DE2345914A1 - Einrichtung zur bearbeitung von zylindern laengs einer schnittlinie derselben - Google Patents

Einrichtung zur bearbeitung von zylindern laengs einer schnittlinie derselben

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DE2345914A1
DE2345914A1 DE19732345914 DE2345914A DE2345914A1 DE 2345914 A1 DE2345914 A1 DE 2345914A1 DE 19732345914 DE19732345914 DE 19732345914 DE 2345914 A DE2345914 A DE 2345914A DE 2345914 A1 DE2345914 A1 DE 2345914A1
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cos
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cylinder
sin
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DE19732345914
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Fukuoka Kitakyushu
Sadaaki Nanai
Souji Ouhara
Yukihiro Shirakawa
Takashi Yagi
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Yaskawa Electric Corp
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Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
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    • B23K7/00Cutting, scarfing, or desurfacing by applying flames
    • B23K7/005Machines, apparatus, or equipment specially adapted for cutting curved workpieces, e.g. tubes
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    • G05B19/182Numerical 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 the machine tool function, e.g. thread cutting, cam making, tool direction control
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    • G06F7/60Methods or arrangements for performing computations using a digital non-denominational number representation, i.e. number representation without radix; Computing devices using combinations of denominational and non-denominational quantity representations, e.g. using difunction pulse trains, STEELE computers, phase computers
    • G06F7/64Digital differential analysers, i.e. computing devices for differentiation, integration or solving differential or integral equations, using pulses representing increments; Other incremental computing devices for solving difference equations
    • G06F7/66Digital differential analysers, i.e. computing devices for differentiation, integration or solving differential or integral equations, using pulses representing increments; Other incremental computing devices for solving difference equations wherein pulses represent unitary increments only

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Description

  • Einrichtung zur Bearbeitung von Zylindern längs einer Schnittlinie derselben.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Insbesondere wird auch angestrebt, daß die Geschwindigkeit der elektrischen Operation bzw. Operationen beschleunigt wird und in der Größenordnung von Mikrosekunden liegt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 ................................
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Blockdiagramme der Fig. 4 bis 7 veranschaulichen Elemente der digitalen Differentialanalysatoren, die bei diesem Beispiel verwendet werden.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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".
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 9047 verbunden. Für den Fall der ebenen Bearbe@tung (Gleichung (4)) werden die Ausgangsklemmen 9041 und 9045-mit den Eingangsklemmen 9044 bzw 9048 verbunden.
  • Die Schritte der Bearbeitung der Rohre oder Zylinder unter Verwendung der Einrichtung nach der Erfindung werden nachstehend ebenfalls mit Bezug auf Fig. 9 beschrieben.
  • Schritt 1. 23459 DU Ein Schalter 903 (SW-1) wird in die Stellung "ein" umgelegt.
  • Schritt 2.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Schritt 3.
  • 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.
  • Schritt 4.
  • 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.
  • Mit Hilfe der so erzeugten Impulse # (#t) werden cos#t und sin #t in den Integratoren 916 bzw. 917 berechnet.
  • Schritt 5.
  • 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).
  • 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.
  • Schritt 6.
  • 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.
  • 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).
  • Schritt 7.
  • 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.
  • Schritt 8.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Schritt 9.
  • 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.
  • 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.
  • Schritt 10.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Schritt 11.
  • 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.
  • Schritt 12.
  • 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.
  • 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.
  • Wenn unter diesen Umständen zwei oder mehr Ausgangs impulse durch den logischen Summierkreis 945 während der Periode bzw.
  • 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.
  • 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.
  • Dauer des Ausgangsimpulses des Generators 946 geregelt.
  • 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.

Claims (4)

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Einrichtung zur Bearbeitung von Zylindern längs einer Schnittlinie bzw. Durchdringungskurve derselben, gekennzeichnet durch a) einen Abschnitt zur Einstellung von Zahlenwerten (1). der den Durchmesser (d) eines Zylinders (A), den Durchmesser (D) eines anderen Zylinders (B), einen Verbindungswinkel (#) für das Verbinden der beiden Zylinder (A und B) im voraus einzustellen gestattet; b) einen Schaltkreis (2) zur Gewinnung von sin # und cos #; o) einen Operationskreis (3) zur Gewinnung bzw. Berechnung Von sin«)t und ocs#t aus einem # = 2 #, und t die Zeitdauer der Drehung bedeuten; d) einen Operationskreis für α (4) zur Ausführung einer Servooperation vonα und D.# (cosα ), um eine Gleichung d.sin # t= D.sinα zu erfüllen, worin der Drehwinkel # t des einen Zylinders (A) in Übertragung auf den anderen Zylinder (B) durch dargestellt wird; e) einen Multiplik@tionskreis (6) für die Rechenoperationen d'cos # t'cos #, d'cos # t, D.cos α und D.cos α cos # und f) einen Berechnungsabschnitt fUr den Antrieb des Bearbeitunge werkzeugs (8), der die Berechnung von x nach einer der folgenden Gleichungen auszuführen vermag worin x der waagerechte Bearbeitungsabstand vom Schnittpunkt (0) der Achsen der beiden Zylinder (A und B) ist, wobei alle Operationen elektrisch durchgeführt werden durch Integratoren, Halbintegratoren, Registerkreise und Komparatorkreise, die je einen digitalen Differentialanalysator aufweisen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgangsimpuls, der eine logische Summe des absoluten Werts eines #x-Impulses für den Antrieb eines Bearbeitungswerkzeugs und desjenigen eines # y-Impulses für den Antrieb einer der Zylinder mit einem Impuls, der eine willkürlich eingestellte Bearbeitungsgeschwindigkeit darstellt, verglichen wird, um als Ausgang eine Vergleichsgröße zu erzeugen, die eine Steuerung von elektrischen Vorgängen für die Bearbeitung der Zylinder zu bewirken vermag.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ferner (a) eine Rückkopplungsschleife, die als Eingangsimpuls einen Ausgangsimpuls aus der Kombination eines tomparators (909) und eines Halbintegrators verwendet, und (b) eine Rückkopplungsschleife für zwei Integratoren (911 und 912) vorgesehen sind, und daß hierbei Impulse, die dem Wert # ## eines Verbindungswinkels # entsprechen, in der für die Operationen in den Integratoren (911 und 912) notwendigen Zahl erzeugt werden, wobei eine Konstante (k1) aus einer Gleichung an ein Register (R) des Halbintegrators (910) angelegt wird, der Verbindungswinkel # in ein Register (R) des Komp@ators (909) eingesetzt wird, eines der Register (R) des Integrators mit 1 = cos 0° und das andere Register (R) mit 0 = sin 0° belegt wird, und der Ausgangsimpuls ## des Komparators (909) parallel an die Integratoren (91t und 912) vor dem elektrischen Vorgang zum Bearbeiten der Zylinder angelegt wird, um Ausgangsimpulse für cos # und sin # zu erzeugen.
4. Einrichtung nach Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein willkürlich festgelegter numerischer Bezugswert in eines der Register (R) eingebracht wird, während ein mit dem numerischen Bezugswert zu vergleichender numerischer bzw. Zahlenwert in das andere Register (Y) eingebracht wird, und diese werte in jeder Ziffer miteinander verglichen werden, beginnend mit den am wenigsten geltenden Ziffern derselben, wobei eine Rückkopplungsvergleichsoperation fortgesetzt wird, bis bei dem Vergleich der Werte sich eine Differenz Null ergibt.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115351383A (zh) * 2022-06-28 2022-11-18 西安理工大学 一种切割机器人的管径相贯线控制方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115351383A (zh) * 2022-06-28 2022-11-18 西安理工大学 一种切割机器人的管径相贯线控制方法
CN115351383B (zh) * 2022-06-28 2024-01-23 西安理工大学 一种切割机器人的管径相贯线控制方法

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