DE1069259B

DE1069259B - Fernstellsystem insbesondere zur automatischen Fernsteuerung von Werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE1069259B
Application number: DE1957A0027117
Authority: DE
Inventors: Uccle Paul Willems (Belgien)
Original assignee: ACEC
Current assignee: ACEC
Priority date: 1956-07-06
Filing date: 1957-05-09
Publication date: 1959-11-19
Also published as: BE558050A; GB816360A; FR1155593A; US2861232A; CH348449A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft die gesteuerten Fernstellsysteme, insbesondere diejenigen, welche einen Stellmotor und Verstärker in Kombination mit einer Synchronmaschine benutzen.

Die Erfindung bezweckt die Herstellung einer Vorrichtung zur »Einstellung« eines beweglichen Organs, vorzugsweise auf einer Achse.

Die Erfindung bezweckt ferner, die Annäherungsbewegung an die gewünschte Stellung gemäß einem Geschwindigkeitsprogramm vorzunehmen, welches von der Ausgangsstellung unabhängig ist und beliebig gewählt werden kann.

Die Erfindung bezweckt außerdem die Verwirklichung von sich zu einander addierenden Einstellungen, und zwar in beiden Laufrichtungen.

Hierfür wird erfindungsgemäß die Einstellung eines beweglichen Teils mittels eines Servomotors durch eine Synchronmaschine gesteuert, welche mit einer Zählvorrichtung kombiniert ist, welche die Zahl der Umdrehungen des Rotors der Synchronmaschine zählt, derart, daß eine Vorrichtung zur Vorwahl der Zahl der Umdrehungen des Rotors der Synchronmaschine die Grobeinstellung darstellt, während eine Vorrichtung zur Steuerung der endgültigen Winkelstellung des Rotors der Synchronmaschine eine Feineinstellung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Grobeinstellungen des beweglichen Organs gestattet.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.

Fig. 1 zeigt die Schaltung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.

Fig. 2 zeigt ein Schaubild;

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Schaltung der Fig. 1.

In Fig. 1 steuert eine Schraubenspindel A die Stellung eines Werkzeugträgerschlittens P. Die Schraubenspindel A wird von einem Motor M angetrieben und treibt ihrerseits eine Synchronmaschine R an.

Der Motor M wird von einem Generator G gespeist, welcher durch einen von dem Verstärker AP gelieferten Strom erregt wird. Die Rotorwicklung der Synchronmaschine R, deren Winkelstellung von der Winkelstellung der Schraubenspindel A abhängt, ist mit einem Phasendiskriminator DP verbunden, in welchem die Rotorwechselspannung in ein gleichgerichtetes Phasenwinkelsignal umgeformt wird, welches von der Stellung des Rotors der Synchronmaschine R in bezug auf die räumliche Stellung ihres Statorfeldes abhängt. Dieses Phasenwinkelsignal ist positiv, wenn der Winkel zwischen dem Statorfeld und der Symmetrieebene des Rotors kleiner als 180° ist, und negativ, wenn dieser Winkel zwischen 180 und 360° liegt. Das Phasenwinkelsignal wird einem

Fernstellsystem

insbesondere zur automatischen
Fernsteuerung von Werkzeugmaschinen

Anmelder:

Ateliers de Constructions Electriques

de Charleroi S.A.,

Brüssel

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz

und Dr. rer. nat. G. Hauser, Patentanwälte,

München-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 6. Juli 1956

Paul Willems, Uccle (Belgien),
ist als Erfinder genannt worden

Zählimpulsgenerator GIC zugeführt, welcher an den Vorwahlzähler C jedesmal dann einen Impuls abgibt, wenn das Phasenwinkelsignal von einem positiven Wert auf einen negativen Wert übergeht oder allgemeiner bei jeder Umdrehung des Rotors der Synchronmaschine R. Das Ende des durch eine Vorwähl-Vorrichtung PS vorher eingestellten Hubes des Werkzeughalters P, welcher durch eine gegebene Zahl des Zählers gekennzeichnet wird, wird von der Koinzidenzvorrichtung DC festgestellt, welche das Umschaltrelais RC betätigt. Die Umschaltung gestattet dem von dem Phasendiskriminator DP gelieferten Phasenwinkelsignal, am Ende der Einstellung wirksam zu werden und die Verlangsamung und den Stillstand des beweglichen Teils/⁵ zu bewirken.
Zur näheren Erläuterung der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Einstellsystems sei angenommen, daß eine Drehung der Synchronmaschine um 360° einer Verstellung des Schlittens P um 1 mm entspricht und daß der Gesamthub des Schlittens PIm beträgt. Der Schlitten P befinde sich im Stillstand, und es soll ihm ein Vorschub von 534,7 mm erteilt werden. Die dem Zähler C zugeordnete Vorwähl vorrichtung P5" bestimmt den Vorschub um 534 mm (ganze Zahl von Umdrehungen von R), während der Vorschub um 0,7 mm mittels einer Vorrichtung zur Steuerung der

909 649/332

Claims

3 4

endgültigen Stellung des Rotors der Synchron- gen, welche von einer Rechenmaschine geliefert wermaschine verwirklicht wird, wofür im vorliegenden den, oder von einer beliebigen anderen Vorrichtung, Fall der Rotor eines Synchrongenerators ,S¹ (dessen welche gestattet, dem Statorfeld der Synchrondrei Statorwicklungen die drei Statorwicklungen der maschine R eine bestimmte Lage zu geben.
Synchronmaschine R speisen) um einen solchen Win- 5 Ferner kann der Zähler C mechanisch oder elekkel verdreht wird, daß, wenn sich der Rotor der tronisch sein. Man kann auch eine beliebige andere Synchronmaschine R um den gleichen Winkel drehen Zählvorrichtung benutzen.

würde, der Schlitten um 0,7 mm verstellt würde. Die Ferner ist es erfindungsgemäß möglich, die Zählung nachstehende Beschreibung der Antriebsweise der auf die halben Umdrehungen der Synchronmaschine Synchronmaschine R zeigt, wie der Vorschub von io anzuwenden, wobei dann der Generator GIC Zähl-0,7 mm in den Gesamtvorschub eingeführt wird. Bei impulse bei jedem Nulldurchgang der Ausgangsspandem betrachteten Beispiel wird die dem Rotor des nung des Phasendiskriminators DP erzeugt. In die-Synchrongenerators 6" bei sich zu einander addieren- sem Fall erzeugen Verstellungen von 534,7 mm und den Einstellungen zu gebende Stellung dadurch erhal- von 535,7 mm diametral gegenüberliegende Endstelten, daß ein mit dem Rotor von S starr verbundener 15 lungen, welche entweder durch Umkehr der Speise-Zeiger auf V₁₀ Umdrehungen von dem Punkt 0 oder spannung des Rotors des Synchrongenerators JT oder einem beliebigen anderen der Endstellung des vorher- durch Umkehr der Bezugsspannung des Diskriminagehenden Vorschubs entsprechenden Punkt eingestellt tors DP erhalten werden können. Die Umschaltung wird. des Relais RC wird dann möglich, sobald der Zähler

Die Vorwählvorrichtung PS bringt den Zähler C 20 die Stellung 999 erreicht hat.

in die Stellung 465, welche 534 zu 999 ergänzt. Eine weitere erfindungsgemäße Verbesserung be-

Nach Vornahme dieser beiden Wählvorgänge kann steht darin, die Eingangsspannung des Verstärkers ein Schalter I geschlossen werden, welcher die Ge- AP zur Geschwindigkeitssteuerung in einer Steuerschwindigkeitsregelungsspannung v„ an den Verstär- schleife zu benutzen. Fig. 3 zeigt eine derartige ker AP legt. Der Motor M läuft an, bis er eine von 25 Schleife mit einer Tachometerdynamo T, einem v_p abhängende Betriebsgeschwindigkeit erreicht. Die Differentialverstärker AD und einem Amplitudendurch die Drehung des Motors M und der Schrauben- diskriminator DA. Dieser Amplitudendiskriminator spindel A angetriebene Synchronmaschine R liefert DA, welcher erst in Tätigkeit tritt, nachdem die eine Rotorwechselspannung, deren Phase durch den Koinzidenzvorrichtung DC die Schließung der Kon-Diskriminator DP festgestellt und welche durch die- 30 takte des Relais RC gestattet hat, soll die kleinere sen gleichgerichtet wird, worauf das so erhaltene der beiden ihn speisenden Spannungen v_p und v_a aus-Phasenwinkelsignal in geeigneter Form in einen wählen und diese dem Verstärker AD zuführen. Der Impulsgenerator GIC eingeführt wird. Der Impuls- Amplitudendiskriminator DA kann auch durch eine generator GIC liefert den ersten Impuls am Ende des beliebige andere Vorrichtung ersetzt werden, welche Teilintervalls »0,7«, so daß nach 534 Impulsen der 35 die Speisung des Verstärkers AD von der Span-Zähler wohl die Endstellung 999 einnimmt, aber die nung v_p auf die Spannung v_a im Augenblick der Synchronmaschine noch eine volle Umdrehung aus- Schließung der Kontakte des Relais RC umschaltet, führen muß, bis zur Endstellung α des Schlittens P. Es ist auch möglich, die Verlangsamung der be-Der Abschaltmoment wird darum durch die Vorrich- weglichen Last P auszulösen, wenn der Zählst eine tung DC verschoben, welche noch den nächsten Null- 40 andere Zahl als 999 erreicht hat, um diese Verlangdurchgang des Phasenwinkelsignals abwartet, um das samung gemäß einer geeigneten Gesetzmäßigkeit und Umschaltrelais RC zu betätigen, welches am Eingang so zu steuern, daß sie sich über mehrere Halbwellen des Verstärkers AP die Geschwindigkeitsregelspan- des Phasenwinkelsignals erstreckt. Man kann z. B. nung v_p durch das Phasenwinkelsignal der Synchron- mehrere Koinzidenzvorrichtungen benutzen, deren maschine R ersetzt, was die Stillsetzung des Schiit- 45 jede die Spannung v„ verringert, um eine allmähliche tens P in der gewünschten Stellung α ermöglicht. Verlangsamung zu bewirken.

Das Diagramm der Fig. 2 zeigt gestrichelt das Man kann natürlich nach Belieben eine geeignete

Phasenwinkelsignal oder die Ausgangsspannung des Zahl von Zählern wählen oder die einzige Synchron-

Phasendiskriminators DP und voll ausgezogen die maschine durch mehrere in Kaskaden geschaltete

Eingangsspannung des Verstärkers AP. Diese beiden 50 Synchronmaschinen ersetzen. Ebenso kann die Fein-

Spannungen sind als Ordinaten aufgetragen, während unterteilung an der Synchronmaschine eine größere

als Abszisse die Stellung von P aufgetragen ist. Man Zahl von Stellungen aufweisen, wenn dies mit ihrer

stellt fest, daß der Punkt α tatsächlich ein Punkt sta- Empfindlichkeit vereinbar ist. Ferner können für

bilen Gleichgewichts ist. diese Synchronmaschine Ständer- und Rotorwicklun-

In Fig. 2 sind ferner die Punkte 1, 2 ... 534 (Null- 55 gen in beliebiger Zahl benutzt werden.
durchgänge mit negativer Ableitung der Ausgangs- Die Erfindung hat ein sehr weites Anwendungsspannung von DP) aufgetragen, an welchen durch gebiet. Das neue Fernstellsystem kann z. B. in Prä-G/C-Impulse für die Zählung erzeugt werden. zisionswerkzeugmaschinen zur Verstellung des Werk-

Gegebenenfalls wird die Laufrichtung durch Um- zeughalters, in Walzwerken zum Anziehen der

kehrung der Polarität von v_p gewechselt. 60 Schraubenspindeln oder in der Grubenindustrie für

Die obigen Angaben stellen keine Beschränkung die Einstellung der Förderkörbe und/oder bei belie-

dar. bigen anderen industriellen Anwendungen benutzt

So kann z. B. die Steuerung der Feineinstellung werden,
(bei dem gewählten Beispiel der Bruchteil eines Millimeters, d.h. 0,7mm) mittels des Synchrongenera- 65 Patentansprüche:
tors S auch ebensogut durch eine Speisung der drei

Statorwicklungen von R durch einen Transformator 1. Fernstellsystem, insbesondere zur automa-

mit mehreren Wicklungen der in der französischen tischen Fernsteuerung von Werkzeugmaschinen

Patentschrift 1 103 807 vom 29. April 1954 beschrie- od. dgl., bei dem ein bewegliches Organ von einem

benen Art ersetzt werden oder auch durch Spannun- 70 Stellmotor verstellt wird, das gegebenenfalls