DE1763761B2

DE1763761B2 - Digitale stelleinrichtung mit vielphasensteuerung

Info

Publication number: DE1763761B2
Application number: DE19681763761
Authority: DE
Inventors: Kiyokazu Yoshioka Masahiro Iida Hajime Ando Takeo Shinagawa Hiroshi Tokio Okamoto
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1967-08-03
Filing date: 1968-08-03
Publication date: 1972-11-30
Also published as: DE1763761A1; GB1232855A; US3512064A; FR1584099A

Description

Die Erfindung betrifft eine digitale Stelleinrichtung it Vielphasensteiierung unter Verwendung einer Verkrbefehlseinrichtiing zur Erzeugung eines Verteilerfehlssignals mit einer Wicderholimgspcriodc von Soll-Vorschubgeschwindigkeit auf Grund eines von ißcn anliegenden ersten Informationssignals und zur Vorgabe der Soll-Vorschubgeschwindigkeit für das gesteuene Element eines Verteilers zur Erzeugung eines Verteilersignals, das jede Änderungsstufe und Richtung in der Stellung des gesteuerten Elements auf Grund eines zweiten Informationssignals angibt, das die Art der Verteilung festlegt, einer Antriebseinrichtung mit einem an eine Antriebsstufe angekoppelten Vielphasendetektor zur Erzeugung einer Vielzahl von Nachweissignalen mit jeweilr vorgegebenen Phasen unterschieden, mit einem Einstell-Phasenwähler zur Auswahl aufeinanderfolgender Einstell-Phasensignale entsprechend den Phasenstufen der Nachweissignale in Abhängigkeit von dem Verteilersignal, mit einem Phasendiskriminator und einem Leistungsverstärker sowie mit einer Antriebsstufe, an die das gesteuerte Element angekoppelt ist.

Die Antriebseinrichtung stellt eine geschlossene Regelschleife dar, womit ein rehlersignal entsprechend dem Wert des Einstell-Phasensignals zum Verschwinden gebracht wird. Eine derartige Stelleinrichtung gehört im wesentlichen einer von drei Gruppen an, einem phasenmodulierten System, einem System mit einem Schrittschaltmotor oder einem Stellungs-Phasensystem.

In einer Stelleinrichtung nach der japanischen Patentschrift 498 676 können während Beschleunigungsoder Verzögerungsperioden der Antriebsstufe, wo also der Unterschied zwischen der Soll-Vorschubgeschwindigkeit und der Ist-Vorschubgeschwindigkeit des gesteuerten Elements vergleichsweise groß ist, große Nachlauffehler auftreten. Die Soll-Vorschubgeschwindigkeit ist proportional der Impulsfrequenz des Verteilerbcfehlssignals. Wenn z. B. ein Gleichspannungsmotor als Vorschubmotor innerhalb der Antriebsstufe benutzt ist, ist das Verhältnis cJes erzeugten Drehmoments des Vorschubmotors zu dem Trägheitsmoment des gesteuerten Elements (also das Verhältnis Antriebsmoment/Trägheitsmomen*) kleiner während einer Beschleunigungsperiode, so daß die Einstellzeit vergleichsweise lang ist, während der das System eine kinetische Energie entsprechend der Soll-Vorschubgeschwindigkeit aufnimmt. Infolgedessen steigt auch bei vergleichsweise kleiner mechanischer Verzögerung, als Differenz zwischen der Soll-Stellung des gesteuerten Elements auf Grund der Anzahl der Verteilersignale und der Ist-Stellung desselben der Nachlauf steil an. Im ungünstigsten Fall kann dai gesteuerte Element der Soll-Stellung nicht folgen. Ein weiterer Nachteil bei Verwendung eines Schrittschaltmotors oder eines 01-druckmotors als Vorschubmotor ist, daß das Drehmoment-Trägheits-Verhältnis des Antriebssystems vergleichsweise groß ist. Die Ansteigszeit muß jedoch sehr kurz sein. Wenn dann der Nachlauf innerhalb eines schmalen Bereichs liegt, tritt eine plötzlicht- mechanische Verzögerung innerhalb der Antriebsstufe auf.

Die USA.-Patentschrift 3 002115 beschreibt ein System zur Einhaltung des Nachlaufs innerhalb eines vorgegebenen Bereichs, wo jede Servoeinrichtung einen umsteuerbaren Binärzähler enthält. Derselbe zählt eine normalisierte Impulsfolge (entsprechend einem Verteilersignal) und außerdem einen Gegenkoppelimgspuls (Stellungsnachweisimpuls), der durch einen Elektromotor erzeugt wird, jeweils, wen sich das von einem Stellmotor angetriebene gesteuerte Element um ;inen bestimmten Einheitsbetrag weiterbewegt I.at. Der aus den genannten Impulskomponenten zusammengesetzte Puls wird in geeigneten

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Zeitpunkten ausgesetzt, wenn der in dem Zähler ent- eine vorgegebene Phasendifferenz gegenüber dem haltene Wert (Nachlauf) größer als ein vorgegebener Einstellphasensignal hat, welches aus den vielphasigen Wert wird. Dieses System ist in seinen Abmessungen Nachweissignalen ausgewählt ist. Das Alarmphasenunerwünscht groß, da ein umsteuerbarer Zähler, eine signal bewirkt eine Änderung des Verteilerbefehls-Steuerschaltung für denselben, ein Stellungsnacaweis- 5 signals, so daß Befehlssignale unter jeweiliger Berückgenerator, eine Synchronisierungsschaltung für die sichtigung des maximal zulässigen Nachlaufs aus-Stellungsnachweisimpulse sowie weitere Schalistufen gegeben werden.

erforderlich sind. Außerdem kann dieses System von Diese unmittelbare Einwirkung auf den Vorschub

Störimpulsen beeinträchtigt werden. ermöglicht es, daß ein Sollpunkt des gesteuerten

Durch die deutsche Auslegeschrift 1158 621 ist eine io Elements mit hoher Genauigkeit eingefahren wird,

programmgesteuerte Regeleinrichtung für Werkzeug- Dieses ist sowohl bei Anwendung eines Elektromotors,

maschinen bekanntgeworden, welche in wenigstens eines Schrittschaltmotors oder eines Öldruckmotors

zwei Vorschubrichtungen mit einem taktgesteuerten als Stellmotor möglich.

Interpolator für die Sollwertvorgabe der Vorschub- Wenn zwei Digitaleinrichtungen jeweils eine für die antriebsregler arbeitet. Bei dieser Einrichtung wird 15 X- und eine für die Y-Koordinate vorgesehen sind ein unzulässig großer Nachlauf dadurch ausgeschaltet, und jeweils Verteilersignale für die X- und Y-Achse daß ein Regler von dem jeweiligen Maßhaltigkeits- in die X- und Y-AnIr bsstufe eingespeist werden, fehler als Regelgröße und von der zulässigen Maß- kann eine vorgegebene Funktion durch die Summe toleranz als Führungsgroße beaufschlagt wird, wobei der beiden Verteilersignale für die jeweiligen Achsen der Regler die Taktfrequenz des Interpolators im 20 dargestellt werden. Dabei erfolgt die Einstellsteuerung Sinner eine höchstmöglichen Vorschubgeschwindig- des gesteuerten Elements längs einer Kurve in der keit beeinflußt. Mit dieser Einrichtung soll einerseits XY-Ebene, die durch die genannte Funktion dareine zu große Nacheilung des Werkzeugs und damit gestellt wird. In diesem Fall stellen die X- und Y-Nacheine unzulässige Maßhaltigkeitsabweichung verhindert laufe jeweils eine X- bzw. Y-Abweichungskomponente und andererseits die höchstmögliche VorsAubge- 25 der Ist-Stellung gegenüber der Soll-Stellung auf der schwindigkeit des Werkzeugs sichergestellt werden. gerannten Kurve dar. Bei einer solchen numerischen Allerdings erfolgt eine Einwirkung nur in aufeinander- Kurvensteuerung kann man mit einf r herkömmlichen folgenden Interpolationsabschnitten, da de- Aegel- Aritriebsstufe unter Verwendung eines Elektromotors kreis auf den Taktgeber einwirkt. Der Vorschub inner- nur unter Schwierigkeiten die Nachläufe innerhalb halb eines jeden Interpolationsabschnittes zwischen 30 vorgegebener Werte halten. Dagegen ermöglicht die zwei aufeinanderfolgenden Festpunkten kann nicht Erfindung übenaschenderweise eine vollständige Erbecinflußt we_:den. Infolgedessen können Nachlauf- füllung der Genauigkeitsanforderungen für die Nachfehler erst verspätet innerhalb des nachfolgenden iaufcharaktcristik.

Interpolationsabschnittes ausgeglichen werden. Da- Die Einrichtung nach der Erfindung hat einen ver-

dr.rch können sich unerwünscht große Gesamtfehler 35 gleichsweise einfachen Aufbau. Eine Beeinflussung

einstellen. durch Störimpulse ist infolge der Anwendung der

Aufgabe der Erfindung ist es, den Nachlauf inner- Mehrphasentechnik ausgeschaltet,
halb eines voreinstellbaren Bereichs zu halten, und Ein weiterer überraschender Vorteil der Erfindung zwar auf dem gesamten Stellweg, also auch innerhalb liegt in der Verwirklichung eines gleichmäßigen Ander einzelnen Interpolationsabschnitte. 40 triebs. Wenn ein Schrittschaltmotor oder ein Öldruck-

Diese Aufgabe wird npch der Erfindung dadurch motor als Vorschubmotor benutzt wird und wenn in gelöst, daß eine Alarmphasenstufe dem Vidphasen- einem solchen System die Antriebsstufe beschleunigt detektor nachgeschaltet ist und mittels des Verteiler- oder verzögert wird, indem man mit einer Taktperiode signals ein Alarmphasensignal mit einer vorgegebenen entsprechend einer Exponentialfunktion das Taktver-Phasenbeziehuns zu dem Einstell-Phasensignal er- 45 hältnis des genannten Verteilersteuersignals einseitig zeugt, daß an die Alarmphasenstufe eine Alarmstufe ohne Rücksicht auf die ^xrägheit der Antriebsstufe zu- Erzeugung eines Alarmsignals und an die Alarm- einstellt, um den starken Anstieg der mechanischen stu^fe eine Alarmsteuerstufe zur Erzeugung eines Ver- Verzögerung auszuschalten, wird die mechanische teilersteuersignals angekoppelt ist und daß eine νοτ. Verzögerungsenergie steil ansteigen, bis die Antriebsdem Verteiiersteuersignal beaufschlagte Verteile- 50 stufe die kinetische Energie entsprechend der Soll-Vorsteuerstufe zwischen die Verteilerbefehlseinrichtung Schubgeschwindigkeit gespeichert hat. Damit wird der und den Verteiler eingefügt ist. Vorschubmotor durch das erzeugte Drehmoment be-

Die Anwendung der an sich bekannten Vielphasen- einflußt, da der Unterschied zwischen der tatsächlich steuerung bedeutet nicht nur einen Unterschied der wirksar.en mechanischen Zeitkonstanten der Antriebs-Meßtechnik, sondern ermöglicht es auch, die Einstell- 55 stufe und der Zeitkonstanten der genannte Exponendrehbewegung von Wellen zu steuern, weil die An- tialfunktion nicht unbedingt klein ist. Dagegen wird wendung dieser Phasensignale die Einhaltung eines nach der Erfindung das Verteiierbefehlssignal in Abvergleichsweise geringen maximalen Winkelfehlers hängigkeit von dem Alarmsignal gesteuert, das aus ermöglicht. Ein überraschender Vorteil der Erfindung den vielphasigen Nachweissignalen für die Stellung wird darin gesehen, daß die Ausgabe der Interpola- 60 des gesteuerten Elements abgeleitet wird. Damit wire tionssignale unmittelbar, d. h. auch innerhalb des je- die mechanische Verzögerung, die innerhalb der Anweiligen Interpolationoabschnitts, beeinflußt wird, so triebsstufe erzeugt wird, weitgehend herabgesetzt in daß der maximal zulässige Nachlauffehler an einer Vergleich zu einer bekannten digitalen Stelleinrich jeden Stelle ein^s Interpolationsabschnitts eingehalten lung. Dies ergibt einen glatten gleichmäßigen An werden kann. Die Erfindung ermöglicht es damit auch, 65 trieb,
einen Vorlauffehler bei Verzögerungen auszuschalten. Die Erfindung wird unter Bezugnahme bevorzugte

Diese wichtigen Vorteile ergeben sich aus der zu- Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen er

sätzlichen Anwendung eines Alarmphasensignals, das läutirt.

F i g. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer digitalen zweite Information ausgewertet, die die Methode der Stelleinrichtung mit Vielphasensteuerung nach der Verteilung für das Verteilersignal angibt. Dieser VerErfindung, teiler 2 ist z. B. ein bekannter Digital-Interpolator mit

F i g. 2 eine Ausführungsform eines Verteilers; einer digitalen Differenzierstufe, wie dies von nu-

F i g. 3(a) und 3(b) geben die Beziehung zwischen 5 menschen Steuerungen bekannt ist; weiterhin gehören

den Signalelementen der Verteilersignale des Verteilers je nach den besonderen Verhältnissen Und-Schal-

nach F i g. 2 an; hingen 2-1, 2-2 und 2-3 nach F i g. 2 dazu. Wenn die

F i g. 4 ist ein Beispiel der Ausgangskennlinien des zweite Information, d. h. ein Signal /+ oder /-, die die Vielphasendetektors, der einen Teil der Antriebsstufe Verschiebungsrichtung in der Sollstellung des gebildet, die eine Baugruppe der Einrichtung nach der io steuerten Elements 4 angibt, sowie ein Verteiler-Erfindung darstellt; auslösesignal /_s, an den genannten Und-Schaltungen

F i g. 5 ist ein Ausführungsbeispiel eines Einstell- anliegen, wird ein Elementarsignal S₊ oder S- zur

Phasenwählers; Anzeige der Richtung der Verteilung in den Und-

F i g. 6(a), 6(b) und 6(c) dienen zur Erläuterung der Schaltungen 2-1 oder 2-2 sowie ein Signal Sp, das

Wirkungsweise der Antriebsstufe; 15 eine einstufige Änderung der Sollstellung des gesteuer-

F i g. 7 und 8 zeigen verschiedene Ausführungs- ten Elements angibt, in der Und-Schaltung 2-3 er-

formen einer Alarmphasenstufe; zeugt, jeweils, wenn das gesteuerte Verteilerbefehls-

F i g. 9 zeigt eine Ausführungsform einer Alarm- signal S₂ einläuft. Dieses Verteilersignal S₃ umfaßt

steuerstufe, Elementarsignale S₊ und S_p oder S- und Sp, deren

F i g. 10 eine Ausführungsform einer Verteiler- 20 gegenseitige zeitliche Beziehung in den F i g. 3(a) und

steuerstufe; 3(b) dargestellt ist.

Fig. ll(a), 11 (b), ll(c) und F i g. 12(a), 12(b), Die Antriebseinrichtung 3 enthält einen Vielphasen-

12(c) dienen zur Erläuterung der Wirkungsweise der detektor 3-1 der Vielphasen-Nachweissignale0_t ~ Φ,,

Einrichtung nach der Erfindung mit einer Alarm- mit v.^rgegebenen, gegenseitigen Phasen unterschieden

phasenstufe nach F i g. 7; 25 gegenüber der Ist-Stellung des gesteuerten Elements 4

Fig. 13(a), 13(b), 13(c) erläutern die Wirkungs- erzeugt, einen Einstell-Phasenwähler3-2, der jeweils

weise der Einrichtung nach der Erfindung mit einer beim Empfang eines Signals S₃ in der entsprechenden

Alarrnphasenstufe nach Fig. 8: Phasenfolge eines der Nachweissignale Φ, ~ Φ_η aus-

F i g. 14 zeigt eine weitere Ausführungsform der wählt, einen Phasendiskriminaioi 3-3 mit Leistungs-Erfindung hinsichtlich der Alarmsteuerstufe; 30 verstärker zur Erkennung der Phase eines ausgewählten

Fig. 15(a), 15(b), 15(c) zeigen die Wirkungsweise Einstell-Phasensignals Φ,,, zur Verstärkung desselben

der Einrichtung nach F i g. 14; und zur Erzeugung eines Treibersignals Sb sowie eine

F i g. 16 zeigt einen Aufbau mit einer Zusatzein- Antriebsstufe 3-4, die mit dem gesteuerten Element 4

richtung gegenüber F i g. 1 zur weiteren Verbesserung derart verkoppelt ist, daß das Treibersignal S,i zum

der Erfindung bei der Verzögerung der Antriebsstufc; 35 Verschwinden gebracht wird. Damit erhält man be-

F i g. 17(a), 17(b) und 17(c) zeigen Ausführungs- züglich der Signale Φ_χ ~ Φ,,, Φ_ρ und S_D eine Regelformen von Schaltstufen der Zusatzelemente nach schleife.
Fig. 16; Gesteuertes Element 4 ist z.B. der Tisch, die

Fig. 17(d) erläutert die Beziehung zwischen Si- Brücke oder ein Gelenk einer Werkzeugmaschine; An-

gnalen in den Baugruppen nach F i g. 16; 40 triebsstufe 3-4 zum Antrieb des gesteuerten Elements 4

F i g. 18(a), 18(b) und 18(c) erläutern die Wirkungs- ist z.B. ein Elektromotor oder ein Öldruckmotor,

weise der Ausführungsform nach F i g. 16; Der Vielphasendetektor 3-1, der z.B. über ein Ge-

F i g. 19 zeigt eine Ausführungsform einer Schalt- triebe mechanisch mit der Ausgangswelle der An-

stufe zur Erzeugung eines Verzögerungsbefehlssignals triebsstufe 3-4 gekoppelt ist, ist z. B. ein bipolarer

für die Einrichtung nach F i g. 16, und 45 lO-Phasen-Synchrondetektor mit einem bipolaren

F i g. 20(a), 20(b), 20(c) und 20(d) erläutern die Rotor und einem 10-Phasen-Stator, wobei Pinspeisung

Beziehung zwischen den Signalen der Einrichtung eines bestimmten Erregersignals in den Rotorwick-

nach F i g. 19. lungen des Vielphasendetektors 3-1 lOphasige Nach-

F i g. 1 zeigt ein Blockschaltbild der Stelleinrichtung weissignale Φ_% ~ Φ₁₀ in den Statorwicklungen erregt

nach der Erfindung. Die Baugruppen 1, 2 und 3 sind 50 werden, die eine amplitudenmodulation entsprechend

bereits in einer digitalen Stelleinrichtung mit Viel- dem Drehwinkel Θ des Rotors aufweisen. F i g. 4

phasensteuerung nach der japanischen Patentschrift zeigt Kurvenabschnitte der Hüllkurve verschiedener

498 576 vorhanden, die Baugruppen 5, 6, 7 und 8 Nachweissignale Φ_χ ~ Φ₁₀, wo die Hüllspannung je-

bilden den Gegenstand der Erfindung. Eine Verteiler- weils auf der Ordinate und der Drehwinkel Θ auf dei befehlseinrichtung 1 erzeugt ein Verteilerbefehlssi- 55 Abszisse dargestellt sind. Der Einstell-Phasenwählei

gnal S₁ jeweils mit einer Taktzeit von l/Soll-Vorschub- 3-2 enthält nach F i g. 5 eine Und-Schaltungs-Grupp«

geschwindigkeit, wobei eine Information zur Festigung 3-2-1 zur jeweiligen Verarbeitung der Nachweissignak

der Soll-Vorschubgeschwindigkeit eines gesteuerten Φ_λ ~ Φ₁₀ und einen umkehrbaren Dezimal-Ringzählei

Elements 4 ausgewertet wird. Eine Verteilersteuer- 3-2-2, der Torsignale C₁ ~ C₁₀ erzeugt, die jeweils eini

stufe 8, die weiter unten im einzelnen erläutert wird, 60 Torschaltung innerhalb der Und-Torschaltungsgruppi

nimmt als Eingänge das Verteilerbefehlssignal S₁ in Durchlaßzustand schalten, während die anderei

sowie ein weiter unten erläutertes Steuersignal S₅ auf Und-Schaltungen im Sperrzustand sind. Die Wirkungs

und gibt ein gesteuertes Verteilerbefehlssignal S₂ ab. weise des Einstell-Phasenwählers 3-2 wird an Ham

Ein Verteiler 2 speist ein Verteilersignal S₃, das der F i g. 5 erläutert. Das Elementarsigrial S+ oder S

jeweils eine Änderungsstufe und die entsprechende 65 des Verteilersignals S₃ möge als Signal zur Vorgab

Richtung in der Sollstellung des gesteuerten Elements4 der Schaltung des Ringzählers 3-2-2 in Vorwärts- ode

aneibt, in eine Antriebseinrichtung 3 ein, die noch im Rückwärtsrichtung dienen, und die Nachweissignal

einzelnen erläutert wird; in dem Verteiler 2 wird eine Φ₁ ~ Φ₁₀ werden nacheinander in der Phasenfolg

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durch Änderung des Inhalts des Ringzählers 3-2-2 um stellung für das gesteuerte Element 4 entsprechend dem je eine Stufe ausgewählt, jeweils, wenn das Elementar- Einstell-Phasensignal Φ*_+β und der Stellung des Punksignal 5p einläuft. Wenn z. B. das Torsignal C_s den tes P_p ist, wird durch D₀, D₁ oder D₂ dargestellt, wenn lopischen Zustand »1« innehat und die restlichen Tor- der Punkt P_n in A_x, /I₂, A₃ liegt °r wird durch D₃darsignale den logischen Zustand »0« aufweisen, befindet ;i gestellt, wenn Φ_ρ = Φ_β. Der wesentliche Inhalt der sich die Und-Schaltung für das Nachweissignal Φ₅ im Fig. 6(b) kann durch F i g. 6(c) unter der Annahme Durchlaßzustand; dann ist das SignalΦ₅ das aus- des Einstell-Phasensignals0_p als Bezugsgröße dargewählte Einstell-Phasensignal Φρ. Wenn ein weiteres gestellt werden und unter Verwendung des Dia-Verteilersignal S₃ einläuft, wo das Elementarsignal S₊ gramms, das die Beziehung des Einstell-Phasenvorliegt, hat nur das Torsignal C, den logischen Zu- io signals Φ_ν zu dem Nachlauf D zeigt. Die Zeichen in «and »1«, während die übrigen Torsignale den lo- F i g. 6(c) entsprechen denjenigen in F i g. 6(b). fischen Zustand »0« haben; wenn andererseits das Danach wird der Nachlauf bei einem Phasenwinkel Elementarsignal den Wert S hat, befindet sich nur das erreicht, wo ein Gleichgewicht zwischen einem Än-Torsignal C₄ im logischen Zustand »1«, während die derungs-Zeit-Verhältnis in dem Punkt Tt, nämlich übrigen Torsignale den logischen Zustand »C« inne- 15 einem Taktverhältnis des Verteilersignals S₃ proporhaben. Dann erhält man als Einstell-Phasensignal Φ_ρ üonal zu dem Taktverhältnis des Verteilerbehelfsjeweils das Signal Φ, oder Φ₄. signals S₁, und einem Änderurtgs-Zeit-Verhältnis

Der Phasendiskriminator 3-3 mit Leistungsverstär- (gleich der Ist-Vorschubgeschwindigkeit des gesteuerker erhält das Einstell-Phasensignal Φ_ρ als Eingangs- ten Elements 4) bezüglich der Koordinate Θ im signal und gibt das Treibersignal Sd ab, das durch die ao Punkte P_p ist, die Einstellung erfolgt z. B. an einer Phasendiskriminierung und Verstärkung erhalten wird. Stelle in der Nähe des Punktes für D₃ gemäß F i g. 6(c). Dieses Signal beaufschlagt die Antriebsstufe 3-4. Die Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß der PunktP_p Größe des Treibersignals Sd hängt von derjenigen dem Punkt Tt entsprechend der Sollstellung nicht des Einstell-Phasensignals Φ_ρ ab. Die Antriebsstufe3-4 folgen kann, wenn die Taktperiode des Verteilersetzt bei Eingabe des Treibersignals Sd ihre Ausgangs- »5 befehlssignals S₁ merklich größer als das Änderungswelle in Drehung, so daß dadurch die Größe des Zeit-Verhältnis der Koordinate Θ des Punktes P_p ist, Treibersignals Sd auf den Nullwert zurückgeführt beispielsweise, wenn der Masseneinfluß des Antriebsvvird. Das gesteuerte Element 4 ist z. B. über ein Ge- systems bei einer plötzlichen Beschleunigung groß ist triebe mechanisch mit der Ausgangswelle gekoppelt und wenn eine große äußere Krau (/.. B. der Schnitt- und wird dadurch mitbewegt. 30 widerstand in einer Werkzeugmaschine) plötzlich auf

Die obige Betriebsweise wird unter Bezugnahme das gesteuerte Element 4 in einer Richtung entgegen auf die Diagramme nach den F i g. 6(a), 6(b) und der Vorschubrichtung einwirkt. Dabei wird die me-6(c) erläutert. Wenn Φ₅ bereits als Einstell-Phasen- chanische Verzögerung innerhalb des Antriebssystems signalΦ_ρ gemäß Fig. 6(a) ausgewählt ist und wenn stark vergrößert, bis zu einem plötzlichen Ansteigen ein Arbeitspunkt P_p (Θ, Φ_ρ), dargestellt durch die 35 des Drehmoments in der Antriebsstufe 3-4 entspre-Koordinaten Θ, Φ_ρ, im Punkt A₀ (Φ_ρ = 0 in diesem chend dem Wen des Nachlaufs.
Zeitpunkt) auf der Kurve Φ_ρ = Φ₅ liegt, wo die An- Nunmehr wird die durch die Erfindung erzielte triebsstufe 3-4 nicht länger ihre Ausgangswelle dreht, Wirkung an Hand eines Ausführungsbeispiels im ein- und wenn das aus den Elementarsignalen S₊ und S_p zelnen erläutert. Die Wirkungsweise der Stelleinrichbestehende Verteilersignal S₃ in den Einstell-Phasen- 40 tung mit Vieiphasensteuerung ergibt eine hohe Nachwähler 3-2 eingespeist sowie das Nachweissignal Φ₆ laufgenpuigkeit und eine geringe mechanische Verausgewählt wird, wo also Φ_ρ = Φ_β wird, dann ver- zögerung innerhalb des Antriebsteil!) infolge der neuschiebt sich der Arbeitspunkt P_p in den Punkt B_n auf artigen Gedanken der Erfindung,
der Kurve Φ_ρ = Φ,. Das Treibersignal Sd entspre- Die Erfindung geht von einer Stelleinrichtung mit chend dem Einstell-Phasensignal Φ_ρ wird in die An- 45 Baugruppen 1, 2 und 3 nach F i g. 1 aus, d^nen eine triebsstufe 3-4 eingespeist. Die Antriebsstufe 3-4 dreht Alarmphasenstufe 5, eine Alarmstufe 6, eine Alarmihre Ausgangswelle in eine solche Richtung, daß der steuerstufe 7 und eine Verteilerstufe 8 zugefügt sind, Wert des Treibersignals Sd auf den Nullwert zurück- die im folgenden erläutert werden,
geführt wird. Das heißt, der Arbeitspunkt P_p verschiebt Die Alarmphasenstufe 5 hat einen Schaltungsaufbau sich längs Pfeilrichtung auf der Kurve Φ_ρ = Φ_Ά von 50 entsprechend dem Einstell-Phasenwähler 3-2 und wählt dem Punkt B₀ zu dem Punkt T₆, wo Φ = 0. Da der ein Alarmphasensignal Φ_Α mit einer vorgegebenen Arbeitspunkt T₀ der Sollstellung des gesteuerten EIe- Phasendifferenz gegenüber dem Einstell-Phasensignal ments 4 und der Arbeitspunkt P_v der iststellung des- Φ₅ aus, jeweils, wenn das Verteilersignal S₃ eingegeben selben entspricht, wird der Nachlauf in diesem Fall wird. Ein Schaltungsbeispie! für die Alarmphasendurch die Größe D₀ dargestellt. Das Verteilersignal S₃ 55 stufe 5 ist in F i g. 7 gezeigt, wo die Beziehung Φ α = wird neuerdings in den Einstell-Phasenwähler 3-2 ein- Φί-ι oder Φ&-₃ (k: mod 10) eingehalten wird, wenn gespeist, und der Punkt P_p wird stabilisiert, wenn er Φρ = Φ*.· (mod 110). Ein Ringzähler 5-3 entsprich! den Punkt T₀ erreicht, solange nicht Φ_ν = Φ,. Bevor dem umsteuerbaren Dezimal-Ringzähler 3-2-2 nach jedoch der Arbeitspunkt P_p den Punkt T₀ erreicht, F i g. 5, und Torsignale C₁' ... C₁₀' werden entspre· wird das folgende Verteilersignal S₃ in den Wähler 3-2 60 chend wie die Torsignale C₁ ... C₁₀ erzeugt. Wenr eingespeist; wenn das Verteilersignal S₃ in weiterer z. B. C* den logischen Wert »1« hat und die übriger Folge in den Wähler 3-2 einläuft, ändert sich Torsignale C/ den logischen Wert »0« haben (j =£ k das Einstell-Phasensignal Φ_ρ von Φ_ρ = Φ_β, Φ₇, Φ₈, y = 1,2 ... 10), dann hat C_k' den logischen Wert »1 Φ₉ ... gemäß F i g. 6(b). Damit verschiebt sich und die übrigen Cj haben den logischen Wert »0« auch der Arbeitspunkt P_p nach dem Linienzug 65 Auch in F i g. 7 wird, wenn das Elementarsignai S. A₀ — B₀ — A₁ — B₁ — A₂ — B₂ — A₃ — Ä, — P_v . des Verteilersignals S₃ eingespeist wird, d. h., wenn dii Jede Differenz, d. h. jeder Nachlauf, zwischen der Verteilerrichtung positiv ist, die Torschaltgruppe 5-: Stellung eines Punktes Tt (k: mod 10) der eine Soll- in Erregungszustand gesetzt, wobei die Erregung den

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ίο

Zustand der Torschaltgruppe 3-2-1 nach F i g. 5 entspricht. Man erkennt, daß der einzige Unterschied zwischen den F i g. 5 und 7 darin liegt, daß das Torschaltsignal Ci- und das Signal Φ<· im Falle der F i g. :5 miteinander kombiniert werden, wogegen im Falle der F i g. 7 das Torschaltsignal Ca.' und das Signal ^ff'k-2 (A-: WOi/10) miteinander verknürit werden. Wenn also die Verteilungsrichtung positiv ist, mit φ_Λ = φ*-₂, ist Φ ρ --- Φκ·. Wenn entsprechend das Elementarsignal S- eingegeben wird, d. h., wenn die Verteilungsrichtung negativ ist, ergibt sich mit Φ_Α =- φ_Λ+7 = φ_Ιί j (C* mod 10) Φ,, = Φΐ: Da außerdem in der obigen Erläuterung das Torsignal Ct dem Torsignal C*' äquivalent ist und diese Signale gleiche Eigenschaften haben, kann auch in der Schaltung nach F i g. 7 das Torsignal C* nach F i g. 5 an Stelle des Torsignals C*' benutzt werden.

Nunmehr wird wiederum auf F i g. 1 Bezug genommen. Wenn man die Torsignale C, ... C₁₀ in die Alarmphasenstufe 5 von Seiten des Wählers 3-2 einspeist und das Elementarsignal S_p innerhalb des Verteilersignals S₃ ausläßt und weiterhin die Torsignale C₁' ... C₁₀' nach F i g. 7 durch die Torsignale C₁ ... C₁₀ ersetzt, dann kann man den Ringzähler 5-3 vollständig weglassen.

F i g. 8 zeigt eine vereinfachte Ausführungsform der Alarmphasenstufe 5. Diese Alarmphasenstufe 5 umfaßt eine Torschaltgruppe 5-4 allein. Im Fall der F i g. 1 werden das Verteilersignal S₃ und die Nachweissignale Φ, ... Φ,_ο in die Alarmphasenstufe eingespeist, wogegen im Fall der F i g. 8 nur die Torsignale C₁ ... C₁₀sowie die Nachweissignale Φ, .. .Φ₁₀ in die Alarmphasenstufe eingegeben werden.

Nach F i g. 8 wird das Torsignal C_k mit dem Signal Φι- 3 (k:mod\0) kombiniert; wenn folglich das Verteilersignal S₃ aus den Elementarsignalen S.. und Sp besteht, d. h., wenn die Verteilerrichtung positiv ist, ergibt sich mit Φ.\ ~ Φ* ₃ (k: mod 10) Φ,, = Φ*: bei negativer Verteilerrichtung erhält man mit Φα — Φα -3 {k '■ mod 10) Φ_ρ — Φ*.

Das Alarmphasensignal Φα, das auf diese Weise ausgewählt wird, wird nach F i g. 1 in eine Alarm stufe 6 eingespeist, die den bekannten Diskriminator und Leistungsverstärker enthält. Die Alarmstufe 6 erzeugt ein Alarmsignal S₁. Wenn ferner der Vielphasendetektor 3-1 kein Induktionsdetektor wie ein Synchrondetektor ist, sondern, wenn die Nachweissignale Φ_ι ... Φ₁₀ in dem Vielphasendetektor 3-1 als Signale erzeugt werden, die nicht in der Phase diskriminiert werden brauchen, z. B. im Falle eines Vielphasendetektors 3-1 aus einem Stator mit 10 Hall-Spannungselementen und einem magnetischen Dipolrotor, wo die Hall-Spannungsgeneratoren mit Signalen beschickt .-erden, die einen vorgegebenen Gleichspannungspegel aufweisen, können die Alarmstufe 6 und der Phasendiskriminator 3-3 durch Verstärker ersetzt werden.

Die Alarmsteuerstufe 7 erzeugt das Verteilersteuersienal S₅, jeweils wenn die Größe des Alarmsignals S₄ in einer bestimmten Beziehung zu einem Bezugssignal Sr steht. Das Verteilersteuersignal S₅ iiegt an der Verteilersteuerstufe 8 an. die das Verteilerbefehlssignal S₁ an einem Eingang erhält und ein gesteuertes Verteilerbefehlssignal S₂ abgibt.

F i g. 9 zeigt eine Ausführungsform der Alarmsteuerstufe 7. Ein Differentialverstärker 7-1 erhält als Eineangssignale eine feste Bezugsspannung S_n, die als Pesel zur Einstellung des Arbeitspunktes des Verstärkers 7-1 dient, sowie das Alarmsignal S₁; ein Ausgangssignal S₁ , wird in einen Schmitt-Trigger 7-2 eingespeist. Das Signal S₄-, ist gleichphasig mit dem Alarmsignal S., und zeigt den Unterschied zwischen demselben und dem Bczugssignal S« an. Der Ausgang des Schmitt-Triggers i-l, nämlich der Signalwert de Verteilersteuersignals S₅, hat den logischen Wert »0« wenn die Größe des Signals S₄-, den Schwtllenwer des Schmitt-Triggers übersteigt.

ίο Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform der Verteilersteuerstufe 8 mit einer Synchronisieruiigsstufe 8-1 und einer Und-Schaltung 8-2. Das Ausgangssignal S_r de Synchronisierungsschaltung 8-1 hat den logischen Wert »0«, wenn das Verteilersteuersignal S_;, den Io

t5 gischen Wert »1«hat, und sperrt dann die Torschaltung 8-2. Infolgedessen unterbricht die Torschaltung 8-2 die Erzeugung des gesteuerten Verteilerbefehlssignals S₂. Wenn im Gegensatz dazu das Verteilersteuersignal S₅ den logischen Wert »0« hat, hat das Ausgangssignal S_c der Schaltung S₁ den logischen Wert »1« und schaltet die Torschaltung 8-2 in ihren Durchlaßzustand. Jeweils, wenn das Verteilerbefehlssignal S, an der Verteüersteuerstufe 8 anliegt, kann das gesteuerte Verteilerbefehlssignal S₂ erzeugt v/erden. Di<

as Schaltung 8-1 bewirkt in an sich bekannter Weise ein« derartige Synchronisierung, daß der Zustand de Signals S_r nicht dann seinen Wert wechselt, wenn gerade das Verteilerbefehlssignal S₁ eingespeist wird.

Die Arbeitsweise der Steileinrichtung nach der Er· findung gemäß den F i g. 1, 7, 9 und 10 wird nunmeh an Hand der Fig. 11 (a), U(b) und ll(c) für e>'n positive Verteilungsrichtung erläutert. In diesen Figuren ist die Beziehung zwischen dem Nachlauf B und dem Alarmphasensignal Φα und dem Einstell-Phasensignal Φ_ρ erläutert; ferner ist das Alarmsignal S₄, dai durch Phasendiskriminierung des Alarmphasensignal Φα und des Bezugssignals Sn erhalten ist, sowie da Verteilersteuersignal S₅ dargestellt. Fig. 11 (a) zeig die Beziehung zwischen dem Nachlauf und dem Ar beitspunkt P₁,, der auf einer Kurve liegt, die das aus gewählte Einstell-Phasensignal Φ_ρ ( = Φ*) darstellt sowie die Beziehung zwischen dem Arbeitspunkt P und dem Alarmpunkt Pa, der auf einer Kurve ent sprechend dem Alarmphasensignal Φ,.ι (= Φ*-₂) liegt Wenn die Punkte P_v und P_A in den Punkten P (stabiler Arbeitspunkt) und A₀ liegen, hat der Nach lauf D einen Nullwert. Fig. ll(b) zeigt die Be ziehung zwischen den Signalen S₄, Sr und S^₁. Wen z. B. der Wert des Bezugssignals auf den Nullwert aus gewählt ist und wenn der Schwellenwert des Schmitt Triggers 7-2 ebenfalls auf den Nullwert eingestellt is ist das Signal S₄-] für den Arbeitspunkl A₀ positiv Folglich erhält in F i g. 9 das Verteilersteuersignal S₅ welches das Ausgangssignal der Schaltung 7-2 ist, de logischen Zustand »0«.

Wenn in F i g. 1 das Verteilersignal S₃ in die An triebseinrichtung für eine positive Richtung von seite des Verteilers 2 eingespeist wird und eine höhere Dreh zahl für die Antriebseinrichtung verlangt, entsteht ei Nachlauf D, und der Arbeitspunkt P₁, wandert ai dem Punkt P₀ aus [vgl. Fig. 11 (a)]; er erreicht di Punkte P₁, P₂ und im Extremfall P₃. Dem entspricl jeweils ein zunehmender Nachlauf D₁, D₂, D₃. D Alarmsignal S₁ ändert jedoch nacn Fig. 11 (b) sei Vorzeichen 'n einem Wendepunkt entspicchend B gleichzeitig ändert sich der Zustand des Verteilersteue signals S₅ von dem logischen Wert »0« auf den 1( gischen Wert »1« [F i g. 11 (c)]. Wenn das Verteile

steuersignal S₅ den logischen Wert »l« hai, wird das gesteuerte Verteilerbefehlssignal S₂ nicht erzeugt, wie an Hand der F i g. 10 erklärt wurde, unabhängig davon, ob das Verteilerbefehlssignal S₁ auftritt; da also das Verteilersignal S₃ nicht länger erzeugt wird, steigt der Nachlauf nicht an. Der Punkt P₁, in F i g. 11 (a) schreitet zu einem stabilen Punkt P_n in Pfeilrichtung B auf Grund der Einwirkung der Antriebseinrichtung 3 (Fig. 1) fort, wie dies an Hand der F i g. 6(c) erklärt wo den ist. Der entsprechende Punkt P t verschiebt sich von A₀ in Pfeilrichtung B; wenn der Punkt P_p dem Punkt P₀ näher liegt als der Punkt P₂, ist der Nachlauf abgesunken und kleiner als der Wert D₂ geworden. In diesem Zeitpunkt erreicht das Signal S₄-! nach F i g. 11 (b) einen positiven Wert, und das \ ;rteilersteuersignal S₆ nimmt folglich den Wert 0« an [Fig. 11 (c)]. Dann werden nach Figur die Signale S₂ und S₃ wiederum in Abhängigkeit von dem Verteilerbefehlssignal S, erzeugt, und der Nachlauf steigt an. Wenn jedoch der Nachlauf zunimmt und größer als der Wert D₂ wird, wird wiederum kein Verteilersignal S₃ gemäß der obigen Erläuterung erzeugt, und die Antriebseinrichtung 3 ist im Sinne einer Verringerung des Nachlaufs wirksam. Mit der Wiederholung dieses Verhaltens nimmt die in der Antriebseinrichtung gespeicherte kinetische Energie zu, und die Trägheitswirkung des Antriebssystems wird herabgesetzt. Damit wird die Änderungsgeschwindigkeit des genannten Drehwinkels θ nahezu im Gleichgewicht mit dem Takt-Zeit-Verhältnis des Verteilersignals S₃ gehalten, und der Nachlauf bleibt innerhalb eines Bereichs unterhalb des Wertes D₂, wo das Verteilersteuersignal S₅ den logischen Wert »0« hat.

Auf Grund der obigen Beschreibung ist folgendes zu beachten:

1. Solange das von dem Alarmphasensignal Φα, das eine vorgegebene Phasendifferenz gegenüber dem Einstell-Phasensignal Φ_ρ hat, abgeleitete Alarmsignal S., eine vorgegebene Beziehung gegenüber einem Bezugssignal Sn einhält, kann der Nachlauf nur kleiner werden; dabei wird der Nachlauf in der Nähe eines Wertes D₂ gehalten.

2. Selbst wenn die Antriebseinrichtung eine Beschleunigung bewirkt, d. h., wenn der Trägheits einfluß des Antriebssystems nachteilig wirksam ist, wird der Wert des Nachlaufs immer in der Gegend von D₂ gehalten; damit ist der Wert des Treibersigna'.s Sd entsprechend dem Punkt P_p (Θ,Φρ), das in die Antriebsstufe eingespeist wird, nahezu konstant.

Auf Grund der obigen Erläuterung wird es aus der obigen Angabe 1 verständlich, daß nach der Erfindung eine hohe Nachlaufgenauigkeit erreicht wird. Nach der Angabe 2 ist die Größe einer mechanischen Verzögerung innerhalb de- Antriebseinrichtung weitgehend ausgeglichen. Wenn außerdem das Bezugssignal Sn und der Schmitt-Schwellenwert von »0« verschieden sind, wenn z. B. Sr = 0 und der Schmitt-Schwellenwert = St angesetzt werden, dann wird die Breite des »O«-Tntervalls des Verteilersteuersignals S₅ schmal, entsprechend der Breite MiV; ein gleiches Ergebnis erhält man, wenn Sr = St und der Schmitt-Schwellenwert = 0 gesetzt werden.

Im folgenden wird an Hand der F i g. 1, 7, 9 und 10 der Fall einer negativen Verteilungsrichtung erläutert. Fig. 12(a), 12(^ und 12(c) zeigen die Beziehung zwischen dem Nachlauf und dem Arbeitspunkt Ρν(Θ,Φμ) und dem Alarmpunkt Ρ.\(Θ,Φ_Λ) sowie zwischen dem Alarmsignal S₁, i'nd einem Bezugssignal S/i bzw. dem Verteilersteuersignal S_r„ die bereits an Hand der F i g. Vl erläutert worden sind. Die F i g. 12(a), 12(b) und 12(c) entsprechen jeweils den Fig. ll(a), ll(b) und 11 (c). Der Unterschied zwischen der negativen und positiven Verteilerrichtung liegt darin, daß für das Einstell-Phasensignal Φ_ρ = Φ_Α· ίο das Alarmphasensignal Φα = Φκ- a mit einem positiven Wert und Φα = Φα.·-₃ für einen negativen Wert ausgewählt ist. Wenn folglich der Wert des Bezugssignals Sr »0« ähnlich wie in dem vorigen Ausführungsbeispiel gesetzt und wenn ebenso der Schmitt-Schwellenwert auf »0« festgelegt wird, wird das Signal S₄--,, das zu dem Signal Φα = Φκ-s gleichphasig ist, in den Schmitt-Trigger eingespeist (F i g. 9). Das weitere Verhalten entspricht dem oben beschriebenen Fall einer positiven Verteilerrichtung; der Nachlauf bleibt weitgehend innerhalb des Bereichs in der Nähe des Wertes D₂ gemäß F i g. 12(a).

Im folgenden wird die Arbeitsweise einer Ausführungsform der Erfindung nach den F i g. 1, 8, 9 und 10 erläutert. Wenn die Verteilerrichtung entsprechend den F i g. 7 und 11 positiv ist, wird als Alarmphasensignal Φα das Signal Φ*-₂ ausgewählt, wenn das Einstell-Phasensignal Φ_ρ — Φα· ist. Wenn andererseits die Verteilerrichtung nach den F i g. 7 und 12 negativ ist, wird das Alarmphasensignal Φα auf Φ*--, eingestellt, wenn das Einstell-Phasensignal Φ_ρ = Φκ ist. Auf Grund der Abhängigkeit eines positiven oder negativen Nachlaufs in Verteilerrichtung fallen beide Werte in einen schmalen Bereich der Breite D₂. Damit der Nachlauf für eine positive Verteilerrichtung möglichst gleich dem Nachlauf für eine negative Verteilerrichtung ist und damit die Alarmphasenstufe 5 durch die gegenüber F i g. 7 wesentlich einfachere Schaltung nach F i g. 8 verwirklicht werden kann, wählt man vorteilhafterweise ein Alarmphasensignal Φα, das möglichst genau eine Phasenverschiebung wn 90° gegenüber dem Einstell-Phasensignal Φ_ρ aufweist. Wenn z. B. der Ausgang des genannten Detektors 10 Phasenstufen aufweisr, wo gilt 360°/10 · 2 - 90° - -18° und 360710 · 3 — 90° =■ 18°, wählt man besser das Alarmphasensignal Φ\ mit einer Phasendifferenz von 90° + 18° = 108° oder 90^r - 18° = 72°, o. n. da; Phasensignal Φ..ι = Φ* ₃ode^.i = Φ^-^χιτΦρ = Φ_Λ· Es folgt nunmehr die Erläuterung eines Ausführungs beispiels, wo das Alarmphasensignal Φ_Α mit Φλ-₃ ent sprechend der Ausführungsform nach F i g. 8 ausge wählt ist. F i g. 13 zeigt eine Beziehung zwischen den Nachlauf und dem Arbeitspunkt Ρ_Ρ(Θ, Φ_ρ) und den Alarinpunkt /\.t(<9, Φα) sowie zwischen dem Alarm signal S₄ und dem Bezugssignal Sr oder dem Verteile! steuersignal S₅, jeweils entsprechend den Darstellunge der F i g. 11. F i g. 13(a") zeigt eine Beziehung zwische dem Arbeitspunkt P_p, der auf der Kurve entsprechen dem ausgewählten Einstell-Phasensignal Φ_ρ = Φα- lieg und dem Nachlauf sowie eine Beziehung zwischen dei Alarmpunkt Pa, der auf der Kurve entsprechend dei Alarmphasensignal Φ_Α — Φ;.-₃ liegt, und ebenfal dem Nachlauf. Wenn die Punkte P_p und Pa jeweils den Punkten P₀ (stabiler Punkt) und A₀ liegen, hat d Nachlauf einen verschwindenden Wert. Fig. 13( zeigt eine Beziehung zwischen den Signaicri S₄, Sr ui S₄-! für den Fall, daß der Wert des Bezugssignals J zu »0« gewählt ist, und der Schmitt-Schwellenwert d Schmitt-Triggers 7-2 ebenfalls auf »0« eingestellt i

13 14

Fig. 13 (c) zeigt die Beziehung zwischen dem Nachlauf nach Fig. 15 (c). Da die Beziehung zwischen dem urufdem Verteilerstsnersignal S₅, das in dem Schmitt- Nachlauf und dem Zustand des Verteilersteuersignals S₅ Trigger erzeugt wird. In gleicher Weise, wie bereits an in der Nähe des Punktes A₀ nach beiden F i g. 11 und Hand der F i g. 11 und 12 erläutert, wächst der Nach- 15 gleich ist, erkennt man, daß die Anordnung gemäß lauf nicht über den WcItD₁ an, wenn die Vei teiler- 5 aer vorliegenden Ausführungsform der Erfindung eine richtung positiv istj und nicht über den Wert D₂, wenn gleiche Wirkungsweise, wie an Hand der F i g. 11 erdie Verteilerrichtung negativ ist. Da im Rahmen dieses läutert^ hat. Wenn jedoch die Nachweissignale in der Ausführungsbeispiels JD₁ > D₂, liegt der Nachlauf Praxis ungleichmäßig sind, wenn Nachweissignale mit immer innerhalb der Spanne D₁. Wenn nach den niedrigem Pegel gemäß den gestrichelten Linien in Fig. 13 (a) und 13 (b) der Wert des Bezugssignals Sa 10 Fig. 15 (a) ausgewählt werden, wird das entsprechende auf den Wert Sr ausgewählt wird, wird der Nach- Yerteilersteuersignal S₅ durch die gestrichelten Linien lauf D₁' und D_s', womit der Nachlauf auf den kleineren in F i g. 15 (c) dargestellt; der Punkt A₃ entspricht dem Wert D₁' gegenüber dem maximalen Nachlauf D₁ in- Punkt Α₃% und er wird ungleichmäßig, wobei D₂ nach folge der Wirkung des Bezugssignals Sr zurückgeführt D₂' gemäß Fig. 15 (a) zu hegen kommt Wennandererwird. Durch eine solche Auswahl des Bezugssignals Sr 15 seitsein Nachweissignal mit zu hohem Pegel ausgewählt wird der maximale Nachlauf festgelegt. wird, wird D₂ nach F i g. 15(a) kleiner. Im Extremfall Es wird nunmehr eine Ausführungsform der Erfin- wird dieser Wert kleiner als ein Wert, der einer Verstelldung sowie deren Wirkungsweise erläutert, wo der stufe des gesteuerten Elements entspricht. Bei Auswahl Phasenunterschied zwischen dem Einstellphasensignal eines solchen Nachweissignals wird das Verteiler- Φ_ρ und dem Alarmphasensignal Φ_Α zu 0 ausgewählt 20 steuersignal S₅ sofort erzeugt. Wenn darauf das Nachist. Da die Beziehung Φ_ν = Φα zwischen dem Signal weissignal mit zu hohem Pegel andauert, wird das Φ_ρ und Φα eingehalten wird, kann man nach F i g. 1 Verteilersteuersignal S₅ jedesmal erzeugt, wo ein neues das Einstell-Phasensignal Φ_ρ des Einstell-Phasen- Nachweissignal ausgewählt wird. Infolgedessen wird Wählers 3-2 an Stelle des Alarmphasensignals Φα von der mittlere Wert der Takt-Zeit-Dichte des gesteuerten reiten der Alarmphasenstufe 5 in die Alarmstufe 6 ein- 25 Verteilerbefeh!ssignals S₂ merklich herabgesetzt, so daß speisen, so daß die Alarmphasenstufe 5 vollständig unerwünschterweise die Anstiegszeit der Antriebseinweggelassen werden kann. Man muß jedoch eine zu- richtung vergleichsweise groß wird. Wenn die Pegel sätzliche Schaltung nach F i g. 14 für die Alarmsteuer- der Nachweissignale immer im Rahmen der vorgestufe 7 vorsehen. Die Baugruppen dieser Zusatzeinheit schriebenen Spannen gleich sind, kann diese Ausfühumfassen einen Schmitt-Trigger 7-3, Nicht-Schaltun- 30 rungsform der Erfindung den besten Wirkungsgrad gen 7-4 und 7-5 sowie Torschaltungen 7-6 und 7-7, die aufweisen.

jeweils die logische Summe der Ausgangssignale der Die in Fig. 16 und den folgenden Figuren darge-Schaltungen 7-4 und 7-5 bilden. Entsprechend der stellten Ausführungsformen besitzen einfache Zusatzgewählten Anordnung wird der Eingang der Schaltung schaltungen, die sich während einer Beschleunigungs-7-3 mit dem Ausgangssignal S₄-₂ einer Seite des 35 spanne vorteilhaft bemerkbar machen and ebenso Differentialverstärkers 7-1 beschickt, dessen Ausgangs- während einer Verzögerungsspanne,
signal 7₄-₂ gegenphasig zu dem Ausgangssignal S₄-_t F i g. 16 zeigt eine Zusatzeinrichtung, die sich ist. Der Pegel des Bezugssignals Sr wird auf 0 einge- gegenüber F i g. 1 durch folgende Elemente unterstellt, und die Schwellenspannungen der Schmitt- scheidet: Eine Steuerstufe 9 verwertet das Verteile^r-Trigger 7-2 und 7-3 werden auf den Wert Sr nach 40 steuersignal S₅ als Eingangssignal und ein Verzöge-F i g. 15(b) eingestellt. rungs-Befehlssignal Sz, von einem äußeren Gerät als Für diese Ausführungsform der Erfindung zeigen die Steuersignal; Ausgangssignal ist ein abgewandeltes F i g. 15(a). 15(b) und 15(c) die Beziehung zwischen Verteilerbefehlssignal S₆. Eine weitere Schaltstufe 10 dem Nachlauf und dem Arbeitspunkt Ρ_Ρ(Θ, Φ_ρ) und wird mit dem Verteilerbefehlssignal Sj beschickt und dem Alarmpunkt Ρα{Θ, Φ_α), zwischen den Signalen 45 erzeugt ein Verteilerbefehlssignal S₇ für niedrige S₄-J und S₄-₂, die jeweils dem Unterschied zwischen Geschwindigkeit, dessen Takt-Zeit-Verhältnis der Vordem Alarmsignal S₄ und dem Bezu;;ssignal Sr ent- Schubgeschwindigkeit des gesteuerten Elements, das sprechen, sowie zwischen dem Schmitt-Schwellenwert abgebremst werden soll, entspricht. Die geringfügige Sr bzw. dem Verteilersteuersignal S₅. Diese Figuren Abwandlung der Leitungsführung bedingt, daß das entsprechen jeweils den F i g. ll(a), 11 (b) und ll(c) 50 abgewandelte Verteilersteuersignal S₆ an Stelle des gemäß der obigen Erläuterung. Verteilersteuersignals S₅ der Verteilersteuerstufe 8 zuWenn in F i g. 15(a) der Nachlauf kleiner als D₂ ist, geführt wird. Außerdem ist die Ausgangsleitung der wenn z. B. der Punkt P_A mit dem Punkt A₁ überein- Schaltstufe 11 mit der Ausgangsleitung der Verteilerstimmt, liegen die Pegel der Signale S₄-i und S₄-₂ unter steuerstufe 8 zusammengeführt. Schließlich wird ein dem Pegel St nach Fig. 15(b); damit befinden sich 55 Signal S₈ als logische Summe des gesteuerten Verteilerdic Ausgangssignale der Schaltungen 7-2 und 7-3 nach befehlssignals S₂ und des gesteuerten Verteilerbefehls- \ ig· 14 beide im logischen Zustand »1«. In diesem signals S₈ für niedrige Geschwindigkeit an Stelle des Zeitpunkt haben die Ausgangssignale der Nicht- gesteuerten Verteilerbefehlssignals S₂ dem Verteiler 2 Schaltungen 7-4 und 7-5 jeweils den logischen Wert »0«, eingegeben.

und das Verteilersteuersignal S₅, das die Ausgänge der 60 Fig. 17(a) zeigt eine Ausführungsform der Steuer-

forschaltungcn 7-6 und 7-7 kombiniert, hat den Wert stufe 9. Dieselbe umfaßt bekannte Und-Schaltungen

»O« gemäß Fig. 15(c). Wenn andererseits nach 9-1 und 9-2 sowie Nicht-Schaltungen 9-3 und 9-4. Das

'' ' g· 15(a) der Nachlauf größer als der Wert D₂ ist, abgewandelte Verteilersteuersignal S_e, das durch die

wenn z. Ii. der Punkt P_A auf den Punkt Α._Λ zu liegen folgende logische Gleichung (L) und die Werte der

kommt, übersteigt der Pegel des Signals S₄-;, den 65 Tabelle 1 dargestellt wird, unter Verwendung des

Wert Sr. Der Zustand des Ausgangssignals der Schal- Verteilersteuersignals S₅ und des Verzögerungsbefehls-

lung 7-3 erreicht den logischen Wert »0«, und das Ver- signals S/,: _

teilersteuersignal S₅ erhält den logischen Wert»l« S_e = Sl ■ S^ + S_tj- S₅ . (L)

ί i

ί!ϊ

i 763 761

Tabelle 1
(Logischer Zustand des Signals S₆)

	1	0	1	Ss =	0
Sl =	0	1		1
Sl =			0

Fig. 17(b) zeigt eine Ausführungsform der Schaltstufe 10 mit einem bekannten Sperrschwinger 10-1 uhd einer ebenfalls bekannten Synchronisierangsschaltung 10-2. Der Sperrschwinger 10-1 erzeugt ein Ausgangssignal S₇-! mit einem Takt-Zeit-Verhältnis entsprechend der Vorschubgeschwindigkeit des gesteuerten Elements, das verzögert werden soll: die Schaltung 10-2, die mit dem Signal S- , erregt wird, erzeugt das Verteilerbefehlssignal S₇ für geringe Geschwindigkeit derart, daß die Taktztiten der Signale S₇-, und S, miteinander übereinstimmen.

F i g. 17(c) zeigt eine Ausführungsform der Schaltstufe 11 mit einer Und-Schaltung 11-1 zur Erzeugung eines Verteilerbefehlssignals S₈ für niedrige Geschwindigkeit, wenn das Verteilerbefehlssigna] S₇ für niedrige Geschwindigkeit und das Verzögerungsbefehlssignal Si., c. h. gleichzeitig die logischen Werte »1« in den Verteiler 2 eingespeist werden. Infolgedessen haben die Signale S₈, S„ und S₉ die zeitliche Beziehung nach F i g. 17(d). "

Wen.i nun die Alarmphasenstufe, die Alarmsteuerstufe und die Verteilersteuerstufe den Aufbau nach den F i g. 8, 9 und 10 haben, ergibt sich unter Zufügung der Schaltung nach Fig. 16 die folgende Wirkungsweise:

Die F i g. 18(a), 18(b) und 18(c) entsprechen jeweils der F i g. 13 und zeigen die Beziehung zwischen dem Nachlauf und dem Arbeitspunkt Ρ_Ρ(Θ, Φ_ρ) sowie dem Alarmpunkt Ρλ(Θ,Φ_λ), zwischen dem Alarmsignal S₄ und dem Bezugssignal Sn, sowie die Beziehung des Verteilersteuersignals S₅. Das Einstell-Phasensignal^p. das Alarmphasensignal Φα, die Arbeitspunkte P₀...P₂, A₀...Λ₂ nach F i g. 18(a) entsprechen jeweils dem Einstell-Phasensignal Φ_ρ, dem Alarmphasensignal Φα und den Arbeitspunkten P₀ ... P₂, A₀ ... A₂ in F i g. 13(a); das Signal S₄ „ das Bezugssignal Sn und das Verteilersteuersignal S₅ nach den F i g. 18(b) und 18(c) entsprechen jeweils den gleichen Si^.ialen nach den Fi g. 13(b) und 13(c). Wenn nicht das Verzögerungsbefehlssignal Sl in dem logischen Wert .>0« zugeführt wird, wird kein gesteuertes Befehlssignal S₈ für niedrige Geschwindigkeit in der Schaltstufe 11 erzeugt. Das abgewandelte Verteilersteuersignal S_r> der Steuerstufe 9, wodurch S„ durch die obige logische Gleichung (I) ausgedrückt wird, ergibt S₀ = S₅; infolgedessen entspricht die Wirkungsweise der Ausführungsform nach Fig. 18 derjenigen der Aiisführungsform nach Fig. 13. Wenn dann das Verzögerungsbefehlssignal S/. mit dem logischen Wert»l« in die Steuerstufe 9 eingespeist wird, wo der Arbeitspunkt P₁, im Punkt P₃ nach F i g. 18(a) gelegen ist, dann erzeugt die Steuerstufe 9 das abgewandelte Verteilerstcuersignal S₀ nach der logischen Gleichung (1), da das Vcrteilcrsteuersignal S-, im logischen Zustand »0« nach F i g. 18(c) vorliegt. Die VertcilerstcuerstiifeS empfängt das abgewandelte Vertcilersteiiersignal .S_n und unterbricht die Erzeugung des gesteuerten Verteilcrbefehls-SIgHaIsS₂. Andererseits erzeugt die Sohaltstufe 11 das gesteuerte Verteilerbefehlssignal S_s für niedrige Geschwindigkeit, da das Verzöger mgsbefehlssignal Sl auftritt. In diesem Zeitpunkt wird S₉ = S₈. Wenn in der Schaltung nach F i g. 1 das gesteuerte Verteilerbefehlssignal S₂ unterdrückt wird, arbeitet die Antriebseinrichtung im Sinne einer Verringerung des Nachlaufs O₃, so daß sich der Arbeitspunkt Pp in Richtung des stabilen Punktes P₀ verschiebt. Da jedoch die kinetische Energie des Antriebssystems groß ist und

ίο da, wenn das Takt-Zeit-Verhältnis des gesteuerten Verteilerbefehlssignals S₈ für niedrige Geschwindigkeit, das an Stelle des gesteuerten Verteilerbefehlssignals S₂ erzeugt wird, genügend klein im Vergleich zum Takt-Zeit-Verhältnis des gesteuerten Verteilerbefehlssignals S₂ ist, die Bewegung des gesteuerten Elements 4, das sich in einem Gleichgewichtszustand bei dem zuletzt genannten Verhältnis befindet, viel schneller als zuvor ist. überschreitet der Punkt Pp den Wert P₀ und nähert sich dem Punkt P₄ [F i g. 18(a)].

2Q Infolgedessen wird in der Antriebseinrichtung ein Nachlauf in umgekehrter Richtung erzeugt, der im Sinne einer Rückstellung auf den Punkt P₀ wirkt und damit eine starke Dämpfung innerhalb des Systems bewirkt. Wenn jedoch die kinetische Energie des Antriebssystems außerordentlich groß ist, übertrifft sie die Dämpfungswirkung und verschiebt den Arbeitspunkt Pp von P₁ über P₂ nach P₅. Damit steigt der Nachlauf an, und der Punkt Pa verschiebt sich von A_x nach A₂ und A-_o entsprechend dem Punkt P_p. In diesem Ausführungsbeispiel wird für Punkte oberhalb P₂, das als Wendepunkt anzusehen ist, ein Alarmsignal S₄ kleiner als das Bezugssignal Sr nach Fig. 18(b) ausgelöst, so daß das Verteilersteuersignal S₅ den logischen Wert »l«nach F i g. 18 (c) erhält. Da das Verzögerungsbefehlssignal Sl den logischen Wert »1« beibehält, nimmt das abgewandelte Verteilerbefehlssignal S₆ nach der logischen Gleichung (1) den logischen Wert »0« ein. Die Verteilersteuerstufe 8 nach F i g. 16 erzeugt das gesteuerte Verteilerbefehlssignal S₂. Folglich wird das Verteilersignal S₃ erzeugt und der Punkt P₁, nach dem Punkt P₃ verschoben. Wenn der Nachlauf kleiner als die Größe D₂ wird, erreicht das Verteilersteuersignal S₅ wieder den logischen Wert »0«, und das gesteuerte Verteilerbefehlssignal S₂ wird unterdrückt. Damit verschiebt sich der Punkt P_P wiederum na h dem Punkt P₂. Bis die genannte kinetische Energie auf Grund der wiederholten Wirkung verbraucht ist, b..ibt der Arbeitspunkt P_p in der Nähe des Punktes P₂; während dieser Zeitdauer hat das gesteuerte Element 4 einen großen Einfluß auf den Dämpfungsvorgang. Nach Verbrauch der kinetischen Energie liegt der Arbeitspunkt Pp nicht langer über dem Punkt P₂, und das gesteuerte Element 4 erhält eine Vorschubgeschwindigkeit entsprechend dem Takt-Zeit-Verhältnis des ge-

steuerten Verteilerbefehlssignals C₈ für niedrige Geschwindigkeit. Der Nachlauf im Verzögerungszeitpunkt dieses Beispiels wird innerhalb der Schranke D₂ gemäß Fi g. 18(a) gehalten. Wenn ferner das Takt-Zeit-Verhältnis des gesteuerten Verteilerbefehlssignals S₂ kleiner als das Takt-Zeit-Verhältnis des Verteilerbefehlssignals S₇ für nicdriüc Geschwindigkeit ist, ergibt sich, daß kein Vcrzögcrungsbcfehlssignal S/, an der Schaltstufe nach Fig. IΛ anliegt, da keine Verzögerung erforderlich ist. Schließlich wird ein Beispiel einer Generatorschaltung für das Verzögeriingsbcfchlssignal S/, erläutert, das im vorigen bereits genannt worden ist. Fig. 19 zeigt den Aufbau eines Generators für das Vcrzögerungshefelils^ynal S;.. und die F i g. 20(a).

17 I»

20(b), 20(c) und 20(d) geben Signale an, die durch den nach F i g. 20(d). Danach wird dasselbe einerseits in Generator für das Verzögerungsbefehlssignal Sl er- Abuängigkeit von dem Takt-Zeit-Verhältnis des Verzeugt werden. Nach F i g. 19 verringert ein Zähler 19-1 teilerbefehlssignals S₁ und andererseits von dem mit vorgegebenem Zählerinhalt, in dem die Anzahl»«« Speicherwert des genannten Zählers erzeugt. Ein des Verteilersignals S₃ voreingestellt ist, den Vorein- 5 Generator zur Erzeugung des Verzögerungsbefehlsstellwert m« jeweils schrittweise, wenn das Verteiler- signals S_L nach F i g. 19 ist in dem Verteiler 2 einer signal S₃ erzeugt wird. Fin an sich bekannter Digital- numerischen Stelleinrichtung enthalten, ~.o daß das Analog-Wandler 19-2 benutzt Zifferstellen unterhalb Verzögerungsbefehlssignal Sl aus dem Verteiler 2 abgedes vorgegebenen Wertes und erzeugt ein Spannungs- leitet werden kann.

signal S₁₉-_x entsprechend der Zifferanzahl; ein Beispiel io An Hand der Figuren wurde ein Ausführungsbeispiel dieses SpannungssignalsS₁₉-! ist in Fig.20(a) ge- mit einer Antriebseinrichtung und einer zusätzlichen zeigt. Ein weiterer Digital-Analog-Wandler 19-3 er- Baugruppe nach der Erfindung aus mehreren Schaltzeugt ein Spannungssignal 5₁₉-2 entsprechend einem stufen, der Alarmphasenstufe, der Alarmstufe, der Takt-Zeit-Verhältnis des Verteilerbefehlssignals S₁, wo- Alarmsteuerstufe und der Verteilersteuerstufe bevon ein Beispiel in F i g. 20(a) gezeigt ist. Ein Diffe- 15 schrieben, die der Antriebseinrichtung zugeschaltet rentialverstärker 19-4 erzeugt ein Spannungssignal waren. Kombinationen von Schaltstufeii und Bau-S_1B-3 [Fi g.2C(a)] entsprechend den Differenzen zwi- gruppen nach der Erfindung führen zu zahlreichen sehen den Spannungssignalen S₁₉-J und den Span- Ausführungsformen. Wenn z. B. in einer zusammennungssignalen S₁₉-₂. Ein Schmitt-Trigger 19-5 erzeugt gesetzten digitalen Steuereinrichtung, wo ein Verteilerein Ausgangssignal 5₁₉_₄ mit einem logischen Wert »1«, 20 signal für mehrere Achsen, z. B. S₃₁, S_3S/ und S₃₂ für die wenn das Ausgangssignal S₁₉-Jj den Schmitt-Schwellen- x-, y- und z-Achse erzeugt wird und die obengenannte wert übersteigt. In F i g. 20(b) wird das Signal S₁₉-₄ Antriebseinrichtung für eine jede Achse zur Erzeugung Tür den Fall gezeigt, daß der Schmitt-Schwellenwert einer dreidimensionalen Bewegung des gesteuerten den Wert »0« hat. Wenn die Zifferwerte einschließlich Elements vorgesehen ist, kann man die Bauelemente oberhalb des vorgegebenen Wertes alle den Wert »0« 25 nach der Erfindung für eine jede Antriebseinrichtung haben, gibt eine Schaltung 19-6 aus Und-Schaltungen vorsehen; jeweils ein Signal entsprechend der logischen ein Ausgangssignal S₁₉-₅ mit dem logischen Wert »1« Summe der Verteilersteuersignale S₅I, S_iy und S₅₂, die ab [Fig. 20(c;]. Wenn beide Ausgangssignale S₁₉-₄ für jede Achse abgeleitet werden, liegt an den betreff en- und S₁₉-_s den logischen Wert -4« haben, erzeugt eine den Verteilersteuerstufen an Stelle eines einzigen Und-Schaltung 19-7 das Verzögerungsbefehlssignal Sl 3° Verteilersteuersignals S₅ an.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Digitale Stelleneinrichtung mit Vielph&sensteuerung unter Verwendung einer Verteilerbefehlseinrichtung zur Erzeugung eines Verteilerbefehlssignals mit einer Wiederholungsperiode von 1/Soll-Vorschubgeschwindigkeit auf Grund eines von außen anliegenden ersten Informationssignals und zur Vorgabe der Soll-Vorschubgeschwindigkeit für das gesteuerte Element eines Verteilers zur Erzeugung eines Verteilersignals, das jede Änderungsstufe und Richtung in der Stellung des gesteuerten Elements auf Grund eines zweiten Informationssignals angibt, das die Art der Verteilung festlegt, einer Antriebseinrichtung mit einem an eine Antriebsstufe angekoppelten Vielphasendetektor zur Erzeugung einer Vielzahl von Nachweissignalen mit jeweils vorgegebenen Phasenunterschieden, mit einem Einstell-Phasenwähler zur Auswahl aufeinanderfolgender Einstell-Phasensignale entsprechend den Phasenstufen der Nachweissignale in Abhängigkeit von dem Verteilersignal, mit einem Phasendiskriminator und einem Leistungsverstärker sowie mit einer Antriebsstufe, an die das gesteuerte Element angekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Alarmphasenstufe (5) dem Vielnhasen^etektor (3-1) nachgeschaltet ist und mittels des Verteilersignals ein Alarmphasensignal mit einer vorgegebenen Phasenbeziehung zu dem Einstell-Phasensignal erzeugt, daß an die Alarmphasenstufe (5) eine Alarmstufe

(6) zur Erzeugung eines Alarmsignals und an die Alarmstufe eine Alarmsteuerstufe (7) zur Erzeugung eines Verteilet Steuersignals angekoppelt ist und daß eine von dem Verteilersteuersignal beaufschlagte Verteilersteuerstufe (8) zwischen die Verteilerbefehlseinrichtung (1) und den Verteiler (2) eingefügt ist.

2. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Alarmphasenstufe (5) logische Verknüpfungsschaltungen für die Einstell-Phasensignale (Φ, ... Φ₁₀) sowie für von dem Verteilersignal abgeleitete Torschaltsignale (C₁... Cj₀) aufweist, womit das Alarmphasensignal abgeleitet wird.

3. Stelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Alarmsteuerstufe

(7) einen Differentialverstärker (7-1) für das Alarmsignal (S₄) und ein Bezugssignal (Sr) sowie einen nachgeschalteten Schmitt-Trigger (7-2) enthält.

4. Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Zusatzschaltstufe (9, 10,11), die auf Grund eines Verzögerungsbefelilssigi:als (S/,) ein gesteuertes Verteilerbefehlssignal (S₈) für niedrige Geschwindigkeit ableitet, das dem gesteuerten Verteilerbefehlssignal (S₂) überlagert wird.