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Einrichtung zur Bearbeitung von Zylindern längs einer Schnittlinie
derselben.
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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung mit Schaltkreisen für statiache
elektrische Operationen bzw. Rechenoperationen zum Bearbeiten von Zylindern bzw.
zylindrischen Werkstücken längs einer Schnittlinie oder Durchdringungskurve derselben.
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In dieser Beschreibung ist mit dem ausdruck Bearbeitung" ein Verfahren
bzw. eine Behandlung gemeint, die ausgeführt wird, indem man der Schnittlinie von
zwei Zylindern folgt. Die Behandlung besteht zum Beispiel im Schneiden, Schleifen,
Schweissen, Löten, Beuerschweissen, Druckschweissen und Verbinden der beiden Zylinder.
Der Zylinder kann ein Zylinder aus Holz oder Plastik bzw. Kunststoff ebensogut wie
ein Zylinder aus Metall sein. außerdem ist der Zylinder nicht auf einen Hohlzylinder
bzw. ein Rohr beschränkt, vielmehr kann er auch ein massiver Zylinder sein.
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Bekannt ist eine Einrichtung zur Bearbeitung von Zylindern längs einer
Schnittlinie derselben, die Schaltkreise für Analogoperationen mit Servomotoren
aufweist. Jedoch ist diese herkömmliche Einrichtung mit verschiedenen Nachteilen
behaftet, wie den folgenden. Ein Kreisbogen, der einem Drehwinkel einem der beiden
sich schneidenden Zylinder in seiner Achsrichtung entspricht, nimmt mit dem Durchmesser
zu, wobei der Durchmesser
zum Beispiel 1000 mm oder mehr betragen
kann. Mit dem Größerwerden des Bogens wird die Kurve, die durch die Analogoperationen
der bekannten Einrichtung erhalten wird, leicht ungenau.
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Da ferner die bekannte Einrichtung auf der Analogoperation beruht,
ist sie für Abweichungen infolge von Störungen anfällig, wie Änderungen der Speisespannungen,
die für verschiedene Elements bzw. Schaltglieder in den Analogoperationskreisen
vorgesehen sind. Infolgedessen ist die Wartung und Uberwachung der bekannten Einrichtung
mühsam, Da außerdem bei der herkömmlichen Einrichtung eine Servooperation mit Hilfe
von Antriebsgliedern durchgeführt wird, ist es schwierig, die Operationsgeschwindigkeit
zu steigern, und demnach ist die Geschwindigkeit der Zylinderbearbeitung längs einer
Schnittlinie derselben notgedrungen langsam.
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Die Erfindung bezweckt, alle Nachteile der bekannten Einrichtung zu
beheben, und hat sich die Aufgabe gestellt, eine Einrichtung zum Bearbeiten von
Zylindern längs einer Schnittlinie derselben zu schaffen, bei der vor allem keine
nichtlinearen Glieder wie Multiplikatoren für das Arbeiten der Vorrichtung erforderlich
sind und abgeleitete Funktionen, wie der Sinus oder Kosinus eines Drehwinkels, sich
nicht mit der Zeit ändern. Ferner soll ermöglicht werden, daß für die Bearbeitung
einer Anzahl von Zylindern, die die gleiche Porm besitzen, entsprechende numerische
bzw. Zahlenwerte nur einmal eingestellt zu werden brauchen.
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Insbesondere wird auch angestrebt, daß die Geschwindigkeit der elektrischen
Operation bzw. Operationen beschleunigt wird und in der Größenordnung von Mikrosekunden
liegt.
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In diesem Sinne ist Gegenstand der Erfindung eine Einrichtung zum
Bearbeiten von Zylindern längs einer Schnittlinie derselben,
die
gekennzeichnet ist durch - einen Abschnitt zur Einstellung von Zahlenwerten, der
den Durchmesser d eines Zylinders, den Durchmesser D eines anderen Zylinders, einen
VErbindungswinkel @ für das Verbinden der beiden Zylinder einzustellen gestattet;
- einen Stromkreis zur Gewinnung von sin @ und cos Q; - einen Operationakreis zur
Gewinnung von sin#t und cos C£> t
- einen Operationskreis für α zur Ausführung einer Servooperation vonα
und D.# (cosα ), um eine Gleichung d@sin#t = D. sin α zu erfüllen (worin
der Drehwinkel#t des ersten Zylinders in Übertragung auf den zweiten Zylinder durch
α dargestellt wird); - einen Multiplikationskreis für die Operation d.,\cos#t.cos
Q, d.cos#t, D.cosα und D.cosα .cos #; - und einen Berechnungsabs chnitt
für den Antrieb des Bearbeitungswerkzeugs, der einen waagerechten Bearbeitungsabstand
vom Schnittpunkt der Achsen der beiden Zylinder zu berechnen vermag, wobei die ganze
Operation elektrisch durchgeführt wird durch Integratoren, Ralbintegratoren (wie
unten erläutert), Registerkreise und Komparatorkreise.
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Aufbau, Wirkungsweise und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der nachstehenden Beschreibung nebst Ansprüchen in Verbindung mit den anhängenden
Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 und 2 eine schematische Darstellung,
die die geometrischen Verhältnisse für einen Hauptzylinder und einen Abzweigzylinder,
die an der Verbindungsstelle zu bearbeiten sind, darlegen; Fig. 3 ein Blockschema,
das die Anordnung und Punktion einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Bearbeiten
von Zylindern längs einer Schnittlinie derselben veranschaulicht;
Fig.
4, 5, 6 und 7 weitere Blockschemen, die einen digitalen Integrator, einen Halbintegrator,
einen Registerkreis bzw.
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einen Komparator veranschaulichen, die in einer erfindungsgemäßen
Einrichtung zur Bearbeitung von Zylindern längs einer Schnittlinie verwendet werden;
Fig. 7a ein Schaltschema, das die Einzelheiten des Komparatorkreises der Fig. 7
wiedergibt; Fig. 8 eine grafische Darstellung, die eine Form eines Komperatorausgangssignals
in der Einrichtung nach der Erfindung veranschaulicht; und Fig. 9 (in Abschnitte
a, b und c unterteilt) ein Blockdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Einrichtung zum Bearbeiten von Zylindern längs ihrer Durchdringungslinie nach
der Erfindung.
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Als Anleitung zum vollen Verständnis der Erfindung wird die folgende
Betrachtung der geometrischen Daten eines Hauptæylinders oder Hauptrohres und eines
damit verbundenen Zweigzylinders oder Abzweigrohrs vorangestellt, die sich auf Fig.
1 und 2 bezieht, in denen die Bälle der Bearbeitung des Zweigzylinders und des Xauptzylindera
veranschaulicht sind.
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Gemäß Fig. 1 bildet die Achse X eines zu bearbeitenden Zylinders A
einen Winkel Q mit der Achse eines Zylinders B, und ein Rotations- oder Drehwinkel
des Zylinders A ist mit #t bezeichnet (worin # die Winkelgeschwindigkeit und t die
Zeitdauer der Drehung bedeutet). Genau genommen müßte der Drehwinkel
wiedergegeben werden.
Unter diesen Umständen kann ein Abstand oder
eine Abweichung zwischen einem Arbeitspunkt (nicht dargestellt) und dem Ursprung
0 wie folgt angegeben werden: wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist d.sin#t = D. sin α
................................
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und x = x1 + x2
Hierin bedeuten d den Durchmesser des Zylinders A (mit Radius r), D den Durchmesser
des Zylinders B (mit Radius R#r) und α den Drehwinkel, der sich ergibt, wenn
der Drehwinkel # t des Zylinders A auf den Zylinder B übertragen wird, wobei ein
Punkt P auf beiden Zylindern A und B liegt.
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Gemäß Fig. 2 ist das Hauptrohr ein Zylinder A, während das mit dem
Hauptrohr verbundene Zweigrohr ein Zylinder B ist. In diesem Fall wird die Abweichung
x zwischen einem Arbeitspunkt und dem Ursprung 0 durch die folgende Gleichung (3)
dargestellt:
Wenn der Zylinder B in Fig. 1 durch eine Ebene ersetzt wird oder wenn der Zylinder
A mit einem ebenen Stoff oder Körper verbunden wird (diese Bearbeitung wird nachstehend
als ebene.
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Bearbeitung bezeichnet), gilt für die Abweichung x folgende Gleichung
(4):
Das Blockdiagramm der Fig. 3 veranschaulicht allgemein die Funktionen
einer Einrichtung zum Bearbeiten von Zylindern längs einer Einrichtung zum Bearbeiten
von Zylindern längs einer Schnittlinie derselben gemäß der Erfindung, die eine Sektion
1 zum Einstellen von numerischen Werten bzw. Sahlenwerten enthält. Diese Sektion
1 stellt Zahlenwerte ein, wie den Durchmesser d des Zweigrohrs, den Durchmesser
D des Hauptrohrs, einen Winkel @, der von den Achsen des Hauptrohres und
des Zweigrohres gebildet wird, und gegebenenfalls eine Yersetzung # (nicht dargestellt)
zwischen dem Hauptrohr und dem Zweigrohr, und erzeugt Ausgangssignale bzw. -impulse,
umgeformt in Serien von binären Ziffern, die sich für die Operation von digitalen
Differentialanalyvatoren eignen.
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In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß die Erfindung eine Einrichtung
zum Bearbeiten von Zylindern längs einer von ihnen gebildeten Schnittlinie vorsieht,
bei der die Bearbeitung durch die Operation eines digitalen Differentialanalysators
gesteuert wird. Diese Operation wird mit Hilfe von Zeitimpulsen durchgeführt, deren
Frequenz bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung 1 MHz beträgt.
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Die Einrichtung umfaßt ferner: einen Schaltkreis 2 zur Umformung von
# in sin # und cos #, die später gebraucht werden; einen Schaltkreis 3 zur Bildung
von sin#t und cos #t aus dem Drehwinkel#t durch Einstellung einer Bearbeitsungsgeschwindigkeit
mit einer entsprechenden Einstellvorrichtung 30; ein Schaltkreis 4 für die Ausführung
der Rechenoperation der Gleichung (1>, um als Ausgangssignale bzw impulse D.#(cos
α ) und o<zu erzeugen; einen Schaltkreis 5 zur Einführung von cos # und
cos 0° = 1, die im Kreis 2 gewonnen wurden, übsr Kreise 51 bzw. 52-in einen Schaltkreis
6, der die elektrischen Operationen d.cos#t.cos #, d.cos#t, D.cosα und D.cosα
.cos # in Multiplikationskreisen 61 bis 64 durchführt; sowie Shaltvorrichtungen
7, die die Hauptrohrbearbeitung und die Zweigrohrbearbeitung (einschl. der ebenen
Bearbeitung) zu schalten gestatten.
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Die Einrichtung enthält ferner : eine Sektion 8 zur Berechnung des
Antriebs eines Bearbeitungswerkzeugs oder zur Durchführung der Additionsoperationen
in den Gleichungen (2), (3) und (4) (nachstehend als Berechnungssektion 8 für den
Werkzeugantrieb bezeichnet) sowie eine Ausgangssektion 9, die Impulse für den (horizontalen)
Antrieb des Werkzeugs und Impulse für den Antrieb der Rohre führt.
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Die Blockdiagramme der Fig. 4 bis 7 veranschaulichen Elemente der
digitalen Differentialanalysatoren, die bei diesem Beispiel verwendet werden.
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Fig. 4 zeigt einen digitalen Integrator 40 mit Addierern 41, 43 und
47, einem R-Register 42, einem Y-Register 44, einem Multiplikations.-Torglied 45
und einem Ausgangskreis 46. In Fig. 4 sind mit Bezugssymbolen dY1, dY2, dY3......
Eingangskiomponenten auf der Seite des Y-Registers und mit dem Bezugssymbol Pi ein
Signal für die Angabe der Abstufungen der Eingangskomponenten bezeichnet. Durch
das Multiplikations-Torglied 45 wird ein Ausgangsimpuls Y des Y-Regiaters 44 mit
dx multipliziert. Der Ausgangskreis 46 erzeugt als Ausgang einen Überschußimmuls
dZ des R-Registers 42.
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Fig. 5 zeigt einen Schaltkreis oder ein Multiplikationselement 50
(nachstehend als Halbintegrator bezeichnet), der erhalten werden kann, indem die
Schaltkreise der Fig. 4 um die auf das Y-Register bezüglichen Schaltkreise vermindert
werden. Dieser Halbintegratorkreis erzeugt einen Ausgangsimpuls dZ = R.dx.
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Wie aus einem Vergleich der Fig. 6 mit fig. 4 und 5 hervorgeht, kann
der in Fig. 6 dargestellte Registerkreis erhalten werden, indem der Kreis der Fig.
5 von dem der Fig. 4 abgesetzt wird,
Fig. 7 zeigt einen Komparator
70, der einen Vergleichskreis 73 enthält. Der Kreis 73 führt einen Vergleich eines
Impulses 71 (das ist ein Wert in dem R-Register, der zu jeder Zeit positiv ist)
mit einem Eingangsimpuls 72 durch (das ist ein Wert in dem Y-Register), wodurch
ein Ausgansimpuls 74 erzeugt wird, der an den Ausgangskreis 46 anzulegen ist.
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Demzufolge wird in dem Ausgangskreis 46, bis ein Operationsergebnis
in dem gegenwärtigen Operationszyklus (also in einer Periode, in der alle Digitalziffern
in dem R-Register und dem Y-Register dem Vergleich unterliegen) erhalten wird, das
Operationsergebnis des vorhergehenden Operationszyklus gespeichert gehalten und
erzeugt weiterhin seinen Vergleichsausgangsimpuls dZ.
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Der vorerwähnte Vergleichskreis 73 ist im einzelnen in Fig. 7a dargestellt
und umfaßt: AND-Glieder (für das logische Produkt) 731, 732, 734 bis 739; ein OR-Glied
(für die logische Summe) 733; Flipflop-Glieder FF1 bis FF4; und einen Verzögerungskreis
7D. In Fig. 7a ist durch Kreissymbole (0) auf der Eingangsseite der AND-Glieder
angegeben, daß die Logik eines angelegten Eingangssignals umgekehrt wird. Ferner
bezeichnet das Bezugssymbol Pn in Fig. 7a einen synchronen Impuls (oder Zeitimpuls),
der 2n oder der nten Digitalziffer entspricht, wenn die Anzahl der Operationsziffern
n ist, und es wird kein synchroner Impuls für die Operation der anderen Ziffern
als der oben erwähnten Ziffer angelegt.
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Wenn der Eingangsimpuls 71 größer ist als der Eingangsimpuls 72, wird
der Ausgang des AND-Gliedes 739 eingesehaltet und das Ausgangssignal 74 ist daher
in einem Zustand "-1". Wenn der Eingangsimpuls 71 kleiner als der Eingangsimpuls
72 ist, wird der Ausgang des AND-Gliedes 738 eingeschaltet und das Ausgangssignal
74 befindet sich daher in einem Zustand "+1". Wenn der Eingangsimpuls 71 gleich
dem Eingangsimpuls 72 ist,- werden beide
Ausgänge der AKD-Glieder
738 und 739 ausgeschaltet und das Ausgangssignal 74 ist in einem Zustand "0".
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In Fig. 8 sind Formen des Vergleichsausgangsimpulses dZ bei diesem
Ausführungsbeispiel angegeben. Wenn der Eingangsimpuls 71 zum Beispiel +7 beträgt,
treten die folgenden drei Formen des Vergleichsausgangsimpulses dZ auf, je nach
den Werten des Eingangsimpulses 72: (a) wenn der Eingangsimpuls 72 # + 6 ist, ist
dZ = -1 (b) wenn der Eingangsimpuls 72 = + 7 ist, ist dZ = 0 (c) wenn der Eingangsimpuls
72 # + + 8 ist, ist dZ = +1.
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In Fig. 9a bis 9c ist ein Beispiel der Einrichtung nach der Erfindung
gezeigt, welches umfaßt: eine Energiequelle 900, zum Beispiel für +5 Volt Gleichstrom
zur Darstellung eines logischen Signals "1" mit einem Erdpotential zur Darstellung
eines logischen Signals "0"; einen Einstellkreis für Zahlenwerte 901 zur Einstellung
eines Durchmessers D eines Hauptrohrs, eines Durchmessers d eines Zweigrohrs un
eines Winkels 4, der durch die Achsen des Hauptrohrs und des Zweigrohrs gebildet
wird (nachstehend als Verbindungswinkel # bezeichnet), und einen Einstellkreis für
Zahlenwerte 902 zur Einstellung der Operationskonstanten K1 bis K4, wobei diese
beiden Kreise 901 und 902 eine Zahlenwert-Einstellsektion 1 gemäß Fig. 3 bilden;
Schaltvorrichtungen 903, 904 und 905; sowie einen Verzögerungskreis 906 zur Verzögerung
eines logischen Ausgangssignals um eine Sekunde beispielsweise.
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In Fig. 9 wird durch Symbole (O) an den logischen Elementen angezeigt,
daß die Logik der angelegten Signale umgekehrt ist, wie wenn ein Inverter 921a sein
Eingangs signal umkehrt.
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Die Einrichtung der Fig. 9 enthält ferner: AND-Glieder (für ein logisches
Produkt) 907, 921, 922 und 930 bis 935; OR-Glieder (für eine logische Summe) 908
und 923; sowie Komparatoren 909, 914, 924 und 936, wie sie in Fig. 4 gezeigt sind.
Manche Eingänge der Komparatoren sind durch ein Symbol e gekennzeichnet, welches
angibt, daß die Vorzeichen der Zahlenwerte von angelegten Eingangsimpulsen umgekehrt
werden.
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Die Einrichtung umfaßt ferner: Integratoren 911, 912, 916, 917, 918,
925, 926 und 927, wie sie in Fig. 4 gezeigt sind; Halbintegratoren 910, 915, 919,
920, 928, 929, 937 und 938, wie sie in Fig. 5 gezeigt sind; Registerkreise 941 und
942, wie sie in Fig. 6 gezeigt sind; einen Oszillator für veränderliche Frequenz
913, an den ein Frequenzregelsignal angelegt wird durch ein Befehlssignal (nicht
dargestellt), um die Erzeugungsgeschwindigkeit eines Drehwinkels # t, das heißt
eine Rohrantriebsgeschwindigkeit zu regeln; sowie Digital-Analog-Umwandler 943 und
944 zur Erzeugung von Ausgangssignalen (Analogdaten) für den Antrieb eines Bearbeitungswerkzeugs
und eines zu bearbeitenden Rohres. Die Antriebsdaten des Werkzeugs und des Rohrs
werden negativ rückgekoppelt über einen Synchronisierkreis 940 auf die betreffenden
Register durch Impulstachometergeneratoren, die an den Antriebsmitteln des Werkzeugs
und des Rohrs vorgesehen sind.
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Ein Schalter 904 wird wie folgt betätigt. Im Falle der Lochbearbeitung
des Hauptrohres (Gleichung (3)) wird der Schalter 904 so betätigt, daß die Ausgangsklemmen
9041 und 9045 mit den Eingangsklemmen 9042 bzw. 9046 verbunden werden. Im Falle
der Bearbeitung des Zweigrohrs (Gleichung (2)) werden die Ausgangsklemmen 9041 und
9045 mit den Eingangsklemmen 9043 bzw.
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9047 verbunden. Für den Fall der ebenen Bearbe@tung (Gleichung (4))
werden die Ausgangsklemmen 9041 und 9045-mit den Eingangsklemmen 9044 bzw 9048 verbunden.
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Die Schritte der Bearbeitung der Rohre oder Zylinder unter Verwendung
der Einrichtung nach der Erfindung werden nachstehend ebenfalls mit Bezug auf Fig.
9 beschrieben.
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Schritt 1. 23459 DU Ein Schalter 903 (SW-1) wird in die Stellung "ein"
umgelegt.
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Schritt 2.
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Numerische Daten sin # und @@@ # werden aus einem Verbindungs Winkel
# im Anlauf von ungefähr einer Sekunde berechnet. Zu diesem Zweck werden Impulse,
die ## entsprechen, und zwar soviele wie fÜr die Operation in den Integratoren 911
und 912 notwendig sind, durch den Komparator 909 und den Halbintegrator 910 erzeugt.
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Der Verbindungswinkel e, der durch eine Dezimalgradzahl in der
angegeben wird, wird in das R-Register 42 des Komparators (Fig. 7) eingesetzt, das
in einer Servoform wirksam ist, wie in Fig. 8 angegeben. Um das VerhEltnis zwischen
dem Wert des Verbindungswinkels # und der Anzahl der Impulse, die ## entsprechen
(nachstehend als ##-Impulse bezeichnet) zu regulieren, ist der Halbintegrator 910
in der Rückkopplungsschleife des Komprators 909 vorgesehen, während eine binäre
Reihenzahl, die einen Koeffizienten (eine Konstante) k1 für die Umwandlung eines
Sahlenwerts darstellt, Aber die Einstellsektion für Zahlenwerte 902 an das R-Register
42 des llalbintegrators 910 angelegt wird, derart, daß die folgende Gleichung (5)
befriedigt wird:
Wenn zum beispiel # = 90.000 in das R-Register eingesetzt wird, kann der Wert der
Konstanten k1 50 bestimmt werden, daß die Werte von sin # und cos # von denjenigen,
wenn # = 0° ist, bis zu denjenigen, wenn # = 90° ist, verlaufen. Mit anderen Worten,
für den Fall, daß das Register 16 Ziffern hat, von denen die 16.
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Ziffer für Zeichen bzw. Vorzeichen vorgesehen ist, kann der Wert der
Konstanten k1 so festgelegt werden, daß der Inhalt des Registers des Integrators
911 von 0111111111111111 bis zu 0000000000000000 verläuft, während der Inhalt des
Registers des
Integrators 912 von QOOOOOOQQOQQ00OQ bis zu 0111111111111111
verläuft.
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Schritt 3.
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Die Werte von cos Q und sin Q werden unter Verwendung der Impulse
## in den Integratoren 911 bzw. 912 berechnet. Die Berechnung dieser Werte wird
im voraus zu dem Zweck vorgenommen, sie als Konstante bei einer später zu beschreibenden
Operation zu benutzen. Dementsprechend wird bei der Berechnung ein Ausgangsimpuls
"1" aus dem Verzögerungskreis 906 nicht an die Komparatoren 924 und 936 gelegt,
deren Ablesetore (nicht dargestellt) daher nicht geöffnet werden, so daß eine irrtümliche
Vergleichsoperation nicht durchgeführt wird.
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Schritt 4.
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Drehwinkel sin«'t und cos#t werden im Einklang mit einer Drehung des
Zweigrohr berechnet. in diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß die Drehung des
Zweigrohrs einem Drehwinkel#t entspricht, wie er für die Bearbeitung erfordeflich
iat, und nicht nur auf #t = 2# = 360° begrenzt ist. Der für diese Operation notwendige
Drehwinkel wird in das Register des Komparators 914 im voraus eingelesen, indem
das Zweigrohr tatsächlich gedreht wird. Alsdann werden Impulse, die # (#t) entaprechen
(nachstehend als # # t-Impulse bezeichnet), und zwar soviele wie für sin #t und
cos #t erforderlich sind, durch den Komparator 914 und den Halbintegrator 915 erzeugt.
Die Bestimmung einer Konstanten k2 wird in der gleichen Weise durchgeführt wie bei
der Berechnung von cos Q und sin # unter Verwendung von Impulsen # Durch Regulierung
einer Ausgangsfrequenz des Oszillators 913 für veränderliche Frequenz kann die antriebsgeschwindigkeit
für ein Werkzeug und die Antriebsgeschwindigkeit für ein Rohr außerhalb so geregelt
werden, daß sie sich mit einer Operationsgeschwindigkeit ändern. Das Ausgangssignal
des Oszillstors
veränderlicher Frequenz 913 steuert eine Erzeugungage
schwindigkeit von # (# t)-Impulsen.
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Mit Hilfe der so erzeugten Impulse # (#t) werden cos#t und sin #t
in den Integratoren 916 bzw. 917 berechnet.
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Schritt 5.
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Die folgende Servooperation oder Rückkopplungsvergleichsoperation
wird durchgeführt, um einen Drehwinkel α zu erhalten, der die Gleichung (1)
befriedigt. Ein hoohfrequentes Ausgangssignal wird durch den Komparator 924 erzeugt,
bis die Differenz zwischen zwei Eingangssignalen in einem digitalen Servokreis,
der mit dem Komparator 924 vorgesehen ist, in einer Servoform arbeitend, Null geworden
ist, d.h. die Differenz zwischen einem Ausgangesignal d.#(sin#t) des Integrators
918 und einem Ausgangssignal D.# (sin#t) des Integrators 927 ist Null geworden.
Diesen hockfrequente Ausgangssignal sind Impulse, die #α entsprechen (nachstehend
als # α -Impulse bezeichnet).
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Bei dieser Operation wird der Durchmesser d des Zweigrchrs über die
Addierer 47 und 43 in das Y-Register 44 des Integrators 918 eingetragen, und der
50 aufgezeichnete Durchmesser d wird dem Halbintegrator 919 zugeführt. Hiermit wird
der Halbintegrator 919 als Speicherelement für den Durchmesser d verwendet, Ähnlich
wie vorbeschrieben, wird der Durchmesser D des Hauptrohrs über den Integrator 927
in den Halbintegrator 928 eingebracht.
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Schritt 6.
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Mit Hilfe der so erzeugten Impulse # α werden sinα und
cos α durch die Integratoren 925 bzw. 926 berechrat. Die Brzeugung der Impulse
#α und die Berechnung von 5i?. und oosraci werden ausgeführt, jedesmal wenn
der Ausgangeimpulse d.# (sin#t) aus dem
Komparator 918 an den Integrator
924 angelegt wird. Die so bei hohen Geschwindigkeiten erzeugten Impulse 0 führen
eine Servooperation aus, derart, daß ein Wert im Y-Register 44 des Komparators 924
in Null geändert wird.
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Dor Umstand, daß der Wert im Y-Register des Komparators 924 jederzeit
auf Null gehalten wird, bedeutet, daß ein Integralwert aer Ausgangsimpulse der Integratoren
918 und 927, die an den Komparator 924 angelegt werden, Null ißt, d.h. die folgende
Beziehung ist zwischen d.sin#t und D.sin#t hergestellt:
Daher ist d.sin#t = D.sin#t. Dies ist dasselbe wie Gleichung (1).
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Schritt 7.
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Durch Verwendung eines Ausgangsimpulses des Integrators 917 als Eingangsimpuls
dx für den Halbintegrator 919 wird eine Multiplikation von d.# (cos#t) ausgeführt.
Ebenso wird durch Verwendung eines Ausgangsimpulses des Integrators 926 als Eingangsimpuls
dx für den halbintegrator 928 eine Multiplikation von D.#(cosα ) ausgeführt.
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Schritt 8.
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Der Schalter 904 für den Wechsel der Bearbeitungsarten wird betätigt,
um eine Bearbeitungsart einzustellen, wie zuvor erlEutert, wodurch die Eingangsimpulse
der Register in den Halbintegratoren 920 und 929 auf die betreffenden logischen
Elemente (Torglieder) geschaltet und die für die betreffende Bearbeitungsart notwendigen
Multiplikationen ausgeführt werden.
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Tabelle 1
| earbe itUNgB- Ebene Zweigrohr- Hauptrohr |
| arten Bearbeitung Bearbe itung Lochbear- |
| be itung |
| Y-Registerdea |
| Ualbintegrators 920 cos Q cos zu1 |
| Y-Register des |
| Halbintegrators 929 0 1 cos Q |
Der in Tabelle 1 angegebene Wert von cos # ist im Schritt 3 berechnet worden und
im Y-Register des Integrators 911 gespeichert worden.
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Wenn zum Beispiel angenommen wird, daß jedes der Register im Integrator,
Halbintegrator und Komparator 16 Ziffern wie "1000000000000000" hat, von denen die
16. Ziffer durch das Bezugssymbol P16 bezeichnet wird. Die 16. Ziffer gibt ein positives
oder negatives Vorzeichen an, d.h. "0" bedeutet das positive Vorzeichen und "1"
das negative Vorzeichen. Für den Fall, daß cos 0° = -1 ist, ist der Inhalt im Y-Register
44 "0111111111111111". Für den Pall der Angabe "0" in Tabelle 1 wird ein Eingangssignal
zum Ralbintegrator 929 unterbunden.
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Schritt 9.
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Eine Operation für den Antrieb des Werkzeugs bei einer bestimmten
Bearbeitungsart wird ausgeführt. Ein hochfrequentes Ausgangssignal wird durch den
Komparator 936 erzeugt, bis die Summe von drei Eingangssignalen eines digitalen
Servokreises bei im Servobetrieb wirksamen Komparator 936, d.h. die Summe der Werte
in einer Spalte der nachstehenden Tabelle 2, bei einer bestimmten Bearbeitungsart
Null geworden ist.
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Tabelle 2
| 3earbeitungs- Ebene 2weiCrohr- Eauptrohr- |
| arten Bearbeitung Bearbeitung Lochbear- |
| Ausgangs- beitung |
| impulse |
| Ausgangsimpuls d O8 t) d ti(cosoSt) dt cos t) |
| des Halbinte- coa 8 com cos |
| grators 920 |
| Ausgangs impuls |
| des Ilalbinte- O D¢a .(oos) D-t (cosob) |
| grators 929 cos Q |
| Ausgangsimpuls |
| des Halbinte- i -z.sin o - QxsDn -z.sin - -brlsfn8 |
| grators 937 |
Das Produkt aus diesem hochfrequenten Ausgangs impuls und einer Konstanten k3 ist
ein Befehls- bzw. Steuerimpuls x für den Antrieb des Bearbeitungswerkzeugs.
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Schritt 10.
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Der Ausgangs impuls #x aus dem Komparator 936 wird mit sin # im Halbintegrator
937 multipliziert, wobei der Wert von-diesem sin # beim Schritt 3 berechnet und
im Register 44 des Integrators 912 gespeichert worden ist, wie zuvor beschrieben
wurde.
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Diese Operation wird ausgeführt, jedesmal wenn der Ausgangsim puls
aus dem Halbintegrator 920 oder 929 an den Komparator 936 angelegt wird, und der
Ausgangsimpuls x desselben führt eine Servooperation aus, derart, daß der im Y-Register
44 des Komparators 936 gespeicherte Wert in Null geändert wird.
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Der Umstand, daß der Wert im Y-Register 44 des Komparators 936 so
ZU Null gemacht wird, bedeutet, daß ein Integralwert der Eingangsimpulse, die an
den Komparator 936 von den Halbintegratoren
920, 927 und 937 angelegt
werden, Null ist. Das. bedeutet: - für den Fall der ebenen Bearbeitung
- für den Fall der Zweigrohrbearbeitung
- für den Pall der Hauptrohrlochbearbeitung
Der bei Jeder dieser Operationen erhaltene Impuls #x wird einer Zahlenwertumwandlung
für die Betätigung der Werkzeugs Triebsvorrichtung unterworfen, d.h. er wird mit
der Konstanten k3 in dem Halbintegrator 938 multipliziert, und das Produkt dieser
Multiplikation wird dem Register 941 zugeführt.
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Schritt 11.
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Andererseits wird die Operation für den Antrieb des Werkzeugs im Hinblick
auf eine bestimmte Bearbeitungsart ausgeführt. Die folgenden Ausgangsimpulse werden
als Eingangsimpuls dx an den
Halbintegrator 939 über das Schalttor
getrennt angelegt, unterschieden nach den Bearbeitungsarten, wie in Tabelle 3 angegeben:
Tabelle 3
| l- l - |
| \ Bearbeitungs- ' Ebene Zweigrohr ffauptrohr- |
| arten Dearbeitung bearbeitung d Lochbear- |
| Ausgangs- \ beitung |
| impulse |
| Wert Aatt st |
| Komparator für die |
| Erzeugung des ins- 9141 914 924 |
| gangs impulses |
Dieser Ausgangsimpuls wird einer Zahlenwertumwandlung für die Betätigung der Rohrantriebsvorrichtung
unterworfen, d.h. er wird mit einer Konstanten k4 in dem Halbintegrator 939 multipliziert,
der einen Ausgangsimpuls #y erzeugt. Dieser Ausgangsimpuls #y wird in das Register
942 eingeführt.
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Schritt 12.
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Der Ausgangsimpuls #x für den Antrieb des Werkzeugs und der Ausgangsimpuls
#y für den Antrieb des Rohrs, die so erzeugt wurden, werden als Befehls- bzw. Steuersignale
den Registern 941 bzw. 942 zugefihrt. Bei dieser Operation werden Rückkopplungsimpulse
aus Tachometerimpulsgeneratoren, die mit einem Werkzeugantriebsmotor (nicht dargestellt)
und einem Rohrantriebsmotor (nicht dargestellt) verbunden sind, zu den Registern
941 und 942 über den Synchronisierkreis 940 zurückgeführt. Die Register 941 und
942 sind -differenzspeichernde Register, von denen jedes eine Differenz zwischen
einem Steuerwert und einem gegenwärtig verfügbaren Wert speichert. Diese
Wertdifferenz
wird über einen Ausgangskreis für Analogumwandlung (nicht dargestellt) den Digital-Analog-Umwandlern
943 und 944 zugeführt, die analoge Differenzsignale erzeugen. Durch diese analogen
Differenzsignale werden das Werkzeug bzw. das Rohr angetrieben, wodurch eine Durchdr
ingungskurve von Festkörpern gezogen wird, nach der das Rohr in der angegebenen
Weise bearbeitet wird.
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Außerdem kann mit Hilfe der Erfindung die Bearbeitungsgeschwindigkeit
des Rohrs auf folgende Weise willkürlich geregelt werden. Die positiven und negativen
Ausgangsleitungen der Register 943 und 944 werden mit dem logischen Summierkreis
945 verbunden, indem die logische Summe der Quadratwurzeln der Quadrate der Impulse
#x und #y gewonnen wird. Dieser die logische Summe darstellende Ausgangsimpule des
Kreises 945 und ein Ausgangsimpuls aus dem veränderlichen Frequenzgenerator 946
für die willkürliche Festlegung der Bearbeitungsgeschwindigkeit des Rohrs werden
an den Komparator 947 angelegt, dessen Register R im voraus mit "1" beaufschlagt
worden ist.
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Wenn unter diesen Umständen zwei oder mehr Ausgangs impulse durch
den logischen Summierkreis 945 während der Periode bzw.
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Dauer des Ausgangs impulses des Generators 946 erzeugt werden, erzeugt
der Komparator 947 ein Ausgangssignal zum Anhalten der elektrischen Operationen
in den Komparatoren 914, 924; und 936.
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Der nächste Ausgangsimpuls aus dem Generator 946 bewirkt, daß der
Komparator 947 die Erzeugung seines Ausgangssignals abbricht, so daß die elektrische
Operation der Komparatoren 914, 924 und 936 erneut ausgeführt wird. Auf diese Weise
werden die Ausgangssignale der Register 941 und 942 durch die Periode bzw.
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Dauer des Ausgangsimpulses des Generators 946 geregelt.
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Wie sich aus der obigen ausführlichen Boschreibung ergibt, ist es
im Falle der Erfindung nicht notwendig, nichtlineare Elemente wie Multiplikatoren
besonders vorzusehen und sind abgeleitote Funktionen wie ein # und cos 9 nicht mit
der Zeit veränderlioh, Ferner können Zahlenwerte für die Steuerung der Bearbeitung
leicht gespeichert werden. Daher kann eine Anzahl von Rohren von der gleichen Form
bearbeitet werden, indem diese Zahlenwerte nur einmal eingestellt werden. Ferner
ist bei der Erfindung ein Wert aus (Genauigkeit) x (Operationsgeschwindig keit)
konstant, und die Regelung dieses Werta hängt von der Anzahl der Ziffern in den
Registern ab, die in den digitalen Differentialanalysator einbezogen sind. Da jedoch
die Operationageschwindigkeit in der Größenordnung von Mikrosekunden liegt, ist
sie derjenigen der herkömmlichen Vorrichtung, die einen Servomotor verwendet, beträchtlich
überlegen.