DE1788043A1 - Digitale Antriebseinrichtung - Google Patents

Description

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Stuttgart, 20. September 1968 P 2158

Anmelder:

Nippon Electric Company, Limited, 7-15, Shiba-Gochome, Minato
Tokio, Japan

Vertreter: *
Patentanwalt
Dip!.Ing. Max Bunke
Stuttgart 1
Schloßstr. 73 B

Digitale Antriebseinrichtung

Die Erfindung betrifft eine digitale Antriebseinrichtung mit einer Befehlsverteilerstufe zur Abgabe eines BefehlsverteilersignalG, dessen Taktzeit der reziproken Sollvorschubgeschwindi'ikeit entspricht, mit einem Verteiler zur Erzeugung eines Verteilersignals entsprechend der gewünschten Vorschubrichtung, mit einer Antriebrjstufe einschließlich eines Motors, der sich in Richtung eines Sollpunkrtes dreht, der mit einem stabilen Punkt übereinstimmt, und durch ein Verteilersignal schrittweise weitergeschaltet wird, und mit

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einem von'dem Motor verstellten gesteuerten Element.

Eine herkömmliche digitale Stelleinrichtung erhält vonseiten der Befehlsverteilerstufe ein erstes Informations signal "zur Angabe der Soll-Vorschubgeschwindigkeit als Befehlsverteilersignal. Sin Verteiler erzeugt aus diesem Befehlsverteilersignal sowie · einem zweiten Informationssignal hinsichtlich der Art der Verteilung ein Verteilersignal. Dieses steuert *eine Antriebs stufe für einen Schrittschaltmotor, der in Abhängigkeit von diesem Verteilersignal bewegt wird. Das Befehlsverteilersignal hat eine Taktzeit entsprechend dem ."leziprokwert der Soll-Vorschubgeschwindigkeit. Das zweite Informatibnssignal besteht aus einem Signal über die Verteilerrichtung, d.h. Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung. Das Befehlsverteilersignal und das Verteilersignal treten ohne Beziehung zur Drehung des Schrittschaltmotors auf. Wenn deshalb der. Schrittschaltmotor beschleunigt oder verzögert wird, ergibt sich eine Zeitverzögerung zwischen dem Verteilersignal und der tatsächlichen Drehung des Schrittschaltmotors. Wenn das Verteilersignal in die Antriebs stufe mit hoher· Ial^tfolge im Vergleich zur Drehung des Schrittschaltmotors eingespeist wird, wird diese Zeitverzögerung sprunghaft ansteigen. Im ungünstigsten Pail ergibt sich ein Fehlnachlauf der digitalen Antriebseinrichtung. Dieser Pehlnaclauf bedingt, daß ein Steuerpunkt, der eine Stromstellung· für den Schrittschaltmotor darstellt, den stabilen Bereich entsprechend einem Sollpunkt, an den er. sich jeweils annähern soll, verläßt und sich einem von dem genannten Sollpunkt verschiedenen Punkt nähert. Auch v/enn das Verteilersignal der Antriebseinrichtung mit hoher Taktfolge zugeführt wird, ergibt sich ein großer Nachlauf, selbst wenn ein Pehlnachlauf vermieden wird. Dieser Nachlauf stellt einen Stellungsfehler zwischen dem Steuerpunkt und

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SAD OPHOfNAL

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dein Sollpunkt dar. Da die bekannte, digitale Stelleinrichtung eine Steuerung ohne .lüekiuiirun^s schleife bildet, wird die Drehstellung des Sehritt schal tractors nicht erfaßt, so daß dieser Fehlnaehlauf auftreten kann. '

Aufgabe der Erfindung ist eine solche Ausbildung einer digitalen Stelleinrichtung, daß ein Pehlnachlauf nicht auftreten kann.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß an die Motorausganjswelle eine Steuersignalstufe angeschlossen ist, die bei einer vorgegebenen Beziehung des Motorsteuerpuiiktes zu dem Sollpunkt ein Verteilersteuersingal abgibt, und daß zwischen die Befehls verteilerstufe und den Verteiler eine von dem Verteiler steuersignal gesteuerte Jnderungsstufe eingeschaltet ist, die ein gesteuertes Befehlsverteilersteuersignal erzeugt.

Die Steuersignalstufe ist vorzugsweise über ein Getriebe mit dem Schrittschaltmotor oder deia gesteuerten Element gekoppelt und gibt ein Yerteilersteuersignal ab.

Die Erfindung bringt folgende überraschende Vorteile mit sich:

1. Ein 'Pehlnachlauf ist vollständig ausgeschaltet.

2. Der Nachlauf wird innerhalb eines bestimmten Schwellenwerts gehalten.

3· Das gesteuerte Element wird gleichmäßiger beschleunigt oder verzögert.

(Fortsetzung auf Seite 5)

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Die Erfindung wird anhand bevorzugter Ausfuhrungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen erläutert.

Eigur 1 zeigt eine Drehmoment-Drehwinkel-Eennlinie für einen Schrittschaltmotor;

Eigur 2 ist ein Blockschaltbild einer herkömmlichen digitalen Antriebseinrichtung für einen Schrittschaltmotor;

Eigur 3 ist ein Blockschaltbild einer digitalen Antriebseinrichtung nach der Erfindung;

Figur 4 erläutert die Arbeitsweise einer her-'' kömmlichen digitalen Antriebseinrichtung

mit stabilen und instabilen Punkten der , Drehmoment-Drehwinkel-Kennlinie;

Eigur 5 zeigt die Verschiebung der Drehmoment-Drehwinkel-Kennlinie um einen Schritt;

Figur 6 zeigt einen Eehlnachlauf eines Schrittschal tmotors;

Eigur 7(i)zeigen die Beziehung zwischen einem 3e- und (ii) fehlsverteilersignal, einem stabilen Bereich, einem Sollpunkt, einem Steuerpunkt und dem erzeugten Drehmoment;

Eig. 8(i) geb.en ein Ausführungsbeispiel einer und 8(ii) Steuersignalstufe im Rahmen der Erfin— -. dung;. . ..

Figur 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Steuersignalstufe;

Eigur 10 zeigt eine dritte Ausführungsform derselben;

Eig. 11 (i)erläutern die Arbeitsweise der Au.sfüh— und 11(ii)rungsform nach Figur 10;

Figur 12 zeigt eine Ausführungsform einer Änclerungsstufe im Rahmen der Erfindung;

Eigur 13 dient zur Erläuterung der Arbeitsweise

der AnMebseinrichtung nach der Erfindung;

Figur 14 zeigt eine weitere Ausfhrungoform der

Änderungsstufe; und - -

Eigur 15 gibt Signalwellenformen für die-Auaf"hrungsform nach Eig. 14 an.

Eig. „J zeigt eine Drehmoment-Drehwinlvel- Kennlinie zur Erläuterung der Beziehung zwischen dem Drehmoment und dem Drehwinkel in einem Schrittschaltmotor.. In Eig. sinGl-;-auf der Ordinate das Drehmoment und* auf der Abs-

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;-.■ ■^: sr.

zlsse der bei einer Drohung des Schrittsclialtmotors erzeugte Drehwinkel aufgetragen, Die Drehmoment-» Drehwinkel-Kennlinie ist eine periodische Funktion und besitzt vier Periöden für eine Umdrehung des Schrittschaltmotor s* P_g ist ein stabiler Punkt und P^ sowie ^A 2 ^sinci instabile Punkte .· Bin stabiler Bereich um den stabilen Punkt P_a liegt zwischen den instabilen Punkten P^₁ und

Ein Blockschaltbild einer bekannten digitalen Antriebseinrichtung mit einein Schrittschaltmotor ist in Pig. 2 angegeben. Diese Antriebseinrichtung -umfaßt eine Befehlsverteilerstufe 1 aur Erzeugung eines Befehlsver» teilersignals S₁ mit einer Wiederholungsperiode von i/ Sollvorschubgeschwindigkeit' aufgrund eines ersten Informationssignals (das z.B. von einem lochband herkommt ), welches die Sollvorschubgeschwindigkeit eines "gesteuerten Elementes 4 vorschreibt, einen Verteiler 2 (exnen digitalen Kurveninterpolator unter Verwendung eines Differentialanalysators), der unter Ausnutzung des Befehlsverteilersignals S₁ und einer zweiten Information (z*B. ebenfalls von einem Lochband) für die Verteilungsart, ein Verteilersignal Sp erzeugt, sowie eine Antriebsstufe 3 mit einem Motor, die das Verteilersignal Sp empfängt und ein gesteuertes Element 4 aufgrund des von dem Motor abgegebenen Dreh-" moments antreibt.

Die Einrichtung nach der Erfindung ist in Fig. 3 angegeben und umfaßt eine herkömmliche digitale Antriebseinrichtung (z^B* ein numerisches Steuersystem), eine Knderungsstufö 5, die das Befehlsverteilersignal S₁ unter Veränderung durch ein Verteilersteuersignal als gesteuertes Befehlssignal s/, an den Verteiler 2 weitergibt, sowie eine Steuersijgnalstufe 6, die das Verteilersteuersignal S_n abgibt, wenn ein Steuerpunkt des Schrittschaltmotors in« einer vorgegebenen Stellungs-

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BAD ORIGINAL

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beziehung mit einem Soülpunkt ist. Der ;Jteuerpunkt · bewegt sieh jeweils in äiehtung nach einem Sollpunkt, der einer der stabilen Punkte ist, wobei jeder stabile Funkt über eine Mehrzahl von Schritten des Schritt schaltmotor s verteilt ist, und der sich jeweils um einen Schritt weiterbev;egt, wenn die Antrietisstufe ein •Verteilersignal B^ erM.it. _ · ' ·

Nunmehr wird der Begriff Sollpunkt P_ft und Steuerpunkt P«. eines Schrittsehaltriotors erläutert.

lin Söllpunkt P_rt, der jeweils für eine Mehrzahl von Sehritten verteilt ist, ist einer der stabilen, funkte und bewegt' sich jeweils um einen Schritt weiter, wenn ein Verteilersignal Sg in die Antriebsitufe einläuft. Ein Steuerpunkt Ϊ>μ ist ein Punkt, der sich unter fester Korrelation mit dem Rotor d§s Schrittschaltmotors in einer vorgegebenen Stellungsbeziehungr ^u dem Söllpunkt V befindet, wenn der Rotor in einem Zustand verbleibt, wo ein in dem Schrittschaltmotor erzeugtes Drehmoment gegenüber dem erregten Stator des Schrittschaltmotor^ einen Nullwert hat. Der Sollpunkt 3?_ö verschiebt sich · jeweils in Abhängigkeit von einer positiven oder negativen Polarität S oder S des Verteilersignals B₀ um einen Schritt nach vor oder zurück, wenn das V.ertülersignal Sg von dem Verteiler 2 abgegeben wird. Der Stiuerpunkt Pj* folgt dem Söllpunkt P aufgrund des in dem Schrlttsehaltmotoa? erzeugten ,Drehmoment g.

Nunmehr wird die gegenseitige Beziehung der stabilen Punkte, der Sollpunkte P₀, der Steuerpunkte P^ und des in dem Söhrittschaltmotor erzeugten Drehmoments erläutert,

Fig. 4 zeigt die Gruiidiairve für eine digitale Antriebseinrichtüttg naeh I*if. 2, die einen Auiiehnitt mit einer Pesriödenlänge aus de® Küst« der Pig* 1 darsttllt. Die Punktό P₃, l·^ und P_Ag eiad in deia Pig· 1 und. 4

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BAD ORIGiNAL

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jeweils entsprechend eingezeichnet; der Punkt P ist de^!r Sollpunkt P . Wenn sich der Steuerpunkt P_Tr im Punkt Ρ/ befindet, erzeugt der Schrittschaltmotor ein Drehmoment T .(P-^)=T (P₁ ).'

Da die herkömmliehe Antriebseinrichtung nach Fig.- 2 den Schrittschaltmotor im Sinne einer Einstellung der Beziehung T (P_M)=O dreht, verschiebt sich der Steuerpunkt Pj₅ von einem Punkt P^ nach einem Punkt -P_g. V/enn entsprechend sich der Gteuerpunkt Pjrin einem Punkt P₂ befindet, bewegt-sich der Steuerpunkt P^ in .lieh-'", tung des Punktes. P. du. sich der Schrittschaltmotor so dreht, daß das Drehmoment T (?_v) -äem JTullwert zustrebt. Da das Drehmoment T (P_K) im Punkt P den Viert, T (P^)=T (P )=O hat, dreht sich der Schrittschaltmotor nicht weiter, und der Steuerpunkt P™ stellt sich auf den Punkt P_, ein. Infolgedessen bezeichnet

man den Punkt P als stabilen Punkt.

Da andererseits das Drehmoment T "(P. -,) in eine'i Punkt P,-. den Viert T (P^)=O hat, wenn sich der Steuerpunkt Vy in Punkt P».. befindet, dreht sich der Schrittschaltmotor theoretisch nicht. \iTenn sich jedoch der Steuerpunkt Pjj nur geringfügig nach einer Seite gegenüber dem Punkt P^| verschiebt, wird ein solches Drehmoment T (l*wr) erzeugt, daß sich der Steuerpunkt P^ von dem Punkt P.j. wegbewegt. Ifolgedessen dreht sich der Schrittschaltmotor und der Steuer.punkt P^ verschiebt sich in Richtung des benachbarten stabilen Punktes P_ß1 oder P . Deshalb wird der Punkt P... als instabiler Punkt bezeichnet. Der Punkt P.^ is* ©ⁱⁿ ähnlicher instabiler Punkt. Daher ist ein Pereich R₅ ¹--, der keine instabilen Punkte P^₁ und P^₂ einschließt, ein stabiler Bereich für den stabilen Punkt P_ als Sollpunkt. Ein praktisch brauchbarer stabiler Bereich R_Q ist' jedoch nach Pig. 4 ein Bereich, wo das Rückstelldrehmoment T (Pt/) entsprechend dem Stellun£;sunterschied zwischen dem Sollpunkt P und dem Steuerpunkt P^, d.h. der Größe des

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Nachlaufs, größer wird. Die Beziehung zwischen dem Steuerpunkt P™, dem Sollpunkt P_Q und dem stabilen

Bereich R (oder R' ) ist jeweils symmetrischunabss *

hängig von einer Vorwärts-^· oder Rückwärtsdrehung des Schrittschaltmotors, wenn der Steuerpunkt P_M auf dem Sollpunkt P₀ liegt, und wenn eine Stellungabweichung zwischen dem Sollpunkt P_c und dem stabilen Bereich R so bestimmt ist, daß der Steuerpunkt P^ in der Mitte des stabilen Bereiches R₃ (oder R'_s) liegen soll. Eine andere gegenseitige Beziehung . kann selbstverständlich ebenfalls benutzt werden.

In. der obigen Beschreibung ist folgendes hervorzuheben:

1. Auf einer Drehmoment-Drehwinkel-Kennlinie sind abwechselnd stabile und instabile Punkte vorhanden.

2. Wenn die Drehmoment-Drehwinkel-Kennlinie festgelegt ist, wird die Lage eines stabilen Punktes anhand einer ausgewählten Drehmoment-Drehwinkel-Kennlinie bestimmt.

Infolgedessen ist die Arbeitsweise- aer digitalen Antriebseinrichtung nach Pig. 3 folgende: Sin' stabiler Punkt, auf den der Steuerpunkt P,_r in der Anfangsperiode eingestellt ist (z.B. im Seitpunkt der Einschaltung der I.eistungsquelle), ist in Übereinstimmung mit einer Anfangsstellung eines Sollpunktes P . Die Drehmöment-Drehwinkel-Kennlinie

wird um eine vorgegebene Winkeleinheit in Abhängigkeit von der Polarität des Verteilersignals Sp verschoben, sobald dieser: Yerteilersignal S₂ erzeugt wird. Der Sehr it-t schal tmotor dreht sich in der V/eise, daß der Steuerpunkt P,. dem Sollpunkt P näher kommt, der zusammen mit der J)rehmoment-Drehwinkel-Xennlinie verschoben worden ist. Pig. 5 zeigt ein Beispiel der Beziehung zwis-chen So] lpunkt' P , Steuerpunkt P,. und

C JL'.

Drehmoment-Drehwinkel-Rennlinien vor und nach der

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Verschiebung. -i

Ein Pehlnachlauf kann sich in folgender Weise ergeben. Dabei liegt nach Tig. 2 ein Verteilersignal Sr, mit hoher -Folgefreguenz an der Antriebsstufe 3 im Sinne einer Beschleunigung des gesteuerten Elements 4 an. Der Sollpunkt P verschiebt sich entsprechend. schnell. Es besteht jedoch eine Grenze für das Ausgangsdrehmoment des Schrittschaltmotors. Wenn ein großes Drehmoment zur Beschleunigung des gesteuerten Elements 4 erforderlich ist, kann der Steuerpunkt P™ dem Sollpunkt P nicht folgen, so daß eine Stellungsdifferenz (Nachlauf) i:umer mehr zunimmt. Dieses wi anhand der Pig. 6 verständlich, wo der Sollpunkt P als Ursprung genommen ist. Dies "bedeutet, daß sich der Steuerpunkt P™ von dem Sollpunkt P allmählich über die Punkte P^ , Ρ-,ρ und P™* wegbewegt. Wenn er schließlich über einen instabilen Punkt P. gelangt,

der den stabilen Bereich R'- ' begrenzt, wird das Aus-■-■■■■.■■ s

gangsdrehmoment Ql (Pw/) des Schrittschaltmotors gemäß Fig. 6 in einer Richtung entgegengesetzt zu der gewünschten Fachlaufrichtung erzeugt. Damit bewegt sich der Steuerpunkt P-> nunmehr schnell gegen einen stabilen Punkt P *, der von dem Sollpunkt P um eine Periodenlänge entfernt ist. Diese Erscheinung wird als Pehlnachlauf bezeichnet. In Extremfällen kann es eintreten, daß der Steuerpunkt P^ hinter dem Sollpunkt um mehrere Periolenlängen herläuft. Wenn auch im Vorstehenden die Verhältnisse für eine Beschleunigung erläutert sind, ergibt sich auch.im Falle einer plötzlichen Verzögerung der Effekt eines umgekehrten Fehlnachlaufs, nämlich eines Übervorlaufs.

Die Erscheinung des Pe:ilnachlaufs wird häufig innerhalb^giner digitalen Antriebseinrichtung beobachtet, die mit einem Schrittschaltmotor arbeitet, dessen stabiler Bereich R* besonders klein ist. Da eine digitale Antriebseinrichtung mit einem Schrittschalt-

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Λ Γ? O O Π ^r ο I / υ O U 'γ "ι

motor als Steuerung ohne Schleife keine g für einen ITachweis der Bewegung des Schrittsehaltmotors oder des gesteuerten Elements "bietet, ist es gänzlich unmöglich, das Auftreten eines Jehlnachlaüfs und die Anzahl der Per.lodenverSchiebungen zu· erfassen. Deshalb kann man den Fehlnachlauf nicht beheben. Diese Unmöglichkeit ist ein schwerer Uachteil einer digitalen Antriebseinrichtung mit einem Schrittschaltmotor (z.B. einer numerischen Steuerung mit einem Schrittschaltmotor). Dies ist auch der Grund, warum ein Schrittschaltmotor nicht als zuverlässiges Element '

Damit die Trägheit und das Reibungsmo'ment des gesteuerten Elements 4 vergl3ichsweise wenig störend sind, wird innerhalb einer bekannten digitalen Antriebseinrichtung ein Schrittschaltmotor mit einem ausreichend großen Ausgangsleistun-2"spegel zum Antrieb einer Last benutzt,'die hauptsächlich durch das gesteuerte Element verwirklicht⁴wird. Damit der Schrittschaltmotor nicht sprunghaft beschleunigt oder verzögert wird, wird eine Beschleunigung oder Verzögerung der Verstellgeschwindigkeit des Sollpunktes P mit negativer Größe . im Bezug auf die Zunahme oder Abnahme der Taktfrequenz des Befehlsverteilersignals S^ einseitig in Form einer Exponentialfunktion mit vorgegebener Zeitkonstante eingespeist, unabhängig von der.Bewegung des gesteuerten Elements. Diese Zeitkonstante stimmt kaum mit derjenigen der beweglichen mechanischen Teile einschließlich des Schrittschaltmotors und des gesteuerten Elements 4 überein. Wenn diese Zeitkonstante kleiner als diejenige des mechanischen Systems ist, ergibt sich unerwünschterweise eine sprunghafte mechanische Verstellung des von d°em Schrittschaltmotor angetriebenen gesteuerten Elements, auch wenn der Schrittschaltmotor einen ausreichend, hohen leistungspegel aufweist.

Bei Verwendung eines sog. elektrisch, angetriebenen

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r'ldruck-Impulsmotor, wo ein Cldruckventil im Sinne einer Verstärkung des Jrehinoments durch., einen elektrischen Schrittschaltr.otor verstellt wird, ist der stabile Eereich der Öluruckeinheit ungewöhnlich "breit. Der stabile Bereich R¹ _' des elektrischen Schrittschaltmotors "bleibt jedoch so schraal wie zuvor. Deshalb
wird neben der -Köglich-ceit eines ITehlnachlaufs des elektrischen Schrittsc'ialtraotors der Eaciilauf groß, wenn der Schrittschaltmotor sprunghaft beschleunigt wird; schließlich'kann der Öldrucknotor den elektrischen Schrittschaltmotor nicht mehr folgen, so daß m der üldruckmotor einen weiteren zusätzlichen Selilnachlauf bev/irkt. Im P;ille einer numerischen üopiersteuerung.führt der Nachlauf zu einem Stellungsfehler. Damit ergibt sieh als ^auptnachteil, daß der grüßte Vorteil der numerische:i Steuerung, nämlich die hohe Steuergenauigkeit, verlorengeht.

Auch wenn z.B. ein digitales Phasenmodulationtssystem mit einem Schrittschalcmotor anstelle der Verstellung eines Öldruckventils mittels eines Schrittschaltmotors benutzt wird, kann man einen ähnlichen Eachteil wie bei dem elektrisch betriebenen Öldruck-Impulsmotor nicht ausschalten. Das genannte digitale Phasenmcdu- J

lationssystem mit einen Schrittschaltmotor arbeitet wie folgt. Der Rotor eines Soll-Synchrongenerators
wird mittels eines elektrischen Schrittschal.tmotors gedreht. Signale mit einer Frequenz von z.B. 400 Hz werden in den Stator des Soll-Synchrongenerators
eingespeist und ebenso in den Stator eines Rückkoppelungs-Synchronjenerators,· dessen Rotor sich gleichförmig mit der Verstellung des gesteuerten Elements dreht. Dabei werden magnetische Drehfelder erzeugt. Ein Diskriminator erzeugt ein positives oder negatives Ausgangssignal übereinstimmend mit dem Phasenunterschied zwischen einem Soll—Phasensignal vonseiten des. Rotors des Soll-Synchrongenerators und einem Rück-

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MK^i BADORlGiNAL

A π ο ft η ι ο ι / ϋ O U ^li 3

Jl

koppelungs-Phasensignal · vonseiten des Motors des Rückkoppelungs-Synchrongenerators. Die Eingangslei s-tü-ng zum Antrieb des .gesteuerten Elements v/ird mittels eines Öldruck-oervoventils oder eines Thyristors unter Verwendung des Ausgangssignals des Diskriminators gesteuert. Der Antriebsmotor (normalerweise ein Öldruckmotor. ist mit einem. 01-druck-Servoventil verbunden; ähnlich ein Elektromotor mit einem Thyristor) treibt das gesteuerte Element an., um dadurch die Ausgangsspannung des Diskriminator s zum Verschwinden zu bringen.

Auch v/enn ein Soll-Phaoensignal benutzt wird, das mittels eines bekannten rein elektronischen digitalen Phasenmodulationssystens statt durch Verwendung eines elektrischen Schrittschaltmotors und eines Soll-Synchrorigenerators erhalten wird, ergibt sich ein Fehlnachlauf in ähnlicher '/eise wie' bei einem elektrischen Schrittschaltmotor, wenn nicht das zur Drehung des Motors' benutzte Rückkoppelungs-Phasensignal innerhalbeines vorgegebenen Phasenbereichs" (z.B. + 90^0- gegen- . über den Soll-Phasensignal. gehalten wird. ■.-> ' ·..

Nunmehr wird die Erfindung anhand eines, bevorzugten Ausführungsbeispiels einer· digitalen Antriebseinrichtung mit Digital-Analo^-Wandlung mittels eines Schrittschaltmotors erläutert, womit die genannten Nachteile ausgeschaltet sind.

In Fig. 3 erzeugt eine Steuersignalstufe 6 ein Verteilersteuersignal S . Das Verteilersteuersignal S

C C

hat den Signalwert "0", solange der Steuerpunkt P_v. in einer vorgegebenen Beziehung zu dem Sollpunkt P

steht, wie bereits erl.'iutert worden ist, nämlich innerhalb -sines stabilen- Bereichs R - (entsprechend der Erläuterung anhand der J¹Ig. 4-);' das Verteilersteuersi-;·- nal hat den Viert "1", sobald der Steuerpunkt P_v nicht

VL

innerhalb des stabilen Bereichs R gelegen ist.

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Λ Λ

Pig. 7 .gibt die Beziehung zwischen einem 'Verteilersteuersignal S , einem stabilen Bereich R , einem Sollpunkt .P , einem Steuerpunkt P™, einer Drehmoment-Drelrwinkel-Iennlinie C und einem Drehmoment T (P™) des Schrittschaltmotors an. RLg. 7 (i) gilt für den Pail, daß der Steuerpunkt.'P^ innerhalb des stabilen . Bereichs R gelegen ist und das Verteilersteuersignal ■'S_n den Signalwert "0" hat. Pig. 7 (ii) gilt für den Pail, daß der Steuerpunkt P™ außerhalb des stabilen

Bereichs R gelegen ist und das Verteilersteuersigs

aal S einen Signalwert "1" hat.

Danach hat das Verteilersteuersignal S den Signalwert "0", solange der Steuerpunkt P₁, »· innerhalb des

ΓΙ

stabilen Bereichs R gelegen ist, der in seiner Mitte den Sollpunkt P_n enthält. Das Verteilersteuersignal S hat den Signalwert "1", sobald der Steuerpunkt P^ außerhalb dieses stabilen Bereichs R₀ zu liegen kommt. Wenn mit anderen* Worten die Stellungsdifferenz zwischen dem Steuerpunkt P^ und dem Sollpunkt P kleiner als die halbe Größe des stabilen Bereichs R_CT ist,

* ■ ■ . P

nimmt das Verteilersteuersignal S den Wert "0" an. Wenn diese Stellungsdifferenz großer als die halbe Größe des stabilen Bereichs R„ ist, stellt sich das Verteilersteuersignal auf den Wert "1" ein. Infolgedessen erhält man ein gleiches Verteilersteuersignal S wie oben erläutert ist, auch wenn der Steuerpunkt P_M in die Mitte des stabilen Bereichs R_ anstelle des Sollpunkts P. gestellt wird.

Die Pig. 8 (i) und 8 (ii) zeigen ein Ausführungsbeispiel für die Steuersi^nalstufe 6, die ein Verteilersteuersignal S in Abh'ingigkeit davon liefert, ob ein Stollpunkt P innerhalb oder außerhalb eines Bereichs η gelegen ist. Da nach Pig. 1 die Drenmoments -

Drehv/inkel-Eennlinie poriodisch hinsichtlich der V/inkelstellung eines Echrittschaltmotors ist, wird an-

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genommen, daß die Schrittanzahl innerhalb einer Periode iL beträgt. BIa Schrittanzahl innerhalb des stabilen Bereichs R bsträgt N (I¹L >"lO und die

S SlS

Periodenanzahl für eine Umdrehung (360 ) des Schrittschaltmotors beläuft sich auf M.

Eine in den Pig. 8 (i) und (ii) dargestellte Schlitzplatte 7 ist als Kreisplatte ausgebildet, die mechanisch mit der Drehachse des Sclirittschaltmotors ge- koppelt ist und M Umfangsabschnitte aufweist. Ein Drehwinkel η eines jeden Abschnittes entspricht ΪΤ Schritten, und ein Drehwinkel η eines in einem

jeden Abschnitt enthaltenen Schlitzes entspricht I¹T Schritten (also einem Bereich, der einem stabilen Bereich entspricht). Der Einfachheit halber ist in den Pig. 8 (i) und (ii) ein Teil der Schlitzplatte in Umfangsrichtung gesehen dargestellt. Pig. 8 (ii) gibt ein konstruktives Beispiel der Steuersignalstufe 6. Ein von einer Lichtquelle L. ausgesandtes Lichtbündel wird mittels einer Linse L parallel gerichtet, welche den V/inkelbereich von η Schritten mit IT Lichtbündeln überdeckt. Diese Lichtbündel werden durch Lichtrohren I₁...1-^ (jeweils aus Glasfasern zur Führung des Lichtbündels mit außergewöhnlich geringer Dämpfung und mit geringem Interferenzverlust zwischen benachbarten Lichtrohren) zu Lichtempfängern d.. ...d,x geführt, die in fester Beziehung zu dem Schrittschaltmotor den Lichtrohren 1^...1,_τ gegenüberstehen. Die Schlitzplatte 7 ist zwischen den Lichtempfängern und den Lichtrohren gelegen. V/enn eine Anordnung aus Lichtröhre und Lichtempfänger innerhalb eines Schlitzes der Schlitzplatte 7, z.B. die Lichtröhre 1_K und der Lichtempfänger d„, ausgerichtet ist, ».wird ein Licht bündel der Lichtröhre 1~ von dem Lichtempfänger d^ erfaßt, dessen Ausgangssignal D^ in einen Verstärker A_£ eingespeist wird. In diesem Zeitpunkt hat das Ausgangssignal AB^ des Verstärkers

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Λ ΠΟ

Ι π ο π η ' ο I / ύ ο U 4

/S

A₁, den Signalwert "1", 5Ur eine Lichtrchre 1,_T und einen Ii ent empfänger d,. wird bspw.. kein Ausgangs signal O,j an den Verstärker A,_T abgegeben, da der ■ Lichtweg durch die Schutzplatte 7 unterbrochen ist. Infolgedessen hat das Aufgangssignal AD^, des Verstärkers Ajj- den Viert- ¹¹O¹'.Jeder I dchtempfänger d. ...'.d_K ist an einen Verstärker A. .. .A,,. angekoppelt. Die Verstärker A. ... .Α- sind jeweils mit Und-Torschaltungen G^ ■.. .Gy verbunden*. ' -

Die Signale E₁.. .Ε,-rkonnien von einem Jlingzähler her, der eine Baugruppe der Antriebsstufe 3 der ?ig. 3 darstellt. Die Drehmoment-Drehwinkel-IIennlinie verschiebt sich in Abhängigkeit von diesen Signalen schrittv/eise vorwärts, wobei entsprechend der SoIlptinkt P schrittweise vorrückt. Jev/eils ein Signal E₁ .. .Ε,-,- hat den Signalv.-ert "1", während alle übrigen Signale den Signalwert "O" aufweisen. Vienn ein Signal E₁ den V/ert "1" hat, ist ein entsprechender Sc llpunkt ausgewählt, wenn ein Signal E₂ den Signalv/ert ^f|1 " annimmt, ist der nächstfolgende Sollpunkt ausgewählt: V/enn entsprechend ein Signal E_v den Signalv/ert "1" aufweist, ist der K-te. Sollpunkt ausgewählt.- Da der Ringzähler mod N arbeitet, liegt der E-te Sollpunkt einen Schritt vor dem Sollpunkt entsprechend dem E₁-Signal der nächstfolgenden Zählperiode.

Sobald eines der Signale Έ_Λ .. .E_TJ eine der "orschaltungen G₁ ...G_Ay innerhalb eines Bereichs auf Durchgang. schaltet, der einem Schlitz der Schutzplatte entspricht, wird ein Verteilersteuersignal S des Signalwerts "C" in einer iiichtoder-Schaltung 8 erzeugt, wo die Cder-Ausgangssignale der TJnd-Schaltungen G₁ ... G_7T ^: ■ negiert v^erden. Dies entspricht den durch die Pig. 7 (i)'erläuterten Verhältnissen. ·

Wenn eines der Signale E₁...E eine der Und-Schaltungen

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G₁...G„ innerhalb eines Bereichs öffnet, der einem nichtgeschlitzten Teil der Schutzplatte· 7 entspricht, wird ein Verteilersteuersignal S_cmit dan Signalwert_ "1 " erzeugt. Dies entspricht dem Zustand, der 3¹Ig. 7 (ü). Im Hinblick auf die Gegenüberstellung der Lichtempfänger zu Lichtquellen unter Zwischenschaltung einer Schlitzplatte entspricht die Anordnung nach Pig.. 8 (ii) in ihrem mechanischen Aufbau einer Sehritt-Kodierscheibe, die bereits in Verbindung mit einem Schrittschaltmotor benutzt wird, besonders zur Verbesserung der Stellungsgenauigkeit. Diese Kodierscheibe erzeugt Zählircpulse, jeweils wenn ein·gesteuertes Element sich um einen Steuerschritt v/eiterbewegt, z.B. um 0,002 mm. Die Anordnung nach Pig. S (ii) ist jedoch von einer !Codierscheibe grundverschieden, indem diese Anordnung nach Pig. 8 (ii) ein Verteilersteuersignal S erzeugt. Eine !Codierscheibe-

besitzt Schlitze, deren Teilung für einen ITachweisimpuls bemessen ist;, sowie nur v/enige Kombinationen von Licht bündeln und lichtempfrlngern. Dagegen hat die Anordnung nach Pig. 8 (ii) N Gruppen aus Lichtröhren und Lichtempfängern, de für eine Periode der Drehmoment-Drehv/inkel-Kenrilinie des Schrittschaltmotors bemessen sind. Eine runde Schlitzplatte dieser Anordnung hat nur Schlitze (jeweils entsprechend einem stabilen Bereich-R₀), deren Teilung Έ beträgt und deren Periodenzahl in einer Drehmoment-Drehwinkel-Kennlinie M ist. In weiterem Unterschied zu einer Kodierscheibe sind Unu-Torschaltunjen G^^G^ vorhanden, die durch Signale E.....E«. getastet werden, sowie eine Kichtoder-Schaltung 8.

Pig. 9 zeigt eine weitere Ausführungaform der Steuersignalstufe 6. Eine runde Schlitzplatte 7 und eine Nichtoder-Schaltung 8 entsprechen jeweils den Baugruppen der Pig, 8 (ii). Ein Verstärker A¹ hat dieselbe Aufgabe wie jeweils einer der Verstärker A₁ .. .A,_T

.;...,„ 109815/0078 ^v BAD

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Λ ■ :

nach. Pig. 8 (ii). Die Anordnung nach Fig. 9 arbeitet folgendermaßen: N Lichtquellenbereiche, die anstelle der Lich.tr öhr an 1, ...Ι,τ der Fig. 8 (ii) vorgesehen sind, befinien sich in der Hähe der Schutzplatte und sind für eine. Ein-Aus-Tastung mit hoher Schaltfrequeiz eingerichtet. Jeweils eine dieser Lichtquellen wird durch dasjenige der Signale E...-...Ev erregt, das einen Signalwert "1" aufweist. Für den Fall, daß die belichtete Lichtquelle 1¹^. ..I',. innerhalb des vorübergehenden Schlitzes der Schutzscheibe liegt (z.B. für ein Signal E., mit dem Signalwert "1") erhält man ein Yerteilersteuersignal S

mit dem Signalwert "O" in der Ifichtoder-Sciialtung 8, wenn das Licht auf den Empfänger d¹ auftrifft und in dem Verstärker A¹ verstärkt ist. Dies entspricht dem Fall der Fig. 7 (i). Wenn die belichtete Lichtquelle 1^! ...·1'τσ außerhalb des betreffenden Schlitzes liegt (z.B. für das Signal E> mit dem Signalwert "t") kommt kein Licht* zu dem Empfänger d¹ , so daß das Verteilersteuersignal S einen Signalwert "1" hat. Dies

entspricht dem Fall der Fig. 7 (ü).

Fig. 10 zeigt eine weitere AusfTnrungsform der Steuersignalstufe 6. Dabei findet das Phasenmodulationsnachweisverfahren für die Ermittlung des stabilen Punktes Anwendung. Ein.Synchrodetektor 9 istmechanisch mit der Ausgangswelle eines Schrittschaltmotors verbunden. Der Synchrodetektor wird durch ein Erregersignal S-^, ernegt, das durch Umwandlung in einem Filter 11 aus einer Rechteckweilenform S_ gewonnen wird, welche aus einem Bezugsfr^uenzossvillator 10 stammt. Ein Hachweissignal Y^ des Synchrodetektors 9 wird in eine Stufe 12 eingespeist, die eine Phasenumkehr- und Phasenschi Verschal tung enthält. Es erfolgt eine Umwandlung in 'Signale Y^ und -Vt,- Andererseits erhält eine SynchrosteuerstufQ 13 die bereits genannte Ilechteckwellenform S und ein Yertei.lersignal So vonseiten des.V.er-

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tellers 2. Ein abgewandeltes Befehlssignal S¹ erreicht eine Stufe 14, lie einen IT, M-Drehzahl er und ein Filter enthält. Das abgewandelte Befehlssignal S.¹ wird durch Addition oder Subtraktion des Verteilersignals S₂ und dar Rechteckwellenform S gewonnen, die um einen bestimmten Phasenbetrag vorgerückt oder verzögert wurde in Abhängigkeit von der Polarität des Verteilersignals Sp. Die Stufe 14 gibt ein Befehlsphasensignal V ab. Der Phasenschieber der

•Stufe 12 muß so eingestellt sein, daß die Phase des Signals Vj. um 90 gegenüber dem Befehlsphasensignal V verschoben ist, wenn die Stellung des Steuerpunkts Pj. mit dem Sollpunkt P^ übereinstimmt. Die Funktion der Schaltung nach Fig. 10 ist folgende: Sobald ein Nachlauf auftritt, wird das Befehlsphasensignal V verschoben (z.B. in Richtung des Pfeils A) gegenüber der 90°-Phasenverschiebung zu dem Signal Vj.. Der ITngleichgewichtswert f |3J - |eJJ wird in dem Diskriminator ü> in Abhängigkeit von den Amplituden der Signale E₁ und Ep erzeugt (vgl. Fig. 11 (ii)). Die Fig. 11 (i) zeigt den ?äll, daß die Amplituden der Signale E₁ und E_? gegeneinander abgeglichen sind. Ss ™ ist außerordentlich leicht, das Verteilersteuersignal S mit einem Signalwert "1" aus dem Ungleichgewichtsv/ert NE₁I - |Ep|l durch einen Schmitt-Trigger 16 zu erzeugen, wenn der Sollpunkt P den stabilen Bereich

R überschreitet,
s '

Die Stufen 9...15 der Anordnung nach Fig. 10 dienen normalerweise zur Erzeugung eines Differenzsignals

JJeJ - JEpj/für eine digitale Antriebseinrichtung, ie eine Digital-Analog-Wandlung nach der Phasenmodulationstechnik vornimmb. Deshalb werden die genannten Stufen sorgfältig so aufgebaut, daß sich keine Verschiebung des Pegels der Signale Vjj und V aufgrund der Umgebungsbedingung3n ergibt, z.B. aufgrund von Speisespannungsschwankungen, Temperaturschwankungen

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usw.. Deshalb dient die Schaltung der Pig. IG allein '■ dem nachweis eines stabilen Bereichs R der Lrehinoraent-Drehwinlcel-I'-ennli-iie des Schrittschaltmotars indem ein Schmitt-Trigger 16 nachgeschaltet ist. Außer dem wird ein Verteilersteuersignal S_o erzeugt, dessen Zweck wesentlich von dem entsprechenden Signal in einem Phasensodulations-Servosystein verschieden ist.

Uunmehr wird, die Anderungsstufe 5 zur Beeinflussung eines Befehlsverteilersignals S^, durch das rückgekoppelte Verteilersteuersignal S erläutert, Diese Änderungsstufe gibt ein gesteuertes Befehlsverteilersignal S^ an den Verteiler 2 ab. ■

Pig. 12 zeigt eine Ausiührungsform der '""nderungsstufe zur Abgabe eines Signals nach der logischen Gleichung

S^f1 = S₁- S₀ (D-

das Zeichen "·" bedeutet die logische Und-Punktion. Das Verteilersteuersifnal S v;ird-in einer ITichtoder-Schaltung 1.7 in das Signal S umgev/andelt, das den Durchlaßzustand einer und-Schaltung 1S festlegt. Aienn das Verteilersteuersignal S den logischen V/ert "0" hat, ist die Und-Schaltung 18 durchlässig, so daß gilt S'.. ='S^.- ivenn das Signal S den logischen ..'ert "1"

Il C

hat, ist die Und-Schaltung 18 gesperrt, so daß gilt S''..,= 0, d.h. es v/ird kein gesteuertes Befehlsverteilersteuersignal S¹ > al.gegeben.

ITunmehr v/ird unter Bei:ugnahir.e auf Pig. 15 die Arbeitsweise der Antrieb se im* ichtung nach der JSrfinaung gern. Pig. 3 erläutert, welche mit einer Steuersignalstufe nach den Pig. 8 bis IC und einer J^:nderungsstufe nach Pig. 12 ausgestattet ist. "

Die Beschleunigung den gesteuerten Slenents erfolgt folgendermaßen: Da eine Drehung im Vorwärts- und ?jackwärtssinn ähnlich verarbeitet v/ird, wird nur die

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Io

in Vorwärtsrichtung behandelt (Pfeilrichtung in Pig. 10). Der Steuerpunkt Py wandert schrittweise von dem Sollpunkt P ab und erreicht schließlich einen Punkt P,Q. Wenn das Verteilersignal S₂ dann in die Antriebsstufe· 3 einläuft, wird der Sollpunkt P um einen Schritt vorgerückt. Der Steuerpunkt Pp wandert über . den Punkt P^_n und verir.ßt den stabilen Bereich R

IU .S

(z.B., im Punkt P,„). Da das Verteilersteuersignal S mit dem logischen Wert "1 " nunmehr -von der Steuersignalstufe an die Xnderungsstufe gegeben wird, wird £ ' S¹.. = 0, und der Verteiler 2 hört mit der Erzeugung des Verteilersignals S,/ auf. 'Der Sollpunkt bewegt sich nicht weiter vorwärts, und der Nachlauf steigt nicht v/eiter an. Der gesteuerte Punkt P™ kommt auf den Steuerpunkt P infolge des Rückstelldrehmoments T (P_K)- T (P^)- T-(P₁₀) im Bereich des Steuerpunkts P_T,_A und findet sich wieder in dem stabilen Bereich

±1

R diesseits des Punktos P^₀, z.B. im Punkt P_T,_rIp · Deshalb erreicht*das Verteilersteuersignal S den logischen Wert "0", so daß gilt S^f. = Sj. Funmehr wird wieder ein gesteuertes Befehlsverteilersignal" S¹. in den Verteiler 2 eingespeist. Somit wird das Verteilersignäl Sp aus dem Verteiler 2 in die Antriebs-, w stufe 3 eingegeben. Der Sollpunkt P wandert wieder von dem Steuerpunkt P^ ab. -Infolgedessen liegt der Steuerpunkt P™ bei der Beschleunigung in der ixähe des Punktes-P^Q, welcher sich auf einer Randseite des stabilen Bereichs R₀-befindet. Der Nachlauf steigt . darüberhinaus nicht an. Fach der Beschleunigung folgt der- Steuerpunkt P_T dem Sollpunkt P , wenn die Vorschubgeschwindigkeit dos gesteuerten Elements 4 auf den Normalwert zurückkehrt,- und bleibt in unmittelbarer Nachbarschaft def;. Sollpunkts. "■*·.■

Auf diese Weise wird ein Pehlnac^.lauf vollkommen ausgeschaltet. Dieses stellt die erste Leistung der Erfindung dar. Außerdem ist während der Beschleunigung

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das Drehmoment T (^.rr) nahezu gleich eiern V/ert T (P.jq). Das gesteuerte Element 4 wird gleichmäßig (mit nahezu konstanter Beschleunigung) "beschleunigt, "bis die vonseiten des Schrittschaltmotors zugeführte Energie mit der in dem gesteuerten Element 4 verbrauchten Energie im Gleichgewicht steht. Dieses ist ein weiterer Torteil der Erfindung. Auch im Falle eines maximalen, Hachlaufs wandert der Steuerpunkt P-,c höchstens um einen Schritt aus dem stabilen Bereich R_ aus, so daß der Nachlauf innerhalb einer vorbestimmten Schranke bleibt. Dieses stellt den dritten mit der Erfindung ersielten Vorteil dar.

Verzögerung des gesteuerten Elements: Wenn im ersten EaIl die kinetische Energie des gesteuerten Elements 4 klein ist, arbeitet die digitale Antriebseinrichtung folgendermaßen. Mit Erzeugung des Verzögerungs-Befehlssignals S-q (wenn z.B. ein erzeugtes Verteilersignal Sp um einen 'Schritt von der in dem Verteiler enthaltenen Einstellungszahl subtrahiert wird, wird das Verzögerungs-Befehlssijnal SjQ erzeugt, sobald der . Gleichgewichtswert kleiner als ein Schwellenwert wird) bei Einspeisung in die Befehlsverteilerstufe 1 vonseiten des Verteilers 2 verringert sich die Taktfrequenz des Befehlsverteilersignals S^ in vorgegebenem Verhältnis. Im MOrmälfall nähert sich der Steuerpunkt Pr*, der nach einer Beschleunigung dem Sollpunkt P mit hoher Verstellgeschwindigkeit nachfolgt, im Falle einer Verzögerung allmählich dem Sollpunkt Ρ_Λ, dessen Verschiebungsgeschwindigkeit geringer wird, und bewegt sich kurzzeitig über denselben hinaus, z.B. im Punkt R»,. Dieser Zustand ist ein inverser Nachlauf, nämlich ein Vorlaufzustand. Wenn die kinetische Energie &es gesteuerten Elements 4 klein ist, verbrauchen das llüokstelldrehmoment (das als Dämpfung wirkt) des Schrittschaltmotors und das Reibmoment des gesteuerten Elements die kinetische Energie sehr schnell. Deshalb

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wird die Bewegungsgesc iwindigk'eit des gesteuerten Elements 4 schnell verlangsamt und infolgedessen folgt der St-euerpunkt.P^ dein Sollpunkt P wiederum in verzögerter Stellung nac'i.

Wenn jedoch im andern FaIl das gesteuerte Element 4 eine ungewöhnlich große kinetische 3ner.gie im Vergleich mit der von dem.Schrittschaltnotor zugeführten Energie aufweist, überschreitet der Steuertmnkt ?,«-, der vor der Verzögerung dem Sollpunkt P mit hoher Verstellgeschwindigkeit nachläuft, nicht nur den Sollpunkt P , dessen Verstellgeschwindigkeit durch das Verzögerungs-Sefehlssignal S-^ herabgesetzt ist, sondern läuft über den Randpunkt P.,/ des stabilen Bereichs R hinaus. Bei Verwendung der A'nderungsstufe* nach Pig. 12 wird S* =0, so daß der Sollpunkt P anhält. Infolgedessen hat der Steuerpunkt P™- das Bestreben einer weiteren Entfernung gegenüber dem Sollpunkt P , so daß. er schließlich den instabilen Punkt überläuft, und der genannte inverse Fehlnachlauf, bzw. Fehlvorlauf auftritt. ·

Fig. 14 zeigt eine weitere Ausführungsform der Xnderungsstu'fe 5 zur Ausschaltung des Fehlvorlaufs. Diese Änderungsstufe 5 liefert folgende logische Funktion:

^s'i ⁼ V^Sc ^{+ S}V ^Sc' ^(S+· ^ST ^{+ S}-·^ Das Zeichen "·" bedeutet eine logische Und-Funktion, das Zeichen "+" eine logische Oder-Funktion.

Zunächst wird das zweite Verteilerbefehlssignal S™, das in Übereinstimmung mit der Drehmoment-Drehwinkel-Kennlinie einen logischen Wert "0" oder "1" hat, in ähnlicher V/eise wie das Verteilersteuersignal S erzeugte Dieses muß nicht notwendig ein Signal sein, ■ dessen logischer Wert von dem Sollpunkt P abhängig ist, der als Grenzpunlrt genommen ist; dieses Signal muß den logischen Wert "1" oder "0" innerhalb eines

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vorgeschriebenen "breitan Bereichs haben, dessen liit-

telpunkt jeweils mit einer C-renze des stabilen Bereichs R nach Eig. 15 übereinstimmt. Die Signale S und S sind jeweils polare Signale, die die 7erteilungsrichtung eines Yerteilersignals-S₉ angeben. V/eiterhin ist -S ., ein impulssignal mit einer viiederholungsfrequenz, die größer als die Yerschiehungsgeschwindigkeit des gestauerten-.Elements ist. Dieses Signal .wird. .in. die TJnd-Schaltungen 21 und 22 von seit en.-des Oszillators 20-nac'i Fig. 14 eingespeist.

Der inverse Pehlnac'ila.if kann auf die aus den l?ig. 14- und 13 ersichtliche l/eise ausgeschaltet v/erden. Bei einer Drehung in Vorwärtsrichtung ist in dem ■zweiten Term in Gleichung (2) nur die Größe S₊ zu betrachten. Ss werde nunmehr angenommen, das der Steuerpunkt P,._T aus dem stabilen Bereich R ausläuft ".(.ZiB. in eine Stellung P₁^,). Dann wird der erste Term in Gleichung. (2) nicht v/irksam, und nur' die G-röSe mit S, innerhalb des zweiten Seriss v/irkt sich aus, da die Größen S , S und S^" zusasmen einen logischen Viert. "T" auf v/eisen. Dies bedeutet, daß das Yerteilersteuersignal 3 die Torschaltung 18 in Pig.

G -

14 sperrt und eine Bedingung zu?-'ffnung der Torschaltung 21 erfüllt. Das z.:eite Yerteilersteuersignal S^ sperrt eine Torschaltung 22 und erfüllt die andere Bedingung zur öffnung der Torschaltung 21. Da zunächst eine Drehung in Yorwärcsrichtung angenösnien ist, sperrt das polare Signal S die Torschaltung 22 und das polare Signal S genügt der anderen Bedingung zur Öffnung der Torschaltung 21. Infolgedessen wird ein Impulssignal S". mit hoher Taktfrequenz durch die Torschaltung 21 weitergegeben und bewirkt eine schnelle Ye^?schiebung des Sollpunktes P . so daß der Steuerpunkt P^ dem SoIIpUn¹CtP₀ -vergleichsweise näher kommt und wiederum in dem stabilen Bereich R eingefangen v/ird, z.B. in einem Punkt P_Mc· Üann wird, der erste Terra

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der logischen G-leichun;; (,2) wirksam und der zweite Term wird unwrksam. Auf diese Weise wird· der. Steuerpunkt Pp._T auch beim Auslauf aus dem stabilen Bereich R unmittelbar in den stabilen !Bereich R wieder zurückgeführt. ":ittlerweile hat die kinetische Energie des gesteuerten Elements allmählich infolge des Drehmoments vonsei ten des Schrittschaltmotors,· das als Dämpfungsmoment in diesem Jail wirksam ist und dessen Größe auch im Zeitpunkt der Verzögerung den "Wert T (P₁-,.) hat, und des Reibmoments des ge-

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steuerten Elements 4 abgenommen. Wenn die Vorschubgeschwindigkeit des gesteuerten Elements 4 einen normalen Viert erreicht, folgt der Steuerpunkt P,_r geringfügig dem Sollpunkt P nach. Somit erfüllt die Einrichtung nach der Erfindung aoabh im Verzögerungsfall ihre Aufgabe: 1. Beseitigung des Fehlnachlaufs, 2. allmähliche Verzögerung und 3. Einhaltung des Hachlaufs unter einem vorgegebenen Schwellenwert. Tm Falle einer Drehung in Rückwärtsrichtung tritt die gleiche Wirkung auf. Bei einer Verzögerung einer Drehung in RückwMrtsrichtung werden die Großen mit dem polaren Signal S des zweiten ^ ■ Terms und der erste Term der Gleichung (2) wirksam, da ein Signal fL über die liichtoder-Schaltung 19 in ?ig. 14 zugeführt wird. . ...

Schließlich wird auf einige wichtige Punkte hingewiesen. Zunächst sind Ausfährungsformen der Erfindung nicht auf die dargestellten Zeichnungen beschränkt. Wenn eine weitere Ausführungsform der l'.naerungsstufe nach Fig. 12 als Beispiel genommen wird, kann man eine Befellsverteilerstufe 1 bekannter Bauart, deren Taktfreouenz sich in Abhängigkeit mit von außen zugeführten Signalspannungen ändert, aus einer Kippstufe und einer Integrationsstufe unter Verwendung von- Kondensatoren und Widerständen anstelle der Torschaltungen 18, 21 und 22 der Fig. 12 und 14

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aufbauen, womit die Taktfrequenz des Befehlsverteilersignals S₁ geändert werden kann. Lann wird die Kippstufe rait den Vertoilers.teuersignalen einschließlieh S gesteuert, der Integrationsstufe mit vorgegebener Zeitlconstante wii.'d das AusgangssignaL der liippstufe zugeführt und dio Integrationsstufe gibt ihre Ausgangsspannung an dio Befehlsverteilerstufe 1 waiter, νί-enn auch die Erfindung der Einfachheit halber in Verbindung mit einer Antriebsstufe erläutert ist, kann man zahlreiche■ Ausfuhr-mgsformen der Erfindung durch !Combination von Einrichtungen unter Verwendung der Erfindung erhalten. Wenn bspw. die Antriebsstufe 3 der Eig. 3 eine 3-aclisige ■'.Koordinaten-Stelleinrichtung mit drei Antriebsstufen 3 , 3- und 3 ist, wie dies

• x' y ζ

in einer umfangreichen numerischen Steuereinrichtung der Pail ist, muß die Steuersignalstufe für jede Antriebsstufe ein Vert^ilersteuersignal S , S und

CX Qy

S . erzeugen können. Ein Signal entsprechend der

logischen Summe S_ + 3 + S dies'er Verteilersteuersignale muß der Ande,rungsstufe 5 anstelle des Verteilersteuersignals S zugeführt werden. Schließlichist ..folgender Punkt bei der Arbeitsweise der Einrichtung nach der Erfindung sorgfältig zu betrachten. ■ Wenn die Leistungsquelle für die erfindungsgemäße ■ Antriebseinrichtung eingeschaltet v/ird, ist es unbestimmt, auf welchen stabilen Punkt der Rotor des Schrittschaltmotors eingestellt ist. Damit sich die Vorteile der Erfindung ergeben, muß man einen stabilen Punkt zum Sollpunkt P₀ und damit zusammenfallend den

c ■

Steuerpunkt P^ festsetzen. Dieser Vorgang der Gleichsetzung von Steuerpunkt und Sollpunkt kann z.B. auf folgende einfache Weise- erfolgen. Wenn der Steuerpunkt P.jyj nicht innerhalb des stabilen Bereichs R₀ gelegen ist, liat das Verteileroteuersignal S den logischen Wert "1", andernfalls den logischen Wert "0". Wenn also das verstärkte Verteilersteuersignal S den

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ί'/esi;--"!"-hat, wird ein? Anzeigelampe erhellt, die, der Bedienungsperson anzeigt, daß der Steüsrpunkt P_Tv| außerhalb des stabilen Bereichs R gelegen ist.-Dann kann die Bedienun _ß sperson durch Einspeisung eines zweiten. Ausgangs-Yertellersignals S'p.vonselten.des Iferteilersl'inalgenerators In die Antriebs-^ stufe 3 -(wobei die genannten ICreise in.Fig. 3 fehlen); unabhängig-von den andaren Baustufen 1, 2, 5, 6 usw. \ betreiben, bis die Anzsigelampe verlöscht. Dadurch kann man den Steuerpun -:t P,,₇ nlt dem gewünschten. SqII-punkt P Innerhalb höclstens l/H Umdrehungen in ..-Übereinstimmung bringen. Dieser Vorgang l-:ann selbstverständlich in entspr Behender vJeise automatisiert werden. ■ .·■-.'.·

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Claims (3)

-■' ■■-.·■■■■ - - \· ..·;7■'■-■■'■.κοnip ■'■-■■- es - ■ at en tan S pr i'.c lie 1 7 8 ° 0 4

1. Digitale -Antriebseirrichtung mit einer BefehlsverteilerstuxG zur Abgabe eines Befehlsverteilersignals,-dessen Takt zeit- der .reziproken Sollvorschubgesciiv/indigkeit entspricht, mit einem Verteiler_ zur Dr.seugung eines Verteilersignals entsprechend der gewünschten Vorschubriclitung, mit ainer Antriebsstufe einschließlich eines Kotors, der sich in Richtung eines SoIlpunk'tes dreht, der mit einem stabilen Tunkt übereinstimmt, und durch ein Yerteilersignal schrittweise v/eitergesclialtet wird, und mit einem von dem I'Iotor ■verstellten gesteuerten Element, dadurch gekennzeichnet, daß an die i-fotorausgan, ;sv/elle eine Steuersignalstufe (6) angeschlossen ist, die bei einer vorgegebenen Beziehung des I-Iotorsteueirpunktes zu dem Sollpunkt ein Verteilersteüersignal abgibt, und da3 zv.'ischen die Befehlsverteilerstufe (1) und den Verteiler (2) eine von deia Verteilersteue .'signal gesteuerte -ilnderungsstufe (5) ein~eschaltec ist, die ein gesteuertes BefeLlsverteilersignal erzeugt. .

2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch-gekennzeichnet, daS in dam gesteuerten Befehlsverteilersignäl beim Vorliegen aines VerteilerSteuersignals die Impulse des Befehlsverteilersignals unterdrückt sind. . ■ ' ■*...'..'

3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausschaltung eines Peh'lvorl-au'fs bei Verzögerung beim Auftreterjeines Verteilersteuersignals zusätzliche Impulse für das Befehlsverteilersignal erzeugt werden.

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