DE1069260B - Anordnung zur selbsttätigen Programmsteuerung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf solche Anlagen und Geräte, in denen Informationen zur Steuerung der Lage einer Vorrichtung entsprechend einem vorgegebenen Progamm auf einem Datenspeicher aufgezeichnet und zur Wiedergabe über eine Steuereinrichtung abgefühlt werden. Ein elektrisches Signal wird dabei als Bezugssignal verwendet; alle Bewegungen, die programmgemäß ablaufen sollen, werden durch Steuersignale gesteuert, die einem Servogerät zur Ausführung des Programms zugeführt werden. Das Servogerät enthält Einrichtungen zur Ableitung eines elektrischen Signals, welches die wirkliche Stellung des programmgesteuerten Gegenstandes anzeigt und eine Phasenbeziehung zu dem Bezugssignal hat. Das Servogerät enthält auch Einrichtungen zur Ableitung eines Steuersignals aus dem Datenspeicher, wobei das Steuersignal eine bestimmte Phasenbeziehung zu dem Bezugssignal hat, die sich aus der Aufzeichnung des Programms ergibt. Die Signale, welche die wirkliche Lage des programmgesteuerten Gegenstandes angeben und die Steuersignale für jeden Steuerkanal bzw. für jede gesteuerte Bewegung werden einem Diskriminator zugeführt, der ein Korrektursignal erzeugt, welches die Abweichung der wirklichen Stellung von der vorgegebenen Stellung angibt. Das Korrektursignal wird Stelleinrichtungen zugeführt, welche die zu steuernde Vorrichtung in die programmgemäße Lage bringen.

Es hat sich nun in der Praxis gezeigt, daß infolge eines Versagens der Vorrichtung unter Umständen ein Korrektursignal von solcher Größe erzeugt wird, daß der programmgesteuerte Gegenstand dauernd bewegt oder anderweitig in völlig falscher Weise gesteuert wird. Auch beim Anlassen des Gerätes zur Ausführung der Programmsteuerung hat sich in manchen Fällen ergeben, daß eine bei Beginn vorhandene fehlerhafte Lage ein zu großes Korrektursignal ergibt, welches die richtige Ausführung des Programms verhindert.

Zur Vermeidung dieser Nachteile wird daher erfindungsgemäß an den Diskriminator ein Steuerelement angeschlossen, das auf die Wechselspannungskomponente des vom Diskriminator erzeugten Korrektursignals anspricht und die Steueranordnung dann abschaltet, wenn die Wechselspannungskomponente einen vorbestimmten Wert über- oder unterschreitet.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein »Pendeln« der Anlage zu vermeiden, um sicherzustellen, daß die Anlage auch dann stabil arbeitet, wenn eine Rückführung benutzt wird.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer bekannten Einrichtung, welche die Anwendung der erfindungsgemäßen Anordnung veranschaulicht und erläutert,

Anordnung
zur selbsttätigen Programmsteuerung

Anmelder:

General Electric Company,
Schenectady, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,
Frankfurt/M. 1, Parkstr. 13

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 11. Dezember 1956

Lawrence Roswell Peaslee, Murray Rosenblatt
und Leroy Ulysses Carlton Kelling,

Waynesboro, Va. (V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Erzeugung des Korrektursignals gemäß der Erfindung.

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Einrichtung, die auf einen übermäßig großen Fehler in den Korrektursignalen anspricht,

Fig. 4 ein Schaltbild einer Vorrichtung zur Begrenzung der Korrektursignale gemäß der Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein bekanntes Programmsteuergerät, bei dem die Erfindung angewendet werden kann. Das Gerät enthält einen Datenspeicher, z. B. ein Magnetband 2. Der Speicher besteht in der Zeichnung aus drei getrennten Bändern; er kann jedoch in Wirklichkeit ein einziges Band sein, auf dem mehrere Spuren, nämlich eine Bezugsspur und eine oder mehrere Steuerspuren, aufgezeichnet sind. Es sei bemerkt, daß die Darstellung der Fig. 1 nur zur Erläuterung dient und daß irgendein beliebiger Datenspeicher benutzt werden kann. Es sei ferner bemerkt, daß die Erfindung auch im Zusammenhang mit anderen Geräten als den hier beispielsweise dargestellten verwendet werden kann. Wenn es z. B. erwünscht ist, ein digital arbeitendes Programmgerät zu verwenden, bei dem numerische Werte das auszuführende Programm darstellen und auf einem Datenspeicher aufgezeichnet werden, wobei diese Signale durch ein Rechengerät in solche Signale umgewandelt werden, die das Programm ausführen können, dann könnte das Gerät ge-

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maß der Erfindung auch im Zusammenhang mit einer Gleichstromsignal aus dem nicht im Gleichgewicht

solchen Einrichtung benutzt werden. befindlichen Rechteckwellenkorrektursignal erzeugt.

Magnetköpfe oder andere Abfühlmittel 4, 6 und 8 dessen Wert entweder positiv oder negativ ist, je nachsind vorgesehen, um dem Speicher die Bezugssignale dem ob die Phasenverschiebung größer oder kleiner als und die Steuersignale für einen Bezugskanal und eine 5 180° ist. Das Signal wird in dem Siebkreis 56 ausentsprechende Anzahl von Steuerkanälen zu ent- gesiebt und in der Anordnung 60 stabilisiert. Wenn nehmen. In dem Bezugskanal ist ein Vorverstärker 10 das Signal einen vorbestimmten Wert, der durch die vorgesehen, der die von dem Speicher abgenommenen Einstellung der Einrichtung 64 gegeben ist, die weiter Signale verstärkt. Die Signale können einen an sich unten noch näher erläutert wird, überschreitet, erhält beliebigen Verlauf haben. In Anschluß an den Vor- io die Steueranordnung 30 ein Signal,
verstärker 10 erzeugt ein Drehfeldgeber 12 ein min- Fig. 3 zeigt die nähere Ausführung der Anordnung destens zweiphasiges Ausgangssignal. In der Zeich- 68, die den Betrieb der Steuereinrichtung unterbricht, nung ist der Fall dargestellt, in dem ein dreiphasiges wenn ein übermäßig großer Fehler auftritt. Am Aus-Ausgangssignal über die Leitungen 16 abgenommen gang des Impulsdiskriminators 44 tritt normalerweise wird. Die Leitungen 16 führen zum Eingang eines 15 ein Signal auf, das Rechteckwellenform aufweist und Differential-Drehmelders 18, der seinerseits an einen eine Gleichstromkomponente enthält, die ein Maß für die Lage anzeigenden Drehmelder 20 angeschlossen den Unterschied zwischen der programmgemäßen ist. Der Drehmelder 20 ist, wie die punktierte Linie 21 Stellung und der wirklichen Stellung des gesteuerten anzeigt, mit einem Stellmotor 22 verbunden, der bei- Gegenstandes ist. Außerdem jedoch besitzt die Spanspielsweise mit dem Arbeitstisch einer programmge- 20 nung auch eine Wechselspannungskomponente. Diese steuerten Werkzeugmaschine gekuppelt sein kann. Der Wechselspannungskomponente des Korrektursignals Drehmelder 20 kann auch direkt mit dem Arbeitstisch wird über die Leitung 66 entnommen und über einen der Werkzeugmaschine gekuppelt sein. Eine Amplidyne Kondensator 184 und einen Widerstand 192 dem 24 oder ein anderer Kraftverstärker liefert ein Steuer- Steuergitter 186 einer Röhre 188 zugeführt. Die Röhre signal für den Motor, dessen Richtung und Größe 25 188 verstärkt die Wechselspannung, die über einen durch die Vorwärts- bzw. Rückwärtswicklungen 26 Kondensator 198 den Gleichrichtern 200 und 202 zu- und 28 der Anordnung 30 zur Erzeugung des Erreger- geführt wird. Das Signal wird dann dem Steuergitter feldes der Amplidyne gegeben ist. Wenn auch die Dar- 206 einer Röhre 208 zugeführt, die so vorgespannt ist. stellung im wesentlichen auf eine elektrische Anlage daß sie leitet, während eine Röhre 210 normalerweise zur Lagesteuerung gerichtet ist, können auch media- 30 sperrt, und umgekehrt. Wenn an dem Steuergitter der nische Geräte, z. B. hydraulische Geräte mit von den Röhre 188 ein Wechselspannungssignal liegt, befindet Korrektursignalen gesteuerten Ventilen in Verbindung sich an dem Steuergitter 206 der Röhre 208 eine negamit geeigneten hydraulischen Verstellvorrichtungen, tive Spannung, und diese sperrt die Röhre, so daß die benutzt werden. Röhre 210 in leitendem Zustand gehalten wird. Wenn

Die Steuersignale, welche eine beim Entwerfen des 35 daher normale Signale vorliegen, ist die Röhre 208 geProgramms vorbestimmte Phasenbeziehung zu den sperrt, die Röhre 210 offen, und das Relais 70 wird an-Bezugssignalen haben, werden mittels der Magnet- gezogen. Wenn jedoch aus irgendeinem Grund die köpfe 6 und 8 von dem Speicher abgenommen und in Wechselspannungssignale am Steuergitter 186 nicht Vorverstärkern 32 verstärkt. Diskriminatoren 34 neh- auftreten oder unter einen vorbestimmten Wert fallen, men die verstärkten Steuersignale sowie die Signale 40 dann wird die Röhre 208 leitend, und die Röhre 210 der Drehmelder 20 auf, die die wirkliche Lage des ge- wird gesperrt. Hierdurch fällt das Relais 70 ab, und steuerten Gegenstandes angeben. Das Signal der wirk- die Spannung für das Steuergerät wird unterbrochen, liehen Lage wird über eine Leitung 36 dem Diskrimi- Ein Kondensator 212 dient dazu, die Röhre 210 genator 34 zugeführt. Der Diskriminator erzeugt ein nügend lange offenzuhalten, um das Relais 70 auch Korrektursignal, welches über eine Leitung 38 der 45 dann zu schalten, wenn die Röhre 208 nur während Anordnung 30 zugeführt wird. Ein Tachometer 40 ist einer kurzen Zeit gesperrt wird. Ein Kondensator 213 mechanisch mit dem Stellmotor 22 verbunden und lie- dient dazu, um Stöße beim Abschalten des Relais 70 fert ein Signal zur Stabilisierung der Steuerung über zu vermeiden,
eine Leitung 42 an die Anordnung 30. Verschiedene Ursachen können der Grund dafür

Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Gerätes 50 sein, daß das Wechselspannungssignal ausbleibt. Wenn nach Fig. 2 ist folgende: Das vom Magnetkopf abge- z. B. von dem Band keine Impulse abgenommen wergriffene Steuersignal wird nach Verstärkung in dem den, tritt kein Wechselspannungssignal auf, weil der Vorverstärker 32 dem Phasendiskriminator 44 züge- Impulsdiskriminator entweder vollständig ein- oder führt. Das die Lage anzeigende Signal des Drehmel- vollständig abgeschaltet ist und die Ausgangsspanders 20 wird über die Leitung 36, einen Signalverstär- 55 nung am Impulsdiskriminator daher eine reine Gleichker 46 und die Leitung 48 ebenfalls dem Impuls- spannung ist. Derselbe Zustand tritt ein, wenn irgenddiskriminator 44 zugeführt. Der Signalverstärker eine Röhre in dem Vorverstärker oder in dem Impulswandelt die sinusförmigen Ausgangssignale des Dreh- diskriminator versagt. Auch wenn ein zu großer feldgebers in Impulse um, die im Impulsdiskriminator Fehler auftritt, dann wird die Wechselspannungs- 44 verarbeitet werden können. Wenn die an den Im- 60 komponente so klein, daß das Relais 70 abgeschaltet pulsdiskriminator 44 gelieferten Signale eine Phasen- wird.

verschiebung von genau 180° haben, wird ein Rechteck- Beim Anlassen des Gerätes kann es vorkommen, daß wellensignal mit dem Mittelwert Null dem Steuer- während einer kurzen Zeit ein übermäßiges Korrektursystem über eine Leitung 50, einen Begrenzer 52, einen signal erzeugt wird, bis die Einstellvorrichtung den Verbindungspunkt 54, ein Filter 56, eine Leitung 58, 65 programmgesteuerten Gegenstand in die richtige Lage einen Stabilisator 60, eine Leitung 62 und einen Be- bewegt hat. Da es nicht erwünscht ist, die Arbeit des grenzer 64 zur Einstellung des Unempfindlichkeits- Gerätes bei diesem Vorgang zu unterbrechen, wird gebereiches zugeführt. Wenn die Phasenverschiebung maß der Erfindung ein weiteres Wechselspannungszwischen den Impulsen des Steuerkanals und des Dreh- signal an das Gitter 186 der Röhre 188 geliefert. Dies meiders größer oder kleiner als 180° ist, wird ein 70 geschieht mit Hilfe eines zeitverzögerten Relais 74, das

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zu Beginn während einer vorbestimmten Zeit geöffnet wird, so daß Impulse über einen Kondensator 109 an das Steuergitter gelangen und das Relais 70 nicht abfallen kann, so daß die Inbetriebsetzung vor sich gehen kann. Fig. 4 zeigt den Begrenzer 64 zur Einstellung des Unempfmdlichkeitsbereiches im einzelnen. Das Gerät 64 hat die Aufgabe, die Verstärkung der gesamten Schaltung auf einen sehr niedrigen Wert herabzusetzen, wenn Lageabweichungen der programmgesteuerten Vorrichtung von der vorgeschriebenen Stellung eintreten, die kleiner sind als die dem programmgesteuerten Gerät innewohnenden Fehler, z. B. als der tote Gang der Werkzeugmaschine. Wenn dies bei der Programmsteuerung einer Werkzeugmaschine nicht berücksichtigt wird, dann wandert der Schneidstahl in der neutralen Zone vor und zurück. Die Spannung für die Vorrichtung 64 wird von einem Transformator 158 geliefert, dessen Primärwicklung an ein Wechselstromnetz angeschlossen ist. Die Sekundärwicklung liefert eine Wechselspannung, die über Dioden 160 gleichgerichtet und durch eine Siebkette 162 geglättet wird. Die Größe der Spannung zur Einstellung der neutralen Zone wird durch ein Potentiometer 164 festgelegt, welches eine Vorspannung an die Kathode 166 einer Diode 168 und an die Anode 170 einer Diode 172 liefert. Nur wenn die Korrektursignale einen vorbestimmten Betrag, der durch die Vorspannungen der Dioden 168 und 172 gegeben ist, überschreiten, werden die Signale an die Steuervorrichtung weitergeleitet. Um eine untere Grenze für die Herabsetzung der Verstärkung, die von dem Gerät 64 geliefert wird, zu schaffen, ist ein einstellbarer Widerstand 174 vorgesehen, der an den Arbeitswiderstand 175 angeschlossen ist. Ferner ist ein Kondensator 176 vorgesehen, der Korrektursignale mit höheren Frequenzen durchläßt und infolgedessen die Stabilität des Gerätes vergrößert, indem eine kompensierende Phasenverschiebung des Korrektursignals bei diesen Frequenzen eintritt. Wenn keine minimale Verstärkung des Korrektursignals vorhanden ist, ist die Beziehung zwischen der Eingangsspannung für das Gerät, dessen Bewegung gesteuert werden soll, und seiner tatsächlichen Bewegung derart, daß sich keine wirksame Steuerung ergibt. Ebenso wird bei Eingangssignalen höherer Frequenz durch die Phasenbeziehung der Ausgangsspannung das wirksame Steuersignal vermindert. Das von dem Gerät 64 erzeugte Signal wird dem Gitter 178 der Röhre 180 zugeführt, die als Kathodenverstärker geschaltet ist, und über ein Potentiometer 182 und eine Leitung 38 abgenommen. Patentansprüche:

1. Anordnung zur selbsttätigen Programmsteuerung, bei der ein Diskriminator mehrere Eingangssignale miteinander vergleicht und aus der Phasenverschiebung der Eingangssignale ein Korrektursignal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß an den Diskriminator ein Steuerelement (68, 70) angeschlossen ist, das auf die Wechselspannungskomponente des vom Diskriminator erzeugten Korrektursignals anspricht und die Steueranordnung dann abschaltet, wenn die Wechselspannungskomponente einen vorbestimmten Wert über- oder unterschreitet.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrektursignal eine große Wechselstrpmkomponente aufweist, wenn die Eingangssignale die richtige Lage des Gegenstandes anzeigen, und daß das Steuerelement (68, 70) auf eine kleine Wechselstromkomponente des Korrektursignals anspricht und die Steueranordnung abschaltet.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrektursignal Rechteckwellenform aufweist und eine maximale Wechselstromkomponente sowie eine minimale Gleichstromkomponente hat, wenn die Eingangssignale eine Phasenverschiebung von 180° zueinander aufweisen, daß das Steuerelement ein normalerweise geschlossenes Relais (70) enthält, welches im Anodenkreis einer normalerweise leitenden Elektronenröhre (210) liegt, und daß eine auf Wechselströme ansprechende Einrichtung (190 bis 192, 188) beim Fehlen der Wechselstromkomponente des Korrektursignals den leitenden Zustand der Elektronenröhre (210) beendet, so daß das Relais (70) abfällt, wenn das Korrektursignal einen zu großen Fehler bei der Wiedergabe des Programms anzeigt.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Wechselstrom ansprechende Einrichtung eine Elektronenröhre (188) enthält, auf deren Gitter (186) das Rechteckwellenkorrektursignal gegeben wird, sowie eine zweite Elektronenröhre (208), die an den Ausgang der ersten Röhre sowie an die normalerweise leitende Röhre (210) angeschlossen ist, um den leitenden Zustand dieser letztgenannten Röhre (210) zu unterbrechen.

5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Begrenzer (64) ein Mindestbezugspegel für das Korrektursignal gegeben ist, der durch einen festen Fehler der programmgesteuerten Vorrichtung bestimmt ist.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Begrenzer (64) einen Kondensator (176) enthält, der für Korrektursignale einer verhältnismäßig hohen Frequenz einen niedrigen Blindwiderstand aufweist, und daß ein einstellbarer Widerstand (174) den Kondensator (176) überbrückt, um eine Einstellung der Begrenzerwirkung vornehmen zu können.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 537 770.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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