DE1538310A1

DE1538310A1 - Programmgesteuertes motorisches System

Info

Publication number: DE1538310A1
Application number: DE19661538310
Authority: DE
Inventors: Grebe Robert Karl; Kreinberg Earl Raymond
Original assignee: AMP Inc
Current assignee: TE Connectivity Corp
Priority date: 1966-01-05
Filing date: 1966-12-23
Publication date: 1970-07-30
Also published as: NL6700162A; US3458787A; GB1117830A; FR1507423A

Description

Priorität: T.St.A.; 5. Jan. 1966; US-Serial Hr. 532 014

Die Tirfindung bezieht sich auf ein programmgesteuertes motorisches System, welches dem Zwecke dient, daß bestimmte mechanisch bewegbare Teile des-Systems von einem I-iotor derart angetrieben v/erden, daß die Polarität und die derr Ho ',or zugeführte Spannung in-Abhängigkeit der gewünschten Geschwindigkeit gesteuert werden, wobei die Richtung der Umdrehung; de3Motors i η jedem Augenblick bestimmt ist, durch ei.η vorbestimmten Programm und durch die tatsächliche ■'ie:;chwir)'li;:-'oit oelbst und die ίίο-tat Lons^eochwindigkeit in de α: Au/^erj blick. -

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Die Erfindung "betrifft insbesondere Maschinen zur Steuerung elektrischer Kontakte.

Im allgemeinen umfaßt die Steuerung der relativen Bewegung von zwei Teilen Paktoren wie: zu durchlaufender Weg» Geschwindigkeit über den zu durchlaufenden Weg, Geschwindigkeit srichtung und ¥ahl eines besonderen Vieges. Das erfindungsgemäße Steuersystem betrifft nur die Paktoren der zurückzulegenden Weglänge und der Bewegungsgeschwindigkeit.

Es haben sich zur Steuerung des zurückzulegenden Ifieges und der Bewegungsgeschwindigkeit zwei prinzipielle Techniken entwickelt. Die erste und einfachste Technik besteht in der Anwendung von Analogsignalen, bei der die zurückzulegende V/eglänge durch eine Signalairiplitude z\u\. Ausdruck gebracht wird, welche in Bezug gebracht wird mit der dem V/ert Mull sich nähernden zurückzulegenden Weglänge. Pur größere Genauigkeit wird die zurückzulegende Weglänge durch einen numerischen Zählwert ausgedrückt, der in Bezug auf" einen Nullwert oder eine andere numerische Größe gesetzt wird. Beide Techniken werden auch verwendet, um die BewegungsgeBchwindigkeit zu steuern_$ und eine Kombination beider Techniken besteht in der Steuerung des zurückzulegenden Weges und der Beweguögsgesehvf Innig

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Ein bekanntes Steuersystem verwendet Steuerimpulse, deren Anzahl der zurückzulegenden Weglänge und deren Häufigkeit der Bewegungsgeschwindigkeit über die Weglänge entsprechen. Sin derartiges Steuersystem arbeitet über die gesamte zurückgelegte vfeglänge kontinuierlich und ist geeignet, ein Hinausschießen über den Endwert zu verhindern. Es v/ird ein in der Frequenz gesteuerter Impulsoszillator zunächst benutzt, um den angetriebenen Teil auf eine Geschwindigkeit zu bringen und dann allmählich dessen Geschwindigkeit, d. h. die Bewegungsgeschwindigkeit im System zu reduzieren, wenn der gesteuerte Teil sich dem Endpunkt des Weges nähert.

Weiter sind programmierte Bewegungssysteme bekannt, bei denen eine Aufzeichnung auf einem Band den Antrieb eines elektrischen Motors und dessen Belastung unter Anwendung eines mechanischen Gerätes steuert, das durch Marken auf dem Programmierungsband auf verschiedene Bewegungsgeschwindigkeiteh umgesteuert wird. Es sind daher die zurückzulegende Weglänge und die verschiedenen Weggeschwindigkeit sfaktoren durch die Bandaufzeichnung bestimmt. Eine Steuerung erfolgt durch mechanische Betätigung verschiedener Kupplungen und Getriebeübersetzungen.

Ein weiteres bekanntes Steuersystem verwendet eine digitale Bestimmung der zurückzulegenden Weglänge und beruht auf der

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Steuerung der Impulswiederholungsfrequenz zur Bestimmung ■der Weggeschwindigkeit. Es wird die Steuerung der Bewegungsgeschwindigkeit, d. ho die Zuführungsrate, selektiv geändert durch eine Mehrzahl Zeittaktgeber verschiedener Taktgeberfrequenz, welche durch Instruktionen ausgewählt werden, die auf einem Band aufgezeichnet sind und der Maschine das erforderliche Verhalten geben. Für eine bestimmte Auswahl einer Impulswiederholungsfrequenz ist die Zufuhrungsrate der Maschine konstant.

Derartige Systeme sind kompliziert hinsichtlich ihrer Steuerkreise und bezüglich der mechanischen Ausbildung der Steuerung sorgane.

Die Erfindung bezweckt, die Kompliziertheit der Steuerkreise und des Steuermechanismus in einem solchen Regelsystem zu verringern,und sieht vor, daß eine automatische und wiederholte Steuerung der für die zurückzulegende Weglänge und für die Bewegungsgeschwindigkeit maßgeblichen Faktoren bei maximaler Maschinengeschwindigkeit erfolgt.

Die Erfindung betrifft ein Steuersystem zur Steuerung der Bewegung eines durch einen Elektromotor angetriebenen Maschinenteiles, bei dem die Polarität und die dem Motor zugeführte leistung in Abhängigkeit der gewünschten Geschwindigkeit und des gewünschten Umdrehungssinnes des

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Motors in jedem Augenblick einem vorbestimmten Programm entsprechen:', und entsprechend dem Istwert der Geschwindigkeit und des Umdrehungssinnes in jedem Augenblick gesteuert wird, wobei Programmierungsmittel vorgesehen sind, die ein Steuersignal in Abhängigkeit der gewünschten Geschwindigkeit und des gewünschten Ümdrehungssinnes des Motors erzeugen, kennzeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch, daß ein Schaltkreis vorgesehen ist, der die Art und die Größe der von der Energiequelle, des Motors zugeführten Energie in Abhängigkeit der Größe und der Polarität eines zusammengesetzten Steuersignals steuert, wobei das zusammengesetzte Steuersignal die Kombination des charakteristischen Steuersignals gemäß dem Programm und eines Signals 13t, das τοπ dem Kotor abgeleitet wird und von der Motorgeechv;indigkeit abhängt.

Die 'Erfindung betrifft auch allgemein ein Steuerverfahren für die Bewegung eines von einem elektrischen Motor angetriebenen Teiles eines Steuersystems, bei dem der durch den i-Iotor angetriebene Teil bei Zurücklegen des Bewegungswegea mit unterschiedlich stärker abnehmenden Geschwindigkeiten angetrieben wird, und sieht dabei vor, daß der Motor mit einer ersten Geschwindigkeit über einen ersten ^:2exl des zurückzulegenden Weges angetrieben wird und daß die Ankunft des Teiles an einem Punkt vorbeatimmten Ab-

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Standes vom Ende des ersten Y/egabschnittes bestimmt wird und ein dynamisch abbremsender Motor den Teil am Beginn der vorbestimmten Weglänge verzögert, so daß am Ende des erstgenannten Weglängenabschnittes der Motor mit einer Geschwindigkeit läuft, die für die Bewegung über den zweiten Wegabschnitt richtig ist.

Die Erfindung wird im nachstehenden unter Bezugnahme auf die Figuren in Form von Beispielen näher erläutert. Von den 'Figuren zeigen:

Figur 1 Darstellungen der Abhängigkeit der und Geschwindigkeit von der Weglänge bei Figur 2 verschiedenen Betriebsarten eines gesteuerten Systems;

Figur 3 eine schematische Darstellung einer ersten Au sf Uh rungs form der Erfindung.;

Figur 4 Spannungscharakteristiken in Abhang Lgbis keit der vieglänge, die die Arbeitsweise-Figur 7 dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung erläutern;

Figur 8 eine Stromkreisanordnung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Bei der nachfolgenden Erörterung der Erfindung wird Bezug genommen auf die Ausdrücke "zurückzulegende Weglänge", "Bewegungsgeochwindigkeit" und "Belastung". Der Ausdruck "zurückzulegende Vieglänge" kann sich auf eine Bewegung längs? einer Achse für einen festen und einen beweglichen

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Teil beziehen, beispielsweise für die Bewegung des Maschinentisches und des Arbeitskopfes einer Werkzeugmaschine, oder der Ausdruck kann sich auf eine Drehbewegung beziehen, beispielsweise auf die Drehung einer einen Draht zuführen-

solchen

den Trommel oder eines/Rades. Die "Bewegungsgeschwindigkeit" in jedem Fall ist die Geschwindigkeit zwischen dem antreibenden Teil und dem angetriebenen Teil, der im nachfolgenden "Last" genannt wird.

Es kann sich beispielsweise bei der Erfindung um eine. Maschine zum Verdrahten einer Schalttafel handeln. In einem solchen Pail ist eine Vorrichtung zum Zuführen der Anschlußklemmen in der X- und der Y-Sichtung auf einem festen Tisch angeordnet, auf den die Schalttafel aufgelegt wird, die in Matrixform Anschlußklemmen aufweist, welche miteinander zu verbinden sind. Eine Vorrichtung zum Zuführen des Verbindungsdrahtes in geeigneten längenabschnitten arbeitet punktweise mit der Zuführungsvorrichtung zusammen. Der Antrieb der Zuführungsvorrichtung in bezug auf den Tisch und die zu verdrahtende Schalttafel muß in jeder Koordinatenrichtung über die zurückzulegende Weglänge von einem Ausgangspunkt zu einem Endpunkt gesteuert werden. Um eine maximale Arbeitsgeschwindigkeit zu erreichen, ohne daß ein Hinausschießen über das Ziel stattfindet, muß die Bewegungsgeschwindigkeit

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des Zuführungskopfes genau gesteuert werden. Ein Hinaus-'schießen über das Ziel ist deswegen unerwünscht, da die für das Verdrahten des TQemmenanschlusses erforderliche Zeit heraufgesetzt wird und ferner Drabtlängen abgegeben werden, solange der Zuführungskopf in Bewegung ist. Bei der zur Erörterung gelangenden Ausführungsform findet eine Bewegung nur in einer Koordinatenrichtung und in zwei Richtungen, vorwärts und rückwärts, statt; es ist offensichtlich, daß die Bewegung in einer zusätzlichen JCoordinatenrichtung durch Anwendung eines zweiten Satzes Steuerorgane durchgeführt werden kann.

Fig. 1 zeigt eine graphische Darstellung der Geschwindigkeit N in Abhängigkeit des Abstandes L für die von einem Motor bewegte Last in eine Richtung längs einer Koordinatenachse in einem Bewegungszyklus. Es kann die Abszisse auch als Zeitachse aufgefaßt werden, da, wenn man verschwindend geringes relatives Rutschen ausschaltet, die beiden Dimensionen voneinander abhängig sind. Die Kurve A gibt eine theoretische optimale Charakteristik an, die ausführbar ist bei bekannten Antriebsvorrichtungen von einem Anfangspunkt P zu einem Endpunkt Q. Die ansteigenden und die abfallenden Teile dieser Charakteristik weichen von einer Rechteckwellenkurve mit unendlich großer Beschleunigung und Verzögerung nur geringfügig ab. Der obere flache Abschnitt der Kurve A charakterisiert die Hotor-

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Belastiingsgeschwindigkeit in der Fähe der maximalen, für einen vorgegebenen Motor möglichen und mit einer vorgegebenen Belastung vereinbaren Greschwindigkeit.

Die Anstiegscharakteristik der Kurve A ist verhältnismäßig einfach zu erzielen, es ist nur notwendig, dem Biotor volle Leistung zu Beginn in dem Arbeitszyklus zuzuführen. Ss ist indessen der Verzögeri.mgsabsOh.nitt der Kurve A schwer zu erreichen. Die Schwierigkeit liegt darin, daß, v/en.'i die Verzögerung nicht hinreichend früh einsetzt, die Trägheit des Kotors und der Belastung den angetriebenen "eil über den Endpunkt hinauftragen, wie durch die -.schraffierte Linie H angedeutet ist.

'denn, die Verzögerung indes j en zu früh auftritt, ergibt sich eine zu kurze V/eglänge. Ua :j bedeutet, daß zusätzliche Steuermittel erforderlic¹ sind und zusätzliche Zeit" aufgewendet v;erden muß in jedem Bewegungszvklus.

Die mit A bezeichnete -'urvfj L:;b elnn. theoretische Kurve. Die einzige zur Zeit bekannte Möglichkeit;, eine Charakteristik gemäß Kurve A zu erzielen, besteht in der Anwendung zusätzlicher Bremsmittel, die durch Irgendeine andere äußere Antriebsquelle betätigt werden.

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Die Kurve B ist charakteristisch für übliche Systeme, bei denen kontinuierlich die Geschwindigkeit gemessen und geändert wird, wenn die noch zurückzulegende ^eglänge sich dem Wert Null nähert. Es ergibt sich ohne weiteres aus Fig. 1, daß ein System mit derartiger Charakteristik wesentlich langsamer arbeitet als Systeme, deren Charakteristik sich der Kurve A annähert. Ein Steuersystem entsprechend der Charakteristik B ist ungefähr nur 60 :' so schnell wie ein gemäi3 der Charakteristik A arbeitendes System.

Die Charakteristik C veranschaulicht ein Steuersystem, welches nur wenig besser ist als das dur("h die Charakteristik B beschriebene System, da die mittlere Geschwindigkeit über eine vorgegebene Weglänge ungefähr dieselbe ist. Ein System gemäß der Charakteristik C hat mehrere unterschiedliche Yerzögerungssteilen In versekiedenem Abstand von dem Endpunkt Q. In einem ersten Steuerpunkt CPl wird das Antriebssystem von hoher Geschwindigkeit auf eine mittlere Geschwindigkeit gebracht, und diese mittlere Geschwindigkeit behält das System bei bia zu einem weiteren V/egpunkt, an dem eine Reduktion der Geschwindigkeit auf eine niedrige Geschwindigkeit erfolgt, wie dies der zweite Steuerpunkt CP2 anzeigt. Im Endpunkt Q wird die Geschwindigkeit des Systems auf Hull gebracht. Bei einem

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solchen Steuersystem, bei dem der Endpunkt Q durch einen antriebslosen Abschnitt, d. h. ohne Leistungszufuhr zu dem Motor erreicht wird, muß die niedrige Geschwindigkeitsstufe genau gesteuert werden, damit ein Hinausschießen über das Ziel nicht eintritt.

Bei- der Erfindung läßt sich eine Charakteristik der Kurvenform C leicht erzielen durch Anwendung von Stromkreisen und mechanischen Mitteln, die einfach und zuverlässig sind. Es läßt sich darüberhinaus die Charakteristik wesentlich verbessern, so daß man eine Kurvenform gemäß Kurve D der Pig. 2 erhält, die bereits sehr nahe der theoretisch optimalen Kurve A für einen gegebenen Motor und eine gegebene Belastung liegt.

In Pig. 3 gibt der obere Teil die Mittel an, welche Steuerdaten zugeführt erhalten und miteinander verknüpfen. Das System besteht aus einem Steuerregister 10, welches von einem Band 12 Signale in Form numerischer Zählwerte erhält, die für die Stellung des anzutreibenden Teiles maßgeblich sind. Ein Lageregister 14 erhält Signale, die numerische Zählwerte sind und von einem Wandler 16 abgeleitet werden, der mit der Belastung, d. h. dem angetriebenen Teil 30, ~ zusammenarbeitet und für die Istlage dieser Teile in jedem Augenblick maßgebliche Signale liefert. Eine Vergleichsvorrichtung 18 liefert ein Differenzsignal zwischen den Zähl-

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werten, die in den Registern 10 und 14 auftreten. Ein Zähler 19 ist an die Vergleichsstufe 18 angeschlossen und verfolgt laufend den Zählwertunterschied, der in der Stufe 18 ermittelt wurde, und auch den Richtungssinn des Unterschiedes.

Um die Wirkungsweise dieser Teile des Steuersystems zu erklären, soll im nachfolgenden die Steuerfolge in bezug auf eine angetriebene Vorrichtung erörtert werden, die sich nach zwei Richtungen bewegen soll; es soll siel· un-Vorwärtszyklen- und Rückwärtszyklen der Bewegung handeln. Der erste Schritt bestimmt die Gesamtweglänge des angetriebenen Teils in Form eines numerischen Wertes, der für die Weglänge charakteristisch ist. Nimmt man an, daß die gesamte mögliche V/eglänge des angetriebenen Teils etwa 100 cm ist, so wird ein Zählwert von 40 000 verwendet, wobei jeder Zunahmeschritt ein tausendstel cm bedeutet-. Der Wandler 16 kann ein el'ektrooptisclier Impulsgenerator sein, der mechanisch mit dem angetriebenen Teil so verbunden ist, daß, wenn der angetriebene Teil seine eine Endlage annimmt, sich entweder der Zählwert Full oder der Zählwert 40 000 ergibt; eine Bewegung des angetriebenen Teils erzeugt ein Eingangssignal zu dem .Lageregister 14. Dieses Eingangssignal vergrößert den Zählwert von dem Zählwert Hull aus oder verringert den Zählwert 40 000 je nach der ursprünglichen Lage, damit die Lage des angetriebenen Teils auf ein tausendstel cm angegeben wird._{Λ A A A Ä} - . _Λ ' ■ ' ' '

Ω Π u Q Q 1 / π 1 u J

BAD ORIGiNÄC^i:üi ' *

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Die .Vergleiehsstufe 18 ist derart ausgebildet, daß ein "Ausgangssignal geliefert wird, das für den Unterschied der mrnerisehen Vierte, die in den Registern 10 und 14 auftreten, und für den Eichtungssinn des Unterschiedes maßgeblich ist. Die Vergleichsstufe liefert ein positives Ausgangssignal, wenn der Prograramzählwert größer als der Lagezählwert ist, und ein negatives Signal, '/lerni der Lagezählwert größer als der Programmzählv/ert ist. Auf diese Vieise zählt der Zähler 19 in jedem Zählzyklus abwärts bis zu einer Differenz Full, welche zun Ausdruck bringt, daß der bewegte Teil seinen dem programmierten Vieg entsprechenden "»"feg ausgeführt hat. nimmt man an, daß der angetriebene Teil sich in der Mitte seines Bewegungsweges, d. h« bei dem Zählwert 20 000 befindet: Das Lageregister 14 enthalt diesen Zählwert. Nimmt man nun an, daß der erste Bevyegungszylclus eine Bewegung in einer Richtung um 500 tausendstel cm.verlangt:' Es wird das Programmierregister 10 durch die Programmiervorrichtung 12 auf den Zählwert 20 500 gebracht. Die Vergleichsstufe 18 stellt dann als Differenz einen Zählwert 500 in positiver dichtung fest, und dadurch wird die für ein positives Signal maßgebliche AusgangöklemrBo erregt und der rechte Teil des Zählwerkes 19 auf den Zählwert 500 eingestellt. In diesem Zeitpunkt leitet ein Sturtaignal eine Bewegung des angetriebenen Teiles ein, so daß das Lageregister 14 bis auf einen Zählwert 20 500 gebracht wird} dies hat zur Folge, daß die Zählwertdifferenz auf Null verringert wird und das

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Zählwerk ig von 500 auf den Viert Mull abwärts zählt.

Der nächste Zyklus verlangt eine Bewegung im umgekehrten Sinn, und zwar-um 600 tausendstel cm, und dazu wird der Zählwert in dem Programmierregister 10 auf 19 900 gebracht. Ss befindet sich das Lageregister 14 auf dem Zählwert 20 500, der im Verlaufe des vorangehenden ZyIcIus erreicht wurde. Die Vergleichsvorrichtung 18 stellt daher im negativen Sinn eine -Differenz von 600 fest,und diese geht in den linken Teil des Zählwerkes 19 ein, Bei einem Startsignal wird der angetriebene Teil in einer solchen Richtung bewegt, daß die Wandlervarriohtung 16 Pulse erzeugt, die den Zählwert des Registers 14 von 20 500 auf 19 900 bringen. Dies hat zur Folge, daß die Verglsiehsstufe und das Zählwerk .19 abwärts von 600 bis Null zählen,

Gemäß der Erfindung werden Ausgangssignale von Bitstellen, die für verschiedene Werte des in dem Eä 19 gespeicherten Zählwertes maßgeblich ainci, abgeleitet Diese Ausgangasignule sind typische Impulssignale, da eine bestimmte Bitstelle., die für eijaeaa bestimmten Z maßgeblich ist, erregt ader gelöscht wird, werm dss von dem maximalen Zählwert auf den Wert Null abwärts Ausgangsleitungen F-I₁ F~2, F-3 und. 1^1,H-S₁ R«'5 Zählwerkes 19 werden der Reihe naeh .dure-h Impulse

BADORiGlNAt

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steuert, wenn der Zählwert reduziert wird. Die;F-Klemmen ■werden mit Impulsen angesteuert, wenn es sich um eine Differenz handelt, die eine Vorwärtsbewegung erfordert, und die R-Klemmen werden mit Impulsen angesteuert, wenn es sich um eine Rückwärtsbewegung handelt. Im vorangegangenen Beispiel, das eine Vorwärtsbewegung um 500 tausendstel cm verlangte, bewirkt der linke Teil des Zählwerkes 19 eine Impulsansteuerung F-I, wenn der Zählwert oberhalb von 400 liegt, eine Impulsansteuerung der Leitung F-2, wenn der Zählwert den Wert 400 erreicht,und eine Impulsansteuerung F-3, wenn der Zählwert den 'Wert 80 erreicht. Ein Abwärtszählen im rechten Teil des Zählwerkes 19 bei einer Rückwärtsbewegung liefert in ähnlicher Weise Impulse auf den Leitungen R-I, R-2 und R-3. Die Impulse werden gemäß der Zuordnung der Leitungen zu einer bestimmten Zählwerkstufe erzeugt und sind daher einem bestimmten zurückzulegenden Bewegungsweg zugeordnet und liefern Signale für eine hohe, mittlere oder niedrige Bewegungsgeschwindigkeit. Uimmt man auf die Kurven C und D in den Fig. 1 und 2 Bezug, so hat man zu beachten, daß die Leitungen F-I .♦. F-3 und R-I ... R-3 der Geschwindigkeit vor dem Steuerpunkt GPl bzw« zwischen den Steuerpunkten CPl und CP2 bzw. nach dem Steuerpunkt CP2 entsprechen. Es können diese Punkte leicht geändert werden in Abhängigkeit der zurückzulegenden Weglänge für eine bestimmte Geschwindigkeit, indem man die Anschlüsse der Leitungen an eine bestimmte Stufe oder Bitstelle des Zählwerkes ändert.

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Aus der vorangehenden Beschreibung ergibt sich die Wirkungs-■weise des erfindungsgemäßen Steuersystems für nach entgegengesetzten Richtungen mögliche Bewegungen. Handelt es sich um eine Steuerung nur in einer'Koordinatenrichtung, so können die Stufen 10, 14 und 18 entfallen, und die. Programmier stuf e 12 und der Wandler 16 können direkt das Zählwerk 19 steuern.

Eine Umwandlungsstufe 20 in Pig. 3 spricht auf die Signale der Leitungen F-I. ..?-3 und H-I₀. .3.-3 an und erzeugt Spannungssignale, die solange andauern, wie der Zählwert oberhalb einer bestimmten Größe liegt. Dies ergibt sich dadurch, daß eine Anzahl Torstufen G-I...G-6 von den Inpulssignalen der Vorwärts-uund Rüc'rwärtsleitungen I?-l. . .F-3 und R-I...R-3 gesteuert.wird, wobei eine Gleichspannungsquelle 21 mit unterschiedlicher Polarität für jede dieser Leitungsgruppen vorgesehen ist. Die Vorstufen G-I...3—3, die zu den Leitungen i"-l...F-3 gehören, stehen in Verbindung mit der negativen Spannungsklernme, und die Torstufen G-4...G-6, die den Leitungen. R-I...R-3 -zugeordnet sind, stehen in Verbindung mit der positiven Klemme der Spannun^squelle. Die Torstufen können geeignete Testkörperschalter oder auch mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Relais sein. Beim Auftreten eines Impulses auf einer Leitung tritt eine

und
Torstufe in Wirksamkeit/ schaltet die zugehörige Klemme der

Spannungsquelle auf den Ausfan/rskreis der Torstufe über.

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Wenn beispielsweise der Zählwert in dem Zählwerk 19 oberhalb 400 liegt, so öffnet das dignal der Leitung F-I die Torstufe j-1 und liefert eine negative Spannung an den Viiderstand r-1. '.;enn der Sahlwert in dem Zählwerk 19 auf eine vorgegebene Grroße, beispielsweise auf 400, abfällt, so öffnet das Signal der Leitung F-2 die Torstufe G-2,und es wird die den Widerstand r-2 aufweisende Leitung erregt. Wenn der Zählwert den 7/ert 80 erreicht, tritt ein Signal auf der Leitung F-3 auf, und dadurch wird die negative Spannung an den Widerstand r>-3 durchgeschaltet. Die Spannungsniveaus, die so erzeugt werden, sind in Pig. 4 dargestellt, die zugrundelegt, daß es sich ac eine Spannungsquelle 21 von -14V Spannung handelt.

Zählwert in der anderen Hälfte des Zählwerkes 19 steuert in ähnlicher Vlelne die Vorstufen G-4...G-6, zu denen die Leitungen R-I. . .Ii-3 gehöre/i.' Ss sind keine Mittel dargestellt, welche eine Abschaltung einer vorausgehenden Torstufe bewirken, wenn der Zählwert ao weit verringert ist, daß eine nachfolgende Torstufe geöffnet wird, obwohl derarci/re an sich bekannte Ilittel vorgesehen sind, "v/enn die au der Leitung F-2 gehörende Torsfcufe geöffnet wird, so wird ein Impuls erzeugt, der die der Leitan,^· F-I riu^eordnete Torstufe wieder schließt, und ebenso wird die der Leitung F-2 zu;-;e?jöri/je' Torstufe geschlo.gsen, vienn die Torstufe der Lei tun'j F-3 geöffnet wird.

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Die Umwandlungsstufe 20 erzeugt ein negatives Spannungssignal vorgegebener Größe an jedem der Widerstände r-1 - r~3, wenn das Zählwerk 19 auf lull herabzählt und sich dabei der angetriebene Teil 30 der durch das Programm vorgeschriebenen Stellung nähert. Eine Zählung und Bewegung in entgegengesetzter Richtung hat zur Folge, daß in ähnlicher V/eise die Widerstände r-4 - r-6 mit einer positiven Spannung vorgegebener G-röße betrieben werden.

Die Widerstände r-1...r-6 sind einstellbar,und durch unterführen

schiedliche Einstellung ■£«? die Ausgangsleitungen der Übertragungsstufe 20, die zusammengeschaltet sind in bezug auf die Elemente zur Vorwärtsbewegung und zur Rückwärtsbewegung, unterschiedliche Spannungswerte der gleichen Polarität, wenn die Leitungen F-I...F-3 bzw, -R-I...R-3 nacheinander Impulssignale des Zählwerkes 19 führen. Diese Spannungswerte, die hoch, mittel und niedrig sind, sind Zählwerten augeordnet, die maßgeblich für hohe, mittlere und niedrige Bewegungsgeschwindigkeiten und 'Bewegungswege sind, Fig. 5 zeigt unter der Annahme, daß die Spannung der Spannungsquelle 21 I4V ist, die Spannungswerte für einen 2jtelus, der sich an den Ausgangsklemmen der Widerstände r-l.,.r-3 ergibt. Auf dar rechten Seite der Umwandlungsvorrichfcung 20 in Fig« 3 ist eine Gleichspannungsversorgung und ein Gleichstrommotor 28

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vorgesehen, welch letzterer mit der angetriebenen Belastung 30 verbunden ist. Sin servomechanischer Regelkreis wird durch ein Tachometerdynamo 22 gebildet, das seine Ausgangsspannung dem Stromversorgungskreis des Motors über die Torstufen G-7, G-8 zuführt, welche die Polarität und die Größe der dem Motor zugeführten Leistung steuern.

Die Umwandlungsstufe 20 steuert den Betrieb des Motors in folgender ¥eise. Die Ausgangssignale der zusammengefaßten Leitungen der Widerstände r-l...r-6 sind durch Dioden Dl und D2 voneinander isoliert und werden gemeinsam über einen Widerstand r-7 den Torstufen G-7 und G-8 zugeführt. Das Tachometerdynamo 22 kann mittels eines Schalters S-I in die Leitung zwischen der Umwandlungsstufe 20 und den Torstufen G-7 und G-8 eingeschaltet werden. Dieser Schalter wird bei Impuleerregung der Leitungen Έ~2, ]?-3 oder R-2, R-3 durch nichtdargestellte liittel geschlossen. Es wird daher die Tachoniet er spannung aus dem Stromkreis abgeschaltet, wenn das Regelsystem mit hoher Geschwindigkeit betrieben wird. Bei den Torstufen G-7 und G-8 kann es sich um geeig-

einen nete Schalthalbleiter handeln, beispielsweise um/Thyristor. Die Torstufe G-7 ist so geschaltet, daß sie geöffnet wird bei negativen Spannungen, die der Steuerleitung der Torstufe zugeführt werden, und die Torstufe G-8 wird geöffnet, wenn positive Torimpulse zugeführt werden. Die Torstufen

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leiten nach Maßgabe der Spannungen, die dem Torsteuerkreis zugeführt werden. Wenn Thyristoren verwendet werden, sind geeignete Schaltmittel vorzusehen, die die Torstufen sperren, wenn eine Änderung in der Steuerspannungspolarität gegenüber derjenigen auftritt, die die Öffnung der Torstufe bewirkte.

Der Grleichstrommotor 28 wird in Halbwellenschaltung von einer Spannungsquelle betrieben unter Benutzung eines Transformators mit der Primärwicklung T3P und der Sekundärwicklung T3S. Ein Halbzyklus der an der .Primärwicklung T3P zur Wirkung gebrachten Viechs el spannung erzeugt eine Spannung in der Sekundärwicklung T3S, die einen Stromfluß in dem Zweig zur Folge hat, dessen Stromkreis geschlossen ist. Wenn die Torstufe Gr-7 stromführend ist,, so fließt ein Strom für einen Halbzyklus der Betriebsspannung in dem oberen Teil des Stromkreises, der die Torstufe G-7 enthält, und es wird der obere Teil der Motor-sekundärwicklung T3S stromführend. Der Stromfluß in diesem Stromzweig wird durch die Diode D-3 im nächsten Halbzyklus unterbrochen. Wenn jedoch die Torstufe G--8 für denselben Zyklus "stromleitend ist, während die Torstufe G-T gesperrt ist, so würde im entgegengesetzten Sinne in bezug auf den unteren Teil des Stromkreises mit der Torstufe G-8 der Strom fließen, und der untere Teil der Sekundärwicklung T33 würde einen umgekehrten Strom und leistung an den Motor 28 liefern. Die

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Diode."!D-4' v;ürde den ersten Ealbzyklus unterdrücken und nur während des nächsten Halbzyklus stromleitend sein.

Die der;. !Iotor zwecks Bewegung in einer Richtung zugeführte Leistung entstammt daher dem positiven Halbzyklus der Betriebswechselspannung, und die für die umgekehrte Bewegung benötigte Leistung entstammt dem negativen Halbzyklus der Betriebswecüselspannung. Die I-lenge der dem Motor zugeführten Leistung hängt von der Stromleitfähigkeit der Torstufen G-7 und G-8 ab, die wiederum abhängig ist von der resultierenden Spannung, die von den Stufen 20 und 22 dem Öffnungskreis der Torstufe zugeführt wird.

JDa die Ausgangsspannung der Tachometerstufe" 22 bei Betrieb mit hoher Geschwindigkeit abgeschaltet wird, ist die Spannung, die den Steuerkreisen der Torstufen G-7 und G-8 zugeführt wird,--in Polarität und Grö'ße bestimmt durch die Spannung, die die Umwandlungsstufe 20 bei Betrieb mit hoher Geschwindigkeit liefert; bei mittlerer und niedriger Geschwindigkeit dagegen ist die algebraische Summe der von der IJmv/andlungsstufe 20 und der Tachometerstufe 22 erzeugten Spannung maßgeblich. !Dies hat sich als zweckmäßig erwiesen, um eine maximale, jedoch gesteuerte Arbeitsweise bei hoher Geschwindigkeit zu erreichen, gleichzeitig jedoch eine Empfindlichkeit bei niedrigen Geschwindigkeiten aufrechtzuerhalten.

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Fig. 5 zeigt die Ausgangsspannung der TJmwandlungsstufe 20 während eines Zyklus, bei dem die Geschwindigkeit-Weg-Charakteristik der Kurve C in Fig. 1 entspricht. Fig. 6 zeigt die Ausgangsspannung der 'rachonieterstuf e 22. Der Teil der Spannungskurve der Fig. 6," der bis zu dem ersten Umschaltvorgang, d. h_o bis zu dem Steuerpunkt GPl maßgeblich ist, rührt davon her, daß die Tachometerspännung bei Betrieb mit hoher Geschwindigkeit abgeschaltet ist.

Die Wirkungsweise der in I¹Ig. 3 dargestellten Schaltung soll für " ' ... _:. .......

nunmehr/den zuvor erörterten Vorwärtssteuerungszyklus beschrieben werden. Die Spannung der Spannungsquelle 21 ist 14V und wird mit den in Fig. 3 wiedergegebenen Polaritäten zugeführt, und die Widerstände r-l...r-3 erzeugen Spannungsgefälle von 2 baw. 11 bzw. 13V. Nimmt man an, daß der erste Arbeitszyklus eine Vorwärtsbewegung von 5QP/lOOPqm erfordert, so erfolgt bei Beginn der Bewegung ein Abwärtszählen im linken Teil des Zählwerkes 19, wodurch ein Signal auf der leitung P-I erzeugt wird und eine negative Spannung von 14V dem .'Widerstand r-1 zugeführt wird; es wird daher ein Potential'von 12V über die Dioden D-I, den Widerstand r-7 und die Torstufen G-7 und G-8 zugeführt. Da diese Spannung negativ ist, wird die Torstufe G-7 stromführend, und die Tprstufe G-8 bleibt abgeschal bet, so daß 40?" Str.om der Sekundärwicklung T3S den Motor in Vorwärtsrichtung an-

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treibt. Wenn der Motor in Vorwärtsrichtung angetrieben "wird, so reduziert der Wandler 16 den in dem Lageregister gespeicherten Zählwert, und dadurch wird der Differenzzählwert in der Vergleichsstufe und der Zählwert ira linken Teil des Zählwerkes 19 geringer. Wenn der Steuerpurikt CPl erreicht ist, was sich dadurch äußert, daß ein Zählwert 400 erreicht wurde, so wird die negative Spannung von 14V von der zu der leitung I?-l führenden Leitung abgeschaltet, und die Torstufe G-2 wird geöffnet, so daß eine negative Spannung von 14V dem Widerstand r-2 und eine negative Spannung von 3V der Torstufe G-7 zugeführt wird. In diesem Zeitpunkt wird die Tachometerspannung durch Schließen des Schalters S-I in den Stromkreis eingeschaltet. Da der Motor in diesem Zeitpunkt mit voller Geschwindigkeit läuft, ist die Tachometerspannung wesentlich größer als die Spannung von 3V, die von dem Widerstand r-2 geliefert "wird, und die Spannung ist daher positiv. Die Polarität der den Torstufen G-7 und G-8 zugeführten Spannung "wird daher in Mg₀ 7 sofort umgekehrt, es wird die Tbrstufe G-7 unterbrochen und die Torstufe G-8 geöffnet, so daß eine umgekehrte Betriebsspannung dem Motor 28 zugeführt wird. Der Motor und die von ihm angetriebene Last werden daher sofort verzögert, und es fällt die Tachometerspannung ab bis zu einem Stabilisationszustand, bei dem die -Tachometerspannung etwas niedriger ist als die Spannung von -3V»;welche der Widerstand r-2 liefert. Wenn dies

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auftritt, wird das den T or stuf en. G-7 und G-8 zugeführte Signal wieder umgekehrt, und es wird die Torstufe G-8 gesperrt und die Torstufe G-7 geöffnet, so daß der Antriebsmotor in Vorwärtsrichtung bei mittlerer Geschwindigkeit angetrieben wird. V/enn der Wandler 16 den Zählwert in dem Zählwerk 19 weiter ändert, so wird der zweite Umschaltpunkt CP2 erreicht, und die Spannung, die über den Widerstand r-2 geleitet wurde, entfällt. Es wird die Leitung des Widerstandes r-3 nunmehr freigegeben, und eine negative Spannung von IT wird den Torstufen zugeführt. In diesem Zeitpunkt ist die Tachometerspannung wiederum größer als die von den Widerstand r-3 gelieferte- Spannung, so daß sich eine momentane Umkehr der Polarität der den Torstufen G-7 und G-8 zugeführten Spannung ergibt, was zur Folge hat, daß die Torstufe G-7 gesperrt wird und die Torstufe G-8 stromführend wird, vgl. Pig. 7. Ss wird dann im entgegengesetzten Sinn Leistung dem Motor 28 zugeführt, und es findet eine weitere Abbremsung des Hotors und der bewegten Last statt, bis die Tachometerausgangsspannung weniger als IV ist und wiederum eine Umkehr und dadurch ein Antrieb in Vorwärtsrichtung bei niedriger Geschwindigkeit erfolgt. Wenn schließlich der Zählwert den Wert Null erreicht und der angetriebene Teil 30 in den Abschnitt verschwindender Ilotorerregung, der äquivalent der Haltestellung in der obengenannten Charakteristik ist, kommt, wird die Spannung von der Um-

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wandlungsstufe 20 abgeschaltet. Da die Tachometerspannung weiter vorherrscht, findet wiederum eine momentane Umkehr der Polarität statt, und es wird die ΐorstufe G-I gesperrt und die Torstufe G—8 atromleitend gemacht, wodurch ein geringer Impuls in Umhehrrichtung dem Motor zugeführt wird und der angetriebene Teil vollständig zum Stillstand kommt. Die 3insteilung kann derart getroffen werden, daß der angetriebene Teil innerhalb der vorgegebenen Zone fehlender Erregung zum Stillstand kommt. ■'

Sin Arbeitszyklus mit Kückwärtsbewegung arbeitet in ähnlicher '//eise, wobei die leitungen H-I. . .R-3, die Torstufen G—4 - ♦ · G—6 und die V/iderstände r-4...r-6 zur Ausnutzung gelangen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 8 soll nunmehr im einzelnen eine otraHikreisanordnung gemäß der Erfindung beschrieben werden. Viele der in 1¹¹Ig. S auftretenden Teile entsprechen dem in Verbindung mit 5¹Ig. 3 erörterten System, und insoweit werden gleiche Bezugnzeichen verwendet. Die Torstufen G-I... Gr-6 der Fig. 3 werden in Fig. 8 als an anderer Stelle der Schaltung liegend angenommen» beispielsweise als direkt in dem Zählwerk 19 liegend. Ein Unfceracbied der Umwandlungsstufe ?0 der Fig. 8 gegenüber der in Fig. 3 dargestellten Stufe 20 liegt darin, daß in Fig. 8 jede der Eingangnieitungen

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F-I...F-3 und R-I...R-3 die gleioJae Polarität hat. IVenn daher der Stromweg durch eine dieser Leitungen geöffnet wird, so fließt- der Strom in gleicher Richtung relativ zu dem Strom in den anderen Leitungen über die 'forstufen zu dem Srdungspunkt. Es wird Strom von einer gemeinsamen negativen Stromquelle, die eine vorgegebene Spannung, beispielsweise 14V hat, geliefert, wobei diese Spannungsquelle an einen ersten gegengekoppelten Verstärker OAI des Stromkreises angeschaltet ist. Die Dioden D-5...D-10 sind mit den Widerständen r-1 bis r-6 ver'bunden, und zwar derart, daß sich eine Abtrennung dieser Stromwege voneinander ergibt. Die drei für Vorwärtsbetrieb maßgeblichen Leitungen F-I...F-3 liefern gemeinsam eine Ausgangsspannung, deren Amplitudenwert mit" der Auswahl dieser Leibungen sich ändert. Die drei für den Itückwartsbetrieb maßgeblichen Leitungen K-I...R-3 sind ebenfalls susammerigeraßt und liefern eine Spannung, deren Amplitude abhängig ist von der ausgewählten Leitung. An dem Üusammenschlußpunkt der Vorwärtsleitungen und dem Susainmenschlußpunkt aer Rückwärtsleitungen werden Spannungsamplituden entwickelt, die ähnlich wie in Fig. 3 Zustandekommen, nur mit der Ausnahme, daß hier die Vorwärtssignale und die Rückwärtssignale dieüelbe Polarität haben.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 werden die Ausgangsspannungen direkt dem Tachometerkreis zugeführt, so daß sich

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ein zusammengesetztes Signal ergibt, das eine von zwei Torstufen auswählt und, je nach dem Spannungsniveau, die Stromleitung durch die Torstufen steuert. In 5¹Xg. 8 werden die Ausgangsspannungen zu dem Tachometer 22 dadurch entwickelt, daß wahlweise Stromwege unterschiedlicher Impedanz in dem mit der Verstärkung 1 arbeitenden Verstärker OAI geschlossen werden. Der Verstärker OAI "bewirkt keine Spannungsverstärkung, ist vielmehr ein Differenzverstärker. Der Widerstand r-11 "bewirkt eine Stabilisierung des Verstärkers- OAI gegen Drifterscheinungen, und es ist in jedem Eingangskreis ein Filter zur Unterdrückung von Störsignalen und von Wechselstromgeräusch vorgesehen. Sine Induktivität L-I und eine Kapazität C-I bilden für die Vorwärtsbewegung den Eingangskanal, und eine Induktivität L-2 und eine Kapazität Ö-2 bilden den Eingangskanal für die Rückwärtsbewegung.

Eine positive Spannungsquelle von +14V wird über einen einstellbaren Widerstand r-1-3 dem Verstärker zugeführt. Eine negative Spannung von -14V wird dem Verstärker OAI zwecks Erzeugung des Ausgangssignals zugeführt.

Wenn die den Leitungen 3?-l, Έ—2 oder P-3 zugehörigen Kreise geschlossen werden und die dem Verstärker OAI zugeführten Spannungen +14V bzw. —14V sind, so ergeben sich unterschiedliche negative Spannungsamplituden von 12V, 3V und IV,

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die den Unterschied von 147 gegenüber den Spannungsgefällen an den Widerständen r-1, r-2 oder r-3 darstellen. Wenn einer der Stromwege,die zu den Zuführungsleitungen R-I, R-2 oder R-3 gehören, geschlossen wird, wird eine positive Spannung von 12V bzw. 3V bzw. IY erzeugt, die wiederum als Unterschied zwischen der 14V-Spannung und der Einstellung der Widerstände r-4, r-5 bzw. r-6 zustandekommt.

Die Widerstände r-14 und r-15 dienen als Spannungsteiler und Belastungswiderstände.

Das Tachometerdynamo 22 liefert eine positive Spannung, die von der Geschwindigkeit des Motors und der bewegten Last abhängt. Der DynamoStromkreis besteht aus einem Spannungsteiler r-16 und r-17, der die Eingangsspannung für einen weiteren gegengekoppelten Verstärker OAII liefert. Das Tachometer wird bei Betrieb mit hoher Geschwindigkeit durch einen Schalter S-I praktisch abgeschaltet; der Schalter wird durch eine Relaiswicklung S-IW durch Stroir: geschlossen, der von dem Zählwerk abgeleitet wird und bei Erreichen des Steuerpunktes CP-I einsetzt. Eine Diode D-Il ist parallel zu der Relaiswicklung S-IW geschaltet, um induktive Stöße zu unterdrücken. Ein einstellbarer Widerstand r-18 ist in dem Schalterstromkreis vorgesehen, damit die Tachometerspannung in bezug auf die Spannungswerte eingestellt werden kann, die der Verstärker OAI liefert. Die Ausgangs-

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spannung des Tachometers ist dann wiederum eine zusammengesetzte Spannung, wie es eingangs bereits erörtert wurde. Die Widerstände r-19 und r-20· liefern einen Spannungsteiler, um die Spannungsamplitude so zu verringern, daß als Verstärker OAII ein gegengekoppelter Verstärker mit hoher Eingangsimpedanz verwendet werden kann, und dieser Widerstand ist dementsprechend hoch gegenüber dem Widerstand der vorausgehenden Stufe. -

Der Verstärker OAII ist ein Verstärker hoher Eingangsimpedanz. Er hat ferner eine Verstärkung von ungefähr 4 oder 5 bis' 1, so daß der Verstärker verhältnismäßig empfindlich in dem in Frage kommenden reduzierten Spannungsbereich ist. Der '.'iderstand r-21 hat ungefähr ein viertel oder ein fünftel des Wertes des Gegenkopplungsverstärkers r-22. Der Widerstand r-23 dient dem Zwecke, die Vorspannung des Verstärkers OAII einzustellen. Der Verstärker OAII ist von üblicher Bauweise und kann aus Vakuumrühren oder Halbleiter-.stufen bestehen und arbeitet mit mäßiger Verstärkung in stabiler Weise. Dadurch, daß die Betriebsspannung von der Ausgangsspannung des Tachometers und der Umwandlungsvorr ich tun;* herabgesetzt wird auf einai für den Verstärker OAIE geeignet en Wert," spricht die Schaltung auch bei geringen ^o^chv/indigkeiten an. Bei hohen Geschwindigkeiten wird die Tachorneterspannung außer Wirksamkeit gesetzt.

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Die Ausgangsspannung des Verstärkers OAII hat ein Spannungbniveau, das gegenüber dem des zusammengesetzten Signals des Tachometers und der Umwandlungsvorrichtung herabgesetzt ist, es ist jedoch sowohl in bezug auf relative. Niveaulage als auch relative Polarität identisch mit dem ersteren. Das Ausgangssignal hat drei Niveaus, positive oder negative, je nach dem Steuerprogramm" und der Auswahl der Leitungen F-I bis F-3 und R-I bis R-3. Ein Widerstand r-24 dient als konstante Belastung. In einem ausgeführten Pail eines solchen Verstärkers war der Bereich des"Ausgangssignals des Verstärkers OAII zwischen IV bis 10V.

Das Ausgangssignal des Verstärkers OAII wird einem Differenzverstärker durch Zuführung zu der Basiselektrode eines npn-Transistors Q-I zugeführt. Der Differenzverstärker ist von üblicher Bauweise und weist einen zweiten npn-Trausistor Q-2 auf, dessen Basiselektrode geerdet ist,und dessen Emitterelektrode mit der Emitterelektrode Q-I über einen veränderbaren Widerstand verbunden ist. Die Kollektorelektroden Q-I und Q-2 sind mit Leitungen verbunden, die zu einem Schaltkreis führen, der getrennte Aufs^angszweige über die Transformatoren TlP und T2P liefert,und die Steuerimpulse für dio dem Motor zugeführte Leistung erzeugen. Der gemeinsame EmitterkreLs mit dem Widerstand r-25 ist ferner mit einem einstellbaren Widerstand r-26 und über einen Widerstand r-2'7 zu einer negativen Spannungsquelle von 14V

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verbunden. Eine Zener-Diode Z-I hält die Spannung konstante Der Widerstand r-25 gleicht die Betriebscharakteristiken der Transistoren Q-I und Q-2 aufeinander ab, und der Widerstand r-26 bildet ein Mittel zur Einstellung des Spannungsniveaus für. die Kreise, die mit den Transistoren Q-I und Q-2 verbunden sind.

Der Differenzverstärker wirkt in folgender Weise: Nimmt man an, daß es sich um Betrieb bei hoher Geschwindigkeit handelt, so ist die Leitung P-I erregt und erzeugt eine relativ hohe Spannung von -12V im Ausgangskreis des Verstärkers OAI. Es wird dann die Wicklung SWl erregt und der Schalter Sl geschlossen. Da das Tachometer eine beachtliche Impedanz hat und der Widerstand r-18 auf einen relativ niedrigen Impedanzwert eingestellt ist, so ergibt sich durch das Schließen des Schalters Sl, daß hinreichender Strom durch den Widerstand r-18- fließt,und der Stromfluß durch den Widerstand r-17, r-16 wird verringert. Dadurch ergibt sich eine Verringerung der Ausgangsspannung des Tachometers 22, was ähnlich der Abschaltung des Tachometers in Pig. 3 ist. Somit ist die TachometerSpannung unwirksam gemacht, und eine verhältnismäßig hohe Spannung von negativer Polarität wird durch den Verstärker OAII erzeugt, die jedoch auf 1,2V reduziert ist. Diese Spannung wird der Basiselektrode des Transistors Q-I zugeführt, der leitend wird und einen verhältnismäßig starken Strom durch den Kreis fließen läßt, der an seine Kollektor-

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elektrode angeschlossen ist. Dies äußert sich darin, daß verhältnismäßig starke Leistung dem Motor zugeführt wird.

Wenn eine Umschaltung auf mittlere Spannung bei Durchlaufen des Steuerpunktes CP-I erfolgt, so wird die Leitung F-2 erregt und erzeugt eine niedrigere Spannung von -3V i"3 Ausgangskreis- des Verstärkers OAI, und das Tachometer wird durch öffnen des Schalters Sl wirksam gemacht und liefert eine positive Spannung von ungefähr 20V, die durch den Verstärke]? OAII auf den ^T<v"ert von etwa IQV reduziert wird. Dies hat zur Folge, daß der Transistor Ql nur einen sehr kleinen Strom führt und daß der Transistor Q-2 einen hohen Strom führt in der Leitung, die an die;Kollektorelektrode des Transistors angeschlossen ist. Es wird die Spannung, die dem Motor zugeführt wird, umgekehrt,und infolge dynamischer Abbremsung wird der Hotor verzögert. Eine 7;iederbeschleunigung des Systems in der zuvor beschriebenen Weise, ergibt sicV , und die Eingangsopannung des Transistors Q-I wird wiederum negativ, und der Transistor Q-I wird stromführend, jedoch nicht mehr so stark wie zuvor, und ein entsprechend geringerer Strom fließt in der an den Kollektor des Transistors Q-I angeschlossenen Leitung. D<.r Transistor -Q-2 wird sofort wieder gesperrt. Eine ähnliche Arbeitsweise ergibt sich, wenn das System von niedriger Geschwindigkeit auf langsame Geschwindigkeit umschaltet, und schließlich, wenn die Spannung von der Leitunr P-3 abgeschaltet wird und dor

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"Transistor Q-I gesperrt wird und Q-2 kurzzeitig ein Signal erzeugt, das ein Zirruhekommen des Systems zur Folge hat.

Der mit umgekehrter Bewegung verbundene. Arbeitszyklus ist ir; wesentlichen von gleicher Art und ergibt sich dadurch, daß die i'ransistoren Q-I und Q-2 ihre Rollen vertauschen. Es folgt somit der Differenzverstärker dein Ausgangssignal des Verstärkers OAII entsprechend Spannungen von positiver oder nogativer Polarität und unterschiedlicher Amplitude, v/ie.ea durch das Programm bedingt ist, so daß die G-eschwindigke.it und der Sinn der dem Motor zugeleiteten Leistung geregelt werden. Fig.- 8 zeigt, daß die Leitungen zu getrennten S c hai tun'-; s half ten eines Steuerkreiees geführt sind, der elektromagnet loch mit dem Antriebsno tor und der Betrieb sopannungs quelle gekoppelt ist, "Welch letztere im
vorliegenden Fall unter Anwendung der Primärwicklung T3P eine V/echselspannungaquelle ist. Eine jede Hälfte des
jteuerkreisea ist von gleicher Art und umfaßt eine I'ransf ormatorwic-'lung, beispielsweise die V/ick lung. I¹IP bzw.
T2P, die Steuerimpulse für entsprechende Schaltvorrichtungen liefert. Der Schaltkreis arbeitet wie folgt: Die Spannung wird von einer positiven Spannungsquelle von 20V" den Emitterelektroden von zwei pnp-Tranaiutoren■ Q-3 und Q-5 durch die otröme begrenzende Widerstände r-29 und r-30 zugeführt.
DieBaüiöelektroden der Transistoren Q-3 und Q-5 sind mit-

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einander verbunden und mit der Spannungsquelle über den Widerstand r-30 und gemeinsam mit dem Erdungspunkt über den Widerstand r-33 verbanden. Die Transistoren Q-3 und Q-5 sind Stromquellen konstanten Stromes und bewirken eine lineare Aufladung der Kondensatoren C-4 und C-5o Eine Kapazität C-6 dient dem Zweck, Schwankungen der Basisspannung der steuernden Transistoren Q-3 und Q-5 zu verhindern.. Die positive Spannungsquelle von 2OY ist auch mit der zweiten Basiselektrode der Einscbieht-Transistoren Q-4 und Q-6 durch die strombegrenzenden Widerstände r-23 und r-32 verbunden. Die andere Elektrode der zweiten Basisanordnung eines jeden dieser Transistoren ist mit der Primärwicklung verbunden, die für die die Leistung des liotors steuernde Bchaltungsanordnung die βteuerimpulse liefert, wobei diese Transformatoren mit Ϊ1Ρ und Ϊ2Ρ benannt sind. Die Emitterelektrode eines jeden Einschicht-Transintors ist mit dem Kollektor des zugehörigen Tranaistors Q-3 bsw. Q-5 und mit der von den Transistoren Q-I bzw. Q-2 herführenden Leitung in der in Fig. 8 dargestellten Weise verbunden. Zn jeder der Transistorvorrichtungen Q-5 und Q-6 gehört eine Kapazität C-4 bzw. C-6, die einseitig an den Erdung-spunkt angeschaltet ist und parallel zu der Kollektorzuführungsleitung der Translatoren Q-"5 baw. Q-5 gehört. Dioden B-12 und D-13 isolieren die-.Schaltkreise der Transistoren Q-4 und Q-G voneinander. Dioden D-14 und D-15 sperren die Kondensatoren

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C-4 und C-5 gegenüber dem Stromfluß der Transistoren Q-3 bzw. Q-5. Diese Dioden D-14 und D-I5 sind jedoch nicht unbedingt erforderlich und können in Fortfall kommen. Nimmt man für den Betriebsfall an, daß das System mit hoher Geschwindigkeit arbeitet und die Leitung P-I erregt ist, so ergibt sich eine relativ hohe negative Spannung an der Basiselektrode des Transistors Q-I, der dadurch einen hohen Strom führt,und der Transistor Q-2 führt einen geringen Strom. Dementsprechend erfolgt ein Stromfluß durch den Transistor Q-3 und durch den Transistor Q-I, und es findet keine Aufladung der Kapazität C-4 statt, und der Strom, der durch Q-5 fließt, bewirkt eine Ladung des Kondensators C-5. Dieser Strom ist so eingestellt, daß der Kondensator C-5 schnell bis zu einer Spannung aufgeladen wird, in der der .Transistor Q-6 zündet und einen Impuls in der Wicklung TlP erzeugt.

Nimmt man an, daß der Punkt CP-I erreicht ist, von dem ab eine mittelgroße Geschwindigkeit verlangt wird, so daß die Leitung F-2 erregt ist und S-I geschlossen wird, so wird vorübergehend eine positive Spannung der Basiselektrode des Transistors Q-I zugeführt, die zur Folge hat, daß dieser Transistor stromführend, jedoch nunmehr nur in einem geringen Maße stromführend wird, und Q-2 wird in hohem Maße stromführend. Daraus ergibt sich, daß der Kondensator C-5 sehr

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langsam geladen wird und 0-4- schnell geladen wird und der Transistor Q-4 zündet und einen Ausgangsimpuls in der Transformatorleitung T2P erzeugt. An einem Punkt zwischen den Dioden D-12 und D-13 ist eine Leitung 30 angeschlossen, die eine Synchronisierspannung führt, welche diesen Punkt des Stromkreises am Ende eines jeden Halbzyklus auf Erde bringto

wird
Die Synchronisierspannung/von einer nichtdargestellten Wicklung abgeleitet, die der Wechselstromspannungsquelle zugeordnet ist, welche auf den Primärtransformator T3P arbeitet. Die Erdung des Verbindungspunktes zwischen den Dioden D-14 und D-15 bewirkt eine Synchronisierung der Arbeitsweise der Einschicht-Transistoren Q-4 und Q-6 am Ende eines jeden Halbzyklus. Die Auiladungsgeschwindigkeit der Kapazitäten 0-4 und 0-5" und der Zeitpunkt der Entladung der Transistoren Q-4 und Q-6 in einem jeden Halbzyklus der Betriebsspannungsquelle steht somit zeitlich in Verbindung mit der Spannungszufuhr. Das Auftreten eines Zündimpulöes der Transformatoren TlP oder T2P zu Beginn eines lh. lb^yklus hat r,ur ZPolge, daß praktisch die gesamte Energie eines halben Zyklus dem Kotor- zugeführt wird. Eine Verzögerung der Aufladung der Kapazitäten C-4 und C-5 und eine Verzögerung im Zündzeitpunkt -der Transistoren-Q-4 oder Q-6 resultiert darin, daß dem Ko bor weniger Energie zugeführt wird.

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Die Sekundärwicklungen für die Wicklungen TlP und T2P sind unterteilt und gernäß Pig. 8 mit den Zündelektroden der vier Schalttransistoren verbunden, die Siliciumschalttransistoren sein können. Die Thyristor-Schalter 0-8, Q-9 und Q-IO, Q-Il lief em. Betriebs strom für Yorwärtsbetrieb und ßückwärtsbetrieb zu dem Motor. Wenn ein Wechselstrom dem Transformator T3? zugeführt wird, so entsteht eine gleiche Spannung in der Wicklung T3S, und ciie erste Halbwelle ergibt sich in der oberen Hälfte der Schaltung, die die Schalttransistoren Q-3 und Q-Il enthält, und die zweite Halbwelle ergibt sich ire unteren Teil der Schaltung, die die Schalttransistoren Q-9 und Q-10 enthält. Die Widerstände r-34- und r-35 begrenzen den Strom, der durch die Schalttransistoren während der stromleltenden Phase fließt, und die Widerstände r~36 und r-37 begrenzen in gleicher Weise den Stron in bezug auf die für den Rückwärtsbetrieb vorgesehene' Phase.

Nimmt man an, daß der Abgleich der Schaltung verlangt, daß Energie im Sinne einer Vorwärtsbewegung zugeführt wird, so wird der Kondensator.C-5 schnell durch den Transistor Q-5 geladen* damit der Trannlntor Q-6 gezündet wird und einen Auslöaeimpula in der Wicklung TlP in der ITähe des Beginnes einer Halbwelle der Betriebawechselapannung erzeugt. Dieser Impuls tritt' an den entoprechenden Sekundärwicklungen TlSl

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und T1S2 in solchen Sinne auf, daß die beiden Schalttransistoren Q-8 und Q-9 gezündet werden, können. Der Schalttransistor Q-9 wird indessen nicht gesundet wegen des Sinnes der zugeführten' Spannung, aber der Schalttransistor Q-8 wird gezündet zu Beginn der Halbwelle, und ein Strom fließt durch r-34, r-35, Q-8, den Motor und aurück au der geerdeten mittleren Klemme des Transformators 3?3S. In der nächsten Halbwelle zündet der Schalttransistor Q-6 wiederum zu Beginn der lialbwelle und erzeugt einen Impuls, der eine Zündung des Transistors Q-9 zur Folge hat; die Stromrichtung in dieser Halbwelle ist derart, daß der Schalttransxstor Q-S gesperrt bleibt. Wenn der Schalttransistor Q-9 stromführend ist, so fließt dieser Strom durch die Widerstände r-36 und r-37, durch Q-9, den Motor und surück zu dem Brdungspunkt über die mittlere Klemme des Transformators T5S. Auf diese Weise wird volle Leistung im Torwartssinn dem Motor zugeführt.

Leistungszufuhr für Bewegung im Hückwärtssinn geschieht in folgender Weise: Nimmt man an, daß der Punkt CPl erreicht ist und daß die Leitung F-2 ein Signal führt, so ergibt sieh,, daß die Tachometerspannung in den Stromkreis eingeschaltet wird, und die Stromleitung der Transistoren Q-I und Q-2 .

schnell umgekehrt wird, die Kapazität 0-4 sehr/geladen wirel vmä

eine Zündung des Transistors Q~4 sur Folge hat, so daß sich

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ein Zündimpuls in der Wicklung T2P ergibt, der Zündimpulse in den Wicklungen T2S1 und T2S2 zur Folge hat. Die Polarität der Halbwelle in diesem Zeitpunkt gestattet, daß der Transistor Q-Il in der Halbwelle frühzeitig gezündet wird und der Transistor Q-IO ausgeschaltet gehalten wird. Dadurch ergibt sich ein Strom in entgegengesetzter Richtung für den Motor durch den Stromkreis, der aus dem Motor, aus Q-Il, aus den Widerständen r-34 und r-35 und dem oberen Teil von T3S bis zur Erdungsklemme besteht. Die nächste Halbwelle verursacht, daß Q-IO frühzeitig in der Halbwelle gezündet wird und dem Motor volle Leistung im entgegengesetzten Sinne zugeführt wird. Wenn der Motor und die Belastung hinreichend verzögert sind bis zu einem Punkt, in dem positive Leistung für eine etwa mittelstarke Geschwindigkeit erforderlich ist, so kehrt sich die Spannung an der Basiselektrode des Transistors Q-I um, derart, daß Q-I stromleitend wird, jedoch mit- einem verhältnismäßig geringen Strom, während Q-2 mit einem reduzierten Strom stromleitend ist. Daraus ergibt sich, daß der Kondensator C-4 langsamer aufgeladen wird und Q-6 zu einem späteren Zeitpunkt während der Halbwelle gezündet wird. Dies wiederum hat zur Folge, daß die Thyristoren Q-8 und Q-9 in jedem Halbzyklus späte^ünaen und daß weniger positive Leiatung dem Motor zugeführt wird, ilhnliche Vorgänge ergeben sich bei Betrieb mit geringer Geschwindigkeit, so daß in derr. Maße, wie die Spannung an dem Differentialverstärker reduziert wird, weniger und weniger

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Leistung dem Motor zugeführt wird und der Motor und die ■Belastung langsamer betrieben werden. Ein auf Rückwärtsbetrieb gerichteter Arbeitszyklus ist im wesentlichen genauso, der Unterschied ist allein, daß Rückwärtsbewegung stattfindet.

Patentansprüche:

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Claims

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Pat entansprüohe

. lcj Schaltung zur Steuerung der Bewegung eines durch einen elektrischen Motor angetriebenen mechanischen Teiles, bei der die Polarität und die Größe der dein Motor zugefuhrten Leistung in .Abhängigkeit von der durch ein vorbestimmtes Programm vorgesehenen gewünschten Geschwindigkeit und dem Richtungssinn des Motors und in Abhängigkeit von dem Istwert der Geschwindigkeit und dem Istwert der Drehrichtung gesteuert V;erden, wobei elektrische Programmierungsmittel vorgesehen sind, die ein Steuersignal liefern, welches von der gewünschten Geschwindigkeit und dem gewünschten Drehsinn des rlotors abhängt, d a d u r c h g e k en η ζ e i c h not , daß ein Schaltkreis (G7, 0-8) die dem Motor von airier elektrischen Spannungsaueile (T/5P) angeführte Leistung der Art und der Größe nach in Abhängigkeit eines in bezug auf Amplitude und Polarität zusammengesetzten Signals steuern und daß zusammengesetzte Steuersignale aus dem Programmsteuern ignal and aus einem von.den- Hotor (2ci) in Abhängigkeit von dessen Geschwindigkeit abgeleiteten. Signal zusammengesetzt 1st.

2, Schaltung »naeh Anspruch 1, dadurch g e k ο η η - •λ e i c h η ο t , daß die Signale eloktrische ßpannungs- :;ignale sind. -

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3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch, gekennzeichnet , daß ein Signal von einem mit dem Kotor (28) verbundenen TachoiaeterdynaiLo abgeleitet wird.,

4. Schaltung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die programmgesteuerten Schaltungsmittel (12^ IQ,, 14, 13, 19) eine Umwandlungsstufe (20) und eine Steuerstufe

(19) aufweisen und die Steuerstufe (19) so ausgebildet ist, daß sie ein Ausgangssignäl auf einer Hehrnahl Ausgangsleitungen (Fl, F2-, F3, IiI, K2, 1L3) nach Kaßgabe des auszuführenden Steuervorganges liefert, wobei eine jede Ausgangsleitung mit einer besonderen Eingangsklemme der Umwand lungs stuf e (20) verbunden ist und bei Erregung die Abgabe eines Steuersignals unterschiedlicher Spannung bewirkt, das maßgeblich für die Geschwindigkeit des Motors ist«

5. Schaltung nach Anspruch 4, d a d u r ch g e k e η η ζ ei c h η et , daß in der Umwandlungsstufe

(20) Tor stuf en-(Gl, Q2, G3» G-4, G-5, G6) vorgesehen sind» die zur V/irkung haben, daB Jeweils nur ein charakteristisches steuersignal abgegeb«n v/ird.

6. Schaltung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch g e k e.nnzeichnot , daß die Umwandlung«stufe (20)

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einstellbare Widerstände (rl, r2., r3, r4, v5, r6) zur Einstellung unterschiedlicher Spannungsamplituden aufweist.

7. Schaltung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuersignale unterschiedlicher Spannungsamplitude sämtlich die gleiche Polarität haften und geeigneten positiven oder negativen Eingangsklemmen eines Differenzverstärkers (OAI) augeführt werden, der ein Ausgangssignal liefert, dessen Polarität den !3ewegungssinn des llotors (28) bestimmt.

8. Schaltung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltmittel (Sl) vorgesehen sind, um eine Unterbrechung des von dem Tachometerdynamo des Motors (28) abgeleiteten Signals zu bewirken.

9. Schaltung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche , d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Schaltkreise (G-7, G8-) ein Thyristornetzwerk (Q3, Q9, QlO, QIl) umfassen und daß den Steuerelektroden der Thyristorstufen Steuerimpulse über einen Kopplungskreis (Tl, i'2) zugeführt werden, wenn ein in dem Schaltkreis vorgesehener Kondensator (C4, G5) bis su einer die Zündung eines Schalttransistors (-Q4, QS) .bewirkenden Höhe, aufgeladen ist.

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10. Schaltung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden An-. .sprliche, -. dadurch gekennzeichnet, daß der Kotor (28) über einen ersten Abschnitt des Bewegungsweges mit einer ersten Geschwindigkeitsstufe bewegt wird und daß, wenn der bewegte Teil einen bestimmten Punkt (CPl) des ersten Bewegungsabschnittes erreicht hat, eine dynamische Bremsung des Notors (28) und Verzögerung des bewegten Teiles (30) zu Beginn des folgenden Abschnittes erfolgt, derart, daß am-'Ende des ersten .Bewegungsabschnittes (CPl) der Motor (28) mit der für den zweiten Abschnitt richtigen Geschwindigkeit läuft.

11. Schaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß .zur dynamischen Bremsung ein Signal abgeleitet wird,, das proportional der Geschwindigkeit und der Drehrichtung des Kotors ist, und da*? dieses Signal mit einem programmierten Geschwindigkeitssignal kombiniert wird und das aus beiden Signalen zusammengesetzte Signal einem Schaltkreis (G?, G8) zugeführt wird und eine Leistungszufuhr zu dem Motor (28) mit entgegengesetzter Polarität erfolgt, bis die Ilotorgeschwindigkeit auf die nächste vorgeschriebene Kotorgeschwindigkeit abgesunken ist.

12. Schaltung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet , daß von der Bewegung des

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beweglichen Teiles (30) ein für den zurückgelegten Weg
desselben maßgebliches Signal abgeleitet wird und dieses
3:L/cr;al mi-j einem programmierten Entfernurigssignal kombiniert wird und das sich daraus ergebende zusammengesetzte Signal charakteristisch für die einzuhaltende Geschwindigkeit des Motors ist und dem Motor zugeführt wird.

00 98 3 1 /0 1 6; 3
BAD

Le e rs e i t e