DE1060466B

DE1060466B - Control device for keeping electromotive drives of machine tools constant

Info

Publication number: DE1060466B
Application number: DEA20509A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Marcel Touly
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland; BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1953-06-10
Filing date: 1954-06-10
Publication date: 1959-07-02
Also published as: CH324063A; BE529501A

Description

Regeleinrichtung zur Konstanthaltung elektromotorischer Antriebe von Werkzeugmaschinen Bekanntlich wird bei einem motorischen Antrieb von Werkzeugmaschinen eine möglichst geringe Änderung der Drehzahl mit der Belastung angestrebt. Bei stationärem Betrieb besteht das Problem praktisch nicht, wird aber wichtig besonders bei Änderungen der Belastung bei sehr kleinen Geschwindigkeiten. Dabei ergibt sich bei einer Lastzunaihme ein plötzlicher Drehzahlabfall, während bei einer Entlastung die Drehzahl steigt. Diese vorüberge'hend'en Betriebszustände können manchmal sehr unangenehm sein.Control device to keep electromotive drives constant from Machine tools It is well known that machine tools are driven by a motor the aim is to change the speed with the load as little as possible. With stationary The problem is practically nonexistent in operation, but becomes important especially when changes are made the load at very low speeds. This results in an increase in load a sudden drop in speed, while the speed increases when the load is removed. These temporary operating conditions can sometimes be very uncomfortable.

Um diesen Nachteilen zu begegnen., werden Servosteuerungen gebraucht, deren Aufgabe es ist, die Geschwindigkeit konstant zu halten. Dabei wird, die Dauer der Ausgleichvorgänge verringert, indem die Regeleinrichtung dem Einfluß der Beschleunigung unterworfen wird. Trotzdem verbleibt ein Übergangszustand. Es ist die Aufgabe vorliegender Erfindung, die Stabilität der Drehzahl während dieser Zeit weiter zu verbessern.To counter these disadvantages, servo controls are needed, whose job it is to keep the speed constant. In doing so, the duration the compensatory processes are reduced by the control device the influence of the acceleration is subjected. Nevertheless, a transitional state remains. It is the task at hand Invention to further improve the stability of the speed during this time.

Die Erfindung geht aus von der Tatsache, daß die beobachtete Drehzahländerung die Folge gewisser Schwankungen des Lastmomentes der Werkzeugmaschine ist und wegen der Trägheit der bewegten Massen mit einer gewissen Verzögerung auftritt.The invention is based on the fact that the observed change in speed the consequence of certain fluctuations in the load torque of the machine tool and because of the inertia of the moving masses occurs with a certain delay.

Es erscheint als logisch, die Ursache selbst, d.. h. die Schwankung des Lastmomentes, zu benutzen, um die Leistungszufuhr zum Antriebsmotor zu steuern. Die Regelung der Drehzahl zur Stabilisierung tritt dann erst in zweiter Näherung in Erscheinung.It seems logical that the cause itself, i.e. the fluctuation of the load torque, to be used to control the power supply to the drive motor. The regulation of the speed for stabilization then only occurs in a second approximation in appearance.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung des Antriebes von Werkzeugmaschinen, bei welchen die Drehzahl des Motors abhängig gemacht wird von einer Regelspannung, welche die Differenz ist zwischen einer zur besagten Drehzahl proportionalen Gleichspannung und einer einstellbaren konstanten Bezugsspannung.The invention relates to an improvement in the drive of Machine tools in which the speed of the motor is made dependent on a control voltage, which is the difference between a speed and said speed proportional DC voltage and an adjustable constant reference voltage.

Die Erfindung betrifft somit eine Regeleinrichtung zur Konstanthaltung elektromechanischer Antriebe von Werkzeugmaschinen, welcher eine der Drehzahl proportionalen Regelspannung zugeführt wird. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß in Verbindung mit dem Werkzeug ein Tastgerät vorgesehen, ist, das eine der Durchbiegung des Werkzeuges und damit eine dem momentanen mechanischen Lastmoment proportionale Spannung erzeugt, und daß diese Spannung der Regelspannung im verstärkenden Sinne zugeführt wird.The invention thus relates to a control device for keeping constant electromechanical drives of machine tools, which have a speed proportional Control voltage is supplied. The invention is characterized in that in connection a feeler device is provided with the tool, one of the deflection of the tool and thus generates a voltage proportional to the momentary mechanical load torque, and that this voltage is fed to the control voltage in an amplifying sense.

Bei dieser Einrichtung wird also bei einer Drehzahlschwankung der Regelspannung eine zusätzliche Gleichspannung hinzugefügt, welche proportional der die Drehzahlschwankung hervorrufenden Schwankung des Lastmomentes ist. Diese Spannung wird praktisch ohne Verzug wirksam. Die Zeichnung zeigt ein Beispiel für die Verwirklichung der Erfindung bei einer Hobelmaschine.With this device, if the speed fluctuates, the Control voltage added an additional DC voltage, which is proportional to the is the fluctuation in the load torque causing the speed fluctuation. This tension becomes effective with practically no delay. The drawing shows an example of the implementation of the invention in a planing machine.

Der Tisch 1 dieser Maschine verschiebt sich auf der Bank 2 unter dem Einfluß der Antriebskraft des Motors 3. Das zu bearbeitende Werkstück 4 ist auf dem Tisch 1 befestigt. Das Werkzeug 5 ist am feststehenden Halter 6 befestigt. Der Gleichstrommotor 3, welcher eine Tachometerdy namo 12 antreibt, wird über eine steuerbare Gasentladungsröhre 7, ein Thyratron vom Wechselstromnetz 8 gespeist. In bekannter Weise wird der Mittelwert des Motorstromes verändert, indem Steuerimpulse veränderlicher Phasenlage von den Klemmen 10 eines elektronischen Steuergerätes 9 dem Thyratron zugeführt werden. Die Phasenverschiebung zwischen den Impulsen und der Speisewechselspannung des Netzes 8 kann in an sich bekannter Weise durch Veränderung einer Gleichspannung erzielt werden. Diese wird den Klemmen 11 des Steuergerätes 9 als Regelspannung zugeführt. Sie setzt sich zusammen aus der Spannung der Tachometermaschine 12 und der Vergleichsspannung der Batterie 13, welche den Sollwert der Arbeitsdrehzahl bestimmt. Bei bekannten Steuerungen ist es die Differenz dieser beiden Spannungen, welche über die Klemmen 11 dem Steuergerät 9 zugeführt wird. Gemäß vorliegender Erfindung wird dieser Regelspannung noch eine Spannung hinzugefügt, welche den Schwankungen des Lastmomentes proportional ist.The table 1 of this machine moves on the bench 2 under the Influence of the driving force of the motor 3. The workpiece 4 to be machined is open attached to the table 1. The tool 5 is attached to the stationary holder 6. Of the DC motor 3, which drives a Tachometerdy namo 12, is controlled via a Gas discharge tube 7, a thyratron fed from the alternating current network 8. In well-known Way, the mean value of the motor current is changed by making control pulses more variable Phase position of the terminals 10 of an electronic control unit 9 the thyratron are fed. The phase shift between the pulses and the AC supply voltage of the network 8 can in a manner known per se by changing a DC voltage be achieved. This is the terminals 11 of the control unit 9 as a control voltage fed. It is composed of the voltage of the tachometer machine 12 and the comparison voltage of the battery 13, which is the setpoint of the working speed certainly. In known controls, it is the difference between these two voltages which is fed to the control unit 9 via the terminals 11. According to In the present invention, a voltage is added to this control voltage, which is proportional to the fluctuations in the load torque.

Zu diesem Zwecke wird in der Nähe des Werkzeuges 5 ein Tastgerät, z. B. elektromagnetischer Art, angebracht, mit welchem eine der elastischen Durchbiegungen des Werkzeuges proportionale Spannung erzeugt werden kann.For this purpose, a feeler device is placed near the tool 5, z. B. electromagnetic type, attached with which one of the elastic deflections voltage proportional to the tool can be generated.

Dieser Taster enthält im wesentlichen eine mit magnetischem Kern versehene Spule 14, welche in unmittelbarer Nähe des Werkzeuges fest mit dem Maschinengestell oder z. B. mit dem Halter 6 verbunden angeordnet ist. Der Luftspalt zwischen dem Kern und dem Werkzeug schwankt, wenn das Werkzeug durch die Arbeitskraft gebogen wird. Andererseits ist die Spule 14 in eine »Wheatstone«-Brü.ckenschaltung eingefügt, welche noch die Selbstinduktion 15 und die beiden Widerstände 16 und 17 enthält. Die Brückenschaltung wird über einen Transformator 18 mit Wechselstrom gespeist. Sie ist so abgeglichen, daß im Ruhezustand, wenn das Werkzeug keine Durchbiegung aufweist, keine Spannung an der Ausgangsdiagonale, d. h. an den Punkten a und b, erzeugt wird. Die Steuerspannung, welche auftritt, wenn durch Arbeitsleistung das Werkzeug durchgebogen worden ist, wird nach eventueller Verstärkung im Gerät 24 im Gleichrichter 19 gleichgerichtet und durch den Kondensator 22 in Verbindung mit dem parallel geschalteten Widerstand 23 geglättet. An den Klemmen c, d erscheint eine Gleichspannung, welche im wesentlichen proportional der Durchbiegung des Werkzeuges ist. Gemäß der Erfindung wird. diese zwischen den Klemmen c und d auftretende Spannung der Differenz der Spannungen der Tachometerdynamo 12 und der Batterie 13 hinzugefügt.This button essentially contains a coil 14 provided with a magnetic core, which in the immediate vicinity of the tool is fixed to the machine frame or z. B. is arranged connected to the holder 6. The air gap between the core and the tool fluctuates when the tool is bent by the operator. On the other hand, the coil 14 is inserted in a "Wheatstone" bridge circuit, which also contains the self-induction 15 and the two resistors 16 and 17. The bridge circuit is fed with alternating current via a transformer 18. It is calibrated in such a way that when the tool is at rest, when there is no deflection, no tension is generated on the initial diagonal, ie at points a and b. The control voltage, which occurs when the tool has been bent due to work, is rectified in the rectifier 19 after possible amplification in the device 24 and smoothed by the capacitor 22 in connection with the resistor 23 connected in parallel. A DC voltage appears at terminals c, d , which is essentially proportional to the deflection of the tool. According to the invention. this voltage occurring between the terminals c and d is added to the difference in the voltages of the tachometer dynamo 12 and the battery 13.

Da auf jeden Fall die Spannung der Tachometerdynamo 12 in an sich bekannter Weise in den Regelvorgang eingreift, jedoch mit Verzögerung, ist es durchaus möglich, mit einem einfachen, dafür aber rascher arbeitenden Tastgerät auszukommen. Um möglichst kleine Regelzeiten zu erhalten, wird der Taster so nahe wie möglich am Werkzeug angeordnet und damit die Empfindlichkeit vergrößert. Natürlich ist es möglich, dieses Regelprinzip auch bei anderen Motorantrieben anzuwenden, z. B. bei Ward-Leonard-Antrieben. Im letzteren Falle wirkt die Regelspannung auf den Erregerkreis des Generators.Since the voltage of the tachometer dynamo 12 intervenes in the control process in a manner known per se, but with a delay, it is entirely possible to get by with a simple but faster-working touch probe. In order to achieve the shortest possible control times, the probe is placed as close as possible to the tool, thus increasing the sensitivity. Of course, it is also possible to use this control principle with other motor drives, e.g. B. in Ward-Leonard drives. In the latter case, the control voltage acts on the exciter circuit of the generator.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Control device for keeping electromotive constant Drives of machine tools, which have a control voltage proportional to the speed is supplied, characterized in that in connection with the tool (5) a Sensing device (14) is provided, which one of the deflection of the tool and thus generates a voltage proportional to the instantaneous mechanical load torque, and that this voltage is fed to the control voltage in an amplifying sense.

2. Control device according to claim 1, characterized in that the Tasbgerät works electromagnetically and connected to an alternating current circuit, i.e. between two points this circle with a change in the air gap between the tool and the feeler an alternating voltage occurs, which after possible amplification and rectification the additional DC voltage results. Publications considered: German Patent Nos. 654 777, 913 799.