DE2430104A1

DE2430104A1 - Numerisches steuersystem

Info

Publication number: DE2430104A1
Application number: DE2430104A
Authority: DE
Inventors: Clifford Michael Bailey; Roy Gibson; Alfred Harold Morser; Ian Keith Raylor; Stephen Anthony Scott
Original assignee: Milacron Inc
Current assignee: Milacron Inc
Priority date: 1973-06-25
Filing date: 1974-06-22
Publication date: 1975-01-23
Also published as: DE2430104B2; GB1433495A; DE2430104C3; US3918045A; NL7408174A

Description

14.978 30/Ja

Patentanwälte

Dr. ier. iwt. DIETER LOUIf Dipl.-.Phys. CLAUS PÖHLAl/ Dipl.-Ing. FRANZ LOHRENTZ
8S00 NORNBERQ

KESSLtRHLATZl

CINCINNATI MILACRON INC., Cincinnati/Ohio (USA)

Numerisches Steuersystem

Die Erfindung befasst sich mit numerischen Steuersystemen, welche bezüglich jeder Achse eine Steuerimpuls-Quelle zur Steuerung von Speise-Inkrementen, eine Quelle für Zeitimpulse der Frequenz F , einen Steuerimpuls-Teiler mit einem ersten Impulszähler, der die Zeitimpulse durch M teilt und einem zweiten Impulszähler, der die Impulse aus dem ersten Zähler zur Bildung eines wellenförmigen Steuersignals der Frequenz F /M.N durch N teilt, wobei M und N ganze Zahlen sind, einen Addier-/ Subtrahier-Kreis, der die erste Stufe des zweiten Zählers bildet sowie auf Steuerimpulse anspricht, welche Vorwärts- und Rückwärts-Speise-Inkremente zur entsprechenden Addition und Subtraktion eines Impulses am Eingang des zweiten Zählers steuern, wodurch die Phase des Steuersignals um _ 2It/N ver-

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schoben wird, ein elektromechanisches Rückkoppelungssystem, welches auf ein Referenzsignal mit der gleichen Frequenz wie das Steuersignal sowie auf die Bewegung eines gesteuerten Teils zur Erzeugung eines wellenförmigen Rückkoppelungssignals, dessen Phasenlage die Bewegung repräsentiert, anspricht. Mittel zur phasenmässigen Diskriminierung zwischen Steuer- und Rückkoppelungssignal zur Erzeugung "eines Fehlersignals sowie Servo-Antriebsmittel aufweisen, die auf das Fehlersignal ansprechen und das gesteuerte Teil im Sinne einer Reduzierung des Fehlersignals auf Null antreiben. Ein derartiges System soll nachfolgend als System der "erläuterten Art" bezeichnet werden.

Aus Vereinfachungsgründen wird auch nur das System bezüglich einer Achse erläutert werden, da die Anwendung des Erfindungsgedankens auf mehr als eine Achse lediglich eine Vervielfachung der Teile hinsichtlich aller Achsen bedeutet, wobei allerdings einige Teile, beispielsweise die Zeitimpuls-Quelle für alle Achsen gemeinsam sein können. Es ist hinsichtlich des Standes der Technik selbstverständlich, dass unter "Achse" sowohl eine lineare als eine Rotationsachse zu verstehen ist, wobei dann die Bewegung bzw. Verschiebung in Graden oder Radianten gemessen wird.

Die Art des Rückkoppelungssystems bildet keinen Teil der Erfindung und es kann jedes geeignete System verx*endet werden. Für den Fall einer linearen Achse ist typischerweise das ge-

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steuerte Teil von einer Leitspindel angetrieben, welche über ein Getriebe mit einem Funktions-Drehgeber verbunden ist, der mit um 90° phasenverschobenen Signalen gespeist wird, die von dem Referenzsignal abgeleitet sind, um so das Rückkoppelungssignal zu erzeugen. Eine Umdrehung des Funktions-Drehgebers entspricht einer Rasterstufe bzw. einem Schritt R = L.G, wobei L die Leitspindel-Steigung und G das Getriebeverhältnis zwischen der Leitspindel und dem Funktions-Drehgeber ist. Der elektrische Rasterabstand E des Rückkoppelungssystems ist die Verschiebung bzw. Bewegung des gesteuerten Teils, welche einer Periode des wellenförmigen Rückkoppelungssignals entspricht, wobei gilt E = R/P = L.G/P, wo P ein Faktor ist, der sich aus der Art des Funktions-Drehgebers ergibt. Dabei ist P = I bzw. 2 für die üblichen Fälle von zwei-poligen hzvr. vier-poligen Drehgebern.

Auflösung
Die . / B des numerischen Steuersystems ist gegeben durch B = E/N. Der elektrische Rasterabstand E kann leicht für andere Typen von Rückköppelungssystemen bestimmt v/erden. Beispielsweise ist im Fall von linearen Funktions-Drehgebern bzw. -Wandlern, beispielsweise sog. "Inductösyns" der elektrische Wertabstand der gleiche wie die Teilung des Teils, auf den üblicherweise als Teilung des linearen Wandlers bzw. Funktions-Drehgebers Bezug genommen wird.

Ss besteht das Erfordernis, die Auflösung B verändern zu können, und zwar nicht nur, um mit unterschiedlichen Toleranzen

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arbeiten zu können, sondern auch für den wesentlich wichtigeren Fall, die Möglichkeit zu haben, sowohl im metrischen als auch im Zoll-Maßsystem arbeiten zu können. Verschiedene Länder auf der Welt sind ja augenblicklich dabei, sich von dem Zoll-System auf das metrische System umzustellen, wobei sich eine lange Übergangsperiode ergibt, in der unvermeidlich beide Systeme nebeneinander verwendet v/erden.

In der Vergangenheit wurde dieser Forderung entsprochen, indem der elektrische Rasterabstand E geändert wurde. Für den Fall von linearen Wandlern wird dies notwendigerweise dadurch erreicht, dass sowohl in dem Zollsystem als auch metrisch arbeitende Wandler an der gleichen Maschine montiert werden» Für den Fall von rotierenden Wandlern bzw. Funktions-Drehgebern ist es lediglich erforderlich, das übersetzungsverhältnis G des Getriebes zu ändern. In der Praxis wurden jedoch getrennte, mit entsprechenden Getrieben ausgerüstete Wandler vorgesehen, um der Bedienungsperson die Möglichkeit zu geben, die Umschaltung rasch und in einfacher iveise vorzunehmen. Die Umschaltung zwischen den verschiedenen Wandlern erfolgt mittels Relaissätzen, die nicht nur die Wandleranschlüsse umzuschalten haben, sondern auch verschiedene Parameter des Servo-Systems schalten müssen, um eine Anpassung an die verschiedenen Werte von E zu erreichen.

Wandler bzw. Funktions-Drehgeber sind an sich verhältnismässig teuere Bauteile. Ausserdem wird das gesamte System sehr platz-

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aufwendig, kompliziert und teuer infolge der Verdoppelung von zwei Wandlern bzw. Drehgebern für jede Achse und der zugeordneten Relais-Schalteinrichtungen. Ziel der Erfindung ist es daher, ein System zu schaffen, welches die hierdurch gegebenen Schwierigkeiten zu überwinden gestattet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung bei einem Steuersystem der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, Mittel zur Veränderung von N vorzusehen, um so verschiedene Auflösungen S für den gleichen elektrischen Rasterabstand zu begründen.

Normalerweise ist es wünschenswert, eine konstante Frequenz des Steuer- und Rückkoppelungssignals aufrecht zu erhalten, da in einem solchen Fall das Rückkoppelungssystem ein System mit hoher Verstärkung und geringer Bandbreite sein kann. Um dies zu erreichen, wird nach der Erfindung weiter vorgeschlagen, Mittel zur gemeinsamen Veränderung von M und N vorzusehen, um den Wert für das Produkt M.N konstant zu halten.

Theoretisch ist die Fähigkeit, M und N auf diese Weise zu ändern, ausreichend, um zwisehen dem Zoll- und metrischen System umschalten zu können (beispielsweise Auflösungen von ο,οοΐ" ι bzw. o,öl mm). In der Praxis ist jedoch das kleinste gemeinsame Vielfache der Divisoren, das zur Erreichung von zwei solchen Werten erforderlich ist, eine so grosse Zahl, dass die Zeitfrequenz F zu gross sein müsste. Dieses Problem kann gemäss einer Weiterbildung der Erfindung dadurch über-

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wunden v/erden, dass Mittel zur gemeinsamen Veränderung von M, N und F derart vorgesehen v/erden, dass ein konstanter Wert für die Frequenz F /M.N des Steuersignals beibehalten wird»

Da die Zahl von Millimetern in einem Zoll genau 25,4 ist, ist es möglich, F /M.N konstant zu machen, selbst wenn B Zoll- und metrische Werte hat, vorausgesetzt nur, dass der elektrische Rasterabstand S ein Zoll-Wert ist. Dies wird aus den nachfolgenden Beispielen deutlich.

Eine typische Trägerfrequenz, die für einen Wandler bzw. Funktions-Drehgeber geeignet ist, ist 2,5 kHz. Nimmt man diesen Wert als Beispiel, so ist es erforderlich, F /M.l·! = 2.500 zu halten. Es ist leicht zu sehen, dass diese Bedingung bei den folgenden Beispielen eingehalten ist:

(a)	F C	= 5	14Hz	M =	10	N =	200
(b)	^Fc	= 5	MHz	M =	2	N =	100
(O	^Fc	= 5	,08 MHz	M =	4	N =	508
(d)	F	= 5	.08 MHz	M =	1	IT =	2540.

Es ist feststellbar, dass die Auflösung B gegeben ist durch die Bedingung B = E/N, und zwar unabhängig von den Werten von F und ϊί. Wenn E = 0,2", werden folgende Auflösungen erreicht:

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Ca) K =200 B = 0,2"/200 = 0,001"

(b) N = 1000 B = 0,2"/1000 = 0,0002" ■

(c) N= 508 B = 0,2"/508

= 25,4 χ 0,2 mm/508 = 0,01 mm.

(d) N = 2540 B. = 0,2"/2540

= 25,4 χ 0,2 mm/2540 = 0,002 mm.

Mehr (oder weniger) als die aufgeführten Bedingungen bzw. Optionen können offensichtlich vorgesehen v/erden und es ist möglich, einen Wert für N zu bestimmen, der für eine Rotationsachse geeignet ist. Wenn eine Auflösung von 1 erforderlich ist, können K = 360 und M = 6 sein. F muss dann 2.500 χ 6 χ 5,4 MHz sein.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, welches in der Lage ist, Bedingungen wie die oben unter (a) bis (d) beschriebenen, zu erfüllen, anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Figur 1 ein Blockschaltbild eines numerischen Steuersystems für eine lineare Achse und

Figur 2 die Impulse teilenden Zähler stärker ins einzelne gehend.

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In Figur 1 wählt ein Schalter 10 (der in der Praxis aus einem elektronischen Torkreis bestehen würde) entweder eine 5 MHz Zeitquelle 11 oder eine 5,08 MHz Zeitquelle 12 aus zur Verbindung mit einem ~ N-Zähler 13, dessen Divisionsfaktor M auf verschiedene der oben angegebenen Werte mittels eines Kreises 14 voreinstellbar ist. Ein Steuersignal von 2,5 kHz wird von einem 7 N-Zähler 15 abgeleitet, dessen erste Stufe 16 eine 7 2-Stufe mit einer Additions/Subtraktions-Möglichkeit bekannter Art ist.

Ein programmierter numerischer Steuerinterpolator 17 liefert einen Impuls auf der Leitung 18 jedesmal dann, wenn ein Speise-Inkrement B an der gesteuerten Achse erforderlich ist. Gleichzeitig werden von ihm auf der Leitung 19 Signale geliefert, die anzeigen, ob der Impuls addiert oder subtrahiert werden muss, d. h. ob es sich um ein Vorwärts- oder Rückwärts-Inkrement handelt. Das Ausgangssignal des Zählers 15 ist eine Quadratwelle mit 2,5 kHz, d. h. das wellenförmige Steuersignal, welches in Abhängigkeit von jedem Impuls auf der Leitung 18 mit einer Phasenverschiebung von 2*5?/N vor- oder nacheilt. Das Steuersignal wird über einen normalerweise unwirksamen ^ 8-Kreis 20 als das eine Eingangssignal an einen Pulsbreiten-Modulator 21 oder eine andere Ausführungsform eines

Phasen-Diskriminators angelegt. Das andere Eingangssignal an dem Modulator 21 ist das wellenförmige Rückkoppelungssignal an der Leitung 22, das in üblicher Weise erzeugt bzw. abgeleitet wird, wobei diese Erzeugung jedoch unten kurz erläutert werden soll.

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Das Fehlersignal von dem Modulator 21 v/ird an einen üblichen Servo-Motor 23 angelegt, von dem im vorliegenden Falle angenommen v/erden soll, dass er eine Leitspindel 24 zur Positionierung des gesteuerten Teils, beispielsweise eines Werkzeugschlittens, welcher nicht dargestellt ist, antreibt. Die Leitspindel treibt auch einen Rückkoppelungs-Wandler 25 über Zahnräder 26 und 27 an, die das oben erwähnte Getriebe- bzw. Übersetzungsverhältnis G bestimmen.

Der Wandler 25 wird von sinusförmigen Signalen mit einer 90°- Phasenverschiebung gespeist, die mit SIN und COS bezeichnet sind und ausgehend von einer 2,5 kHz Bezugs-Rechteckwelle durch einen SIN-COS-Generator 28 erzeugt werden. Die Referenz-Rechteckwelle wird mittels eines anderen - N-Zählers 29 von dem Ausgangssignal des ~ M-Zählers 13 erzeugt. Der Zähler 29 stimmt mit dem Zähler 15 abgesehen davon überein, dass seine erste Stufe eine feste - 2-Stufe ohne Additions-/ Subtraktions-Möglichkeit ist (aus diesem Grund ist nur der Zähler 15 genauer in Figur 2 dargestellt).

Das Äusgangssignal des Wandlers 25 ist eine 2,5 kHz Sinus-Welle, deren Phasenwinkel innerhalb eines elektrischen Rasterabstandes des Systems die aktuelle Verschiebung bzw. Bewegung des gesteuerten Teils repräsentiert. Diese Sinus-Welle wird in eine RechteckwelIe- mittels eines Quadratur-Kreises 31 umgewandelt und über einen normalerweise nicht wirksamen f 8-Kreis an den Modulator 21 als Ruclckoppelungssign al auf der Leitung 22 angelegt.

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Der Divisionsfaktor sowohl des Zählers 15 als auch des Zählers 29 ist auf unterschiedliche der oben angegebenen Werte für N mittels eines Kreises 33 voreinstellbar. Ein Beispiel dafür, wie die Voreinstellung bewirkt werden kann, soll nun unter Bezugnahme auf Figur 2 erläutert werden.

In den Beispielen (a) bis (d) ist der elektrische Rasterabstand 0,2" und die Möglichkeit, zwei unterschiedliche Zeit- bzw. Uhrenfrequenzen und verschiedene Werte für M und N auszuwählen, gestattet es, sowohl Zoll- als auch metrische Inkremente zu wählen. Da der reziproke Wert von 25,4 nicht ganz ist, ist es nicht möglich, Zoll-Inkremente zu wählen, wenn der elektrische Rasterabstand metrisch ist. Wenn jedoch eine Maschine eine metrische Leitspindel hat, ist es eine einfache Sache, das Getriebe 26, 27 so zu wählen, dass der elektrische " Rasterabstand ein Zoll-Wert wird, wobei dann eine Wahl zwischen Zoll- und metrischem System möglich ist. In ähnlicher Weise können, wenn eine von Grund auf metrische Maschine mit linearen Wandlern verwendet wird, die Wandler Zoll-Wandler sein, wenn es gewünscht ist, sowohl Zoll- als auch metrische Inkremente zu programmieren.

Anhand der Figur 2 sollen nun die Zähler 13 und 15 und die M- und K-Einstellkreise 14 und 33 näher beschrieben werden. Handelsübliche 4-bit-, d. h. ^ 16-, Zahler werden verwendet, wobei ein einziger solcher Zähler den M-Zähler 13 bildet. Dieser Zähler hat vier Daten-Hingänge 34, die entsprechend

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mit 8, 4, 2 bzw. 1 bewertet werden, und kann mittels dieser Eingänge auf jeden Wert zwischen O und 15 eingestellt werden. Tatsächlich umfasst der Einstellkreis 14 ein vorverdrahtetes Register, welches den Wert 16 - M hält. Jedesmal dann, wenn der Zähler 13 einen ÜberstrÖraimpuls an der Leitung 35 erzeugt, veranlaßt er das Register 14 erneut 16 - M im Zähler zu schreiben, welcher infolgedessen einen Überströmimpuls jeweils nach M-Eingangsimpulsen erzeugt. Die Werte von M, die bei (a), (b), (c) und (d) erforderlich sind, sind 10, 2, 4 und 1, Infolgedessen muss das Register 14 eingestellt werden auf 6 (0110), 14 (1110), 12 (1100) bzw. 15 (1111).

Das gleiche Prinzip wird auch auf den N-Zähler 15 ausgedehnt, der drei ^ 16-Zähler 36, 37 und 38 in Kaskadenschaltung umfasst, denen die ^ 2-Addier/Subtrahier-Stufe 16 vorgeschaltet und eine andere 7 2—Stufe 39 nachgeschaltet ist, die sicherstellt, dass das Ausgangs-Wellensignal ein Index-Abstands-Verhältnis von Eins hat. Wegen der Stufen 16 und 39 muss N stets ein ganzes Vielfaches von 4 sein. N¹ = N/4 ist das,-was von den Zählern 36, 37 und 38 bestimmt wird, und die Art, in der diese Zähler programmiert sind, gestattet es, dass H' auf jeden Wert von 1 bis 16 eingestellt werden kann.

Zu diesem Zweck ist der Einstellkreis 33 vorverdrahtet mit drei 4-bit-Ziffern U, Y und IJ, welche auf die Zähler 36, 37 bzw. 38 jeweils dann gegeben werden, wenn der Zähler 38

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einen Überströmimpuls auf der Leitung 40 erzeugt.

Der Zähler 36 erzeugt einen Er st-tiber ström-Impuls, nachdem 16 - U Impulse empfangen wurden. Anschliessend wird ein Überstrom- Impuls bei jedem 16. Eingangsimpuls erzeugt. Der Zähler 37 erzeugt einen ersten Überstrom-Impuls nach 16 - V 'Eingangsimpulsen. Anschliessend erzeugt er Überstrom-Impulse nach jedem 16. Eingangsimpuls, d. h. nach jedem 256. Eingangsimpuls bezüglich des Zählers 36. Der Zähler 38 erzeugt einen Überstrom-Impuls nach 16 - W Eingangsiiapulsen an seinem Eingang, worauf der Zyklus erneut beginnt. Hieraus folgt, dass N' durch die folgende Gleichung gegeben ist:

N· = 16 - U + (16 - V - 1) .· 16 + (16 - W - 1) · 256 = 16 - U + (15 - V) · 16 + (15 - W) · 256

Die erforderlichen Werte für U, V und W können infolgedessen folgendermassen tabellarisch erfasst werden:

	N	fei	U	V	1100	15	W
(a)	200	50	14 = 1110	12 =	0000	15	= 1111
(b)	1000	250	6 = 0110	0 =	1000	15	= 1111
(c)	508	127	1 = 0001	8 =	1000	13	= 1111
(d)	2540	635	5 = 0101			= 1101

Wendet man die Gleichung für N^f beispielsweise auf den Fall (d) an, so ergibt sich:

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Ν· = (16 - 5) 4- (15 - 8) · 16 + (15 - 13) * 256

= 11 + 7,16 + 2·256 ' .·'■'

= 11 + 112 + 512 '
=635, wie gewünscht.

Sollte eine Maschine nötig sein, die nur mit einem Satz von M und N'-Werten arbeitet, so können die Register 14 und 33 einfach verdrahtete Verbindungen zur Anlegung der erforderlichen 0-und 1-bits an die Daten-Eingänge 34 der Zähler 13 und 36 bis 38 in Abhängigkeit von den Impulsen an den Leitungen 35 bzw. 40 sein. Üblicherweise ist jedoch die Situation die, dass eine Werkzeugmaschine eine Umschaltung zwischen gerade zwei unterschiedlichen Bedingungen erfordert, eine Zoll- und eine metrische Bedingung, wobei die Grössenordnung ähnlich und der Genauigkeit der in Rede stehenden Werkzeugmaschine angepasst ist. Infolgedessen kann es möglich sein, zwischen (a) und (c) oder zwischen (b) und (d), ganz allgemein zwischen den Fällen (i) und (2), umzuschalten, wobei gilt:

(1) F =5 MHz M = Mi N¹ . = Ν'Ί

U = Ul, V = Vl und W = Wl.

(2) F =5,08 MHz M = M2 N¹ = N'2

U = U2, V = V2 und W = W2.

Das System kann dann mit einem Zwei-Stellungs-Schalter ausgerüstet v/erden, welcher in der ZOLL-Stellung ein unverfälschtes

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Signal auf die Leitung 41 (Figur 2) gibt und dadurch den Schalter 10 auf die Zeitquelle 11 schaltet, den Impuls auf der Leitung 35 über Verbindungen in dem Kreis 14 steuert, die den Wert 16 - Ml im Zähler 16 verbinden, und den Impuls auf der Leitung 40 über Verbindungen in dem Kreis 33 steuert, die die Werte Ul, Vl und Wl in den Zählern 36, 37 und 38 verbinden. Wenn der Zwei-Stellungs-Schalter (nicht dargestellt) sich in der METRISCH-Einstellung befindet, ist das Signal auf der Leitung 41 falsch und ein Inverter 42 erzeugt ein richtiges Signal, welches den Schalter 10 auf die Zeitquelle 12 schaltet, den Impuls auf der Leitung 35 über Verbindungen in dem Kreis 14 schaltet, die die Werte 16 - M2 im Zähler 16 verbinden, .sowie den Impuls auf der Leitung 40 über Verbindungen in dem Kreis 33, die die Werte U2, V2 und W2 in den Zählern 36, 37 und 38 verbinden, schaltet.

Die Bedienungsperson kann so augenblicklich und kurzfristig von ZOLL auf METRISCH und umgekehrt umschalten, was einen grossen Vorteil darstellt, wenn, wie dies manchmal der Fall . ist, sie von einer Zeichnung ausgehend arbeitet, auf der einige Abmessungen in Zoll und einige in Millimetern angegeben sind.

Die Kreise 14 und 33 können so verdrahtet sein, dass sie eine der vier Möglichkeiten (a) bis (d) auszuwählen gestatten, jedoch auch zur Auswahl einer von mehreren Möglichkeiten, z. B. von acht, mit der Möglichkeit in die Schaltung irgendwelche zwei von diesen Möglichkeiten zur Auswahl in der beschriebenen

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Heise mittels des Signals auf der Leitung 4Γ einzuschalten, um so den Anforderungen bzw. Bedürfnissen der in Rede stehenden Werkzeugmaschine zu entsprechen. . ·

Es wird darauf hingewiesen, dass es nicht erforderlich ist, das System mit dem numerischen Steuer-Interpolator 17 zu synchronisieren. Die Zeitquellen 11 und 12 können daher vollständig unabhängig von der in dem Interpolator verwendeten Zeitquelle -bzw. Uhr sein. Infolgedessen bereitet die Umschaltung von einer Zeitquelle bzw. Uhr zur anderen keine Schwierigkeiten.

Es wird vielter darauf hingewiesen, dass das bekannte Prinzip der 3ereichserweiterung frei in dem System nach der Erfindung Verwendung finden kann. Bei der Bereichserweiterung wird der elektrische Rasterabstand effektiv um einen Faktor, beispielsweise 8, multipliziert, welcher es dem Servo-Motor 23 ermöglicht, mit einer entsprechend erhöhten Folgeverzögerung ohne "Rutschen eines Rasters" (slipping pitch) zu arbeiten. Dies ist der Zwack der ^- 8-Zähler 20 und 32 (Figur 1), die durch ein BEREICHSERWEITERUITGS-Signal auf der Leitung 43 in Betrieb genommen werden können. Die Zähler 20 und 32 sind vorzugsweise standardisierte ^ 16-Zähler, ebenso wie die Zähler 13 und 36 bis 38, die so verdrahtet sind, dass sie sich auf 8 stellen, wenn sie überfliessen. Ss können jedoch auch andere bekannte Bereichserweiterungs-Kreise verwendet werden.

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Es sei auch erwähnt, dass der numerische Steuer-Interpolator stets in Inkrementen des jeweils gesteuerten Systems arbeitet und dass die Ausgangs-Anzeige des Interpolators infolgedessen genau in dem Zoll- oder metrischen System, welches augenblicklich verwendet wird, erfolgt. Dies steht im Gegensatz zu einem bekannten System, bei dem eine Zoll-Maschine in eine metrische Maschine umgewandelt ist, indem die von dem Interpolator erzeugten Impulse bezüglich des Maßstabs entsprechend.verändert werden. Die Ausgangs-Anzeige · erfolgt dann stets in Zoll, unabhängig davon, ob Zoll- oder metrische Inkremente bzw. Teile verwendet werden, was für die Bedienungsperson verwirrend ist.

Es ist verständlich, dass die Frequenz F /M.N des Steuersignals unabhängig von der Uhrenfrequenz des numerischen Steuersystems festgesetzt werden kann, so dass hier der Wert gegeben v/erden kann, welchen Bearbeitungskriterien als den besten bestimmen. Die Steuerimpulse von dem numerischen Steuersystem können asynchron hinsichtlich der Zeitimpulse sein. Der Kreis führt automatisch eine Resynchronisierung durch.

Es ist möglich, jede ganze Zahl von Steuerimpulsen auszuwählen, welche einerPhasenänderung von 360° des Steuersignals entspricht, und zwar unabhängig der vorerwähnten Bedingung bezüglich N. Wenn diese ganze Zahl η ist, so wird jeder Steuerimpuls zur Erzeugung von vier "Bewegungs"-Impulsen zur Anlegung an den Addier/Subtrahier-Kreis verwendet, und N wird gleich 4n gemacht, so dass die erforderlichen Bedingungen erfüllt sind.

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Die Möglichkeit, unterschiedliche ganze Zahlen auswählen zu können, beispielsweise solche, die Inkrementen bzw. Stufen

von 10 Ai und 0,001" in einem System von 0,2" je 360°-rPhase des

Steuersignals entsprechen, wurde völlig erklärt. Zusätzlich bleiben

\ die bekannten Verfahren zur Ausdehnung des möglichen Servo-

Fehlers über die 360 -Zone gültig.

Die Steuerung der Teilungsverhältnisse kann in jedem geeigneten numerischen System, beispielsweise BCD wie bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel, oder in einem reinen Binär-System, erfolgen.

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Claims

Patentansprüche

1.) Numerisches Steuersystem, welches bezüglich jeder Achse eine Steuerimpuls-Quelle zur Steuerung von Speise-Inkrementen, eine Quelle für Zeitimpulse der Frequenz F , einen Steuerimpuls-Teiler mit einem ersten Impulszähler, der die Zeitimpulse durch M teilt, und einem zweiten Impulszähler, derdie Impulse aus dem ersten Zähler zur

Bildung eines wellenförmigen Steuersignals der Frequenz F /H.N * c

durch 17 teilt, wobei M und N ganze Zahlen sind, einen Äddier/Subtrahier-Kreis, der die erste Stufe des zweiten Zählers bildet sowie auf Steuerimpulse anspricht, welche Vorwärts- und Rückwärts-Speise-Inkremente zur entsprechen-, den Addition und Subtraktion eines Impulses am Eingang des ■ zweiten Zählers steuern, wodurch die Phase des Steuersignals um 2^ /N verschoben wird, ein elektromechanisches Rückkoppelungssystem, welches auf ein Referenzsignal mit der gleichen Frequenz wie das Steuersignal sowie auf die Bewegung eines gesteuerten Teils zur Erzeugung eines wellenförmigen Rückkoppelungssignals, dessen Phasenlage die Bewegung repräsentiert, anspricht. Mittel zur phasenmässigen Diskriminierung zwischen Steuer- und Rückkoppelungssignal zur Erzeugung eines Fehlersignals sowie Servo-Antriebsmittel aufweist, die auf das Fehlersignal ansprechen und das gesteuerte Teil im Sinne einer Reduzierung des Fehlersignals auf Null antreiben, gekennzeichnet durch Mittel (33) zur

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Veränderung von N, um so verschiedene Auflösungen (B) für den gleichen elektrischen Rasterabstand (G) zu ermöglichen.

2. Numerisches Steuersystem nach Anspruch l_f dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (14) zur Veränderung von M gemeinsam mit N vorgesehen sind, um den Wert für das Produkt M.N konstant zu halten.

3. Numerisches Steuersystem nach Anspruch l,und 2, gekennzeichnet durch Mittel (10, 11, 12) zur Veränderung der Zeitfrequenz F geraeinsam mit der Änderung von M und N, um den Wert der Frequenz F /M.N des Steuersignals konstant zu halten.

4. Numerisches Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das Referenzsignal von einem dritten Impulszähler erzeugt ist, der die Impulse des ersten Zählers durch N teilt, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel.(33) zur Veränderung von N die Divisionen des zweiten und dritten Zählers (13, 15) in der gleichen. Weise verändern.

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