DE1538524A1 - Geschwindigkeitsregelschaltung - Google Patents

Description

4734 General Electric Company, Schenectady N=Yο/USA

Geschwindigkeiusregelschaltung

Die Erfindung betrifft eine Gesehwindigkeitsregelsehaltung für numerisch gesteuerte Lageregeleinrichtungen, insbesondere von Bahnregeleinrichtungen (auch Bahnsteuerungen genannt)«

Wenn eine numerisch gesteuerte Zeichenmaschine oder ein !Coordinatograph (siehe das Buch von Claus Keßler "Digitale Signalverarbeitung in der Regelungstechnik", 1962, Seite 195) zum Überprüfen des Programms (das zumeist auf langen Lochstreifen oder Magnetbändern gespeichert ist) von numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen verwendet wird, braucht die Zeichenmaschine nicht mit der gleichen langsamen Geschwindigkeit wie die Werkzeugmaschine zu laufen, da dies zu lange dauern würde_o Denn mitunter dauert die Ausführung eines Programms durch die Werkzeugmaschine 3 bis 4 Stunden., Um derartige Programmötreifen oder -bänder zu überprüfen, ließ man bislang die Zeichenmaschine mit gleicher Geschwindigkeit wie die Werkzeugmaschine laufen» Da die Zeichenmaschine aber keine .erkstücke zu bearbeiten hat, braucht sie auch nicht mit der für die Werkzeugmaschine programmierten Geschwindigkeit zu laufen« Es ist deshalb äußerst wünschenswert, eine Einrichtung zum Überprüfen von Lochstreiren oder Magnetbändern, auf denen das Arbeite- . programm für eine Werkzeugmaschine programmiert ist, mit einer numerisch gesteurten Zeichenmaschine oder durch eine Werkzeugmaschine selbst, indem sie die Zeichenmaschine verwendet, zu überprüfen, die sehr viel schneller läuft, als es bisher möglich war«

BAD ORIGiNAt-O O 9 8 A 1 / U 2 1

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin» eine Geschwindigkeitsregelschaltung zu schaffen, die die Geschwindigkeit einer numerisch gesteuerten Maschine auf einen eingestellten Sollwert regelt, der höher als die programmierte Geschwindigkeit liegt« Ferner soll die Maschine, wann immer möglich, in derjenigen Koordinatenrichtung, in der mit der größeren Geschwindigkeit, gefahren wird, mit der vorgewählten Maximalgeschwindigkeit fahren«,

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Geeuhwindigkeiteregelschaltung geschaffen wird, die gewährleistet, daß eine der Vorechubgeschwindigkeit der Maschine in Richtung der Koordinatenachsen entsprechende Impulsfolgefrequenz niemals eine der Maximalgeschwindigkeit entsprechende vorgewählte Impulsfolgefrequenz überschreitetο Dies wird dadurch erreicht, daß ein Geschwindigkeitssollwertimpulsgeber geschaffen wird, der Impulse mit einer Folgefrequenz liefert, die der maximalen Sollgeschwindigkeit proportional ist. Biese Sollimpulsfolgefrequenz wird mit der der Yorseliubgeschwinüigkeit entsprechenden Vorschubimpulsfolgefrequenz verglichen und ein !Punktionsgenerator in Abhängigkeit von diesem Vergleichsergebnis so gesteuert, daß er solange seine maximale Impulsfolgefrequenz liefert, wie die , VorschubimpiIsfolgefrequenzen für jede Achse gleich der oder niedriger als die Sollimpulsfolgefrequenz sind« Wenn jedoch diese Vorschubimpulsfolgefrequenzen versuchen, die Sollimpulsfolgefrequenz zu übersteigen, schaltet die Maximalgeschwindigkeits=· regelsohaltung den Funktionsgenerator periodisch ein und aus, so daß die Geschwindigkeit in Richtung derjenigen Achse genau gleich der gewünschten Maximalgeschwindigkeit ist, in deren > Richtung mit größter VorseirubgeeelnAciigkeit gefahren wird»

Die Erfindung wird nun auch anhand der beiliegenden Abbildungen eines Ausführungabeispieles näher beschrieben, wobei alle aus der Beschreibung und den Abbildungen hervorgehenden Einzelheiten

009841/14-2Ϊ BAD original

zur Lösung der Aufgabe im Sinne der Erfindung beitragen können und nit dem Willen zur Patentierung in die Anmeldung aufgenommen wurden_β

Figo 1 iet ein Blockschaltbild eines Teils einer numerischen Bahnregeleinrichtung mit einer Geschwindigkeitsragelschaltung gemäß der Erfindung und

Fig» 2 ist eine graphische Darstellung zur Erläuterung der erfindungsgemäBen Regelschaltung_D

In Fig· 1 ist nur soviel von einer bekannten numerischen Bahn -regeleinrichtung dargestellt, wie erforderlich ist, um au verstehen, wie die erfindungegeaäße Regelschaltung für derartige bekannte Einrichtungen verwendet werden kann. Falls der Leser sich fUr eine ausführlichere Beschreibung einer numerischen Bahnregeleinrichtung interessiert, in der die erfindungegeoäüe Regelschaltung verwendet werden kann, sei auf eine in der US-Patentschrift 3 173 οöl beschriebene numerische Bahnregeleinrichtung verwiesen. . .„ „.^

Ein Geschwindigle itssollwertgeber 10, Funktionsgenerator 11 und Distanzzähler 12 und 13 werden in an sich bekannter Weise von einem Programmlochstreifen gesteuert. Diese Quelle numerischer Eingangsdaten ist als Quelle 14 dargestellte Mit Hilfe des Wahlschalters 15 kann das programmierte Geechwindigkeitssollwertsignal PV dee Geschwindigkeitssollwertgebers 10 als Geschwindig«- keitssollwerteignal CV des Funktionsgenerators 11 gewählt werden* Bei dieser Betriebsart wird die Folgefrequenz der Vorsdiubimpulse an den Ausgängen der Distanzzähler 12 uni 13 von dem programmierten Geschwindigkeitssollwertsignal PV in Übereinstimmung mit deq von der Quelle 14 gelieferten Daten geregelte Wenn aLsc das oder der von der Einrichtung geregelte

0 0 9 8 U 17 U 2 1 _BAD

Werkzeug- oder Schreibkopf mit der programmierten Vorschubgeschwindigkeit laufen soll, wird der Schalter 15 in die dargestellte Lage gebracht« Dies ist der Normalbetrieb, bei dem verlangt wird, daß die Vorschubgeschwindigkeit in Richtung beider Achsen mit der programmierten Geschwindigkeit übereinstmmto Wenn jedoch mit der Maximalgeschwindigkeit gefahren werden soll, wird der Schalter 15 in die andere Stellung gebracht, in der dem Funktionsgenerator 11 das Maximalgoschwindigkeitssollwertsignal HV zugeführt wird.

Ein für die Y-Achse vorgesehener Geschwindigkeitsbegrenzungszähler 16 und ein für die X-Achse vorgesehener Geschwindigkeltsbegrenzungszähler 17 vergleichen die Folgefrequenz der von einem Sollwertimpulsgeber 26 gelieferten Sollwertimpulse mit der Folgefrequenz der Vorechubimpulse an den jeweiligen Ausgängen der Distanzzähler 12 und 13o Biese Geschwindigkeitsbegrenzungszähler, die als binärkodierte Dezimalzähler dargestellt sind, sind Vorwärts-Rückwärtszähler und liegen mit ihr^n Vorwärt s zähl eingang en GIi jeweils über Leitungen 18 und 19 an den Ausgängen der Zähler 12 und 13« so daü die Vorschubimpulse Über diese Leitungen zurückgeführt werdenο Die Rückwärtszähleingänge CD der Zäfcuer 16 und 17 sind jeweils über Verknüpfungsglieder, hier sind es UND-Glieder 2o und 21, an den Ausgang des Sollwertimpulsgebers 26 angeschlossen» Dieser Sollwertimpulsgeber liefert beispielsweise Impulse mit einer Folgefrequenz von 33,3 kHz, was im vorliegenden Falle einer Vorschubgeschwindigkeit von 5 m pro Minute (200 Zoll pro Minute) entspricht₀ Die Impulsfolgefrequenz des Sollwertimpulsgebers 26 und mithin die gewählte Maximalvorschubgeschwfadigkeit können jedoch entsprechend dem speziellen Anwendungsfall geändert werden»

0 0 9 8 k 1 / U 2 1 ^ßAD

Ein Einschaltimpulsgeber 22 liefert Einschaltimpulse, dLS, wenn sie dem Punktionsgenerator 11 über das UND-Glied 23 zugeführt werden, ihn veranlassen, mit seiner maximalen Impulsfolgefrequenz, zu arbeiten« Die Polgefrequenz der Einschaltimpulse hängt von den Eigenschaften des Punktionsgenerators ab. Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird der Punktionsgenerator 11 von Einschaltimpulsen von einer Polgefrequenz von 100 kHz angesteuert und etwa mit seiner Maximaxfrequenz betrieben. Dadurch ergibt sich eine maximale Vorschubgeschwindigkeit von

15 m pro min ( 600 Zoll pro min»), wenn dem Funktionsgenerator MaximalsollweAzahlen zugeführt werden» . *

Jetzt soll die Wirkungsweise der Maximalgeschwindigkeitoregel-

schaltung beschrieben werden. Bei dem Vergleicher für die Y-Achse werden Vorschubimpulse über die Leitung 18 zum Vorwärtszähleingang CU des Zählers 16 zurückgeführt» Diese Impulse werden dann in den Zähler durchgelassen, wenn Vorwärtszähldurehschaltiopulse C

erscheinen, was während der ersten Halbwelle jedes Vorschubimpulses der Fall ist« So zählen die Vorschubimpulse den Zähler

16 vorwärts, während die Sollwertimpulse, die dem Rückwärtszähleingang über das UND-Glied 2o zugeführt werden, den Zähler rückwärts zählen» Die Sollwertimpulse werden nur bei Erscheinen der HÜckwärtBzähldurchschaltimpuls Cp gezählt· Die Iapulse Cg j erscheinen während der zweiten Halbwelle der Vorschubimpulse, so daß die Zähler nicht gleichzeitig vorwärts und rückwärts zählen können.

Als ODER-Glieder geschaltete Verknüpfungsglieder 24 und 25 überwachen bzw. dekodieren jeweils den Zählerstand der Zähler 16 und

17 und steuern d e Verknüpfungsglieder 20 und 21 vor den Rückwärtezähleingängen derart in Abhängigkeit vom Zählerstand, daß sie gesperrt werden, wenn der zugehörige Zähler eine vorbestimmte

00 984 1/U21

BAD

Zahl eneicht« So verhindern diese VerknüpfungsgLieder, daß die Zähler bis unter eine vorbeetinjmte Zahl rückwärts, zählen* Bei dieser dargestellten bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Verknüpfungsglleder 24 und 25 an den "wahren¹ Ausgang S der Stufe 1 und den "negierten" Ausgang R der Stuft 8 angeschlossen, so daß sie das zugehörige Verknüpfungsglied 20 oder 21 sperren, wenn der zugehörige Zähler die Ze-ril 8 erreichte In Figo 2a ist dies am Beispiel des Verknüpfungsgliedes 20 und des Zählers 16 bildlich dargestellt»

Ein Verknüpfungsglied 23, ebenfalls ein UND-Gli-sd, steuert die Zuführung der Einschaltinipulse vom Ausgang des Inipulsgebers 22 zum Eingang des Funktionsgenerators 11 in Abhängigkeit* vom Zählerstand beider GeschwindigMtsbegrenzungszähüer 16 und 17o Wenn beide Zähler auf 8 oder 9 stehen, schaltet das Glied 23 die Einschaltimpulse zum Funktionsgenerator 11 durchc Aus Figo 2b ersieht man, daS die Vorschubimpulse die Zähler vorwärtszählen, bis einer der Zähler die Zahl fiull registriert, wobei der "wahre" Ausgang R der Stufe 8 auf Null springt und das Glied 23 gesperrt wird«,. Dadurch verschwinden die Einschaltimpulse vom Eingang des Funktions--. generators 11, so daß der Funktionsgenerator 11 aufhört zu arbeiten, wenn einer der Zähler über 9 zählt, Wenr. dies der Fall ist, erscheinen keine Vorschubimpulse mehr am Ausgang der Zähler 11 und 13, so daß auch die Zähler 16 und 17 keine Vorwärts zähl Im pulse mehr erhalten-,

Der Funktionsgenerator 11 liefert sähe Ausgangsimpul3e stoßweise, da er, wenn er singaschaltet ist, an den Ausgängen des Zählers 12 und 13 Impulse erzeugen kann, deren Folgefrequenz die Folgefrequenz der Sollwertimpulse dee Sollwertimpulsgebers 26 überschreiten kann? Diese stoßweisen Impulsfolgen lassen die Zähler 16 und 17 beispielsweise auf

00984 1/142 1

die Zahlen 1, 2 oder 3 vorwärtszählenο Dies ist eine Folge der natürlichen Zeitverzögerung in den Schaltungen und unter bestimmten Umständen einer höheren Impulsfolgefrequenz der

Ausgangsimpulse des Funktionegenerators 11 im Vergleich zu

der Sollwertimpulsfolgefrequenz« Deshalb können einige

Torschubimpulse auf den Leitungen 18 und 19 erscheinen,

nachdem das UND-Glied 23 bereits gesperrt ist. Dadurch kann es sein, daß die Zähler noch Über die Zahl Hull hinaus· zählen, bei der das UND-Glied 23 gesperzt wird. Die Anzahl der Impulse, die nach dem Sperren, des UND-Gliedes 23 noch ä erscheinen können, ist jedoch begrenzt, so daß die Zähler nicht soweit aufwärts zählen können, daß sie die Zahl 7 erreichen. Dadurch werden Mehrdeutigkeiten vermieden.

Da den Rückwärtszähleingängen CD der Zähler 16, 17 über die Verknüpfungsglieder 20* 21 solange Sollwertimpulse zugeführt werden, wie der Zählerstand über 8 liegt, zählen die Sollwertimpulse die Zähler in den Zahlenbereich zurück, oder halten sie in dem Zahlenbereich, in dem der Funktionsgenerator wieder eingeschaltet wlrd_o Auf diese Weise wird die Ausgangej.apulsfolgefrequenz auf den gewünschten Maximalwert geregelt, wann immer es in Abhängigkeit von den Sollwertzahlen im Punktionsgenerator möglich ist. Wenn es zufällig nicht {

möglich ist, eine Vorschubimpulsfolgefrequenz gleich der Sollwertimpulefolgefrequenz zu halten, bleibt der Funktionsgenerator ständig eingeschaltet und erzeugt so die maximal mögliche Geschwhdigkeit, zu der er unter diesen Umständen fähig ist.

Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, die erfingungsgemäfie Maximalgeschwindigkeitsregelschaltung in einer numerischen Steuerung oder Regeleinrichtung zu verwenden,

009841 / 1 42 1

bei der ein digitales Impulsetellglied zusätzlich zur numerischen· Steuerung derjenigen Art verwendet wird, die einen Sollwert- oder, FUhrungsphasenzähler und ein phasenanaloges Stellglied verwendet» wie es in der eingangs erwähnten Patentschrift beschrieben ist·

BAD ORIGlfMAL
009841/1421

Claims (1)

1. Patentansprüohe

   Geschwindigkeitsregeleinrichtung für numerisch gesteuerte ·: ijageregeieinrichtimgen, insbesondere Bahnregeleinrichtungen, mit einem Funktionsgenerator, der Vorschubimpulse liefert, deren Folgefrequenzen die Vorschubgeschwindigkeiten in Sichtung zweier Vorschubachsen bestimmet, dadurch g e k e η Br ζ e lehne %, daß die Geschwindigkeitsregelschaltung ' einen Sollwertimpulsgeber (26) enthält, dessen Ausgangsimpuls- ™ folgefrequenz dem Sollwert der Vorschubgeschwindigkeit entspricht, und daß an dem Funktionsgenerator(11) und dem Sollwertimpulsgeber (26) Vergleicher (16, 17) angeschlossen sind, die die dem Sollwert der Vorschubgeschwindigkeit entsprechende Impulsfolgefrequenz jeweils mit den Impulsfolgefrequenzen der Vorschubimpulse vergleichen und den Funktionsgenrat or (11) in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis periodisch ein- und ausschalten, bis die mittlere Impulsfolgefrequenz der Vorschubimpulse mit der höheren Frequenz gleich der Impulsfolgefrequenz der Sollwertimpulse ist.

   2ο Geschwindigkeitsregelschaltung nach Anspruch 1, d a d u r ch ä gekennzeichnet, daß als Vergleicher Vorwäfcs-Rückwärtszähler (16, 17) verwendet werden, deren Vorwärfezähleingängen (CU) jeweils die Vorschubimpulse (18, 19) v_ einer Achse zugeführt werden und an die den Zählerstand überwachende Verknüpfungsglieder (24,2o;25, 21) angeschlossen sind, die die Sollwertimpulse, die den Rückwärtszähleingängen (CB) der Zähler (16, 17) zugeführt werden, bei Erreichen eines unteren Zählerstandes (8) sperren, und daß an die Zählerausgänge (S) ein weiteres Verknüpfungsglied (23) angeschlossen ist, das die Impuls^ eines Einschaltimpulsgebers (22) zi£>m Funktionsgenerator -(Ujt) als die Ausgangsimpulae des Funktionsgenerators (11) einschaltende Impulse durchschaltet, wenn beide Zählerstände zwischen dem unteren (8) und einem oberen

   Zählerstand (9) liegen. .■ ■, .. . _A „

   0098A1/H21 bao-ORIGINAL