DE1230482B - Electrical control device and method for a continuously working full contour copying control with direction-insensitive sensor - Google Patents
Electrical control device and method for a continuously working full contour copying control with direction-insensitive sensorInfo
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- B23Q35/00—Control systems or devices for copying directly from a pattern or a master model; Devices for use in copying manually
- B23Q35/04—Control systems or devices for copying directly from a pattern or a master model; Devices for use in copying manually using a feeler or the like travelling along the outline of the pattern, model or drawing; Feelers, patterns, or models therefor
- B23Q35/08—Means for transforming movement of the feeler or the like into feed movement of tool or work
- B23Q35/12—Means for transforming movement of the feeler or the like into feed movement of tool or work involving electrical means
- B23Q35/121—Means for transforming movement of the feeler or the like into feed movement of tool or work involving electrical means using mechanical sensing
- B23Q35/123—Means for transforming movement of the feeler or the like into feed movement of tool or work involving electrical means using mechanical sensing the feeler varying the impedance in a circuit
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Description
Elektrische Regeleinrichtung und Verfahren für eine stetig arbeitende Vollumrißkopierregelung mit richtungsunempfindlichem Fühler Die Konturen ebener Schablonen oder von Modellen in einer Schnittebene lassen sich nachfahren mit einem Fühler, der in zwei Koordinaten beweglich ist. Meist wird ein rechtwinkliges Koordinatensystem mit zwei Verschubschlitten verwendet.Electrical control device and method for a steadily operating Full outline copying control with direction-insensitive sensor. The contours are more even Templates or models in a cutting plane can be traced with a Sensor that can be moved in two coordinates. Usually a right-angled coordinate system is used used with two sliding carriages.
Ein richtungsunabhängiger Fühler liefert eine dem Auslenkungsbetrag proportionale Größe, z. B. eine Spannung. Die Größe wird zur Steuerung der Geschwindigkeit eines Vorschubes in einer der Koordinaten (Kopierkoordinate) benutzt. Damit ein von der Schablone freier Fühler auf die Schablone zu bewegt wird, gehört zur Auslenkung Null die maximale Geschwindigkeit des Fühlers in Kopierrichtung auf die Schablone zu (Kopier-Anlagerichtung). Zu einer mittleren Auslenkung a gehört die Geschwindigkeit Null und zu einer Auslenkung größer als a gehört eine entsprechende Geschwindigkeit des Fühlers von der Schablone fort.A non-directional sensor supplies the amount of deflection proportional size, e.g. B. a tension. The size is used to control the speed of a feed in one of the coordinates (copy coordinates). So a A feeler that is free from the template is moved towards the template, is part of the deflection Zero is the maximum speed of the sensor in the direction of copying onto the stencil to (copy installation direction). The speed belongs to a mean deflection a Zero and a deflection greater than a requires a corresponding speed away from the template.
Zur Vermeidung einer konstanten Größenabweichung zwischen Schablone und Werkstück kann der Fühlstiftradius um den Wert a größer ausgeführt werden als der Werkzeugradius.To avoid constant size deviation between stencils and workpiece, the stylus radius can be made larger by the value a than the tool radius.
Es ist bekannt, die Geschwindigkeit in der zweiten Koordinate (Leitkoordinate) derart von der Fühlerauslenkung abhängig zu steuern, daß die resultierende Kursgeschwindigkeit annähernd konstant bleibt. Eine Einrichtung zur Vier-Sektoren-Umschaltung (Quadrantenumschaltung) tauscht bei Konturwinkel a 45° -I- n - 90° jeweils Kopier- und Leitrichtung zyklisch durch und ermöglicht so den Vollumriß.It is known to control the speed in the second coordinate (master coordinate) as a function of the sensor deflection in such a way that the resulting course speed remains approximately constant. A device for four-sector switching (quadrant switching) changes the copying and routing direction cyclically at a contour angle a 45 ° -I- n - 90 °, thus enabling the full outline.
Da die Geschwindigkeit in der Kopierrichtung durch eine der Fühlerauslenkung proportionale. Größe hervorgerufen ist, entsteht ebenfalls ein ihr proportionaler Fehler (Geschwindigkeitsfehler).Because the speed in the copying direction is determined by one of the sensor deflections proportional. Size, there is also something proportional to it Error (speed error).
Bei der in F i g. 1 als Beispiel dargestellten gestrichelten Kreisschablone mit den Quadranten I bis IV entsteht die ausgezogen dargestellte Nachfahrkurve. Die Abweichung zwischen beiden Kurvenzügen ist der Fehlerverlauf. Mit den Pfeilen 10, und 10a sind jeweils in den Quadranten I bis IV die Kopieranlageeinrichtungen bezeichnet. Entsprechend bedeuten die Ziffern 111 bis 111v die Leitrichtungen.In the case of the in FIG. 1 shown as an example, the dashed circle template with the quadrants I to IV creates the trailing curve shown in solid lines. The deviation between the two curves is the course of the error. The arrows 10 and 10a in each of the quadrants I to IV denote the copier systems. Correspondingly, the numbers 111 to 111v signify the direction of guidance.
Da die Geschwindigkeit in der Kopierrichtung vor dem Umschalten der Quadranten ein Maximum in Richtung auf die Schablone zu und nach dem Umschalten ein gleiches Maximum in umgekehrter Richtung hat, hat der Fehlerverlauf an den Umschaltstellen eine Sprungstelle (Sprungfehler).Since the speed in the copy direction before switching the Quadrants a maximum towards the template and after switching has the same maximum in the opposite direction, the error profile has at the switchover points a jump point (jump error).
Aufgabe der Erfindung ist es, die Fehler wesentlich zu verkleinern und in einer speziellen Ausführungsform die Umschaltautomatik zu vereinfachen. Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren für eine stetig arbeitende Vollumrißkopierregelung mit richtungsunempfindlichem Fühler, mit automatischer Umschaltung von zwei oder vier Sektoren und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußrichtung des Vorschubmotors der Kopierkoordinate in jedem zweiten Sektor gegenüber der zyklischen Durchtauschung negativ ist, der richtige Steuersinn durch gleichzeitige Umkehrung der Fühlerwirkungsrichtung erhalten bleibt und eine hohe statische Verstärkung vorgesehen wird, während die dynamische Verstärkung begrenzt ist, und die Sektorenumschaltung erfolgt, wenn vaett < 0 bei zwei Sektoren (Halbkreis) bzw. 1 vaett 1 < 1 vxop 1 bei vier Sektoren (Quadranten) ist.The object of the invention is to significantly reduce the errors and, in a special embodiment, to simplify the automatic switchover. The invention solves this problem by a method for a continuously working full outline copying control with a direction-insensitive sensor, with automatic switchover of two or four sectors and is characterized in that the connection direction of the feed motor of the copier coordinate is negative in every second sector compared to the cyclical swapping, the correct one Control direction is maintained by reversing the sensor's direction of action at the same time and a high static gain is provided, while the dynamic gain is limited, and the sector switching takes place if vaett <0 for two sectors (semicircle) or 1 vaett 1 <1 vxop 1 for four sectors (Quadrant) is.
Die Fehlergröße ist gleichbedeutend mit der Abweichung der Fühlerauslenkung vom Wert a. Daher ist der Fehler umgekehrt proportional der Geschwindigkeitsverstärkung. Wegen der im Regelkreis vorhandenen Verzögerungsglieder kann die Proportionalverstärkung nur bis zur Stabilitätsgrenze erhöht werden. Eine mit der Zeit allmählich zunehmende Verstärkung, wie sie vorteilhaft durch eine nachgebende Rückführung gewonnen wird, erlaubt jedoch beliebig hohe Verstärkungsziffern in statischer Hinsicht. Damit kann der Geschwindigkeitsfehler praktisch zum Verschwinden gebracht werden, ohne daß die Stabilität gefährdet wird.The size of the error is synonymous with the deviation of the sensor deflection of value a. Hence the error is inversely proportional to the speed gain. Because of the delay elements in the control loop, the proportional gain can only be increased up to the stability limit. Gradually increasing over time Reinforcement, as it is advantageously obtained by a yielding return, however, it allows arbitrarily high reinforcement numbers from a static point of view. So that can the speed error can practically be made to disappear without the stability is endangered.
Beim zyklischen Durchtauschen der Kopier- und Leitrichtungen nach Art der bekannten Quadrantenumschaltung bleibt dann an der Umschaltstelle der Sprungfehler in gleicher Höhe erhalten.When cyclically swapping the copying and routing directions after The type of known quadrant switching then remains at the switching point, the jump error received in the same amount.
F i g. 3 zeigt die gegenüber dem ursprünglichen Fehlerverlauf verschobene Lage; der Sprungfehler wird durch die zunehmende Verstärkung schnell abgebaut. Er wird gemäß der Erfindung dadurch beseitigt, daß die Anschlußrichtung des Vorschubmotors der Kopierkoordinate in jedem zweiten Sektor gegenüber der zyklischen Durchtauschung negativ ist. Damit die Kopier-Anlagerichtung (Steuersinn) erhalten bleibt, wird gleichzeitig die Fühlerwirkungsrichtung umgekehrt. Der Fehlervorlauf entspricht jetzt wieder dem der F i g. 1, jedoch ist die Fehlergröße um das Verhältnis der statischen zur dynamischen Verstärkung verringert.F i g. 3 shows the shift in relation to the original error profile Location; the step error is quickly reduced by the increasing gain. He is eliminated according to the invention in that the connection direction of the feed motor the Copy coordinate in every second sector compared to the cyclical exchange is negative. So that the copying installation direction (control direction) is retained at the same time the direction of action of the sensor is reversed. The error advance corresponds to now again that of the F i g. 1, however, the size of the error is the ratio of the static to dynamic gain decreased.
Die automatische Vier-Sektoren-(Quadranten-)Umschaltung wird ausgelöst, wenn die Absolutgeschwindigkeit des Leitvorschubes vaett kleiner als die Absolutgeschwindigkeit des Kopiervorschubes vkop ist: Es wird eine erhebliche Vereinfachung der Umschaltautomatik durch Auslassen der Quadranten II und IV in F i g. 1 und eine entsprechende Vergrößerung der übrigen Quadranten zu zwei 180°-Sektoren (F i g. 3) erreicht. Es sind nur noch zwei Umschalt-Voraussetzung für diese Anordnung ist, daß der Leitvorschub bei Konturwinkeln von a = 90° zum Stillstand kommt und bei größeren Winkeln negativ wird. Mit der vorzuwählenden Gesamtgeschwindigkeit vges und der vom Fühler befohlenen Kopiergeschwindigkeit vkop lautet die Beziehung für die Geschwindigkeit des Vorschubes der Leitkoordinate 'vteit: Nimmt man ein Absinken der Geschwindigkeit um maximal 30°/o bei Konturwinkeln von 45° in Kauf, so kann zur Gewinnung der Geschwindigkeit für den Vorschub der Leitkoordinate die Näherung benutzt werden. The automatic four-sector (quadrant) switchover is triggered when the absolute speed of the master feed is vaett less than the absolute speed of the copy feed vkop: There is a considerable simplification of the automatic switchover by omitting quadrants II and IV in FIG. 1 and a corresponding enlargement of the remaining quadrants to two 180 ° sectors (FIG. 3) is achieved. There are only two switchover requirements for this arrangement is that the master feed comes to a standstill at contour angles of a = 90 ° and becomes negative at larger angles. With the total speed vges to be preselected and the copy speed vkop commanded by the sensor, the relationship for the speed of the advance of the master coordinate is' vteit: If one accepts a decrease in speed by a maximum of 30 ° / o at contour angles of 45 °, the Speed for the feed of the master coordinate the approximation can be used.
In der als Ausführungsbeispiel für Zwei-Sektoren-Umschaltung in F i g. 4 schematisch dargestellten Vollumrißkopierregelung bilden die beiden Spulen des Fühlers 12 mit einer in der Mitte angezapften Wicklung 13 des Übertragers 14 eine Brückenschaltung, in deren Mittelzweig der Eingang eines Ring-Demodulators 15 liegt. Der Wechselstromgenerator 15a, der vorzugsweise eine Frequenz von etwa 5 kHz erzeugt, erregt die Brückenschaltung 12, 13 und liefert die Bezugsspannung für den Ring-Demodulator 15, der eine der Fühlerauslenkung proportionale Gleichspannung an den Vorverstärker 16 abgibt. Dieser Vorverstärker hat eine sehr hohe statische Verstärkung. Durch das-komplexe Netzwerk 17 bekommt der Vorverstärker 16 ein PID-Verhalten. Er überträgt damit auch die zeitliche Änderung (Vorhalt) und das Zeitintegral der Steuerspannung. Das einen Gegenkopplungszweig bildende komplexe Netzwerk 17 hält die dynamische Verstärkung des Vorverstärkers 16 so niedrig, daß der Regelkreis mit Sicherheit stabil bleibt. Die Spannung am symmetrischen Ausgang des Vorverstärkers 16 ist der Auslenkung des Taststiftes am Fühler 12 proportional, wenn man von dem geschilderten Zeitverhalten des Vorverstärkers absieht.In the exemplary embodiment for two-sector switching in FIG. 4, the two coils of the sensor 12, with a winding 13 of the transformer 14 tapped in the middle, form a bridge circuit, in the center branch of which the input of a ring demodulator 15 is located. The alternating current generator 15a, which preferably generates a frequency of about 5 kHz, excites the bridge circuit 12, 13 and supplies the reference voltage for the ring demodulator 15, which outputs a direct voltage proportional to the sensor deflection to the preamplifier 16. This preamplifier has a very high static gain. The complex network 17 gives the preamplifier 16 a PID behavior. It also transmits the change over time (lead) and the time integral of the control voltage. The complex network 17 forming a negative feedback branch keeps the dynamic gain of the preamplifier 16 so low that the control loop remains stable with certainty. The voltage at the symmetrical output of the preamplifier 16 is proportional to the deflection of the stylus on the sensor 12, if one disregards the described time behavior of the preamplifier.
Auf den Vorverstärker 16 folgt der Kopierverstärker 18, an dessen Ausgang z. B. die beiden Steuerspulen 19 eines Tauchspulenreglers liegen, der einen in der Kopierkoordinate arbeitenden hydraulischen Stellmotor steuert.The preamplifier 16 is followed by the copy amplifier 18, at which Output z. B. are the two control coils 19 of a plunger coil regulator, the one controls hydraulic servomotor working in the copy coordinate.
F i g. 4 stellt als Ausführungsbeispiel eine elektrische Regeleinrichtung zur Durchführung des Verfahrens einer Vollumrißkopierregelung mit zwei 180°-Sektoren dar. Deshalb ist auch im Kopierzweig 16, 18, 19 keine Umschaltung vorgesehen.F i g. 4 shows an electrical control device as an exemplary embodiment to carry out the process of a full outline copying control with two 180 ° sectors Therefore, no switchover is provided in the copy branch 16, 18, 19 either.
Die gemäß der Näherung geforderte Ableitung der Geschwindigkeit vteit von der vorzuwählenden Gesamtgeschwindigkeit und der Kopiergeschwindigkeit geschieht mit Hilfe der Diodenbrücke 20. Der durch die Schwellspannung in der Durchlaßrichtung der Diode auftretende Fehler wird dabei vorteilhaft durch entsprechende Vorspannung beseitigt (nicht dargestellt). Am Widerstand 21 fällt der Betrag lvkopi einer der Kopiergeschwindigkeit proportionalen Spannung ab, der von der am Widerstand 22 abfallenden und der Gesamtgeschwindigkeit entsprechenden Spannung vges abgezogen wird. Die Differenz der Spannungen vges und I vkopl liegt am Eingang des Leitverstärkers 23.The derivation of the speed vteit from the preselected total speed and the copying speed required according to the approximation is done with the aid of the diode bridge 20. The error occurring due to the threshold voltage in the forward direction of the diode is advantageously eliminated by appropriate biasing (not shown). The amount Ivkopi of a voltage proportional to the copying speed drops across the resistor 21 and is subtracted from the voltage vges dropping across the resistor 22 and corresponding to the total speed. The difference between the voltages vges and I vkopl is at the input of the master amplifier 23.
In F i g. 4 ist eine Anordnung für elektrische Vorgabewerte entsprechend der vorzuwählenden Gesamtgeschwindigkeiten dargestellt. Dem als Spannungsteiler 24 an einer festen Spannungsquelle 25 ausgebildeten Verstellorgan ist ein Verzögerungsglied 26 nachgeschaltet, dessen Zeitkonstante derjenigen der statischen Verstärkung angepaßt ist. Das Verzögerungsglied 26 verhindert Beschleunigungsfehler, wenn die Gesamtgeschwindigkeit an einer Stelle geändert wird, an der der Konturwinkel a von Null verschieden ist. Bei Beginn des Kopiervorganges würde ein Beschleunigungsfehler auftreten, wenn der Fühler das Modell berührt. Dieser Fehler ist der Änderung der Geschwindigkeit in Kopierrichtung proportional. Er wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß die statische Verstärkung durch den Schalter 27 so lange abgeschaltet bleibt, bis der Fühler seine mittlere Auslenkung am Modell erreicht hat. Die Zuschaltung kann automatisch, beispielsweise von einem Relais vorgenommen werden, wenn an dem auflaufenden Fühler dessen Ausgangsgröße erstmalig den Wert Null erreicht.In Fig. 4 shows an arrangement for electrical default values corresponding to the overall speeds to be preselected. A delay element 26, the time constant of which is adapted to that of the static amplification, is connected downstream of the adjusting element, which is designed as a voltage divider 24 at a fixed voltage source 25. The delay element 26 prevents acceleration errors when the total speed is changed at a point at which the contour angle α differs from zero. At the beginning of the copying process, an acceleration error would occur if the sensor touches the model. This error is proportional to the change in speed in the copy direction. It is avoided according to the invention in that the static amplification remains switched off by the switch 27 until the sensor has reached its mean deflection on the model. The connection can be made automatically, for example by a relay, when the output value of the incoming sensor reaches the value zero for the first time.
Die automatische Umschaltung beim Wechsel der zwei Sektoren kann beispielsweise durch den Polaritätswechsel der Größe vtett an dieser Stelle ausgelöst werden. Zu diesem Zweck dient das polarisierte Relais 28 am Ausgang des Leitverstärkers 23. Es vertauscht die Anschlüsse der Steuerspulen 29 des Tauschspulenreglers für den Leitvorschub und kehrt die Fühlerwirkungsrichtung um. Bei einer Vollpunkte vorhanden, die zudem mit den Fehlerstellen der Umkehrspanne zusammentallen. Bei einer Vollumrißkopierregelung mit automatischer Zwei-Sektoren-Umschaltung werden gemäß der Lehre der Erfindung (Anspruch 1) an den zwei Umschaltstellen nur noch die Leitrichtung und die Fühlerwirkungsrichtung umgekehrt. Die automatische Zwei-Sektoren-Umschaltung wird ausgelöst, wenn die Geschwindigkeit des Leitvorschubes vaeat kleiner als Null ist: (vtett < 0). Der Geschwindigkeitsfehler wird durch eine hohe statische Verstärkung verkleinert, während die Stabilität des Regelkreises durch eine begrenzte dynamische Verstärkung gewahrt wird.The automatic switchover when changing the two sectors can, for example can be triggered by the polarity change of the size vtett at this point. to the polarized relay 28 at the output of the master amplifier 23 serves this purpose. It swaps the connections of the control coils 29 of the replacement coil regulator for the Master feed and reverses the direction of action of the sensor. If there is a full point, which also coincide with the error points of the reversal margin. With a full outline copying regulation with automatic two-sector switching are according to the teaching of the invention (Claim 1) at the two switching points only the direction of flow and the direction of the sensor action vice versa. The automatic two-sector switching is triggered when the speed of the master feed rate vaeat is less than zero: (vtett <0). The speed bug is reduced by a high static gain, while the stability of the Control loop is maintained by a limited dynamic gain.
Weil zyklische Durchtauschung und Richtungsumkehr in jedem zweiten Sektor einander aufheben, braucht der Kopiermotor überhaupt nicht umgeschaltet zu werden. Kopierrichtung und Leitrichtung bleiben immer in den gleichen Koordinaten. umrißkopierregelung mit Quadrantenumschaltung gemäß F i g. 1 kann das Kriterium 1vieit1 < wkop1 etwa durch ein Relais mit zwei Wicklungen zur Quadrantenumschaltung benutzt werden.Because the cyclical exchange and reversal of direction cancel each other out in every other sector, the copier motor does not need to be switched over at all. The copying direction and the routing direction always remain in the same coordinates. Outline copying control with quadrant switching according to FIG. 1, the criterion 1vieit1 < wkop1 can be used, for example, by a relay with two windings for quadrant switching.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEE20689A DE1230482B (en) | 1961-03-03 | 1961-03-03 | Electrical control device and method for a continuously working full contour copying control with direction-insensitive sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEE20689A DE1230482B (en) | 1961-03-03 | 1961-03-03 | Electrical control device and method for a continuously working full contour copying control with direction-insensitive sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1230482B true DE1230482B (en) | 1966-12-15 |
Family
ID=7070352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEE20689A Pending DE1230482B (en) | 1961-03-03 | 1961-03-03 | Electrical control device and method for a continuously working full contour copying control with direction-insensitive sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1230482B (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH328874A (en) * | 1953-12-14 | 1958-03-31 | Gen Electric | Electric control device |
| CH330637A (en) * | 1954-07-22 | 1958-06-15 | Licentia Gmbh | Arrangement to achieve a kinked characteristic |
| FR1247288A (en) * | 1958-03-25 | 1960-11-25 | Siemens Ag | Electric regulation device |
-
1961
- 1961-03-03 DE DEE20689A patent/DE1230482B/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH328874A (en) * | 1953-12-14 | 1958-03-31 | Gen Electric | Electric control device |
| CH330637A (en) * | 1954-07-22 | 1958-06-15 | Licentia Gmbh | Arrangement to achieve a kinked characteristic |
| FR1247288A (en) * | 1958-03-25 | 1960-11-25 | Siemens Ag | Electric regulation device |
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