DE1588359C3 - Einrichtung zur Regelung der Geschwindigkeit eines Einstellorgans - Google Patents

Description

sichtigung einer schwingungsfrei durchzuführenden Stillsetzung des Einstellorgans am Ende des Einstellweges.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Zähler mit den Ausgängen einer ersten und einer zweiten Und-Schaltung verbunden ist, denen jeweils zwei Eingangsbedingungen zugeordnet sind und daß die Eingangsleitungen der ersten Und-Schaltung mit einem Schrittgenerator konstanter Frequenz und mit einer Ausgangsleitung eines Geschwindigkeitsmessers verbunden sind und daß die Eingangsleitungen der zweiten Und-Schaltung mit dem Schrittgenerator variabler Frequenz und über einen Inverter mit der Ausgangsleitung des Geschwindigkeitsmessers verbunden sind, und daß Ausgangsleitungen einer Gruppe von Und-Schaltungen, denen jeweils zwei Eingangsbedingungen zugeordnet sind, mit ersten Eingangsleitungen von zwei bistabilen Kippschaltungen verbunden sind, und daß jeweils erste Eingangsleitungen der Und-Schaltungen mit Ausgangsleitungen des Geschwindigkeitsmessers verbunden sind, und daß zweite Eingangsleitungen der Und-Schaltungen mit Ausgangsleitungen der Zählstufen des Zählers verbunden sind und daß die Zählstufen mit Annäherung an die Endstellung des Zählers in einer Reihenfolge mit den Und-Schaltungen verbunden sind, in der an den Eingangsleitungen der Und-Schaltungen mit abnehmenden Geschwindigkeiten des Geschwindigkeitsmessers Signale auftreten, und daß zweite Eingangsleitungen der bistabilen Kippschaltungen mit der Ausgangsleitung des Geschwindigkeitsmessers verbunden sind, an der ein Signal auftritt, wenn der Geschwindigkeitsmesser die Geschwindigkeit des Schrittgenerators überschreitet, und daß die Ausgangsleitungen der einen bistabilen Kippschaltung mit einer Antriebsbetätigung und die Ausgangsleitungen der anderen bistabilen Kippschaltung mit einer Bremsbetätigung des Schrittgenerators variabler Frequenz verbunden sind.

Aus einer solchen Anordnung ergibt sich der Vorteil, daß die Geschwindigkeit des Einstellorgans in einem Abschnitt vor Erreichen der Endstellung stufenweise geprüft wird, und daß abhängig von dieser Prüfung die Antriebsgeschwindigkeit des Einstellorgans entweder durch den Schrittgenerator konstanter Frequenz oder durch den Schrittgenerator der höheren variablen Frequenz bestimmt wird. Daraus ergibt sich somit der Vorteil, daß die Geschwindigkeit des Einstellorgans vor dem Erreichen der Endstellung automatisch derart geregelt werden kann, daß das Einstellorgan in der Endstellung schwingungsfrei stillgesetzt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Abbildungen näher erläutert. Das in F i g. 1 dargestellte Einstellorgan 8 wird durch den Schrittgenerator variabler Frequenz 10 angetrieben. Der Schrittgenerator 10 ist als Elektromotor ausgebildet, der mit den Steuerschaltungen 12 und 13 verbunden ist. Die Steuerschaltung 13 enthält die beiden bistabilen Kippschaltungen 14 und 16, wobei eine der Eingangsleitungen der bistabilen Kippschaltung über die Und-Schaltung 18 und die andere Eingangsleitung über die Oder-Schaltung 19 angesteuert wird. Die bistabile Kippschaltung 14 steuert die Antriebsbetätigung und die bistabile Kippschaltung 16 die Bremsbetätigung des Schrittgenerators 10. Ein Zähler 20 ist mit der bistabilen Kippschaltung 16 verbunden, um diese zurückzustellen, wenn sich der Zähler 20 in der Nullstellung befindet. Wenn das Einstellorgan 8 durch die Steuerung des Schrittgenerators 10 eine Einstellbewegung ausführt.

wird der Zähler 20 eingestellt, abhängig von der Anzahl der Einstellschritte, die das Einstellorgan 8 ausgeführt hat. Der Zähler 20 wird vor Ausführung einer Einstellbewegung des Einstellorgans 8 in eine Zählstellung voreingestellt, deren Wert von der Größe der auszuführenden Einstellbewegung abhängig ist. Bei Durchführung der Einstellbewegung läuft der Zähler von seiner Voreinstellung bis in die Nullstellung, wobei die Voreinstellung des Zählers der Anfangsstellung des Einstellorgans 8 und die Null-Stellung des Zählers der Endstellung des Einstellorgans 8 entspricht. Die Ausgangsleitungen der beiden Und-Schaltungen 22 und 24 sind mit dem Zähler 20 verbunden. Diese haben den Zweck, dem Zähler die für den Ablauf der Zählung erforderlichen Einstellimpulse zuzuführen. Der Schrittgenerator 10 ist mit dem Synchronschalter 26 verbunden, durch den die vom Schrittgenerator 10 abgeleiteten Schrittimpulse dem Schrittgenerator 28 konstanter Frequenz und einer Eingangsleitung der Und-Schaltung 22 zugeführt werden. Der Schrittgenerator 28 konstanter Frequenz ist mit der Eingangsleitung einer zweiten Und-Schaltung 24 verbunden, deren Ausgangsleitung mit der Eingangsleitung des als elektronischer Tachometer 30 ausgebildeten Geschwindigkeitsmessers verbunden ist. Das Tachometer 30 erzeugt an einer Ausgangsleitung 32 eine Spannung, wenn die Impulsfrequenz an der Eingangsleitung des Tachometers kleiner ist, als die Impulsfrequenz des Schrittgenerators konstanter Frequenz 28. Dem Zähler 20 und dem Tachometer 30 werden über die Und-Schaltung 24 die von dem Schrittgenerator konstanter Frequenz 28 abgeleiteten Schrittimpulse zugeführt. Das Signal der Ausgangsleitung 32 ist ferner über eine Inverterschaltung 34 mit einer Eingangsleitung der Und-Schaltung 22 und über die Und-Schaltung 18 mit einer Eingangsleitung der bistabilen Kippschaltung 14 für die Antriebsbetätigung und mit einer Eingangsleitung der bistabilen Schaltung 16 für die Bremsbetätigung des Einstellorgans verbunden. Wenn das Tachometer 30 eine Geschwindigkeit anzeigt, die größer ist als die Frequenz des Schrittgenerators 28, so entfällt das an der Ausgangsleitung 32 bestehende Signal, wodurch am Ausgang des Inverters 34 ein Signal entsteht. Dieses bewirkt an einer Eingangsleitung der Und-Schaltung 22 die öffnung dieser Und-Schaltung, wodurch Ausgangsimpulse des Schrittgenerators variabler Frequenz 10 zum Zähler 20 und zum Tachometer 30 übertragen werden.
Am Tachometer 30 sind weitere Ausgangsleitungen 51,52,54 und 58 vorgesehen, an denen Ausgangssignale auftreten, die von der jeweiligen Betriebsgeschwindigkeit des Tachometers abhängen. An diesen Leitungen treten Signale auf, wenn das Tachometer 30 eine bestimmte Geschwindigkeit überschreitet. Diese Geschwindigkeitswerte sind derart abgestuft, daß bei einer Mindestfrequenz an der Ausgangsleitung 58, bei einer nächst kleineren Mindestfrequenz an der Leitung 54, bei einer nächst kleineren Frequenz an der Leitung 52 und bei einer kleinsten Frequenz an der Leitung 51 ein Ausgangssignal auftritt. Diese Ausgangssignale werden ersten Eingangsleitungen der Und-Schaltung 41, 42, 44, und 48 zugeführt, deren zweite Eingangsleitungen mit aufeinanderfolgenden Zählstufen des Zählers 20 verbunden sind. An diesen Ausgangsleitungen

⁶S des Zählers 20 entstehen Signale, wenn der Zähler die Zählstellung der jeweiligen Zählstufe einnimmt. Die Ausgangsleitungen dieser Und-Schaltungen sind über die Oder-Schaltungen 19 mit einer Eingangsleitung der

bistabilen Kippschaltung 14 und mit einer Eingangsleitung der bistabilen Kippschaltung 16 verbunden.

Die bistabilen Kippschaltungen 14 und 16 sind vor Beginn einer Einstellbewegung des Einstellorgans in der Ruhestellung, und an der Ausgangsleitung 32 des Tachometers 30 besteht ein Signal. An den anderen Ausgangsleitungen 51, 52, 54 und 58 des Tachometers bestehen zu diesem Zeitpunkt keine Signale. Der Zähler 20 erhält zur Ausführung einer Einstellbewegung des Einstellorgans 8 eine Voreinstellung, die der Anzahl der auszuführenden Einstellschritte proportional ist. Die Einstellbewegung wird eingeleitet durch ein Treibersignal an der Klemme 62 der Und-Schaltung 18, wodurch die bistabile Kippschaltung 14 zur Antriebsbetätigung des Schrittgenerators variabler Frequenz 10 umgestellt wird. Die Schrittimpulse des Generators 10 bewirken über den Schalter 26 eine Synchronsteuerung des Schrittgenerators 28, dessen Impulse über die Und-Schaltung 24 dem Zähler 20 zugeführt werden. Nach Ablauf einiger Schrittimpulse erreicht das Tachometer 30 eine Geschwindigkeit, die der Betriebsfrequenz und des Schrittgenerators 28 entspricht, so daß das Ausgangssignal der Leitung 32 entfällt. Die vom Generator 10 variabler Frequenz ausgehenden Schrittimpulse werden dadurch über die Und-Schaltung 22 zu dem Zähler 20 und dem Tachometer 30 übertragen. Nach Beginn der Einstellbewegung nimmt die Geschwindigkeit des Schrittgenerators 10 zu. wodurch die Einstellbewegung des Einstellorgans 8 beschleunigt wird. Durch diese Beschleunigung wird erreicht, daß das Einstellorgan mit größtmöglicher Geschwindigkeit seine Endstellung erreichen kann. Das Einstellorgan wird kurz vor dem Erreichen stufenweise auf eine Geschwindigkeit abgebremst, die der Frequenz und des Schrittgenerators konstanter Frequenz 28 entspricht. Dadurch wird ein Überlaufen der Endstellung vermieden, wodurch das Einstellorgan schwingungsfrei in der Endstellung stillgesetzt werden kann.

Während der Bewegung des Einstellorgans ergeben sich an den Ausgangsleitungen 51, 52, 54 und 58 des Tachometers 30 Signale, die in Abhängigkeit der Geschwindigkeit abgestuft sind, d. h. an der Leitung 58 liegt ein Ausgangssignal vor, wenn das Tachometer eine bestimmte Geschwindigkeit anzeigt. Bei einer Geschwindigkeit, die um einen bestimmten Betrag niedriger ist, zeigt auch die Leitung 54 ein Signal an. Auch die Leitungen 52 und 51 erhalten Signale, wenn sich die Geschwindigkeit des Tachometers um entsprechende Beträge ermäßigt hat. Diese Ausgangssignale des Tachometers 30 sind an den Und-Schaltungen 41, 42, 44 und 48 wirksam, die auch Eingangssignale aus den Zählstufen des Zählers 20 erhalten, die der Endstufe Null vorgeordnet sind. Wenn z. B. die Geschwindigkeit des Schrittgenerators veränderlicher Frequenz 10 vom Tachometer 30 ein Eingangssignal erhält, wenn sich der Zähler 20 z. B. drei Zählstufen vor der Endstellung befindet, so entsteht an der Und-Schaltung 44 ein Ausgangssignal, das die Kippschaltung 16 zur Bremsbetätigung des Schrittgenerators 10 umschaltet, wodurch die Steuerschaltung 12 zur Herabsetzung der Geschwindigkeit des Schrittgenerators 10 beeinflußt wird.

Das Ausgangssignal der Und-Schaltung 44 wird über die Oder-Schaltung 19 auch einer Eingangsleitung der bistabilen Kippschaltung 14 zugeführt, wodurch die Antriebsbetätigung unterbrochen wird. Ausgangslcitungen der bistabilen Kippschaltungen 14 und 16 sind mit der Und-Schaltung 59 verbunden, die dazu dienen kann, den Antrieb des Schrittgenerators 10 zu unterbrechen.

wenn beide Kippschaltungen zurückgestellt sind.

Wenn durch die Bremsbetätigung die Geschwindigkeit des Schrittgenerators 10 kleiner wird, als die Frequenz des Generators konstanter Frequenz 28, entsteht an der Ausgangsleitung 32 des Tachometers 30 ein Signal, wodurch die Zählersteuerung durch die Signale des Schrittgenerators 28 bei ermäßigter Geschwindigkeit weitergeführt wird. Der Übergang der Steuerung vom Schrittgenerator 10 auf den Schrittgenerator 28 erfolgt stetig durch die Synchronisation des Schalters 26. Das Ausgangssignal an der Leitung 32 bewirkt die Rückstellung der bistabilen Kippschaltung 16 und die Einstellung der bistabilen Kippschaltung 14, wodurch die Bremsbetätigung unterbrochen und die Antriebsbctätigung bei einer geringeren Geschwindigkeit für den Antrieb des Schrittgenerators 10 wieder aufgenommen wird. Wenn der Zähler 20 die Null-Stellung erreicht, sind die beiden bistabilen Kippschaltungen 14 und 16 zurückgestellt, wodurch das Einstellorgan 8 in seiner Endstellung stillgesetzt wird.

Die Fig.2 zeigt weitere Einzelheiten einer Schaltung gemäß der Darstellung nach Fig. 1. Die Steuerschaltung 73 enthält die beiden bistabilen Kippschaltungen 74 und 76 zur Antriebs- und Bremsbetätigung der Steuerschaltung 72. Ein Adressenspeicher 78, der mit dem Zähler 80 verbunden ist, hat den Zweck, die für die Endstellung des Einstellorgans 8 erforderliche Adresse im Zähler 80 voreinzustellen. Die Und-Schaltungen 82, 86, 92 und % und die Oder-Schaltungen 84, 88, 94 und 98 sind dazu bestimmt, die beiden bistabilen Kippschaltungen 74 und 76 für die Antriebs- und Bremsbetätigung des Schrittgenerators veränderlicher Frequenz 70 einzustellen, bzw. zurückzustellen. Der übrige Teil 72 der Steuerschaltung enthält 8 Und-Schaltungen 101 bis 108, 4 bistabile Kippschaltungen 111 bis 114 und 4 Treiberschaltungen 121 bis 124.

Das Tachometer 30 enthält einen Integrator 130, dem die für die Steuerung des Zählers 80 vorgesehenen Schrittsignale nach Verstärkung durch den Verstärker 131 zugeführt werden. Die integrierte Spannung wird durch eine Anzahl von Schwellwertdetektoren 13Z 1141, 142, 144 und 148 abgetastet. Der mit der Klemme 132 verbundene Inverter bewirkt eine Umkehrung der entsprechenden Ausgangsspannung.

Vor Beginn eines Einstellvorganges sind alle bistabilen Kippschaltungen zurückgestellt, und die Ausgangsleitung 32 des Tachometers 30 führt ein Ausgangssignal. Wenn z. B. der Zähler 80 132 Schritte in der Vorwärtsrichtung ausführen soll, wird die binär codierte Zahl 132 im Zähler 80 voreingestellt und der Leitung 150 ein Signal zugeführt. Die bistabile Kippschaltung 74 bewirkt eine Antriebsbetätigung des Motors für den Schrittgenerator 70 in der Vorwärtsrichtung. Der Schrittgenerator konstanter Frequenz 28 wird durch den Schalter 26 synchronisiert. Nach zwei Einstellschritten erreicht das Tachometer 30 die Frequenz des Generators 26, so daß an der Leitung 32 das Ausgangssignal des Tachometers entfällt. Von diesem Zeitpunkt an erhält der Schrittgenerator 70 eine konstante Bcschleunigung seiner Geschwindigkeit, wodurch das Tachometer 30 und der Zähler 80 mit entsprechender Geschwindigkeit betrieben werden. Die Und-Schaltungen 41,42.44 und 48 erhalten bei bestimmten Geschwindigkeitswerten des Tachometers 30 Eingangssignale, wobei bei Vorhandensein weiterer Eingangssignale, die aus den Zählstufen des Zählers 80 den zugeordneten Und-Schaltungen zugeführt werden, an deren Ausgangsleitungen Signale abgeleitet werden.

Dadurch werden über die Leitung 160 die bistabile Kippschaltung 74 für die Antriebsbetätigung des Schrittgenerators 70 zurückgestellt und die bistabile Kippschaltung 76 für die Bremsbetätigung eingestellt. Wenn die Geschwindigkeit des Schrittgenerators die Geschwindigkeit des Generators 28 unterschreitet, entsteht an der Leitung 32 ein Signal, so daß die weitere Steuerung des Tachometers 30 und des Zählers 80 durch den Schrittgenerator 28 übernommen wird.

Durch das Signal der Leitung 32 werden ferner die bistabile Kippschaltung 76 für die Bremsbetätigung zurückgestellt und die bistabile Kippschaltung 74 für die Antriebsbetätigung eingestellt, um das Einstellorgan 8 mit ermäßigter Geschwindigkeit weiter einzustellen. Wenn der Zähler 80 seine Null-Stellung erreicht, werden die beiden bistabilen Kippschaltungen 74 und 76 über die Oder-Schaltungen 88 und 98 zurückgestellt. Der Motor 70 kommt dadurch zum Stillstand.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

509533/136

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einrichtung zur Regelung der Geschwindigkeit eines Einstellorgans, das durch einen Schrittgenerator variabler Frequenz in einer vorgewählten Anzahl von Einstellschritten von einer Anfangs- in eine Endstellung bewegt wird, mit einem Zähler, durch den die Einstellschritte gezählt werden und mit einer Regelschaltung, durch welche das Einstellorgan zwischen der Anfangs- und der Endstellung in einer ersten Anzahl von Einstellschritten mit einer höheren und in einer zweiten Anzahl von Einstellschritten mit einer niedrigeren Einstellgeschwindigkeit bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (20) mit den Ausgängen einer ersten und einer zweiten Und-Schaltung verbunden ist, denen jeweils zwei Eingangsbedingungen zugeordnet sind, und daß die Eingangsleitungen der ersten Und-Schaltung (24) mit einem Schrittgenerator (28) konstanter Frequenz und mit einer Ausgangsleitung (32) eines Geschwindigkeitsmessers (30) verbunden sind, und daß die Eingangsleitungen der zweiten Und-Schaltung (22) mit dem Schrittgenerator variabler Frequenz (10) und über einen Inverter (34) mit der Ausgangsleitung des Geschwindigkeitsmessers verbunden sind, und daß Ausgangsleitungen einer Gruppe von Und-Schaltungen (41 bis 48), denen jeweils zwei Eingangsbedingungen zugeordnet sind, mit ersten Eingangsleitungen von zwei bistabilen Kippschaltungen (14,16) verbunden sind, und daß jeweils erste Eingangslei-■ tungen der Und-Schaltungen mit Ausgangsleitungen (51 bis 58) des Geschwindigkeitsmessers verbunden sind, und daß zweite Eingangsleitungen der Und-Schaltungen mit Ausgangsleitungen der Zählstufen des Zählers verbunden sind, und daß die Zählstufen mit Annäherung an die Endstellung des Zählers in einer Reihenfolge mit den Und-Schaltungen (41 bis 48) verbunden sind, in der an den Eingangsleitungen der Und-Schaltungen mit abnehmenden Geschwindigkeiten des Geschwindigkeitsmessers Signale auftreten, und daß zweite Eingangsleitungen der bistabilen Kippschaltungen (14, 16) mit der Ausgangsleitung (32) des Geschwindigkeitsmessers verbunden sind, an der ein Signal auftritt, wenn der Geschwindigkeitsmesser die Geschwindigkeit des Schrittgenerators (28) überschreitet, und daß die Ausgangsleitungen der einen bistabilen Kippschaltung (14) mit einer Antriebsbetätigung und die Ausgangsleitungen der anderen bistabilen Kippschaltung (16) mit einer Bremsbetätigung des Schrittgenerators (10) variabler Frequenz verbunden sind (F i g. 1).

   Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung der Geschwindigkeit eines Einstellorgans, das durch einen Schritt-Generator variabler Frequenz in einer vorgewählten Anzahl von Einstellschritten von einer Anfangs- in eine Endstellung bewegt wird, mit einem Zähler, durch den die Einstellschritte gezählt werden und mit einer Regelschaltung, durch welche das Einstellorgan zwischen der Anfangs- und der Endstellung in einer ersten Anzahl von Einstellschritten mit einer höheren und in einer zweiten Anzahl von Einstellschritten mit einer niedrigeren Einstellgeschwindigkeit bewegt wird.

   Es ist bekannt. Einstellorgane, die z. B. als bewegte Tragarme für die Einstellung von Magnetköpfen an Plattenspeichern oder als einstellbare Träger von Werkstücken für die Bearbeitung der Werkstücke in Werkzeugmaschinen in einer vorgewählten Anzahl von Einstellschritten von einer Anfangs- in eine Endstellung zu bewegen. Durch die Endstellung des Einstellorgans erreicht z. B. der Magnetkopf die gewünschte Spur einer Magnetplatte, an der eine Aufzeichnung/Abfühlung von Daten durchgeführt werden soll.

   Einstellorgane dieser Art können mit kurzen Einstellzeiten betrieben werden, wenn das Einstellorgan in einem ersten Zeitabschnitt seines Bewegungsablaufs mit einer hohen Einstellgeschwindigkeit und am Ende seines Bewegungsablaufs mit einer ermäßigten Einstellgeschwindigkeit an die Endstellung herangeführt wird. Eine Ermäßigung der Einstellgeschwindigkeit kurz vor Erreichen der Endstellung ist notwendig, um eine schwingungsfreie Stillsetzung des Einstellorgans in der Einstellung zu ermöglichen. Bekannte Einrichtungen (USA.-Patent 29 79 972. Spalte 2) zur Regelung der Geschwindigkeit von Einstellorganen sind so ausgebildet, daß den Antriebsmitteln des Einstellorgans ein Zähler zugeordnet ist, an dem zur Durchführung einer Einstellbewegung eine erste und eine zweite Zählstellung markiert werden. Das Einstellorgan beginnt seine Einstellbewegung mit einer hohen Einstellgeschwindigkeit, bis der mitlaufende Zähler seine erste markierte Zählstellung erreicht, in welcher ein Steuersignal erzeugt wird. Dieses bewirkt eine Umschaltung der Antriebsmittel, wodurch das Einstellorgan mit einer kleineren Einstellgeschwindigkeit weiter bewegt wird, bis dieses seine Endstellung erreicht, die durch die zweite markierte Zählstellung des Zählers markiert ist. Die erste Zählstellung des Zählers kann abhängig von der Größe der Einstellbewegung wahlweise so markiert werden, daß sich die Geschwindigkeit des Einstellorgans bei Erreichen der Endstellung, die durch die zweite Markierung des Zählers bestimmt wird, soweit ermäßigt hat, daß das Einstellorgan in der Endstellung schwingungsfrei stillgesetzt werden kann.

   Bekannte Einrichtungen dieser Art haben den Nachteil, daß die verschiedenen Einstellgeschwindigkeiten während der beiden Zeitabschnitte konstant sind, in Einstellbereichen, die durch die erste Markierung des Zählers bestimmt werden. Das Einstellorgan kann jedoch nur dann Einstellwege beliebiger Größe mit größtmöglicher Einstellgeschwindigkeit zurücklegen, wenn die erste Markierung des Zählers an die Länge des Einstellweges jeweils entsprechend angepaßt ist.

   Um dies zu erreichen, wären also Verschiebungen der ersten Zählermarkierung erforderlich, deren Vorherbestimmung schwierig ist, und deren Ausführung einen hohen Aufwand an Schaltmitteln erfordern würde.
   Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die

   60. Geschwindigkeit eines Einstellorgans, das durch einen Schritt-Generator variabler Frequenz in einer vorgewählten Anzahl von Einstellschritten von einer Anfangs- in eine Endstellung bewegt wird, so zu regeln, daß die jeweiligen Einstellbewegungen des Einstellorgans bei zunehmender Länge des Einstellweges mit größeren Anfangsgeschwindigkeiten durchgeführt werden können. Dadurch werden die Einstellzeiten des Einstellorgans wesentlich ermäßigt, auch unter Berück-