DE1301920B - Anordnung zur numerischen Steuerung der Bewegung eines Gegenstandes - Google Patents

Anordnung zur numerischen Steuerung der Bewegung eines Gegenstandes

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DE1301920B
DE1301920B DEB65076A DEB0065076A DE1301920B DE 1301920 B DE1301920 B DE 1301920B DE B65076 A DEB65076 A DE B65076A DE B0065076 A DEB0065076 A DE B0065076A DE 1301920 B DE1301920 B DE 1301920B
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pulses
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DEB65076A
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Johnson Ewell Calvin
Ho Yu Chi
Mckelvie John L
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Bendix Corp
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Bendix Corp
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    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • 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
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    • GPHYSICS
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    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur numerischen Steuerung der Bewegung eines Gegenstandes, insbesondere des Werkzeuges bei einer Werkzeugmaschine, bei der einem oder mehreren Stellmotoren je eine erste Steuerimpulsfolge, deren Frequenz proportional der Vorschubgeschwindigkeit ist, und eine zweite Steurimpulsfolge, deren Impulsgesamtzahl proportional der Weglänge in jeder Koordinatenrichtung ist, zugeführt wird und die Steuerimpulsfolgen in jedem Bahnabschnitt aus durch einen Programmgeber vorgegebenen Impulszahlen für die Vorschubgeschwindigkeit und die Weglänge gebildet werden.
  • Eine solche Anordnung ist aus der französischen Patentschrift 1210 071 bekannt. Zur Erzeugung der einzelnen Steuerimpulsfolgen für jeden Bahnabschnitt ist es erforderlich, die Gesamtheit der vorgegebenen Impulse auf eine bestimmte Periodendauer zu verteilen bzw. zu interpolieren. Die Interpolation soll so genau wie möglich sein. Zu diesem Zweck verwendet die bekannte Anordnung drei binäre Register für die Impulszahlen der Weglängen in den drei Koordinatenrichtungen sowie einen Interpolator, der die Steuerimpulsfolge für die Vorschubgeschwindigkeit bildet. Der Schaltungsaufwand für den Interpolator, der die gewünschte mittlere Frequenz der Steuerimpulsfolge in Abhängigkeit von den Impulszahlen für die Weglänge erzeugt, ist erheblich. Die bekannte Anordnung erlaubt nur eine geradlinige Bewegung des Gegenstandes bzw. des Werkzeuges. Die Steuerung von gekrümmten und insbesondere kreisbogenförmigen Bewegungsbahnen ist nicht möglich.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, bei der Anordnung der eingangs geschilderten Art die Erzeugung der Steuerimpulsfolgen und die Interpolation mit einem geringeren Schaltungsaufwand durchzuführen. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem Speicher zu Beginn jedes Bahnabschnittes leere Speicherstellen vorgesehen sind, deren Speichervermögen kleiner ist als die zugehörigen Impulszahlen, daß zur wiederholten Einspeicherung der Impulsfolgen eine Addierstufe vorgesehen ist und daß die jeweils über die gefüllte Speicherstelle überströmenden Impulse die Steuerimpulsfolge für die Stellmotoren bilden.
  • Diese Anordnung zeichnet sich durch eine sehr einfache und zweckmäßige Bauweise aus, da für jede einzelne Steuerimpulsfolge nur eine einzige Speicherstelle vorgesehen ist. Damit bietet sich auch die Möglichkeit, das Einspeichern der Impulszahlen in die einzelnen Speicherstellen zu vereinfachen. Außerdem weist die erfindungsgemäße Anordnung den Vorteil auf, daß nicht nur für geradlinige Bahnabschnitte, sondern auch für gekrümmte bzw. kreisbogenförmige Bahnabschnitte Steuerimpulsfolgen gebildet werden können.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 ein Übersichtsschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung, F i g. 2 eine Darstellung der Arbeitsweise der Anordnung für die Interpolation bei Kreisbögen.
  • Ein Lochstreifen wird in einem Lesegerät 30 (F i g. 1) abgetastet, dessen acht Ausgänge einem Steuerblock 32 zugeführt werden. Der Lochstreifen wird in dem Lesegerät zum Abtasten der 'nächsten Querreihe weiterbewegt, wenn ein Signal von der Steuereinrichtung 34 empfangen wird. Die Steuereinrichtung 34 kann auch von Hand betätigt werden, um die selbsttätige Steuerung zu beginnen oder um Teile des Programms zu überspringen.
  • Die Steuereinrichtung 34 wird ihrerseits von einer logischen Steuereinheit 62, die den Vorschub des Lochstreifens steuert, und vom Steuerblock 32, der eine Unterbrechung des Abtastens bewirkt, wenn auf dem Lochstreifen ein Paritätsfehler festgestellt wird, gesteuert.
  • Alle Steuereinheiten sind von einer Taktsteuerung 38 getaktet. Nur beim Auftreten eines Taktimpulses können die Flip-Flops der nachstehend beschriebenen Einrichtungen umgeschaltet werden. Die Taktimpulse von einem Impulsgenerator 40, einem Multivibrator mit fester Frequenz, werden an einen Zeiteinstellgenerator 42 weitergeleitet, welcher als Signalquelle dient, um die nötigen Funktionen zeitgerecht auszulösen. Der Zeiteinstellgenerator 42 besteht im wesentlichen aus einer endlosen Kette von 20 Flip-Flops, die so angeschlossen sind, daß die in der Kette aufeinanderfolgenden Flip-Flops bei aufeinanderfolgenden Taktimpulsen ihren Schaltzustand ändern. Somit ändert jedes Flip-Flop in der Kette seinen Zustand einmal bei jedem 20. Taktimpuls. Jedes Flip-Flop gibt bei seinem Zustandwechsel einen Ausgangsimpuls ab, und zwar von dem Zeitpunkt, zu dem er seinen Zustand wechselt, bis zum Zustandwechsel des nächsten Flip-Flops. Diese Ausgangsimpulse T; bis T20 werden der Steuerung über 20 Leitungen zugeführt. Der Impuls T20 wird an eine weitere endlose Kette von vier Flip-Flops geführt, so daß der Ausgang jedes einzelnen Flip-Flops der zweiten Kette in der Zeit, in welcher vier TwImpulse erzeugt worden sind, einmal auf hohem Potential ist, d. h. einmal für jeweils 80 Taktimpulse. Die vier Flip-Flops übertragen auf einer von vier Leitungen während der 20 Taktimpulse, in denen sie sich in einem umgeschalteten Zustand befinden, einen Ausgangsimpuls. Diese Ausgangssignale treten jeweils nach den Zeitspannen W1, W2, W3 und W4 auf den entsprechenden Leitungen auf. Der Zeiteinstellgenerator 42 überträgt stets auf einer W Leitung und auf einer T-Leitung Ausgangsimpulse. Die Aktivierung der nachgeschalteten Steuerung findet zu einem beliebigen bestimmten Zeitpunkt innerhalb der sich stets wiederholenden 80 Impulse statt. Hierzu sind die entsprechenden Leitungen mit UND-Gattern verbunden.
  • Zur Umsetzung der eingelesenen Informationen in die binäre Form dient eine binäre Addierstufe 44. Das Speichern der Impulszahlen in binärer Form vollzieht sich in dem statischen Register 52 und in zwei Schaltverzögerungsregistern 48 und 50, in denen die Impulse umlaufen und die vorzugsweise magnetostriktiv arbeiten. Das Register 48 hat die Aufgabe, die Impulszahlen Dx, Dy, DZ für die Weglänge einer geradlinigen Bewegungsbahn längs der drei Koordinatenrichtungen sowie die Zahlen Xi, Yi für die Anfangskoordinaten des Radiusvektors eines Kreisbogens und die Impulszahl FR für die Vorschubgeschwindigkeit des Gegenstandes bzw. Werkzeuges für beide Bewegungsbahnen kurzzeitig zu speichern.
  • Die Register 48 und 50 sehen eine Verzögerung vor, die so lang ist, daß die bei einem bestimmten Taktimpuls eingegebenen Impulse die Register 80 Taktimpulse später verlassen. Sie halten somit beispielsweise vier Wörter aus je 20 Zeichen zurück.
  • Der Steuerblock 32 gibt diese Wörter in solcher Weise in die Register 48 und 50 ein, daß bestimmte Zahlen in bestimmten, durch den Zeiteinstellgenerator 42 vorgegebenen Zeitspannen austreten. Bei einer geradlinigen Bewegung tritt die Impulszahl Dy in der Zeitspanne W1, Dz in der Zeitspanne W2, FR in der Zeitspanne W3 und D" in der Zeitspanne W4 aus. Das Register 50 speichert die Impulszahlen Xf, Yf für die Endkoordinaten eines Kreisbogens vorübergehend während der Zeitspannen W1 und W4 (Index T) und ist aktiv während der Zeitspannen W2 und W3 (Index A). Der Steuerblock 32 leitet die umgewandelten Zahlen zu dem richtigen Abschnitt der Register 48 und 50, indem er die vom Lochstreifen abgetasteten und gespeicherten Adressen verwendet. Auch die Information bezüglich einer geradlinigen oder kreisförmigen Bewegungsbahn wird in dem statischen Register 52 gespeichert. Der Inhalt der beiden Register 48 und 50 wird zu dem Steuerblock 32 zurückgeführt, so daß dessen Inhalt ständig zunimmt.
  • Zur Ausgabe der Impulszahlen Xf, Yf ist ein Ausgang des Registers 50 mit der Vergleichsstufe 54 verbunden.
  • Der Ausgang des Registers 48 ist an ein UND-Gatter 56 angeschlossen. Dieses Gatter besitzt einen Ausgang für ein drittes Schaltverzögerungsregister 58 mit einer Verzögerungszeit von 80 Impulsen. Dieses Register führt die Speicherung der aktiven Impulszahlen Dx, Dy und Dz sowie der Impulszahlen FR durch. Wie in F i g. 1 gezeigt, wird FR in der Zeitspanne W1, Dx in der Zeitspanne W2, Dy in der Zeitspanne W3 und Dz in der Zeitspanne W4 gespeichert. Es ist zu beachten, daß diese Reihenfolge sich von der Reihenfolge der Speicherung in dem Register 48 insofern unterscheidet, als jede Zahl um zwei Zeitspannen vorgeschoben oder verzögert wird. Die Änderung der Reihenfolge ist nämlich notwendig, da während der kreisförmigen Bewegung Impulszahlen D" und Dy in dem aktiven Register 58 jedesmal, wenn sie aus dem Register austreten, um eine Zahl derart geändert werden, daß sie immer die gewünschte Entfernung des Werkzeuges von dem Mittelpunkt des zu erzeugenden Kreises wiedergeben.
  • Da die kreisförmige Bewegung unterbrochen wird, wenn die jeweilige Stellung des Werkzeuges den Zahlen Xf und Yf für die Endkoordinaten entspricht, ist es erforderlich, daß die Zahlen Xf und Yf, die in dem Register enthalten sind, während Zeitspannen aus dem Register austreten, zu denen auch die Zahlen Dz und Dy austreten, so daß die beiden verglichen werden können, um ihr gleichzeitiges Auftreten festzustellen. Daher wird, um die Zahlen D" und Dy in der richtigen Reihenfolge in dem Register 58 zu speichern, der normale Betrieb des Zeiteinstellgenerators 42 unmittelbar nach der Übergabe des Speicherinhalts von dem Register 48 auf das Register 58 durch das Gatter 56 geändert. Diese Änderung hat ein Überspringen der Zeitspannen W3 und W4 in dem betrachteten Zyklus und einen unmittelbaren Übergang auf die nächste Zeitspanne W1 zur Folge. Dadurch wird die Zahl, die in der Zeitspanne, die vorher als die Zeitspanne W3 angesehen wurde, aus dem Register 48 austritt, in der Zeitspanne, die jetzt als Zeitspanne W1 gilt, in das Register 58 eingeschrieben. Gleichzeitig werden die beiden vorübergehend gespeicherten Zahlen in dem Register 50 auf die aktiven Speicherstellen FRT und DZT übertragen.
  • Der Zeiteinstellgenerator 42 wird über die Leitung 60 von der logischen Steuereinheit 62 so gesteuert, daß er diese Veränderung durchführen kann. Die Steuereinheit 62 ist mit dem zweiten Eingang des UND-Gatters 56 über eine Leitung 64 verbunden, so daß der Speicherinhalt von dem Register 48 auf das Register 58 übertragen werden kann. Zur gleichen Zeit wird der Speicherinhalt des statischen Registers 52 auf ein aktives Register 66 über ein UND-Gatter 68 übertragen.
  • Im folgenden wird die Erzeugung der Steuerimpulsfolge für die Vorschubgeschwindigkeit beschrieben. Dabei ist es gleichgültig, ob eine geradlinige oder kreisförmige Bewegungsbahn bzw. eine Interpolation für eine geradlinige oder kreisförmige Bewegungsbahn durchgeführt wird. In beiden Fällen werden die Steuerimpulse für die Vorschubgeschwindigkeit in gleicher Weise erzeugt.
  • Die Impulszahl für die Vorschubgeschwindigkeit, welche in binärer Form in dem Register 58 gespeichert ist, tritt während der Zeitspanne W1 mit dem am wenigsten bedeutenden Bit zuerst aus, geht durch die halbe Addierstufe 70 hindurch, die sie unbeeinffußt läßt, und gelangt dann zu einem UND-Gatter 72, dessen anderer Eingang mit dem Ausgang eines UND-Gatters 74 verbunden ist. Das UND-Gatter 74 wird in der Zeitspanne W1 durch ein Signal von einem frei laufenden Multivibrator 76 vorbereitet, dessen Ausgangsfrequenz von Hand einstellbar ist und dazu verwendet wird, die Geschwindigkeit, mit welcher der Stromkreis arbeitet, zu steuern. Das Ausgangssignal des Multivibrators 76 wird mit den Taktimpulsen des Impulsgenerators 40 in einer Synchronisiereinheit 78 synchronisiert, deren Ausgang mit dem UND-Gatter 74 verbunden ist. Wenn die Synchronisiereinheit einen Ausgangsimpuls liefert, dann gibt das UND-Gatter 74 bei der folgenden Zeitspanne W1 ein Ausgangssignal ab, so daß das UND-Gatter 72 die Impulszahl für die Vorschubgeschwindigkeit durchläßt und einer vollständigen Addierstufe 80 zuführt.
  • Der zweite Eingang der Addierstufe 80 ist mit dem Ausgang eines Speichers 82 verbunden, der wiederum als Schaltverzögerungsregister mit einer Zeitverzögerung von 80 Impulsen aufgebaut ist. Der Speicher 82 ist zu Beginn jedes Bahnabschnittes, für den eine Steuerimpulsfolge erzeugt werden soll, leer. Eine der Funktionen der Addierstufe 80 besteht darin, die Impulszahl der Vorschubgeschwindigkeit in die erste Speicherstelle RFR des Speichers 82 einzuführen, wobei die am wenigsten bewertete Ziffer der Impulszahl der niedrigsten Ziffernposition der Speicherstelle zugeführt wird. Während der Zeitspanne W1 wird die Impulszahl für die Vorschubgeschwindigkeit in die Speicherstelle des Registers 82 laufend eingespeichert, bis ein Übertströmen der Impulse aus dem Speicher 82 erfolgt, das durch Abtasten des Zustandes eines Flip-Flops der Addierstufe 80 zum richtigen Augenblick der Zeitspanne W1 festgestellt wird. Dieser Augenblick ist von der Länge der Impulszahl für die Vorschubgeschwindigkeit abhängig. Wenn die Länge 10 Stellen oder weniger beträgt, dann wird das Überströmen durch den Schaltzustand des Flip-Flops in der Addierstufe 80 bei T11, für 11 Stellen bei T12, für 12 Stellen bei T13 und für 13 Stellen (maximale Länge) bei T14 festgestellt.
  • Die aus den Überströmimpulsen bestehende Steuerimpulsfolge wird einer Addiersteuerstufe 84 zugeführt, die so arbeitet, daß sie den zweiten Eingang des UND-Gatters 72 während der folgenden Zeitspannen W2, W3 und W4 konditioniert. Dies ermöglicht es der Addierstufe 80, die in den Register 58 gespeicherten Impulszahlen Dx, Dy und Dz für lineare Interpolation oder Xi, Yi für kreisförmige Interpolation zu verarbeiten. Bei der linearen Interpolation, d. h. zur Erzeugung der Steuerimpulsfolge für lineare Weglängen, werden die Zahlen D., Dy und Dz in den Speicherstellen DzA, DyA, D.,A in dem Register 58 gespeichert. Wenn sie aus dem Register 58 austreten, werden sie durch die halbe Addierstufe 70 hindurchgeführt, die nur eine Veränderung der Zahlen bei einer kreisförmigen Interpolation durchführt, und dann zu dem UND-Gatter 72 weitergeleitet. Hat ein Überströmen aus der Speicherstelle RFR des Speichers 82 unmittelbar vorher stattgefunden, dann gestattet das UND-Gatter 72 den Durchgang der Impulszahlen zu der vollständigen Addierstufe 80. Hier wird D" in die Speicherstelle Rx des Speichers addierend eingespeichert, Dy in die Speicherstelle Ry und Dz in die Speicherstelle Rz.
  • Die Steuerimpulsfolge, die bei W2 T20, W3 T20 und W4 T20 auftritt, stellt wiederum die Überström-Impulse der drei Speicherstellen in dem Speicher 82 dar. Die Überströmimpulse werden einem Befehlsimpulsdetektor 86 zugeführt.
  • Da die drei Speicherstellen in demselben Verhältnis überströmen, wie die drei Impulszahlen in Beziehung zueinander stehen, werden die Überströmimpulse, die am Ausgang des Befehlsimpulsdetektors 86 in den Zeitspannen W2, W3 und W4 anstehen, in dem Verhältnis der drei Impulszahlen zueinander erzeugt. Somit findet eine Interpoltion statt.
  • Zur Interpolation ist ferner noch notwendig, daß die Impulserzeugung beendet wird, wenn die Anzahl der Impulse in jeder der drei Impulsfolgen der vorgegebenen Impulszahl gleich ist. Da die Geschwindigkeit der Impulserzeugung in den drei Impulsfolgen dem Verhältnis der Impulszahlen entspricht, ist zu beachten, daß diese Impulserzeugung bei allen drei Impulsfolgen etwa gleichzeitig beendet wird.
  • Es ist ein Merkmal des binären Systems, daß beim 2n-maligen Addieren einer gegebenen Zahl von der Länge n Bits die Anzahl der von der bedeutendsten Ziffer der gegebenen Zahl erzeugten Überströmimpulsen gleich der Zahl selbst ist. Wenn beispielsweise die binäre Zahl 101 = 5 zu sich selbst 2smal addiert wird, so wird eine Anzahl von fünf Überströmmpulsen von der drittbedeutendsten Ziffer erzeugt. Zur Erzeugung einer ausreichenden Anzahl von Überströmimpulsen aus einer Reihe von drei Impulszahlen müssen daher 211 Additionen durchgeführt werden, wobei n gleich der Zahl der Ziffern in der längsten der drei Zahlen ist.
  • Die drei Impulszahlen sind so gespeichert, daß ihre niedrigsten Ziffern (Markierungsimpulse) innerhalb jedes Wortes in derselben Zeitstellung liegen und die bedeutendste Ziffer der größten der drei Zahlen in der der letzten Stelle (T19) zunächst liegenden Stelle liegt. Außerdem trägt jede der drei Zahlen einen Markierungsimpuls als Ersatz für die niedrigste Ziffer.
  • Das Auftreten einer Anzahl von Additionen in dem Speicher 82, welche ausreicht, um eine Zahl von Überströmimpulsen zu erzeugen, die den Impulszahlen gleich sind, wird durch Abtasten der Speicherstellen des Speichers 82 bestimmt. Wenn eine ausreichende Anzahl von Additionen stattgefunden hat, dann wird der Inhalt jeder Speicherstelle gleich 0, da eine binäre Zahl mit n bedeutenden Ziffern bei einer Multiplikation mit 2n ein Produkt ergibt, in welchem die ersten n bedeutenden Ziffern Nullen sind. Da die niedrige Ziffer der Zahl eine »1« (Markierungsimpuls) ist, weist das Produkt in den ersten n bedeutenden Ziflern erst nach 2n Mulitplikationen Nullen auf. Da der Markierungsimpuls nicht als eigentlicher Teil der Zahl betrachtet wird, tritt die eigentliche Nullbedingung auf, wenn in der bedeutendsten Stelle (T19) eine »l« auftritt, der in allen anderen Stellen Nullen vorangehen. Unter bestimmten Umständen kann die Nullbedingung auch auftreten, wenn diese »1« sich in einer niedrigeren Stelle befindet, welcher ausschließlich Nullen folgen. Dieser Fall wird in der folgenden Beschreibung des Impulsvervielfachers 110 noch erläutert.
  • Die Nullbedingung wird von einem Nulldetektor 94 festgestellt, dessen Eingänge von den UND-Gattern 92 und 105 gespeist sind. Das Gatter 92 weist Eingänge vom Speicher 82 und von dem »linearen« Ausgang des aktiven Registers 66 auf. Wenn die Nullbedingung auftritt, dann gibt der Nulldetektor 94 einen Ausgangsimpuls an das UND-Gatter 88, dessen zweiter Eingang ebenfalls mit dem linearen Ausgang des Registers 66 verbunden ist, so daß ein Signal zur Beendigung der Bewegung erzeugt wird, das auf die logische Steuereinheit 62 übertragen wird.
  • Bei der kreisförmigen Interpolation müssen die Stellmotoren mit Impulsen gespeist werden, die zeitlich nicht gleichmäßig aufeinanderfolgen, wie es bei der linearen Interpolation der Fall ist, sondern in Abhängigkeit vom Sinus bzw. Kosinus, da die eine Impulsfolge ihre maximale Impulsgeschwindigkeit dann erreicht, wenn die andere Impulsfolge eine minimale Impulsgeschwindigkeit hat.
  • F i g. 2 zeigt die Impulsfolgen für die X- und Y-Achse für eine kreisförmige Bewegungsbahn, die im vierten Quadranten (-Xi, --Yi) beginnt und im ersten Quadranten (+Xf, +Yf) endet.
  • Um in den Steuerimpulsfolgen für die kreisförmige interpolierte Bewegungsbahn veränderliche Impulsgeschwindigkeiten zu erhalten, ist es erforderlich, die wiederholt während der Addition in die anfangs leeren Speicherstellen eingespeicherten Zahlen zu verändern. Dabei werden die einzuspeichernden Zahlen als den Koordinaten eines Radiusvektors gleichwertig betrachtet. Beim Fortschreiten der Bewegungsbahn werden die Zahlen in derselben Weise verändert, wie sich der Radiusvektor verändert. So wird entsprechend F i g. 2 bei Beginn des Bahnabschnittes jedesmal, wenn aus der Speicherstelle, in die die Impulszahl xi addierend eingespeichert wird, ein Überströmimpuls austritt, die Impulszahl yi um »1« erhöht, da die Yi-Komponente des Radiusvektors ansteigt. In ähnlicher Weise betätigt beim Beginn des in F i g. 2 gezeigten Bahnabschnitts jeder Überströmimpuls von der Speicherstelle für die Impulszahl yi einen Stromkreis, welcher die Impulszahl xi um »l« vermindert. Wenn der Punkt A erreicht ist, dann muß die Impulszahl xs für jeden Überströmimpuls um »1« erhöht und die Impulszahl yt um »l« vermindert werden.
  • Die Überströmimpulse der Speicherstelle für xi bilden die Steuerimpulsfolge für den Stellmotor in der Y-Richtung und die Überströmimpulse der Speicherstelle für yi die Steuerimpulsfolge für den Stellmotor in der X-Richtung.
  • Bei der kreisförmigen Interpolation werden die Impulszahlen xi und yi in den Speicherstellen DxA und DYA des Registers 58 gespeichert. Aus dem Register 58 gelangen die Zahlen durch die halbe Addierstufe 70, welche zu Anfang nicht in Betrieb ist und erst dann die Zahlen verändert, nachdem die ersten Überströmimpulse erzeugt worden sind. Die Impulszahlen gehen dann durch das Gatter 72 zur vollständigen Addierstufe 80, von der die Zahlen xi und yi in die Speicherstellen Rx und Ry des Speichers 82 addierend eingespeichert werden, wenn ein Überströmimpuls in der Speicherstelle RFR als Folge der Addition der Impulszahl FR aufgetreten ist. Das Überströmen der Speicherstellen Rx und Ry des Speichers 82 wird durch den Befehlsimpulsdetektor 86 in der gleichen Weise wie bei der linearen Interpolation festgestellt. Die die Steuerimpulsfolgen längs der beiden Koordinatenrichtungen X, Y bildenden Überströmimpulse werden ebenso an UND-Gatter 100 zurückgeführt, dessen zweiter Eingang mit dem »kreisförmigen« Ausgang des aktiven Registers 66 verbunden ist. Das UND-Gatter 100 bildet den zweiten Eingang für die halbe Addierstufe 70, die jetzt entweder eine »1« von der Impulszahl xi oder yi abzieht oder zuzählt. Das entsprechende Vorzeichen wird von einem Vorzeichenspeicher 102 an die halbe Addierstufe 70 geliefert. Der Vorzeichenspeicher 102 ist eingangsseitig mit einer Speicherstufe 104 verbunden, die ihrerseits mit dem Ausgang des UND-Gatters 56 verbunden ist. Die Speicherstufe 104 speichert das Vorzeichen der Vorschubgeschwindigkeit, das auf dem Lochstreifen enthalten ist.
  • Ein Eingang des Vorzeichenspeichers 102 ist über ein UND-Gatter 106 mit dem Nulldetektor 94 verbunden. Während der kreisförmigen Interpolation empfängt der Nulldetektor 94 das Ausgangssignal des Gatters 105, von dem ein Eingang mit dem Ausgang der halben Addierstufe 70 verbunden ist. Wenn der Inhalt der Speicherstellen D"A oder DYA des Speichers 58 nach Durchgang durch die halbe Addierstufe 70 gleich 0 ist, dann bildet der Nulldetektor 94 über das Gatter 106 ein Signal für den Vorzeichenspeicher 102. Dieses Signal bewirkt in Abhängigkeit von der Richtung der kreisförmigen Bahn und dem bisherigen Vorzeichen eine Änderung der beiden Impulszahlen xi, yi. Die Ausgänge des Vorzeichens 102 speisen nicht dargestellte Steuerungen der Stellmotoren. Jedesmal, wenn xi oder yi. gleich 0 wird, muß nämlich die Bewegungsrichtung des anderen Stellmotors umgekehrt werden. Wenn somit der Punkt A in F i g. 2 erreicht ist, dann wird xi gleich 0, und die Richtung des Y-Stellmotors muß umgekehrt werden. Der Vorzeichenspeicher 102 muß also die halbe Addierstufe 70 so steuern, daß bestimmt wird, ob ein Impuls zu xi und yi zugezählt oder abgezogen werden soll, und daß die Vorzeichen für die X- und Y-Stellmotoren erzeugt werden.
  • Der Ausgang der halben Addierstufe 70 ist auch mit der Vergleichsstufe 54 verbunden, welche die Impulszahlen xi und yi gemäß ihrer Abwandlung ununterbrochen mit den Inhalten der Speicherstellen xF.i und yFA des Registers 50 vergleicht, in denen die Zahlen Xf und Yf gespeichert sind. Der Vergleich wird nach Impulszahlen und Vorzeichen durchgeführt. Wenn beide Impulszahlen und Vorzeichen übereinstimmen, dann sendet die Vergleichsstufe 54 ein Signal an den Steuerblock 62, so daß der Bahnabschnitt beendet und die nächste Information von der vorübergehenden Speicherung in die aktive Speicherung übergeführt wird.
  • Die Steuerimpulsfolge wird von dem Befehlsimpulsdetektor 86 einem Impulsvervielfacher 110 zugeführt, gleichgültig ob eine kreisförmige oder lineare Interpolation durchgeführt wurde. Der Impulsvervielfacher 110 erzeugt einen, zwei oder vierAusgangsimpulse für jeden empfangenen Impuls, abhängig von der Länge der Impulszahl für die jeweilige Vorschubgeschwindigkeit, die maximal 13 Stellen beträgt. Für eine Länge von 12 Stellen werden vier Ausgangsimpulse pro Eingangsimpuls, für 11 Stellen zwei Ausgangsimpulse und für 10 oder weniger Stellen ein Ausgangsimpuls erzeugt.
  • Somit kann die Steuerungsanordnung mit mäßiger Geschwindigkeit arbeiten. Der Impulsvervielfacher tastet die Länge der Impulszahl für die Vorschubgeschwindigkeit beim Übertragen von der vorübergehenden auf die aktive Speicherung über das Gatter 56 ab. Eine von drei Kombinationen von Flip-Flops wird in Abhängigkeit von der Länge der Impulszahl eingestellt. Diese Flip-Flops gestatten die Abgabe von einem, zwei oder vier Ausgangsimpulsen im Anschluß an den Empfang eines Impulses von dem Detektor 86.
  • Liefert der Impulsvervielfacher 110 mehrere Ausgangsimpulse je Eingangsimpuls, dann wird die Gesamtzahl der von den Impulszahlen vorgegebenen Steuerimpulsfolge verhältnismäßig schneller erreicht, so daß die Impulserzeugung im gleichen Verhältnis früher beendet werden muß. Hierfür erzeugt der Nulldetektor 94 früher das Signal zur Beendigung einer linearen Bewegungsbahn. Ohne Impulsvervielfachung wird nämlich das Signal dann erzeugt, wenn in den ersten 18 Positionen der Speicherstellen Rx, Ry, Rz des Speichers 82 Nullen vorhanden sind. Bei einer Verdoppelung der Impulse wird nun beim Vorhandensein von Nullen in den ersten 17 Positionen das Signal abgegeben und bei einer Impulsvervielfachung mit dem Faktor 4 beim Vorhandensein von Nullen in den ersten 16 Positionen. Dadurch werden die Impulszahlen durch zwei oder vier dividiert und die spätere Vervielfachung ausgeglichen. Dabei können den Stellmotoren maximal zwei Impulse verlorengehen, so daß die Genauigkeit der Steuerung entsprechend herabgesetzt wird.
  • Bei der kreisförmigen Interpolation wird dagegen die Impulserzeugung durch den bereits beschriebenen Vergleich der Impulszahlen xi und yi mit den Zahlen Xf und Yf beendet. Die Steuerimpulsfolgen am Ausgang des Impulsvervielfachers 110 werden dann Stellmotoren zugeführt, welche eine Bewegung auf den X-, Y- und Z-Achsen hervorrufen. Die VorschubgeschNvindigkeit der Stellmotoren ist dann proportional der Frequenz der ersten Steuerimpulsfolge und die Weglängen proportional der Gesamtzahl der Impulse der zweiten Steuerimpulsfolge.

Claims (7)

  1. Patentansprüche: 1. Anordnung zur numerischen Steuerung der Bewegung eines Gegenstandes, insbesondere des Werkzeuges bei einer Werkzeugmaschine, bei der einem oder mehreren Stellmotoren je eine erste Steuerimpulsfolge, deren Frequenz proportional der Vorschubgeschwindigkeit ist, und eine zweite Steuerimpulsfolge, deren Impulsgesamtzahl proportional der Weglänge in jeder Koordinatenrichtung ist, zugeführt wird und die Steuerimpulsfolgen in jedem Bahnabschnitt aus durch einen Programmgeber vorgegebenen Impulszahlen für die Vorschubgeschwindigkeit und die Weglänge gebildet werden, dadurch gekennzeichnet,daßineinem Speicher (82) zu Beginn jedes Bahnabschnittes leere Speicherstellen (RFR, Rx, Ry, Rz) vorgesehen sind, deren Speichervermögen kleiner ist als die zugehörigen Impulszahlen (FR bzw. Dx, Dy, Dz oder xi yi), daß zur wiederholten Einspeicherung der Impulsfolgen eine Addierstufe (80) vorgesehen ist und daß die jeweils über die gefüllte Speicherstelle überströmenden Impulse die Steuerimpulsfolgen für die Stellmotoren bilden.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Steuerimpulsfolge für die Weglängen die Impulse für die Weglänge in die zugehörigen Speicherstellen (Rx, Ry, Rz) des Speichers (82) beim Austreten eines überströmenden Impulses aus der Speicherstelle (RFR) der Impulse für die Vorschubgeschwindigkeit eingespeichert werden.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Nulldetektor (94) zur Feststellung des Endes eines Bahnabschnittes vorgesehen ist, der dann anspricht, wenn die niedrigen Zifferpositionen in den Speicherstellen (Rx, Ry, Rz) für die Weglängen unbesetzt sind.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 1, bei der zur Ausführung eines gekrümmten Bahnabschnittes die die Anfangskoordinaten des Bahnabschnittes darstellenden Impulszahlen bei jedem Auftreten eines Impulses der Steuerimpulsfolge für die Vorschubgeschwindigkeit wiederholt addiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine halbe Addierstufe (70) vorgesehen ist, durch die die in dem Speicher (80) zu addierenden Impulszahlen (Xi, Yi) hindurchgeführt werden und in der beim Auftreten eines Überströmimpulses aus der Speicherstelle für die Vorschubgeschwindigkeit die Impulszahlen um eine bestimmte Anzahl von Impulsen vermehrt oder vermindert werden.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der halben Addierstufe (70) ein Vorzeichenspeicher (102) vorgesehen ist, durch den die Addition oder Subtraktion der bestimmten Anzahl von Impulsen bestimmt ist.
  6. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Eingang des Vorzeichenspeichers (102) mit dem Nulldetektor (94) und ein zweiter und dritter Eingang des Vorzeichenspeichers mit einer Speicherstufe (104), in der das Vorzeichen für die Richtung der Vorschubgeschwindigkeit gespeichert ist, und mit einem UND-Gatter (56) verbunden sind, von dem die die Anfangskoordinaten des gekrümmten Bahnabschnittes darstellenden Impulszahlen (Xi, Yi) zu- geführt werden, und daß die Ausgänge des Vorzeichenspeichers (102) mit einer Einrichtung zur Drehrichtungsumkehr der Stellmotoren verbunden sind.
  7. 7. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vergleichsstufe (54) vorgesehen ist, der die die Anfangskoordinaten des gekrümmten Bahnabschnittes darstellenden und um die bestimmte Anzahl von Impulsen vermehrten oder verminderten Impulszahlen (Xi, Yi) und die die Endkoordinaten des gekrümmten Bahnabschnittes darstellenden Impulszahlen (Xf, Yf), die in einem Register (50) eingespeichert sind, zugeführt werden und die dann anspricht und die den Stellmotoren zugeführten Impulsfolgen beendet, wenn die beiden Impulszahlen (Xi, Yi; Xf, Yf) einander gleich sind.
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