DE1903546C

DE1903546C - Device for regulating the position of the movable members of a machine tool

Info

Publication number: DE1903546C
Application number: DE19691903546
Authority: DE
Inventors: Robert Paris David
Original assignee: Alsacienne de Constructions Atomiques de Telecommunications et dElectronique ALCATEL
Current assignee: Alsacienne de Constructions Atomiques de Telecommunications et dElectronique ALCATEL
Priority date: 1968-01-26
Filing date: 1969-01-24
Publication date: 1973-01-18

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Lageregelung der beweglichen Glieder einer Werkzeugmaschine mit einer von einem Maximalwert ausgehenden Regelung der Verschiebungsgeschwindigkeit des Gliedes in die betreffende Lage, einem die Verschiebung des beweglichen Gliedes vornehmenden Motor für jede Verschiebungsachse, einer Einrichtung zur Messung der Verschiebungsstrecke des beweglichen Gliedes und zu deren Umwandlung in eine numerische Größe, einem mit dieser Größe beaufschlagten Zähler sowie einem die Lageabweichung feststellenden Vergleicher und einem die numerische Lageabweichung in eine Analogspannung umwandelnden Digital-Analog-Wandler und mit einem unterlagerten, analog arbeitenden Geschwindigkeitsregelkreis, bestehend aus einem Leistungsverstärker mit Eingängen für den Geschwindigkeitssoll- und -istwert, wobei als Geschwindigkeitsistwert die Ausgangsspannung eines auf der Welle eines Verstellmotors sitzenden Tachogenerators dient und eine der Differenz der an den Eingängen des Leistungsverstärkers anliegenden Spannung proportionale Spannung an den Verstellmotor abgegeben wird.The invention relates to a device for controlling the position of the movable members of a Machine tool with a control of the displacement speed based on a maximum value of the link in the relevant position, a displacement of the movable link making Motor for each displacement axis, a device for measuring the displacement distance of the movable member and converting it into a numerical quantity, one with this quantity acted upon counter as well as a comparator determining the positional deviation and a die numerical position deviation in a digital-to-analog converter that converts analog voltage and with a subordinate, analogue speed control loop, consisting of a power amplifier with inputs for the speed setpoint and actual value, with the actual speed value the output voltage of a tachometer generator sitting on the shaft of an adjusting motor is used and one proportional to the difference between the voltage applied to the inputs of the power amplifier Voltage is delivered to the actuator.

Programmgesteuerte Werkzeugmaschinen sind bekannt. Die entsprechenden Vorrichtungen lassen sich in zwei Systeme einteilen. Das eine System, mit dem außerordentlich gute Ergebnisse erreicht werden, arbeitet mit einer Lagesteuerung. Die entsprechenden Vorrichtungen sind jedoch aufwendig und entsprechend kostspielig, denn sie erfordern trägheitsarme Motore hoher Überlastbarkeit, weitgehend spielfreie Stellantriebe sowie Einrichtungen zur vorzeichenrichtigen Fehlererkennung.Program-controlled machine tools are known. The corresponding devices can divide into two systems. The one system that produces extraordinarily good results is working with an attitude control. However, the corresponding devices are expensive and corresponding expensive, because they require low-inertia motors with a high overload capacity, to a large extent Backlash-free actuators and devices for error detection with the correct sign.

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Das zweite System arbeitet mit einer schrittweisen rationsverstärker mit einer Gegenkopplungsschaltung Verzögerung, d. h. Abbremsung des bewedkhen besteht, die einen nichtlinearen Zusammenhang zwi-The second system works with a stepwise ration amplifier with a negative feedback circuit Delay, d. H. There is a deceleration of the bewedkhen, which has a non-linear relationship between

_ digkeit innerhalb gewisser_ age within certain

setzung in der Endstellung diese nicht überfährt. stellt, weiterhin einen GeschwindigkeitssoUwertver-setting in the end position does not run over this. continues to set a speed value adjustment

Nachteilig an diesem System sind die sehr langen gleicher, der an einem seiner beiden Eingänge dieThe disadvantage of this system are the very long ones, the one at one of its two entrances

Verstellzeiten, die sich einstellen, wenn die zu durch- Ausgangsspannung des Funktionsgenerators emp-Adjustment times that are set when the output voltage of the function generator to be received

laufende Strecke in der gleichen Größenordnung Hegt fängt, ferner eine über einen Spannungswahlschalterrunning distance in the same order of magnitude Hegt starts, also one via a voltage selector switch

wie die Abstände der Punkte, in denen die Verstell- io auswählbare, feste Spannungen liefernde Spannungs-such as the distances between the points at which the adjustable, fixed voltages supplying voltage

geschwindigkeii geändert wird. queÜe, die mit dem zweiten Eingang des Geschwin-speed is changed. queÜe, which is connected to the second entrance of the

Ein Teil dieser Nachteile wird mit der aus der digkeitssollwertvergleichers verbunden ist, der an deutschen Auslegeschnft 1 228 706 bekannten An- seinem Ausgang jeweils die niedrigere der an seinen Ordnung vermieden, bei der neben dem numerisch Eingängen liegenden Spannungen liefert und an den arbeitenden Lageregelkreis ein analog arbeitender 15 Leistungsverstärker für den Verstellmotor abgibt.
Geschwindigkeitsregelkreis vorgesehen ist. Das digi- Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich tale Fehlersignal des Lageregelkreises wird in ein durch einfachen Aufbau aus. Der Weg der beweg-Analogsignal umgewandelt und zu der Führungs- liehen Glieder ist in mehrere Elemente zerlegt, deren größe für deB Geschwindigkeitsregelkreis hinzu- erstes mit einer vorgegebenen Maximalgeschwindigaddiert. Diese Summenführungsgröße wird mit dem ao keit durchlaufen wird, während die folgenden mit über einen Tachogenerator gewonnenen Geschwin- sich fortschreitend vermindernder Geschwindigkeit digkeitsistwert verglichen, und das Fehlersignal, d. h. durchlaufen werden. Dabei ist es gleichgültig, ob das die Regelabweichung speist über einen Verstärker den bewegliche Glied das Bearbeitungswerkzeug oder das Stellmotor. Nachteilig an dieser Anordnung ist, daß zu bearbeitende Werkstück ist. Mit der erfindungsnicht mit einer oder mehreren festen Geschwindig- 25 gemäßen Vorrichtung ist es darüber hinaus auch keitssollwerten gearbeitet werden kann, sondern daß möglich, gleichzeitige oder nicht gleichzeitige Relativeine vom Stellungssollwert abhängige Geschwindig- verschiebung des Werkzeuges und des Werkstückes keitsführungsgröße vorgegeben werden muß. Dies gegeneinander vorzunehmen.A part of these disadvantages is connected with the digkeitssollwertvergleichers, which avoids the lower of its order at its output known from the German Auslegeschnft 1 228 706, at which voltages lying next to the numerical inputs and supplies an analogue to the working position control loop working 15 power amplifier for the adjusting motor emits.
Speed control loop is provided. The digital device according to the invention is characterized by a tale error signal of the position control loop in a simple structure. The path of the moving analog signal converted and borrowed to the guide link is broken down into several elements, the size of which for the speed control loop is added first with a predetermined maximum speed. This summation command variable is run through with the speed, while the following speed actual value is compared with the speed obtained via a tachometer generator, and the error signal is run through. It does not matter whether this feeds the control deviation via an amplifier, the movable element, the machining tool or the servomotor. The disadvantage of this arrangement is that the workpiece is to be machined. With the device according to the invention, which is not one or more fixed speed setpoints, it is also possible to work with speed setpoints, but rather that simultaneous or non-simultaneous relative speed shifts of the tool and the workpiece depending on the position setpoint must be specified. Do this against each other.

bedingt aber, daß zumindest zeitweise bleibende Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungs-but requires that at least temporarily permanent An advantageous embodiment of the invention

Regelabweichungen, d. h. Abweichungen des Stel- 30 gemäßen Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daßControl deviations, d. H. Deviations in the device according to the present invention are characterized in that

lungsistwertes vom Stellungssollwert, in Kauf genom- der Funktionsgenerator aus einem Operationsverstär-actual value of the position setpoint, accepted function generator from an operational amplifier

men werden müssen. ker besteht, in dessen Gegenkopplungskreis mehreremen have to be. ker exists, in its negative feedback loop several

Weiterhin ist aus der deutschen Auslegeschnft Widerstände in Reihe liegen, von denen einige zuFurthermore, from the German interpretation, resistors are in series, some of which are closed

I 220 929 eine numerische Programmsteuerung für Zenerdioden parallel geschaltet sind. Hierdurch läßtI 220 929 a numerical program control for Zener diodes are connected in parallel. This lets

Werkzeugmaschinen bekannt, die ebenfalls mit einem 35 sich in einfacher Weise ein gewünschter nichtlinearerMachine tools known, which are also with a 35 in a simple manner a desired nonlinear

Lage- und einem Geschwindigkeitsregelkreis arbeitet. Zusammenhang zwischen der Eingangsspannung undPosition and a speed control loop works. Relationship between the input voltage and

Dabei werden die Lagesollwerte und die Geschwin- der Ausgangsspannung des FunktionsgeneratorsThe position setpoints and the speed are output voltage of the function generator

digkeitssollwerte in numerischer Form vorgegeben, erreichen.specified in numerical form.

während die Lageistwerte und die Geschwindigkeits- Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der istwerte von einem Kodemaßstab abgeleitet werden, 40 erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß an dem das bewegliche Glied vorbeiläuft. Damit ist der Geschwindigkeitsvergleicher im wesentlichen aus zwar das mit dieser Anordnung angestrebte Ziel er- zwei Operationsverstärkern besteht, an deren Ausreicht, die Geschwindigkeitsregelabweichungen digital gang jeweils eine entgegen der Richtung des verstärkzu ermitteln, was die Verwendung zusätzlicher Funk- ten Stromes geschalteten Diode liegt (F i g. 2).
tionsgruppen wie etwa eines Taktgebers und eines 45 Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform zeichweiteren Digital-Analog-Wandlers bedingt. net sich dadurch aus, daß im Nebenschluß zu jedemWhile the actual position values and the speed values are derived from a code scale, the device according to the invention consists in that the movable member passes by. The speed comparator is thus essentially made up of two operational amplifiers, which are sufficient to determine the speed control deviations digitally output in each case by a diode connected in the opposite direction to the amplification, which is the use of additional spark current (F i g. 2).
tion groups such as a clock and a 45 A further advantageous embodiment requires a further digital-to-analog converter. net is that in shunt to each

Es ist zwar aus der deutschen Auslegeschnft Operationsverstärker je ein diesen gegenkoppelnderIt is indeed from the German interpretation of operational amplifiers that they each have a negative feedback

1 215 411 auch schon bekannt, sich von der durch- Widerstand Hegt und die Eingangsspannungen jeweils1 215 411 also already known, depends on the through-resistance and the input voltages, respectively

gängigen Geschwindigkeitsregelung mittels einer Füh- über einen Widerstand gleichen Wertes wie diecommon speed control by means of a sensor via a resistor of the same value as the

rungsgröße oder mehrerer Geschwindigkeitssollwerte, 5° Gegenkopplungswiderstände an den negativen Ein-size or several speed setpoints, 5 ° negative feedback resistances at the negative input

die dann mit den jeweiligen Stellungen des beweg- gangsldemmen des betreffenden Operationsverstär-which then with the respective positions of the movement clamp of the respective operational amplifier

lichen Gliedes korreliert sein müssen, frei zu machen kers Hegen und die Anoden der beiden jeweils ammust be correlated to make free kers Hegen and the anodes of the two respectively on

und statt dessen eine Zielbremsung für das beweg- Ausgang der beiden Verstärker vorgesehenen Diodenand instead a target braking for the moving output of the two amplifiers provided diodes

liehe Glied vorzusehen. Diese Maßnahme findet dort miteinander verbunden und durch eine feste positiveborrowed link to provide. This measure takes place there linked together and through a solid positive

aber im Zusammenhang mit einer digitalen Stetig- ss Spannung vorgespannt sind.but are biased in connection with a digital steady ss voltage.

bahnsteuerung für Werkzeugmaschinen Anwendung Da es bei Verwendung der hier vorgeschlagenenPath control for machine tools application As it is when using the here proposed

und verwendet hierzu überdies eine Verzögerungs- Vorrichtung nicht notwendig ist, auf weitgehendeand uses a delay device for this purpose, which is not necessary to a large extent

schaltung. Spielfreiheit zu achten, wie dies bei den nach demcircuit. To ensure freedom from play, as is the case with the after

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannten System arbeitenden Vorrichtun-Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, 60 gen der Fall ist, kann das bewegliche Glied mit zwei die es unter Vermeidung der den bekannten Vorrich- zweckmäßig in Form von Spindel und Schraubentüngen anhaftenden Nachteile ermöglicht, das oder mutter vorliegenden Verschiebungseinrichtungen verdie beweglichen Glieder einer Werkzeugmaschine bundcn sein, die so gleichzeitig die Einstellung in beiprogrammgesteuert rasch und genau in die ge- den rechtwinkligen oder polaren Koordinaten wünschte Stellung zu bringen. 65 besorgen.The invention is based on the object of a device operating system mentioned at the beginning the aforementioned type to create, 60 gene is the case, the movable member with two which, while avoiding the known Vorrich- expediently in the form of a spindle and screw fittings Adhering disadvantages allows the or mother existing displacement devices deserve movable members of a machine tool bundcn, which so at the same time the setting in program-controlled quickly and precisely in the right-angled or polar coordinates desired position. Get 65.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch Insgesamt ist die erfindungsgemäße VorrichtungAccording to the invention, this object is achieved by the overall device according to the invention

einen die Analogspannung an seinem Eingang auf- darauf abgestellt, daß selbsttätig von der Verschie-the analog voltage at its input is set up so that automatically from the different

nehmenden Funktionsgenerator, der aus einem Ope- bung der beweglichen Glieder mit vorgegebenertaking function generator, which consists of an ope- bung of the movable members with a given

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Maximalgeschwindigkeit auf eine zunehmend ver- vorgeschriebenen Geschwindigkeiten entsprechen unc zögerte Verschiebung übergegangen wird, sobald der durch den Wahlschalter 17' gewählt werden können Geschwindigkeitsvergleicher feststellt, daß die von Die Maximalspannung entspricht der schnellsten Ver dem Funktionsgenerator abgegebene Spannung klei- Schiebungsgeschwindigkeit. Der Vergleicher 16 gib ner als die feste Spannung ist, die von der als Maxi- 5 an seinem Ausgang jeweils die kleinere der beider malgeschwindigkeitsgeber bzw. als Geschwindigkeits- von dem Funktionsgenerator 13 bzw. der Spannungs sollwertgeber dienenden Spannungsquelle geliefert quelle 17 kommenden Spannungen ab. wird. Ein Leistungsverstärker 18 empfängt an seinen In der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Vor- einen Eingang die von dem Vergleicher 16 abgerichtung an Hand einer beispielsweise gewählten Aus- io gebene Spannung und an seinem anderen Eingang dk führungsform in Blockschaltbildern erläuternden von einem mit der Welle des Motors 10 verbundener und Diagrammen dargestellt. Es zeigt Tachogenerator 19 gelieferte Spannung, die dahei F i g. 1 das Blockschaltbild der Vorrichtung, proportional der Drehzahl des Motors ist. Der Lei-F i g. 2 das Schaltbild des Geschwindigkeitsver- stungsverstärker 18 liefert an seinem Ausgang eine gleichers, 15 Spannung, die proportional der Differenz zwischen Fig. 3 das Schaltbild des Funktionsgenerators, den seinen beiden Eingängen zugeführten Spannung F i g. 4 die Geschwindigkeitskennlinie des Funk- ist. Diese Spannung wird dem Motor 10 zugeleitet, tionsgenerators, In F i g. 3 wurde eine Ausführungsform des Funk-F i g. 5 die Anpassung der Verischiebungsgeschwin- tionsgenerators 13 dargestellt. Dieser Generator bedigkeiten an eine Geschwindigkeitskennlinie. ao steht aus einem Operationsverstärker 20 und einei Das in die erforderliche Stellung zu führende Gegenkopplungsschaltung, in der drei Widerstände Werkzeug 1 wird durch eine Mutter 2 verschoben, die 21, 22 und 23 in Serie geschaltet sind. Parallel zu auf einer Schraubenspindel 3 sitirt, welche mit ihren dem Widerstand 22 liegt eine Zenerdiode 24. Parallel Enden in Lagern 4 und 5 gehalten wird. Ein optischer zu dem Widerstand 23 liegt eine Zenerdiode 25, deren Abtaster 6 bekannter Art, der mit der Mutter 2 ver- as Zenerspannung höher als die der Zenerdiode 24 ist. bunden ist, verschiebt sich vor der mit einem Maß- An Stelle von Zenerdioden kann man gewöhnliche stab versehenen und zu der Schraubenspindel 3 par- Dioden verwenden, die in Durchlaßrichtung geschalallelen Schiene 7 und zeigt die vom Werkzeug 1 tet sind. Andererseits kann man, um die Funktionsdurchlaufenen oder noch zu durchlaufenden Entfer- genauigkeit zu erhöhen, die Zahl der Dioden-Widernungen an. Der optische Abtaster 6 ist beispielsweise 30 Standspaare 24-22, 25-23 usw. beliebig erhöhen, ein mit Impulsen arbeitendes Meßsystem für gerad- Wie in F i g. 2 dargestellt, besteht der Geschwinlinige Bewegungen. Er formt mittels geeigneter Schal- digkeitssollwertvergleicher 16 im wesentlichen aus tungselemente die auf dem Maßstab 7 abgelesenen zwei Operationsverstärkern 26, 27, an deren Aus-Anzeigen der noch zu durchlaufenden Entfernungen gangen jeweils eine gegenüber dem verstärkten Ausin numerische Daten um. Die Schraubenspindel 3 35 gangsstrom in entgegengesetzter Richtung geschaltete wird über ein Untersetzungsgetriebe 9 durch den Diode 28, 29 angeschlossen ist. Elektromotor 10 angetrieben. Ein Vorwärts-Rück- Die beiden Verstärker 26 und 27 sind durch gleich wärts-Zähler 11 üblicher Art ist über eine Leitung 11' große Widerstände 30 bzw. 31 gegengekoppelt. Die mit dem Ausgang des optischen Abtasters 6 ver- Eingangsspannungen E_c und E_s liegen jeweils an den bunden. 40 negativen Eingangsklemmen dieser Verstärker 26 Das Steuerpult der erfindungsgemäßen Vorrich- und 27 über gleich große Widerstände 32 bzw. 33. tung enthält einen Eingabespeicher 8, in den von dem Die miteinander verbundenen Anoden der Dioden Anwender in numerischer Form die Koordinate oder 28 und 29 sind mit einer festen Spannung V_ec vorKoordinaten eingegeben werden, die die Stellung gespannt. Die Ausgangsspannung E_k wird an dem festlegen, die das bewegliche Werkzeug einnehmen 45 gemeinsamen Schaltungsknoten dieser Dioden abgesoll. Das Steuerpult ist mit einem Vergleicher 8' ver- nommen.Maximum speed corresponds to an increasingly prescribed speed and a delayed shift is switched over as soon as the speed comparator, which can be selected by the selector switch 17 ', determines that the voltage output by the function generator corresponds to the fastest speed of the function generator. The comparator 16 gives ner than the fixed voltage from the voltage source 17 coming from the voltage source 17 coming from the voltage source 17 supplied as a maximum of 5 at its output in each case the smaller of the two time speed sensors or as the speed source from the function generator 13 or the voltage setpoint generator. will. In the drawing, the front input according to the invention receives the voltage output by the comparator 16 on the basis of a selected output voltage, for example, and at its other input dk from an explanatory block diagram with the shaft of the motor 10 connected and illustrated diagrams. It shows the voltage supplied by the tachometer generator 19, which means that F i g. 1 is the block diagram of the device, proportional to the speed of the motor. The Lei F i g. 2 the circuit diagram of the speed amplifier 18 supplies an identical voltage at its output, which is proportional to the difference between FIG. 3 the circuit diagram of the function generator, the voltage F i g supplied to its two inputs. 4 is the speed characteristic of the radio. This voltage is fed to the motor 10, tion generator, In F i g. 3, an embodiment of the Funk-F i g. 5 shows the adaptation of the displacement speed generator 13. This generator needs a speed curve. ao consists of an operational amplifier 20 and eini the negative feedback circuit to be brought into the required position, in which three resistors tool 1 is displaced by a nut 2, which 21, 22 and 23 are connected in series. In parallel with a screw spindle 3, which with its resistor 22 lies a Zener diode 24. Parallel ends are held in bearings 4 and 5. An optical to the resistor 23 is a Zener diode 25, the scanner 6 of which is of a known type, the Zener voltage with the nut 2 being higher than that of the Zener diode 24. is bound, moves in front of the with a measure. Instead of Zener diodes, you can use ordinary rods and to the screw spindle 3 use par diodes, which are parallel to the rail 7 and shows that the tool 1 is switched. On the other hand, in order to increase the distance accuracy that has been run through or that has yet to be run through, the number of diode rejections can be increased. The optical scanner 6 is, for example, 30 standing pairs 24-22, 25-23, etc., as desired, a measuring system that works with pulses for straight lines. 2, there is speed movement. By means of suitable noise setpoint comparators 16, it forms essentially from processing elements the two operational amplifiers 26, 27 read on the scale 7, on whose off displays of the distances still to be covered each dealt with numerical data compared to the amplified off. The screw spindle 3 35 output current switched in the opposite direction is connected via a reduction gear 9 through which the diode 28, 29 is connected. Electric motor 10 driven. A forward-backward The two amplifiers 26 and 27 are counter-coupled by equal down counters 11 of the usual type via a line 11 'large resistors 30 and 31, respectively. The input voltages E _c and E _s connected to the output of the optical scanner 6 are each connected to the boundaries. 40 negative input terminals of this amplifier 26 The control panel of the device according to the invention and 27 via resistors 32 and 33 respectively of the same size contains an input memory 8 in which the anodes of the diodes connected to one another are numerically the coordinates or 28 and 29 with a fixed voltage V _ec before coordinates can be entered that tension the position. The output voltage E _k is set at the common circuit node of these diodes that the movable tool occupies 45. The control panel has a comparator 8 '.

bunden, der seinerseits mit dem Zähler 11 verbunden Beim Anlegen der (negativen) Spannungen E_c bound, which in turn is connected to the counter 11 When applying the (negative) voltages E _c

ist und ein numerisches Datum bildet, das proportio- und E_s an den Eingang des Vergleichers mit nal der Differenz zwischen dem von dem Zähler 11and forms a numerical datum which is proportional and E _s at the input of the comparator with nal the difference between that of the counter 11

abgegebenen numerischen Datum und dem von dem 5° ^c < E_s given numerical date and that of the 5 ° ^ c < E _s

Eingabespeicher8 abgegebenen numerischen Datum erhält man ist. Das dieser Differenz proportionale numerischeInput memory 8 given numerical date is obtained is. The numerical one proportional to this difference

Datum gelangt an den Eingang eines Digital-Analog- ^* ⁼ ~&c · Dekoders oder D/A-Wandlers 12. Dieser formt dieThe date arrives at the input of a digital-to-analog ^ * ⁼ ~ & c · decoder or D / A converter 12. This forms the

von dem Vergleicher 8' erhaltenen numerischen 55 ^me Diode 28 wird durch den durch die Span-Daten in analoge 'Spannungen um. Diese analogen ^nunß ^Vcc entstehenden Strom leitend gehalten. Der Spannungen liegen am Eingang eines Funktionsgene- Verstärker 27 arbeitet im Sättigungsbereich und seine rators 13 an, der aus einem Verstärker 14 und einer Ausgangsspannung E₂ Avird gleich der Sätögungsim folgenden beschriebenen Gegenkopplungsschal- spannung E_se/: tung 15 besteht. Die Ausgangsspannung des Funk- 60 E₂ = +E_al. tionsgenerators 13 ist daher proportional der dem . . ^{The numerical 55 me} diode 28 obtained from the comparator 8 'is converted into analogue voltages by the span data. This analog ^{current, now} ß ^V cc , is kept conductive. The voltages are present at the input of a functional amplifier 27 working in the saturation range and its rator 13, which consists of an amplifier 14 and an output voltage E ₂ Avird equal to the negative feedback circuit voltage E _{se /} : device 15 described below. The output voltage of the radio 60 E ₂ = + E _al . tion generator 13 is therefore proportional to the. .

beweglichen Werkzeug zu erteilenden Verstellge- Somit ist die Diode 29 gesperrt, und nur die DiodeMovable tool to be given adjustment. Thus, the diode 29 is blocked, and only the diode

schwindigkeit. Die Ausgangsspannung des Funk- 28istleitendspeed. The output voltage of the radio 28 is conductive

tionsgenerators 13 liegt an einem der Eingänge eines Mittion generator 13 is located on one of the inputs of a Mit

Geschwindjgkeitssollwertvergleichers 16, dessen an- 65 -Ec> —E_s derer Eingang mit einer Spannungsquelle 17 verbunden ist. Sie kann verschiedene feste Spannungen lie- erhalt man fern, die den für die Verschiebung des Werkzeugs E₄= -E_s. Geschwindjgkeitssollwertvergleichers 16, the Toggle 65 Ec> -E _s which input 17 is connected to a voltage source. Different fixed voltages can be obtained which correspond to those for the displacement of the tool E ₄ = -E _s .

οο OO

Mit stimmt daher die Verschiebungsgesclnvindigkeit desThe displacement speed of the

_ £ ₌ —E beweglichen Gliedes. Die erwähnte Kurve kann daher_ £ ₌ —E movable limb. The curve mentioned can therefore

als Darstellung der Verschiebungsgeschwindigkeit V as a representation of the displacement speed V

erhält man _der beweglichen Glieder in Abhängigkeit von derone obtains _the movable links depending on the

E_k = —E_c = — E_s. 5 noch zu durchlaufenden Strecke χ betrachtet werden. E _k = -E _c _{= -E s} . 5 section χ still to be traversed must be considered.

. ,. , Wenn sich der Arbeilspunkt zwischen D und B bein dem Funktionsgenerator 13 sei die Impedanz _{findetj kann die Beziehung zwisc}hen χ und V in der Gegenkopplungsschleife gleich Z. Der Gegen- _{ersler Näherung als} Gleichung zweiten Grades kopplungsstrom wird dann (Parabelbogen) derart betrachtet werden, daß sich. ,. If the working point between D and B at the function generator 13 is the impedance _{, the relation between} χ and V in the negative feedback _{loop can be equal to Z. The Gegenersler approximation as an} equation of the second degree coupling current will then be considered (parabolic arc) in such a way, that himself

ίο das bewegliche Werkzeug oder Werkstück dann mitίο the moving tool or workpiece then with

ß^s_ konstanter Verzögerung verschiebt. Bezeichnet man ß ^s _ constant delay shifts. One denotes

Z ' mit j· die Beschleunigung, so erhält man die Gleichung:Z 'with j the acceleration, one obtains the equation:

wobei E, die an dem Schaltungsknoten 34 gemessene ι - |'2_y _x where E, the ι - | '2 _y _{x measured at the circuit node 34}

Ausgangsspannung ist. Diese Näherung ist zulässig 15Output voltage is. This approximation is permissible 15

und"so lange gültig, wie die Spannung E_A am Ein- für den Teil DB der darstellenden Kurve,
gang des Verstärkers vernächlässigbar gegenüber E_s Wenn die noch zu durchlaufende Strecke χ kleinand "valid as long as the voltage E _A at the input for the part DB of the curve represented,
output of the amplifier is negligible compared to E _s If the distance still to be covered χ is small

ist. Dies ist normalerweise der Fall, da der Verstärker wird, wird die Verstärkung des Verstärkers größer, mit sehr hoher Verstärkung arbeitet. Unter diesen erreicht jedoch nicht Werte, die die Regelschleife Bedingungen wird die Verstärkung 20 instabil machen könnten. Dies führt dazu, daß dieis. This is usually the case, as the amplifier becomes, the gain of the amplifier becomes larger, works with very high gain. Below these, however, the control loop does not reach values Conditions will make the gain 20 unstable. This leads to the fact that the

Kurve konstanter Verzögerung verlassen und auf denLeave the constant deceleration curve and enter the

£ 2. (rechten) Zweig OB der Kurve übergegangen wird, £ 2. (right) branch OB of the curve is passed over,

-— = ~ -■- der einer Verschiebung mit linear entfernungsabhän--— = ~ - ■ - that of a shift with linear distance-dependent

^^{A r} giger Geschwindigkeit entspricht. ^ ^{A r} giger speed corresponds.

oder 25 Das Hinlaufen des Werkzeugs oder des Werkstücksor 25 The running of the tool or the workpiece

~ in die einzunehmende Stellung geschieht zunächst mit~ in the position to be taken happens first with

£„. = — E₄ . einer Verschiebungsgeschwindigkeit vorbestimmten,£ “. = - E ₄ . a displacement speed predetermined,

R konstanten Wertes V_A, dem eine feste Spannung Ec R of constant value V _A to which a fixed voltage Ec

entspricht, die von der Spannungsquelle 17 geliefertwhich is supplied by the voltage source 17

Wenn man die Ausgangsspannung E₅ als Funktion 30 wird. Dieser mit dem Wahlschalter 17' ausgewählte der Eingangsspannung E_A darstellt, erhält man nach Spannungswert E₁. hängt von der Art des beweglichen der vorhergehenden Gleichung eine Gerade OB mit Gliedes (Werkzeug oder das Werkstück tragenderIf the output voltage E _{5 is used} as a function 30. This represents the input voltage E _A selected with the selector switch 17 ', is obtained according to the voltage value E ₁ . depends on the type of movable the preceding equation a straight line OB with a link (tool or workpiece carrying

, „ . R ,. , . , _TI _,. Schlitten) und der Art der durchgeführten Verschieder Steigung - _z , die durch den Ursprung geht _{feung ab (Verschiebung des beweg}1_{icnen Gliedcs oder} , ". R,. , . , _TI _ ,. Slide) and the kind of the performed Verschieder slope - _z passing through the origin _Feung goes _{off (movement of the Move} 1 _{icnen Gliedcs or}

(Fig.4). 35 Relativvorschubs des Werkzeugs gegenüber dem zu Dieser Zusammenhang zwischen E_A und E_s gilt für bearbeitenden Werkstück). Es gibt daher für die verwachsende Werte der Eingangsspannung E_A bis zu schiedenen Fälle eine Anzahl von Spannungen E_n dem Augenblick, bei dem der Spannungsabfall in dem E_cx, E_c <,...£<„, die den Geschwindigkeiten V_Al, Widerstand 23 gleich der Zenerspannung Vz₁ der V_{A 2}... V_x „ für die unterschiedlichen Zwecke ent-Zenerdiode25 wird. Die Impedanz Z ändert sich 40 sprechen (F i g. 5).(Fig. 4). 35 Relative feed rate of the tool compared to that at This relationship between E _A and E _s applies to the workpiece to be machined). There is therefore for the verwachsende values of the input voltage E _A to different cases, a number of voltages E _n the moment in which the voltage drop in the E _cx, E _c <, ... £ <", the speeds V _Al, Resistor 23 is equal to the Zener voltage Vz ₁ of V _{A 2} ... V _x "for the different purposes ent-Zener diode25. The impedance Z changes 40 speak (Fig. 5).

sprungartig, und der Zusammenhang zwischen der Daraus ergibt sich, daß für große zu durchlaufende Spannung Ε_ς und der Spannung E_A wird durch das Strecken die Geschwindigkeit V_A kleiner als die GeStück BC einer Gerade dargestellt, die eine geringere sdiwindigkcit ist, die durch die Gleichung
Steigung als die Gerade OB aufweist und nicht mehrabruptly, and the relationship between the result that for large voltage Ε _ς to be traversed and the voltage E _A , the stretching represents the speed V _A smaller than the piece BC of a straight line, which is a lower sdiwindigkcit caused by the equation
Has slope than the straight line OB and no more

durch den Ursprung geht. Für einen zweiten 45 __..goes through the origin. For a second 45 __ ..

Wert F₂.,, der dem Durchlässigwerden der Zener- — I )'^Λ
diode 24"entspricht, ändert die darstellende GeradeValue F _2. ,, that of the Zener - I) ' ^{Λ becoming permeable}
diode 24 ", changes the straight line shown

ihre Steigung erneut, und zwar im Punkt C. Der poly- definiert ist Auf der in F i g. 4 dargestellten Kurve gonale Streckenzug OBCD (Fig. 4) kann in erster beschreibt der Arbeitspunkt in diesem Fall die zur Näherung als durch einen Ast einer zur Abszissen- 50 Achse OX parallele Gerade, d. h. die Gerade EF mit achse symmetrischen Parabel gebildet betrachtet der Ordinate E_ej, die die Gerade DC in einem Punkt F werden, der nicht durch den Ursprung geht und der schneidet. Von der entsprechenden Entfernung x_F im Punkt B durch die Tangente an diese Parabel aus- an ist die Verschiebungsgeschwindigkeit des beweggehend von dem Punkt O verlängert ist. liehen Gliedes nicht mehr konstant und gleich V₁, Der Eingang des Funktionsgenerators 13 liegt am 55 sondern fällt parabolisch, d. h. mit konstanter VerAusgang des Digital-Analog-Dekoders 12. Die Ein- zögerung ab. Der Geschwindigkeitssollwertvergleichet gangsspannung E_A stellt die von dem beweglichen 16 legt den Leistungsverstärker 18 stets an die klei-Glied, z. B. dem Werkzeug 1, zu durchlaufende nere Spannung, die der kleineren Geschwindigkeit Strecke* dar. Die AusgangsspannungE_s liegt am entspricht.its slope again, namely at point C. The poly-defined is on the in FIG. 4 shown curve gonal route OBCD (Fig. 4) can first describe the operating point in this case, viewed as an approximation as formed by a branch of a straight line parallel to the abscissa axis OX , ie the straight line EF with an axially symmetrical parabola of the ordinate E _ej , which become the straight line DC at a point F which does not pass through the origin and which intersects. From the corresponding distance x _F at point B through the tangent to this parabola, the speed of displacement of the moving from point O is lengthened. borrowed member is no longer constant and equal to V ₁ , the input of the function generator 13 is at 55 but drops parabolically, ie with a constant output of the digital-analog decoder 12. The delay falls. The speed setpoint compares the output voltage E _A which is provided by the movable 16, the power amplifier 18 always to the klei-member, z. B. the tool 1, the nere voltage to be run through, which represents the lower speed line *. The output voltage _{E s} corresponds to.

Eingang des Geschwindigkeitssollwertvergleichers 16 60 In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wirdInput of the speed setpoint comparator 16 60 In the exemplary embodiment described,

an. Wenn die Spannung E_s in dem betrachteten die Messung der Verschiebung der beweglichen Gtie-on. If the voltage E _s in which is considered the measurement of the displacement of the moving Gtie-

Augenblick kleiner als eine feste Spannung ist, die der mit einem linearen Abtaster durchgeführt, deiMoment is smaller than a fixed voltage that performed with a linear scanner, dei

die schnelle Verschiebung des beweglichen Werk- unmittelbar die Verschiebung mißt. Die von dem Abthe rapid displacement of the moving work- directly measures the displacement. The one from the Ab

zeugs bestimmt, liegt diese Spannung E_s an einem taster gelieferte Information ist dabei inkremental Eingang des Leistungsverstärkers 18, der den Motor 65 d. h., der Abtaster gibt ein elektrisches Signal jedesDetermined stuff, this voltage E _{s is} supplied to a button information is incremental input of the power amplifier 18, the motor 65 that is, the scanner gives an electrical signal each

10 speist. Der andere Eingang dieses Verstärkers ist mal dann ab, wenn das bewegliche Glied sich um eim10 feeds. The other input of this amplifier is then from when the movable member is around

mit dem Tachogenerator 19 verbunden, der von dem Grundeinheit verschoben hat.connected to the tachometer generator 19, which has moved from the base unit.

Motor 10 angetrieben wird. Die Spannung E_x be- Es kann jedoch auch ein Umdrehungstaster verMotor 10 is driven. The voltage E _x can, however, also ver

wendet werden, der eine mittelbare Messung der Verschiebung des beweglichen Gliedes über eine geeignete Kinematik wie mit Mutter und Schraube und/ oder Ritzel und Zahnstange durchgeführt. Die Information ist dann inkremental oder kodiert, d. h. jederbe applied, which is an indirect measurement of the displacement of the movable member via a suitable Kinematics as done with nut and screw and / or pinion and rack. The information is then incremental or encoded, i.e. H. everyone

1010

Stellung, die von dem beweglichen Glied eingenommen werden kann, entspricht eine einzige Signalkombination. The position that can be assumed by the movable member corresponds to a single combination of signals.

Ebenfalls können analoge Abtaster verwendet werden, denen A/D-Wandler zugeordnet sind.Analog samplers to which A / D converters are assigned can also be used.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for controlling the position of the movable members of a machine tool with a Regulation of the speed of displacement of the link in the position in question, a displacement of the movable member making motor for each axis of displacement, a device for measuring the distance of displacement of the movable Member and to convert it into a numerical variable, one with this variable applied to it Counter as well as a comparator determining the positional deviation and a numerical one Position deviation in a digital-to-analog converter that converts analog voltage and with a subordinate, analogue speed control loop, consisting of a power amplifier with inputs for the speed setpoint and actual value, with the actual speed value the output voltage of a tachometer generator sitting on the shaft of an adjusting motor and one of the difference between the as applied to the inputs of the power amplifier Voltage proportional voltage is delivered to the adjusting motor, marked by a function generator (13) receiving the analog voltage at its input, the consists of an operational amplifier (14) with a negative feedback circuit (15), the one non-linear relationship between the amplifier input and the amplifier output voltage, which determines the speed of movement within certain limits, continues to produce a speed setpoint comparator (16), which at one of its two inputs the The output voltage of the function generator (13) receives, furthermore one via a voltage selection switch (17 ') selectable, fixed voltages supplying voltage source (17), which with the second Input of the speed setpoint comparator (16) is connected, the one at its output the lower of the one hanging at its inputs Supplies voltages and outputs them to the power amplifier (18) for the adjusting motor (10).

2. Device according to claim 1, characterized in that that the function generator (13) consists of an operational amplifier (20), in whose negative feedback circuit several resistors (21, 22, 23) are in series, some of which are connected in parallel to Zener diodes (24, 25) are (Fig. 3).

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the function generator (13) is in the form of a printed circuit, the electrical connections of which are pins or plug and with a corresponding mating connector of the operational amplifier are releasably connectable.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the characteristic curve of the function generator (13) by soldering certain elements from a number of one corresponding carrier held elements is changeable.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the speed setpoint comparator (16) consists essentially of two operational amplifiers (26, 27), at the output of which one is opposite the direction of the amplified current connected diode (28,29) is (Fig.2).

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that each operational amplifier (26, 27) is shunted by a resistor (30, 31) with negative feedback and the input voltages (E ₀ E _s ) each via a resistor (32, 33) The same value as the negative feedback resistances (30,31) are on the negative input cycle of the operational amplifier concerned and the anodes of the two diodes (28, 29) provided at the output of the two amplifiers are connected to one another and biased by a fixed positive voltage (V _ec ) .

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a further, the movable member (1) perpendicular to its axis of displacement in a second coordinate mediating device is provided.

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the movable member (1) with two displacement devices expediently in the form of a spindle (3) and screw nut (2) are connected, which so simultaneously get the setting in both right-angled or polar coordinates.