complicated shape, which can only be seen in a simple manner can be reproduced in the same terms from which it was derived, namely the individual taken from numerous points in the longitudinal direction and cross-sections perpendicular to the length of the impeller. The various cross-sections differ progressively in terms of size, shape and direction. The changes in shape include differences in the ratio of tendon thicknesses as well as in the Curvature of the cut. In special cases it will be possible to change the cross-sections through a basic Define law, which contains a number of parameters that extend in the longitudinal direction of the impeller. If suggested in such a case, the impeller would be automatic to profile by a machine with an interpolation device, it would only be necessary to make a full interpolation around the base cut and every parameter along the length to interpolate the impeller. However, in most cases it is likely that either the Differences in cuts are too arbitrary to use this procedure, or that so many parameters are available that interpolators are not spared.

In der Erfindung wird eine verbesserte Steuervorrichtung angegeben, durch welche eine Werkzeugmaschine automatisch nach einem aufgezeichneten Programm gesteuert werden kann, so daß sie ein entsprechendes dreidimensionales Profil erzeugt. Weiterhin sollen hierbei beim Ableiten von Steuersignalen selbsttätig die Abmessungen des Schneidwerkzeuges berücksichtigt werden.The invention provides an improved control device indicated by which a machine tool automatically after a recorded Can be programmed to generate a corresponding three-dimensional profile. Farther should automatically determine the dimensions of the cutting tool when deriving control signals must be taken into account.

Die Erfindung =. ist gekennzeichnet durch drei Gruppen von Speichern für die aus der Aufzeichnung hergeleiteten Signale, die die Werte zweier Koordinaten von einer Serie in einer Anzahl von ebenen Schnitten auf einer dreidimensionalen Oberfläche liegender Punkte darstellen, wobei jeder Schnitt den Wert einer dritten Koordinate angibt, eine Gruppe von Interpolatoren zum Interpolieren längs jedem der Schnitte im gleichen Rhythmus, um gleichzeitige Signale zu erzeugen, die die zweidimensionalen Koordinaten von Zwischenpunkten auf den einzelnen Schnitten darstellen, und weitere Interpolationseinheiten zum Interpolieren dieser gleichzeitigen Zwischensignale zur Erzeugung von Steuersignalen, welche die dreidimensionalen Koordinaten des ällge-Vorrictitung The invention =. is characterized by three groups of memories for those from the recording derived signals representing the values of two coordinates of a series in a number of planes Represent sections of points lying on a three-dimensional surface, each section denoting the The value of a third coordinate indicating a group of interpolators to interpolate along each of the Cuts in the same rhythm to create simultaneous signals that the two-dimensional Show coordinates of intermediate points on the individual sections, and other interpolation units to interpolate these simultaneous intermediate signals to generate control signals, which are the three-dimensional coordinates of the ällge-Vorrictitung

zur selbsttätigen dreidimensionalen
Steuerung von Werkzeugmaschinenfor automatic three-dimensional
Control of machine tools

Anmelder:Applicant:

Electric & Musical Industries Limited,
Hayes, Middlesex (Großbritannien)Electric & Musical Industries Limited,
Hayes, Middlesex (Great Britain)

Vertreter: Dr. K.-R. Eikenberg, Patentanwalt,
Hannover, Am Klagesmarkt 10/11Representative: Dr. K.-R. Eikenberg, patent attorney,
Hanover, Am Klagesmarkt 10/11

Beanspruchte Priorität.
Großbritannien vom 25. Oktober 1955 und 18. Oktober 1956Claimed priority.
Great Britain October 25, 1955 and October 18, 1956

Rolf Edmund Spencer und Roger Voles, London,
sind als Erfinder genannt wordenRolf Edmund Spencer and Roger Voles, London,
have been named as inventors

meinen Punktes, der in Richtung der dritten Dimension zwischen den Zwischenpunkten liegt, darstellen.represent my point, which lies in the direction of the third dimension between the intermediate points.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the drawings.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Wirkungsweise einer Werkzeugmaschine, welche mit dem angegebenen Steuermechanismus versehen ist;Fig. 1 shows a schematic representation of the operation of a machine tool, which with is provided with the specified control mechanism;

Fig. 2, 3 und 4 sind weitere erläuternde Darstellungen der Arbeitsweise der Steuervorrichtung;Figs. 2, 3 and 4 are further explanatory views of the operation of the control device;

Fig. 5 ist ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen S teuervorrichtung;Fig. 5 is a block diagram of the invention Control device;

Fig. 6 und 7 stellen Einzelheiten von Teilen dar, welche in Fig. 5 in Blockform dargestellt sind;Figures 6 and 7 illustrate details of parts shown in block form in Figure 5;

Fig. 8 ist ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung;Fig. 8 is a circuit diagram of the control device according to the invention;

Fig. 9 ist ein Spannungsdiagramm.Fig. 9 is a voltage diagram.

Der in den Zeichnungen beschriebene Steuermechanismus ist für eine automatische Werkzeugmaschine bestimmt, deren Werkzeughalter oder Werktisch (im folgenden nur Werktisch genannt) mit Hilfe von Servoanlagen in drei zueinander senkrechten Richtungen jeweils eine unabhängige Verschiebung ausführen kann. Die drei Richtungen definieren ein rechtwinkliges Achsensystem x, y, 2, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der Steuervorrichtung wird beispielsweise angenommen, daß ein Turbinen- oder Ventilatorflügelrad 1 mit Hilfe eines Fräsers 2 (auch in Fig. 3 dargestellt), welcher eine konvexe Schneidfläche 2 a besitzt, profiliert werden soll. Das Flügelrad besitzt ein Befesti-The control mechanism described in the drawings is intended for an automatic machine tool whose tool holder or workbench (hereinafter referred to as workbench) can each perform an independent shift in three mutually perpendicular directions with the aid of servo systems. The three directions define a right-angled axis system x, y, 2, as shown in FIG. 1. To illustrate the operation of the control apparatus is for example assumed that a turbine or Ventilatorflügelrad 1 (also shown in Fig. 3) by means of a milling cutter 2 having a convex cutting surface 2 has a, to be profiled. The impeller has a fastening

009 547/306009 547/306

gungsstück 3, in dessen Oberfläche 4 der Nullpunkt des Achsensystems gelegt ist. Es wird weiter angenommen, daß die Fläche 4 durch eine Drehung ^₁ um die jr-Achse (Fig. 1 und 4) aus der ^-Ebene herausgekippt ist und daß zur Vereinfachung der Bearbeitung die Schneidwerkzeugachse 5 durch die gleiche Drehung aus der xy-übene herausgekippt ist.supply piece 3, in the surface 4 of which the zero point of the axis system is placed. It is further assumed that the surface 4 is tilted out of the ^ -plane _{by a rotation ^ 1} about the jr-axis (Fig. 1 and 4) and that to simplify the machining, the cutting tool axis 5 by the same rotation out of the xy- exercise is tipped out.

Das zu profilierende Flügelrad sei durch drei Querschnitte L₁, L₂ und L₃ (Fig. 2) bestimmt, welche im Abstand voneinander senkrecht auf der in Richtung der 2-Achse liegenden Längsachse des !Flügelrades angeordnet sind. Die Eingangssignale der Steuervorrichtung stellen die x- und ^'-Koordinaten einiger Bezugspunkte auf dem Profil dar, wie sie in Fig. 2 durch ^xiv 3'ii> ^xsz' 3'i2 ^usw· für jede der drei durch die Schnitte L₁, L₂ und L₃ definierten ^-Stellungen angegeben sind. Solche Eingangssignale werden in bekannter Weise mittels Ablesevorrichtungen erhalten, welche ein Band oder eine Karte abfühlen, auf denen die Abmessungen in einem geeigneten Schlüssel, z. B. einem binären Dezimalschlüssel, mit Hilfe gestanzter Löcher aufgezeichnet sind. Natürlich können auch magnetische Karten verwendet werden. Die Auswahl der Bezugspunkte ist so getroffen, daß kritische Punkte wie Leitkanten oder Rückkanten eingeschlossen sind. Die Bezugspunkte brauchen jedoch nur verhältnismäßig weite Abstände zu haben, da, wie weiter unten gezeigt wird, die Steuervorrichtung quadratische Interpolationsmittel enthält, damit von den Eingangssignalen nach deren Umwandlung in die analoge Form andere Signale abgeleitet werden können, welche die x- und y-Koordinaten von dichter aneinander liegenden Punkten auf den entsprechenden Schnitten darstellen. Ein dafür typischer Punkt auf dem Abschnitt L₁, dessen Koordinaten durch Interpolation erhalten wurden, ist in Fig. 2 durch den Bezugspunkt P₁ gegeben. Die Bezugspunkte P₂ und P₃ bezeichnen entsprechende Punkte auf den Abschnitten L₂ und L₃.The impeller to be profiled is determined by three cross-sections L ₁ , L ₂ and L ₃ (FIG. 2), which are arranged at a distance from one another and perpendicular to the longitudinal axis of the impeller lying in the direction of the 2-axis. The input signals of the control device represent the x and ^ 'coordinates of some reference points on the profile, as shown in FIG. 2 by ^x iv 3'ii> ^x sz' 3'i2 ^etc. for each of the three by the sections L ₁ , L ₂ and L ₃ defined ^ -positions are indicated. Such input signals are obtained in a known manner by means of reading devices which sense a tape or card on which the dimensions are recorded in a suitable key, e.g. B. a binary decimal key, are recorded with the help of punched holes. Magnetic cards can of course also be used. The selection of the reference points is made in such a way that critical points such as leading edges or rear edges are included. However, the reference points only need to be relatively wide apart, since, as will be shown below, the control device contains quadratic interpolation means so that other signals can be derived from the input signals after they have been converted into analog form, which signals the x and y coordinates of closer together points on the corresponding sections. A typical point for this on the section L ₁ , the coordinates of which were obtained by interpolation, is given in FIG. 2 by the reference point P ₁ . The reference points P ₂ and P ₃ designate corresponding points on the sections L ₂ and L ₃ .

Der Steuermechanismus enthält weiterhin Vorrichtungen zur quadratischen Interpolation, womit analoge Signale abgeleitet werden können, welche den durch Interpolation zwischen den Punkten P₁, P₂ und P₃ erhaltenen x- und ^'-Koordinaten des allgemeinen Punktes P entsprechen. Diese Interpolation hängt also von der z-Verschiebung des Werktisches ab. Um eine nahezu parabolische Kurve für diese Interpolation zu erhalten, müssen ähnliche Punkte wie P₁, P₂ und P₃ in den drei Abschnitten gleichzeitig benutzt werden. Dies wird dadurch ermöglicht, daß die Interpolation der x- und y-Koordinaten der Punkte (z. B. P₁, P₂ und P₃) in Abhängigkeit von einer gemeinsamen unabhängigen Variablen ausgeführt wird. Die Theorie einer solchen Interpolation ist im einzelnen bekannt. Die Leitsignale x_a und y₀, die das Verschieben des Werktisches in den x- und y Richtungen bewirken, berücksichtigen jedoch den von Null abweichenden Durchmesser des Schneidwerkzeuges 2, so daß der durch die Leitsignale definierte Ort gleich dem durch den Mittelpunkt C des Schneidwerkzeuges (Fig. 3) beschriebenen Ort ist. Der Durchmesser des Schneidwerkzeuges ist auch in einem von der Verschiebung in der ^-Richtung abhängigen Signal Z₀ berücksichtigt. Der Durchmesser des Schneidwerkzeuges ist definiert durch zwei Radien R und r, wobei r der Krümmungsradius der konvexen Oberfläche des Schneidwerkzeuges und R der Radius vom Mittelpunkt C bis zum in Fig. 3 b durch die gestrichelte Linie dargestellten Ort des Mittelpunktes der konvexen Schneidwerkzeugoberfläche ist. Demzufolge wird in jedem Augenblick die Lage des Mittelpunktes C des Schneidwerkzeuges in bezug auf den Koordinatenursprung durch einen Vektor C gegeben, welcher definiert ist durchThe control mechanism further includes devices for quadratic interpolation, with which analog signals can be derived which correspond to the x and ^ 'coordinates of the general point P obtained by interpolation between the points P ₁ , P ₂ and P _3. This interpolation therefore depends on the z- shift of the work table. To get a nearly parabolic curve for this interpolation, points similar to P ₁ , P ₂ and P _{3 must be used} in the three sections at the same time. This is made possible by the fact that the interpolation of the x and y coordinates of the points (e.g. P ₁ , P ₂ and P ₃ ) is carried out as a function of a common independent variable. The theory of such interpolation is well known in detail. The guide signals x _a and y ₀ , which cause the work table to move in the x and y directions, take into account the non-zero diameter of the cutting tool 2, so that the location defined by the guide signals is the same as that of the center point C of the cutting tool ( Fig. 3) is the location described. The diameter of the cutting tool is also taken into account in a signal Z _{0 which is dependent on the displacement in the ^ direction.} The diameter of the cutting tool is defined by two radii R and r, where r is the radius of curvature of the convex surface of the cutting tool and R is the radius from the center C to the point of the center of the convex cutting tool surface shown in Fig. 3b by the dashed line. As a result, the position of the center point C of the cutting tool in relation to the origin of coordinates is given at each instant by a vector C which is defined by

C = P + rn + RR.C = P + rn + RR.

Hierbei ist der Vektor η ein Einheitsvektor senkrecht zu der zu bearbeitenden Fläche am Punkte P, während J? ein Einheitsvektor ist, welcher vom Schnittpunkt des Vektors η mit dem Ort 6 auf denHere the vector η is a unit vector perpendicular to the surface to be machined at the point P, while J? is a unit vector which extends from the intersection of the vector η with the location 6 to the

ίο Mittelpunkt C des Schneidwerkzeuges gerichtet ist, P ist dabei ein Vektor vom Koordinatenursprung nach P. Die Steuervorrichtung bewirkt, daß das Schneidwerkzeug entlang der Längsrichtung des Flügelrades hin- und hergeht und um kleine Beträge an den Abschnitten am Ende eines jeden Längslaufes fortschreitet, wie es durch den Linienzug K-L-M-N-O-P ... in Fig. 4 dargestellt wird. Die Begrenzung des Längslaufes in der Nähe der Befestigungsplatte erfolgt durch eine Ebene 7 (Fig. 4), welche zu der Oberfläche der Befestigungsplatte 4 im Abstand r parallel liegt. Ähnlich erfolgt die Begrenzung des Längslaufes der der Befestigungsplatte entgegengesetzten Seite durch eine Ebene, welche durch eine Drehung S₂ um die jtr-Achse aus der Parallelität zur ^rv-Ebene herausgedreht ist und die z-Achse bei z_L schneidet.ίο center C of the cutting tool is directed, P is a vector from the coordinate origin to P. The control device causes the cutting tool to reciprocate along the longitudinal direction of the impeller and to advance by small amounts at the sections at the end of each longitudinal run, as it does is represented by the line KLMNOP ... in FIG. The longitudinal run in the vicinity of the mounting plate is limited by a plane 7 (FIG. 4) which is parallel to the surface of the mounting plate 4 at a distance r. Similarly, the longitudinal run of the side opposite the mounting plate is limited by a plane which is turned out of parallelism to the ^ rv plane by a rotation S ₂ about the jtr axis and intersects the z axis at z _L.

Die Lösung für die oben gegebene Gleichung für den Ort des Mittelpunktes des Schneidwerkzeuges wird durch die Annahme erhalten, daß das Schneidwerkzeug und das Flügelrad teil im Punkt P die gleiche Tangentenebene besitzen. Die Tangente auf der Flügelradoberfläche bei P längs P₁. P₂, P₃ wird mit I₁, die Tangente parallel zur jry-Ebene mit J₂ und die Normale mit den Richtungskosinussen I_n, m„, n_n mit η bezeichnet, wobei die Richtungskosinusse gleich den Kosinussen der Winkel sind, die zwischen dem Vektor η und den Koordinatenachsen liegen. Die Ableitungen der Oberflächenkurve in den parallel zur xy-ILbene liegenden Schnitten werden durch Striche gekennzeichnet. Somit sind die Richtungsbeträge von J₂:The solution to the equation given above for the location of the center of the cutting tool is obtained by assuming that the cutting tool and the impeller part at point P have the same tangent plane. The tangent on the impeller surface at P along P ₁ . P ₂ , P ₃ is denoted by I ₁ , the tangent parallel to the jry plane with J ₂ and the normal with the direction cosines I _n , m ", n _n with η , the direction cosines being equal to the cosines of the angles between the vector η and the coordinate axes. The derivatives of the surface curve in the sections lying parallel to the xy-I plane are indicated by lines. Thus the directional amounts of J _{2 are} :

und von I₁: and from I ₁ :

dx'dx ' ATAT

dxdx dzdz

*J- 0 * J- 0

alal

d'yd'y ~dz~ currently

1,1,

wobei η where η

undand

alal αϊαϊ

dxdx

dydy

simultan erfüllt. Die Werte vonfulfilled simultaneously. The values of

dx'dx ' dy'dy '

TrTr dTdT

können durch Interpolation innerhalb
dx' dx' dx' „ can by interpolation within
dx 'dx' dx ' "

' Ίτ ' Ίτ°'Ίτ' Ίτ °

undand

Ίτ ' Ίτ ' ΊτΊτ 'Ίτ' Ίτ

Ay dy_ dj/_ Ay dy_ dj / _ dT ' AT ' ~ATdT 'AT' ~ AT

erhalten werden, wobei diese Ausdrücke durch diecan be obtained, these expressions being replaced by the

Steuervorrichtung gegeben werden. Die Ableitungen äx dy Control device are given. The derivatives äx dy

^undand YzY Z

ausgedrückt, wobei O₁ der Winkel zwischen 2-Achse und Normaler und Φ₁ der Winkel zwischen x-Achse und der senkrechten Projektion der Normalen in die xy-'Ebene ist.expressed, where O _{1 is} the angle between the 2-axis and normal and Φ _{1 is} the angle between the x-axis and the perpendicular projection of the normal into the xy-'plane .

werden ähnlich erhalten.are obtained similarly.

Die Gleichung (1) kann in eine andere Form gebracht werden, welche für die Lösung günstiger ist. Zu dem Zweck werden die Richtungskosinusse (J_n, m_n, M_n) durch Ausdrücke mit zwei Polarwinkeln Θ_ν Φ₁ ι ο = sinEquation (1) can be put into another form which is more favorable for the solution. For this purpose, the direction cosines (J _n , m _n , M _n ) are given by expressions with two polar angles Θ _ν Φ ₁ ι ο = sin

M_n = COSM _n = COS

φ₁ φ ₁

Die Gleichungen (1) werden dannThe equations (1) then become

coscos

-,- · sin O₁ ■ cos (P₁ -f —-^y- · sin O₁ ■ sin Φ_χ + cos O₁ = 0.-, - · sin O ₁ ■ cos (P ₁ -f --- ^y - · sin O ₁ ■ sin Φ _χ + cos O ₁ = 0.

- Λ-Ζ - Λ-Ζ dzdz

In der Steuervorrichtung sind zum Lösen der Gleichungen (3) drei nach dem Analogrechenprinzip arbeitende Rechenauflöser mit magnetischen Schleifringen und zwei Servosysfeme vorgesehen. Aus Fig. 3 ergibt sich, daß n_ den in Richtung der Werkzeugachse laufenden Einheitsvektor c_ schneidet. Die Lage des Mittelpunktes des Schneidwerkzeuges ist, wie oben bereits ausgeführt, durch die VektorbeziehungIn the control device, three arithmetic resolvers working according to the analog arithmetic principle with magnetic slip rings and two servo systems are provided for solving equations (3). 3 shows that n_ intersects the unit vector c_ running in the direction of the tool axis. The position of the center point of the cutting tool is, as already explained above, through the vector relationship

C=P+rn+RR gegeben, in welcher C = P + rn + RR given in which

und i (4)and i (4)

R. (MXc)=O ) sind. R. (MXc) = O) are.

In der Gleichung (4) bezeichnet ein Punkt (■) ein Skalarprodukt und ein Kreuz (X) ein Vektorprodukt. Die Richtungskosinusse von R, und c sollenIn the equation (4), a point (■) denotes an inner product and a cross (X) denotes a vector product. The direction cosines of R, and c are said to be

{l_R, m_R, n_R) und (l_c, m_c, n_c) sein, und zwar mit {l _R , m _R , n _R ) and (l _c , m _c , n _c ) with

l_R=cos Θ₂,
m^=sin <9₂-cos Φ₂, l _R = cos Θ ₂ ,
m ^ = sin <9 ₂ -cos Φ ₂ ,

(5)(5)

n_R — sin 6*₂-sin Φ₂. n _R - sin 6 * ₂ -sin Φ ₂ .

wenn Θ₂ der Winkel zwischen R_ und der · x-Achse und Φ, der Winkel zwischen der jz-Achse und der senkrechten Projektion von R in die y- und ζ -Ebene ist. Wenn das Schneidwerkzeug gekippt wird, ergibt sich für c_ if Θ _{2 is} the angle between R_ and the · x- axis and Φ, the angle between the jz-axis and the perpendicular projection of R into the y- and ζ -planes. If the cutting tool is tilted, the result for c_

l_c=0,l _c = 0,

(6)(6)

• M_c=cos S₁.• M _c = cos S ₁ .

Wenn dies in die erste der Gleichungen (4) eingesetzt wird, ergibt sichPlugging this into the first of equations (4) gives

— cos Φ₂ · sin S₁ + sin Φ₂ ■ cos S₁ = 0, worin- cos Φ ₂ · sin S ₁ + sin Φ ₂ ■ cos S ₁ = 0, where

Durch Einsetzen dieses Ergebnisses in die zweite der Gleichungen (4) ergibt sichSubstituting this result into the second of equations (4) gives

(m_n · cos S₁ + n_n ■ sin S₁) · cos Q₂ — I_n · sin Q₂ = 0. (8) (m _n · cos S ₁ + n _n ■ sin S ₁ ) · cos Q ₂ - I _n · sin Q ₂ = 0. (8)

Diese Gleichung wird für Θ₂ mit zwei Spannungsteilern und einem Rechenauflöser gelöst, da /„, m_n, M_n aus der Lösung der Gleichung (3) erhalten werden.This equation is solved for Θ ₂ with two voltage dividers and a solver, since / „, m _n , M _{n are obtained} from the solution of equation (3).

Um die Darstellung der Steueranordnung zu vereinfachen, sind in Fig. 5 elektrische Verbindungen voll ausgezogen und mechanische Verbindungen gestrichelt dargestellt. Die Steuervorrichtung enthält sechs Einheiten, welche mit den Bezugszeichen 11 bis 16 bezeichnet sind.In order to simplify the illustration of the control arrangement, electrical connections are shown in FIG fully extended and mechanical connections shown in dashed lines. The control device includes six units, which are denoted by the reference numerals 11 to 16.

Diese Einheiten nehmen Eingangssignale aus den Aufzeichnungsablesemitteln auf und leiten in Abhängigkeit von der erwähnten Variablen T die x- und ^-Koordinaten von dicht beieinander liegenden Punkten auf jedem der Schnitte L₁, L₂ und L₃_ weiter, wobei die Punkte P₁, P₂ und P₃ mit denen in der oben beschriebenen Darstellung übereinstimmen. Der Parameter T kann jede gewünschte Signifikanz besitzen. Im vorliegenden Beispiel stellt er die Winkelverschiebung der Welle dar, mit der die Wählarme sämtlicher Integrationseinheiten 11 bis 16 angetrieben werden. Die Einheit 11 erhält Eingangssignale (Jr)₁. die die .r-Koordinaten von Bezugspunkten auf dem Schnitt L₁ darstellen; die Einheit 12 erhält Eingangssignale (y)₁₍ welche die y-Koordinaten der gleichen Bezugspunkte auf dem Schnitt L₁ darstellen. Entsprechendes gilt für die Einheiten 13, 14 und 15, 16, wie es in der Zeichnung angegeben ist. Die Bauart der Einheiten 11 bis 16 ist im Detail durch Fig. 6 angegeben, welche als Beispiel die Einheit 11 wiedergibt.These units receive input signals from the record reading means and, as a function of the aforementioned variable T, forward the x and ^ coordinates of closely spaced points on each of the sections L ₁ , L ₂ and L ₃ _ , the points P ₁ , P ₂ and P ₃ correspond to those in the illustration described above. The parameter T can have any desired significance. In the present example it represents the angular displacement of the shaft with which the selector arms of all integration units 11 to 16 are driven. The unit 11 receives input signals (Jr) ₁ . which represent the .r coordinates of reference points on the section L ₁ ; the unit 12 receives input signals (y) _{1 (} which represent the y coordinates of the same reference points on the section L _1. The same applies to the units 13, 14 and 15, 16, as is indicated in the drawing. The design of the units 11 to 16 is indicated in detail by FIG. 6, which shows the unit 11 as an example.

Die Ablesemittel können von bekannter Bauart sein, und es wird bei der Beschreibung der Fig. ό angenommen, daß Signale, die die Jtr-Koordinaten von Bezugspunkten auf dem Schnitt L₁ darstellen, nacheinander von der Aufzeichnung abgeleitet werden, obgleich es auch möglich ist, Gruppen derartiger Signale gleichzeitig abzuleiten. Die Signale, welche die 3/-K0-ordinaten der Bezugspunkte in dem gleichen Schnitt, und die Signale, welche die Koordinaten der Bezugspunkte in den anderen Schnitten darstellen, werden im gleichen Rhythmus abgeleitet, da die Einheiten 11- bis 16 sämtlich in der gleichen Weise auf den Parameter T reagieren. Die Signale, welche die Bezugspunkte darstellen, werden in einer stufenförmigen Vers hlüsselungsform abgeleitet, und jedes Signal, welches eine x-Koordinate eines Bezugspunktes auf dem Schnitt L₁ darstellt, wird in Parallelschaltung an fünf Speicher 17 bis 21 angelegt. Die Speicher werden durch die Programtnierungseinheit 22 gesteuert, welche in zyklischer Reihenfolge Konditionierungssignale an die Speicher anlegt, und die Speicher sprechen so lange auf ein angelegtes Signal nicht an, bis sie durch ein Konditionierungssignal in den richtigen Zustand gebracht werden. Wenn beispielsweise der Speicher 17 auf die Koordinate ^r₁₁ ansprechen soll, müssen die Speicher 18 bis 21 entsprechend auf die Koordinaten X₁₂ bis X₁₅ ansprechen. Hierdurch wird ein Speicherzyklus beendet, so daß die Koordinate x_1Q dann wieder durch den Speicher 17 aufgenommen wird.The reading means can be of known type, and it is assumed in the description of FIG. 6 that signals representing the Jtr coordinates of reference points on the section L ₁ are derived one after the other from the record, although it is also possible To derive groups of such signals simultaneously. The signals representing the 3 / -K0 ordinates of the reference points in the same section and the signals representing the coordinates of the reference points in the other sections are derived in the same rhythm, since the units 11 to 16 are all in the same Way to respond to the parameter T. The signals which represent the reference points are derived in a stepped encryption form, and each signal which represents an x-coordinate of a reference point on the section L ₁ is applied in parallel to five memories 17 to 21. The memories are controlled by the programming unit 22, which applies conditioning signals to the memories in cyclical order, and the memories do not respond to an applied signal until they are brought into the correct state by a conditioning signal. If, for example, the memory 17 is to respond to the coordinate ^ r ₁₁ , the memories 18 to 21 must respond accordingly to the coordinates X ₁₂ to X ₁₅ . This ends a storage cycle, so that the coordinate x _{1Q is} then taken up by the memory 17 again.

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Die Konstruktion der Programmierungsemheit 22 den Punkten einer quadratischen Kurve darstellen, und der Speicher 17 bis 21 ist bereits bekannt. Für welche durch die Eingangssignale bestimmt ist.
die Zwecke der vorliegenden Erfindung genügt es, je- Die durch die Eingangssignale dargestellten Koden der Speicher, wie es im Falle des Speichers 17 ordinatenwerte werden in Abhängigkeit von den ausdargestellt ist, als Wechselstrompotentiometer anzu- 5 gewählten Werten des Parameters T bestimmt, wobei sehen, dessen Abgriff durch das aus den Ablesemit- die Momentanwerte dieses Parameters durch eine teln erhaltene Signal eingestellt wird, so daß die Winkelverschiebung der allen Einheiten 11 bis 16 ge-'Spanmmgsamplitude an der Anzapfung das erforder- meinsamen Welle 41 dargestellt werden. Die Welle liehe Analogon liefert. Bei Speichern dieses Typs be- wird in einer Weise gesteuert, wie es weiter unten bei wirkt somit die von einem nachfolgenden Signal ab- io der· Beschreibung von "Fig. 8 gezeigt wird.
hängige Einstellung des Abgriffes, daß automatisch Der Interpolator 36 ist genauso wie der Interpoladie alte Information aus dem Speicher beseitigt wird. tor 33 aufgebaut, seine Ausgangskontakte sitzen je-The construction of the programming unit 22 represents the points of a quadratic curve, and the memories 17 to 21 are already known. For which is intended by the input signals.
For the purposes of the present invention, it is sufficient to select the values of the parameter T as an alternating current potentiometer to be determined as an alternating current potentiometer. the tapping of which is set by the signal obtained from the readout with the instantaneous values of this parameter, so that the angular displacement of the voltage amplitude used in all units 11 to 16 at the tapping of the required common shaft 41 is represented. The wave borrowed analogue delivers. When storing this type of storage, it is controlled in a manner as it acts below at, thus that is shown by a subsequent signal from the description of "FIG. 8.
pending setting of the tap that automatic The interpolator 36 is just like the interpola the old information is removed from the memory. gate 33, its output contacts are each

Die durch die Speicher 17 bis 21 eingestellten Analog- doch in der unteren Hälfte des Kontaktkreises 39.
Spannungen werden fünf Sammelschienen zugeführt, Der dem Momentanwert von T entsprechende Wert welche in bestimmter, aus den Zeichnungen ersieht- 15 der jtr-Koordinate eines Punktes (beispielsweise P₁) licher Reihenfolge mit den Kontakten von zwei Stu- auf dem Schnitt L₁ wird durch eine auf der Welle 41 fenschaltern 23 und 24 verbunden sind, von denen je- befestigte Kontaktbürste 42 abgenommen, welche sich der drei Kontaktbänke hat. Die Kontaktbänke des von einem Kontakt zum anderen bewegt, wenn die Stufenschalters 23 sind mit 23 a, 23 b und 23 c be- Welle entsprechend der Veränderung von T in Drezeichnet, und die entsprechenden Kontaktarme haben 20 hung versetzt wird. Die Bürste 42 berührt den nächdie Bezugszeichen 23 d, 23 e und 23/. Die Kontakt- sten Kontakt, bevor sie sich von dem vorhergehenden arme sind auf einer gemeinsamen Welle befestigt, löst, so daß in dem durch die Bürste 42 abgenommeweiche durch die gestrichelte Linie 23 g dargestellt ist. nen Ausgangssignal keine Unterbrechung auftritt.
Sie wird durch einen Stufenmechanismus so angetrie- Dieses Ausgangssignal stellt eine Wechselspannung ben, daß die Kontaktarme sich Stufe für Stufe von 25 mit einer der Λτ-Koordinate von P₁ (hier als X₁ beemer Kontaktstellung zur anderen .drehen, und zwar zeichnet) entsprechenden Amplitude dar. In Wirkin Abhängigkeit von aufeinanderfolgenden Impulsen, lichkeit werden mit dieser einfachen Anordnung kleine die dem Stufenmechanismus zugeführt werden. Der Stufen in der Ausgangsspannung erhalten, jedoch Stufenmechanismus für den Stufenschalter 23 wird werden diese Stufen in der Praxis durch an sich beim vorliegenden Fall nur durch den Block 23 h ange- 30 kannte lineare Subinterpolation reduziert. Der Gang deutet. Der Stufenschalter 24 besitzt entsprechend der Stufenschalter 23 und 24 wird vermittels eines drei Kontaktbänke 24a, 24 & und 24c und entspre- Schalters 43 durch die Welle 41 gesteuert. Der Schalchende Kontaktarme 24 έ?, 24/, 24 d, welche auf einer ter43 hat zwei Kontakte 44 und 45 und eine auf der durch die gestrichelte Linie 24g- dargestellten ge- Welle 41 befestigte Bürste 46 Die Bürste 46 ist mit meinsamen Welle befestigt sind, die Stufe um 35 einer geeigneten Spannungsquelle verbunden, die Kon-Stufe von dem Stufenmechanismus 24fe gedreht werden takte 44 und 45 sind jeweils mit dem Stufenmechaniskann. ". mus 23 h bzw. 24h der Stufenschalter verbunden. AusThe analog values set by the memories 17 to 21 are in the lower half of the contact circuit 39.
Voltages are fed to five busbars. The value corresponding to the instantaneous value of T , which can be seen in the drawings, of the jtr coordinate of a point (for example P ₁ ) with the contacts of two studs on the section L ₁ is through one on the shaft 41 fenschaltern 23 and 24 are connected, from each of which the attached contact brush 42 is removed, which of the three contact banks has. The contact banks of the moved from one contact to the other when the tap changers 23 are marked with 23 a, 23 b and 23 c wave corresponding to the change from T to Dre, and the corresponding contact arms have 20 hung. The brush 42 next touches the reference numerals 23 d, 23 e and 23 /. The contacts, before they separate from the preceding arm, are fastened on a common shaft, loosens so that in the one removed by the brush 42, g is represented by the dashed line 23. There is no interruption in the output signal.
It is driven by a step mechanism so that the contact arms move step by step from 25 with one of the Λτ-coordinate of P ₁ (here as X ₁ beemer contact position to the other. Turn, namely draws) corresponding Amplitude. Actually, depending on successive pulses, small ones are fed to the step mechanism with this simple arrangement. The stages in the output voltage are retained, but the stage mechanism for the tap changer 23, these stages are reduced in practice by linear sub-interpolation, which in the present case is only known by the block 23 h. The corridor indicates. The step switch 24 has correspondingly the step switch 23 and 24 is controlled by means of a three contact banks 24a, 24 & and 24c and corresponding switch 43 by the shaft 41. The shell end contact arms 24 ?, 24 /, 24 d, which on a ter43 has two contacts 44 and 45 and a brush 46 attached to the shaft 41 shown by the dashed line 24g. The brush 46 is attached to a common shaft , the stage connected to a suitable voltage source, the Kon stage can be rotated by the stage mechanism 24fe clocks 44 and 45 are each connected to the stage mechanism. ". Mus 23 h and 24 h of the tap changer connected. From

Die Zahl der Kontakte auf jeder Bank der Stufen- der Zeichnung ist zu ersehen, daß der Schalter 43 einschalter 23 und 24 kann ein beliebiges Vielfaches von mal pro Umdrehung der Welle 41 an jeden Stufenfünf sein. In der Zeichnung sind auf jeder Bank zehn 40 schalter einen Impuls gehen läßt. Die Zuführungszeit-Kontakte angeordnet. Die Sammelschienen, mit wel- punkte dieser Impulse sind so bemessen, daß der Studien die Kontakte verbunden sind, .tragen die Bezugs- fenschalter 24 jeweils eine Stufe vorrückt, wenn die zeichen 25 bis 29. Zur Vereinfachung sind in der Bürste 42 einen Ausgangsimpuls aus dem Interpola-Zeichnung lediglich fünf Kontakte auf jeder Kontakt- tor 33 ableitet. Ebenso rückt der Stufenschalter 23 um bank mit den Sammelschienen verbunden, jedoch sind 45 eine Stufe vor, wenn die Bürste 42 den Ausgang aus die Verbindungen zu den anderen fünf Kontakten je- dem Interpolator 37 abnimmt. Aus den Verbindungen der Bank genauso wie die dargestellten Verbindungen. der Speicher 17 bis 21 mit den Stufenschaltern 23 undThe number of contacts on each bank of the step in the drawing indicates that switch 43 turns on 23 and 24 can be any multiple of times per revolution of shaft 41 at each step five be. In the drawing there are ten 40 switches on each bank that let go of an impulse. The feed time contacts arranged. The busbars with which these impulses are so dimensioned that the studies the contacts are connected, the reference switch 24 advances one step when the characters 25 to 29. For the sake of simplicity, the brush 42 has an output pulse from the Interpola drawing only derives five contacts on each contact gate 33. The step switch 23 also moves bank connected to the busbars, however, 45 are one step ahead when the brush 42 turns the output off the connections to the other five contacts of each interpolator 37 decreases. From the connections the bank as well as the connections shown. the memory 17 to 21 with the step switches 23 and

Die elektrischen Ausgangssignale werden von den 24 läßt sich fernerhin entnehmen, daß die ^r-Koordi-Kontaktarmen des Stufenschalters 23 durch Leitun- naten der aufeinanderfolgenden Bezugspunkte in gegen 30, 31 und 32 den Eingangsklemmen eines qua- 50 eigneter Folge und abwechselnd an die Interpolatoren dratischen Interpolators 33 zugeführt. In ähnlicher angelegt werden, wenn die Stufenschalter schrittweise Weise werden die elektrischen Ausgangssignale von vorrücken. Somit wird eine praktisch kontinuierliche den Kontaktarmen des Stufenschalters 24 durch Lei- Interpolation über den Schnitt L₁ als Funktion des tungen 34, 35 und 36 zu den drei Eingangsklemmen Parameters T durchgeführt.The electrical output signals are from the 24 can also be seen that the ^ r-Koordi contact arms of the tap changer 23 through lines of the successive reference points in 30, 31 and 32 the input terminals in a suitable sequence and alternately to the interpolators dratic interpolator 33 supplied. Similarly, if the on-load tap changers are applied gradually, the electrical output signals will advance from. Thus, a practically continuous operation of the contact arms of the tap changer 24 is carried out by means of line interpolation via the section L ₁ as a function of the lines 34, 35 and 36 to the three input terminal parameters T.

eines quadratischen Interpolators 37 geführt. Der In- 55 Die in Fig. 6 dargestellte Einheit nimmt auch eina square interpolator 37 out. The unit 55 The unit shown in Fig. 6 also occupies

terpolator33 umfaßt einen Transformator 38 mit elf Wechselstromsignal mit einer Amplitude ab, welcheterpolator33 comprises a transformer 38 with eleven alternating current signals with an amplitude from which

in regelmäßigem Abstand voneinander angeordneten *• _{an dem dem Momentailwert des Pararne}ters T at a regular distance from each other * • _{at the momentary value of the partner} T

Abgriffen, die mit den Kontakten der oberen Hälfte dT Tapped off with the contacts of the upper half dT

eine« Kontaktkreises 39 verbunden sind. Die Verbin- entsprechenden Punkt auf dem Schnitt L₁ darstellt.a «contact circuit 39 are connected. The connection corresponding point on the section L ₁ represents.

düngen von den Punkten des Transformators 38 mit 60 Dieses wird vermittels zweier Differentationsvorrich-fertilize from the points of the transformer 38 with 60 This is done by means of two differentiation devices

dem Kontaktkreis 39 enthalten jeweils eine Reihe von tungen 47 und 48 erreicht, die mit den Interpolatorenthe contact circuit 39 each contain a number of lines 47 and 48 reached with the interpolators

Windungen, die allgemein mit 40 bezeichnet sind und 33 bzw. 37 gekoppelt sind. Beispielsweise enthält dieWindings, indicated generally at 40, and 33 and 37, respectively, are coupled. For example, the

induktiv untereinander, jedoch nicht mit der Trans- Differentations vor richtung 47 eine Induktivität 47 a,inductively with one another, but not with the trans- differentation device 47 an inductance 47 a,

formatorwicklung 38 gekoppelt sind. Die Windungen die mit dem Autotransformator 38 gekoppelt ist, undFormator winding 38 are coupled. The windings coupled to the autotransformer 38, and

40 werden quadratische Windungen genannt, da sie 65 eine andere Induktivität 49, welche mit dem Trans-40 are called square turns because they 65 have a different inductance 49, which with the trans-

Windungszahlen haben, die untereinander in einem formator 40 gekoppelt ist. Ein Ende der InduktivitätHave numbers of turns that are coupled to one another in a formator 40. An end to inductance

quadratischen Verhältnis stehen, so daß in bekannter 47 a ist geerdet, und das zweite Ende ist mit dem Mit-quadratic ratio stand so that in known 47 a is grounded, and the second end is with the middle

Weise die Amplituden der an den entsprechenden Kon- telabgriff der Induktivität 49 verbunden. Die EndenWay, the amplitudes of the connected to the corresponding Kon- tap of the inductance 49. The ends

takten des Kreises 39 induzierten elektromotorischen der Induktivität 49 sind ihrerseits mit den Endenclocks of the circuit 39 induced electromotive of the inductance 49 are in turn with the ends

. Kräfte die ^-Koordinaten von dicht beieinander liegen- 70 eines linear angezapften Transformators 50 verbun-. Forces the ^ -coordinates of closely spaced 70 of a linearly tapped transformer 50 connected

den, dessen jeweilige Anzapfungen mit den Kontakten der oberen Hälfte eines Kontaktkreises 51 verbunden sind. Der Kontaktkreis 51 ist ähnlich dem Kontaktkreis 39 aufgebaut. Die Differentat-ionsvor'richtung 48 besitzt eine analoge Konstruktion, ihre Anzapfungen sind jedoch mit den Kontakten der unteren Hälfte des Kontaktkreises 51 verbunden.the one whose respective taps with the contacts the upper half of a contact circle 51 are connected. The contact circle 51 is similar to the contact circle 39 built. The differentiation device 48 has an analogous construction, its taps however, are connected to the contacts of the lower half of the contact circuit 51.

Der Kontaktkreis 51 wird durch eine Bürste 52 abgetastet, die durch die Welle 41 in die gleiche Winkelstellung wie die Bürste 42 gebracht wird. Durch ge- ίο eignete Bemessung der Induktivitäten 47 a und 49 besitzt die von der Bürste 52 abgeleitete Spannung eineThe contact circle 51 is scanned by a brush 52 which, through the shaft 41, is in the same angular position how the brush 42 is brought. By appropriately dimensioning the inductances 47 a and 49 the voltage derived from the brush 52

^dx'~ am Punkt P₁ analoge Amplitude, die daher im ^dx '~ at point P ₁ analogous amplitude, which is therefore in the

folgenden mitfollowing with

dx'dx ' dTdT

bezeichnet wird.referred to as.

dx'dx '

bzw.respectively.

dy'dy ' ITIT

3535

Es wurde bereits erwähnt, daß die anderen Einheiten 12 bis 16 ähnlich der Einheit 11 sind. Die durch diese Einheiten erzeugten Ausgangssignale sind in Fig. 5 a auf der rechten . Seite der entsprechenden Rechtecke eingetragen, während die jeweilig zugehörigen Eingangsinformationen auf der linken Seite angegeben sind.It has already been mentioned that the other units 12 to 16 are similar to unit 11. By output signals generated by these units are shown in Fig. 5a on the right. Page of the corresponding Rectangles are entered, while the respective associated input information is on the left are specified.

Wie in Fig. 5 a dargestellt, werden die verschiedenen Ausgangssignale der Einheiten 11 bis 16 in ausgewählten Gruppen an vier weitere Interpolationseinheiten 60, 61, 62 und 63 angelegt. Die Einheit 60 ist in Fig. 7 als Beispiel für den Aufbau dieser Einheiten dargestellt. Sie umfaßt einen dem -Interpolator 33 ähnliche.i quadratischen Interpolator 64 und eine Differentationsvorrichtung 65. Für die Einheit 60 sind keine doppelten Interpolatoren und Differentationsvorrichtungen gezeigt, da die Veränderung der in diesem Fall unabhängigen Variablen ζ in dem zur Debatte stehenden Profil auf eine einzige Spanne zwischen den Schnitten L₁ und L₃ beschränkt ist. Es können selbstverständlich der interpolator 64 und die Differentationsvorrichtung 65 verdoppelt werden, wenn mehr als drei Schnitte vorhanden sind. Der Wert von ζ wird durch die Winkelverschiebung einer Welle 66 dargestellt, die in einer weiter unten bei der Beschreibung von Fig. 8 besprochenen Weise gesteuert wird. Von einer auf der Welle 66 befestigten Bürste wird ein Signal aufgenommen, welches die jir-Koordinate des Profilpunktes darstellt, der durch die Momentanwerte des Parameters T bestimmt ist. Dieses Signal ist' wieder eine Wechselspannung, deren Amplitude der jtr-Koordinate des allgemeinen Punktes P analog ist. Ebenso wird mit Hilfe der Bürste 68 die Spannung von der Vorrichtung 65 entnommen,As shown in FIG. 5 a, the various output signals of the units 11 to 16 are applied in selected groups to four further interpolation units 60, 61, 62 and 63. The unit 60 is shown in FIG. 7 as an example of the structure of these units. It comprises a quadratic interpolator 64 similar to the interpolator 33 and a differentiating device 65. No double interpolators and differentiating devices are shown for the unit 60, since the change in the variable ζ , which is independent in this case, in the profile in question falls to a single range between the cuts L ₁ and L _{3 is} limited. It goes without saying that the interpolator 64 and the differentiation device 65 can be doubled if more than three cuts are present. The value of ζ is represented by the angular displacement of a shaft 66 controlled in a manner discussed below in the description of FIG. A signal that represents the jir coordinate of the profile point, which is determined by the instantaneous values of the parameter T, is picked up by a brush attached to the shaft 66. This signal is again an alternating voltage, the amplitude of which is analogous to the jtr coordinate of the general point P. The voltage is also taken from the device 65 with the aid of the brush 68,

die mit ihrer Amplitude den Wert -r^- am Punkt P which with its amplitude has the value -r ^ - at point P.

darstellt.represents.

Die Einheit 61 hat die gleiche Konstruktion wie die Einheit 60. Sie erzeugt Wechselspannungen mit Am-The unit 61 has the same construction as the unit 60. It generates alternating voltages with Am-

plituden, die y und -^- für den Punkt P darstellen.plitudes that represent y and - ^ - for the point P.

Die Einheiten 62 und 63 sind den Einheiten 60 und 61 ähnlich, enthalten jedoch keine Differentationsvorrichtungen. Sie leiten durch quadratische Interpolation Wechselspannungen ab, deren AmplitudenUnits 62 and 63 are similar to units 60 and 61, but do not include differentiating devices. They derive alternating voltages and their amplitudes through quadratic interpolation

1010

linearen Subinterpolation der von den Kontakten der quadratischen Interpolatoren und Differentationsvorrichtungen ausgehenden Signale vorgesehen sein. In diesem Falle kann die Verschiebung der verhältnismäßig hochtourigen Wellen der Subinterpolatoren dazu benutzt werden, die Variablen T und ζ darzustellen, und die verhältnismäßig niedrigtourigen Wellen 41 und 66 können entweder kontinuierlich oder schrittweise durch die hochtourigen Wellen angetrieben werden.linear sub-interpolation of the signals emanating from the contacts of the square interpolators and differentiating devices. In this case, the displacement of the relatively high-speed waves of the sub-interpolators can be used to represent the variables T and ζ , and the relatively low-speed waves 41 and 66 can be driven either continuously or in steps by the high-speed waves.

Die beschriebene Vorrichtung erzeugt die Koordinaten des allgemeinen Punktes P auf dem zu schneidenden Profil, d. h., sie erzeugt die Komponenten des Vektors P. Die anderen Teile der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung betreffen die Vektoradditionen, die zum Erzeugen des Ortes des Schneidwerkzeugmittelpunktes c benötigt werden. So ist mit 70 (Fig. 5 b) ein Auslöser bezeichnet, an dessen Statorwindungen die den WertenThe apparatus described generates the coordinates of the general point P on the profile to be cut, ie it generates the components of the vector P. The other parts of the apparatus shown in Fig. 5 concern the vector additions needed to generate the location of the cutting tool center point c . A release is designated by 70 (FIG. 5 b), on whose stator windings the values

dx' , dy' dx ' , dy'

IT IT ^undand -Jt-Jt

von den Einheiten 62 und 63 analogen Signale angelegt werden. Die Winkelstellung des Rotors wird in bekannter Weise durch eine elektromechanische Servovorrichtung gesteuert, welche symbolisch durch das Dreieck 71 dargestellt ist und in bekannter Weise in einer Rückkoppelverbindung liegt. Die Servovorrichtung ist bestrebt, den Rotor in Drehung zu setzen, um die Amplitudenschwankungen der von dem Rotor aufgenommenen Signale möglichst zu verkleinern. Unter dieser Bedingung nimmt die Rotorwelle 72 die Winkelverschiebung φ_χ auf und löst dadurch die erste der Gleichungen (3). Die Rotorwindung eines anderen Auflösers 73 ist auch auf der Welle 72 befestigt. Bei diesem Auflöser werden die den Wertenanalog signals are applied from units 62 and 63. The angular position of the rotor is controlled in a known manner by an electromechanical servo device, which is symbolically represented by the triangle 71 and is in a known manner in a feedback connection. The servo device strives to set the rotor in rotation in order to reduce the amplitude fluctuations of the signals picked up by the rotor as much as possible. Under this condition, the rotor shaft 72 absorbs the angular displacement φ _χ and thereby solves the first of the equations (3). The rotor winding of another dissolver 73 is also mounted on the shaft 72. With this resolver, the values will be

dxdx dzdz

undand

dydy ~dz~~ dz ~

analogen Signale in der gezeigten Weise an die Statorwindungen angelegt. Demzufolge stellt die in den. Rotorwindungen induzierte Spannunganalog signals to the stator windings in the manner shown created. As a result, the. Rotor windings induced voltage

dzdz

cos Φ_χ cos Φ _χ

dydy dzdz

sin (P₁ sin (P ₁

dar, und dieser Wert wird an die eine Statorwindung eines dritten Auflösers 74 angelegt. Die andere Statorwindung dieses Auflösers 74 wird durch eine Spannung gespeist, die den Einheitswert auf der Skala der Vorrichtung darstellt. Die Winkelverschiebung des Rotors des Auflösers 74 wird durch eine elektromechanische Servovorrichtung 75 gesteuert, weiche bestrebt ist, die Ausgangsspannung der Rotorwindung auf Null zu reduzieren. Unter dieser Bedingung nimmt die Rotorwelle eine Winkelverschiebung S₁ an, die durch die zweite der Gleichungen (3) gegeben ist:and this value is applied to the one stator winding of a third resolver 74. The other stator winding of this solver 74 is fed by a voltage which represents the unit value on the scale of the device. The angular displacement of the rotor of the resolver 74 is controlled by an electromechanical servo device 75 which seeks to reduce the output voltage of the rotor winding to zero. Under this condition, the rotor shaft assumes an angular displacement S ₁ , which is given by the second of equations (3):

(-j— cos Φτ -|—y— sin Φ, I sin Θ_χ 4- cos Q₁ = 0.
dz Az j (-j— cos Φτ - | - y— sin Φ, I sin Θ _χ 4- cos Q ₁ = 0.
dz Az j

Eine die Abmessung r des Schneidwerkzeuges 2One the dimension r of the cutting tool 2

für den Punkt P darstellen. Die Welle 66, deren Win- . darstellende Spannung wird vermittels eines auf einen kelverschiebung den Wert von ζ angibt, ist allen Ein- Toroidkern aufgewickelten Potentiometers erzeugt, heiten 60 bis 63 gemeinsam.for point P. The wave 66, whose win-. The voltage representing the voltage is generated by means of a potentiometer that indicates the value of ζ on a kel displacement, all single-toroidal-wound potentiometers mean 60 to 63 in common.

In allen Einheiten 11 bis 16 und 60 bis 63 können
in an sich bekannter Weise Mittel zum Erzeugen einer 70 nung des Potentiometers wird an die auf einer WelleIn all units 11 to 16 and 60 to 63 can
in a manner known per se means for generating a voltage of the potentiometer is connected to the on a shaft

009 547/306009 547/306

welches zunächst von Hand eingestellt und durch eine Wechselspannung gespeist w.ird. Die Ausgangsspan-which is initially set by hand and fed by an alternating voltage. The output voltage

76 befestigte Rotorwindung eines Auflösers 78 angelegt. Da cos Q₁ = N_n ist, wird eine r · n„ darstellende Spannung an der einen Statorwindung des Auflösers 78 erzeugt. Diese Spannung wird vermittels eines Transformators 79 einer Wechselspannung, deren Amplitude ζ darstellt, hinzugefügt. Diese letztere Spannung wird von einem Potentiometer 80 abgenommen, das auf einen Toroidkern gewickelt ist und dessen Anzapfung durch die Welle 66 eingestellt wird. Demzufolge fügt der Transformator 79 zu ζ ein Signal hinzu, welches die der 2-Achse parallele Komponente des Vektors rn darstellt.76 attached rotor winding of a dissolver 78 is applied. Since cos Q ₁ = N _n , a voltage representing r * n "is generated on one stator winding of the resolver 78. This voltage is added to an alternating voltage, the amplitude of which represents ζ, by means of a transformer 79. This latter voltage is taken from a potentiometer 80 which is wound on a toroidal core and the tap of which is adjusted by the shaft 66. Accordingly, the transformer 79 adds a signal to ζ which represents the component of the vector rn parallel to the 2-axis.

Die an der anderen Statorwrndung des Auflösers 78 erzeugte Spannung stellt r · sin Θ_± dar, und diese Spannung wird an die Rotorwindung eines weiteren Auflösers 81 angelegt. Der Rotor dieses weiteren Auflösers ist auf der Welle 72 befestigt, die den Winkel Φ₁ anzeigt. Demzufolge stellen die an den Statorwindungen des Auflösers 81 erzeugten Spannungen r· sin 0J-COS(P₁ bzw. r· sin O₁-sin Φ_χ und damit also die .^-Komponente r-l_n bzw. die y-Komponente r-m_n des Vektors rn dar. Die erste dieser Komponenten wird durch einen Transformator 82 zu der den jr-Wert darstellenden Spannung addiert, während die zweite Komponente durch einen Transformator 83 zu der den v-Wert darstellenden Spannung hinzugefügt wird.The voltage generated at the other stator wall of the resolver 78 represents r · sin Θ _± , and this voltage is applied to the rotor winding of another resolver 81. The rotor of this further resolver is mounted on the shaft 72, which indicates the angle Φ _1. Accordingly, the voltages generated at the stator windings of the resolver 81 represent r · sin OJ-COS (P ₁ or r · sin O ₁ -sin Φ _χ and thus the. ^ Component rl _n or the y component rm _n des vector rn. the first of these components is added to the added to jr-value-representing voltage by a transformer 82, while the second component to the V-value-representing voltage is added by a transformer 83rd

Die Spannung r-n„, 'd.h. r-cos Q₁, die von einer Statorwindung des Auflösers 78 abgeleitet ist, wird nicht nur an den Transformator 79, sondern auch als Bezugsspannung an ein Toroidkernpotentiometer 84 angelegt. Der Abgriff dieses Potentiometers wird von Hand so eingestellt, daß sie sin ^₁ darstellt, so daß die von dem Abgriff abgenommene Spannung rn_n · sin S₁ darstellt. Das Bezugszeichen 85 bezeichnet ein ähnliches Potentiometer, dessen Bezugsspannung von dem Auflöser 81 hergeleitet wird und r'-m_n, d. h. r · sin 6>j · sin Φ_ν darstellt. Der Abgriff des Potentiometers 85 wird von Hand entsprechend cos S₁ eingestellt, so daß die von dem Abgriff abgeleitete Spannung rm„ · cos S₁ darstellt. Die von diesen Potentiometern abgeleiteten Spannungen werden durch eine Vorrichtung 86 addiert, die beliebige geeignete Konstruktion besitzen kann. Die hiermit erhaltene Resultierende wird an die eine Statorwindung eines Auflösers 87 angelegt. Die andere Statorwindung dieses Auflösers 87 erhält von dem Auflöser 81 eine Spannung, welche —r-l„ darstellt. Die Rotorwindung des Auflösers 87 liegt in der Rückkopplung einer elektro- · mechanischen Servovorrichtung 88, so daß der Servo 88 danach strebt, die Gleichung (8) für Q₂ zu lösen. Die Lösung wird durch die Winkelverschiebung der Rotorwelle 89 registriert.The voltage rn ", " ie r-cos Q ₁ , which is derived from a stator winding of the resolver 78, is applied not only to the transformer 79 but also to a toroidal core potentiometer 84 as a reference voltage. The tap of this potentiometer is set by hand so that it represents sin ^ ₁ , so that the voltage taken from the tap represents rn _n · sin S ₁ . Reference numeral 85 denotes a similar potentiometer, the reference voltage of which is derived from the resolver 81 and r'-m _n , i.e. H. r · sin 6> j · sin Φ _ν . The tap of the potentiometer 85 is set manually in accordance with cos S ₁ , so that the voltage derived from the tap represents rm "· cos S ₁ . The voltages derived from these potentiometers are added by a device 86 which may be of any suitable construction. The resultant obtained in this way is applied to one stator winding of a dissolver 87. The other stator winding of this resolver 87 receives a voltage from the resolver 81 which represents —rl “ . The rotor winding of the resolver 87 is in the feedback of an electro-mechanical servo device 88 so that the servo 88 seeks to solve equation (8) for Q _2. The solution is registered by the angular displacement of the rotor shaft 89.

Auf dieser Welle 89 ist die Rotorwindung eines weiteren Auflösers 90 befestigt. Die an diese Rotorwindung angelegte Spannung wird von einem Potentiometer 91 abgeleitet, welches durch eine Wechselspannung gespeist wird und von Hand eingestellt wird, so daß die von ihm abgeleitete Spannung R darstellt. Die entsprechenden Statorwindungen des Auflösers 90 nehmen demzufolge Signale auf, die i?-cos©₂ und i?»sin Θ₂ darstellen. Die erste dieser Spannungen stellt die der jr-Achse parallele Komponente des Vektors RR, nämlich R-l_R dar, sie wird vermittels eines Transformators 92 der den jr-Wert darstellenden, von der Einheit 60 abgeleiteten Spannung hinzugefügt. Die von der anderen. Statorwindung des Auflösers 90 abgeleitete Spannung R- sin Θ₂ wird an die Rotorwindung eines weiteren Auflösers 93 angelegt. Die Winkelverschiebung dieses Rotors wird von Hand so eingestellt, daß sie dem Winkel Q₂=S₁ entspricht. Dieses kann beispielsweise dadurch geschehen, daß der Rotor des Auflösers 93 auf einer Welle 94 befestigt wird, die mittels eines Nockens 95 durch den Abgriff des Potentiometers 84 angetrieben wird. Demzufolge leitet die Statorwindung des Auflösers 93 Spannungen ab, die R · sin Θ₂ · cos Φ₂ bzw. i?-sin 0₂-sin Φ₂ darstellen. Diese beiden Spannungen sind R-nin und R-n_R äquivalent, so daß sie den den y- und ^-Achsen parallelen Komponenten des VektorsThe rotor winding of a further dissolver 90 is attached to this shaft 89. The voltage applied to this rotor winding is derived from a potentiometer 91, which is fed by an alternating voltage and is set by hand so that the voltage R derived from it represents. The corresponding stator windings of the resolver 90 consequently receive signals which represent i? -Cos ₂ and i? »Sin Θ ₂ . The first of these voltages represents the component of the vector RR which is parallel to the jr axis, namely Rl _R ; The other's. The voltage R- sin Θ ₂ derived from the stator winding of the dissolver 90 is applied to the rotor winding of a further dissolver 93. The angular displacement of this rotor is set by hand so that it corresponds to the angle Q ₂ = S ₁ . This can be done, for example, in that the rotor of the dissolver 93 is attached to a shaft 94 which is driven by means of a cam 95 through the tap of the potentiometer 84. Accordingly, the stator winding of the resolver 93 derives voltages which represent R · sin Θ ₂ · cos Φ ₂ or i? -Sin 0 ₂ -sin Φ ₂ . These two voltages are equivalent to R-nin and Rn _R , so that they are the components of the vector parallel to the y- and ^ -axis

ισ RR analog sind. Diese Vektorkomponenten werden nunmehr den von der Einheit 61 und dem Potentiometer 80 durch die Transformatoren 96 und 97 abgeleiteten Spannungen, die die Werte von y und ζ darstellen, hinzugefügt. Infolgedessen sind die resultie'-renden Signale, die in den Ausgangsleitungen 98, 99 und 1OQ der in Fig. 5 b gezeigten Vorrichtung gesammelt werden, den den x-, y- und ^-Achsen parallelen Komponenten des Vektors C analog. Diese Signale sind in der Zeichnung mit x₀, y₀ und Z₆ bezeichnet.ισ RR are analogous. These vector components are now added to the voltages derived from unit 61 and potentiometer 80 through transformers 96 and 97, which represent the values of y and ζ . As a result, the resulting signals collected on output lines 98, 99 and 10Q of the device shown in Figure 5b are analogous to the components of vector C parallel to the x, y and axes. These signals are denoted by x ₀ , y ₀ and Z _{6 in the drawing.}

Die Signale X₀ und y₀ sind die Leitsignale für die Maschine, während das Signal z₀ als Rückkopplungssignal in der in Fig. 8 dargestellten Folgesteuerung benutzt wird. Ein elektrisches Analogsignal, welches r darstellt, wird über eine Leitung 101 aus dem Potentiometer 77 entnommen und ebenfalls in der Folgesteuerung verwendet.The signals X ₀ and y ₀ are the control signals for the machine, while the signal z _{0 is used} as a feedback signal in the sequence control shown in FIG. An electrical analog signal, which represents r, is taken from the potentiometer 77 via a line 101 and is also used in the sequence control.

Die in Fig. 5 symbolisch dargestellten Toroidkernpotentiometer können zum Erzielen einer hohen Genauigkeit in bekannter Weise mehrere Spannungsteilungsstufen enthalten. Darüber hinaus können auch die Auflöser durch ebenfalls bekannte Sinus- und Kosinuspotentiometer ersetzt werden. Wenn Auflöser angewandt werden, ergibt ein Fehler e in der Stellung der Welle eines der Servoauflöser, bezogen auf einen Flächenabschnitt des Schneidwerkzeuges mit einem Krümmungsradius /, einen SchneidfehlerThe toroidal core potentiometers shown symbolically in FIG. 5 can contain a plurality of voltage division stages in a known manner in order to achieve a high level of accuracy. In addition, the resolvers can also be replaced by well-known sine and cosine potentiometers. If resolvers are applied, an error e in the position of the shaft of one of the servo resolvers with respect to a surface portion of the cutting tool with a radius of curvature / results in a cutting error

der Größe -—-. Da R größer als r ist, muß die Servo-the size -—-. Since R is greater than r , the servo

vorrichtung, welche die Gleichung (8) löst, die größte Genauigkeit besitzen. Diese liegt für R = 5 cm und bei einem Schneidfehler von etwa 0,0025 cm in der Größenordnung von 2°.device which solves the equation (8) have the greatest accuracy. For R = 5 cm and with a cutting error of about 0.0025 cm, this is of the order of 2 °.

Wie in Fig. 5 dargestellt, erfolgt die Lösung der Gleichung (8) durch zwei vorher eingestellte Toroid-As shown in Fig. 5, equation (8) is solved by two previously set toroidal

kernpotentiometer, einen Nocken und einen Servoauflöser. Es ist unwahrscheinlich, daß die Verwendung eines Nockens Schwierigkeiten ergibt. Sollte dieses jedoch der Fall sein, könnte Φ₂ durch einen weiteren Servoauflöser oder durch Handeinstellung von S₁ erhalten werden.core potentiometer, a cam and a servo resolver. The use of a cam is unlikely to cause difficulty. Should this be the case, however, Φ ₂ could be obtained by another servo resolver or by manual adjustment of S ₁ .

Die in Fig. 8 dargestellte Folgesteuerung enthält im wesentlichen zwei Motoren 110 und 111, die die T-Welle 41 und die z-Welle 66 antreiben. Der Motor 110, der die Welle für die unabhängige Variable T antreibt, ist damit der Primärmotor, da alle anderen Variablen irgendwie von der Winkelverschiebung dieser Welle abhängen. Die Spannung für den Motor HQ wird durch einen Kraftverstärker 112 geliefert, der mit einem Tachogenerator 113 und Modulatoren 114 zum Modulieren einer Bezugswechselspannung (von der durchweg in-der Vorrichtung benutzten Frequenz) mit der Ausgangsspannung des Generators in einer Rückkopplungsschaltung liegt, die Schwankungen verhindern soll. Der Verstärker 112 enthält einenThe sequence control shown in FIG. 8 essentially comprises two motors 110 and 111 which drive the T- shaft 41 and the z- shaft 66. The motor 110 driving the shaft for the independent variable T is thus the primary motor since all other variables somehow depend on the angular displacement of this shaft. The voltage for the motor HQ is supplied by a power amplifier 112, which is provided with a tacho generator 113 and modulators 114 for modulating a reference AC voltage (of the frequency used throughout the device) with the output voltage of the generator in a feedback circuit, which is intended to prevent fluctuations . The amplifier 112 includes one

€5 phasenempfindlichen Gleichrichter. Die Eingangsspannung des Kraftverstärkers wird von einem Vorverstärker 115 abgeleitet und über einen Zweiwegbegrenzer bekannter Bauart, der insgesamt mit dem Bezugszeichen 116 bezeichnet ist, gelegt. Der Begrenzer 116 bestimmt die Maximalgeschwindigkeit des Motors€ 5 phase sensitive rectifier. The input voltage The booster is derived from a preamplifier 115 and via a two-way limiter known design, which is designated as a whole by the reference numeral 116, placed. The limiter 116 determines the maximum speed of the motor

110, wobei das Maximum durch den.Spannungsteiler 117 vorher eingestellt ist. 110, the maximum being set in advance by the voltage divider 117 .

Die Schaltung für den Motor 111 ist ähnlich; das Eingangssignal wird von einem Vorverstärker 118 hergeleitet: Wie dargestellt, sind in die Ausgangskreise .der Verstärker 118 und 115 Relaismagnete A und B in Serie mit Gleichrichtern geschaltet, so daß der Strom in den Magneten A und B nur eine Richtung hat, die unabhängig von der Richtung der Wechselspannungsausgangssignale der jeweiligen Verstärker ist. Der Magnete betätigt die RelaisschalterO₁ und a₂, während der Magnet B die Relaisschalter b_x und b₂ betätigt. Andere Relaismagnete A', B' und G betätigen jeweils die Relaisschalter α/ bis α₄', b_t' bis b_t' bzw. g₁ und g₂. Die Magnete Ä und B' mit den Schaltern a_x' bis a₄' und b{ bis 5/ arbeiten äquivalent einer elektronischen bistabilen Kippschaltung. In Fig. 8 sind alle Relaisschalter offen gezeigt, d. h. in den Stellungen, die sie annehmen, wenn ihre Magnete nicht gespeist werden.The circuit for motor 111 is similar; The input signal is derived from a preamplifier 118 : As shown, relay magnets A and B are connected in series with rectifiers in the output circuits of the amplifiers 118 and 115 , so that the current in magnets A and B has only one direction, which is independent of is the direction of the AC output signals of the respective amplifiers. The magnet operates the relay switches O ₁ and a ₂ , while the magnet B operates the relay switches b _x and b ₂ . Other relay magnets A ', B' and G operate the relay switches α / to α ₄ ', b _t ' to b _t 'or g ₁ and g _2, respectively. The magnets Ä and B ' with the switches a _x ' to a ₄ 'and b { to 5 / work equivalent to an electronic bistable flip-flop circuit. In Fig. 8, all relay switches are shown open, ie in the positions they assume when their magnets are not powered.

Die Ebene 7 (Fig. 4) ist durch d]e GleichungThe level 7 (Fig. 4) is given by the equation

Z₀ ■ cos ^₁ = r+y₀ · sin S₁ Z ₀ ■ cos ^ ₁ = r + y ₀ · sin S ₁

definiert. Entsprechend ist die Ebene 8 durch die GleichungAre defined. Correspondingly, level 8 is through the equation

definiert. Die Arbeitsweise der Folgesteuerung (beispielsweise vom Punkt K ausgehend) besteht darin, die .c-Welle 66 mit einer vorher eingestellten Geschwindigkeit anzutreiben, welche einer gleichmäßigen Änderung von 5 bei stehender T¹-Welle entspricht. Während dies geschieht, wird S₀-CuS₁S₁ mit r+y₀-sinS₁ verglichen. Sobald Gleichheit erreicht ist, die durch die Ankunft des s-Servos bei L₁ angezeigt wird, wird das ^4-Relais, welches die Einschaltung des nächsten Inkremeiites von T durch den Servomotor .110 einleitet, freigegeben. Der Servomotor 110 treibt über eine doppelte Sperrklinkenvorrichtung, welche weiter unten beschrieben wird, die Welle 41 an. Der Servomotor 110 läuft mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in eine neue Nullstellung und gibt das S-Relais frei, wenn die Nullage bei M erreicht ist. Die Freigäbe.des J3-Relais schaltet den Servomotor 111 so, daß Z₀ und Z₁ + y₀· tg 6"₂ gleich werden, worauf ein neuer Halbzyklus beginnt.Are defined. The operation of the sequential control (for example starting from point K ) consists in driving the .c-shaft 66 at a previously set speed, which corresponds to ^{a uniform change of 5 when the T 1 -wave is stationary.} While this is happening, S ₀ -CuS ₁ S _{1 is} compared to r + y ₀ -sinS ₁ . As soon as equality is reached, which is indicated by the arrival of the s servo at L ₁ , the ^ 4 relay, which initiates the switching on of the next increment of T by the servo motor .110 , is released. The servo motor 110 drives the shaft 41 via a double ratchet mechanism, which will be described below. The servomotor 110 runs at a predetermined speed to a new zero position and releases the S relay when the zero position at M is reached. The release of the J3 relay switches the servomotor 111 so that Z ₀ and Z ₁ + y ₀ · tg 6 " _{2 become the} same, whereupon a new half cycle begins.

Damit diese Arbeitsweise ermöglicht wird, wird das Signal z₀ aus der Leitung 100 mittels eines von go Hand eingestellten Toroidkernpotentiometers 120 mit COs₁S^-J multipliziert. Das Signair'aus der Leitung 101 wird mittels des Transformators 121 von ^₀ · cos .S₁ subtrahiert, und die Resultante wird an das eine Ende der Primärwicklung des Transformators 122 angelegt. An das andere 'Ende der Primärwicklung von 122 wird ein Signal y₀ · sin .S₁ gelegt, welches von einem von Hand eingestellten und mit dem Signal 3I₀ von der Leitung 99 gespeisten Toroidkernpotentiometer er- · zeugt wird. Demzufolge ist die resultierende Spannung an der Sekundärwicklung von 122 gleich Z₀ · cos S₁- r — ^₀ · sin S₁. Diese Spannung wird an den einen Kontakt des Schalters σ·₄' angelegt. Darüber.hinaus wird ein aus dem Potentiometer 124 abgeleitetes Signal Z₁ mit einem mittels eines Potentiometers 125 erzeugten Signal y_o-tgS₂ kombiniert und dann mittels des Transformators 126 von Z₀ subtrahiert, so daß das Signal Z₀ — Z₁ — y₀ · tg.S₂ gebildet wird. Dieses Signal wird an den anderen Kontakt des Schalters o/ gelegt. Da bei der Bildung dieser Resultante nicht die gleiche Genauigkeit wie vorher erforderlich ist, können an Stelle von Toroidkernpotentiometern Widerstandspotentiometer verwendet werden. To enable this mode of operation, the signal z ₀ from the line 100 is multiplied by COs ₁ S ^- J by means of a toroidal core potentiometer 120 set by hand. The signal from line 101 is subtracted from ^ ₀ · cos .S ₁ by means of transformer 121 , and the resultant is applied to one end of the primary winding of transformer 122 . A signal is ₀ · sin .S set ₁ to the other 'end of the primary winding 122 of y, which is set by a manually and fed to the signal 3I ₀ from the line 99 Toroidkernpotentiometer ER- · testifies. As a result, the resulting voltage on the secondary winding of 122 is equal to Z ₀ · cos S ₁ - r - ^ ₀ · sin S ₁ . This voltage is applied to one contact of the switch σ · ₄ '. In addition, a signal Z ₁ derived from the potentiometer 124 is combined with a signal y _o -tgS ₂ generated by means of a potentiometer 125 and then subtracted from Z ₀ by means of the transformer 126 , so that the signal Z ₀ - Z ₁ - y ₀ · Tg.S _{2 is} formed. This signal is applied to the other contact of the switch o /. Since the formation of this resultant does not require the same accuracy as before, resistance potentiometers can be used instead of toroidal core potentiometers.

Für die weitere Darstellung der Arbeitsweise der Folgesteuerung wird angenommen, daß (in Fig. 4) gerade ein Punkt kurz vor L erreicht ist und daß das Relais A gespeist ist, während alle anderen Relais auf »aus« geschaltet sind.For the further illustration of the mode of operation of the sequential control it is assumed that (in Fig. 4) a point has just been reached shortly before L and that relay A is energized while all other relays are switched to "off".

Das Relais A- öffnet sich beim Punkt L, wobei ein Erdimpuls P (Fig. 9) über a_t und g_t zu dem bistabilen Schaltkreis läuft, welcher die Relais A' und B' mit den Kontakten a₃' und &/ enthält. Das Relais B' wird über b₃ gespeist, schließt und kehrt die durch die Wicklung 130 und den Schalter i>/ an den Spannungsteiler 128 angelegte Bezugsspannung um. Unter der Annahme, daß vor der Umkehr der Eingang zum Verstärker 115 gleich Null war, liegt nunmehr eine Spannung am Verstärker 115, durch die das Relais B gespeist wird, wodurch G über b₁ und g_a erregt wird. Wenn durch &₄' die Bezugsspannung für den Servomotor 110 umgekehrt wird, dreht die Servovorrichtung die T-Welle 41 durch ein Sperrglied in der Vorrichtung 119, bis die Spannung a« dem Abgriff eines Potentiometers 127 entgegengesetzt gleich der Spannung an dem Abgriff des Potentiometers 128 ist. Hierdurch wird das T-Inkrement eingeschaltet. Der Abgriff des Potentiometers 127 wird durch den Motor 110 bewegt, während der Abgriff des Potentiometers 128 zur Bestimmung des T-Inkrements vorher eingestellt ist. Die Wicklungen 129 und 130 sind Sekundärwicklungen von Transformatoren, vermittels welcher eine Bezugsspannung an die Potentiometer gelegt wird. Beim Punkt M werden die Spannungen an den Anzapfungen von 127 und 128 entgegengesetzt gleich, wenn die Eingangsspannung zum Verstärker 115 verschwindet. Demzufolge wird beim Punkt M das Relais B freigegeben, wobei der Erdimpuls P über b_v g_t und a_v welcher A' über b_z' speist, beendet wird, wobei die Eingangsspannungen zum 2-Servomotor 111 über ö₄' von 3₀·cos ,S₁ — r — y₀-sinS₁ zu s₀ — Z₁ ~~ }'o ' tg ^2 umgekehrt wird. Da dieser Eingang am Punkt M nicht gleich Null ist, ergibt sich am Verstärker 118 eine' Ausgangsspannung, durch die das Relais A gespeist wird, welches G über C₂ entsperrt. Während dieses Stadiums bleibt, wie in Fig. 9 dargestellt, B' gespeist.The relay A- opens at point L, whereby a ground pulse P (Fig. 9) runs via a _t and g _t to the bistable circuit which contains the relays A ' and B' with the contacts a ₃ ' and & /. The relay B ' is fed via b ₃ , closes and reverses the reference voltage applied to the voltage divider 128 through the winding 130 and the switch i> /. Assuming that the input to amplifier 115 was equal to zero before the reversal, there is now a voltage at amplifier 115 which feeds relay B , whereby G is excited via b ₁ and g _a. When & ₄ 'reverses the reference voltage for servo motor 110, the servo device rotates T- shaft 41 through a locking member in device 119 until the voltage a « opposite the tap of a potentiometer 127 equals the voltage at the tap of potentiometer 128 is. This turns on the T increment. The tap of the potentiometer 127 is moved by the motor 110 , while the tap of the potentiometer 128 for determining the T-increment is set in advance. The windings 129 and 130 are secondary windings of transformers, by means of which a reference voltage is applied to the potentiometers. At point M , the voltages at the taps of 127 and 128 become oppositely equal when the input voltage to amplifier 115 disappears. As a result, relay B is released at point M , whereby the earth pulse P via b _v g _t and a _v, which feeds A ' via b _z ' , is terminated, the input voltages to the 2-servomotor 111 via ö ₄ 'from 3 ₀ · cos, S ₁ - r - y ₀ - sin S _{1 is} reversed to s ₀ - Z ₁ ~~} 'o' tg ^ 2. Since this input is not equal to zero at point M , there is an output voltage at amplifier 118 , which feeds relay A , which G unlocks via C _2. During this stage, as shown in FIG. 9, B ' remains energized.

Beim Punkt N wird die Eingangsspannung zu dem Verstärker 118 Null, und A wird freigegeben, wobei -in Erdimpuls P über O₁ und g_x läuft, so daß B' über O₃' freigegeben und die Bezugsspannung für den T-Servo über £>₄' wiederum umgekehrt wird. Infolgedessen wird der Servomotor 110 um einen Betrag, der dem Inkrement T entspricht, rückwärts angetrieben, und diese Bewegung wird über die andere Sperrklinke der Vorrichtung 119 und durch Umschalten des Getriebes auf die Welle 41 übertragen, wobei· ein weiteres T-Inkrement eingeschaltet wird (die Vorrichtung 119 entspricht daher einem mechanischen Gleichrichter). Dabei wird das Relais B gespeist, wodurch G über b_t und g₂ erregt wird.At point N , the input voltage to amplifier 118 becomes zero and A is enabled, with -in ground pulse P passing through O ₁ and g _x so that B 'is enabled through O ₃ ' and the reference voltage for the T servo is via £> ₄ 'is again reversed. As a result, the servomotor 110 is driven backwards by an amount corresponding to the increment T , and this movement is transmitted to the shaft 41 via the other pawl of the device 119 and by switching the gearbox, whereby another T increment is switched on ( the device 119 therefore corresponds to a mechanical rectifier). The relay B is fed, whereby G is excited via b _t and g _2.

Beim Punkt O wird B freigegeben, wobei der Erdimpuls P über b_v g_t und a_v welcher A' freigibt (da die frühere Erdung über O₃' jetzt unterbrochen ist), beendet und die Eingangsspannung für den Servomotor 111 über α/ wieder gewechselt wird, so daß das Signal ^₀ · cos .S₁—r — ^₀-Sm₁S₁ an den Verstärker 118 angelegt wird. Durch diesen Vorgang wird das Relais A gespeist, wodurch G über a₂' entsperrt wird und daraufhin alle anderen Relais freigegeben werden, wodurch der Zyklus beendet wird.At point O , B is released, whereby the earth pulse P via b _v g _t and a _v which A ' releases (since the previous earthing via O ₃ ' is now interrupted) ends and the input voltage for the servomotor 111 is changed again via α / so that the signal ^ ₀ · cos .S ₁ - r - ^ ₀ -Sm ₁ S _{1 is applied} to the amplifier 118 . This process energizes relay A , unlocking G via a ₂ 'and then releasing all other relays, ending the cycle.

Die Schalter α/, α/ und b₂ sind so angeordnet/daß irgendwelche in den in anderer Weise in Nullstellung gebrachten Servos auftretenden großen Fehler nicht vorzeitig das zugehörige Relais Ä oder B erregen können. Die Kontakte b_z und b₁ sind so angeordnet, daß der nicht schneidende Teil des Zykj,us von Λ^Γ bis O mit voller Geschwindigkeit durchlaufen wird. Die Maschine muß so programmiert werden, daß sie T am Ende der Abtastung wieder beschreibt, damit der Lauf beendet und das Werkzeug in die Ausgangslage ίο zurückgebracht wird.The switches α /, α / and b ₂ are arranged in such a way / that any large errors occurring in the servos that have been brought into the zero position in another way cannot prematurely excite the associated relay A or B. The contacts b _z and b ₁ are arranged so that the non-cutting part of the Zykj, us from Λ ^Γ to O is traversed at full speed. The machine must be programmed in such a way that it writes T again at the end of the scan so that the run is ended and the tool is returned to the starting position ίο.

Die Wirksamkeit des Steuerprogramms kann dadurch verbessert. werden, daß das Werkzeug beim Schneiden längs der Befestigungsplatte von L bis M (Fig. 4) veranlaßt wird, bis P weiterzulaufen und dann mit voller Geschwindigkeit nach M zurückzukehren, bevor der vorherige Weg wiederaufgenommen wird. Ein derartiger Zyklus hat den Vorteil, daß die nichtschneidenden Abschnitte des Weges in kürzestmöglicher Zeit durchlaufen werden. Die Ge- ao schwindigkeit und das zunehmende T können auf der Aufzeichnung programmiert werden. In diesem Fall ist es erforderlich, daß der T-Inkrement-Ableser während des Überschwingens schon den nächsten Wert aufnimmt und die Geschwindigkeit und die Überschreitungsdrehung des T-Servos entsprechend einstellt. Es- ist für diese Art der Folgesteuerung zweckmäßig, einige Relais durch einen impulsgetriebenen Vi el wegschal ter z. B. einen Stufenschalter zu ersetzen. ■ Die notwendige Berechnung zur Bestimmung von Z₁ für jedes gegebene r kann' vermieden werden, wenn S₀-COS^₂ und y₀ · sin S₂ getrennt an Potentiometern eingestellt und die Summe hiervon zusammen mit r und einer Konstanten in das ^-Servosystem eingeführt werden. Die in dem erfindungsgemäßen Steuermechanismus verweadeten Servos besitzen zweckmäßig eine automatische Verstärkungssteuerung, damit sichergestellt wird, daß in bekannter'Weise jeder Servo gleichmäßig empfindlich ist und die Empfindlichkeit nicht eine Funktion eines Winkels ist.The effectiveness of the control program can thereby be improved. that the tool is caused to cut along the mounting plate from L to M (Fig. 4) to continue to P and then return at full speed to M before the previous path is resumed. Such a cycle has the advantage that the non-cutting sections of the path are traversed in the shortest possible time. The speed and the increasing T can be programmed on the recording. In this case it is necessary that the T-increment reader takes the next value during the overshoot and adjusts the speed and the overshoot rotation of the T-servo accordingly. It is useful for this type of sequence control, some relays by a pulse-driven Vi el wegschal ter z. B. to replace a step switch. ■ The computation necessary to determine Z ₁ for any given r can be avoided if S ₀ -COS ^ ₂ and y ₀ · sin S _{2 are set} separately on potentiometers and the sum of these together with r and a constant in the ^ - Servo system to be introduced. The servos used in the control mechanism according to the invention expediently have an automatic gain control so that it is ensured, in a known manner, that each servo is equally sensitive and that the sensitivity is not a function of an angle.

In dem erfindungsgemäßen Steuermechanismus wurde für die beiden Koordinaten der Schnitte, wie beschrieben, eine parametrische Interpolation "angewendet. Hierbei kann in der Grundinformation für die durch Bezugspunkte gegebenen Schnitte sowohl eine Drehungsinformation als auch Wölbungsinformation enthalten sein, da beide Koordinaten der betrachteten Punkte in der jedem Schnitt zugehörenden Analogspannung erscheinen, und diese beiden 50' Koordinaten einzeln interpoliert werden. Jeder Punkt in irgendeiner Zwischenlage wird durch Interpolation zwischen den Punkten der Bezugsstellen besser interpoliert als zwischen Punkten auf jeder Seite des betreffenden Punktes. Somit kann eine Messerkante längs der Blattlänge hergestellt werden.In the control mechanism according to the invention, for the two coordinates of the cuts, such as described, a parametric interpolation "is applied. Here, in the basic information for the cuts given by reference points, both rotation information as well as curvature information must be included, since both coordinates of the observed Points appear in the analog voltage associated with each section, and these two 50 ' Coordinates can be interpolated individually. Every point in any intermediate position is determined by interpolation better interpolated between the points of the reference points than between points on either side of the one in question Point. Thus, a knife edge can be made along the length of the blade.

Es können auch andere als rechtwinklige Koordinaten verwendet werden, obgleich dann die beschriebene Art, bei der die Schneidwerkzeugdimensionen berücksichtigt werden, nicht mehr angewendet werden kann. Gewöhnlich ist der geometrische Ort einer Führungskante eines Ventilatorflügelrades nahezu schneckenförmig, und es kann somit die Verwendung von Zylinderkoordinäten in einigen Fällen vorteilhaft sein.Coordinates other than right-angled coordinates can also be used, although then the one described Type that takes cutting tool dimensions into account is no longer used can be. Usually the locus of a leading edge of a fan impeller is close to helical, and thus it may require the use of cylindrical coordinates in some cases be beneficial.

Es ist indessen auch möglich, gemäß der Erfindung eine »Einzelinterpolation« über die Schnitte auszuführen, d. h. eine Koordinate als Funktion der anderen Koordinate zu interpolieren, wobei die dritte Koordinate auf einem Schnitt stationär ist. Wenn ein geschlossener Umlauf vorhanden ist, würden notwendigerweise Polarkoordinaten, bei denen der Radius als Funktion des Winkels aufgezeichnet ist, verwendet werden. Dieses wäre bei einem Schneidwerkzeug mit ziemlich großem Durchmesser trotz einer konk'aven Oberfläche anwendbar. Wenn die Aufzeichnung der Schnitte deren Richtung einschließt, dann enthält die Interpolation entlang des Flügelrades wirklich eine Interpolation über den Schnitt, und der Zwischenraum zwischen den Schnitten muß dem Abstand der Ordinaten auf einem einzelnen Schnitt entsprechen. Wenn z. B. für einen Schnitt Ordinaten mit Intervallen von 5° aufgezeichnet werden müssen und die gesamte Drehung des Flügelrades 50° beträgt, müssen zehn Schnitte ausgeführt werden, selbst wenn diese Schnitte nahezu identisch sind. Eine Alternative besteht darin, den Drehungswinkel als separaten Parameter herauszuziehen und die Schnitte so anzulegen, als ob sie ohne Drehung aneinandergereiht wären. Dieses beugt einigen im letzten Absatz beschriebenen Schwierigkeiten vor und kann unter günstigen Umständen die Zahl der benötigten Schnitte auf drei oder vier reduzieren.However, it is also possible, according to the invention, to carry out an "individual interpolation" over the cuts, d. H. interpolate one coordinate as a function of the other coordinate, with the third Coordinate is stationary on a section. If there is a closed circuit, would necessarily Polar coordinates where the radius is plotted as a function of the angle is used will. In the case of a cutting tool with a fairly large diameter, this would be despite a concave one Surface applicable. If the recording of the cuts includes their direction, then the contains Interpolation along the impeller is really an interpolation across the cut, and the space in between between the sections must correspond to the distance between the ordinates on a single section. If z. B. for a section ordinates must be recorded at intervals of 5 ° and the total rotation of the impeller is 50 °, ten cuts must be made, even if these Cuts are almost identical. An alternative is to use the angle of rotation as a separate parameter pull out and lay out the cuts as if they were lined up without turning. This prevents some of the difficulties described in the last paragraph and can, under favorable circumstances reduce the number of cuts needed to three or four.

Die Einschränkung der ziemlich einfachen Näherung des letzten Schnittes entsteht aus der Veränderung der Krümmung ode.r der Wölbung der aufeinanderfolgenden Schnitte. Wegen dieser Wölbungsänderung werden die kritischen Punkte, wie Rück- und Leitkanten, der verschiedenen Schnitte nicht sämtlich durch das Herausziehen des Drehungsmerkmales in die gleichen Winkelstellungen zurückgebracht. Die Interpolation entlang der Längsachse ist mindestens teilweise eine Interpolation über solche kritischen Punkte.The limitation of the fairly simple approximation of the last cut arises from the change the curvature or curvature of the successive cuts. Because of this change in curvature, the critical points, such as back and Leading edges of the various cuts not all by pulling out the rotation feature in brought back the same angular positions. The interpolation along the longitudinal axis is at least partly an interpolation over such critical points.

Bei der bisher beschriebenen Steuerungsvorrichtung ist die Interpolation als quadratisch angenommen worden. Es kann jedoch auch, falls es notwendig ist, eine Interpolation höherer Ordnung angewendet werden. Gleichermaßen kann eine lineare Interpolation für einige Koordinaten, falls nicht für alle, ausreichend sein. Es ist auch möglich, die Stellung des Schneidwerkzeuges während des Schneidens in einer vorher bestimmten Weise zu ändern, indem der Winkel ^₁ programmiert und durch entsprechende Signale JT₁ in der gewünschten Weise verändert wird und ebenso die Stellung des Schneidwerkzeuges.In the control device described so far, the interpolation has been assumed to be quadratic. However, higher order interpolation can also be used if necessary. Likewise, linear interpolation may be sufficient for some, if not all, coordinates. It is also possible to change the position of the cutting tool during cutting in a predetermined manner by _{programming the angle ^ 1} and changing it in the desired manner by means of corresponding signals JT ₁ , as is the position of the cutting tool.

Claims

Patent claims:

1. Device for the automatic three-dimensional control of machine tools, with control signals being derived from a recording which cause a relative displacement between a tool and a workpiece, characterized by three groups of memories (17 to 21) for the signals derived from the recording [( x _1), (x _2), (x _s), Cy _1), _(3/2), Cy _3)], the values of two coordinates of a series in a number of planar sections (L _1, L _2, L _a ) represent points lying on a three-dimensional surface, each section indicating the value of a third coordinate, a group of interpolators (33rd, 37) for interpolating along each of the sections in the same rhythm to generate simultaneous signals representing the two-dimensional Represent coordinates of intermediate points (P ₁ , P ₂ , P ₃ ) on the individual sections, and further interpolation units (60., 61) for interpolating these simultaneous intermediate signals for Er generation of control signals, which the three-dimensional

Coordinates of the general point (F) running in the direction of the third dimension between the Intermediate points.

2. Device according to claim 1, characterized in that the interpolators (33, 37) Transformers (38, 40) and tap changers (39), which are driven by a common shaft (41) are driven so that the interpolation is carried out with respect to a common non-geometric parameter.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the further interpolators (60, 61) have a transformer arrangement and a tap changer which can be used to represent the change in the value of the third coordinate is driven.

4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized by a control arrangement (Fig. 8), which alternates the step switch of the first group of interpolators and the step switch of the further interpolator.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the control arrangement for Step switch of the first group of interpolators successive shifts in the causes the same sense, while the shifts of the tap changer further Interpolators are alternately directed in opposite directions and cover the same area (Fig. 4).

6. Apparatus according to claim 1 to 5, characterized in that the interpolators each contain at least two interconnected transformer windings (38,40) that are so interconnected are connected to produce curvilinear interpolation.

7. Apparatus according to claim 1 to 6, characterized by a computing device (Fig. 5 b), the input signals representing the dimensions or dimensional errors of the cutting tool responds for modifying the output signals of the further interpolator to output signals that correspond to the center point of the cutting tool.

8. Apparatus according to claim 7, characterized by differentiation devices (47, 48) which with the interpolators to calculate the directional relationships of the normals on the surface are coupled, and by means (78,81,87) for multiplying these ratios by one Input signal, which is chosen so that it is the radial dimension of a convex cutting surface represents.

9. Apparatus according to claim 7 or 8, characterized by resolvers (90,93) for calculating of the components of an input signal which are parallel to the three coordinate axes and which have a Represents vector chosen to represent the radius of a milling cutter.

10. The device according to claim 7, 8 or 9, characterized by potentiometers (84, 85) to the To bring computing means in the form that takes into account the inclination of the cutting tool axis will.

In addition 3 sheets of drawings