DE1109246B - Automatische Steuerungsvorrichtung - Google Patents

Automatische Steuerungsvorrichtung

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DE1109246B
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signal
signals
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interpolator
movement
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DEE15629A
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English (en)
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Christopher Archibald Go Lemay
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EMI Ltd
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EMI Ltd
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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
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/41Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by interpolation, e.g. the computation of intermediate points between programmed end points to define the path to be followed and the rate of travel along that path
    • G05B19/4105Analog interpolation

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Description

  • Automatische Steuerungsvorrichtung Die Erfindung betrifft eine automatische Steuerungsvorrichtung. Insbesondere betrifft sie eine Vorrichtung zum Erzeugen von Signalen zur automatischen Steuerung der Verschiebung eines Teiles gegenüber einem anderen Teil. Bei diesen Teilen handelt es sich vorzugsweise, jedoch nicht ausschließlich, um einen Autogen-Schneidbrenner, der sich relativ zu einem zu schneidenden Werkstück bewegt.
  • In der eisenverarbeitenden Industrie, z. B. im Schiffbau, ist es sehr häufig notwendig, Stahlplatten nach einer vorbestimmten Umrißform zuzuschneiden. Beim Schneiden dieser Platten mit einem Schneidbrenner ist jedoch ein beträchtlicher Aufwand an Arbeitszeit und Geschick erforderlich, da der gewünschte Umriß vor Beginn des Schneidens selbst ermittelt und auf der Stahlplatte angezeichnet werden muß. Die Stahlplatten können sehr groß sein, auch kann ein hoher Genauigkeitsgrad für die zugeschnittenen Platten erforderlich sein. Es ist deshalb wünschenswert, die Verschiebung des Schneidbrenners automatisch zu steuern. Die bislang bekannten Vorrichtungen, welche eine geeignete und genaue Steuerung bewirken, sind jedoch recht kostspielig und machen im übrigen den gleichen Aufwand an Geschick und Arbeitszeit, der sonst für das Anzeichnen und Durchführen des Schneidvorgangs benötigt wird, nunmehr zum Aufstellen des Programms oder zum Erzeugen der Prototype für die Steuervorrichtung erforderlich. Weiterhin kann man auch feststellen, daß der geschnittene Umriß mitunter nicht exakt mit dem durch das Programm definierten geometrischen Ort übereinstimmt, da Schwankungen in der Arbeitsgeschwindigkeit des Schneidwerkzeuges vorkommen können.
  • Mit der Erfindung sollen diese Nachteile vermieden werden.
  • Die Erfindung geht dabei aus von einer Vorrichtung zum Erzeugen von Signalen zur automatischen Steuerung der relativen Verschiebung eines Teils gegenüber einem anderen Teil, bei welcher aus einem von einer Aufzeichnung abgenommenen Signal ein Befehlssignal abgeleitet wird, das sich zum Darstellen der Werte einer Koordinate von aufeinanderfolgenden und einen geometrischen Ort definierenden Punkten ändert und das an einen Servomotor angelegt wird, der die relative Verschiebung zwischen den Teilen in einer ersten Richtung erzeugt, während die relative Verschiebung zwischen den Teilen in einer zweiten Richtung nach Maßgabe der Werte einer anderen Koordinate der Punkte erzeugt wird.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß in einem Signalgenerator, der auf die tatsächliche relative Verschiebung zwischen den Teilen anspricht, ein Steuersignal erzeugt wird, das eine Funktion der relativen Bewegungsgeschwindigkeit der Teile zueinander ist und das auf die Einrichtungen zum Ableiten des Befehlssignals zur Änderung der Geschwindigkeit des Ableitens des Befehlssignals und damit der relativen Bewegungsgeschwindigkeit der Teile zueinander in der ersten Richtung und entsprechend auch der relativen Bewegungsgeschwindigkeit in der zweiten Richtung so einwirkt, daß die tatsächliche relative Bewegung der beiden Teile zueinander mit einer etwa konstanten Geschwindigkeit erfolgt.
  • Durch diesen Vorschlag kann der Schneidvorgang in einfacher, auch sonst für die Steuerung automatischer Werkzeugmaschinen üblicher Weise ohne Rücksicht auf die relative Bewegungsgeschwindigkeit der Teile zueinander programmiert werden, beispielsweise durch Auswahl von beliebigen Bezugspunkten entlang der zu schneidenden Kontur, die auf einen Aufzeichnungsträger gegeben werden und von dort über Interpolatoren abgenommen und zu einem dichter beieinanderliegende Punkte definierenden Befehlssignal verarbeitet werden. Die Interpolation kann dabei in bekannter Weise für eine Koordinatenrichtung oder für beide Koordinatenrichtungen vorgesehen sein.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden in Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen stellt dar Fig. 1 schematisch und zum Teil in Blockform ein Ausführungsbeispiel einer automatischen Steuervorrichtung für einen Schneidbrenner, Fig. 2 ein Schaltdiagramm für die Programmeinheit, die einen Teil der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung bildet, Fig. 3 ein Schaltdiagramm für einen der zehn Speicher, die einen Teil der in Fig, 1 gezeigten Vorrichtung bilden, Fig. 4 ein Schaltdiagramm für einen Interpolator und einen mit ihm verbundenen Selektorschalter, die einen Teil der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung bilden, Fig. 4 a ein Erläuterungsdiagramm für Fig. 4, Fig. 5 drei graphische Darstellungen, die in der Beschreibung eingehend besprochen werden, Fig. 6 eine Modifikation des Ausführungsbeispieles nach Fig. 1, Fig. 7 eine Modifikation der Interpolatoren in der Anordnung nach Fig. 6, Fig. 8 eine die Fig. 7 erläuternde graphische Darstellung.
  • In den Zeichnungen sind mechanische Wellen durch einfache gepunktete Linien und elektrische Verbindungen durch einfache, voll ausgezogene Linien dargestellt, während doppelte, voll ausgezogene Liniengruppen parallele elektrische Verbindungen bezeichnen sollen. Die automatische Schneidvorrichtung als solche ist nur durch den Brenner 1 und die Zufuhrleitung für Sauerstoff und Brenngas angegeben. Es soll angenommen werden, daß der Brenner auf einem Wagen angeordnet ist, der auf einer Führung in einer Koordinatenrichtung verschoben werden kann (die als y-Richtung definiert werden soll), während die Führung selbst in einer zweiten, senkrecht zur ersten Richtung stehenden Richtung verschieblich ist (die als x-Richtung definiert werden soll). Alternativ kann auch das zu schneidende Werkstück in einer oder in beiden Koordinatenrichtungen verschoben werden, während der Brenner in den betreffenden Richtungen unverschieblich ist. Aus Gründen der Vereinfachung wird nachfolgend jedoch nur von einer Verschiebung des Brenners gesprochen.
  • Die Verschiebungen des Brenners in x- und y-Richtung werden durch zwei Servomotoren 2 und 3 bewirkt, die den Wagen bzw. die Führung über Wellen 4 und 5 und geeignete Übertragungsvorrichtungen antreiben. Auf den Wellen befinden sich Potentiometer 6 und 7, die Wechselspannungssignale erzeugen, deren Amplituden Analogwerte für die mechanischen Verschiebungen des Brenners 1 in x- bzw. y-Richtung darstellen. Das Analogsignal aus dem Potentiometer 6 wird als Rückkopplungssignal einem Subtraktionskreis 8 zugeführt und dort von einem über den Se-Lektor 9 abgeleiteten Befehlssignal subtrahiert. Das den Ausgang aus der Einheit 8 bildende Differenzsignal wird als Eingangssignal einem Servoverstärker 10 zugeführt, dessen Ausgang wiederum den Eingang für den Servomotor 2 bildet. Entsprechend wird das Analogsignal aus dem Potentiometer 7 in einem Subtraktionskreis 11 von einem weiteren, über den Selektor 12 abgeleiteten Befehlssignal subtrahiert. Das dabei gebildete Signal läuft zu einem Servoverstärker 13, dessen Ausgang an den Servomotor 3 angelegt wird. Die Potentiometervorrichtungen 6 und 7 können jeweils eine Serie von in Kaskade geschalteten Spannungsteilern enthalten, damit ein hoher Genauigkeitsgrad für die Analogsignale entsteht.
  • Die Vorrichtungen, die zum Erzeugen der über die Selektoren 9 und 12 abgeleiteten Befehlssignale dienen, erhalten ihre Eingangsinformation aus einer Leseeinheit 16, die zum Ablesen eines Lochstreifens eingerichtet ist, wie er beispielsweise bei Streifenfernschreibern verwendet wird. Die auf dem Band niedergelegte Information stellt die Werte für die x- und y-Koordinaten einer Serie von Bezugspunkten dar, welche die aus einer Stahlplatte zu schneidende Kontur definieren sollen. Diese Bezugspunkte können beispielsweise Punkte auf der Kontur selbst sein, sie können aber auch Punkte auf dem geometrischen Ort darstellen, dem der Mittelpunkt des Brenners 1 zum Erzeugen der gewünschten Kontur folgen soll. Im vorliegenden Fall soll angenommen werden, daß die Information die Werte für die Koordinaten von Punkten darstellen, die auf dem geometrischen Ort für den Mittelpunkt des Brenners liegen, wobei für den Schnitt berücksichtigt sein muß, daß der Brenner einem Schneidwerkzeug mit vorgegebenem Radius (in der Größenordnung Millimeter) äquivalent ist, bei dem die Größe des Radius von der Betriebsgeschwindigkeit des Brenners und von anderen Faktoren abhängt.
  • Für die Signale der x-Koordinate ist eine Speicheranordnung 17 vorgesehen, die aus fünf Einzelspeichern X1 bis X5 besteht. Eine entsprechende Speicheranordnung 18 mit fünf Einzelspeichern Y 1 bis Y5 ist für die Signale der y-Koordinate vorgesehen. Der Aufbau der Speicher X 1 bis X 5 und Y1 bis Y5 wird weiter unten beschrieben, es möge jedoch bereits hier erwähnt werden, daß die Speicher so arbeiten, daß ein einem Einzelspeicher zugeführtes Signal durch den Speicher in eine Wechselspannung umgesetzt wird, deren Amplitude ein Analogwert der Dimension ist, die durch das auf dem Band verschlüsselte Signal dargestellt ist. Es wird jedes durch die Leseeinheit 16 abgelesene Signal parallel allen Speichern in den Speicheranordnungen 17 und 18 zugeführt, jedoch nur von dem einen Speicher angenommen, der vorher von einer Programmeinheit 20 auf »Empfang« geschaltet worden ist.
  • Die Signale sind auf dem Band so verschlüsselt, daß die x-Werte der Bezugspunkte in Zweiergruppen auftreten und sich mit den Signalen für die y-Werte der gleichen Bezugspunkte abwechseln. Wie weiter unten noch erläutert wird, erfolgt die Annahme der Signale in einer vorbestimmten Reihenfolge, wobei die Programmeinheit teilweise über eine Leitung 19 durch die Leseeinheit 16 gesteuert wird. Die Analogsignale in den Speicheranordnungen 17 und 18 werden in Gruppen von drei Signalen gleichzeitig an Interpolatoren 21 bzw. 22 gelegt. In diesen Interpolatoren werden Befehlssignale für Punkte hergestellt, die so eng beieinander liegen, daß sie scheinbar kontinuierliche Darstellungen der Veränderungen der x- und y-Koordinaten längs dem gewünschten geometrischen Ort sind. Die Auswahl der Signale aus den Speicheranordnungen 17 und 18 zum Zuführen zu den Interpolatoren 21 und 22 wird durch Selektorschalter 23 bzw. 24 bewirkt.
  • Die Interpolatoren 21 und 22 führen eine quadratische Interpolation der x- und y-Dimension als Funktion eines unabhängigen nichtgeometrischen Parameters 0 aus. Der Wert dieses Parameters wird in grobem Maßstab durch die Winkelverschiebung einer Welle 25 dargestellt. Diese Welle 25 wird über ein Untersetzungsgetriebe 27 durch eine Welle 26 angetrieben, welche mit hoher Geschwindigkeit umlaufen kann und die ihrerseits durch einen Servomotor 28 angetrieben wird. Die Winkelverschiebung der Welle 26 stellt ebenfalls den Wert des Parameters 0 dar, und zwar in einem feineren Maßstab gegenüber der Welle 25.
  • Die bereits erwähnten Selektoren 9 und 12 (d. h. die Kontaktarme der betreffenden Selektorschalter), die zum Abnehmen der Befehlssignale dienen, sind in gleicher Winkelstellung auf der Welle 26 befestigt. Sobald sich die Welle 26 dreht, läuft der Selektor 9 zyklisch über eine Serie von Ausgangskontakten 29, denen Spannungen aus dem Interpolator 21 in solcher Weise zugeführt werden, daß das von dem Selektor 9 abgenommene Signal das benötigte Befehlssignal für die x-Koordinate darstellt. Gleichzeitig läuft der Selektor 12 zyklisch über eine Serie von Ausgangskontakten 30 des Interpolators 22 und nimmt das Befehlssignal für die y-Koordinate ab. Durch die Welle 25 wird ein Schalter 31 in solcher Weise betätigt, daß einmal pro halber Umdrehung der Welle 25 ein Ausgangsimpuls von positiver Polarität erzeugt wird. Diese Ausgangsimpulse bilden die Grundtaktimpulse für die Programmeinheit 20.
  • Das Speisesignal für den Servomotor 28 stammt aus einem Verstärker 32. Zum Erzeugen des Eingangssignals für diesen Verstärker 32 wird der Läufer 33 eines Generators 34 durch die Welle 4 und der Läufer 35 eines ähnlichen Generators 36 durch die Welle 5 angetrieben. Auf den Wellen 4 und 5 befinden sich weiterhin übliche Tachogeneratoren 37 bzw. 38, deren Ausgangsspannungen den Feldwicklungen 39 und 40 der Generatoren 34 und 36 in der angezeigten Weise zugeführt werden. Da die Ausgänge aus den Tachogeneratoren 37 und 38 die Werte bzw. darstellen, stellen die Ausgänge aus den Läufern 33 und 35 der Generatoren 34 und 36 die Werte bzw. dar. Die Läufer 33 und 35 liegen in Serie zwischen dem Abgriff eines Spannungsteilers 41 und der Eingangsklemme 42 des Verstärkers 32. Hierdurch wird für den Verstärker 32 ein Eingangssignal vom Wert erzeugt, wobei k die vom Abgriff des Spannungsteilers 41 abgenommene Spannung darstellt. Der Spannungsteiler 41 ist darüber hinaus so einjustiert, daß k die erforderliche Geschwindigkeit des Brenners 1 darstellt. Da das Quadrat der tatsächlichen Geschwindigkeit des Brenners 1 darstellt, die als bezeichnet werden soll, ergibt das dem Verstdrxer 32 zugeführte Eingangssignal eine Spannung, die den Fehler in dem Quadrat der Geschwindigkeit des Brenners 1 darstellt. Der Ausgangswert aus dem Verstärker 32 bewirkt über den Servomotor 28 eine Beeinflussung der Änderungsgeschwindigkeit des weiter oben erwähnten Parameters 0 in solcher Weise, daß der Wert gleich dem Wert von k gehalten wird.
  • Durch die Welle 26 wird ein Tachogenerator 43 angetrieben, dessen Ausgangssignal proportional ist. Dieses Ausgangssignal wird als negatives Rückkopplungssignal dem Verstärker 32 zugeführt und damit in auch sonst üblicher Weise das Stabilisieren der Servoschleife unterstützt. Entsprechend dient der Ausgang aus den Tachogeneratoren 37 und 38 als negative Rückkopplung für die Verstärker 10 und 13 zum Stabilisieren der betreffenden Servoschleifen. Da das Befehlssignal ein Wechselspannungssignal ist, andererseits die Servomotoren Gleichstromsignale benötigen, enthalten die Subtraktionskreise 8 und 11 phasenempfindliche Gleichrichter.
  • Die Erfindung ist nicht auf eine besondere Bauweise derjenigen Komponenten, die zum Ableiten der Befehlssignale dienen, beschränkt. In den Fig. 2 bis 4 ist als Beispiel ein geeigneter Aufbau für diese Komponenten erläutert, der in Verbindung mit binärdezimal verschlüsselt aufgezeichneten Werten für die x- bzw. y-Koordinate der jeweiligen Punkte verwendbar ist. Ein Signal nimmt fünf Spuren auf dem Band ein, von denen jede einer Dezimalziffer entspricht. Somit kann jeder Koordinatenwert mit einer Genauigkeit von 1:100 000 ausgedrückt werden. In jeder Spur können bis zu fünf Löcher vorhanden sein, die in Abhängigkeit von ihrer Position jeweils eine binäre Ziffer darstellen. Da jedoch nur vier binäre Ziffern benötigt werden, um eine Dezimalziffer auszudrücken, wird die fünfte Position (24) nur für Signale mit besonderen Anweisungen benutzt. Ein Beispiel für ein solches Signal ist weiter unten beschrieben. Die Leseeinheit 16 ist so beschaffen, daß sie eine Spur jeweils zu der Zeit abtastet, zu der ein positives Signal in der Eingangsleitung CL (Fig. 2) erscheint, das die elektromechanische Klaue in der Leseeinheit 16 speist. Sobald in irgendeiner der binären Positionen 20 bis 23 ein Loch abgetastet worden ist (bei gespeister Klaue), wird ein positiver Impuls in die betreffende binäre Ausgangsleitung A 1 bis A a abgegeben. Diese Ausgangsleitungen A 1 bis A 4 sind mit den Eingängen für die Speicheranordnungen 17 und 18 verbunden.
  • Sobald jedoch in entsprechender Weise ein Loch in der fünften Position (24) abgetastet worden ist, wird ein positiver Impuls an die Relaisspule RLC geführt. Ein solches Signal kann dazu dienen, den übergang der Vorrichtung in die Ausgangsstellung einzuleiten. In der Praxis können weitere Kombinationen von binär verschlüsselten Signalen in Verbindung mit einem Loch in der 24-Position benutzt werden, um andere Steuerfunktionen in der Vorrichtung einzuleiten, beispielsweise alle beweglichen Teile innerhalb der Vorrichtung in die Grundstellung zu bringen, und die Vorrichtung anzuhalten. Da jedoch diese Verhältnisse in der Technik durchaus bekannt sind, sollen sie hier nicht weiter beschrieben werden.
  • Die Leitung 19 in Fig. 1 geht von einer Ausgangsklemme TR in der Leseeinheit 16 aus, an welcher eine positive und als -»Trip-Spannung« bezeichnete Spannung erscheint, außer wenn die Ableseklaue gespeist ist. Sobald die Trip-Spannung erscheint, wird die Relaisspule RLA gespeist: Im übrigen soll die Leseeinheit 16 nicht in Einzelheiten erläutert werden, da, wie bereits erwähnt, die geeigneten Leseeinheiten, beispielsweise für das Ablesen von Fernschreibstreifen, bekannt sind.
  • In Fig. 2 bis 4 sind die Relaisspulen nur schematisch als Blocks dargestellt, da der Aufbau solcher Relais bekannt ist. Die Bezugszeichen sind so gewählt, daß der Schalter A von der Relaisspule RLA, die Schalter D 1 und D 2 durch die Relaisspule RLD usw. betätige werden. Jeder Schalter ist mit einem Schaltbügel und zwei Kontakten dargestellt, von denen der eine schwarz ausgefüllt und der andere in Umrissen dargestellt ist. Hierbei soll der Schaltbügel gegen den schwarz ausgefüllten Kontakt anliegen, wenn die betreffende Spule abgeschaltet ist, und gegen den nicht ausgefüllten Kontakt anliegen, wenn die betreffende Spule erregt ist. Zusätzlich werden in einigen Teilen der Vorrichtung Stufenschalter verwendet. Auch der Stufenmechanismus für einen solchen Schalter ist nur in Blockform gezeigt, da solche Vorrichtungen in der einschlägigen Technik bekannt sind.
  • Der Hauptteil der Programmeinheit 20 wird durch einen Stufenschalter SWA gebildet, der acht mit den Bezugszeichen SWAa bis SWAh bezeichnete Kontaktbänke besitzt. In der Praxis kann der Schalter SWA aus zwei miteinander gekoppelten Schaltern zusammengesetzt sein. In jeder Kontaktbank sind einundzwanzig Kontakte enthalten, und jede Kontaktbank besitzt ihren eigenen drehbaren Selektor. Die mechanische Verbindung der Selektoren ist in Fig. 2 nicht dargestellt. Die Schrittspule für die Selektoren ist mit SWAL bezeichnet, sie ist in Serie mit Unterbrecherkontakten SWAi geschaltet. Sobald in der obenerwähnten Weise die Relaisspule RLA durch die Trip-Spannung gespeist ist, wird über den Schalter A eine positive hohe Spannung +H. T. den Kontakten SWAi und der Stufenspule SWAL zugeführt. Hierdurch rückt der Stufenschalter zurück in die Kontakt-Grundstellung »1«, in welcher die Unterbrecherkontakte SWAi über den Selektor der Bank SWAa kurzgeschlossen sind. Dieses Zurückrücken in die Kontaktstellung »1« erfolgt von jeder beliebigen Kontaktstellung aus, unabhängig davon, in welcher Stellung sich die Selektoren vorher befunden haben. Wenn die Leseeinheit die Position 24 abtastet und gleichzeitig die Relaisspule RLC gespeist ist, wird die Spannung -!- H. T. durch den Schalter C von den Kontakten »2« bis »21« der Bank SWAb abgeschaltet, so daß während dieses Rückkehrvorganges die Ableseklaue nicht betätigt wird und die Leseeinheit nicht zum Abtasten der nächsten Station oder Reihe in der Aufzeichnung vorrückt. Wenn der Stufenschalter in dieser Weise in die Grundstellung »1« zurückgekehrt ist, bleibt er so lange ruhend, bis die Arbeit der Interpolatoren 21 und 22 beginnt und positive Impulse in Intervallen über den Schalter 31 der Leseeinheit zugeführt werden.
  • Es soll vorausgesetzt werden, daß nach der Rückkehr des Stufenschalters SWA in die Grundstellung und als Ergebnis der Anfangsausrichtung der Teile zueinander alle Speicher X 1 bis X 5 so gesetzt sind, daß in ihnen eine Spannung gespeichert ist, welche dem Wert x" der x-Koordinate eines Bezugspunktes P entspricht, und daß alle Speicher Y 1 bis Y 5 so gesetzt sind, daß in ihnen der Wert y" der y-Koordinate dieses Punktes gespeichert ist (Fig. 5 a). ES soll weiterhin angenommen werden, daß ein Stufenschalter SWB sich in der dargestellten Stellung befindet, während die Ausgänge aus den Interpolatoren 21 und 22 von der »parabolischen« Brücke PB 1 in 21 und der entsprechenden Brücke in 22 abgenommen werden (diese beiden Brücken werden weiter unten beschrieben). Trotz der Arbeit der Interpolatoren bleiben die Befehlssignale konstant und stellen x" bzw. y" dar, wobei der Brenner 1 am Startpunkt des Schneidvorganges angeordnet ist. Dieser Vorgang der Anfangsausrichtung der Teile kann durch Betätigung von Hand erfolgen, wird jedoch vorzugsweise automatisch bewirkt. Dies ist bereits an anderer Stelle beschrieben und braucht daher hier nicht näher erläutert zu werden.
  • In jedem der Interpolatoren 21 und 22 sind zwei parabolische Brücken angeordnet. Die Interpolation wird abwechselnd durch diese beiden Brücken bewirkt, und zwar während derjenigen Intervalle, die durch die halben Umdrehungen der Welle 25 bestimmt werden. Der auf der Welle 25 befindliche Schalter 31, der jede geeignete Bauart besitzen kann, erzeugt während jedes Intervalls der Wirksamkeit einer Brücke einen positiven Impuls, dessen tatsächliche Abstimmung jedoch nicht kritisch ist. Während die Interpolatoren 21 und 22 die die Werte x" und y. darstellenden Befehlssignale erzeugen, speist der Impuls aus dem Schalter 31 die Relaisspule RLD. Hierdurch wird der Schalter D 1 geschlossen und die Spannung +H. T. der Eingangsleitung CL durch die Klaue der Leseeinheit zugeführt, und zwar über den Kontakt »1« der Bank SWAb. Hierdurch erhält ebenfalls Schrittschaltwerk SW BM für den Stufenschalter SWB einen Impuls, wodurch dieser im Ergebnis um einen Schritt in die Stufe »1« vorrückt. Die Leseeinheit rückt zur nächsten Spur auf dem Band vor, wobei die positive Spannung in der Leitung 19 verschwindet. Hierdurch wird das Relais RLA abgeschaltet, so daß der Schalter Am geöffnet wird und das Schrittschaltwerk SWAi über SWAL einmal schaltet. Hierdurch rücken die Selektoren SWA zum Kontakt »2« vor. Wenn sich der Schalter SWB in der Stellung » 1 « befindet, wird dem Selektor der Kontaktbank SWAc Erdpotential zugeführt, das von dort aus über den Kontakt »2« dieser Kontaktbank zu der Eingangsklemme A 6 des Speichers X 4 geleitet wird. Dies stellt ein Signal dar, welches den Speicher X4 auf Empfang schaltet.
  • Durch das Vorrücken des Selektors der Bank SWAb in die Stellung »2« wird das Einspeisen der Spannung +H. T. in die Leitung CL für die Klaue unterbrochen. Hierdurch wird die Klaue gelöst, die positive Spannung erscheint wiederum in der Leitung 19, die Relaisspule RLA wird wiederum gespeist, der Schalter A geschlossen und die Spannung +H. T. wiederum der Eingangsleitung CL für die Klaue zugeführt (wobei der Schalter C in der- dargestellten Stellung liegt). Hierdurch rückt die Leseeinheit zur nächsten Spur vor. Durch dieses Vorrücken wird wiederum erneut die positive Spannung bei TR abgeschaltet, so daß der beschriebene Zyklus erneut abläuft. Dieser Zyklus wiederholt sich durch die übrigen zwanzig Stellungen des Stufenschalters SWA, bis der Schalter wieder in die Stellung »1« zurückkehrt und dort zum Empfang des nächsten Impulses aus dem Schalter 31 bereitsteht. Somit wird durch Betätigung des Selektors für die Bank SWAc das Erdpotential aufeinanderfolgend 'den Eingangsklemmen A 6 bis A 10 der Speicher X 4, X 5, Y 4 und Y 5 zugeführt. Zur gleichen Zeit werden zwanzig Spuren durch die Leseeinheit ? 6 auf dem Band abgetastet, und die entsprechenden Impulse werden den Klemmen A 1 bis A 4, die allen Speichern gemeinsam zugeordnet sind, zugeführt.
  • In dem Erläuterungsdiagramm der Fig. 5 ist der geometrische Ort, der durch die Befehlssignale beschrieben werden soll, dargestellt. Die Punkte P, Q, R, S und T sind einige derjenigen Punkte, die als Bezugspunkte gewählt worden sind. Diese Punkte sind ohne Rücksicht auf ihren Abstand längs dem geometrischen Ort, sondern nur mit Rücksicht auf die Arbeitsweise der Interpolatoren 21 und 22 ausgewählt. Der Punkt P ist der Ausgangspunkt, die Punkte R und T wurden gewählt, weil sie Eckpunkte darstellen, und die Punkte Q und S wurden gewählt, weil die Interpolatoren 21 und 22 gleichzeitig drei Eingangsspannungen benötigen. Die Spannen P-R und R-T sind so gewählt, daß die Interpolation bei Anwendung einer quadratischen Interpolation noch innerhalb der zulässigen Toleranz liegt.
  • Es werden die obenerwähnten zwanzig Spuren auf dem Band durch vier Signale von je fünf Dezimalziffern eingenommen, die jeweils die Werte fürx2,xs,yzundy3 darstellen. Hierbei sind die Speicher X 4, X 5, Y 4 und Y5 so geschaltet, daß sie die betreffenden Signale annehmen. Danach folgen dann weitere Ablesezyklen von je zwanzig Dezimalziffern, welche die Werte für x4, x3, y4 und y3 usw. darstellen, wobei der Stufenschalter SWB jeweils vor jedem Zyklus um eine Stellung vorrückt. Hierdurch werden die betreffenden Speicher selektiv zur Annahme der entsprechenden Signale geschaltet. Die Reihenfolge, in der diese Speicher auf Annahme geschaltet werden, kann durch ein entsprechendes Verbinden der Speichereingangsklemmen mit den verschiedenen Gruppen von je fünf Kontakten auf den Kontaktbänken SWAc bis SWAh bestimmt werden.
  • Der Aufbau eines einzelnen Speichers ist am Beispiel des Speichers X4 in Fig. 3 dargestellt. Der Speicher besteht aus fünf im wesentlichen identischen Einheiten, von denen jeweils eine für eine der fünf Dezimalstellen bestimmt ist; in der Zeichnung ist nur die für die Dezimalstelle der höchsten Ordnung bestimmte Einheit in Einzelheiten gezeichnet und mit dem allgemeinen Bezugszeichen D 104 bezeichnet. Die Einheit enthält zehn Sammelschienen B 0 bis B 10, die mit zehn in gleichem Abstand angeordneten Abgriffen eines Spartransformators T 1 verbunden sind. Der Spartransformator wird durch Wechselspannung mit Bezugsamplitude gespeist. Die Sammelschienen B 0 bis B 9 können selektiv vermittels einer Schalteranordnung E 2, F 2, F 3, G 2 bis G 5, H 2 und H 3 mit einer Ausgangsklemme X4, verbunden werden. Die Schalteranordnung bildet in bekannter Weise ein Entschlüsselungsnetz. Die Schalter werden selektiv durch die Relaisspulen RLE bis RLH betätigt (wobei wiederum einander entsprechende Bezugsbuchstaben das jeweilige Zusammenwirken andeuten sollen). Jede Relaisspule ist mit einem der Halteschalter El, F 1, G 1 oder H 1 sowie mit drei Gleichrichtern verbunden. Von den Gleichrichtern sind einige mit dem Bezugszeichen MR bezeichnet. (Dieser Schaltkreis ist in seinem Aufbau und seiner prinzipiellen Wirkungsweise bereits an anderer Stelle beschrieben, braucht daher hier nicht weiter erläutert zu werden.) Die Relaisspulen können nur erregt werden, wenn gleichzeitig positive Spannungen an die Ausgangsklemmen A 1 bis A 4 der Leseeinheit und Erdpotential an die Klemme A 6, die den Relaisspulen RLE bis RLH gemeinsam zugeordnet ist, angelegt wird. Eine erregte Relaisspule bleibt so lange in dem erregten Zustand, bis das Erdpotential wiederum an die Klemme A 6 angelegt wird, und zwar ohne gleichzeitige Speisung der entsprechenden Ausgangsklemme A 1 bis A 4 der Leseeinheit mit positiver Spannung.
  • Die Entschlüsselungsnetze der übrigen vier Einzelheiten des Speichers sind nur als Rechtecke mit den Bezugszeichen D 103 bis D 100 bezeichnet. Die zugehörigen Relaisschaltungen zum Betätigen der Entschlüsselungsnetze sind ebenfalls als Rechtecke dargestellt und tragen die Bezugszeichen RD 103 bis RD 100: Die Ausgangsklemmen A 1 bis A 4 der Leseeinheit sind mit allen Relaisschaltungen in dem dargestellten Speicher und darüber hinaus mit allen Relaisschaltungen in allen Speichern verbunden. Jede Relaisschaltung besitzt jedoch eine individuelle Klemme, die der Klemme A 6 gleich ist und zum Schalten des Speichers auf »Empfang« dient.
  • Die entsprechenden Klemmen A 7 bis A 10 dienen zum Schalten der Relaisschaltungen RD 103 bis RD 100 auf »Empfang«. Aus den Zeichnungen geht hervor, daß die Klemmen A7 bis A 10 (Fig. 4) mit den Kontakten »2« bis »6« der Kontaktbänke SWAc, SWAe und SWAg verbunden sind (Fig. 2). Die entsprechenden Klemmen zum Schalten der übrigen Speicher auf »Empfang« sind mit den jeweiligen Kontaktbänken des Stufenschalters SWA in der in Fig. 2 angedeuteten Weise verbunden.
  • Die durch die Entschlüsselungsnetze D103 bis D100 ausgewählten Ausgangsspannungen werden nicht direkt der Ausgangsklemme X40 zugeführt, sondern über eine Serie von Transformatoren T2 bis T 5 in die Leitung vom Schalter E 2 zur Ausgangsklemme X4, eingespeist. Jeder Transformator transformiert im Verhältnis 1.0:1 abwärts. Die Transformatoren sind so angeordnet, daß die Amplitude der an der Klemme X40 auftretenden Ausgangsspannung der Analogwert der fünfstelligen durch die Zustände der jeweiligen Entschlüsselungsnetze dargestellten Dezimalzahl ist.
  • Falls beispielsweise in Fig.2 der Stufenschalter SWB in der Stellung » 1 « und der Stufenschalter SWA ebenfalls in der Stellung »1« steht und der Ablesezyklus in der Ableseeinheit 16 begonnen hat, werden die in den ersten fünf abgelesenen Spuren dieses Zyklus abgetasteten Dezimalziffern aufeinanderfolgend an die fünf in Fig. 3 dargestellten Speichereinheiten angelegt, und zwar nach Maßgabe des aufeinanderfolgenden Zuführens von-Erdpotential über die Stufenschalter SWB und SWA an die Klemmen A 6 bis A 10 des Speichers X4. Durch diese Aktion wird gleichfalls eine in dem Speicher X4 noch vorhandene alte Information gelöscht, da durch das Anlegen von Erdpotential an die Klemme A 6 jedes der Relais RLE bis RLH so lange abgeschaltet wird, bis gleichzeitig ein positives und eine binäre Ziffer vom Wert »1« darstellendes Signal der betreffenden Klemme A 1 bis A 4 in der Leseeinheit zugeführt wird.
  • Es soll angenommen werden, daß die Darstellung in Fig. 4 den Interpolator 21 zeigt. Dieser Interpolator enthält im wesentlichen parabolische Brücken, die mit dem Sammelbezugszeichen PB 1 und PB 2 bezeichnet sind. Die Brücke PB 1 enthält zwei Transformatoren T 6 und T7, die auf getrennten und durch das gestrichelte Rechteck angedeuteten Kernen TC 6 und TC7 gewickelt sind. Die Transformatoren TC6 und TC7 besitzen zahlreiche Wicklungsabschnitte, die untereinander in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise verbunden sind. Der Transformator T 6 soll als »linearer« Transformator und der Transformator T7 als »quadratischer« Transformator bezeichnet werden. Die in der Praxis vorhandene unterschiedliche Anzahl der Windungen in den Wicklungsabschnitten ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Die Brücke PB 2 besitzt den gleichen Aufbau wie die Brücke PB 1 und besteht aus einem linearen Transformator T8 und einem quadratischen Transformator T 9. In Fig. 4 liegen bei den Brücken PB 1 und PB 2 jeweils die linearen Transformatoren T 6 und T8 und die quadratischen Transformatoren T7 und T9 nicht untereinander, sondern einander schräg gegenüber. Diese Darstellungsweise ist lediglich gewählt, um die Darstellung der Ausgangsverbindungen in der Zeichnung übersichtlicher gestalten zu können.
  • Jede Brücke ist mit dreizehn Ausgangs-Kontaktpaaren gezeigt, wobei die beiden Kontakte jedes Kontaktpaares untereinander elektrisch leitend verbunden sind. Die Ausgangskontakte der Brücke PB 1 sind mit S 1 a bis S 13 a und S 1 b bis S 13 b, diejenigen der Brücke PB 2 mit S 14a bis S 26a und S 14b bis S 26 b bezeichnet. Die Kontakte mit gleicher Zahl und nur unterschiedlichem Index a bzw. b bilden jeweils das zusammengehörige Kontaktpaar. Die Kontakte sind in vier Kontaktbänken so angeordnet, daß in jeder Bank nur Kontakte mit ungerader oder mit gerader Bezugszahl vorhanden sind. In der Zeichnung sind die Kontaktbänke geradlinig untereinander dargestellt, in der Praxis sind sie jedoch winkelförmig um die Achse der Welle 25 (Fig. 1) so herumgelegt, daß vier kreisförmige Kontaktbänke entstehen. Auf der Welle 25 ist bei dieser Anordnung ein Selektor für diese Kontakte vorgesehen, welcher vier mechanisch miteinander gekoppelte und elektrisch voneinander isolierte Bürsten B 1, B 2, B 3 und B 4 besitzt. Die Bürste B 1 ist leitend mit dem einen Ende und die Bürste B 4 leitend mit dem anderen Ende eines Spartransformators T10 verbunden. In entsprechender Weise sind die Bürsten B 2 und B 3 mit den Enden eines weiteren Spartransformators T 11 verbunden. Die Spartransformatoren T 10 und T 11 sind linear abgegriffen. Die Abgriffe sind mit einer Serie von Ausgangskontakten 29 verbunden, an denen, wie zu Fig. 1 erläutert, die Ausgangsspannungen für den Selektor 9 auf der Welle 26 abgenommen werden können.
  • Die parabolische Brücke PB 1 besitzt drei Eingangsleitungen UI., U2 und U3, entsprechend besitzt die parabolische Brücke drei Eingangsleitungen U4, U 5 und U 6. Die Leitungen U 3 und U 1 sind mit den entsprechenden Selektoren für die Kontaktbänke SWCa und SWCb des Stufenschalters SWC verbunden. Jede Kontaktbank besitzt sechs Stellungen. In entsprechender Weise sind die Selektoren eines Stufenschalters SWD mit den zwei Kontaktbänken SWDa und SWDb mit den Leitungen U4 und U6 verbunden. Wie aus Fig.4 hervorgeht, sind die Kontakte der Kontaktbänke der Stufenschalter SWC und SWD in zyklischer Reihenfolge mit den Ausgangsklemmen X 1o, X3, und X5, der Speicher X l, X 3 bzw. X 5 verbunden. Die Schrittschaltwerke für die Schalter sind durch das Rechteck SWCM bzw. SWDM angegeben. Die Schalter SWC und SWD rücken jeweils abwechselnd zu der Zeit um eine Stellung vor, zu der der Schalter 31 einen Ausgangsimpuls erzeugt. Zu diesem Zweck werden die Ausgangsimpulse aus dem Schalter 31 über einen durch die Welle 26 angetriebenen Kommutator 31a den Schrittschaltwerken .SWCM und SWDM zugeführt. Die Eingangsleitungen U2 und U 5 sind permanent mit den Ausgangsklemmen X 2, und X 4, der Speicher X 2 bzw. X 4 verbunden.
  • Die Windungszahl in den linearen Transformatoren T 6 oder T 8 zwischen den jeweiligen Eingangsleitungen der Brücken soll die Intervalle des Parameters J definieren. Damit stellen die Spannungen an den Ausgangskontakten S enger beieinander liegende Werte von O dar, die zwischen den jeweiligen Intervallen liegen. Die in den benachbarten Ausgangskontakten der Brücken erzeugten Spannungen werden abwechselnd durch die Bürsten B 1 bis B 4 über die Transformatoren T10 bzw. T 11 gelegt. Diese Transformatoren bilden in Verbindung mit der Kontaktserie 29 und dem Selektor 9 eine lineare Subinterpolation der durch die parabolischen Brücken erzeugten Ausgangsspannungen.
  • Die Theorie für die Wirkung der parabolischen Brücken ist in Einzelheiten bereits anderweitig beschrieben, soll jedoch an dieser Stelle zwecks besserer Veranschaulichung nochmals in Fig. 4 a für die Brücke PB 1 kurz erläutert werden. Aus Fig. 4 a geht schematisch hervor, in welcher Weise die Windungszahlen der Wicklungsabschnitte des Transformators T 7 quadratisch in bezug auf die Intervalle von U angeordnet sind und in welcher Weise die Windungszahlen der Wicklungsabschnitte des Transformators T6 linear in bezug auf diese Intervalle angeordnet sind. Die Intervalle von O werden durch die Abstände zwischen den betreffenden Ausgangskontakten angegeben.
  • In der Praxis kann die Zahl der Ausgangskontakte jeder Brücke größer sein, als dies in der Zeichnung dargestellt ist. Auch braucht die Welle 25 nicht kontinuierlich zu rotieren, sie kann vielmehr stufenweise so gedreht werden, daß der Selektor mit den Bürsten B 1 bis B 4 die Entfernung zwischen den Mittelpunkten einander benachbarter Kontakte S während jeder halben Umdrehung der den Selektor 9 tragenden Welle 26 zurücklegt. Demzufolge kann das durch das Rechteck 27 in Fig. 1 dargestellte Getriebe einen Schrittschalter oder einen Impulsmotor, der durch einen von der Welle 26 angetriebenen Schalter betätigt wird, enthalten. Der Aufbau des Interpolators 22 und des Selektorschalters 24 ist dem Aufbau des Interpolators 21 bzw. des Schalters 23 identisch.
  • Nach der anfänglichen Ausrichtung der Maschinenelemente werden allen Eingangsleitungen des Interpolators 21 Signale zugeführt, die xo darstellen. Gleichfalls werden entsprechende Signale an die Eingangsleitungen des Interpolators 22 angelegt, die yo entsprechen, und es soll angenommen werden, daß nun der Interpolationsvorgang beginnt. Wenn sich die Welle 26 dreht, bewegen sich die Bürsten B 1 bis B 4 in der in Fig. 4 niedergelegten Darstellungsweise abwärts. Während dieses Abtastens der Kontakte der Brücke PB 1 werden in den Speichern X 4 bzw. X 5 die Signale x1 und x2 erzeugt und den Eingangsleitungen U 5 und U 6 der Brücke PB 2 zugeführt. Sobald die Bürsten B 1 bis B 4 von der Brücke PB 1 zur PB 2 übergehen, beginnt sich der von dem Selektor 9 abgenommene Ausgang des Interpolators 21 zu verändern, und zwar stellt er die x-Werte für eng beieinander liegenden Punkte auf der in Fig. 5 (b) dargestellten Kurve x = f (O) innerhalb des Intervalls (9o bis 02 dar. Entsprechend verändert sich der über den Selektor 12 abgenommene Ausgang aus dem Interpolator 22 und stellt die y-Werte für die entsprechenden Punkte auf der in Fig. 5(c) dargestellten Kurve y=f (O) dar.
  • Während dieses Interpolationsvorganges werden in den Speichern X1 bzw. X2 Signale erzeugt, die die Werte für x3 und x4 darstellen. In gleicher Weise werden in den Speichern Y 1 und Y 2 Signale für die Werte y3 bzw. y4 erzeugt, so daß Signale x2, x3 bzw. x4 den Eingangsleitungen U 1, U 2 und U 3 der Brücke PB 1 zugeführt werden, bevor die Bürsten B 1 bis B 4 am Ende der Brücke PB 2 angekommen sind. Infolgedessen kann die Interpolation ohne Unterbrechung weitergeführt werden. Diese für den Interpolator 21 geschilderten Verhältnisse gelten auch für den anderen Interpolator 22.
  • Den graphischen Darstellungen in Fig.5(a), 5(b) und 5(c) liegt der Fall zugrunde, daß die Intervalle von O zwischen den Punkten 0o, 01, 02 usw. einander gleich sind und daß die Interpolation mit konstanter Geschwindigkeit durchgeführt wird. Aus Fig. 5(a) geht jedoch hervor, daß hierbei der Brenner 1 Abschnitte von wesentlich verschiedener Länge in aufeinänderfolgenden gleichen Zeitintervallen durchlaufen müßte, was im Interesse der Qualität des Schneidvorganges vermieden werden soll. Um diesem Nachteil abzuhelfen, wird, wie bereits weiter oben ausgeführt, die Geschwindigkeit des Servomotors 28 so gesteuert, daß die Änderungsgeschwindigkeit von O in solcher Weise variiert wird, daß die Geschwindigkeit für die Bewegung des Brenners längs dem geometrischen Ort im wesentlichen konstant bleibt.
  • Der Kraftftuß in den Kernen der Subinterpolations-Transformatoren T10 und T 11 stellt in guter Näherung die Ableitung d der durch die parabolischen Brücken erzeugten quadratischen Kurven dar. Die Transformatoren T10 und T 11 besitzen Sekundärwicklungen. Die über diese Sekundärwicklungen induzierten Spannungen werden den Kontakten SWE a und SWEb eines Übergangsschalters SWE zugeführt. Auf diese Weise kann ein Ausgangssignal erzeugt werden, welches sich so verändert, daß es jeweils den Wert d an dem Punkt der quadratischen Kurve darstellt, dessen x-Koordinate durch die Spannung an dem Selektor 9 dargestellt wird. Entsprechende Maßnahmen werden im y-Interpolator 22 zum Erzeugen von *v benutzt. Falls es gewünscht wird, können diese beiden Signale zum automatischen Kompensieren des »Radius« des Schneidwerkzeuges, d. h. des Unterschiedes zwischen dem geometrischen Ort des Werkzeuges und der effektiven Schneidkante, benutzt werden. Falls eine Radiuskompensation angewandt wird, ist es günstiger, daß die Bezugspunkte, deren Koordinaten auf der Aufzeichnung verschlüsselt sind, Punkte auf dem zu erzeugenden Muster an Stelle von Punkten auf dem geometrischen Ort des Schneidbrennermittelpunktes darstellen.
  • Die bislang beschriebene Ausführungsform stellt die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar, da die Steuerung der Änderungsgeschwindigkeit des Parameters 0 direkt in Abhängigkeit von den Geschwindigkeitskomponenten des Brenners 1 bewirkt wird. Bei dieser Anordnung kann die Schneidgeschwindigkeit im wesentlichen konstant gehalten werden mit Ausnahme der Perioden, in denen eine neue parabolische Spanne auf dem geometrischen Ort beginnt, während dieser Perioden wird die Geschwindigkeit der Interpolatorwelle 26 neu eingestellt. Diese i Periode kann sehr kurz gehalten werden.
  • In Fig. 6 ist jedoch eine Modifikation der Ausführung gemäß Fig. 1 dargestellt, bei welcher die Ausgänge aus dem Schalter SWE im Interpolator 21 und des entsprechenden Schalters im Interpolator 22 zum Erzeugen eines Signals benutzt werden, das die Geschwindigkeit des Brenners 1 darstellt. Die Ausgänge aus diesen beiden Schaltern stellen die Werte bzw. dar. Sie werden an die beiden Statorwicklungen au und 51 eines Resolvers 52 angelegt. Dieser Resolver besitzt zwei Rotorwicklungen 53 und 54, deren magnetische Achse im rechten Winkel zueinander und zur Resolverwelle 55 angeordnet sind. Die Welle 55 wird durch einen Servomotor 56 angetrieben, dessen Eingangssignal aus einem Verstärker 57 stammt. Dieser Verstärker 57 verstärkt die über der Rotorwicklung 53 erzeugte Spannung. Durch den Servomotor 56 werden die Welle 55 und damit die Rotorwicklungen in solcher Weise gedreht, daß der Ausgang aus dem Verstärker 57 auf dem Wert 0 gehalten wird. Wenn diese Bedingung erreicht ist, erhält der Ausgang aus der Rotorwicklung 54 den Wert (Hierbei ist ds definiert als ds = Ebenfalls auf der Welle 56 ist ein Tachogenerator 58 angeordnet, der in bekannter Weise eine Gschwindigkeitsrückkopplung zum Servomotor 56 zwecks Stabilisierung der Servoschleife erzeugt. Das Signal aus der Wicklung 54 wird (außer dem weiter unten beschriebenen Gleichrichter 60) auch einer Divisionsschaltung 59 zugeführt. Als zweiten Eingang erhält diese Divisionsschaltung 59 ein Signal von Bezugsamplitude, das die Maßstabseinheit innerhalb der Vorrichtung darstellt. Die Divisionsschaltung 59 ist so angeordnet, daß der Ausgang aus dieser Schaltung den Reziprokwert von ds darstellt. Dieses Ausgangssignal wird als Signal zur veränderlichen Verstärkung des Verstärkers 57 benutzt. Es läßt sich zeigen, daß durch diese Maßnahme die Empfindlichkeit des Servos praktisch unabhängig von der Winkelstellung 55 wird.
  • Zur Steuerung der Änderungsgeschwindigkeit des in den Interpolatoren 21 und 22 benutzten Parameters 0 wird der Ausgang aus der Wicklung 54 in einem Gleichrichter 60 gleichgerichtet und dann der Statorwicklung 61 eines Generators 62 zugeführt. Der Läufer dieses Generators wird durch den Servomotor 28 angetrieben. Die über dem Läufer des Generators erzeugte Spannung stellt im Ergebnis das Produkt aus und der Geschwindigkeit der Welle 25 dar. Da die Geschwindigkeit der Welle 25 als ausgedrückt werden kann, entspricht die Ausgangsspannung über dem Läufer 63 dem Wert und damit der Brennergeschwindigkeit, die von den aus den Selektoren 9 und 12 abgenommenen Befehlssignalen für x und y gefordert wird. Diese Befehlssignale werden in der beschriebenen Weise zum Steuern der Servomotoren 2 und 3 (Fig. 1) benutzt, allerdings werden in diesem Fall die Generatoren 34 und 36 auf den Wellen der Motoren 2 und 3 nicht benötigt. Die über dem Läufer 63 des Generators 62 erzeugte Spannung wird von einer aus einem Potentiometer 64 abgeleiteten Bezugsspannung k subtrahiert. Das Potentiometer 64 entspricht dem Potentiometer 41 in Fig. 1. Die resultierende Spannung wird dem Verstärker 32 für den Servomotor 28 zugeführt und stellt den Wert dar. Da der Ausgang aus dem Verstärker auf dem Wert Null gehalten wird, erfolgt durch den Motor 28 eine Drehung der Welle 25 in solcher Weise, daß ds in der benötigten Weise gleich der konstanten Spannung k wird.
  • Durch die in Fig. 6 dargestellte Anordnung wird die Brennerbewegung im wesentlichen auf konstanter Geschwindigkeit gehalten, es erfolgen allerdings einige plötzliche Geschwindigkeitsänderungen, wenn sich abrupt ändert. Diese Geschwindigkeitssprünge können durch geeignete Wahl der Bezugspunkte für die Interpolatoren vermindert werden. Es ist jedoch auch möglich, die Interpolatoren in der in Fig. 7 gezeigten Weise zu modifizieren. Bei dieser Anordnung ändert sich verhältnismäßig glatt beim Übergang von einer parabolischen Brücke auf die nächste. Um dies zu bewirken, ist die parabolische Brücke PB 2 im Interpolator 21 so modifiziert, daß der Kontakt S 14a über vier Transformatorenabschnitte 65, 66, 67 und 68 mit der Eingangsleitung U 4 anstatt direkt mit der Leitung U4 verbunden wird (das letztere ist in Fig.4 dargestellt). Die Transformatorenabschnitte 65 bis 68 sind jeweils um die Kerne der Transformatoren T8, T7, T 6 bzw. T 9 herumgelegt. Es soll angenommen werden, daß m Windungen im Transformator T 6 und n Windungen im Transformator T7 zwischen dem Kontakt S13a und der Eingangsleitung U3 angeordnet sind. Es soll weiter angenommen werden, daß m Windungen im Transformator T 8 und rr Windungen im Transformator T 9 zwischen dem Kontakt S 15a und der Eingangsleitung U4 angeordnet sind. Damit besitzen die Abschnitte 65 und 67 Windungen und die Abschnitte 66 und 68 Windungen. Die Abschnitte 65 und 66 sind gegenüber den Abschnitten 66 und 67 im negativen Sinne gewickelt.
  • In dem Erläuterungsdiagramm der Fig. 8 ist vorausgesetzt, daß zwischen dem Kontakt S 13 a und der Eingangsleitung U3 eine Spannung h und zwischen dem Kontakt S 15 a und der Eingangsleitung U 4 eine Spannung h' auftritt. Bei den parabolischen Brücken, die in Fig. 4 dargestellt sind, würde die Spannung am Kontakt S 1.4a einen Wert besitzen, der durch die Ordinate x,4 angedeutet ist. Durch die Wirkung der Abschnitte 65 bis 68 steigt diese Spannung jedoch um den Betrag an (wobei h und h' die oben angegebene Beaeutung besitzen). Als Ergebnis dieser Maßnahme wird die Änderung der Tangente beim Übergang von einer parabolischen Brücke auf die nächste wesentlich vermindert. Natürlich müssen den Abschnitten 65 bis 68 entsprechende Abschnitte auch zwischen dem Kontakt Sla und der Eingangsleitung U 1 in der Brücke PB 1 vorgesehen werden; die gleichen Modifikationen sind auch in dem zweiten Interpolator 22 notwendig.
  • Falls in der Vorrichtung gemäß Fig. 6 Mittel zum Kompensieren des »Radius« des Brenners vorgesehen werden sollen, kann eine Servoschleife, in welcher der Auflöser 50, der Servomotor 56 und der Tachogenerator 58 enthalten sind, zusätzlich als Teil der die Radiuskompensation bewirkenden Mittel benutzt werden.
  • Das Ableiten der Signale für und - braucht nicht unbedingt in der in Fig. 4 niedergelegten Weise zu geschehen. Diese Signale können auch mit anderen, hier als bekannt anzusehenden Vorrichtungen entwickelt werden.
  • Die Anwendbarkeit der Erfindung ist nicht auf die Steuerung von automatischen Schneidbrennern beschränkt. Die Erfindung kann allgemein in allen Fällen einer automatischen Verfahrenssteuerung angewandt werden, bei denen eine konstante Verrückgeschwindigkeit eines gesteuerten Teiles notwendig oder wünschenswert ist.

Claims (11)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zum Erzeugen von Signalen zur automatischen Steuerung der relativen Verschiebung eines Teils gegenüber einem anderen Teil, bei welcher aus einem von einer Aufzeichnung abgenommenen Signal ein Befehlssignal abgeleitet wird, das sich zum Darstellen der Werte einer Koordinate von aufeinanderfolgenden und einen geometrischen Ort definierenden Punkten ändert und das an einen Servomotor angelegt wird, der die relative Verschiebung zwischen den Teilen in einer ersten Richtung erzeugt, während die relative Verschiebung zwischen den Teilen in einer zweiten Richtung nach Maßgabe der Werte einer anderen Koordinate der Punkte erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Signalgenerator (33 bis 40), der auf die tatsächliche relative Verschiebung zwischen den Teilen anspricht, ein Steuersignal erzeugt wird, das eine Funktion der relativen Bewegungsgeschwindigkeit der Teile zueinander ist und das auf die Einrichtungen (16 bis 30) zum Ableiten des Befehlssignals zur Änderung der Geschwindigkeit des Ableitens des Befehlssignals und damit der relativen Bewegungsgeschwindigkeit der Teile zueinander in der ersten Richtung und entsprechend auch der relativen Bewegungsgeschwindigkeit in der zweiten Richtung so einwirkt, daß die tatsächliche relative Bewegung der beiden Teile zueinander mit einer etwa konstanten Geschwindigkeit erfolgt.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Einrichtung zum Ableiten des Befehlssignals zum Empfang diskreter Signale von der Aufzeichnung eingerichtet ist, welche die Werte von mindestens einer Koordinate von verhältnismäßig weit auseinander liegenden und den geometrischen Ort definierenden Punkten darstellen, sowie einen Interpolator enthält, der auf die diskreten Signale anspricht und als Befehlssignal ein Signal ableitet, welches sich so ändert, daß die Werte dieser Koordinate von dichter beieinander liegenden und den geometrischen Ort definierenden Punkten dargestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Interpolator (21) auf das Steuersignal anspricht und die Interpolationsgeschwindigkeit und dadurch die Geschwindigkeit, mit der die Signale von der Aufzeichnung abgenommen werden, ändert.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung in der zweiten Richtung durch einen zweiten Servomotor (3) erzeugt wird, der auf ein zweites Befehlssignal anspricht, welches durch einen anderen Interpolator (22) abgeleitet wird, der auf andere, von einer Aufzeichnung abgenommene und die Werte der anderen Koordinate der verhältnismäßig weit auseinander liegenden Punkte darstellenden Signale anspricht, wobei beide Interpolatoren (21, 22) auf ein gemeinsames bewegliches Element (25 oder 26) ansprechen, das einen gemeinsamen Parameter darstellt und durch seine Bewegungsgeschwindigkeit die Interpolationsgeschwindigkeit bestimmt.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuersignalgenerator Einrichtungen (34 und 36) zum Bilden einzelner Signale enthält, die jeweils die Quadrate der durch die Servomotoren in den beiden Richtungen erzeugten Bewegungsgeschwindigkeiten darstellen, wobei die Bewegungsgeschwindigkeit des gemeinsamen beweglichen Elementes (26) der Interpolatoren durch das Steuersignal in solcher Weise gesteuert wird, daß die Summe der einzelnen Signale auf einem konstanten Wert gehalten wird (Fig. 1).
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher durch die Servomotoren jeweils Tachogeneratoren angetrieben werden, gekennzeichnet durch zwei weitere, jeweils durch die Servomotoren (2 und 3) angetriebene Generatoren (34 und 36), wobei eine Feldwicklung (39 oder 40) jedes weiteren Generators von dem Ausgang des jeweils zugeordneten Tachogenerators (37 oder 38) gespeist wird und am Läufer (33 oder 35) eines jeden weiteren Generators ein Signal abgenommen wird, das das Quadrat der durch den jeweiligen Servomotor erzeugten Bewegungsgeschwindigkeit darstellt.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuersignalgenerator zwecks Ableitung des Steuersignals versehen ist mit Einrichtungen (21, 22) zum Erzeugen von Signalen, die jeweils die mathematischen Ableitungen der Befehlssignale nach dem Parameter darstellen, mit einer Schaltung (52) zum Zusammensetzen dieser Signale zu einem resultierenden Signal, das die Ableitung des geometrischen Ortes nach dem Parameter darstellt, sowie mit einer Einrichtung (62) zum Multiplizieren des resultierenden Signals mit einem Signal, das die Änderungsgeschwindigkeit des Parameters darstellt (Fig. 6).
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (62) aus einem Generator besteht, dessen Feldwicklung (61) mit dem resultierenden Signal gespeist wird und dessen Läufer (63) durch das gemeinsame bewegliche Element (25) angetrieben wird und das Signalprodukt liefert. B.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Interpolator (21 oder 22) oder jeder der Interpolatoren zum Durchführen einer quadratischen Interpolation eingerichtet ist.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Interpolator (21 oder 22) oder jeder der Interpolatoren mindestens eine Brückenschaltung (PB 1) mit drei Eingangsklemmen (U 1, U2, U3) und mehreren Ausgangsklemmen (S) enthält, die selektiv untereinander über Wicklungsabschnitte zweier Transformatoren (T6, T7) verbunden sind, wobei das Windungszahlverhältnis dieser Wicklungsabschnitte so eingestellt ist, daß eine krummlinige Interpolation hervorgerufen wird (Fig. 4).
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Interpolator (21 oder 22) oder jeder der Interpolatoren zwei solcher Brückenschaltungen (PB 1, PB 2) enthält, deren Eingangsklemmen die von der Aufzeichnung abgenommenen Signale abwechselnd in Gruppen über eine Selektoranlage (23) zugeführt werden, während eine zweite Selektoranlage (B 1 bis B 4) zum Abnehmen des jeweiligen Befehlssignals abwechselnd von den Brückenschaltungen dient und ein Rechenkreis (Fig. 7) vorgesehen ist, durch den die Differenzen in der Ableitung eines Befehlssignals, die beim übergang von einer Brückenschaltung auf die andere auftreten können, vermindert werden.
  11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eines der relativ zueinander bewegten Teile aus einem Autogen-Schneidwerkzeug (1) besteht. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschriften Nr.1113 992, 1114 433; Zeitschrift »Electronics«, Februar 1956, S. 122 bis 129.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1113992A (fr) * 1954-11-06 1956-04-06 Onera (Off Nat Aerospatiale) Dispositif de commande de la position du porte-outil d'une machine à usiner les aubes de turbines et pièces analogues
FR1114433A (fr) * 1953-10-03 1956-04-12 Emi Ltd Perfectionnements aux dispositifs d'interpolation destinés notamment à la commande des machines-outils automatiques

Patent Citations (2)

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