DE1299918B - Lageregelungsverfahren und Vorrichtung zur numerischen Bahnsteuerung - Google Patents

Lageregelungsverfahren und Vorrichtung zur numerischen Bahnsteuerung

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DE1299918B DER34455A DER0034455A DE1299918B DE 1299918 B DE1299918 B DE 1299918B DE R34455 A DER34455 A DE R34455A DE R0034455 A DER0034455 A DE R0034455A DE 1299918 B DE1299918 B DE 1299918B
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    • 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

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Lageregelungsverfahren zur numerischen Bahnsteuerung, unter Verwendung eines Inneninterpolators, der mit den Anfangs- und Endkoordinaten von Bahnelementen und den Parametern einer Kurvengleichung der analytischen Geometrie programmiert wird, wobei der jeder Position entsprechende Lage-Ist-Wert laufend mit einem durch den Interpolator errechneten Lage-Soll-Wert verglichen wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Es ist ein Verfahren dieser Art bekannt (Technische Rundschau vom 13. September 1957, S. 1 bis 5), das sich der digitalen Rechentechnik bedient und zur Errechnung der auf einem Speichermedium, beispielsweise einem Lochband, zu speichernden Daten ein von der eigentlichen Bahnsteuerungsvorrichtung getrenntes Rechengerät verwendet. Der digitale Interpolator, der zwischen den auf dem Speichermedium verzeichneten Koordinatenwerten interpoliert, ist vorgesehen, um nicht jeden einzelnen Punkt der Kurve auf dem Speichermedium festlegen zu müssen. Die Interpolation findet dabei nach Maßgabe von dem Interpolator eingegebenen, expliziten Funktionen statt. Abgesehen davon, daß ein Digitalrechner als Interpolator einen erheblichen Aufwand darstellt, muß trotzdem eine erhebliche Anzahl von Daten mittels des Speichermediums eingespeist werden. Es ist also trotzdem eine erhebliche Programmierarbeit zur Herstellung dieses Speichermediums zu leisten.
  • Es ist zwar bereits bekannt, als Interpolator auch einen kleinen Analogrechner zu verwenden (»Werkstatt und Betrieb«, 1959, Heft 11, S. 800). Dabei findet jedoch lediglich eine lineare oder quadratische Interpolation zwischen einander bereits sehr angenäherten Bahnpunkten statt, wobei der Abstand dieser Punkte voneinander Bruchteile von Millimetern bis höchstens ausnahmsweise einige Zentimeter betragen kann, je nach Krümmungsradius der Kurve an der Stelle. Der Programmieraufwand bleibt also auch bei der bekannten Verwendung eines Analogrechners als Interpolator verhältnismäßig groß.
  • Wollte man den Programmieraufwand bei den bekannten Verfahren bisher verringern, so war stets ein verhältnismäßig genaues, demzufolge aufwendiges Rechengerät, ob digitaler oder analoger Natur, vonnöten. Wegen des Preises konnten diese Geräte durchweg nicht als Inneninterpolatoren, d. h. in die jeweilige Vorrichtung eingebaut, verwendet werden. Vielmehr wurden sie jeweils als gesonderte Einheit zur Verfügung gestellt, die die Programmierarbeit von jeweils mehreren Vorrichtungen zur numerischen Bahnsteuerung erledigten. Das ist wiederum insofern von Nachteil, als nicht jede derartige Vorrichtung jederzeit über den Interpolator verfügen kann. Man war deshalb stets bemüht, bei Lageregelungsverfahren zur numerischen Bahnsteuerung und Vorrichtungen zur Ausführung dieser Verfahren Innenpolatoren zu verwenden. Das ging dann aus preislichen Gründen meistens auf Kosten der Genauigkeit.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, ein Lageregelungsverfahren und eine Vorrichtung zur numerischen Bahnsteuerung zu schaffen, mit welchem sowohl die Programmierarbeit, d. h. die Berechnung und Aufzeichnung der Eingangswerte auf dem Speichermedium ganz erheblich vereinfacht, insbesondere die Anzahl der zu speichernden Informationen verringert wird und das insofern wirtschaftlicher ist als die bisherigen Verfahren, als auch praktisch ohne Einbuße an Arbeitsgenauigkeit auf die Verwendung aufwendiger Geräte zu verzichten erlaubt.
  • Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einem Lageregelungsverfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß als Inneninterpolator ein Analogrechner verwendet wird, der die Aufgaben eines Funktionsgenerators hat, daß ferner am Ende des jeweiligen Bahnelementes zusätzlich die Differenz zwischen den auf Grund der Interpolation tatsächlich erreichten Koordinaten des Endpunktes dieses Bahnelementes und dessen programmierten Lage-Soll-Wert gebildet wird und daß diese Differenz als Korrekturwerte d x und d y in den Analogrechner eingegeben werden, der diese bei der Bildung des folgenden Bogenelementes kompensiert.
  • Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht die vorteilhafte Verwendung eines einfachen, nicht sehr genauen und deshalb in Anschaffung und Betrieb preiswerten Analogrechners, und zwar in die Bahnsteuerung eingebaut. Trotzdem wird eine befriedigende Genauigkeit des Arbeitens nach dem neuen Lageregelungsverfahren erreicht. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die durch den zusätzlichen Ist-Wert-Soll-Wert-Vergleich am Ende des jeweiligen Bahnelementes festgestellten Differenten d x und d y zwischen den Koordinaten des tatsächlich erreichten und des programmierten Endpunktes dem Analogrechner eingegeben werden, welcher dieselben dann bei der Bildung des folgenden Bahnelementes kompensiert. Der Analogrechner ist deshalb nicht nur als Interpolator, sondern auch als Funktionsgenerator zu betrachten, zumal ein Bahnelement bei dem neuen Verfahren eine Länge von mehreren Metern aufweisen kann, je nach Krümmungsradius.
  • Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des Lageregelungsverfahrens mit einem Lochband, auf das die zahlenmäßigen Daten der aufeinanderfolgenden Bahnelemente der Kurve aufgezeichnet sind, einer Leseeinrichtung für diesen Programmstreifen mit angeschlossenem Digital-Analog-Umsetzer, der mit dem Analogrechner verbunden ist, ferner mit je einen für jedes Koordinatensystem der zu erzeugenden Kurve erforderlichen Analogkomparator, mit dem der Analogrechner und ein Analogpositionsgeber für die Stellung des bewegbaren Arbeitsorganes, das dem Koordinatensystem angepaßt ist, verbunden sind, wobei der Komparator einen Stellmotor für das Arbeitsorgan steuert, ist die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß zusätzlich ein digitaler Positionsgeber für das Arbeitsorgan vorgesehen ist, dessen Genauigkeit derjenigen der auf dem Programmstreifen aufgezeichneten Daten entspricht, sowie ein Digitalkomparator, mit dem der digitale Positionsgeber und die Leseeinrichtung derart verbunden sind, daß die Abweichung zwischen der am Ende des Bogenelementes erreichten Position und der zu erreichenden gemessen wird, und daß der Digitalkomparator mit dem Digital-Analog-Umsetzer zur Einführung des Korrekturwerte in den Analogrechner verbunden ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung sind im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Es zeigt F i g. 1 ein Beispiel einer zu erzeugenden Kurve, F i g. 2 und 3 graphische Darstellungen, deren erste einen Abschnitt der zu erzeugenden Kurve und deren zweite eine Ausgangskurve zeigt, aus der durch Verzerrung der Kurvenabschnitt der F i g. 2 erhalten wurde, F i g. 4 eine graphische Darstellung eines Abschnitts der zu erzeugenden Kurve, dazu bestimmt, die Kompensation der am Ende des vorhergehenden Bahnelements auftretenden Differenzen zu verdeutlichen, F i g. 5 die schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, F i g. 6 eine Einzelansicht eines speziellen Aufbaus ,der Vorrichtung, F i g. 7 eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung eines speziellen Falles der Bearbeitung eines Werkstückes.
  • Wie aus F i g. 1 ersichtlich, betrachtet man zunächst eine zu erzeugende Kurve als eine Aufeinanderfolge von Bahnelementen, die z. B. so ausgewählt sein können, daß zwischen ihren Enden ihr Krümmungsradius sich wenig ändert, sofern man nicht bestimmte Variationen des Krümmungsradius untersucht, was das zu erläuternde Verfahren ebenfalls zuläßt. Jedes Bahnelement ist festgelegt durch seine Endpunkte CD, DE, EF nebst zugehöriger Koordinaten und durch die Tangenten an die Kurve in diesen Punkten, wobei die Tangenten durch ihren Schnittpunkt T,, T2, T3 definiert sein können; es ist ersichtlich, daß diese Größen gewonnen werden können, ohne daß es nötig ist, einen genauen Umriß auszuführen. Ferner kann jedes Bahnelement durch Verzerrung einer Ausgangskurve erhalten werden, wobei bei deren Auswahl danach getrachtet wird, einen möglichst brauchbaren Umriß zu gewinnen unter erfindungsgemäßer Anwendung eines Analogrechners als Funktionsgenerator, der so einfach ist wie möglich und der mit den Parametern einer Kurvengleichung der analytischen Geometrie programmiert wird. Dabei wird der jeder Position entsprechende Lage-Ist-Wert laufend mit einem durch den Interpolator bzw. Funktionsgenerator errechneten Lage-Soll-Wert verglichen. Dabei kann als Ausgangskurve ein Viertelkreis sowie als Verzerrung die schiefe Projektion gewählt werden, was zu einer leicht mit Analogmethoden zu übertragenden Parametergleichung führt, wie weiter unten gezeigt wird.
  • Die Lösung wird durch F i g. 2 und 3 erläutert. F i g. 2 zeigt, daß man, ausgehend von den Punkten AB eines Abschnitts der Kurve und von den Tangenten AT und BT in diesen Punkten, ein Parallelogramm ATBO konstruieren kann, das als schiefe Projektion des Quadrats A'T'B'O' betrachtet werden kann, das in F i g. 3 mit A'B' = AB gebildet ist, wobei der Kurvenabschnitt AB ebenso als schiefe Projektion des Viertelkreises mit dem Mittelpunkt O' und dem Radius R, der A'B' schneidet, betrachtet werden kann.
  • Wählt man A' als Anfangspunkt in F i g. 3, so lautet die Parametergleichung des Viertelkreises: x = R (1 - cos 0) , y=Rsin0. Unter Beachtung der F i g. 2 und 3, wo W und W' einen Punkt der Kurven bezeichnen, der in V' auf A'0' und in V auf A O projiziert ist, kann man schreiben: AV=TB(1-cos0) und VW =ATsin0. Daraus folgt, daß die Parametergleichung des Bahnelements AB, d. h. die des Kurvenpunktes W in dem Koordinatensystem xA y der F i g. 2 lautet: xw = (XB - XT) (1 - cos 0) + (XT - XA) sin 0, yw = (YB - YT) (1 - cos 0) + (YT - YA) sin 0. Jedes Bahnelement AB kann daher mit Hilfe dieser Parametergleichung bestimmt werden, wenn man 0 von 0 bis laufen läßt und die Koordinaten von A, B und T bekannt sind. Nach der Erfindung wird nun am Ende des jeweiligen Bahnelements zusätzlich die Differenz zwischen den auf Grund der Interpolation bzw. der erzeugten Funktion tatsächlich erreichten Koordinaten des Endpunktes dieses Bahnelements und dessen programmierten Lage-Soll-Wert gebildet. Diese Differenz wird als Korrekturwert A x und A y in den Analogrechner eingegeben, der diese bei der Bildung des folgenden Bahnelements kompensiert. Demzufolge müssen die obigen Gleichungen noch vervollständigt werden. Der Anschaulichkeit halber ist die genannte Differenz in F i g. 4 übertrieben dargestellt, wo angenommen wird, daß das Bahnelement von dem Punkt A, aus zu zeichnen ist, der von dem theoretischen Anfangspunkt A um die Korrekturwerte A x und A y entfernt ist. Man kann dazu BT unverändert lassen und AT durch AoT ersetzen, wodurch die vorhergehende Parametergleichung die folgende vollständige Form erhält:
    ww = (XB - XT) (1 - cos 0) -}- (XT - Xa - A x) sin 0,
    yw=(YB-YT)(1-cos (9 )+(YT-YA-Ay)sin0.
    Man kann auch auf die Lage des Punktes T einwirken und eine Tangente AOTo annehmen, die gleichbedeutend ist mit A T, wie in F i g. 4 gezeigt; die Gleichung nimmt dann die folgende Form an:
    xw=(XB-XT-Ax)(1-cos0)+(XT-XA)sin0,
    yw=(YB- YT-Ay)(1-cos0)+(YT- YA)sin0.
    Wenn man einführt
    e=XB-XT,
    f=XT-XA,
    g=YB-YT,
    h=YT-YA,
    erhält die letztere Parametergleichung die Form
    xw = (e - A x) (1 - cos 0) + f sin 0 ,
    yw=(g-4y)(1-cos0)+hsin0.
    In der schematisch in F i g. 5 dargestellten, beispielsweisen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist seine Anwendung an einer Werkzeugmaschine gezeigt. Die Vorrichtung weist in an sich bekannter Weise ein Lochband 20 auf, auf das die zahlenmäßigen Daten der aufeinanderfolgenden Bahnelemente der Kurve aufgezeichnet sind, sowie eine Leseeinrichtung für diesen Programmstreifen mit angeschlossenem Digital-Analog-Umsetzer 22, der mit dem Analogrechner verbunden ist. Ferner ist je ein für jedes Koordinatensystem der zu erzeugenden Kurve erforderlicher Analogkomparator 30 vorgesehen, mit dem der Analogrechner und ein Analogpositionsgeber 24 für die Stellung des beweglichen Arbeitsorgans, das dem Koordinatensystem angepaßt ist, verbunden sind, wobei der Komparator30 einen Stellmotor 12_ für das Arbeitsorgan steuert. Im vorliegenden Falle wird das Arbeitsorgan bzw. die Arbeitsorgane von zwei Schlitten 10 und 11 für zusammengesetzte Orthogonalbewegungen gebildet. Diese Schlitten werden beispielsweise bezüglich eines nicht dargestellten Werkzeugs verschoben, um eine Bearbeitungskurve zu erzeugen. Zur Vereinfachung ist in F i g. 5 nur die Vorrichtung zur Regelung der Lage des die Funktion x darstellenden Schlittens 10 dargestellt und in Einzelheiten beschrieben; die Steuerung des Schlittens 11, der die Funktion y darstellt, geschieht in analoger Weise.
  • Der Schlitten 10 kann dabei in x-Richtung auf dem Schlitten 11 mit Hilfe des Stellmotors 12 verschoben werden, der seinerseits mit dem Schlitten 11 fest verbunden ist und mit dem Schlitten 10 durch eine Schraubspindelführung mit einer Schraubspinde113 in Verbindung steht. Der Schlitten 11 ist seinerseits auf einer feststehenden Gleitbahn 14 mittels eines auf der letzteren befestigten zweiten Stellmotors 15 in y-Richtung verschiebbar, und zwar ebenfalls mittels einer Schraubspindelführung mit einer Schraubspindel 16.
  • Die auf dem Lochband 20 oder auch Magnetband verzeichneten zahlenmäßigen Daten der aufeinanderfolgenden Bahnelemente der Kurve werden zweckmäßig durch die oben gebildeten Größen e, f, g und h ausgedrückt, die zuvor auf einer einfachen Rechenmaschine berechnet sein können. Die Berechnung dieser Größen kann jedoch auch nach dem Lesen des Bandes von einer Rechenmaschine vorgenommen werden. Jedoch enthält das Band, falls auf ihm bereits die Größen e, f, g und h verzeichnet sind, auch die Koordinaten der Endpunkte der Bahnelemente.
  • Es ist zusätzlich ein digitaler Positionsgeber 24 für das Arbeitsorgan vorgesehen, im vorliegenden Falle für den Schlitten 10, dessen Genauigkeit derjenigen der auf dem Programmstreifen aufgezeichneten Daten entspricht. Der entsprechende digitale Positionsgeber für die y-Richtung ist mit 241 bezeichnet. Ferner ist ein Digitalkomparator 23 vorgesehen, mit dem der digitale Positionsgeber 24 und die Leseeinrichtung 21 derart verbunden sind, daß die Abweichung zwischen der am Ende des Bahnelementes erreichten Position und der zu erreichenden gemessen wird, und daß der Digitalkomparator 23 mit dem Digital-Analog-Umsetzer 22 zur Einführung des Korrekturwertes d x in x-Richtung bzw. d y in y-Richtung in den Analogrechner verbunden ist. Die Korrekturwerte d x und d y gehen mit den Größen e, f, g und h in die Berechnung der elektrischen Analogwerte ein, die von dem Digital-Analog-Umsetzer 22 geliefert werden.
  • Da die Werte für d x und d y sehr klein sind, reicht es im allgemeinen aus, sich bei dem Vergleich in dem Digitalkomparator 23 auf die letzte oder die beiden letzten kennzeichnenden Ziffern der eingetragenen Koordinaten gegenüber den aus den Positionsgebern herrührenden zu beschränken, weshalb nur eine einfache Lese- und Vergleichsapparatur erforderlich ist.
  • Um die Funktion x der benutzten Parametergleichung zu bilden, liefert der Digital-Analog-Umsetzer 22 elektrische Analogwerte, die für e - d x und f repräsentativ sind, beim Koordinatenwandler 25 bzw. 251 von bekannter Art, in die der Parameter O mit Hilfe eines Motors 26 eingeführt ist. Das bedeutet hier, daß die Bildung jeder der Funktionen (1 - cos 0) und sin O, die die Werte e - d x und f beeinflussen, z. B. in bekannter Weise mit diesen Koordinatenwandlern mit Hilfe von umlaufenden Primärwandlern vorgenommen wird. Die von diesen Koordinatenwandlern ausgegebenen Resultate, an einer Addierstelle 27 addiert, bilden dann eine elektrische Größe, welche darstellt: x = (e - d x) (1 - cos 0) -f- f sin 0 . Diese Größe wird auf den Analogkomparator 30 geleitet, mit dem außerdem der Analogpositionsgeber des Schlittens 10 verbunden ist, der die Position x. überträgt. Der Komparator 30 arbeitet mit dem Stellmotor 12 des Schlittens 10 zusammen, dessen Geschwindigkeit er steuert nach Maßgabe des Differenzsignals, das an seinem Ausgang erscheint, hier verstärkt durch den Verstärker 31. Das System zur Übertragung der Position des Schlittens 10, das mit dem Analogkomparator 30 verbunden ist, kann durch irgendeine bekannte Vorrichtung vom Analogtyp verwirklicht werden, aber es empfiehlt sich, es nach jeder Bildung eines Bahnelements der Kurve in die Nullstellung zurückzuführen, d. h. jedesmal, wenn der Parameter 0, der von dem Motor 26 eingeführt wird, den Wert erreicht hat. Das Ende des Vorgangs wird benutzt, um die Einführung der neuen Daten des folgenden Bahnelements einzuleiten, d. h. die neuen Werte e, f, g, h, d x und d y, die auf dem Programmstreifen 20 und im Digitalkomparator 23 gespeichert sind. Es ist wünschenswert, daß die Rückführung des Analogpositionsgebers in die Nullage augenblicklich erfolgt, und die Verfügbarkeit eines in Nullage stehenden Positionsgebers kann dadurch erreicht werden, daß zwei Analogpositionsgeber 32 und 33 verwendet werden, die wechselweise eingekuppelt werden - der eine mit der Steuerspindel des Schlittens, der andere mit einem Motor zur Nullrückstellung, wie es in F i g. 6 gezeigt ist. In dieser Zeichnung ist 13 die Steuerspindel des Schlittens, deren Stellmotor wiederum mit 12 bezeichnet ist. Die beiden Analogpositionsgeber 32, 33 weisen jeder eine Antriebswelle 34, 35 auf, die eine Kupplungsscheibe 36, 37 tragen; diese Kupplungsscheiben sind zwischen zwei Tellern angebracht, mit deren einem oder anderem sie gekuppelt werden können, z. B. mit elektromagnetischen Mitteln.
  • Die auf gleichen Seiten der Scheiben 36, 37 angebrachten Teller 38 bzw. 39 sind fest verbunden mit Zahnrädern 40 bzw. 41, die in ein fest auf der Spindel 13 angebrachtes Zahnrad 42 eingreifen. Die auf den anderen Seiten der Scheiben 36, 37 angebrachten Teller 43 bzw. 44 sind mit den Zahnrädern 45 bzw. 46 fest verbunden, mit denen eine tangential verlaufende Schraubenspindel 47 im Eingriff steht, die von einem Motor 48 angetrieben wird, der dazu bestimmt ist, die Übertrager in die Nullstellung zurückzuführen. In dieser Weise kann der eine der Übertrager mit der Steuerspindel 13 des Schlittens 10 gekuppelt sein und der andere mit dem Nullstellmotor 48, wobei eine nicht dargestellte Wechselsteuerung die Verbindungen zu vertauschen gestattet, nämlich eine Steuerung, mit der der in F i g. 5 dargestellte Umschalter 49 verbunden ist, der dazu dient, denjenigen Übertrager 32, 33 mit dem Analogkomparator 30 zu verbinden, der gerade mit der Steuerspindel 13 des Schlittens 10 gekoppelt ist.
  • Zur Bestimmung der Funktion y aus den Elementen g, h, 4y, die von dem Digital-Analog-Umsetzer 22 geliefert sind, dient der Motor 26, der außerdem, wie bereits angeführt, den Antrieb der zugehörigen Koordinatenwandler bewirkt.
  • Im Falle einer Werkzeugmaschine muß die Relativgeschwindigkeit des Werkzeugs gegenüber dem zu bearbeitenden Werkstück genau konstant sein, und man muß daher eine Regelung dieser Geschwindigkeit vorsehen, indem man die Winkelgeschwindigkeit des Parameters O veränderlich macht, d. h. die Geschwindigkeit des Motors 26, der sie erzeugt. Es ist jedoch zu bemerken, daß eine derartige Regelung für den Fall der Anwendung der Erfindung auf einfache Kurvenzüge nicht unentbehrlich ist.
  • Diese Geschwindigkeitsregelung kann so vorgenommen werden, wie es in F i g. 5 dargestellt ist. Zu diesem Zweck wird einerseits die erforderliche Relativgeschwindigkeit V zwischen Werkzeug und Werkstück auf das Lochband 20 aufgebracht und durch die Leseeinrichtung 21 einem Digital-Analog-Umsetzer 50 und von dort einem Analogkomparator 51 zugeführt, in welchem diese Relativgeschwindigkeit mit der effektiven Erzeugungsgeschwindigkeit Ve der aus den Funktionen x und y durch die entsprechenden Rechenwerke berechneten Kurve verglichen wird.
  • So ist zwischen den Rechenwerken für x und dem Analogkomparator 30 ein Analogrechensystem angeordnet, das einen Rechner 52 umfaßt, der die Änderungsgeschwindigkeit Vx der Funktion x, also bestimmt; dieser ist verbunden mit einem Rechner 53, der die ermittelte Geschwindigkeit ins Quadrat erhebt (ergibt V2x); darauf folgt der Rechner 54, der V2x und V2y addiert. Es wird vorausgesetzt, daß V2y gleichermaßen gewonnen ist aus Rechenwerken für y. Der Rechner 54 ist mit einem Rechner 55 verbunden, der 1. V2 x -f- V2 y ermittelt, d. h. Ve. Der Analogkomparator 51 kann in an sich bekannter Weise die Drehzahl des den Parameter O liefernden Motors 26 verändern, und zwar in Abhängigkeit von der ihm zugeführten Differenz zwischen V und Ve, zum Motor hin verstärkt durch einen Verstärker 56.
  • Es ist auch zu beachten, daß im Falle des Aufzeichnens oder der Bearbeitung durch Drehen die zu erzeugende Kurve direkt von dem Zeichen- oder dem Drehwerkzeug beschrieben wird, während es im Falle der Bearbeitung mit umlaufendem Werkzeug (Fräs-oder Schleifarbeit, dargestellt in F i g. 7) günstig ist, im Zentrum P des Werkzeugs eine Kurve verlaufen zu lassen, die parallel zur gewünschten Kurve ist und von ihr den dem Halbmesser des Werkzeugs entsprechenden Abstand r aufweist.
  • In diesem Falle können die Koordinaten des Kurvenpunktes P von denen des Kurvenpunktes W der gewünschten Kurve in der folgenden, in F i g. 7 dargestellten Weise abgeleitet werden
    Die Korrekturglieder für xw und für yu, entsprechen somit den Größen, die, abgesehen von dem bekannten Werkzeughalbmesser r, bereits bestimmt und in dem vorher beschriebenen Geschwindigkeitsregelsystem benutzt worden sind. In F i g. 5 ist dargestellt, wie das Korrekturglied für x, nämlich in das Analogrechensystem, dem bei 27 die Funktion x entnommen wird, eingeführt ist.
  • Die am Ausgang des Rechners 55 gewonnene Größe Ve wird ebenso wie die am Ausgang einer Kette von Rechnern für y gewonnene Größe Vy in einen Rechner 60 gebracht, der bestimmt. Dieser Rechner 60 ist ebenso wie eine Einrichtung 61, die es gestattet, den Werkzeughalbmesser r in eine Analoggröße umzusetzen, mit einem Rechner 62 verbunden, der das Produkt bildet, das dann nach 27 geleitet wird zu den Resultaten, die sich aus den anderen Rechnern für x (25 und 251) ergeben.

Claims (5)

  1. Patentansprüche: 1. Lageregelungsverfahren zur numerischen Bahnsteuerung, unter Verwendung eines Inneninterpolators, der mit den Anfangs- und Endkoordinaten von Bahnelementen und den Parametern einer Kurvengleichung der analytischen Geometrie programmiert wird, wobei der jeder Position entsprechende Lage-Ist-Wert laufend mit einem durch den Interpolator errechneten Lage-Soll-Wert verglichenwird,dadurch gekennzeichnet, daß als Inneninterpolator ein Analogrechner verwendet wird, der die Aufgaben eines Funktionsgenerators hat, daß ferner am Ende des jeweiligen Bahnelementes zusätzlich die Differenz zwischen den auf Grund der Interpolation tatsächlich erreichten Koordinaten des Endpunktes dieses Bahnelementes und dessen programmierten Lage-Soll-Wert gebildet wird und daß diese Differenz als Korrekturwerte 4 x und 4 y in den Analogrechner eingegeben werden, der diese bei der Bildung des folgenden Bahnelementes kompensiert.
  2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Lochband, auf das die zahlenmäßigen Daten der aufeinanderfolgenden Bahnelemente der Kurve aufgezeichnet sind, einer Leseeinrichtung für diesen Programmstreifen mit angeschlossenem Digital-Analog-Umsetzer, der mit dem Analogrechner verbunden ist, ferner mit je einem für jedes Koordinatensystem der zu erzeugenden Kurve erforderlichen Analogkomparator, mit dem der Analogrechner und ein Analogpositionsgeber für die Stellung des bewegbaren Arbeitsorgans, das dem Koordinatensystem angepaßt ist, verbunden sind, wobei der Komparator einen Stellmotor für das Arbeitsorgan steuert, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein digitaler Positionsgeber (24, 241) für das Arbeitsorgan (10, 11) vorgesehen ist, dessen Genauigkeit derjenigen der auf dem Programmstreifen (20) aufgezeichneten Daten entspricht, sowie ein Digitalkomparator (23), mit dem der digitale Positionsgeber und die Leseeinrichtung (21) derart verbunden sind, daß die Abweichung zwischen der am Ende des Bogenelementes erreichten Position und der zu erreichenden gemessen wird, und daß der Digitalkomparator mit dem Digital-Analog-Umsetzer (22) zur Einführung des Korrekturwertes in den Analogrechner verbunden ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus zwei Gebern (24, 241) bestehendes Positionsgebersystem vorgesehen ist und die Geber jeweils Kupplungselemente (36, 37, 38, 39, 43, 44) zur Verbindung mit einerseits der Steuerung des Arbeitsorgans und andererseits der Mechanik für die Rückstellung auf Null besitzen und wechselweise mit der Steuerung und mit der Nullrückstellung verbunden werden können.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, insbesondere zur Anwendung bei Werkzeugmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Motor (26) vorgesehen ist, dessen Drehung die Variation der in dem Analogrechner verwendeten parametrischen Kurvengleichung bewirkt und der ein Geschwindigkeitsregelsystem besitzt, das einen Komparator für den Vergleich der gewünschten Bearbeitungsgeschwindigkeit mit der errechneten zusammengesetzten Geschwindigkeit umfaßt, abgenommen am Ausgang der Rechner für jedes Koordinatensystem.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2 zur Anwendung bei einer Werkzeugmaschine mit umlaufendem Werkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beschreibung einer durch das Zentrum des Werkzeugs verlaufenden, der zu erzeugenden Kurve parallellaufenden Kurve der parametrischen Kurvengleichung Korrekturglieder angefügt sind, eingeführt durch ein Analogsystem, das dem Werkzeugradius entsprechende Elemente umfaßt, sowie für jedes Koordinatensystem Einrichtungen, die der Geschwindigkeitskomponente in dem anderen Koordinatensystem, sowie Einrichtungen, die der effektiven Geschwindigkeit der Darstellung der Kurve entsprechen, daß ferner dieses Analogsystem Rechenkreise (60, 62) zur Bildung des Verhältnisses der beiden letztgenannten Werte und seines Produktes mit dem Werkzeughalbmesser umfaßt und daß diese Rechenkreise mit dem Ausgang des Analogrechners verbunden sind, der für das entsprechende Koordinatensystem der genannten parametrischen Kurvengleichung zuständig ist.
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