DE1798023A1

DE1798023A1 - Numerische Lageregeleinrichtung

Info

Publication number: DE1798023A1
Application number: DE19681798023
Authority: DE
Inventors: Gyorko Brinley Andrew; Bakel Joseph Francis
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1967-08-10
Filing date: 1968-08-08
Publication date: 1971-09-09
Also published as: FR1578357A; DE1798023C3; DE1798023B2; JPS468905B1; GB1226676A

Description

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Parksiraße 13

5622/K

GENERAL ELECTRIC GOMPlITI, Sehensctady, 2Γ..Ύ* USA

numerische lagere gel einri eiltung

Die Erfindung "betrifft eine numerische lageregeleinrichtirng mit einem Söllwertslgnalgeber, der auf ihm zugeführte Befehlssignale anspricht land ein Sollwertsignal erzeugt, das sich in Abhängigkeit von Befehlssignalen ändert, und mit einem Begelkreis, der den Vergleicher, den Stellmotor, die Regelstrecke (das ist diejenige Vorrichtung, deren lage geregelt werden soll) und den Lageistwertsignalgeber enthält, sowie mit einem Absolutlageregister, dem die Befehlssignale zugeführt werden und das den Lagesollwert registriert*

Serartige Lägeregeleinriehtungen sind besonders zur Regelung der Bewegungen von Werkzeugmaschinen geeignet»

Das Absolutlageregister ist also ein Register oder Indikator, das oder der ständig den Lagesollwert der zu regelnden Maschine oder Vorrichtung, d.h. der Regelstrecke, registriert bzw, anzeigt, Die Befehlssignale kommen aus einer automatischen Programmquerie* Der Regelkreis ist ein Nachlauf-Regelkreis, der auf die eingegebenen Befehlssignaie anspricht und bewirkt, daß die Maschine genau auf den Lagesollwert hinbewegt wird, wobei der Lageistwert und der Lagesollwert ständig miteinander im Vergleicher verglichen werden und die Bewegung solange fortgesetzt wird, bis der Lagesollwert erreicht ist.

Wenn der Regelkreis bei derartigen Lageregeleinrichtungen aus irgendeinem Grunde unterbrochen, (abgetrennt oder abgeschaltet) wird und dann wieder geschlossen (angeschlossen

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oder eingeschaltet) wird, ist es schwierig, die lageregelung wieder dort fortzusetzen, wo sie unterbrochen wurde. Wenn beispielsweise die Vorrichtung, deren Lage geregelt werden soll, von irgendeiner anderen Kraft oder einem Signal während derjenigen Zeit, in der die Regelung unterbrochen war, bewegt wurde, gibt das Lageregister nicht mehr den Lageistwert der Maschine wieder, wenn der Regelkreis wieder geschlossen ist. Bei den meisten Prozessen, bei denen numerische Lageregeleinrichtungen erforderlich sind, ist die Genauigkeit ein wesentlicher Faktor, so daß schwerwiegende Fehler bei dem Prozeß auftreten können, weil die Regeleinrichtung nicht mehr in der Lage ist, der Maschinenbewegung in derjenigen Zeit zu folgen, in der der Regelkreis unterbrochen ist.

Der Erfindung liegt daher im wesentlichen die Aufgabe zugrunde, eine Lageregeleinrichtung mit einem Lageregister zu schaffen, das derart einstellbar ist, daß es dem Lageistwert folgt, wenn der Regelkreis unterbrochen ist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Regeleinrichtung eine Nachstellvorrichtung enthält, die auf die Regelabweichung bei Unterbrechung des Regelkreises derart anspricht, daß sie das Absolutlageregister so nachstellt, daß dieses den Lageistwert genau anzeigt, und daß die Nachstellvorrichtung den Sollwertsignalgeber derart korrigiert, daß die Regelabweichung verringert wird.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nun auch anhand der Abbildungen eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben, wobei alle aus der Beschreibung und den Abbil-

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düngen hervorgehenden Einzelheiten zur Lösung der Aufgabe im Sinne der Erfindung beitragen können und mit dem Willen zur Patentierung in die Anmeldung aufgenommen wurden.

Die Pig. 1 und 2 zeigen Blockschaltbilder der erfindungsgemäßen Lageregeleinrichtung.

In Fig. 1 bezeichnet 22 als Regelstrecke die zu regelnde Maschine} das Maschinenwerkzeug oaer den Maschinentisch und die Befehlssignale werden über einen Anschluß 28 aus einer nicht gezeigten Befehlssignalquelle zugeführt. Die über den Anschluß 28 eingegebenen Befehle werden einem Absolutlageregister 12 und einem Phasenzähler (Sollwertsignalgeber) 10 jeweils über Leitungen 30 und 32 zugeführt. Das Absolutlageregister 12 nimmt die eingegebnen Befehle auf und zeigt die gewünschte Maschinenlage numerisch an. Der Phasenzähler 10 liefert eine phasengesteuerte Schwingung. Das Ausgangssignal des Ihasenzählers 10 ist eine den Sollwert darstellende Schwingung und wird einem Eingang eines Vergleichers 18 zugeführt .

Eine Quelle 26 gibt eine sinusförmige Schwingung mit einer Frequenz ab, die gleich der Frequenz der Sollwertschwingung ist und einem herkömmlichen Wellenformer 16 über einen Lageistwertumformer 24, z.B. einen Resolver, zugeführt wird. Die Stellung des Resolvers wird in Abhängigkeit von der Lage der Maschine über eine mechanische Verbindung 34 gesteuert. Die Folge davon ist, daß der Lageistwertumformer 24 bewirkt, daß die dem Wellenformer 10 zugeführte Schwingung eine Phasenlage hat, die von der Lage der Maschine 22 abhängt. Bei dem Wellenformer 16 kann es sich um einen Rechteckwellenformer handeln, der eine Rechteckschwingung abgibt, deren Frequenz gleich der Frequenz der Sollwertschwingung ist und deren Phasenlage

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von der Lage der Maschine 22 abhängt. Die Rechteckschwingung, bei der es eich um die Lageiβtwertschwingung handelt, wird dem zweiten Eingang des Vergleichers 18 zurückgeführt. Die Vorrichtung 26, 24 und 16 werden im folgenden auch insgesamt als Lageistwertsignalgeber bezeichnet.

Bei dem Vergleicher 18 handelt es sich um eine Schaltung, die die Phasendifferenz zwischen den beiden Eingangeschwingungen

α feststellt und einen Strom oder eine Spannung erzeugt, der bzw. die dieser Phasendifferenz proportional ist und eine von der relativen Phasenlage der beiden Schwingungen abhängige Polarität hat. Wenn beispielsweise di,e Sollwertschwingung der Istwertschwingung in der Phase vorauseilt, ist das Ausgangssignal des Vergleichere negativ, wohingegen es positiv ist, wenn die Sollwertschwingung der Ietwertschwingung in der Phasenlage nacheilt. Das Auegangssignal dee Vergleichere wird einem Stellmotor 20 zugeführt, der die Maschine In diejenige Richtung bewegt, in der die Phasendifferenz zwischen der Sollwertschwingung und der Istwertschwingung beseitigt wird. Der Vergleicher 18, der Stellmotor 20, die Maschine 22 und der Lageistwertsignalgeber (26, 24, 16) werden im folgenden auch

£ insgesamt als Regelkreis 35 bezeichnet.

Die soweit beschriebene Einrichtung regelt die Bewegung einer Maschine, eines Maschinenwerkzeugs oder Maschinentisches in Richtung einer einzigen Achse, doch läßt sich auch durch einfache Verdopplung bestimmter Teile eine Einrichtung schaffen, die in der Lage ist, die Maschine 22 in Richtung mehrerer Achsen zu regeln.

Eine Nachstellvorrichtung 14» auch ⁿSteuerung-zum-auf-denneuesten-Stand-bringen" (update control) genannt, gibt Steuersignale über eine Leitung 36 ab, wenn der Regelkreis 35 unter-

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brochen ist. Diese Steuersignale bewirken, daß das Absolutlageregister 12 und der Phasenzähler 10 auf den neuesten Stand gebracht werden und der wahren Bewegung und Lage der Maschine 22 folgen. Dadurch zeigt das Register 12 die Lage der Maschine ständig richtig numerisch an.

Eine bevorzugte, spezielle Ausführung der Erfindung ist in Pig. 2 dargestellt. Diese bevorzugte Ausführung wird unter Bezug auf bestimmte spezielle Ta^-tfolgen, Taktfrequenzen, Strecken und andere Einzelheiten beschrieben, die nur als Beispiel angegeben sind.

In Pig. 2 werden übliche Symbole zur Darstellung digitaler logischer Schaltglieder verwendet. So bezeichnet beispielsweise 88 das Symbol eines Inverters, der auch NICHT-Glied oder Umkehrstufe genannt wird. Ein Inverter bevirkt die logische Umkehrung seines Eingangssignals. Man kann also sagen, daß, wenn das Eingangssignal des Inverters "vorhanden" ist, sein Ausgangssignal "nicht vorhanden" ist, oder umgekehrt. Ein anderes typisches Schaltglied ist das UND-Glied 84. Ein UND-Glied gibt nur dann ein Ausgangs ignal ab, wenn an allen seinen Eingängen Signale vorhanden sind.

Mit 82 ist ein anderes Schaltglied, nämlich eine bistabile Kippschaltung, auch Flipflop genannt, bezeichnet. Bi ep iet ein Schaltglied, das in der Lage ist, bei Zuführung eines ersten Eingangssignals, z.B. an seinem Setzeingang "S", einen ersten stabilen Zustand einzunehmen und solange in diesem Zustand zu bleiben, bis seinem Rücksetzeingang "R" ein Signal zugeführt wird. Es bleibt dann solange in diesem zurückgesetzten Zustand, bis dem Setzeingang erneut ein Signal zugeführt wird. Im "gesetzten" Zustand gibt die bistabile Kippschaltung ständig an ihrem "Setzausgang" (gegenüber dem Setzeingang) ein Signal ab. Im "zurückgesetzten" Zustand kann die bistabile Kippschaltung ebenfalls ständig «in Au;-

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gangssignal an ihrem "Rücksetzausgang" abgeben.. Bei diesen bistabilen Kippschaltungen wird der Rüeksetzausgang jedoch nicht verwendet, weswegen er auch nicht dargestellt ist. Mit 74 ist eine andere Art Schaltglied bezeichnet. Dies ist ein sogenanntes ODER-Glied, das immer dann ein Ausgangssignal abgibt, wenn an irgendeinem, mehreren oder allen seiner Eingänge ein Signal vorhanden ist.

Links unten in Pig. 2 ist ein Taktimpulsgeber 40 und ein Frequenzteiler 42 gezeigt. Der Taktimpulsgeber 40 gibt die faktimpulse, die mit C1 bezeichnet sind, mit einer Folgefrequenz von 250000 Hertz ab. Eine zweite Impulsfolge RC4 mit einer Impulsfolgefrequenz von 50000 Hertz läßt eich dadurch erzeugen, daß die Impulsfolge C1 dem Eingang des Frequenzteilers 42 zugeführt wird, bei dem es sich um einen Zähler handeln kann, der die Frequenz im Verhältnis von 1 : untersetzt.

Unter normalen Verhältnissen, wenn der Regelkreis 35 geschlossen (nicht unterbrochen) ist, erhält die Einrichtung Befehle (oder Sollwerte) aus einer externen Programaiquelle, deren Programm entsprechend der gewünschten Bewegung der Maschine aufgestellt ist. Die Befehle erscheinen als Signale an den Eingängen 28' und 28" von ODER-Gliedern 72 und 74.Ein Befehlssignal "normal vorwärts" erscheint am Eingang 28· des ODER-Gliedes 72 in Form einer Spannung und ein Befehlssignal "normal rückwärts" erscheint am Eingang 28" des ODER-Gliedes 74 ebenfalls in Form einer Spannung. Diese Spannungen erscheinen nicht gleichzeitig.

Wenn ein Befehlssignal "normal vorwärts" am Eingang 28» des ODER-Gliedes 72 erscheint, wird es über dieses ODER-Glied 72 weiter zu einem Eingang eines UND-Gliedes 68 geleitet, Dae andere Eingangssignal dee UND-Gliedes 68 wird durch Taktimpulse C1 des Taktirapulegebers 40 gebildet. Der erste nach

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dem Befehlseignal "normal vorwärts" auftretende Taktimpuls setzt ein Vorwärtszählflipflop 64 und bewirkt ein Ausgangssignal "CU" (count up = zähle vorwärts), das dem ersten Eingang des Absolutlageregisters 12 und dem ersten Eingang jedes der Schaltglieder 54 und 52 (und damit dem Phasenzähler 10) zugeführt wird. Solange wie das Befehlssignal "normal vorwärts" vorhanden ist, ist das Ausgangssignal eines Inverters 70 nicht vorhanden, wodurch verhindert wird, daß das Vorwärtszählflipflop 64 zurückgesetzt wird. Sobald das Befehlssignal "normal vorwärts" entfernt wird, ist das Ausgangssignal des Inverters 70 vorhanden, so daß der nächste Impuls RG4, der mit dem Ausgangssignal des Inverters 70 zusammenfällt, das Vorwärtszählflipflop 64 über ein UND-Glied 66 zurücksetzt.

Das Vorhandensein eines Befehlssignals "normal rückwärts" am Eingang 28" des ODER-Gliedes 74 bewirkt, daß dieses ODER-Glied 74 ein Ausgangssignal abgibt, das dem ersten Eingang eines UND-Gliedes 60 zugeführt wird. Dem zweiten Eingang dieses UND-Gliedes 60 werden die Taktimpulse 01 zugeführt. Sowie der erste Taktimpuls C1 nach dem Auftreten des Befehlssigr.als "normal rückwärts" auftritt, wird ein Rückwärtszählflipflop 56 gesetzt, das daraufhin ein Ausgangssignal CD (count down = zähle rückwärts) abgibt. Das Rückwärtszählflipflop 56 bleibt solange gesetzt, bis das Befehlssignal "normal rückwärts" am Eingang 28" entfernt wird und ein Impuls RC4 auftritt, wodurch das Flipflop 56 über einen Inverter 62 und ein UND-Glied 58 zurückgesetzt wird. Das Ausgangssignal CD wird dem zweiten Eingang des Absolutlageregisters 12 zugeführt. Das Ausgangssignal CD wird auch einem Eingang des ODER-Gliedes 52 (als weiteres Eingangssignal des Phasenzählers 10) zugeführt. Bei dem Absolutlageregister 12 handelt es sich um einen Vo^wärts-Rückwärts-Zähler, der die Impulse RC4 aufsummiert und vorwärtszählt, wenn das Signal

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CU am ersten Eingang vorhanden ist, und rückwärtszählt, wenn das Signal CD am zweiten Eingang vorhanden ist. Wenn an keinem dieser Eingänge ein Signal vorhanden iet, dann wirdkeiner der Impulse RC4 vom Absolutlageregieter gezählt. Das Ausgangssignal des Registers 12 ist ein Maß oder eine Anzeige für die gewünschte Augenblickslage der Maschine 22.

Der Phasenzähler oder Sollwertsignalgeber 10 enthält neben dem UND-Glied 54 und dem ODER-Glied 52 ein UND-Glied 50, einen Inverter 46, UND-Glieder 44 und 48 sowie drei Dekadenzähler 10a, 10b und 10c. Über einen Anschluß 01' werden die Taktimpulse vom Taktimpulsgeber 40 mit der Frequenz von 250 Kilohertz zugeführt. Die drei Dekadenzähler 10a, 10b und 10c untersetzen diese Eingangsfrequenz nacheinander um den Paktor 10, so daß sich am Ausgang ein Signal RD500 in Rechteckform mit einer Frequenz von 250 Hertz ergibt« Dieses Auegangssignal wird normalerweise im Vergleicher 18 mit den Lageistwertsignalen WS verglichen, die über den Wellenformer 16 zurückgeführt werden. Die Taktimpulse 01 werden der ersten Stufe des Dekadenzählers 10a über den Anschluß G1♦ und das UND-Glied zugeführt, so daß der Phasenzähler 10 das Signal RC500 abgibt. Bei Nichtvorhandensein der Signale CU oder CD werden die Taktimpulse C1 vom Ausgangssignal des Inverters 46 über das UND-Glied 44 durchgeschaltet.

Die Maschinenbewegung wird durch Ändern der Phasenlage der Vorderflanke von RC500 hervorgerufen, und diese Änderung wird wiederum durch Subtrahieren von Impulsen von der Taktimpulswellenform oder Addieren von Impulsen zur Taktimpulswellenform bewirkt. Das Vorwärtszählsignal CU addiert Impulse und das Rückwärtszählsignal CD subtrahiert Impulse.

Das Signal CU wird vom ODER-Glied 52 durohgeschaltet und dem oberen Eingang des UND-Gliedei 50 zugeführt. Dem unteren Eingang des UND-Gliedes 50 werden die Impulse RC4 zugeführt.

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Jedesmal, wenn also ein Impuls RC4 auftritt, erscheint am Ausgang des UND-Gliedes 50 ein Signal mit der Bedeutung "keine Zählung", das dem Inverter 46 zugeführt wird, so daß das UND-Glied 44 gesperrt wird. Der in diesem Augenblick auftretende Taktimpuls C1 wird also nicht vom UND-Glied 44 durchgeschaltet, so daß auch die erste Stufe des Dekadenzählers 10a nicht ausgelöst wird. Die Signale GU und RC4 werden aber auch dem UND-Glied 54 zugeführt, dessen Ausgangssignal die Bedeutung "Doppelzählung·¹ hat und zusammen mit den Taktimpulsen C1 einem weiteren UND-Glied 48 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 48 führt der zweiten Stufe (B) des Dekadenzählers 10a ein Zählsignal zu. Da es sich bei der Stufe (B) um die zweite Stufe eines Binärzählers handelt, ist die Zuführung eines Zählsignals zu dieser Stufe gleichbedeutend mit der Zuführung von zwei Zählimpulsen zur ersten Stufe (A). Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, wird der zweiten Stufe (B) beim Auftreten jedes Impulses RC4, während der ersten Stufe (A) kein Impuls C1 zugeführt wird, das Äquivalent von zwei Impulsen anstelle eines Impulses zugeführt, was einem zusätzlichen Impuls bei jedem fünften Taktimpuls C1 gleichkommt. Dies hat dieselbe Wirkung, wie wenn der Taktimpulsfolge während der Dauer des Befehlssignals "normal vorwärts" Impulse mit einer Folgefrequenz von 50000 Impulsen pro Sekunde hinzuaddiert werden. Dadurch wird bewirkt, daß die Vorderflanke von RG500 zeitlich vorverschoben wird, so daß der Vergleicher 18 ein Fehlersignal abgibt, das der Regelabweichung proportional ist und den Stellmotor 20 derart steuert, daß die Maschine 22 in Vorwärtsrichtung bewegt wird.

Das Auftreten jedes Impulses RG4 hat zur Folge, daß am Auegang des UND-Gliedes 50 das Signal "keine Zählung" erscheint, das das UND-Glied 44 über den Inverter 46 und damit die Taktimpulse C1 sperrt. Wenn das UND-Glied 44 gesperrt ist, ist

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a_T,ch das UND-Glied 48 gesperrt, so daß die logik praktisch Taktimpulse von der ersten Stufe des Dekadenzählers 10a mit einer Folgefrequenz von 50000 Hertz subtrahiert. Die Subtraktion von Impulsen hat eine Phasennacheilung der Schwingung RC500 zur Folge, so daß der Vergleicher 18 ein Fehlersignal abgibt, das den Stellmotor 20 veranlaßt, die Maschine solange rückwärts zu bewegen, bis die Istwertschwingung-WS die gleiche Phasenlage wie die Sollwertschwingung RC500 hat. Bei dieser speziellen Ausführung kann die Maschine durch die Addition oder Subtraktion jedes Impulses C1 (mit einem RC4-Impulsabstand) um ein Weginkrement von beispielsweise 0,00254 Millimeter weiterbewegt werden.

Die Möglichkeit der Unterbrechung des Regelkreises 35 ist schematisch durch einen mit Anschlüssen 37a und 37b versehenen Schalter 37 angedeutet. Wenn der Regelkreis 35 am Anschluß 37a unterbrochen ist, bewirkt eine mechanische Verbindung zwischen dem Schalter 37 und einem Schaltsignalgenerator 80, daß der Schaltsignalgenerator 80 ein Signal über einen Anschluß 80' abgibt, das mit "gestatte Betrieb" bezeichnet ist und zum Einschalten der Nachstellschaltung über UHD-Glieder 76 und verwendet wird. Während dieser Unterbrechung wird der Inhalt des Absolutlageregisters 12 so eingestellt, daß er die Lage der Maschine genau wiedergibt, während der Phasenzähler so gesteuert wird, daß die Phasendifferenz zwischen RC500 und WS (das vom Resolver über den Wellenformer 16 abgegebene Istwertsignal) praktisch Null ist.

Wenn im Falle einer Unterbrechung des Regelkreises keine Phasenverschiebung zwischen RC500 und WS vorliegt, bleibt dieser Zustand solange erhalten, bis die Maschine bewegt wird, z.B. durch Steuerung der Maschine von Hand. Sobald die Maschine bewegt wird, wird die Schwingung WS hinsichtlich ihrer Phasen-

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lage entsprechend der Richtung der Maschinenbewegung verschoben. Wenn die Maschine von Hand vorwärts gesteuert wird, eilt die Vorderflanke der Schwingung WS der Vorderflanke der Schwingung RC5OO voraus.

Die Schwingung WS wird einem Eingang eines UND-Gliedes 94 über eine Leitung 98 zugeführt. Die Schwingung RC5OO wird einem Eingang eines UND-Gliedes 92 über eine Leitung 100 und über einen Inverter 96 dem zweiten Eingang des UND-Gliedes 94 zugeführt. Die Ausgänge der UND-Glieder 94 und 92 sind jeweils an den Setz- und Rücksetzeingang eines ZCU-Plipflop 90 (ZOU = zero count up), ein Flipflop, das bestimmt, wann von Null an aufwärts gezählt werden soll, zugeführt. Während der Zeiten, in denen WR und RC500 nicht vorhanden sind (also während der Dauer der Lücken zwischen den Impulsen) ist das UND-Glied 94 gesperrt.

Sowie die Vorderflanke von WS erscheint, also WS ansteigt, wird das UND-Glied 94 durchgeschaltet und dadurch das ZCU-Plipflop 90 gesetzt. Das ZCU-Plipflop 90 bleibt solange gesetzt, bis der erste Taktimpuls C1 nach der Vorderflanke von RC500 am Eingang des'UND-Gliedes 92 auftritt. Das Ausgangssignal ZCU ist also ein Impuls, dessen Dauer proportional der Phasendifferenz zwischen WS und RC500 und dessen Rückflanke mit den Taktimpulsen synchronisiert ist. Wenn RC500 der Schwingung WS vorauseilt, wird das ZCU-Plipflop 90 nicht gesetzt, weil das UND-Glied 94 niemals durchgeechaltet wird.

Das Ausgangssignal ZCU des Flipflop 90 wird dem zweiten Eingang des ODER-Gliedes 72 über ein UND-Glied 78 zugeführt, wenn das UND-Glied 78 durch das über die Leitung 80^f zugeführte Signal "gestatte Betrieb", das immer nur dann vorhanden ist, wenn der Regelkreis unterbrochen ist, durchgeschaltet ist. Wenn das Ausgangssignal ZCU über das ODER-Glied 72 durchgeechaltet ist, ändert es die Einstellung des Registers 12 und das Aus-

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gangssignal des Zählers 10 in der gleichen Weise wie ein BefehlBsignal "normal vorwärts", bis die Phasendifferenz zwischen den Signalen R0500 und WS beseitigt ist.

Wenn die Maschine rückwärts bewegt wird, so daß die Schwingung WS der Schwingung RC500 in der Phase nacheilt, sind die folgenden Schaltglieder betätigbar. Die Schwingung WS wird dem einen Eingang eines das Rücksetzen eines ZCD-Flipflop 82 steuernden UND-Gliedes 86 über die leitung 98 zugeführt, während dem anderen Eingang dieses UND-Gliedes 86 die Taktimpulse C1 zugeführt werden. Die Schwingung WS wird auch dem einen Eingang eines das Rücksetzen dieses ZGD-Plipflop 82 auslösenden UND-Gliedes "84 über einen Inverter 88 zugeführt. Das andere Eingangssignal des UND-Gliedes 84 ist die Schwingung RC5OO. Während der Zeit,in der WS und RC5OO beide nicht vorhanden sind (also in den Lücken zwischen den Impulsen), ist das Eingangssignal WS" des UND-Gliedes 84 vorhanden und das Eingangssignal RC5OO des UND-Gliedes 84 nicht. Das ZCD-Flipflop 82 (ZCD = zero count down), ein Flipflop, das bestimmt, wann von Null an rückwärts gezählt werden soll, ist zurückgesetzt. Sobald die Vorderflanke von RC500 auftritt, also das Eingangssignal des UND-Gliedes 84 ansteigt und damit vorhanden ist, wird das ZCD-Flipflop 82 gesetzt. Im gesetzten Zustand gibt das ZCDt Flipflop 82 ein Ausgangssignal ZCD ab. Das Flipflop 82 bleibt solange gesetzt, bis der erste Taktimpuls nach der Vorderflanke von WS auftritt. In diesem Augenblick wird das UND-Glied 86 vom Eingangssignal WS und dem Taktimpuls C1 durchgeschaltet, so daß das Flipflop 82 zurückgesetzt wird. Daraufhin gibt das Flipflop 82 das Ausgangssignal ZCD in Form eines Durchsehaltimpulses mit einer Dauer ab, die gleich dem Abstand zwischen der Vorderflanke von RC5OO und der Vorderflanke von WS ist.

Das Ausgangssignal ZCD wird über das UND-Glied 76, da dieses während der Zeit, in der der Regelkreis unterbrochen ist,

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durchgeschaltet ist, und über das ODER-Glied 74 weitergeleitet. Wenn das Signal ZCD das ODER-Glied 74 durchlaufen hat, stellt es das Absolutlageregister 12 und den Phasenzähler 10 in derselben Weise wie das Befehlssignal "normal rückwärts" solange nach, bis die Phasendifferenz zwischen den Signalen RC5OO und WS beseitigt ist. Wenn die Schwingung RG5OO der Schwingung WS nacheilt oder mit dieser in Phase ist, wird das ZCD-Flipflop 82 nicht gesetzt, so daß es auch nicht das Signal ZGD abgibt.

Wenn der Regelkreis wieder geschlossen ist, gibt das Absolutlageregister 12 genau die lage der Maschine wieder, und die Schwingungen R0500 und WS sind in Phase.

Die Nachstellvcrrichtung 14 ist auch dann erforderlich, wenn die Maschine im Falle einer Unterbrechung des Regelkreises nicht bewegt wird. So sei beispielsweise angenommen, daß die Vorrichtung in Abhängigkeit von Normalbefehlen betrieben und der Regelkreis plötzlich geöffnet wird, bevor der letzte Befehl vollständig ausgeführt ist. Das Absolutlageregister registriert dann nicht den Istwert der Maschinenlage. Ferner sind auch die Schwingungen RC5OO und WS phasenverschoben, da der Phasenzähler 10 Zeit hatte, a_uf den letzten Befehl zu reagieren, dagegen die Maschine 22 und der Resolver 24 nicht. Die Nachstellvorrichtung reagiert dann auf die Phasendifferenz zwischen R0500 und WS in der beschriebenen Weise derart, daß sie das Absolutlageregister 12 auf den neuesten Stand bringt, so daß es die richtige Lage der Maschine registriert und die Phase von RC500 so verschoben wird, daß sie mit der I hase von WS übereinstimmt.

Der Regelkreis kann an der Stelle des Schalters 37 aus den verschiedensten Gründen unterbrochen werden. 3o kann ^f.iie Maschine 22 beispielsweise durch Steuerung von Hand oder Jurch

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eine andere automatische Steuerung neu eingestellt werden, bevor der Regelkreis wieder geschlossen wird. Dies kann geschehen, um eine spezielle Abänderung des Programme zu erzielen, das durch über die Leitungen 28^f und 28" zugeführte Befehle vorgegeben wird. Dementsprechend kann die Maschine in Abhängigkeit von dieser Information genau von Hand gesteuert werden. Ferner kann die im Register 12 enthaltene Information über die Maschinenlage ständig während des Handbetriebs überwacht und aufgezeichnet werden, um das Programm für einen späteren automatischen Betrieb aufzustellen. Außerdem kann eine Rückverbindung vom Register 12 zur (nicht gezeigten) Hauptprograrimsteuerung der Maschine vorgesehen sein. Wenn also zur Fortsetzung der Regelung der Regelkreis beim Schalter 37 wieder geschlossen wird, kann die neue Maschinenlage, die im Register 12 registriert ist und der Hauptprogrammsteuerung zugeführt wird, dazu verwendet werden, die Hauptprogrammsteuerung zu veranlassen, über die Anschlüsse 28' und 28" Korrektursignale zuzuführen, die bewirken, daß die Maschinenlage in Übereinstimmung mit dea Hauptprogramat gebracht wird.

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Claims

Patentansprüche

1. Numerische Lageregeleinrichtung mit einem Sollwertsignalgeber, der auf ihn zugeführte Befehlssignale anspricht und
ein Sollwertöignal erzeugt,, das sich in Abhängigkeit von Befehlssignalen ändert, und mit einem Regelkreis, der den Vergleicher, den Stellmotor, die Regelstrecke (das ist diejenige Vorrichtung, deren Lage geregelt werden soll) und den
LageistwertSignalgeber enthält, sowie mit einem Absolutlageregister, dem die Befehlasignale zugeführt werden und daß
den Lagesollwert registriert, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung eine Nachstellvorrichtung (H) enthält, die auf die Regelabweichung bei Unterbrechung des Regelkreises (35) derart anspricht, daß siedas Absolutlageregister (12) so nachstellt, daß dieses den Lageistwert genau anzeigt, und daß die Nachstellvorrichtung (14) den Sollwertsignalgeber (10) derart korrigiert, daß die
Regelabweichung verringert wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwertsignalgeber (10)
derart betätigbar ist, daß er die Phasenlage des Sollwertsignals in Abhängigkeit von den eingegebenen Befehlesignalen verändert, daß der Istwertsignalgeber (26, 24, 16) derart betätigbar ist, daß er die Phasenlage des Istwertsignals in
Abhängigkeit von der Lage der Regelstrecke (22) verändert
und daß der Vergleicher (18) zur Ermittlung der Regelabweichung die Phasendifferenz zwischen dem Lageistwertsignal und dem Lagesollwertsignal feststellt.

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3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nächst el !vorrichtung (H) einen ersten Phasendetektor (90), der auf einen Zustand anspricht, in dem das Sollwertsignal dem Istwertsignal in der Phase nacheilt, und einen ersten Schaltimpuls (ZCU) erzeugt, dessen Dauer vor dem Betrag der Phaeennacheilung abhängt, und einen zweiten Phasendetektor (82) enthält, der auf einen Zustand anspricht, in dem das Sollwertsignal dem Istwertsignal in

der Phasenlage vorauseilt, und einen zweiten Schaltimpuls A (ZCD) erzeugt, dessen Dauer vom Betrag der Phasenvoreilung abhängt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Absolutlageregister (12) ein Vorwärts-Rückwärts-Zähler ist und die Regeleinrichtung ferner eine Logikvorrichtung (78, 72, 68, 64) > die auf den ersten Schaltimpuls (ZCU) anspricht und bewirkt, daß der Vorwärts-Rückwärts-Zähler (12) während der Dauer des ersten Schaltimpulses (ZCU) in eine erste Richtung zählt, und eine Logikvorrichtung (76, 74, 60, 56) enthält, die auf den zweiten Schaltimpuls (ZCD) anspricht und bewirkt* daß der Vorwärts-Rückwärts-Zähler (12) für die Dauer des zweiten Schaltim-

P pulses in entgegengesetzter Richtung zählt.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Taktimpulsgeber (40) und einen in seiner Impulsfolgefrequenz steuerbaren Impulsgenerator (42) enthält, dessen Ausgangsimpulsfolge (RC4) mit den Taktimpulsen (C1) synchronisiert ist und eine Frequenz hat, die nicht größer als die Impulsfolgefrequenz der Takt-

. impulse (C1) ist, daß der Sollwertsignalgeber (10) einen mehrstufigen Zähler (10a, 10b, 10c) enthält, der eine Rechtecktschwingung mit einer Frequenz erzeugt, die von der Zählerkapazität und der Folgefrequenz der Eingangsimpulse ab-

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hängt, und der einen normalerweise nicht gesperrten Eingang (44) an einer Stufe (A), einen normalerweise gesperrten Eingang (48) an einer anderen Stufe (B), der bewirkt, daß der Zähler eine höhere Zahl registriert, als es der tatsächlichen Anzahl der ihm zugeführten Impulse entspricht, wobei der Ausgang (C1¹) des Taktimpulsgebers (40) an die gesperrten und nicht gesperrten Eingänge angeschlossen ist, eine Logikvorrichtung (52, 50, 46, 54)» der einer der Schaltimpulse zugeführt wird, um den normalerweise nicht gesperrten Eingang zu sperren und den normalerweise gesperrten Eingang freizugeben, und zwar mit einer Frequenz, die von der Impulsfolgefrequenz der Ausgangsimpulse (RC4) des Impulsgenerators (42) bestimmt wird, und eine Logikvorrichtung (52, 50, 46) enthält, der die anderen Schaltimpulse zugeführt werden, um den normalerweise nicht gesperrten Eingang mit einer Frequenz zu sperren, die von der Impulsfolgefrequenz der' Ausgangsimpulse (RC4) des Impulsgenerators (42) abhängt.

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