DE1094342B - Steuervorrichtung fuer automatische Maschinen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Es wurde bereits vorgeschlagen, Steuervorrichtungen für automatische Maschinen so einzurichten, daß die relative Verschiebung zwischen einem Werkzeughalter und einem Werkstück in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung von Interpolatoren gesteuert wird. Die Interpolatoren erhalten dabei Eingangssignale, die diskrete Bezugspunkte auf dem zu beschreibenden geometrischen Ort darstellen. Bei einem dieser Vorschläge wird die relative Verschiebung zwischen einem Werkstück und einem Werkzeugträger in verschiedenen Koordinatenrichtungen nach Maßgabe von Ausgangssignalen aus »quadratischen Interpolatoren«, die die verschiedenen Koordinatenwerte als Funktionen eines gemeinsamen, nicht geometrischen Parameters darstellen, gesteuert. Unter »quadratischen Interpolatoren« werden hierbei solche Interpolatoren verstanden, deren Ausgangssignale die betreffenden Koordinatenwerte für eine Reihe von Punkten darstellen, die auf einer quadratischen Verbindungslinie der diskreten Bezugspunkte liegen.

Bei dieser vorgeschlagenen Steuervorrichtung ist es möglich, die Maschine zeitweilig am Endpunkt einer Spanne, über welche die Interpolation erfolgt, zum Stillstand zu bringen, wenn beispielsweise eine abrupte Richtungsänderung in dem zu schneidenden Profil auftritt. Wenn beispielsweise auf dem Werkstück zwischen den Punkten A, B und C ein geradliniges Profil geschnitten werden soll, wird bei der vorgeschlagenen Vorrichtung die Maschine dadurch zum zeitweiligen Stillstand gebracht, daß an die quadratischen Interpolatoren Eingangssignale angelegt werden, die Koordinaten der drei Punkte A, B und C darstellen, wobei die Lage des Punktes B so gewählt ist, daß die Gerade A-B im Verhältnis 3 :1 aufgeteilt wird.

Wenn das zu schneidende Profil eine verhältnismäßig lange Gerade darstellt, ist es zweckmäßig, diese Gerade in eine Anzahl von Spannen einzuteilen. Hierbei sind die Anfangsspanne und die Endspanne verhältnismäßig kurz und durch die Bezugspunkte, für die die Eingangssignale aufgezeichnet sind, ungleichmäßig aufgeteilt, so daß sich eine automatische Beschleunigung am Beginn und eine automatische Verzögerung am Ende des Überquerens der geradlinigen Profilstrecke durch das Schneidwerkzeug ergibt. Auf diese Weise kann die notwendige Genauigkeit an den Eckpunkten mit einer hohen Arbeitsgeschwindigkeit kombiniert werden.

Es sind jedoch auch die Fälle häufig, bei denen das herzustellende Profil eine größere Anzahl verhältnismäßig kurzer gerader Strecken enthält oder bei denen das Profil aus Strecken mit einer gleichmäßigen Krümmung besteht. Bei derartigen Profilen ist ein erheblicher Rechnungsaufwand notwendig, um die jeweiligen

Steuervorrichtung für automatische Maschinen

Anmelder:

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

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

Beanspruchte Priorität: Großbritannien vom 10. August 1955 und 2. August 1956

Roland Allan Cail, Slough, Buckinghamshire,

und Rolf Edmund Spencer, London (Großbritannien),

sind als Erfinder genannt worden

Profilstrecken in geeigneter Weise durch die Bezugspunkte in verschiedene Spannen so aufzuteilen, daß am Beginn der Profilstrecken eine automatische Beschleunigung und am Ende der Profilstrecken eine automatische Verzögerung auftritt. Außerdem ergibt sich häufig eine Herabsetzung der Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine durch das Ablesen und Verarbeiten der zum Verändern der Arbeitsgeschwindigkeit aufgezeichneten zusätzlichen Bezugspunkte, insbesondere bei sehr kurzen Spannen, da in diesem Falle die Zeit zum Ablesen der Daten für die Bezugspunkte oft der begrenzende Faktor für die Arbeitsgeschwindigkeit ist. Dies ist insbesondere bei hydraulischen Maschinen der Fall. Wenn die Spannen jedoch so lang sind, daß eine ausreichende Zeit zum Ablesen der Daten vorhanden ist, kann die Arbeitsgeschwindigkeit ebenfalls noch geringer als die optimale Arbeitsgeschwindigkeit sein, da die mittlere Geschwindigkeit der Maschine nicht größer als die halbe Maximalgeschwindigkeit sein kann, wenn die Beschleunigung über einer vollständigen Spanne linear ist.

Mit der vorliegenden Erfindung soll eine verbesserte Steuervorrichtung für automatische Maschinen angegeben werden, bei der eine automatische Beschleunigung oder Verzögerung der Relativbewegung des Schneidwerkzeugs gegenüber dem Werkstück erzielt wird, ohne daß der obenerwähnte Behelf zusätzlich aufgezeichneter Bezugsdaten notwendig ist.

Die vorgeschlagene Steuervorrichtung für eine automatische Maschine umfaßt einen Interpolator mit einer Anzahl von Eingangsklemmen und einer größeren An-

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zahl von Ausgangsklemmen, der an den Ausgangsklemmen Steuersignale liefert, die die Werte einer Funktion für eine Serie enger beieinander liegender Werte der Variablen darstellen, wenn den Eingangsklemmen Eingangssignale zugeführt werden, die die Werte der Funktion für verhältnismäßig weit voneinander entfernt liegende Werte der Variablen darstellen, wobei die Serie enger beieinander liegender Werte der Variablen durch die inneren Schaltanschlüsse des Interpolators bestimmt ist. Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß über einen von einem Motor angetriebenen Kontaktarm aufeinanderfolgend von den Ausgangsklemmen des Interpolators Signale in Übereinstimmung mit einer Änderungsgeschwindigkeit der Variablen, die durch die Be- ziehung zwischen der Bewegungsgeschwindigkeit des Kontaktarmes, dem Abstand der Ausgangsklemmen und dem Abstand der Werte in der Serie der enger beieinander liegender Werte der Variablen bestimmt wird, abgenommen werden und ein Schalter vorgesehen ist, dergestalt, daß die Steuervorrichtung die eine oder die andere von zwei Änderungsgeschwindigkeiten erzeugen kann, deren eine, bezogen auf die andere, nichtlinear ist, und somit eine Geschwindigkeitsveränderung des zu steuernden Maschinenteiles in Abhängigkeit von den interpolierten Signalen und unabhängig von den Eingangssignalen erzeugt werden kann.

Durch entsprechende Einstellung der Bewegungsgeschwindigkeit des Kontaktarmes der Abstände der Ausgangsklemmen und der Abstände der Werte in der Serie der enger beieinander liegender Werte der Variablen zueinander ist es durch die Erfindung möglich, daß der Interpolator so arbeitet, als ob die Variable, nach der die Interpolation durchgeführt wird, sich nichtlinear mit der Zeit andere. Hierdurch entfällt die Notwendigkeit der Auswahl zusätzlicher Bezugspunkte in den Eingangssignalen; die Maschinengeschwindigkeit wird unabhängig von besonderen Bezugspunkten nur in Abhängigkeit von den interpolierten Signalen gesteuert.

In den Ausführungsbeispielen sind verschiedene Möglichkeiten zur Erzeugung einer nichtlinearen Änderungsgeschwindigkeit der Variablen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel beschreibt eine Ausführungsform, in welcher die Geschwindigkeit des Antriebsmotors und damit des Kontaktarmes veränderlich gesteuert wird. In anderen Ausführungsbeispielen werden die inneren Schaltanschlüsse des Interpolators und damit die Abstände enger beieinander liegender Werte der Variablen verändert.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen in Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen stellen dar:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer automatischen Steuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 ein Detail der Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 eine alternative Ausführungsform eines Interpolators, der an Stelle von zwei Interpolatoren in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 verwendet werden kann,

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 6 eine graphische Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 5.

Es soll zunächst die Erfindung an Hand der Fig. 1 beschrieben werden. Der Werktisch 1 einer automatischen Fräsmaschine ist auf einem Schlitten 7 angeordnet und kann in der Horizontalebene durch einen Stellmotor 2 über eine Leitspindel 3 und eine Mutter 4 in einer Koordinatenrichtung verschoben werden. Diese Koordinatenrichtung ist durch den Pfeil 5 an gedeutet und wird als die Richtung der ^-Koordinate bezeichnet. Die Verschiebungen werden als Relativverschiebungen gegenüber der Achse 6 des Werkzeughalters angegeben, so daß die Achse 6 die Horizontalebene, in der sich der Werktisch bewegt, im Koordinatenursprung eines zweidimensionalen Koordinatensystems senkrecht schneidet. Zur Durchführung einer Bewegung des Werktisches 1 in der zweiten Koordinatenrichtung ist der Schlitten 7 selbst ebenfalls in einer Horizontalebene beweglich angeordnet. Die Bewegungsrichtung des Schlittens ist durch den Pfeil 8 gekennzeichnet und stellt die Richtung der x-Koordinate dar. Die Steuerung dieser Bewegung erfolgt durch einen Stellmotor 9 über eine Leitspindel 10 und eine Mutter 11. Der Werkzeughalter selbst ist zur Vereinfachung in der Zeichnung nicht dargestellt.

Die relativen Verschiebungen des Werktisches 1 gegenüber der Achse 6 des Werkzeughalters werden durch die angegebenen Einrichtungen gemeinsam in x- und ^-Richtung so gesteuert, daß die Achse 6 einen geometrischen Ort beschreibt, der dem zu schneidenden Profil an einem auf dem Tisch 1 befestigten Werkstück entspricht. Der Stellmotor 9 wird durch die Ausgangsspannung eines Verstärkers 12 gesteuert. Dieser Verstärker erhält kontinuierlich veränderliche Eingangssignale aus einer Gruppe 13 quadratischer Interpolatoren sowie Gegenkopplungssignale vom Gleitabgriff 14 eines Potentiometers 15.

Der Abgriff 14 wird in bekannter Weise so angetrieben, daß die von dem Potentiometer 15 abgegriffene Spannung dem Momentanwert von χ analog ist.

In entsprechender Weise erhält der Stellmotor 2 seine Steuersignale aus einem Verstärker 16. Diesem Verstärker 16 werden kontinuierlich veränderliche Eingangssignale aus einer Gruppe 17 quadratischer Interpolatoren sowie Gegenkopplungssignale vom Abgriff 18 eines Potentiometers 19 zugeführt. Dieses Gegenkopplungssignal stellt das Spannungsanalogon des Momentanwertes von y dar. Die Interpolatorgruppen 13 und 17 erzeugen als Ausgangssignale Wechselspannungen, deren Amplituden den gewünschten Momentanwerten von χ und y analog sind. Die Potentiometer 15 und 19 werden mit konstanten Wechselspannungen gespeist, die phasengleich mit den Ausgangsspannungen aus den quadratischen Interpolatoren sind. In den Verstärkern 12 und 16 können, falls dies notwendig ist, Gleichrichter enthalten sein. In der Zeichnung sind die Potentiometer 15 und 19 nur symbolisch dargestellt. In der Praxis können sie als mehrere in Kaskade liegende Drehpotentiometer ausgebildet sein.

Die Gruppen 13 und 17 der quadratischen Interpolatoren sprechen auf Signale an, die diskrete Werte von χ und y darstellen und über einen Lesekopf 21 von einem Lochband 20 abgenommen werden. Die Werte können auf dem Band in zwei Kolonnen aufgezeichnet sein, deren Grenzlinie durch die gestrichelte Linie 22 angedeutet ist. Es soll angenommen werden, daß die Kolonne auf der linken Seite der Linie 22 die aufeinanderfolgenden diskreten Werte von χ und die Kolonne auf der rechten Seite der Linie 22 die aufeinanderfolgenden diskreten Werte von 3' enthält. Es soll weiterhin angenommen werden, daß jede Lochreihe innerhalb der Kolonne einem einzigen Wert von χ und dem zugehörigen Wert von y entspricht und daß die Reihen gleiche Abstände besitzen. Es ist jedoch mög-

und x₃ erzeugt haben, kann die Interpolation

unter Rotation der Welle 38 beginnen. Hierbei überstreicht die Kontaktbürste 37 die Gruppe derjenigen Ausgangskontakte, die dem Interpolator 34 zugeord-5 net sind, und erzeugt eine Interpolation über die volle Spanne von Jr₁ bis x_z. Während dieser Zeit werden in den Speichern 29 und 30 die Analogwerte für X₄ und x_s erzeugt und zusammen mit dem Signal für X₃ aus dem Speicher 28 an die Eingangsklemmen des Inter-

lich, auch andere Anordnungen zur Aufzeichnung der diskreten Werte zu benutzen.

Im angenommenen Beispiel stellt jede Reihe die x-
und ^-Koordinaten eines Bezugspunktes auf dem durch
die Achse 6 zu beschreibenden geometrischen Ort dar.
Sobald der Lesekopf einen aufgezeichneten Wert für
beispielsweise die jtr-Koordinate abnimmt, erscheint
ein Ausgangswert, der die Form einer Impulsgruppe
besitzt, die eine binär-dezimal verschlüsselte Darstellung des betreffenden Wertes der jr-Koordinate ist. io polators 35 angelegt. Bei kontinuierlicher Rotation der Diese Impulsgruppe wird über mehrere einander par- Welle 38 überstreicht die Bürste den Halbkontakt allele Leiter (die in der Zeichnung zur Vereinfachung zwischen den beiden Gruppen des Kontaktkreises. In nur durch eine einzige Leitung 25 angedeutet sind) zu diesem Augenblick geht die Durchführung der Interfünf Speichern 26 bis 30 geführt. Diese Speicher polation vom Interpolator 34 auf den Interpolator 35 nehmen normalerweise keine vom Lesekopf stammen- 15 über, und es erfolgt eine Interpolation in der Spanne den Signale auf, werden jedoch in zyklischer Reihen- von x₃ bis X₅. Durch die Anordnung der Halbkontakte folge durch eine Programmeinheit 32 aufnahmebereit erfolgt dieser Übergang ohne Sprung. Diese beschriegemacht. Zwischen dem Lesekopf 21 und der Pro- bene Arbeitsweise bildet die normale Arbeitsweise der grammeinheit 32 ist eine Verbindungsleitung 33 vor- Maschine und wird so lange fortgesetzt, bis auf dem gesehen, durch welche die notwendige Synchronisation 20 Band 20 eine Anweisung für eine Abänderung der zwischen diesen beiden Einheiten sichergestellt wird. Arbeitsweise erscheint. Der Selektorschalter 31 dient Zur Vereinfachung der Erläuterung der Erfindung dazu, die Speicher 26 bis 30 jeweils einmal pro halbe kann jeder Speicher als Spartransformator angesehen Umdrehung der Welle 38 gegenüber den Eingangswerden, dessen Abgriff nach Maßgabe der vom Band klemmen der Interpolatoren 34 und 35 um eine 20 stammenden binär-dezimalen Schlüsselsignale ein- 25 Position vorwärts zu schalten. Die Ausgangsspannung gestellt ist, so daß die von diesem Abgriff abgenom- aus der Kontaktbürste 37 ist eine Wechselspannung, mene Wechselspannung eine Amplitude besitzt, die Die Bürste 37 ist so beschaffen, daß bei Überstreichen den Analogwert des entsprechenden Koordinatenwertes des Kontaktkreises der nächste Kontakt geschlossen darstellt. Wenn daher einer der Speicher 26 bis 30 wird, bevor der vorhergehende Kontakt geöffnet wird, zum Empfang der Ausgangsspannung aus dem Lese- 30 Auf diese Weise liefert die Bürste eine kontinuierlich kopf 21 aufnahmebereit gemacht worden ist, erzeugt variable Ausgangsspannung, die als Eingangssignal der betreffende Speicher eine Wechselspannung, deren dem Verstärker 12 zugeführt wird. Amplitude den Analogwert des Wertes des ent- Diejenigen Signale, die die ^-Koordinaten der aufsprechenden, vom Band 20 abgenommenen Bezugs- einanderfolgenden Bezugspunkte darstellen und von punktes darstellt. Die durch die Speicher 26 bis 30 er- 35 dem Lesekopf 21 geliefert werden, werden über eine zeugten Analogspannungen werden über einen Wähler- Verbindungsleitung 54 in entsprechender Weise an schalter 31 in aufeinanderfolgenden Gruppen zu je eine weitere Serie von fünf Zwischenspeichern 40 bis dreien an drei Eingangsklemmen eines quadratischen 44 gelegt. Diese Zwischenspeicher werden in gleicher Interpolators 34 und an drei Eingangsklemmen eines Weise, wie oben beschrieben, durch eine Programmquadratischen Interpolators 35 angelegt. Die Inter- 40 einheit 46 aufnahmebereit gemacht. Die Programmeinheit 46 ist mit dem Lesekopf 21 über eine direkte Leitung 47 zur Synchronisation verbunden. Die durch die Speicher 40 bis 44 erzeugten Spannungsanalogwerte werden in Gruppen zu je dreien mittels eines 45 Wählerschalters 45 an die drei Eingangsklemmen eines quadratischen Interpolators 48 und die drei Eingangsklemmen eines weiteren quadratischen Interpolators 49 gelegt, und zwar in der gleichen Reihenfolge, wie dies bereits für die Interpolatoren 34 und 35 beKontakt, der aus zwei elektrisch getrennten Hälften 50 schrieben worden ist. Die Interpolatoren 48 und 49 besteht und im übrigen den anderen Kontakten ent- bilden einen Teil der Interpolatorgruppe 17. Die Ausspricht. Zur Vereinfachung sind in Fig. 1 nur die Ver- gangsspannungen aus diesen Interpolatoren werden jebindungsleitungen von den beiden Interpolatoren zu weils der Hälfte der auf einem Kontaktkreis 50 andern ersten und dem letzten »Halbkontakt« einer jeden geordneten Kontakte zugeführt. Der Kontaktkreis 50 Gruppe dargestellt. Der Kontaktkreis 36 wird von einer 55 entspricht dem Kontaktkreis 36 und wird von einer Kontaktbürste 37 überstrichen, die auf einer Welle 38 Kontaktbürste 51 überstrichen, die in der gleichen Art befestigt ist und von einem Motor 39 angetrieben wie die Kontaktbürste 37 auf der gleichen Welle 38 wird. Auch der Wählerschalter 31 wird über die Ver- angeordnet ist. Auch die Kontaktbürste 51 schließt bindungsleitung 53 von der Welle 38 aus gesteuert. den nächsten Kontakt vor dem öffnen des vorher-

Sobald aus dem Band 20 in zyklischer Reihenfolge 60 gehenden Kontaktes. Die Winkelstellung der Bürste 51 Signale an die Speicher 26 bis 30 angelegt worden entspricht der Winkelstellung der Bürste 37. sind, die die Jtr-Koordinaten aufeinanderfolgender Bezugspunkte, beispielsweise X₁... X_n, darstellen, werden
die Signale für X₁, x._z und X₃ dem Interpolator 34 und
die Signale für X₃, X₁ und x₅ dem Interpolator 35 zu- 65
geführt. Darauf werden die Signale für x,₅ x_e und X₇
an den Interpolator 34 und die Signale für x_v x₈ und
x_g an den Interpolator 35 gelegt. Die nächsten Stufen
laufen in entsprechender Weise ab. Nachdem die

polatoren 34 und 35 bilden je einen Teil der obenerwähnten Interpolatorgruppe 13. Jeder der beiden Interpolatoren besitzt elf Ausgangskontakte, die zusammen in je einer Gruppe auf einem gemeinsamen Kontaktkreis 36 angeordnet sind.

Die beiden Endkontakte einer jeden Gruppe sind jedoch »Halbkontakte«, d. h., jede Kontakthälfte bildet mit der benachbarten Kontakthälfte, die dem anderen Interpolator zugeordnet ist, einen zusammengesetzten

Die von der Bürste 51 abgenommene Ausgangsspannung bildet das Eingangssignal für den dem Stellmotor 2 zugeordneten Verstärker 16.

Wie weiter oben bereits erwähnt wurde, wird die Welle 38 durch den Motor 39 angetrieben. Zwischen dem Lesekopf 21 und der Welle 38 ist eine Synchronisationsleitung 52 vorgesehen, durch welche sichergestellt wird, daß die Interpolatoren nicht dem Lese-

Speicher 26, 27 und 28 die drei Analogspannungen für 70 kopf vorauslaufen. Der Lesekopf muß nämlich stets

lungen 73 bis 81 enthalten, die so zueinander gekoppelt sind, daß sich eine quadratische Interpolation ergibt, d. h. daß die an den Kontakten b₀ bis b_w abgenommenen Spannungen eng beieinander liegende 5 Punkte darstellen, die auf einer quadratischen Kurve liegen, welche durch die drei in Analogform eingegebenen Bezugspunkte läuft. Die Ausbildung eines derartigen quadratischen Interpolators bildet keinen Teil der vorliegenden Erfindung. Sie ist an anderer Stelle

mindestens drei Positionen vor den Interpolatoren stehen, da die Interpolatoren eine quadratische Interpolation durchführen und für eine quadratische Interpolation mindestens drei Eingangssignale notwendig sind, bevor die Interpolation beginnen kann.

Die bislang beschriebenen Maschinenteile sind nur in Blockform dargestellt, um die Erläuterung der Erfindung zu vereinfachen. Die Konstruktionseinzelheiten dieser Teile gehören nicht zur vorliegenden Erfindung.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung enthält für io beschrieben und kann daher in vorliegendem Zusamjede Koordinate der Relativverschiebung, die der menhang als bekannt angesehen werden. Für das VerWerktisch 1 gegenüber der Achse 6 des Werkzeug- hältnis der Windungszahlen der Wicklungen 73 bis 81 halters durchführen kann, noch zusätzliche Inter- gilt ein quadratisches Gesetz, jedoch unterscheiden polatoren. Die zusätzlichen Interpolatoren für die sich die Windungszahlen dieser Wicklungen in den .r-Koordinate sind in einer Gruppe 60 und diejenigen 15 Interpolatoren 62, 63, 66 und 67 von den Windungsfür die v-Koordinate in einer Gruppe 61 zusammen- zahlen der entsprechenden Wicklungen in den quadragefaßt. Die Interpolatorgruppe 60 umfaßt zwei ein- tischen Interpolatoren 34, 35, 48 und 49. Der Einzelzelne quadratische Interpolatoren 62 und 63. Die in aufbau der letztgenannten Interpolatoren ist zeichneden Speichern 26 bis 30 erzeugten Analogspannungen risch nicht näher erläutert. In diesen Interpolatoren werden durch den Wählerschalter 31 in zyklischer ao sind die Spartransformatoren, die dem Transformator Reihenfolge in Gruppen zu je dreien ebenfalls den drei 70 entsprechen, in gleichen Intervallen von beispiels-Eingangsklemmen des Interpolators 62 und den drei weise zehn Wicklungen abgegriffen.
Eingangsklemmen des Interpolators 63 zugeführt. Wie Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung arbeitet nor-

dies bereits für die Interpolatoren 34 und 35 be- malerweise in der weiter oben bereits erläuterten Art, schrieben wurde, werden auch hier die Ausgänge aus 25 d. h. nur mit den Interpolatorgruppen 13 und 17, wänden beiden Interpolatoren an zwei Gruppen von je rend die Interpolatorgruppen 60 und 61 abgeschaltet elf Kontakten angelegt, die zusammen einen Kontakt- sind. Dieser Schaltvorgang wird an den Schaltern 82 kreis 64 bilden. Dieser Kontaktkreis entspricht dem und 83 vorgenommen, die normalerweise in der voll Kontaktkreis 36; er wird durch eine Kontaktbürste 64 ausgezogenen Stellung liegen. Sie werden durch ein überstrichen, die ebenfalls auf der Welle 38 befestigt 30 Relais 84 simultan betätigt. Das Relais 84 kann nach ist und die ebenfalls zur Berührung mit dem nächsten Maßgabe eines vorbestimmten und auf dem Band 20 Kontakt vor dem Abheben von dem vorhergehenden aufgezeichneten Signals gespeist werden. Nach Kontakt gelangt. In entsprechender Weise umfaßt die Speisung des Relais 84 legen sich die Schalter 82 und zusätzliche Interpolatorgruppe 61 zwei quadratische 83 in die gestrichelte Lage um. Es ist eine geeignete Interpolatoren 66 und 67, deren Eingangsspannungen, 35 Synchronisationsleitung vom Relais 84 zur Welle 38 die den diskreten Werten von y analog sind, aus den vorgesehen, durch welche sichergestellt wird, daß der Speichern 40 bis 44 stammen und durch den Wähler- Übergang der Schalter 82 und 83 nur simultan mit schalter 45 in die bereits erläuterte zyklische Reihen- dem Übergang von einem Interpolator zum anderen in folge geschaltet werden. Die Interpolatoren 66 und 67 den Interpolatorgruppen 13, 17, 60 und 61 erfolgt. Die sind wiederum in der bereits für die anderen Inter- 40 Arbeitsweise des Relais in Abhängigkeit von vorbepolatoren erläuterten Weise mit einem Kontaktkreis stimmten Schlüsselsignalen ist an sich bekannt, so daß

diesbezügliche Einzelheiten nicht näher erläutert zu werden brauchen. Beispielsweise kann das Relais durch ein Schlüsselsignal betätigt werden, das nicht zur Dar-45 stellung einer Koordinate dient, oder es kann durch ein Schlüsselsignal betätigt werden, das in einer solchen Spur oder an einer solchen Stelle auf dem Band aufgezeichnet ist, die für nicht dimensionsmäßige Abweisungen reserviert ist. Sobald das Relais Variationen der unabhängigen Variablen darstellt, ob- 50 84 betätigt wird und die Schalter 82 und 83 in die gegleich die Kontakte auf dem Kontaktkreis im unter- strichelten Stellungen übergehen, werden die Intereinander gleichen Winkelabstand angeordnet sind. Bei- polatorgruppen 13 und 17 abgeschaltet und die Interspielsweise kann jeder der Interpolatoren den in Fig. 2 polatorgruppen 60 und 61 in Betrieb genommen. Sodargestellten Aufbau besitzen. In Fig. 2 ist der Inter- bald die Interpolatoren 60 und 61 in Betrieb sind, polator 62 in Einzelheiten dargestellt. Er besteht im 55 ändert sich die unabhängige Variable näherungs weise wesentlichen aus einem Spartransformator 70 mit bei- über zwei parabolische Stufen, die Scheitelpunkte am spielsweise hundert Windungen. Dieser Transformator Beginn und am Ende der Spanne besitzen, die durch ist bei null, zwei, acht, achtzehn, zweiunddreißig, die Interpolatoren überdeckt wird, von denen dieAusfünfzig, achtundsechzig, zweiundachtzig, zweiund- gangsspannungen abgenommen werden. Normalerneunzig, achtundneunzig und hundert Windungen ab- 60 weise bleiben die zusätzlichen Interpolatoren 60 und gegriffen. Die Abgriffe sind über Leitungen a₀ bis a_w 61 nur eine einzige Spanne lang in Betrieb, und im mit Kontakten b₀ bis b₁₀ verbunden. In Fig. 2 sind Anschluß daran wird die Steuerung wieder von den diese Kontakte, die die eine Hälfte des Kontaktkreises Interpolatoren 13 und 17 übernommen. Da jedoch in bilden, zur Vereinfachung in einer Reihe unterein- jeder Interpolatorgruppe 60 und 61 zwei Interander dargestellt. Die drei Analogspannungen, die zur 65 polatoren vorhanden sind, kann der Übergang an gleichen Zeit den Eingangsklemmen des Interpolators jedem willkürlichen Punkt erfolgen,
über den Schalter 31 zugeführt werden, kommen in Wenn die an die Interpolatoren 60 oder 61 gleich-

den Leitungen 71a, 71 b und 71c an und laufen zu den zeitig angelegten drei Signale drei Bezugspunkte dar-Kontakten b₀, b₅ und b₁₀ durch. In den Leitungen a_t stellen, die auf einer Geraden liegen, d. h. wenn die zu bis a_g sind in Serie geschaltete Transformatorwick- 7° interpolierende Spanne geradlinig ist, sind die nach

68 verbunden, der dem Kontaktkreis 50 entspricht. Dieser Kontaktkreis 68 wird von einer Kontaktbürste

69 überstrichen, die ebenfalls auf der Welle 38 befestigt ist.

Zum Unterschied von den Interpolatoren 34, 35, 48 und 49 sind die Interpolatoren 62, 63, 66 und 67 so eingerichtet, daß das Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Kontakten auf dem Kontaktkreis ungleiche

einem quadratischen Gesetz aufgebauten Wicklungen (z. B. 73 bis 81 oder die entsprechenden Wicklungen in den Interpolatoren 63, 66 und 67) nicht erforderlich, da in diesem Fall ihre interpolierende Funktion nicht benötigt wird. Sie können in diesem Fall aus dem Schaltkreis ausgeschaltet werden, beispielsweise durch Kurzschließen einer der Wicklungen, so daß nur zwei Eingangsanschlüsse für jeden der zusätzlichen Interpolatoren wirksam werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, sind die zusätzlichen Interpolatorgruppen 60 und 61 nicht notwendig. In diesem Fall ist jedoch die Rotationsgeschwindigkeit der Welle 38 automatisch steuerbar, und zwar durch eine Steuerschaltung für den Motor 39, die normalerweise abgeschaltet ist. Das Einschalten der Steuerschaltung erfolgt durch einen Schalter 85, der normalerweise offen ist (ausgezogene Stellung) und durch ein Relais, das dem in Fig. 1 erläuterten Relais 84 ähnlich ist, in die gestrichelte Lage gebracht werden kann. Es soll angenommen werden, daß bei offenem Schalter 85 dem Motor 39 ein konstantes Eingangssignal zugeführt wird, so daß der Motor 39 mit konstanter Umdrehungszahl läuft. Sobald jedoch der Schalter 85 nach Maßgabe eines geeigneten Steuersignals geschlossen ist, wird die Umdrehungszahl des Motors durch ein Signal gesteuert, das von einer der beiden auf der Welle 38 befestigten Kontaktbürsten 86 oder 87 abgenommen wird. Die beiden Kontaktbürsten 86 und 87 überstreichen abwechselnd ein induktives Potentiometer 88, das sich über einen Winkel von etwas mehr als 180° erstreckt, so daß es stets von einer der beiden Kontaktbürsten berührt wird. Während jeder Spanne der unabhängigen Variablen, während der der Schalter 85 geschlossen ist, stellt die durch die Bürsten 86 oder 87 abgenommene Spannung die Winkelverschiebung dar, die der Motor 39 noch erzeugen muß, um diese Spanne zu vervollständigen. Die abgenommene Spannung wird über einen nichtlinearen Verstärker 89 und einen Gleichrichter 90 als ein Eingangssignal in eine Differenzschaltung 91 eingegeben. Diese Differenzschaltung empfängt ein zweites Eingangssignal von entgegengesetzter Polarität aus einem Tachogenerator 92, der von der Welle 38 angetrieben wird. Die von der Schaltung 91 gelieferte Differenzspannung wird über einen Verstärker 93 dem Motor 39 zugeführt. Der Verstärker 89 besitzt eine nichtlineare Charakteristik, die auf die Verzögerungscharakteristik des Motors 39 abgestimmt ist. Diese Charakteristik ist im übrigen so beschaffen, daß die von dem Gleichrichter 90 gelieferte Spannung zunächst größer ist als die vom Tachogenerator 92 gelieferte Spannung, und zwar bis zu dem Zeitpunkt, bei dem die noch bis zum Vollenden der Spanne erforderliche Verschiebung gleich der »Stoppdistanz« des Motors 39 ist. Nach diesem Zeitpunkt wird die Ausgangsspannung aus dem Verstärker 89 geringer als die Spannung aus dem Generator 92. Unter »Stoppdistanz« wird hierbei die Verschiebung verstanden, die der Motor 39 durch sein vorgegebenes Trägheitsmoment unter vollem umgekehrtem Drehmoment (d. h. voller Verzögerungsleistung) noch liefert, bevor er an einem festgelegten Punkt zum Stillstand kommt.

Bei dieser Anordnung wird, sobald der Schalter 85 nach Maßgabe des Steuersignals auf dem Band 20 geschlossen ist, der Motor 39 vom Beginn der betreffenden Spanne aus zur Gleichgewichtsgeschwindigkeit beschleunigt, falls er nicht bereits mit dieser Geschwindigkeit lief. Diese Geschwindigkeit wird so lange aufrechterhalten, bis die Interpolation so dicht zum Ende der Spanne fortgeschritten ist, daß das vom Verstärker 89 und Gleichrichter 90 gelieferte Signal kleiner ist als das Signal aus dem Tachogenerator 92. Von diesem Punkt an wird das maximale umgekehrte Drehmoment auf den Motor übertragen und dadurch der Motor in solchem Maße verzögert, daß er am Ende der Spanne annähernd zum Stillstand kommt. Es bleibt nur eine sehr geringe Restgeschwindigkeit, die ausreicht, um den Motor über den Endpunkt der betreffenden Spanne zu bringen und damit auf die Verarbeitung des nächsten Anweisungssatzes zu schalten.

Da jeder der Interpolatoren die Werte über eine volle Spanne interpoliert, werden durch die Welle 38 während jeder halben Umdrehung die Signale für eine Spanne erzeugt. Daher sind auch die beiden Kontaktbürsten 86 und 87 während abwechselnder Spannen auf dem zu erzeugenden Profil in Betrieb, wobei die jeweils mit dem Potentiometer zusammenarbeitende Bürste das Intervall der unabhängigen Variablen an-

ao gibt, das noch durchlaufen werden muß, bevor die betreffende Spanne beendet ist. Während der nächsten Spanne erfolgt ein Übergang zu einem anderen Interpolator (beispielsweise vom Interpolator34 zum Interpolator 35), und entsprechend kommt auch die nächste der Kontaktbürsten zur Berührung mit dem Potentiometer 88. Während des Zeitpunktes des Umschaltens selbst liegen beide Kontaktbürsten kurzfristig am Potentiometer 88 an, damit ein glatter Übergang gewährleistet ist. Die jeweils arbeitende Kontaktbürste 86 oder 87 wird über einen Schalter 94 mit dem Verstärker 89 und den nachfolgenden Schaltelementen verbunden. Die abwechselnde Betätigung des Schalters 94 wird in geeigneter Weise von der Welle 38 gesteuert, so daß der Übergang von einer Kontaktbürste zur anderen simultan mit dem Übergang von einem Interpolator zum anderen erfolgt.

Die Anweisung zum Betätigen des Schalters 85 kann auf dem Band 20 entweder in Verbindung mit dem Anfangspunkt oder in Verbindung mit dem Endpunkt der entsprechenden Spanne aufgezeichnet sein.

Wenn für jeden der Interpolatoren 34, 35, 48 und

49 die in Fig. 4 dargestellte Interpolatorform gewählt wird, sind die zusätzlichen Interpolatoren 62, 63, 66 und 67 entbehrlich, ebenfalls auch die mit diesem letztgenannten Interpolator verbundenen Kontaktkreise. Der in Fig. 4 dargestellte Interpolator umfaßt eine Transformatorprimärwicklung 100, welcher die Eingangssignale zugeführt werden, und zwar jeweils an den Enden und am Mittelpunkt. Die zum Mittelpunkt des Transformators 100 geführten Signale laufen über eine in Serie geschaltete Wicklung 101. Weiterhin umfaßt der Interpolator zwei Schalter 102 und 103, die simultan betätigt werden und den Schaltern 82 und 83 der Fig. 1 entsprechen. Normalerweise liegen sie in der in Fig. 4 dargestellten Stellung, in welcher zwei weitere Transformatorwicklungen 104 und 105 kurzgeschlossen sind. Wenn nach Maßgabe einer" Eingangsinformation die Schalter 102 und 103 in die zweite Stellung geschaltet werden, liegt die Wicklung 104 parallel zur Wicklung 100 und die Wicklung 105 parallel zur Wicklung 101. Mit der Wicklung 100 ist eine Serie von Sekundärwicklungen 106 bis 111 gekoppelt, die untereinander gleiche Windungszahlen besitzen. Eine zweite Serie von Sekundärwicklungen 112 bis 117 ist mit der Wicklung 101 gekoppelt. Die Windungszahlen dieser Wicklungen stehen untereinander nach einem quadratischen Gesetz in Beziehung. Die interpolierten Ausgangssignale werden von einer Serie von Abgriffen 118 bis 124 abgenommen. Diese Abgriffe sind beispielsweise mit der

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einen Kontaktgruppe in dem Kontaktkreis 36 (Fig. 1) verbunden. Es soll angenommen werden, daß die Schalter 102 und 103 die in der Fig. 4 dargestellte Lage haben. Die Windungszahlen der Wicklungen 106 bis 117 sind in solcher Weise eingestellt, daß die an den Abgriffen 118 bis 124 abgenommenen Spannungen gleich denjenigen Spannungen sind, die normalerweise durch einen der Interpolatoren (beispielsweise 34 in Fig. 1) an die diesem Interpolator zugeordnete Kontaktgruppe geliefert wird. Die Wick- ίο lungen 104 und 105 haben keinen Einfluß, da sie kurzgeschlossen sind.

Mit der Wicklung 104 ist eine Serie von Sekundärwicklungen 125 bis 130, und mit der Wicklung 105 ist eine Serie von Sekundärwicklungen 131 bis 136 gekoppelt. Sobald die Schalter 102 und 103 in ihre zweite Stellung geschaltet werden, werden zusätzliche Spannungen durch die Wicklungen 125 bis 136 erzeugt, die an den Abgriffen 118 bis 124 abgenommen werden können. Die zusätzlichen Spannungen können je nach Erfordernis entweder positiv oder negativ sein. Durch diese zusätzlichen Spannungen wird der Ausgang aus dem Interpolator so verändert, daß er demjenigen Ausgang entspricht, der unter diesen Bedingungen an den Ausgangskontakten des in Fig. 2 dargestellten Interpolators erscheint.

In der Anordnung der Fig. 4 sind nur sieben Ausgänge dargestellt. Jedoch kann diese Zahl je nach Erfordernis verändert werden. Die beiden letzten Kontakte in jeder Kontaktgruppe, mit der die Ausgänge aus dem Interpolator verbunden sind, sind, wie dies weiter oben bereits erläutert wurde, »Halbkontakte«.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Steuerung der Beschleunigung oder Verzögerung der Maschine durch Subinterpolatoren, die in Verbindung mit den weiter oben erläuterten quadratischen Interpolatorgruppen 13 und 17 verwendet werden. Die Maschine kann den in Fig. 1 dargestellten Aufbau besitzen. Jedoch sind die zusätzlichen Interpolatorgruppen 60 und 61 nicht mehr vorhanden. Zur Vermeidung von Wiederholungen ist daher in der Fig. 5 nur eine Interpolatorgruppe dargestellt, nämlich die Gruppe 13 mit den beiden Einzelinterpolatoren 34 und 35. Bei einem normalen quadratischen Interpolator würden die Kontakte des Kontaktkreises 36 (von denen nur elf gezeigt sind) mit im gleichen Abstand untereinander angeordneten Abgriffen auf dem Spartransformator 140 verbunden sein. Dies gilt auch für die ersten zehn Kontakte b₀ bis b_g in der Fig. 5, während der elfte Kontakte b₁₀ mit einem Schalter 141a verbunden ist. Die drei Eingangsleitungen 142 bis 144, die vom Wählerschalter 31 her kommen, sind in üblicher Weise mit den Kontakten b_Q, b_s und b₁₀ verbunden. Der Schalter 141a besitzt zwei Schaltstellungen, in deren einer der letzte Kontakt b₁₀ mit dem Endabgriff des Spartransformators 140 verbunden ist. In dieser Schaltstellung arbeiten die Interpolatoren in völlig normaler Weise, d. h., das Schneidwerkzeug braucht nicht von einem Ruhezustand aus beschleunigt zu werden oder zu einem Ruhezustand abgebremst zu werden, so daß nur die quadratische Interpolation zwischen den eine Spanne begrenzenden Bezugspunkten erfolgt. In der zweiten Schaltstellung des Schalters 141 jedoch, die in der Fig. 5 dargestellt ist, ist der letzte Kontakt b₁₀ mit dem Mittelpunkt des letzten Abschnittes des Transformators 140 verbunden. In den Leitungen von den Transformatorabgriffen auf dem Transformator 140 zu den jeweiligen Kontakten ist je eine Wicklung 145 bis 153 eines zweiten Transformators enthalten. Die Wicklung 146 ist die Primärwicklung dieses zweiten Transformators. Die Windungszahlen der Wicklungen 145 bis 153 stehen untereinander in einem quadratischen Verhältnis, so daß die an den Kontakten b₀ bis b₁₀ abgenommenen Spannungen die auf einer quadratischen Kurve dichter beieinander liegenden Werte einer Koordinate des zu beschreibenden geometrischen Ortes angeben, wenn in die Eingangsleitungen 142 bis 144 drei gleichphasige Wechselspannungen eingegeben werden, deren Amplituden im größeren Abstand liegende Bezugswerte für die eine Koordinate des geometrischen Ortes darstellen. Der zweite Interpolator 35 ist mit Interpolator 34 identisch und daher in Fig. 5 nur als Rechteck dargestellt. Die Ausgangsleitungen aus diesem Interpolator sind mit den Kontakten b'a bis b'_m verbunden, die wie oben beschrieben, die zweite Hälfte des Kontaktkreises 46 bilden.

Die Abstände der Abgriffe auf dem Spartransformator 140 definieren die »Unterspanne«, d. h. denjenigen Abstand, den die innerhalb einer Interpolationsspanne befindlichen dichter angeordneten Punkte auf dem goemetrischen Ort voneinander haben. Zwischen diesen die Unterspanne definierenden Punkten soll eine Subinterpolation stattfinden. Um diese Subinterpolation zu erleichtern, sind die Kontakte b₀ bis b_1Q und b'_o bis b'_l0 nicht, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, in einer einzigen Reihe angeordnet, sondern in zwei Reihen, von denen die eine die geradlinig und die andere die ungeradlinig bezifferten Kontakte enthält. Der Winkelabstand der Kontakte voneinander bleibt jedoch erhalten (zur Vereinfachung sind in Fig. 5 die Kontakte in zwei Kolonnen untereinander und nicht in Kreisen angeordnet dargestellt). Weiterhin ergibt sich aus Fig. 5, daß die Kontaktbürste 37 aus vier Einzelkontakten besteht; die beiden Einzelkontakte 154 und 155 überstreichen die ungeradzahlige Reihe, und die beiden Einzelkontakte 156 und 157 überstreichen die geradlinige Reihe. Wenn zwischen den Werten einer Spanne eine lineare Subinterpolation stattfinden soll, sind, wie dargestellt, Zwischentransformatoren 158 und 159 vorgesehen, deren Endabgriffe mit je einem der Einzelkontakte 154 und 157 verbunden ist. Wenn eine quadratische Subinterpolation stattfinden soll, ist ein einzelner Spartransformator 160 vorgesehen, dessen Enden mit den Kontakten 154 und 157 verbunden sind. Im letztgenannten Fall wird nur ein Spartransformator für die Subinterpolation benötigt, da die quadratische Subinterpolation nur in der letzten durch die Interpolatoren 34 oder 35 erzeugten Spanne erforderlich ist. Während dieser Spanne wird der Ausgang jedoch stets von dem gleichen Kontaktpaar 154 bis 157 der Kontaktbürste 37 abgenommen.

Die Abgriffe auf den Spartransformatoren 158 und 159 befinden sich im untereinander gleichen Abstand. Sie sind mit Kontakten verbunden, die zusammen einen Kontaktkreis 161 bilden. Dieser Kontaktkreis kann ähnlich dem Kontaktkreis 36 aufgebaut sein, obgleich natürlich die Anzahl der im Kreis enthaltenen Kontakte durchaus verschieden sein kann. Eine den Kontaktkreis 161 überstreichende Kontaktbürste 162 ist auf einer Welle 163 befestigt. Die Welle 163 wird über ein Aufwärtsgetriebe von der Welle 38 so angetrieben, daß eine halbe Umdrehung bei einer Verschiebung der Bürste 37 vom Mittelpunkt des einen Kontaktes zum Mittelpunkt des nächsten Kontaktes erfolgt. Die im quadratischen Abstand voneinander angeordneten Abgriffe auf dem Transformator 160 sind ebenfalls mit Kontakten verbunden, die einen

halben Kontaktkreis 164 bilden und den gleichen Winkelabstand voneinander besitzen. Diese Kontakte werden von einer Kontaktbürste 165 überstrichen, die in der gleichen Winkelstellung wie die Bürste 162 auf der Welle 163 befestigt ist.

Die letzte Ausgangsspannung aus der in Fig. 5 dargestellten Anordnung wird je nach Lage des Schalters 166 entweder von der Bürste 162 oder von der Bürste 163 geliefert. Normalerweise liefert die Bürste 162

linearen Spanne werden durch Eingangssignale dargestellt, die den Leitungen 142 und 144 (Fig. 5) zugeführt werden. Wegen der Linearität ist in diesem Fall jedoch kein Eingangssignal für die Leitung 143 5 notwendig, und die Wicklung 149 kann im Bedarfsfall automatisch kurzgeschlossen werden, sobald auf dem geometrischen Ort eine lineare Spanne erscheint und die quadratische Interpolation nicht benötigt wird. Sobald die Eingangssignale den Leitungen 142 und

die Ausgangsspannung. Falls jedoch ein Relais 167 io 144 zugeführt werden, ist das Relais 84 erregt, und betätigt wird, legt sich der Schalter 166 um und schal- die Schalter 141 α und 141 b gehen von ihrer Normaltet den Ausgang auf die Bürste 165. Der Erregerkreis stellung aus in die in Fig. 5 gezeigte Stellung über, des Relais 167 enthält drei Schalter, nämlich den Dies bedeutet, daß das Signal von der Leitung 144 an Schalter 141 b, den Schalter 168 und den Schalter 169, einen Punkt des Spartransformators 140 angelegt die sämtlich in Serie liegen. Der Schalter 141 b wird 15 wird, der eine halbe Spannung vor dem normalen simultan mit dem Schalter 141a betätigt; der Schal- Endpunkt des Transformators liegt. Durch das Umter 168 wird durch die Kontaktbürste 37 jedesmal schalten des Schalters 141 α wird auch der Kontakt b_1Q dann geschlossen, wenn die Bürste zuerst den Kon- mit diesem neuen Eingangspunkt verbunden. Die in takt b₁₀ oder b'_w berührt; und der Schalter 169 schließt dieser Schalterstellung von dem Spartransformator sich jedesmal dann, wenn die Bürste 165 das Über- 20 140 gelieferten Spannungen sind dann so beschaffen, streichen des Spartransformators 160 beginnt. Der daß gleiche Amplitudendifferenzen zwischen den beSchalter 168 ist während einer so ausreichend langen nachbarten Kontakten im Bereich der Kontakte b_Q Periode geschlossen, daß keine Unsicherheit hinsieht- bis b_g auftreten, daß jedoch die Amplitudendifferenz Hch der Lage der Kontaktbürste 37 auftritt, da, wie

aus der Wirkungsweise hervorgeht, der tatsächliche 25 ses W^Tertes beträgt. Schaltzeitpunkt genau durch die hochtourige Welle Diese Verhältnisse sind in Fig. 6 näher erläutert.

In dieser graphischen Darstellung stellen X₇ bis

zwischen dem Kontakt b_g und b₁₀ nur die Hälfte die-

163 bestimmt ist. Das Relais 167 kann einen Schaltkreis besitzen, der unterbrochen wird, wenn die Bürste 165 den Spartransformator 160 verläßt. Alternativ

die Amplituden der an den Kontakten b₇ bis b₁₀ auf

tretenden Spannungen dar. Die Lage der Kontakte ist kann die Anordnung auch so getroffen werden, daß 30 durch vertikale Linien T₇ bis T₁₀ dargestellt. Bis zum die Schalter 168 und 169 so lange geschlossen bleiben, Punkt T₉ erfolgt eine normale Arbeitsweise der Interwie das Relais im erregten Zustand bleiben muß. polatoren, wie sie weiter oben erläutert wurde. Durch Die die v-Koordinate interpolierenden Interpolator- die lineare Subinterpolation ändert sich die Ausgruppe 17 besitzt die gleiche Bauart, wie sie für die gangsspannung, die die x-Werte darstellt, als lineare Gruppe 13 in Fig. 5 dargestellt ist. Das in Fig. 1 ge- 35 Funktion von T (Gerade 170). Falls der Parameter T zeigte Relais 84 dient in der Anordnung nach der die Zeit darstellt, bedeutet dies, daß sich die Verschie-Fig. 5 nicht zum Betätigen der Schalter 82 und 83, bung des Werktisches in ^--Richtung mit einer gleichsondern zum Betätigen der Schalter 141a und 141 b förmigen Geschwindigkeit abspielt. Sobald jedoch die sowie der entsprechenden Schalter in der Gruppe 17. Bürste 37 den Kontakt b₁₀ erreicht, wird unter der Bei abgeschaltetem Relais 84 arbeitet die Steuervor- 40 Wirkung der Schalter 168 und 169 das Relais 167 berichtung in normaler Weise, d. h., falls beispielsweise, tätigt, so daß während der nächsten Spanne von X₉ je nach Lage der Bürste 37, der Interpolator 34 oder nach X₁₀ eine quadratische Subinterpolation auftritt, der Interpolator 35 Signale erzeugt, die die jr-Koordi- Der Schaltzustand in diesem Augenblick ist in der naten einer Serie auf einer quadratischen Kurve Fig. 5 dargestellt. Die für gleiche Zuwachsraten von T liegender Punkte darstellen, die durch die Eingangs- 45 nacheinander auftretenden Ausgangsspannungen (gesignale bestimmt ist, ist die Variable der Kurve ein
unabhängiger Parameter, der durch die Winkelverschiebung der Welle 38 dargestellt wird und nach

g
folgend mit T bezeichnet werden soll. Die erzeugten

messen vom Punkt T₉ aus) sind in Fig. 6 durch Kreuze angedeutet. Es ist erkennbar, daß die Werte von χ nunmehr als quadratische Funktion von T erzeugt werden, wie dies für die Kurve 171 angedeutet

gleich Null. Die „r-Komponente der Werktischverschiebung vermindert sich deshalb in der Unterspanne zwischen X₉ und X₁₀ sehr rasch und ist theoretisch

Signale werden an den Kontakten b₀ bis &₁₀ (bzw. 50 . — _Ableitun„ ^f_ _dieser Funktion ist bei T V₀ bis V₁₀) abgenommen, und die Kontaktbürste 37 ^ist- ^{Ule ADleitun}S _dT ^aieser funktion ist Dei 1. leitet diese Signale von jeweils zwei einander benachbarten Kontakten aus zu den jeweiligen Endabgriffen
der Spartransformatoren 158 oder 159. Die diesen

Spartransformatoren zugeführten Spannungen können 55 bei T₁₀ überhaupt nicht mehr vorhanden. Wie aus auch als Spannenspannungen bezeichnet werden. Die Fig. 5 hervorgeht, bewegt sich der Einzelkontakt 157 Bürste 162 ist gegenüber der Bürste 37 so angeordnet, der Bürste 37 zum nächsten Kontakt b'_o des Interdaß sie jeweils denjenigen Spartransformator über- polators 35, bevor die Unterspannung zwischen x_g streicht, dem die Spannenspannung gerade zugeführt und jtr₁₀ vollständig durchlaufen wird. Die Spanwird. Sie unterteilt die Spannenspannung in solcher 60 nung ^r₁₀ wird jedoch auch dem Kontakt b₀ zugeführt, Weise, daß der Ausgang aus dem gesamten Inter- so daß keine Störung auftritt.

polator gleich der Spannung an dem von der Bürste Wie oben erwähnt wurde, entsprechen die Interpola-

37 berührten Kontakt und dem durch den Spartrans- toren für die v-Koordinate den Interpolatoren für die formator 158 und 159 gelieferten Teilbetrag der Span- ^r-Koordinate, die in Fig. 5 dargestellt sind. Deshalb nenspannung ist. Somit erfolgt durch die Spartrans- 65 wird die y-Komponente der Werktischverschiebung in formatoren 158 und 159 eine lineare Subinterpolation. der gleichen Weise wie die -r-Komponente vermindert.

Oft ist es wünschenswert, die Maschine am Ende einer verhältnismäßig langen linearen Spanne auf dem geometrischen Ort so schnell wie möglich zu stoppen.

Wenn aber

dx

und

dy

U₁₁^ am Punkt T₁₀ beide gleich Null sind, bleibt der Werktisch am Punkt -^₁₀Ay₁₀ des

Die ΛΓ-Koordinaten der Endpunkte dieser langen 70 zu beschreibenden geometrischen Ortes stehen.

Zur Klarstellung möge noch hervorgehoben werden, daß die Bezeichnungen in Fig. 6 nicht die eingangs erwähnten Bezeichnungen für die Bezugspunkte darstellen, sondern in diesem Fall die Grenzen der Unterspannen, die innerhalb einer durch die Bezugspunkte definierten Spanne liegen, angeben.

Mit einer der Anordnung nach Fig. 5 ähnlichen Anordnung kann auch eine rasche Beschleunigung am Beginn einer Spanne erreicht werden. In diesem Fall würde der quadratische Subinterpolator 160 mit haibem Kontaktkreis 164 und Kontaktbürste 165 in der ersten Unterspanne angeordnet sein, und die erste Unterspanne müßte halbiert werden. Im übrigen braucht lediglich nur die Reihenfolge der Abgriffe an dem Spartransformator 160 umgekehrt zu werden.

Bei einer praktischen Ausführung gemäß der Anordnung von Fig. 5, bei welcher jeder quadratische Interpolator fünfundzwanzig Ausgangskontakte besitzt, kann eine Verzögerung innerhalb von 4% der Zeit für eine Spanne und von 2% des Abstandes in einer Spanne bewirkt werden. Bei einer hydraulischen Maschine kann beispielsweise das Abstoppen von der Maximalgeschwindigkeit aus über etwa 1,6 mm erfolgen; daher läßt sich diese Anordnung auf lineare Spannen anwenden, die größer als etwa 75 mm sind. Für kürzere lineare Spannen sind Anordnungen gemäß Fig. 1 bis 4 vorzuziehen.

Die Erfindung ist auch anwendbar auf Vorrichtungen, die mit anderen als kartesischen Koordinaten arbeiten. Weiterhin ist mit der Steuervorrichtung auch eine dreidimensionale Steuerung möglich. Die Erfindung ist ferner unabhängig davon, welche Maschinenteile verschoben werden. Beispielsweise kann an Stelle des Werktisches auch der Werkzeughalter in einer oder mehreren Koordinatenrichtungen verschoben werden, während der Werktisch feststeht.

Wenn eine Subinterpolation verwendet wird, brauchen die Kontaktbürsten nicht kontinuierlich durch die Welle 38 angetrieben zu werden; es ist vielmehr auch möglich, die Bürsten intermittierend durch einen Stufenschalter vorzuschieben, der von der hochtourigen Welle 163 der Subinterpolatoren aus betätigt wird.

Die für die Steuervorrichtung verwendete Aufzeichnung braucht nicht unbedingt auf einem Lochband vorzuliegen. Auch brauchen die aufgezeichneten Signale nicht Punkte auf dem geometrischen Ort der Werkzeugachse zu definieren, wie dies zur Vereinfachung der Darstellung angenommen wurde, sondern die Signale können Punkte auf dem tatsächlich zu schneidenden Profil definieren. In diesem Fall muß natürlich eine Kompensation der Werkzeugabmessungen vorgenommen werden, die an sich bekannt ist.

Claims (12)

PATENTANSPRÜCHE: 55

1. Steuervorrichtung für automatische Maschinen mit einem Interpolator, an dessen Ausgangsklemmen Steuersignale abgenommen werden können, die Werte einer Funktion für eine Serie enger beieinander liegender Werte der Variablen darstellen, wenn den Eingangsklemmen Eingangssignale zugeführt werden, die die Werte der Funktion für verhältnismäßig weit voneinander entfernt liegende Werte der Variablen darstellen, wobei die Serie enger beieinander liegender Werte der Variablen durch die inneren Schaltanschlüsse des Interpolators bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß über einen von einem Motor (39) angetriebenen Kontaktarm (65) aufeinanderfolgend von den Ausgangsklemmen (64) des Interpolators (60) Signale in Übereinstimmung mit einer Änderungsgeschwindigkeit der Variablen, die durch die Beziehung zwischen der Bewegungsgeschwindigkeit des Kontaktarmes, dem Abstand der Ausgangsklemmen und dem Abstand der Werte in der Serie der enger beieinander liegenden Werte der Variablen bestimmt wird, abgenommen werden und ein Schalter (82, 85) vorgesehen ist, dergestalt, daß die Steuervorrichtung die eine oder die andere von zwei Änderungsgeschwindigkeiten der Variablen erzeugen kann, deren eine, bezogen auf die andere, nichtlinear ist, und somit eine Geschwindigkeitsveränderung des zu steuernden Maschinenteils in Abhängigkeit von den interpolierten Signalen und unabhängig von den Eingangssignalen erzeugt werden kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der einen Schalterstellung die Bewegungsgeschwindigkeit des Kontaktarmes (65), die Abstände der Ausgangsklemmen (64) und die Abstände der Werte in der Serie der enger beieinander liegenden Werte der Variablen so aufeinander eingestellt sind, daß die Änderungsgeschwindigkeit der Variablen innerhalb der Interpolationsspanne zunächst linear ansteigt und dann linear abfällt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsklemmen untereinander einen gleichmäßigen Abstand besitzen und durch die Betätigung des Schalters die inneren Schaltanschlüsse des Interpolators von einem Zustand, der einem gleichmäßigen Abstand der Werte in der Serie der Werte der Variablen entspricht, in einen Zustand gebracht werden, der einem ungleichmäßigen Abstand der Werte in der Serie der Werte der Variablen entspricht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Betätigung des Schalters (85) der Antriebskreis des Motors (39) so geändert wird, daß die Bewegungsgeschwindigkeit des Kontaktarmes von einer gleichförmigen in eine ungleichförmige Geschwindigkeit verwandelt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (39) normalerweise den Kontaktarm (65) mit konstanter Geschwindigkeit bewegt und daß, wenn der Schalter (85) betätigt wird, ein Potentiometer (88) mit der Welle (38) des Motors verbunden wird und den Abstand des Kontaktarmes von der letzten Ausgangsklemme des Interpolators abtastet und den Motor so steuert, daß der Motor eine vorgegebene Verzögerung erfährt, sobald dieser Abstand etwa der Strecke entspricht, die der Motor benötigt, um unter der Einwirkung der Verzögerung zum Stillstand zu gelangen (Fig. 3).

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Schalter die inneren Schaltanschlüsse des Interpolators in verschiedene Zustände gebracht werden können, bei denen jeweils gleiche Bewegungsgeschwindigkeiten des Kontaktarmes unterschiedlichen Änderungsgeschwindigkeiten der Variablen entsprechen (Fig. 4).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Betätigung des Schalters der Interpolator von einem Zustand, der einer linearen Änderungsgeschwindigkeit der Variablen

entspricht, in einen anderen Zustand gebracht wird, der einer sich linear verändernden Änderungsgeschwindigkeit der Variablen entspricht (Fig. 4).

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, bei welcher der Interpolator Transformatoren enthält, über die die Eingangsklemmen mit den Ausgangsklemmen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Windungszahlen der Transformatorwicklungen zwischen den Eingangsklemmen und den Ausgangsklemmen in den verschiedenen Zuständen des Transformators unterschiedlich ist (Fig. 4).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Windungszahlen in einem Zustand des Interpolators eine nichtlineare Interpolation der Funktion bei einer linearen Änderungsgeschwindigkeit der Variablen und in einem anderen Zustand des Interpolators eine lineare Interpolation der Funktion bei einer so nichtlinearen Änderungsgeschwindigkeit der Variablen ergibt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen zweiten Interpolator (61), welcher dem ersterwähnten Interpolator (60) ähnlich ist und einen durch den gleichen Motor (39) angetriebenen Kontaktarm (69) besitzt, wobei die beiden Interpolatoren gleichzeitig zum Interpolieren der Werte von zwei Koordinaten von auf einem geometrischen Ort aufeinanderfolgenden Punkten als Funktionen eines durch die Variable dargestellten gemeinsamen Parameters dienen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Stellung des Schalters die inneren Schaltanschlüsse des Interpolators einer Serie von Werten der Variablen entsprechen, die untereinander einen gleichmäßigen Abstand besitzen, mit Ausnahme der letzten beiden Werte, deren Abstand kleiner ist, und daß Subinterpolatoren (158,160) zum Erzeugen eines einen Bruchteil der Differenz zwischen den an zwei der Ausgangsklemmen (b₀ bis b₁₀) erzeugten Signalen darstellenden Signals vorgesehen sind, das dem über den Kontaktarm (154 bis 157) an den Ausgangsklemmen abgenommenen Signal hinzugefügt wird, wobei die Subinterpolatoren auf die Lage des Kontaktarmes (154 bis 157) ansprechen und eine lineare Variation des Bruchteils für alle Paare von Ausgangsklemmen mit Ausnahme der beiden letzten und eine nichtlineare Variation des Bruchteils für die letzten beiden Ausgangsklemmen liefern (Fig. 5).

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Subinterpolatoren einen linear abgegriffenen Spannungsteiler (158), dessen Abgriffe mit einer im gleichmäßigen Abstand angeordneten Serie von Klemmen (161) verbunden sind, und einen nichtlinear abgegriffenen Spannungsteiler (160), dessen Abgriffe ebenfalls mit einer im gleichen Abstand angeordneten Serie von Klemmen (164) verbunden sind, umfassen, wobei ein erster Hilfskontaktarm (162) vorgesehen ist, der durch den Motor (39) schneller als der Kontaktarm (154 bis 157) angetrieben wird und der die Klemmen (161) überstreicht, und wobei ein zweiter Hilfskontaktarm (165) vorgesehen ist, der ebenso wie der erste Hilfskontaktarm (162) vom Motor (39) angetrieben wird und sich über die Ausgangsklemmen (164) bewegt, und daß ein Schalter (166) vorgesehen ist, der auf die Lage des Kontaktarmes (154 bis 157) so anspricht, daß das den Bruchteil darstellende Signal wahlweise von einem der beiden Hilfskontaktarme abgenommen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 890376;
schweizerische Patentschrift Nr. 265 023;
USA.-Patentschrift Nr. 2 537 770.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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