DE1538522B2 - Lageregeleinrichtung - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Lageregeleinrichtung
für ein Maschinenteil, beispielsweise für das Werkzeug einer Werkzeugmaschine, mit einem die
Lage des Werkzeugs verstellenden Stellglied, das von einem Phasendiskriminator gesteuert wird und das zugleich
mit der Verstellung des Werkzeugs einen Resolver versteilt, dem zur Erzeugung eines entsprechend
der Lage des Werkzeugs phasenverschobenen Istphasensignals ein Bezugssignal mit einer vorgegebenen
Bezugsfrequenz zugeführt wird, ferner mit einem Sollphasenzähler, dessen Ausgangssignal die gleiche Bezugsfrequenz
wie das Istphasensignal hat und das zusammen mit dem Istphasensignal als Sollphasensignal
dem Phasendiskriminator zugeführt wird, und mit einer Dateneingabequelle, entsprechend deren Positionsangaben
für das Werkzeug die Phase des Sollphasensignals verändert wird.
Eine derartige numerische Lageregeleinrichtung ist aus der US-PS 3 173 001 bekannt, und auch an Hand
der Fig. 2 eines vorveröffentlichten Aufsatzes mit dem Titel »Inside The Mark Century Numerical Controls«,
Control Engineering, Mai 1963, beschrieben. Bei diesen bekannten Lageregeleinrichtungen wird beispielsweise
die Lage eines Werkzeugs gegenüber einem Werkzeugmaschinentisch in Koordinaten definiert,
die die Abweichung zwischen der Sollposition und der Istposition angeben. Im Gegensatz zu solchen
Abweichungskoordinaten, die üblicherweise in numerisch arbeitenden Bahnregeleinrichtungen verwendet
werden, sind jedoch in vielen Anwendungsfällen absolute Koordinaten erwünscht, die die Auswahl eines
freien Nullpunkts oder Bezugspunkts gestatten. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn das Programm mit Bezug
auf einen auf dem zu bearbeitenden Werkstück befindliehen Bezugspunkt geschrieben ist. Lageregeleinrichtungen
mit freier Nuilpunktswahl gestatten es, daß der Benutzer die Maschine gegenüber dem Bezugspunkt
auf dem Werkstück auf Null einstellt, falls sich eine genaue Lagebeziehung zwischen dem Werkstück und
dem Werkzeugmaschinentisch in einfacher Weise nicht herstellen läßt.
Aus dem oben genannten Aufsatz in der Fachzeitschrift Control Engineering, Mai 1963, ist aber auch bereits
eine numerische Lageregeleinrichtung bekannt, bei der die Lage des Werkzeugs gegenüber dem Tisch
in absoluten Koordinaten definiert wird. Dazu wird auf die F i g. 1 und die zugehörige Beschreibung dieses
Aufsatzes verwiesen. Diese mit absoluten Koordinaten arbeitende Lageregeleinrichtung hat jedoch einen äußerst
aufwendigen Aufbau. So muß man beispielsweise mehrere Resolver verwenden, um den gesamten Positionsbereich
des Werkzeugs zu erfassen. Im allgemeinen benötigt man drei Resolver, drei Befehlsphasenzähler,
drei Wellenumformer, zwei Vergleicher und einen Phasendiskriminator. In Anbetracht dieser zahlreichen
und mehrmals vorhandenen Teile stellen die bekannten Lageregeleinrichtungen mit absoluten
Koordinaten verhältnismäßig kostspielige Anlagen dar. Darüber hinaus ergibt sich bei diesen Anlagen kein
einfaches Regelverfahren für die Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs, wenn man im groben und mittleren
Bereich der Resolver arbeitet. Insbesondere ist es schwierig, mehrere verschiedene Vorschubgeschwindigkeiten
vorzusehen, die von Hand oder in Anpassung an die auszuführende Bearbeitung selbsttätig ausgewählt
werden können.
Ferner lassen sich die erwähnten Lageregeleinrichtungen nicht ohne weiteres auf hydraulisch arbeitende
Geräte anwenden, da bei diesen Geräten der Regelkreis ständig geschlossen sein muß, um eine Wanderung
des Werkzeugs zu vermeiden. Das bedeutet, daß der Sollphasenzähler und der Resolver für die Feineinstellung
ständig arbeiten müssen, um das Werkzeug an seinem Platz zu halten. Dies ist jedoch mit diesen bekannten
Lageregeleinrichtungen nicht möglich, da der Befehlsphasenzähler anfangs angehalten werden muß,
um den vollständigen Phasenverschiebebefehl einzugeben. Während dieser Zeit ist die Regelschleife offen, so
daß das Werkzeug von der eingenommenen Stellung wegwandern kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebene Lageregeleinrichtung derart
weiterzubilden, daß ohne einen großen zusätzlichen ge-
rätetechnischen Aufwand eine Programmierung in absoluten Koordinaten möglich ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs beschriebene Lageregeleinrichtung nach der Erfindung dadurch
gekennzeichnet, daß die von der Dateneingabequelle gelieferte Sollposition des Werkzeugs in Form einer
absoluten Koordinatenangabe in einem Befehlsregister und die Istposition ebenfalls in Form einer absoluten
Koordinatenangabe in einem Positionsregister gespeichert ist, daß ein Vergleicher die absolute Sollkoordinate
mit der Istkoordinate vergleicht und ein dem Vergleich entsprechendes Fehlersignal einem Steuerglied
zuführt, das von der Bezugsfrequenz synchronisiert ist, und daß das den Befehlsphasenzähler ansteuernde
Steuerglied unter dem Einfluß des Fehlersignals die Frequenz des Sollphasensignals verändert und gleichzeitig
die absolute Istkoordinatenangabe im Positionsregister jeweils um ein Koordinateninkrement verstellt,
das der durch die Änderung des Sollphasensignals hervorgerufenen Positionsänderung des Werkzeugs entspricht.
Der Erfindungsgegenstand bietet den Vorteil, daß er keine weiteren Resolver und zugehörige Ansteuerungsmittel
benötigt, also mit einer einzigen Rückführungsschaltung und einem zugehörigen Meßwertwandler
auskommt. Darüber hinaus ist es ohne Öffnen der die Istlage bestimmenden Regelschleife möglich, Befehlssignale in den Befehls- bzw. Sollphasenzähler einzugeben.
Davon abgesehen kann die erfindungsgemäße Lageregeleinrichtung von dem Benutzer sehr leicht für
irgendeinen beliebigen Punkt auf den Positionspunkt Null eingestellt werden, ohne daß es dazu erforderlich
ist, daß von Hand Information in den Befehlsphasenzähler eingegeben zu werden braucht.
Zur leichten Einstellung der Vorschubgeschwindigkeit zeichnet sich die Lageregeleinrichtung nach der
Erfindung vorzugsweise dadurch aus, daß die Dateneingabequelle dem Steuerglied ein Signal zuführt, das der
Sollvorschubgeschwindigkeit für das Werkzeug entspricht, und daß das Steuerglied die Frequenzänderung
des Sollphasensignals entsprechend der gewünschten Vorschubgeschwindigkeit vornimmt. Das dem Stellglied
zugeführte Sollsignal für die Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs ist zweckmäßigerweise auch
von Hand veränderbar.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand von Zeichnungen erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein Schaltbild einer numerischen Lageregeleinrichtung gemäß der Erfindung,
F i g. 2 ein Schaltbild eines Zählersteuerglieds der
Regeleinrichtung der F i g. 1,
F i g. 3 ein Schaltbild einer absoluten Positionsregelschaltung der Regeleinrichtung der F i g. 1,
F i g. 4 den Kurvenverlauf verschiedener Größen des Zählersteuerglieds, und
F i g. 5 eine schematische Darstellung eines Bezugszählers der Regeleinrichtung der F i g. 1.
Bei der beschriebenen Lageregeleinrichtung werden Lage- und Geschwindigkeitsregelsignale durch die
Phasenlage und die Phasenänderungsgeschwindigkeit eines Signals dargestellt, das einem Stellglied zugeführt
wird, welches das Werkzeug antreibt. Eine Rückführungsschaltung mit einem Meßwertwandler ermittelt
die Stellung des Werkzeugs, wenn dieses auf ein Bezugs- oder Sollsignal anspricht und erzeugt ein der
Lage bzw. Position entsprechendes Phasensignal, dessen Phase gegenüber einem Bezugspunkt die tatsächliche
Lage des Werkzeugs, d. h. die Istlage, darstellt. Die Phase des Sollsignals wird mit der Phase des Istsignals
verglichen, so daß ein Fehlersignal erzeugt wird, welches direkt proportional der Phasendifferenz zwischen
den beiden Signalen ist und das Stellglied betätigt. Die Größe des Fehlersignals und sein Richtungssinn oder
seine Polarität, die davon abhängt, ob das Sollsignal gegenüber dem Istsignal vor- oder nacheilt, bewirken,
daß das Werkzeug in einer solchen Richtung bewegt wird, daß die Größe des Fehlersignals vermindert wird.
Wenn die Sollposition gleich der Istposition ist, befinden sich die beiden dem Vergleicher zugeführten Signale
in Phase. Diese ergibt für das Fehlersignal den Wert Null, so daß keine Vorgänge ausgelöst werden.
Wenn die Sollposition von der Istposition abweicht, werden Frequenzsteuereinrichtungen betätigt, die kontinuierlich
die Phase des Sollsignals gegenüber dem Bezugssignal verändern. Ein Vergleich dieses phasenmodulierten
Sollsignals mit der sich stetig ändernden Phase des Rückführungssignals des Werkzeugs wird dazu
benutzt, um eine Gleichspannung zu erzeugen, die proportional der Phasendifferenz ist. Diese Fehlergleichspannung
wird verstärkt und dem Stellglied zugeführt, so daß der Motor das Werkzeug in Richtung der Sollposition
bewegt.
Es ist bedeutend, daß die beschriebene Lageregeleinrichtung,
wenn sich das Werkstück in der Bezugsstellung befindet, dadurch in einfacher Weise auf Null gebracht
werden kann, daß lediglich das Positionsregister auf den Wert Null gebracht wird.
Ein in F i g. 1 dargestellter Signalgeber 10 erzeugt ein Bezugsphasensignal und enthält einen Taktgeber
10a, der eine Rechteckschwingung mit einer Frequenz von 250 kHz abgibt. Dieses Taktsignal wird einem Bezugszähler
10Zj zugeführt, der das 250-kHz-Signal durch den Faktor 1000 teilt und ein Bezugssignal von
250 Hz an eine Leitung 11 abgibt. Aus Fig.5 ergibt sich, daß der Bezugszähler 106 drei dekadische Zählerstufen
enthält, die nicht nur die gewünschte Frequenzteilung vornehmen, sondern auch ein zweites Bezugssignal RCA abgeben, das noch in Verbindung mit einem
Diagramm nach F i g. 4 erläutert wird. Das 250-kHz-Signal wird über eine Leitung 12 dem Eingang eines Sollphasenzählers
13a eines Signalgenerators 13 zugeführt. Der Soll- oder Befehlsphasenzähier 13a erzeugt an der
Leitung 136 einen Rechteckimpuls von 250 Hz, wenn der Inhalt eines Befehlsregisters 14a gleich dem Inhalt
eines Istlageregisters 146 ist. Wenn ein Vergleicher 14c diese Übereinstimmung der Registerinhalte feststellt,
führen mit dem Ausgang des Vergleichers 14c verbundene Leitungen 15 und 16 das Signal Null, und das Solloder
Befehlsphasensignal an der Leitung 136 befindet sich in Phase mit dem Bezugsphasensignal.
Aus F i g. 2 ergibt sich, daß der Befehlsphasenzähler
13a mit der gleichen Frequenz arbeitet wie der Bezugszähler 100, wenn keine Steuersignale an den Leitungen
15 und 16 auftreten. Die Zähler befinden sich somit auf ihrem Nullpegel, was darauf zurückzuführen ist, daß ein
Steuerglied 17 nicht betätigt wird, solange im Steuerglied 17 enthaltene UND-Glieder 17a und 176 nicht betätigt
werden. In diesem Fall gibt ein ODER-Glied 17c die Spannung Null ab, und ein UND-Glied 17c/ kann
vom Signal RCA nicht betätigt werden. Ein Signal NC vom Steuerglied 17 hat den Pegel 1, und der Befehlsphasenzähler
13a liefert einen Impulszug an die Ausgangsleitung 136, und zwar unter der Annahme, daß er
synchron mit dem Bezugszähler 106 zu arbeiten begonnen hat. Dieser Impulszug ist dann in Phase mit dem
Bezugssignal an der Leitung 11. Das bedeutet, daß der
Befehlsphasenzähler 13a das Taktsignal vom Taktgeber 10a in normaler Weise zählt, d. h., er zählt jeden
Taktimpuls.
Der Befehlsphasenzähler 13a ist in seinen Einzelheiten aus der US-PS 3 173 001 bekannt, wo er in F i g. 23
dargestellt ist. (Im vorliegenden Fall wird das Steuersignal NC der Leitung 777 zugeführt, während das
Steuersignal DCder Leitung 778 zugeleitet wird.)
Wenn man annimmt, daß ein Vorschubsignal FR ständig im »1«-Zustand ist (vgl. Fig.4 Kurve c), und
wenn man ferner annimmt, daß sich ein Blockende-Signal
EOB im »1 «-Zustand befindet, um anzugeben, daß das Befehlssignal der Dateneingabequelle 7 im Befehlsregister
14a gespeichert worden ist, wird der Zustand des UND-Glieds 17a bzw. 176 durch Vorhandensein
oder Fehlen eines Steuersignals C > P bzw. P > C dargestellt. Wenn man annimmt, daß sich die Leitung
15 im »1«-Zustand befindet, um anzuzeigen, daß der Vergleicher 14c festgestellt hat, daß das Sollsignal größer
als das Istsignal ist, spricht das UND-Glied 17a an, so daß an seinem Ausgang ein »1 «-Signal erscheint,
wodurch das UND-Glied 17e betätigt wird, das ein Bezugssignal RCA an den Befehlsphasenzähler 13a in
Form eines Doppelzählsignals DCliefert.
Aus F i g. 4 Kurve 6 ist ersichtlich, daß das Signal RCA ein 50-kHz-Signal ist und somit für jeden fünften
Taktimpuls einen Impuls aufweist. Jedesmal, wenn das Signal DC den Wert 1 annimmt, zählt der Befehlsphasenzähler
13a um zwei Schritte weiter, da jeder dem Befehlsphasenzähler zugeführte DC-Impuls den in diesem
Zeitpunkt auftretenden Taktimpuls der zweiten Zählstufe zuführt, so daß ein Zählwert von zwei gezählt
wird. Dadurch wird die dem Befehlsphasenzähler 13a zugeführte mittlere Impulsgeschwindigkeit auf 300 kHz
gesteigert, wenn das Signal RCA ein 50-kHz-Signal ist. Es sei bemerkt, daß das Signal NC dem Kehrwert des
Signals RCA entspricht, daß jedoch das Signal DC die tatsächliche Impulshäufigkeit steuert. Diese Doppelzählung bewirkt, daß der Zähler 13a schneller als der
Bezugszähler 106 zählt, so daß die Befehlsphasensignale den Bezugsphasensignalen vorauseilen und bewirken,
daß das Stellglied das Werkzeug in Richtung auf die Sollposition antreibt.
Wenn man annimmt, daß die Signale FR und EOB
mit dem Steuersignal P> C übereinstimmen, wird das UND-Glied 176 betätigt, so daß das Signal NC den in
der Kurve d dargestellten Verlauf annimmt. Wenn das Signal NC Null ist, werden die Taktimpulse, die der
ersten Stufe des Befehlsphasenzählers zugeführt werden, blockiert, so daß der Zähler daran gehindert wird,
die in dieser Zeit auftretenden Taktimpulse zu zählen. Wenn jedoch das Signal NC in den »1«-Zustand zurückkehrt,
nimmt der Befehlsphasenzähler die Zählung der Impulse wieder in normaler Weise auf. Dadurch
zählt der Zähler 13a langsamer als der Zähler 1Oi, so daß sich eine Phasennacheilung ergibt. Wenn dieser
Zustand eintritt, beträgt die mittlere Eingangsimpulsfrequenz 200 kHz.
Aus F i g. 3 geht hervor, daß das Positions- oder Istlageregister 14Z? einen mehrdekadischen reversiblen
Zähler enthält, wobei die Zählrichtung durch Signale »Vorwärts« und »Rückwärts« des Zählsteuerglieds 17
gesteuert wird. Wenn das UND-Glied 17a eine Übereinstimmung der Signale an seinen Eingängen feststellt,
tritt am Ausgang ein »1 «-Signal auf, so daß das Steuersignal »Vorwärts« erzeugt wird, welches bei Zuführung
zu den Dekaden des Istlageregisters 146 ermöglicht, daß der Zähler beim Anlegen des Signals RCA vorwärts
zählt. Wenn das Befehlssignal größer als das im Register 146 befindliche Istsignal ist, dann bewirkt das Signal
»Vorwärts«, daß das Register 146 in Richtung der Sollposition zählt, und zwar in Übereinstimmung mit
der Istposition des Werkzeugs, da eine entsprechende Phasendifferenz durch den Zähler 13a erzeugt wird.
Diese Phasendifferenz wird in eine entsprechende Bewegung umgesetzt, so daß das Istlageregister 146 die
Istlage des Werkzeugs stets in absoluten Koordinaten festhält. Das Zählsteuerglied 17 erzeugt in ähnlicher
Weise ein »Rückwärts«-Signal, solange das Und-Glied 176 anspricht, so daß das Register mit der durch das
Signal ÄCgegebenen Geschwindigkeit rückwärts zählt. Bisher wurde angenommen, daß eine feste Vorschubgeschwindigkeit
durch ein Vorschubgeschwindigkeitssignal FR angefordert wird, das sich im »1 «-Zustand
befindet. Hierdurch ergibt sich die maximale Vorschubgeschwindigkeit, die der für das Signal Rd ausgewählten
Frequenz entspricht. Eine veränderliche Vorschubgeschwindigkeit kann in einfacher Weise dadurch erzielt
werden, daß das Taktsignal in einem durch fünf teilenden Teiler 2 gezählt und das sich ergebende
50-kHz-Signal der Vorschubsteuerschaltung 21 zugeführt wird. Diese Schaltung hat die Wirkung, daß das
von der Dateneingabequelle 7 herrührende und der Geschwindigkeitsbefehlsschaltung 22 zugeführte Geschwindigkeitsbefehlssignal
VC von Hand aus ersetzt und unwirksam gemacht werden kann.
Wenn man annimmt, daß das Befehlssignal VC einen Vorschub von 50% des maximalen Vorschubs fordert,
dann würde das Vorschubsignal FR während 50% der Zeit den »1«-Zustand annehmen und hätte daher den in
F i g. 4 dargestellten Verlauf. Dann würden die Signale NC und DC den in Kurve g und Λ dargestellten Verlauf
annehmen. Diese Signale sind 25-kHz-Signale, so daß die maximale Frequenzabweichung des Signals am
Ausgang des Zählers 13a ±25 Hz von den nominellen 250 Hz beträgt. Die Art und Weise, in der diese Regelung
durchgeführt wird, ist bereits in der US-PS 3 173 001 angegeben.
Der Vergleich zwischen den Istwert- und Sollwert-Phasensignalen mit Bezug auf die Phasenlage, wenn die
Ausgangssignale sich in der Frequenz unterscheiden, ergibt eine sich stetig ändernde Phasendifferenz, die
von der Größe der Frequenzabweichung abhängt. Eine Rückführungsschaltung 20 enthält als Meßwertwandler
einen Resolver 20a, der die Phase der Erregerspannung, d. h. das Bezugssignal, um einen Betrag verschiebt,
der proportional der zurückgelegten Wegstrekke ist. Die Proportionalitätskonstante der dargestellten
Ausführung beträgt 360° Phasenverschiebung für je 2,5 mm. Die Resolverrückführung ist aus der US-PS
3 173 001 an sich bekannt. Hier sei lediglich bemerkt, daß eine Resolverspeiseschaltung 206 an den Bezugszähler
106 angeschlossen ist, so daß zwei sinusförmige, um 90° phasenverschobene Signale von 250 Hz geliefert
werden, um den Resolver 20a zu betätigen, der zwei Primär- oder Statorwicklungen enthält. Diese
Phasenerregung erzeugt ein gleichförmiges Magnetfeld in dem Resolver, das mit der gleichen Frequenz umläuft
wie die Erregerspannung. Wenn die Welle des Resolvers stillsteht, ist die Ausgangsspannung der Sekundärwicklung,
d. h. des Rotors, eine Einphasenspannung, deren Hauptfrequenz die gleiche wie die der Erregerspannung
ist. Die Phase der Ausgangsspannung hängt von der Lage des Rotors ab, so daß eine Drehung des
Resolvers bewirkt, daß das Ausgangssignal mit einer Geschwindigkeit von 360° pro Umdrehung die Phase
ändert. Die sinusförmige Schwingung wird dann einem Kurvenumformer 20c zugeführt, um diese Schwingung
in eine Rechteckschwingung der gleichen Frequenz und Phase umzuformen. Das sich ergebende Istsignal, welches
entsprechend der Lagerückführungs-Information phasenverschoben ist, wird über eine Leitung 24 einer
Diskriminatorschaltung 25, die eine Digital-Analog-Umsetzung bewirkt, zugeführt. Diese erzeugt ein
Gleichspannungsfehlersignal, dessen Größe proportional der Phasendifferenz des dem Eingang zugeführten
Signals ist. Diese Fehlerspannung wird einem Stellglied
23 zugeführt, welches die Vorschubgeschwindigkeit und -richtung des Werkzeugs entsprechend der Größe
und Phase des von dem Diskriminator 25 erzeugten Fehlersignals steuert.
Zum besseren Verständnis der beschriebenen Lageregeleinrichtung wird die Wirkungsweise im einzelnen
erläutert:
Unter der Annahme, daß sich das Werkzeug in der gewünschten Stellung befindet und die Rückführungsschaltung
bzw. der Resolver einen Nullpunkt einnimmt, der in Abständen von 2,5 mm entlang der Maschinenachse
auftritt, sind alle drei Signale, nämlich das Befehlsphasensignal an der Leitung 13ö, das Bezugssignal und
das Istphasensignal in Phase. In diesem Fall erscheint as
ein Fehlersignal mit dem Wert Null am Ausgang des Diskriminators 25, und das Stellglied wird nicht erregt.
Wenn man nun annimmt, daß ein Dimensionsbefehl in das Befehlsregister 14a eingegeben wird, und wenn
man weiter annimmt, daß der Sollwert dieses Befehls größer ist als die Istposition, dann beginnt das Steuerglied
17 die Zahl der Impulse zu verändern, welche in den Befehlsphasenzähler 13a eintreten, und zwar auf
Grund eines Steuersignals an der Leitung 15. Da in diesem Fall die Sollposition größer als die Istposition ist,
wird beim Auftreten des Steuersignals DC eine Doppelzählung in dem Befehlsphasenzähler hervorgerufen.
Das Befehlsphasenausgangssignal an der Leitung 136 beginnt gegenüber der Phasenlage des Bezugssignals
an der Leitung 11 vorzueilen. Da der Werkzeugmaschinentisch nicht sofort anspricht, ist die von dem Resolver
20a eingeführte Phasenverschiebung Null. Das Istphasensignal der Leitung 24 ist mit dem Bezugsphasensignal
der Leitung 11 in Phase. Dies bedeutet, daß das Bezugsphasensignal gegenüber dem Signal der Leitung
24 weiterhin voreilt, bis sich der Tisch zu bewegen beginnt. Der Tisch wird nun beschleunigt, bis die Vorschubgeschwindigkeit
erreicht ist. Der Grad der Beschleunigung ist proportional dem Grad, mit dem sich
die Phasenlage des dem Diskriminator 25 zugeführten Signals verändert. Sobald jedoch der Tisch sich zu bewegen
beginnt, fängt der Resolver 20a an, die Phase des Bezugssignals in einer Richtung zu verschieben, die
entgegengesetzt zu der von dem Befehlsphasenzähler 13a eingeführten Richtung ist. Wenn die maximale Vorschubgeschwindigkeit
erreicht ist, ist die stetige Änderung der Phase, die durch den Befehlsphasenzähler 13a
eingeführt ist, gleich und entgegengesetzt der vom Resolver 20a eingeführten, so daß, wenn sich das System
im Gleichgewicht befindet, eine konstante Phasendifferenz zwischen dem Istphasensignal und dem Sollphasensignal
vorhanden ist.
Da es erwünscht ist, auch bei einer Regelabweichung von mehr als 2,5 mm eine Regelung vorzunehmen, wird
ein Diskriminator mit einem größeren Bereich verwendet. Auch dieser Diskriminator ist in der US-PS
3 173 001 beschrieben und enthält einen reversiblen Zähler, der jedesmal um 1 vorwärts zählt, wenn die
Phase des einen Eingangssignals im Vergleich mit dem anderen Eingangssignal den 360°-Punkt durchläuft.
Außerdem zählt der Zähler jedesmal um den Wert 1 rückwärts, wenn die Phasendifferenz abnimmt und
durch den 360°-Punkt geht. Das Gerät erfaßt daher jeden vollständigen Zyklus der Phasendifferenz und
überlagert dem von dem Diskriminator erzeugten Potential, das einer Phasendifferenz von weniger als 360°
entspricht, für jeden Zyklus ein analoges Regelpotential. Wenn die Phasendifferenz anstatt vorzueilen nacheilt,
wird das analoge Regelpotential abgezogen. Auf diese Weise ist das dem Stellglied der Werkzeugmaschine
zugeführte analoge Gesamtsignal in richtiger Weise der tatsächlichen und gesamten Phasendifferenz
zwischen dem Sollphasensignal und dem Istphasensignal direkt proportional.
Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung in einer Regeleinrichtung beschränkt, bei der die Rückführungsschaltung
zwischen dem Ausgang des Bezugszählers und dem Eingang des Diskriminators liegt. Sie ist
vielmehr auch auf Regeleinrichtungen anwendbar, bei denen die Rückführungsschaltung von dem Befehlsphasenzähler
angesteuert wird, so daß die Rückführungsschaltung zwischen dem Befehlsphasenzähler und dem
Diskriminator liegen kann. Ferner ist der Erfindungsgegenstand auch für Lageregeleinrichtungen geeignet, bei
denen nicht nur eine, sondern mehrere Positionsachsen regelbar sind.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen 409 549/12
Claims (3)
1. Lageregeleinrichtung für ein Maschinenteil, beispielsweise für das Werkzeug einer Werkzeugmaschine,
mit einem die Lager des Werkzeugs verstellenden Stellglied, das von einem Phasendiskriminator
gesteuert wird und das zugleich mit der Verstellung des Werkzeugs einen Resolver verstellt,
dem zur Erzeugung eines entsprechend der Lage des Werkzeugs phasenverschobenen Istphasensignals
ein Bezugssignal mit einer vorgegebenen Bezugsfrequenz zugeführt wird, ferner mit einem Sollphasenzähler,
dessen Ausgangssignal die gleiche Bezugsfrequenz hat wie das Istphasensignal und das
zusammen mit dem Istphasensignal als Sollphasensignal dem Phasendiskriminator zugeführt wird, und
mit einer Dateneingabequelle, entsprechend deren Positionsangaben für das Werkzeug die Phase des
Sollphasensignals verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Dateneingabequelle
gelieferte Sollposition des Werkzeugs in Form einer absoluten Koordinatenangabe in einem
Befehlsregister (14a) und die Istposition ebenfalls in Form einer absoluten Koordinatenangabe in einem
Positionsregister (146) gespeichert ist, daß ein Vergleicher (14c) die absolute Sollkoordinate mit der
Istkoordinate vergleicht und ein dem Vergleich entsprechendes Fehlersignal einem Steuerglied (17) zuführt,
das von der Bezugsfrequenz synchronisiert ist, und daß das den Befehlsphasenzähler (13a) ansteuernde Steuerglied (17) unter dem Einfluß des
Fehlersignals die Frequenz des Sollphasensignals verändert und gleichzeitig die absolute Istkoordinatenangabe
im Positionsregister (146) jeweils um ein Koordinateninkrement verstellt, das der durch die
Änderung des Sollphasensignals hervorgerufenen Positionsänderung des Werkzeugs entspricht.
2. Einrichtung nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet,
daß die Dateneingabequelle dem Steuerglied (17) ein Signal (FR) zuführt, das der Sollvorschubgeschwindigkeit
für das Werkzeug entspricht, und daß das Steuerglied (17) die Frequenzänderung des Sollphasensignals entsprechend der gewünschten
Vorschubgeschwindigkeit vornimmt.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Stellglied (17) zugeführte
Sollsignal (FR) für die Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs von Hand veränderbar ist.
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