DE1108302B - Verfahren und Einrichtung zur Steuerung und Regelung einer beliebigen Anzahl von Einzelbewegungen mechanischer Einrichtungen - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zur Steuerung und Regelung einer beliebigen Anzahl von Einzelbewegungen mechanischer Einrichtungen

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DE1108302B
DE1108302B DEM39581A DEM0039581A DE1108302B DE 1108302 B DE1108302 B DE 1108302B DE M39581 A DEM39581 A DE M39581A DE M0039581 A DEM0039581 A DE M0039581A DE 1108302 B DE1108302 B DE 1108302B
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DEM39581A
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Dr Ludwig Tschirf
Dr Fritz Gaertner
Dipl-Ing Franz Janovsky
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Machinefabrik Heid AG
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Machinefabrik Heid AG
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/42Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine
    • G05B19/425Teaching successive positions by numerical control, i.e. commands being entered to control the positioning servo of the tool head or end effector

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Description

  • Verfahren und Einrichtung zur Steuerung und Regelung einer beliebigen Anzahl von Einzelbewegungen mechanischer Einrichtungen Zum Zwecke der Automatisierung mechanischer Einrichtungen, insbesondere von Fertigungsmaschinen, wird neben anderen Verfahren die sogenannte Einprägautomatik verwendet. Bei diesen Verfahren wird jedem durchzuführenden Steuerbefehl eine elektrische Schwingung bestimmter Frequenz zugeordnet. Während des ersten, von Hand aus gesteuerten Arbeitszyklus werden diese elektrischen Schwingungen einem Speicher eingeprägt. Die so festgehaltenen Steuerbefehle können dann zur Durchführung weiterer, gleichartiger Arbeitszyklen vom Speicher abgenommen und den Steuerorganen zugeführt werden.
  • Neben dem für genau erfolgenden Ablauf von Einzelbewegungen wenig geeigneten Verfahren des reinen Steuerns ohne Ausregelung eines etwaigen Fehlers sind noch weitere Verfahren zur Durchführung der Einprägautomatik vorgeschlagen worden, bei denen das Steuern durch »Fehlerbefehl« erfolgt, d. h., es muß erst ein Fehler auftreten, der durch die vorhandene Regeleinrichtung ausgeglichen wird, wodurch die Einzelbewegung ausgelöst und aufrechterhalten wird (Steuern durch Regeln). Der für den Bestand der Bewegung daher unerläßliche Fehler wird naturgemäß um so größer sein, je schnellere Bewegungen zu steuern sind.
  • Die Erfindung betrifft nun in erster Linie ein solches Verfahren zur Steuerung und Regelung einer beliebigen Anzahl von Einzelbewegungen mechanischer Einrichtungen durch mehrere einem Signalspeicher entnommene Steuersignalfolgen, wobei jede der Einzelbewegungen in zeitliche Abschnitte zerlegt und diese im Speicher markiert werden, bei der durch den Signalspeicher erfolgenden Wiedergabe das zeitliche Auftreten der Abschnitte mit dem der ihnen zugeordneten Markierungen verglichen wird und etwaige zeitliche Abweichungen zwischen beiden gegebenenfalls die betreffende Einzelbewegung nachregeln, und hat zum Ziel, auch bei Störungen des Bewegungsablaufes einzelner dieser Einzelbewegungen den Gleichlauf aller wiederherzustellen.
  • Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Steuerung und die Regelung unabhän-gig voneinander vorgenommen werden, indem die Regelung der von Anfang an durch die Steuerung bewirkten Bewegung nur im Falle des Auftretens zeitlicher Abweichungen einsetzt, wobei zusätzlich die Entnahniegeschwindigkeit der Steuersignalfolge in Richtung der Wiederherstellung einer Koinzidenz des Auftretens der Bewegungsabschnitte und der Markierungen geändert werden kann, und daß gegebenenfalls bei überschreiten einer vorgegebenen Differenz zwischen den abgelaufenen, im Speicher markierten Abschnitten und den abgelaufenen Ab- schnitten der Einzelbewegung die mechanische Einrichtung stillgesetzt wird.
  • Der durch das erfindungsgemäße, Verfahren erzielte Fortschritt beruht darin, daß die Einzelbewegungen der mechanischen Einrichtung von einem Steuerteil gesteuert werden, während der davon gesonderte Regelteil (Korrektureinrichtung) nur dann in Funktion tritt, wenn eine Einzelbewegung außer Tritt fällt. Daraus ergibt sich, daß bei richtigem Ab- lauf der Einzelbewegungen nur gesteuert, aber nicht geregelt werden muß. Wenn also der Regelteil außer Betrieb gesetzt werden würde, wäre trotzdem eine Steuerung der Anlage - wohl ohne Korrekturmöglichkeit - gegeben.
  • Viele mechanische Einrichtungen führen Einzelbewegungen aus und sind nur in einer Richtung nachsteuerbar; z. B. können Vorschubbewegungen von Werkzeugmaschinen, deren Organe durch elektromagnetische Kupplungen mit dem gemeinsamen Antrieb verbunden sind, durch Betätigung dieser Kupplungen nur verzögert, aber nicht beschleunigt werden. Im Falle eines Zurückbleibens der Einzelbewegung, würden die bekannten Systeme, bei welchen diese Bewegung beschleunigt wird, versagen. Erfindungsgemäß ist hingegen durch Verzögerung der Entnahmegeschwindigkeit der Steuersignalfolge eine Koinzidenz herstellbar.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung gegenüber dem Bekannten ist der Gedanke, sowohl eine außer Tritt gefallene Einzelbewegung als auch die Entnahmegeschwindigkeit der Steuersignalfolge im Sinne einer Koinzidenz zu ändern. Dadurch ergibt sich eine Herabsetzung der Anpassungsdauer der beiden Bewegungen. wodurch die Bewegungsfehler, z. B. eines Werkzeugmaschinenvorschubes, entsprechend kleiner werden. Außerdem können dadurch relativ größere Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen Einzelbewegungs- und Speichergeschwindigkeit leichter ausgeglichen C, werden.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die dadurch erzielbaren Vorteile eröffnen sich zusätzliche Anwendungsbereiche. Das Verfahren nach der Erfindung ist gemäß Obigem universeller einsatzfähig als die bekannten Systeme.
  • Durch eine weitere erfindungsgemäße Maßnahme, nämlich, daß bei Änderung der Entnahmegeschwindigkeit einer Steuersignalfolge gleichzeitig eine gleich große Änderung hinsichtlich aller anderen Steuersignalfolgen hervorgerufen wird, wirkt der Speicher im Zusammenspiel mit den von ihm gesteuerten Einzelbewegungen als Koordinator derselben. Erfolgt z. B. eine Störung in der Art, daß eine Einzelbeweguno, außer Tritt fällt, so wird auf dem Wege über den Speicher entweder unmittelbar eine Korrektur dieser Störung bewirkt oder mittelbar dadurch, daß die Speicherablaufgeschwindigkeit und mit ihr alle anderen Einzelbewegungen in ihrer Geschwindigkeit so lange verändert werden, bis sie mit der gestörten Bewegung wieder koordiniert werden, oder es erfolgen beide Korrekturen zugleich.
  • Die Wiederherstellung der Koinzidenz erfolgt nach der Erfindun g' durch Beschleunigung oder Verzögerung der Einzelbewegungen und bzw. oder der Abtastgeschwindigkeit des Speichers.
  • ZurRealisierung derErfindung stehenverschiedene Wege zur Verfügung. Zur Speicherung der Steuersignalfolgen können übliche Speichereinrichtungen verwendet werden; besonders geeignet sind allerdings Speicher mit bewegten Aufzeichnungrsträgern, wie Magnetbänder, Lochbänder oder Bänder mit photogr - aphischer Aufzeichnung, wobei die Aufzeichnung der Steuersi,-nale für mehrere Einzelbewegungen in parallelen Spuren auf einem einzigen Band erfolgt oder bei Wahl verschiedenartiger Markierungssignale auf einer einzigen Spur überlagert werden kann.
  • Zur Markierung der aufeinanderfolgenden Bewegungsabschnitte verwendet man gemäß der Erfindung Wellen- oder Impulszüge bestimmter Zeitdauer, jedoch alternierend verschiedener Art, z. B. verschiedener Frequenz, Amplitude usw., d. h., es wird der erste Bewegungsabschnitt z. B. mit einer Frequenz fl aufgeschrieben, der zweite mit einer Frequenz f., der dritte wieder mit f, usw. Ist es erforderlich, für ein und dieselbe mechanische Einrichtung vor- und rückläufige Bewegungen zu steuern, also z. B. verschiedene Drehsinne einer umlaufenden Welle, so wird man neben dem ersten Frequenzpaar noch ein weiteres, f" , f", zur Aufzeichnung der entgigengesetzten Bewegung verwenden, oder es erfolgt bei Er- i reichen einer bestimmten Stellunc, der Bewegung in C der einen Richtunc, durch eine elektromechanische e Einrichtung ein Umschalten des Bewegungssinnes in die andere Richtung, so daß die Bewegung in der Gegenrichtung wieder durch f" f,#, gesteuert werden kann. Dasselbe gilt natürlich auch zur Steuerung weiterer, beliebig gerichteter Einzelbewegungen und nicht nur zur Umkehr einer Einzelbewegung.
  • Die elektromechanische Einrichtung kann sowohl ein galvanischer als auch ein kapazitiver oder induktiver Schalter sein, wobei die Schaltstrecken kreisförmig, linear oder sonstwie angeordnet sein können.
  • Bei einer im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbaren Einrichtung ist für jede Einzelbewegung eine durch dieselbe betätigte elektromechanische Einrichtung vorgesehen, mittels welcher mindestens zwei elektrische Wellen- oder Impulsgeneratoren abwechselnd an den Aufnahmeeingang des Speichers anleg C ,bar sind.
  • Diese elektromechanischeEinrichtung bestehtz.B., wie bereits erwähnt, aus einem elektrischen Schalter, welcher zunächst bei der Erstellung des Steuerprogramms, also bei der erstmaligen Aufzeichnung der Steuersignalfolgen, die Markierungen derselben im Speicher durchführt.
  • Die Einrichtung zur Durchführung des weiter oben geschilderten erfindungsgemäßen Verfahrens ist gleichfalls Gegenstand der Erfindung und zeichnet sich dadurch aus, daß bei der Wiedergabe der im Signalspeicher markierten elektrischen Signalfolgen zur Herstellung der Koinzidenz zwischen den Teilabschnitten der Einzelbewegung mit den Signalfolgen des Speichers eine elektromechanische Einrichtung, z. B. Schalter, vorgesehen ist, von der je eine Schaltbahn einem gespeicherten Teilabschnitt zugeordnet und jede Schaltbahn in zwei Teilstrecken unterteilt ist, an welche zwei verschiedene Schaltelemente angeschlossen sind, die im Falle einer notwendigen Korrektur der Einzelbewegungen gegenüber der Entnahmegeschwindigkeit der Signalfolgen dieKorrektur in verschiedenem Sinne vornehmen, je nachdem über welcher Teilstrecke sich ein mit der Einzelbewegung ,gekoppelter, der elektromechanischen Einrichtung zugehöriger Abnehmer befindet, und daß gegebenenfalls Zählwerke für die beiden Arten von abgelaufenen Abschnitten vorgesehen sind, welche bei überschreitung einer bestimmten Zähldifferenz eine elektrische Auslöseeinrichtung zur Stillsetzunff der mechanischen Einrichtung zur Wirkung bringen. '7 Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Aus der folgenden Beschreibung können weitere erfindungsgemäße Merkmale entnommen werden. An dieser Stelle sei vorausgeschickt, daß die Erfindung selbstverständlich nicht durch die hier beschriebenen Einzelelemente der Einrichtung, wie den angegebenen Drehschalter oder die besondere Art der Wellenerzeuger, in ihrem Umfang beschränkt ist, da, wie dem Fachmann erkennbar sein wird, auch jede andere, an sich bekannte Bauart der Elemente verwendet werden kann.
  • Fig. 1 stellt das Prinzipschaltbild für die Steuerung von Einzelbewegungen einer mechanischen Einrichtung dar. Als Beispiel wurden Drehbewegungen mit Links- und Rechtslauf gewählt. Die Drehbewegungen können auf mechanischem Wege in beliebige Bewegungsformen übergeführt werden.
  • Fig. 2 zeigt ein schematisches Schaltbild einer Stillsetzeinrichtung unter Verwendung von elektromechanischen Zählwerken für den Fall einer Störung der Steuereinrichtung und Fig. 3 die Durchschaltung der Kontaktbahnen der Zählwerke in abgewickelter Form.
  • Den Koordinator (Fig. 1) verkörpert das Magnetophongerät 5. Beim ersten, von Hand aus gesteuerten Arbeitszyklus erfolgt die Markierung der Teilabschnitte einer Einzelbewegung für Rechtslauf in der Weise, daß von den Oszillatoren 1, 2 erzeugte elektrische Wechselspannungen mit den Frequenzen f, bzw. f., auf dem Magnetophonband abwechselnd aufgezeichnet werden. Das wechselweise Aufspielen der beiden Spannungen wird durch den mit der Einzelbewegung mitlaufenden, auf Segmenten l', Y', 2#', 2' gleitenden Kontaktfinger6 des Drehschalters bewirkt. Die Bewegung des Kontaktfingers auf den Segmenten zerlegt die mechanische Bewegung in Teilabschnitte, denen die mit fl bzw. f2 erfolgenden Magnetisierangen des Magnetophonbandes zugeordnet sind. Dabei wird zunächst angenommen, daß der Zwischenraum zwischen den Segmenten Y' und 2" bzw. l! und 2' so breit ist wie der Kontaktfinger, so daß keine überlappung der Segmente eintritt.
  • Die vom Oszillator 1 (Fig. 1) erzeugte Wechselspannung f, wird dem miteinander leitend verbundenen Seginentpaar l', l" und die vom Oszillator 2 erzeugte Wechselspannung f, dem Segmentpaar 2', 2", zugeordnet. Nach Wählen der gewünschten Drehrichtung mit dem Richtungsschalter 7, 7' (für Rechtsg) werden die Oszillauf z. B. Umlegen in Pfeilrichtung latoren dadurch zum Schwingen gebracht, daß durch Auftrennen der Widerstände 8 und 9 mit Hilfe des Schalters 7 die Dämpfung der Gitterkreise verringert wird. Gleichzeitig werden durch den Schalter 7' die Gitter der beiden Elektronenröhren 10 und 11 an die Segognente l', l" bzw. 2', Z' des Drehschalters gelegt. Bei Betätigung der Lauftaste 12 erhält je nach Lage des Fingers 6 das Gitter einer der beiden Röhren 10 oder 11 über den Schalter 7' eine negative Sperrspannung, wodurch diese Röhre stromlos wird und das Ruhestromrelais 13 oder 14 abfällt. Das bewirkt ein Schließen ihrer Kontakte 13' oder 14', wodurch eine Magnetkupplung 15 den Antrieb der Einzelbewegung einschaltet. Damit beginnt auch der Finger 6 umzulaufen, wodurch abwechselnd die Ruhestromrelais 13 und 14 abfallen bzw. anziehen und mit ihren Kontakten IY' bzw. 14" die elektrischen Schwingungen von den Oszillatoren 1 und 2 abwechselnd auf den Eingang des Magnetophongerätes aufschalten. Damit ist die Zuordnung der Teilabschnitte am Magnetophongerät zu den durch die Breite der Segmente l', l" bzw. 2', 2" bestimmten Teilabschnitten hergestellt. Bei Aufnahme einer Bewegung in entgegengesetzter Richtung (Linkslauf) wird der Richtungsschalter 7, 7' entgegen der Pfeilrichtung umgelegt, dadurch kommen in analoger Weise, wie vorher beschrieben, die Oszillatoren 3 und 4 mit den Frequenzen f., und f4 sowie die Elektronenröhren 16 und 17, die Relais 18 und 19 mit ihren Kontakten 18', 18" und 19', 19" und die Magnetkupplung 20 (für Linkslauf) zur Wirkung.
  • Die Steuerung der weiteren Arbeitszyklen durch das Magnetophonband erfolgt unter weitgehender Ausnutzung der für die Aufnahme bereits verwendeten elektrischen und mechanischen Bauelemente.
  • Die bisher als Oszillatoren arbeitenden Röhrenstufen 1, 2, 3, 4 arbeiten bei der Wiedergabe als Resonanzverstärker für die Frequenzen f, bis f4. Bei der Wiedergabe steht der Schalter 7, 7' in Mittelstellung. Dadurch kommt das Ausgangssignal des Magnetophongerätes durch 7 auf die Steuergitter dieser Röhrenstufen, wobei durch den niederohnügen Magnetophonausgang ein Selbstschwingen der Röhrenstufen verhindert wird. Gleichzeitig werden durch 7' die Segmente l' und V' und die Segmente 2', 2" an dieAußenpole einer Hilfsstromquelle21 gelegt, deren Mittelpunktanzapfung am Kontaktfinger 6 liegot. In den beiden Hilfsstromkreisen liegen die Ruhekontakte 13"', 14... der Relais 13 und 14 bzw. die Kontakte 18... und 19"' der Relais 18 und 19.
  • .,erät, entsprechend Liefert z. B. das Magnetophong dem Rechtslauf, abwechselnd Schwingungen mit den Frequenzenfl, f., so sperren diese Frequenzen abwechselnd über die Resonanzverstärkerl und 2 die Audionstufen 10 und 11. Dadurch werden die Relais 13, 14 abwechselnd stromlos und schließen abwechselnd ihre Ruhekontakte 13"', 14"', während die Ruhekontakte 18... und 19"' (die nur bei Linkslauf wirksam werden) ständig offen sind. Gleichzeitig werden die Kontakte 13' und 14' abwechselnd geschlossen, so daß die Magnetkupplung 15 den Rechtslauf so lange eingeschaltet hält, wie eine der beiden Frequenzen fl bzw. f., vom Magnetophongerät abgegeben wird.
  • Der gleichzeitig mit umlaufende Finger 6 ermöglicht jetzt den Vergleich der Teilabschnitte der Einzelbewegung mit den zugehörigen Teilabschnitten am Magnetophonband. Ist der Gleichlauf gestört, so tritt die Korrektureinrichtung in Tätigkeit.
  • Befindet sich infolge Voreilens der Einzelbewegung der Kontaktfinger 6 bereits auf dem Segment Y', während vom Magnetophonband noch die Frequenz f, geliefert wird, so wird ein Stromkreis vom Pluspol der Hilfsstromquelle 21 über den noch geschlossenen Kontakt 13... durch die Wicklung 22" des polarisierten Relais 22 und über das Segment 2" und den Kontaktfinger 6 geschlossen. Das Relais 22 schließt dabei mit seinem Kontakt 22"' den Stromkreis für das Kupplungs-Trennrelais 25, welches seinerseits mit seinem Kontakt 25' die Kupplung 15 stromlos macht. Dadurch kommt die Einzelbewegung vorübergehend zum Stillstand, wodurch der Gleichlauf zwischen den Teilabschnitten der Einzelbewegung und des Magnetophonbandes wiederhergestellt wird.
  • Befindet sich z. B. infolge Zurückbleibens der Einzelbewegung der Kontaktfinger 6 noch auf dem Segment V', während bereits vom Magnetophonband die Frequenz f2 geliefert wird, so wird ein Stromkreis vom Pluspol der Hilfsstromquelle 21 über den bereits geschlossenen Kontakt 14... durch die Wicklung 22# des polarisierten Relais 22 und über das Segment Y' und den Kontaktfinger 6 geschlossen. Das Relais 22 schließt mit seinem Kontakt 2Z" den Stromkreis für das Magnetophon-Bremsrelais 24. Letzteres öffnet den Kontakt 24', wodurch ein Vorwiderstand 26 in den Motorstromkreis 31 des Magnetophons gelegt wird. Die dadurch erwirkte Verkleinerung der Magnetophonbandgeschwindigkeit führt wieder zum Gleichlauf der Einzelbewegung mit dem Magnetophonband.
  • Da das Magnetophonband nur mäßig gebremst, aber nicht vollständig stillgesetzt werden kann, die Geschwindigkeitsabnahme ferner nicht sprunghaft, sondern relativ langsam erfolgt, ist es möglich, daß beim Eintritt größerer Versetzungen zwischen den Teilabschnitten der Einzelbewegungen und des Magnetophonbandes die Koordinierung nicht innerhalb einer einzigen Korrekturzone erzielt werden kann, vielmehr eine ständige Versetzung bestehenbleibt. Dies kann dadurch verhindert werden, daß der in Fig. 1 strichliert eingezeichnete Stromweg über den Selbsthaltekontakt 24"" des Magnetophon-Bremsrelais 24 und den Trennkontakt 25"' des Kupplungs-Trennrelais geschaffen wird. Sobald Magnetophonbandbremsung durch Relais 24 erfolgt, wird dieses über seinen Kontakt 24" so lange selbsthaltend, bis nun umgekehrt durch Voreilen der Einzelbewegung der entgegengesetzte Korrekturbefehl erfolgt, so daß das Kupplungs-Trennrelais 25 durch Kontakt 25" den Selbsthaltekreis trennt und damit die Magnetophonhandbremsung beendet.
  • Liefert das Magnetophongerät entsprechend dem Linkslauf abwechselnd Schwingungen mit den Frequenzen f", f4, tritt in analoger Weise wie beim Rechtslauf der andere, gleichartig aufgebaute Teil der Schaltanordnung in Tätigkeit, welcher aus den Elementen 3, 4, 16, 17, 18, 19, 20, 27, 28 usw. besteht. Die Rolle des Segmentes l' übernimmt jetzt das Segment 2', und die Rolle des Seginentes Y' übernimmt jetzt Segment 2". Die Rolle der Wicklung 22' des Relais 22 erhält die Wicklung 23' des Relais 23, während die Funktion der Wicklung 22" des Relais 22 der Wicklung 23" des Relais 23 zufällt.
  • Eine Korrektur hat immer dann zu erfolgen, wenn der Kontaktfinger 6 sich im Bereich des der Frequenz fl (f2) zugeordneten Segmentpaares Y, Y' M, 2") befindet und gleichzeitig vom Magnetophonband die Frequenz f., (fl) geliefert wird. Dabei muß das Magnetophonband gebremst werden, wenn der Finger aus diesem Segmentbereich ablaufend ist, und es muß die Einzelbewegung gebremst werden, wenn der Finger in diesen Bereich einläuft. Diese einander widersprechenden Forderungen werden durch Teilung des der Frequenz fl (f.,) zugeordneten Segmentbereiches in zwei Hälften l' und Y' (2#, V') und Anschluß der Segmenthälften an verschiedene Wicklungen 23' und 22' (23" und 22") der polarisierten Relais 22 und 23 erfüllt. Um mit einem einzigen Finger und einer einzigen Segmentanordnung bei Links- und Rechtslauf das Auslangen zu finden, wird die Stromrichtung in den Relais 22 und 23 dem Laufsinn entsprechend umgekehrt, indem bei Rechtslauf der Stromkreis vom Pluspol der Hilfsstromquelle zur Mittelanzapfung, beim Linkslauf vom Minuspol zur Mittelanzapfung geschlossen wird.
  • Die in Block-form eingezeichneten Schaltungen für weitere Einzelantriebe 30 sind in Aufbau und Wirkungsweise dem bisher beschriebenen System gleich und sind auch in gleicher Weise am Magnetophongerät angeschlossen.
  • Um kleinere Steuerschritte zu erhalten, kann die Folge der Segmente l', l", 2", 2# am Umfang des Fingerweges mehrmals wiederholt werden. Die gleich bezifferten Schaltbahnen oder Seginente müssen dabei parallel geschaltet werden.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Verkleinerung der Steuerschritte besteht darin, daß der Kontaktfinger breiter gemacht wird als der Zwischenraum zwischen den Segmenten V' und 2" bzw. l' und 2, also eine überlappung der Seg:mente erfolgL Dadurch werden dem Magnetophonband der Reihe nach die Frequenzen fl, fl und f2 (Mischfrequenz), f." f2 und fl (Mischfrequenz) usw. zugeführt. Das Auftreten der Mischfrequenz stellt nun zusätzliche Teilabschnitte dar, so i daß dadurch die Zahl der Teilabschnitte pro Umlauf des Kontaktfingers verdoppelt wird. Bei der Wiedergabe erfolgt eine fallweise notwendige Koordinierung der Einzelbewegungen in der bereits beschriebenen Weise, sofern sich der Kontaktfinger auf einem der Seginente l', V', 2" oder 2' befindet. überlappt der Kontaktfinger 6 z. B. die Segmente V', 2"' und werden im selben Moment vom Magnetophonband die zugehörigen Frequenzen fl und f2 geliefert, so sind die Kontakte 13... und 14... der Relais 13 und 14 gleichzeitig geschlossen. Vom Pluspol der Batterie 21 fließen über 13"', 7', 22", 2', 6 und 0 bzw. 14"', 7', 22', Y', 6 und 0 zwei gleich große Ströme, welche das polarisierte Relais 22 gegensinnig magnetisieren, wodurch dieses in Mittelstellung bleibt und keine Korrektur erfolgt. Fehlt dagegen im überlappungsbereich infolge einer Voreilung oder Nacheilung des Magnetophonbandes gegenüber dem Kontaktträger 6 eine der beiden Frequenzen f, oder f2, so ist nur einer der beiden Kontakte 13... bzw. 14... geschlossen. Das Relais 22 erhält nur über eine der beiden Wicklungen 22' oder 22" Strom und bewirkt in der bereits beschriebenen Weise die Koordinierung der Einzelbewegungen mit dem Magnetophonband.
  • Während die bisher beschriebene Anordnung zur Erzielung der Korrektur nur jeweils eine Verringerung der Magnetophonbandgeschwindigkeit bzw. ein Auskuppeln der Einzelbewegung vorsieht, kann der Gleichlauf auch durch gleichzeitiges Ändern der Geschwindigkeiten beider Teile erreicht werden, z. B. durch Einfügen je eines weiteren Kontaktes der Relais 24 und 25 in die Schaltung, derart, daß bei Ansprechen des Kupplungs-Trennrelais 25 durch seinen zusätzlichen Kontakt das Magnetophonband auf höhere Geschwindigkeit und bei Ansprechen des Magnetophon-Bremsrelais 24 durch seinen zusätzlichen Kontakt der Einzelantrieb auf höhere Geschwindigkeit geschaltet wird. Letzteres kann dadurch erreicht werden, daß der zusätzliche Kontakt des Relais 24 eine weitere Kupplung zum Ansprechen bringt, welche durch bekannte Maßnahmen eine Geschwindigkeitserhöhung der Einzelbewegung bewirkt. An Stelle des Antriebes der Einzelbewegung über Kupplungen können dieselben auch von Regelmotoren, hvdraulischen Einrichtungen, über stufenlose Getriebe, Schaltgetriebe u. a. angetrieben werden, welche in analoger Weise, wie oben beschrieben, mit Hilfe bekannter Zusatzelernente vom Relais 25 aus gesteuert werden.
  • Um zu vermeiden, daß im Falle eines Gebrechens der Steuereinrichtungg eine Verfälschung des Arbeitszyklus bei der Wiedergabe bzw. eine Beschädigung der gesteuerten mechanischen Einrichtung eintritt, soll in diesem Falle der mechanische Antrieb der Gesamtanlage durch eine Stillsetzeinrichtung ausgeschaltet werden. Erfindungsgemäß wird dies durch Verwendung zweier elektromechanischer Zählwerke erreicht, von denen eines laufend die Anzahl überlappungen der Segmente durch den umlaufenden Finger feststellt, während das zweite im selben Zeitraum diejenigen Teilabschnitte des Magnetophonbandes zählt, auf welchen f, und f2 gleichzeitig gespeichert sind (also die Anzahl der Stellen mit Mischfrequenz). Bei fehlerfreiem Arbeiten der Steuerung wird zwischen den Zählwerken keine dauernde Differenz zwischen den gezählten Schritten vorhanden sein. Nur beim Einsetzen einer Korrektur (Magnetophonbandbremsung oder Lösung der Kupplung) wird vorübergehend eine Differenz von einem Schaltschritt auftreten. Beim Eintritt einer Störung der Steuereinrichtung, wie z. B. Ausfall einer Röhre, Versagen einer Kupplung oder Auftreten einer so großen Versetzung, daß eine um eine oder mehrere volle Segmentbreiten versetzte Koordinierung eintreten würde, ergeben die beiden Zählwerke einen Unterschied von zwei oder mehr gezählten Schritten. Dies stellt ein Kriterium für das fehlerhafte Arbeiten der Steuerung dar und bewirkt durch entsprechende Schaltmaßnahmen ein StilIsetzen der Gesamtanlage. Derselbe Effekt kann in analoger Weise durch Verwendung eines Subtraktionszählwerkes an Stelle der beiden Einzelzählwerke erreicht werden.
  • An Hand der Schaltung Fig. 2 wird eine der möglichen Ausführungsformen der Stillsetzeinrichtung beschrieben. Die Zählwerke sind z. B. nach Art der bekannten Drehwähler so aufgebaut, daß durch einen Stromstoß in der Wicklung der Zählwerksspule 31 bzw. 32 ein Kontaktarm 31' bzw. 32', der die Kontakte 101 bis 112 bzw. 201 bis 212 bestreicht, um einen Schritt bis zum nächsten Kontakt weiterbewegt wird. Die Anzahl der Kontakte muß durch vier teilbar sein oder durch Einfügen von sogenannten Laufstellen durch vier teilbar gemacht werden. Ein Kontaktfinger 33, der mechanisch mit dem Kontaktfinger 6 der Fig. 1 starr verbunden ist, gleitet über zwei Seginente 34 und 35, wobei das Segment 34 der Frequenz f" das Segment 35 der Frequenz f2 zugeordnet ist. Die Kontakte 131v und 13v bzw. 141v und 14V werden von den Relais 13 und 14, die Kontakte 181v und 18v bzw. 19Iv und 19v von den Relais 18 und 19 der Fig. 1 betätigt. Solange vom Magnetophonband keine Frequenzen geliefert werden, d. h. die Relais 13, 14, 18 und 19 stromdurchflossen sind, sind sämtliche Relaiskontakte der Fig. 2 geöffnet. Werden z. B. bei Rechtslauf abwechselnd die Relais 13 bzw. 14 durch Eintreffen von fl bzw. f. stromlos, so wird jeweils während des Teilabschnittes mit Mischfrequenz fl und f. der Stromkreis vom Pluspol der Stromquelle 38 über 31, 131v, 14Iv zum Minuspol geschlossen, und das Zählwerk 31 macht jeweils einen Schaltschritt. Bei überlappung der Segmente 34, 35 durch den Finger 33 macht jeweils auch das Zählwerk 32 dadurch einen Schaltschritt, daß ein Stromkreis vom Pluspol der Stromquelle 38 über 32, 13v und 14v, 34, 33, 35, zum Minuspol der Stromquelle geschlossen wird. Wenn z. B. die Überlappung von 34, 35 früher erfolgt als das gemeinsame Schließen von 131v und 141v, so zählt das Zählwerk 32 einen Schritt mehr als das Zählwerk 31, der ausgeglichen wird, sobald beim Eintreten der Mischfrequenz das Zählwerk 31 über 13Iv. 141v Strom bekommt. Erfolgt das gemeinsame Schließen der Kontakte 131v, 141v früher als die überlappung von 34, 35 durch den Finger 33, so Zählt das Zählwerk 31 einen Schritt mehr, der ausgeglichen wird, sobald die überlappung eintritt. Bleibt dagegen der Finger 33 durch einen Fehler der Steuereinrichtung so weit hinter den Teilabschnitten des Magrietophonbandes zurück, daß vom Magnetophonband zweimal Mischfrequenz geliefert wird, ohne daß eine überlappung der Segmente 34, 35 durch den Finger 33 erfolgt ist, so tritt ein Unterschied von zwei Zählschritten ein. Dieser Unterschied tritt in analoger Weise auch ein, wenn das Magnetophonband um zwei überlappungsschritte zurückbleibt.
  • Fig. 3 zeigt die abgewickelten Kontaktbahnen 31" und 32" der Zählwerke 31 und 32 und die Durchschaltung der einander zugeordneten Kontakte. Steht der Kontaktarm 31' gegenüber dem Kontaktarm 32' auf den Kontaktbahnen um zwei Schritte nach vom oder zurück versetzt (wie im Fig. 3 eingezeichnet), so wird ein Stromkreis vom Pluspol einer Stromquelle 39 über die Kontaktarme 32', 31! und das Stillsetzrelais 36 zum Minuspol der Stromquelle geschlossen. Das Relais 36 unterbricht mit einem Kontakt 36' den Antrieb der mechanischen Einrichtung.
  • Bei Änderung der Drehrichtung auf Linkslauf werden die Zählwerke in analoger Weise wie beim Rechtslauf, jedoch durch die Kontakte 1SIV, 18v, 191v und 19v der Relais 18 und 19 der Fig. 1 gesteuert. Nur zählt nun umgekehrt das Zählwerk 31 die Anzahl überlappungen und das Zählwerk 32 die Anzahl Teilabschnitte mit Mischfrequenz fl und f2. Hört der Rechtslauf z. B. gerade in dem Moment auf, wenn vom Magnetophonband die Frequenz f, kommt, während der Finger 33 durch Voreilung bereits die Segmente 34, 35 überlappt, so hat das Zählwerk 32 einen Schritt mehr gemacht als das Zählwerk 31. Setzt sich die Bewegung nach einer Pause im gleichen Drehsinn fort, so erfolgt ein Ausgleich der Differenz der gezählten Schritte in der bereits beschriebenen Weise. Erfolgt die Weiterbewegung dagegen in entgegengesetzter Richtung (Linkslauf), so erhält jetzt das Zählwerk 31, welches durch die kreuzweise Anordnung der Kontakte bei Linkslauf die Überlappungen der Segmente 34, 35 zählt, Strom vom Pluspol der Stromquelle 38 über 18v, 34, 33, 35 zum Minuspol, wodurch die Differenz in der Anzahl gezählter Schritte ausgeglichen wird.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Steuerung und Regelung einer beliebigen Anzahl von Einzelbewegungen mechanischer Einrichtungen durch mehrere einem Signalspeicher entnommene Steuersignalfolgen, wobei jede der Einzelbewegungen in zeitliche Abschnitte zerlegt und diese im Speicher markiert werden, bei der durch den Signalspeicher erfolgenden Wiedergabe das zeitliche Auftreten der Ab- schnitte nut dem der ihnen zugeordneten Markierungen verglichen wird und etwaige zeitliche Abweichungen zwischen beiden gegebenenfalls die betreffende Einzelbewegung nachregeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung und die Regelung unabhängig voneinander vorgenommen werden, indem die Regelung der von Anfang an durch die Steuerung bewirkten Bewegung nur im Falle des Auftretens zeitlicher Abweichungen einsetzt, wobei zusätzlich die Entnahmegeschwindigkeit der Steuersignalfolge in Richtung der Wiederherstellung einer Koinzidenz des Auftretens der Bewegungsabschnitte und der Markierungen geändert werden kann, und daß gegebenenfalls bei überschreiten einer vorgegebenen Differenz zwischen den abgelaufenen, im Speicher markierten Abschnitten und den abgelaufenen Ab- schnitten der Einzelbewegung die mechanische Einrichtung stillgesetzt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Änderung der Entnahmegeschwindigkeit einer Steuersigaalfolge gleichzeitig eine gleich große Änderung hinsichtlich aller anderen Steuersignalfolgen hervorgerufen wird. 3. Verfahren nach Ansprach 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierung aufeinanderfolgender Bewegungsabschnitte durch Wellen- oder Impulszüge altemierend verschiedener Art, z. B. verschiedener Frequenz, Amplitude usw., erfolgt. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen einer bestimmten Stellung einer Einzelbewegung eine Umschaltung derart erfolgt, daß die bisher für diese Einzelbewegung verwendeten Wellen- oder Impulszüge von jetzt an zur Steuerung einer anderen Einzelbewegung benutzt werden. 5. Verfahren nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Richtungsumkehr einer Einzelbewegung das Vorzeichen einer allfällig vorhandenen Differenz geändert wird. 6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Wiedergabe der ü, n Signalspeicher markierten elektrischen Signalfolgen zur Herstellung der Koinzidenz der Teilabschnitte der Einzelbewegung mit den Signalfolgen des Speichers eine elektromechanische Einrichtung, z. B. Schalter, vorgesehen ist, von der je eine Schaltbahn einem gespeicherten Teilabschnitt zugeordnet und jede Schaltbahn in zwei Teilstrecken unterteilt ist, an welche zwei verschiedene Schaltelemente angeschlossen sind, die im Falle einer notwendigen Korrektur der Einzelbewegungen gegenüber der Entnahmegeschwindigkeit der Signalfolgen die Korrektur in verschiedenem Sinne vornehmen, je nachdem über welcher Teilstrecke sich eine mit der Einzelbewegung gekoppelter, der elektromechanischen Einrichtung zugehöriger Abnehmer befindet, und daß gegebenenfalls Zählwerke für die beiden Arten von abgelaufenen Abschnitten vorgesehen sind, welche bei überschreitung einer bestimmten Zähldifferenz eine elektrische Auslöseeinrichtung zur Stillsetzung der mechanischen Einrichtung zur Wirkung bringen. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromechanische Einrichtung durch Umschalten ebenfalls dazu dient, die den Teilabschnitten der Einzelbewegungen entsprechenden elektrischen Signalfolgen dem Signalspeicher zuzuführen. 8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, bei welcher die zu speichernden elektrischen Signale Schwingungen konstanter Frequenz sind, die von elektronischen Schaltanordnungen erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß dieselben elektronischen Schaltanordnungen bei der Wiedergabe infolge erhöhter Dämpfung durch Anschluß an den Speicherausgang als Resonanzverstärker wirken. 9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die abwechselnde Eingabe von elektrischen Signalfolgen in den Speicher durch abwechselndes Anlegen einer Sperrspannung an zwei Elektronenröhren im Ausgang zweier Oszillatoren erfolgt. 10. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einsetzen einer Korrektur der Entnahmegeschwindigkeit der Steuersignalfolge die veränderte Entnahmegeschwindigkeit so lange aufrechterhalten wird, bis ein entgegengesetzter Korrekturbefehl erfolgt. 11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltereinrichtung, bestehend aus vier im Kreis angeordneten Segmenten oder Schaltbahnen (Y, V', 2", 2#) und einem mit der mechanischen Einrichtung fest verbundenen KontaktfInger (6), zwei Relais (22, 23) mit je zwei Spulen (22, 22" bzw. 23', 23"*) und Umschaltkontakten (22#", 23"), sowie zwei in Serie liegende, mit ihrer Mitte an dem Kontaktfinger (6) geschaltete FElfsstromquellen (21) vorgesehen sind, wobei die Außenpole (+, -) letzterer über Ruhekontakte (13"', 14'" bzw. 18"', 19 ... ), die mittleren Schaltpfade eines doppelten dreipoligen Umschalters (7') und je eine der Spulen (22', 22" bzw. 23', 23") an je eine der Schaltbahnen (V, l", 2', 2#') angeschlossen sind und wobei die Kontakte (22"', 23 .. ) zur Umschaltung zweier Relais (24, 25) dienen, welche ihrerseits Steuereinrichtungen für die Entnahmegeschwindigkeit des Speichers bzw. für die Geschwindigkeit der mechanischen Einrichtung beeinflussen. 12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung kleinerer Steuerschritte die Folge der Schaltbahnen (Y, Y', 2", 2') sich am Umfang des Kreises zwei- oder mehrfach wiederholt, wobei korrespondierende Schaltbahnen miteinander elektrisch verbunden sind. 13. Einrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verkleinerung der Steuerschritte der Kontaktfinger eine größere Breite besitzt als die Zwischenräume zwischen den Schaltbahnen. 14. Einrichtung nach Anspruch 6 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ruhekontakte (13"', 14"" bzw. 18"', 19 ... ) von Relais (13, 14, 18, 19) gesteuert werden, die von den Wellen-bzw. Impulsgeneratoren gesteuert sind und denen weitere 18", 19") Kontakte zugeordnet (13', 14', sind, 18', die 19' Relais und 13", (15, 14" 20) ' zum Betätigen der Einschaltkupplung für den Rechts- und Linkslauf der Einzelbewegung einschalten bzw. die Generatoren an den Speichereingang legen. 15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor des Speicherelementes mit einem Widerstand in Reihe liegt, der zwecks Änderungen der Entnahrnegeschwindigkeit der Signalfolgen von einem Kontakt der Korrektureinrichtung überbrückbar ist. 16. Einrichtung nach Anspruch 6 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektromechanisches Zählwerk vorgesehen ist, welches die Anzahl der auftretenden überlappungen beim Ablauf der gespeicherten Signalfolgen zählt, und ein anderes Zählwerk vorgesehen ist, welches die überlappungen der ablaufenden Teilabschnitte der Einzelbewegung zählt. 17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählwerke nach Art der an sich bekannten Drehwähler aufgebaut sind und die Kontakte des einen Zählwerkes einzeln der Reihe nach mit je einer von vier Durchschaltleitungen (37 bis 40) verbunden sind und sich die Reihenfolge nach jedem vierten Kontakt in gleicher Weise wiederholt, während die Kontakte des anderen Zählwerkes in analoger Weise, jedoch um zwei Kontakte versetzt gegenüber dem gemeinsamen Ausgangspunkt der Zählung an dieselben Durchschaltleitungen angeschlossen sind (Fig. 2 und 3). 18. Einrichtung nach Anspruch 6 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktarme (31', 3Z) über ein Stiffsetzrelais (36) und eine Stromquelle (39) miteinander verbunden sind (Fig. 3). 19. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß entweder beim überlappen der Segmente (34 und 35) durch den Finger (33) und Schließen eines der beiden Kontakte (13v und 14v) der Relais (13 und 14) oder beim gleichzeitigen Schließen der Kontakte (181v und 191V) der Re-Wk #iß uud, 19) ein Stromfluß über die Zählwerkswicklung (32) zustande kommt, analog beim gleichzeitigen Schließen der Kontakte (131v und 14Iv) der Relais (13 und 14) oder beira überlappen der Segmente (34 und 35) durch den Finger (33) und Schließen eines der beiden Kontakte (18v und 19v) der Relais (18 und 19) ein Stromiluß, über die Zählwerkswicklung (31) zustande kommt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 890 420; Industrie-Anzeiger, 1956, Nr. 79, S. 1181 bis 1184.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE890420C (de) * 1951-09-02 1953-09-17 Guenther Dipl-Ing Budnick Verfahren zum Messen von Strecken und zum Teilen von Kreisen

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