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Anordnung zum Teilen von Kreisen Die Erfindung betrifft eine Anordnung
zum Teilen von Kreisen, insbesondere an Werkzeugmaschinen, wobei eine der Verstellung
des Teilapparates entsprechende Zahl von elektrischen Impulsen zur Einstellung verwendet
wird.
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Es ist bereits bekannt, Teilungen durch mechanische Unterteilungen
des Kreisumfanges herzustellen, wobei die Genauigkeit dieser Unterteilung durch
optische Mittel erhöht werden kann. Die erzielbare Genauigkeit ist jedoch von der
Genauigkeit abhängig, mit der die einzelnen Teilelemente zum Gesamtumfang zusammengesetzt
werden können. Eine derartig erzeugte Kreisteilung enthält gewisse Intervallfehler.
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Es ist auch schon bekannt, einen Kreis in eine Vielzahl von Markierungen
zu unterteilen und die für die betreffende Teilung notwendige Zahl von Markierungen
jeweils abzuzählen. Sei z. B. hier angenommen, daß 1000 Markierungen vorhanden sind,
und daß der Kreisumfang in sechs Teile, also von 600 zu 600, geteilt werden soll,
so wäre nach 1000 ~ 6 = 166,66 Markierungen der gewünschte Wert erreicht. Bei diesem
bekannten Verfahren treten jedoch zwei Nachteile auf, da erstens die Zahl der Markierungen
(Pulse) für jeden Winkel, also z. B. das Verhältnis 1000: 6, für jeden Fall ausgerechnet
werden muß, und zweitens Auf- oder Abrundungsfehler entstehen, nämlich z. B. die
0,66-»Markierungen« im vorliegenden Beispiel.
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Weiterhin ist es auch bekannt, für digitale Steuerungen Frequenzteiler
zu benutzen, die von einer ankommenden Pulsserie nur einen bestimmten einstellbaren
Teil durchlassen. Ein bekannter Frequenzteiler enthält z. B. einen zweistelligen
Dezimalzähler, der durch die ankommenden Pulse ständig durchgezählt wird; bei jedem
Umlauf wird jeder Dekade des Zählers durch ein Frequenzteilergatter eine der zugeordneten
Ziffer der gewünschten Ausgangszahl entsprechende Zahl von Impulsen entnommen. Diese
Pulse werden dann sämtlich additiv zu einer neuen Pulsserie zusammengefaßt.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum
Teilen von Kreisen zu schaffen, ohne daß eine vorherige Rechnung erforderlich ist
sowie daß irgendwelche Auf- oder Abrundungsfehler das Ergebnis nicht verfälschen
können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein vom Teilapparat
angetriebener Impulsgeber über einen an sich bekannten, auf wählbare Teilungsverhältnisse
einstellbaren Frequenzteiler mit einem Zähler verbunden ist, der jeweils nach einer
fest
vorgegebenen Zahl von Impulsen ein Schaltsignal zur Stillsetzung des Antriebs des
Teilapparates abgibt.
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Zur Erläuterung der Erfindung sei nun wiederum, wie bereits im vorstehend
beschriebenen Fall angenommen, daß bei einem Überstreichen von 3600, also eines
vollen Kreises, 1000 Pulse vom Impulsgeber geliefert werden. Soll nun der Kreis
in sechs Teile geteilt werden, so wird der Frequenzteiler auf »6« eingestellt; d.
h., er läßt von 1000 ankommenden Pulsen 600 durch.
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Ist dann der Zähler z. B. derart fest eingestellt, daß er bei jeweils
100 Impulsen ein Schaltsignal gibt, so hat man dann entsprechend den Kreis in sechs
Teile unterteilt. Will man dagegen den Kreis in sieben Teile, also 360 : 7 ist etwa
510, unterteilen, so ist am Frequenzteiler das Verhältnis 7 einzustellen, und es
gelangen von den 1000 Impulsen 700 durch den Frequenzteiler, so daß der bei jeweils
100 Impulsen signalgebende Zähler sieben Schaltsignale abgibt, und zwar jeweils
bei den gewünschten Teilungspunkten (etwa 510).
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Durch diese neuartige Verwendung eines Frequenzteilers kann also
die Zahl der Teilungen unmittelbar ohne Errechnen des zugehörigen Winkelwertes in
die Steuerung eingegeben werden, so daß sich eine schnelle Einstellung der gewünschten
Teilungswerte ergibt und Auf- oder Abrundungsfehler nicht auftreten. Vor allem wird
die umständliche Einstellung eines Teilkopfes an Werkzeugmaschinen vermieden. Zweckmäßigerweise
wird die im Zähler voreingestellte Impulszahl entsprechend dem Nachlauf des Antriebs
des Teilapparats durch einen weileren,
fest voreingestellten und
an den Impulsgeber angeschlossenen Zähler korrigiert. Dabei kann dann das Schaltsignal
für die Umschaltung des Antriebs auf Schleichgang von dem mit dem Frequenzteiler
verbundenen Zähler und das Haltesignal von dem gleichzeitig damit freigegebenen
anderen Zähler geliefert werden.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispiels
veranschaulicht.
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Bei der in Fig. 1 gezeigten erfindungsgemäßen Anordnung ist ein Impulsgeber
3, der beispielsweise zur Abfrage Hallgeneratoren benutzen kann, über ein Getriebe
2 mit dem Teilapparat 1 verbunden.
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Soll z. B. die Teilgenauigkeit 15 Winkelsekunden betragen, so wird
unter Berücksichtigung des Quantisierfehlers für 7,5 Winkelsekunden ein Impuls gewählt,
was dann einer Abgabe von 172 800 Pulsen pro Umdrehung des Teilapparates entspricht.
Die von dem Impulsgeber 3 gelieferten Impulse werden auf eine die Impulse auswertende
Richtungslogik 5 gegeben, durch die verhindert wird, daß Impulse, die beispielsweise
durch Schwingungen entstehen, als Fehlimpulse gezählt werden. Die von der Richtungslogik
s kommenden Impulse werden einem an sich bekannten Frequenzteiler 6 zugeleitet,
dessen Teilerzahl an Dekadenschaltern9 zwischen dem Wert 1 und 99 einstellbar ist.
Der Frequenzteiler 6 enthält als Untersetzer 8 einen zweistelligen Dezimalzähler,
der durch die von der Richtungslogik s gelieferten Impulse ständig in einer Richtung
durchgezählt wird. Bei jedem Umlauf wird jeder Dekade durch das Frequenzteilergatter
7, die der zugeordneten Ziffer der Sollzahl entsprechende Zahl von Impulsen entnommen.
Durch eine geeignete Synchronisation wird dafür gesorgt, daß sämtliche Pulse nicht
koinzident sind und sich additiv zu einer gemeinsamen Pulsserie zusammenfassen lassen.
Die aus dem Frequenzteiler 6 kommenden Impulse werden dann einem Zähler 10 zugeleitet,
der beispielsweise als Rückwärtszähler ausgebildet ist und der auf eine konstante
Zahl von Impulsen voreingestellt wird.
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Für das nachfolgende Beispiel sei angenommen, daß als Voreinstellzahl
für den Zähler 1728 Impulse, d. h. also der hundertste Teil der gesamten (172800)
bei einer Umdrehung abgegebenen Impulse gewählt sei. Soll nun beispielsweise der
Gesamtwinkel von 3600 in zehn Teile unterteilt werden, so wird an den Dekadenschaltern
9 die Zahl 10 eingestellt. Der Frequenzteiler 6 läßt dann nur jeden zehnten Puls,
der von dem Impulsgeber 3 geliefert wird, hindurch, während neun Pulse ausgeblendet
werden. Der auf die Zahl 1728 voreingestellte Zähler 10 hat also nach 17280 vom
Impulsgeber 3 kommenden Impulsen den Wert 0 erreicht (Rückwärtszähler). Dies entspricht
einer zehntel Umdrehung oder den gewünschten 360 des gesamten Kreiswinkels. Durch
ein Schaltsignal des Zählers 10 bei der Stellung 0 wird dann der Antrieb4 des Teilapparates
1 in der gewünschten Stellung stillgesetzt.
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Allgemein gilt für die hier vorliegenden Verhältnisse i1 = i0#z/z0,
wobei i1 die Zahl der vom Frequenzteiler 6 austretenden Impulse, io die Zahl der
von FreJenn dem Impulsgeber 3 kommenden Impulse, z die an den Dekadenschaltern 9
eingestellte Zahl und zO die Umlaufzahl des als Dezimalzähler ausgebildeten Untersetzers
3 ist. Da der Zähler 10 immer auf einen konstanten Wert eingestellt wird, ist die
Zahl
der Teilungen z proportional dem Reziprokwert der Zahl der vom Impulsgeber 3
gelieferten Impulse.
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Im allgemeinen kann man nun die Verstellgeschwindigkeit des Teilapparates
nicht so klein halten, daß der Antrieb 4 einen Nachlauf hat, der kleiner ist als
der einem-Impuls entsprechende Winkel.
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Es ist daher eine zusätzliche Einrichtung für die Geschwindigkeitsreduzierung
des Antriebs 4 auf Schleichgang vorgesehen.
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Es wird dabei einmalig die Impulszahl ermittelt, die bei Einleitung
der Bremsung bis zum Stillstand des Antriebs noch gegeben wird. Diese Zahl wird
zusammen mit einem Sicherheitszuschlag als Voreinstellwert für einen weiteren Zähler
12 benutzt.
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Der Teilvorgang spielt sich dann folgendermaßen ab: Die Zähler 10
und 12 sind auf die entsprechenden Voreinstellwerte eingestellt, worauf dann der
Antrieb 4 des Teilapparates 1 gestartet wird. Hat nun der Zähler 10 infolge der
vom Frequenzteiler 6 angelieferten Impulse den Wert 0 erreicht, dann entspricht
dies entsprechend der in F i g. 2 gezeigten Darstellung einer Winkelverdrehung mit
dem gegewünschten Wert a (d. h. vom Punkt O' bis zum Punkt a). Durch das Nullsignal
des Zählers 10 wird das Tor 13, das den Zähler 12 für die vom Impulsgeber 3 kommenden
Impulse freigibt, geöffnet und gleichzeitig der Zähler, wie durch die Rückführung
11 angedeutet, wiederum auf seine Ausgangsvoreinstellung eingestellt. - Außerdem
wird noch durch das Nullsignal des Zählers 10 der Antrieb 4 auf Schleichgang umgeschaltet.
Erreicht nun auch der Zähler 12 infolge der vom Impulsgeber 3 gelieferten Impulse
den Wert 0, so wird durch sein Nullsignal das Tor 13 wieder geschlossen, und gleichzeitig
wird auch der Zähler 12, wie durch die Rückführung 14 angedeutet, wieder auf seinen
ursprünglichen Wert voreingestellt. Außerdem wird durch das Nullsignal des Zählers
12 das Haltsignal für den Antrieb 4 gegeben. Der Teilwinkel hat sich also jetzt
infolge des Nachlaufes um la; vergrößert. Die jetzt vom Teilapparat eingenommene
Stellung wird als Ausgangspunkt (PunktO in Fig.2) verwendet.
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Wird nun wiederum der bereits beschriebene Vorgang durchgeführt, so
wird der Antrieb 4, da sich die Zahl im Zähler 10 bereits bei dem vorhergegangenen
Einfahrvorgang vermindert hat, genau nach dem gewünschten Winkel nu stillgesetzt
(Punkta in Fig. 2).