DE1922006A1 - Servosteuersystem - Google Patents

Servosteuersystem

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DE1922006A1
DE1922006A1 DE19691922006 DE1922006A DE1922006A1 DE 1922006 A1 DE1922006 A1 DE 1922006A1 DE 19691922006 DE19691922006 DE 19691922006 DE 1922006 A DE1922006 A DE 1922006A DE 1922006 A1 DE1922006 A1 DE 1922006A1
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DE
Germany
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signal
speed
programmed
deriving
real
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DE19691922006
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Sommeria Marcel R
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HYPER LOOP
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HYPER LOOP
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
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    • G05B19/353Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an analogue measuring device for point-to-point control the positional error is used to control continuously the servomotor according to its magnitude with speed feedback only
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Description

Dipi.-ing. Herbert Tischer
MÜNCHEN
Patentanwälte
t?lfer MeiSSner 1 BERUN33(QRUNEWALD, den
LIN 33, HERBERTSTRASSE 22 Fernsprecher: β 87 72 37 - Drahtwort: Invention Berlin HerbertttraBe 22 Poetscheckkonto: W. M β I β β η e r, Berlin West 122 82 1M«nne
Bankkonto: W ^lsener, Berliner Bank A.-Q., Depka S6 1922006 Berim-Halensee, KurfQretendamm !30
to: W ^lsener, Berliner Bank A.-Q., D Berim-Halensee, KurfQretendamm !30
HYPER-LOOP, INC. , Summit/Illinois - USA
(US 746,445) Servo steuersystem
Die Eriindung bezieht sioh auf ein Servosteuersystem für die numerische Steuerung in Antriebsanlagen für Werkzeugmaschinen.
Bei einem numerischen Steuersystem wird ein numerischer oder digitaler Eingang in mehrere Programmimpulse umgeformt, die einer Zahl von Bewegungsstufen eines Maschinenteils entlang einer Zahl verschiedener Achsen oder Strecken entsprechen. Diese Stufen sind gewöhnlich o,oo2j? mm lang. Ein Steuermechanismus spricht auf die Programmimpulse und auf ein auf die Maschinenbewegung erzeugtes Signal an, um einen Servoantrieb zu betätigen, der die Maschinenbewegung nach dem digitalen Eingang regelt.
Der Steuermechanismus enthält einen Zahler, der durch einen Impulszug eines Zeitimpulsgebers betätigt wird, während ein Zug von Programm impulsen, die "auf Befehl eines Operators oder eines automatischen'Programms erzeugt werden, zur Wifckung der Zeitimpulse in aufeinanderfolgendem Wechsel des Zählerstandes zum Darstellen aufeinanderfolgend zunehmender Mengen addiert oder von ihr subtrahiert wird. Die Addition oder Subtraktion wird durch das Vorzeichen des digitalen Eingangs gesteuert. Ein Ausgangsimpuls wird vom Zähler abgeleitet, immer wenn der Zähler den seine Maximalkapazität darstellenden Zustand erreicht.
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Die Ausgangsimpulse, die als Überlauf-Impulse bezeichnet werden können, werden mit der Frequenz der Programmimpulse phasenmoduliert. Jede Periode ist von der Zahl der Programmimpulse abhängigj die zwischen aufeinanderfolgenden Überlauf-Impulsen erzeugt werden. Die Phase des Zuges von Überlauf-Impulsen wird im folgenden als Steuerimpuls zug bezeichnet und mit dem eines zweiten Zuges von Überlauf-Impulsen verglichen, die von einem zweiten Zähler in ähnlicher Weise erzeugt werden. Dieser-Zähler wird nur durch die Zeitgeberimpulse betätigte Die Phase des zweiten Impulszuges, der als Standard-Impulszug bezeichnet wird, wird durch einen Hesolver zum Bewegen der Maschine so geändert, daß die Phasendifferenz zwischen den Impulsen des Steuerimpuls züge s und den im Standardimpulszug proportional der Strecke ist, die die Maschine nach dem augenblicklichen Befehl zurücklegen soll. Die Phasendifferenz wird in einem Phasendemodulator ermittelt, dessen Ausgang eine Reihe von Impulsen ist, deren Länge mit der Phasendifferenz zwischen den beiden Überlauf-Impulsen moduliert wird*
In einem Servosteuergerät werden die langenmodulierten Impulse zum Erzeugen eines Gleichstromfehlersignals auf einen Durchschnittswert gebracht, der proportional der Abweichung der wirklichen Lage der Maschine von deren programmierter Lage ist«, die durch den digitalen Eingang gegeben ist. Das IFehlersignal wird an der Servoantrieb gelegt, der das Antriebsgerät der Maschine in die programmierte Lage bringen läßt. Die tatsächliche Maschinenlage verzögert die programmierte Lage und die Qualitat des Systems kann in Geschwindigkeit pro Verzögerungs-Längeneinheit ausgedrückt werden.
Das System wird durch eine sogenannte "Viscous damping"-Einrichtung (llüssigkeitsdämpfer) stabilisiert werden. Ein solches Dämpfen erfolgt durch ein Tachometer, der
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ein Glexchspannungssxgnal proportional zur Antriebsgeschwindigkeit zur Maschinenbasis liefert. Das Gleichstromdämpfungssignal wird dann mit dem Lagefehlersignal gemischt und erhöht dadurch die Stabilität des Systems0 Die Verwendung eines Tachometers ermöglicht nicht die Verringerung der Verzögerung zwischen der wirklichen Lage der Maschine und der programmierten, versucht aber, die Verzögerung durch Verringern der Genauigkeit zugunsten der Stabilität zu erhöhen.
Versuche mit bekannten Servosteuergeräten, wie mit den beschriebenen, zum Verringern der Verzögerung zwischen der wirklichen und der programmierten"Maschinenlage ergeben Instabilität oder Überlastung. Die Erfindung hat die Aufgabe, die Verzögerung ohne S"tabilitätsverlust zu verringern und somit" die «Qualität der dabei verwendeten · Maschine zu verbessern.
Aufgabe der .Erfindung ist es, eine jiinrichtung anzugeben, durch die die Verzögerung zwischen der programmierten Lage und' der tatsächlichen Lage des servobetrieben Gerätes ohne Verlust an Stabilität verringert wird. Diese Einrichtung soll wirtschaftlich und leistungsfähig sein. Ferner soll sie -leicht zu erstellen sein und keine häufigen Einstellungen oder Eichungen erfordern.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Hilfe der Zeichnungen erläutert.
Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung enthält: eine Einrichtung zum Erzeugen von der programmierten Lage eines gegenüber einem Bezugsort angetriebenen Gliedes, entsprechenden Signalen und von der tatsächlichen Lage dieses Gliedes entsprechende Signalen, eine Einrichtung zum Ableiten eines Signals entsprechend der Differenz zwischen der programmierten und der tatsächlichen Lage,
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BAD ORIGINAL
eine Einrichtung zum Ableiten eines Signals entsprechend der Änderungsgeschwindigkeit der programmierten Lage, und eine Einrichtung zum Zusammenfassen des Differenzsignals und des Geschwindigkeitssignals zu einem zusammengesetzten Signal zur Steuerung des Servosystems, das das Antriebsglied bewegt*
Figur 1 ist ein Blockdiagramm eines numerischen Steuersystems und zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
Figur 2 ist eine schematische Darstellung eines Teils des Gerätes nach Figur 1. . -
Der Zeitgeber 1o nach Figur 1 liefert kontinuierlich einen Impulszug mit verhältnismäßig konstanter Frequenz. Die im Digitalteil des numerischen Steuergerätes ausgeführten Operationen erfolgen in zeitlicher Folge, die durch die Zeitgeberimpulse gesteuert wird. Ein Standardzähler 12 ist mit dem Ausgang des Zeitgebers 12 verbun- . den. Die Zeitgeberimpulse rücken den Stand des Zählers vor, bis er seine volle Kapazität erreicht hat,, worauf ihn der nächste ankommende Impuls auf Null zurückstellt.. Ein überlauf-Impuls an der Leitung 14 wird immer erzeugt, wenn der Zähler zurückgestellt wird, nachdem er seine Kapazität erreicht hat.
Ein zweiter Zähler 16 liegt am Zeitgeber 1o und dient ebenfalls zum Zählen der Zeitg'eberimpulse. Der Zähler 16 empfängt die Ijingangsimpulse an den Leitungen 18 und 19 a,us einem Impulsgenerator 2o, der durch ein digitales Befehlsgerät 21 gesteuert wird, das automatisch oder handgesteuert sein kann. Die Leitungen 18 und 19 führen eine Impulsserie, die der gewünschten Verschiebung des Maschinenantriebs in der einen oder der anderen Richtung in einer Dimension entsprechen. Wenn ein angetriebenes Maschinenelement in einer Richtung bewegt werden soll,
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erscheinen die Impulse an der Leitung 18 und werden im Zähler 16 zur Gesamtzahl der Zeitgeberimpulse an der Leitung 19 hinzugefügt. Die Lagesignalimpulse erscheinen an der Leitung 19 und werden vom Zahler 16 abgezogen, . wenn das angetriebene Element der Maschine in die entgegengesetzte Richtung geführt wird.
Durch den Zähler 16 werden in derselben Weise Überlauf-Impulse erzeugt, wie in Verbindung mit dem Zähler 12 beschrieben worden ist. Diese Impulse erscheinen an der Ausgangsleitung 22. Dort entsteht eine Phasendifferenz zwischen den an der Leitung· 22 auftretenden Überlauf-Signalen und denen des Generators 2o. Diese Phasendiffe-. renz wird in einem Detektor 23 festgestellt, von dem ein Eingang über einen He solver 24 an der Leitung 14· liegt. Der Resolver 24- ist mit dem angetriebenen Maschinenelement mechanisch gekuppelt und dient zum Verschieben der Phase der Impulse an der Leitung 14 entsprechend der Bewegung des Maschinenantriebs 3o. Der Detektor 23 liefert ein Gleichstromsignal, das der Differenz zwischen der wirklichen Maschinenlage, angezeigt durch das Signal an Leitung 255 und der programmierten Lage, angezeigt durch das Signal an Leitung 22, proportional isto Das Vorzeichen des Gleichstromausgangs stellt die Richtung dar,-in der das Maschinenelement geführt werden muß, um in die programmierte Lage zu kommen.
Der Ausgang des Detektors 23 liegt am Servosteuerkreis 26, dessen Ausgang das Maschinenantriebsgerät 3o steuert. Dieses Gerät kann elektrisch oder hydraulisch betrieben sein und einen Motor und geeignete Vorrichtungen zum Steuern von Geschwindigkeit und Drehmoment des "Motors entsprechend dem Ausgang des Servosteuerkreises 26 enthalten. Ein solches Gerät ist für sich bekannt. In !figur 1 sind mechanische Verbindungen zwischen den einzelnen Elementen durch gestrichelte Linien dargestellt. Der Ma-. s chine nan trieb 3o, der Resolver 24- und ein Tachometer
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sind miteinander gekuppelt. Das Tachometer erzeugt ein elektrisches Smgnal entsprechend der Geschwindigkeit des zur Maschinenbasis angetriebenen Maschinenelementes. Dieses Signal wird über die Leitung 34· an den Servosteuerkreis 26 gelegt. Das Signal des Tachometers 32 dient · zum Dämpfen des Ansprechens des Systems auf die Lageinformation des Detektors 23·
Bei den bekannten Geräten wird zum Stabilisieren des Systems und zum Verhüten eines Pendeins oder Schwingens des angetriebenen Maschinenelementes über die programmierte Lage hinaus ein Tachometer verwendet. Bin großes Tachometersignal erhöht den Folgefehler und macht das Gerät weniger empfindlich und weniger genau als ohne dieses. Deshalb wird zwischen die beiden gewünschten Zustände von Stabilität und Genauigkeit ein Kompromiß geschlossen. Bei der Erfindung wird die Notwendigkeit eines solchen Kompromisses durch einen Geschwindigkeitsdetektor 36 an den Leitungen 18 und 19 aufgehoben, der die Änderungsgeschwindigkeit der Lagebefehlsinformation des Generators 2o abtastet und einen dritten entsprechenden Eingang an den Servosteuerkreis 26 liefert. Der Geschwindigkeitsdetektor 36 und der Servosteuerkreis 26 werden mit Hilfe der Figur 2 beschrieben.
In Figur 2 ist die Spannungsquelle Vs zwischen die Klemmen 38 und 4o geschaltet, die negativ bzw» positiv zu Erde sind. Sin Widerstand 42 und eine Zenerdiode 44 füh— "ren von der Klemme 38 zu Srde. In ähnlicher V/eise liegen ein Widerstand 46 und eine Zenerdiode 48 zwischen der Klemme 48 und Erde, um eine geregelte negative Spannung an der Kathode der Zenerdiode zu halten.· Die Dioden 44 und 48 geben gleiche geregelte negative und positive Spannungen.
Die Lagesignale des Impulsgenerators 2o werden von zwei Klemmen aufgenommen. Die Klemme 5o nimmt die Impulse des
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BAD ORIGINAL
•Generators 2o an der Leitung 18 in Figur ", auf, wenn der Maschinenantrieb auf Bewegen in Vorwärtsrichtung programmiert ist, und die Klemme 52 nimmt die Impulse an der Leitung 19 in Figur 1 auf, wenn der Maschinenantrieb auf Bewegen in der entgegengesetzten Sichtung programmiert ist. Die Klemme 50 liegt über einem ϊ/iderstand 56 an der Basis des Transistors 5^> der in eine Darlington-Schaltung mit dem Transistor 58 geschaltet ist. Ein Transistor 60 liegt zwischen dem Kollektor des Transistors 5^ und der Anode der Zenerdiode 44 und ein Widerstand 61 liegt zwischen dem Kollektor des Transistors 58 und der Anode der Zenerdiode 44.
Die Klemme 52 liegt über einem Widerstand 62 an der Basis eines Transistors 64, der mit*dem Transistor 66 in Kaskade geschaltet"ist, und einen Basiswiderstand 65 und einen Kollektorwiderstand 67 enthält, die beide mit der Kathode der Zenerdiode 48 verbunden sind. Der Emitter des Transistors 66 liegt am ümitter des Transistors 58 und der Kollektor des Transistors 66 liegt über einem Rheostat an der Kathode der Zenerdiode 48. Die .emitter der Transistoren 58 und 66 liegen zusammen an einem Verbindungspunkt 7o» Ein' Kondensator 73 ist zwischen den Verbindungspunkt ?o und die Kathode der Diode 48 geschaltet und ein Widerstand 69 zwischen den Verbindungspunkt 7o und Erde.
Die Transistoren 5<l· und 58 sind vom HPIi-Typ» während die Transistoren 64 und 66 vom PIiP-Typ sind. Der Wert von R65° ist so gewählt, daß er ein Leiten des Transistors 66 verhindert, v/enn kein Signal an der Klemme 52 liegt. Auch der Transistor 58 leitet nicht, wenn kein Signal an die Klemme 50 gelegt wird. Bei Empfang eines Impulses an der einen oder der anderen der Klemmen 5o und 52 ist einer der Transistoren 58 oder 66 für die Dauer des Impulses gesättigt.
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Der Verbindungspunkt 7o liegt über einem Widerstand 7-1 an dem einen Eingang 75 eines Verstärkers 72. Das Vorzeichen des Stromes am Eingang des Verstärkers 72 hängt davon ab, welcher der Transistoren 58 oder 66 gesättigt ist.
Der andere Eingang 77 des Verstärkers 72 liegt über der Leitung 7^- an Erde. Der Verstärker 72 erzeugt an einem Ausgang 76 ein Signal, das dem am Eingang 75 entspricht, · aber der Ausgang ist verstärkt und invertiert. Die Verstärkung ist gleich dem Verhältnis der kombinierten Werte von Widerstand 8ο und Rheostat 81 zum Wert des Widerstandes 71· Der Widerstand 8o und der Rheostat 81 liegen zwischen der Eingangsklemme 75 und dem Ausgang eines Emitterfolgetransiätors 82, der am Eingang des Verstärkers 72 liegt.
Ein Rückkopplungskondensator 78 liegt parallel zum Widerstand 8o und dem Rheostat 81 und macht den Verstärker 74 zu einem Integrator mit einer vom Produkt der Werte Widerstand 8o und Rheostat 81 sowie der Kapazität des Kondensators 78 abhängigen Zeitkonstante. Der Widerstand 8o leitet die am Kondensator 78 angesammelte integrierte Ladung allmählich ab, so daß der Ausgang des Verstärkers 72 an der Ausgangsklemme 76 der zeitliche Durchschnitt der an den Eingangsklemmen 5° und 52 liegenden Impulse ist. Die Durchschnittsperiode ist dabei von der Zeitkonstante der Schaltung 77 abhängig. Der Kondensator 73 arbeitet in derselben Weise wie der Kondensator 78 und faßt seine Glättungswirkung mit der des Kondensators 78 zusammen. Ein Kondensator 83 liegt zwischen Eingang und ■ Ausgang des-Verstärkers 77, um zu verhindern, daß er hochfrequent schwingt.
Ein Potentiometer 87 liegt mit seinen ^ndklemmen zwischen der Anode der Diode 44 und der Kathode 48. Sein Abgriff liegt am Eingang 75> des Verstärkers 77>
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OHiQiMAL
Potentiometer 87 regelt die Vorspannung des Verstärkers 72 und ist auf einen Ausgang Null bei keinem Eingang eingestellt. Die Einstellung des Potentiometers 81 re-
■ gelt den Verstärkungsgrad des Verstärkers 72 und das Potentiometer 68 ist so eingestellt, daß an beiden Ein-• gangen 5o und 52 die Impulse gleiche Wirkung haben»
Eine Schaltung mit einem Widerstand 89 und einem Kondensator 91 liegt zwischen der Verbindung von Widerstand 8o und !Rheostat 81 und Erde. Diese Schaltung erzeugt eine Druckwirkung während Beschleunigung und Verzögerung durch Verändern der Form des Geschwindigkeitssignals und verringert den Rückkopplungswert von Hochfrequenzsignalen, so daß der Ausgang schnell auf plötzliche Änderungen der programmierten Geschwindigkeit ansprechen kann.
Die Amplitude des Zeitdurchschnittsignals hängt von der Frequenz der Eingangsimpulse ab und dessen Vorzeichen davon, welche Eingangsklemme 5o oder 52 die Erogrammimpulse darstellen. Sowie dort ein Programmimpuls für Jede programmierte Stufenbewegung der Maschine besteht, wird die Frequenz der Programmimpulse proportional der programmierten Geschwindigkeit oder der Änderungszeit der programmierten Lage. Demgemäß ist der an der Klemme 76 verfügbare Ausgang eine Funktion der programmierten Geschwindigkeit.
Dieser Ausgang liegt an der Basis eines Transistors 82, der mit seinem Kollektor an die Anode der Zenerdiode 44 und mit seinem Emitter über einen Widerstand 84 an die Kathode der Zenerdiode 48 geschaltet ist. Der Transistor 82 verstärkt die Leistung des Signals der programmierten Geschwindigkeit aus dem Verstärker 72 und liefert das verstärkte Signal an eine Leitung 86, die zwischen dem Emitter des Transistors 82 und einem Ende eines Potentiometers 88 liegt, dessen anderes Ende geerdet ist. Ein Kondensator 85 zwischen der Basis und dem Kollektor des Transistors 82 verhindert hochfrequente Schwingungen.
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Zwei andere Potentiometer 9o und 92 liegen am Ausgang des Lagedetektors 23 (Figur 1) und dem Ausgang des Tachometers 32. Die Abgriffe der Potentiometer 88, 9ο und 92 sind über Widerstände 94·» 96 und 98 an einen Eingang 1oo eines Verstärkers 1o2 geschaltet. Der andere Eingang Iodides Verstärkers 1o2 ist geerdet. Der Verstärker 1o2 ist das Hauptelement der Servosteuerschaltung 26 (Figur 1). Die Ausgangsklemme des Kreises 26 liegt über der Leitung 114 am Maschinenantrieb 3o.
Das Eingangssignal an der Klemme 1oo des Verstärkers 1o2 ist aus den drei Signalen aus den Potentiometern 88, 9o und 92 zusammengesetzt, der Kreis mit den drei Potentiometern 88, 9o und 92 ist eine Summierungsschaltung, so daß das zusammengesetzte Signal an der Klemme 1oo des Verstärkers 1o2 ein konstanter Bruchteil der Summe der drei Signale an den Abgriffen der drei Potentiometer ist. Jedes Potentiometer ist so einstellbar, daß die Zusammensetzung des Signals verändert werden kann, damit der optimale Genauigkeits- und Stabilitätsgrad erreicht werden kann.
Die Wirkung des programmierten Geschwindigkeitssignals, das über die Leitung 86 an das Potentiometer 88 gelegt wird, soll der Wirkung des Tachometersignals teilweise entgegenwirken. Wenn die programmierte Geschwindigkeit dieselbe ist wie die tatsächliche Geschwindigkeit der Maschine zu einer gegebenen Zeit, werden somit beispielsweise die Signale an den Abgriffen der Potentiometer 88 und 92 bei einer bestimmten Potentiometereinstellung entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen, so daß sie sich teilweise gegenseitig aufheben und den Ausgang an der Leitung 114 auf kleinere Signale aus dem Lagedetektor 23 ansprechbar machen, der nur.für die kleine Differenz zwischen den Signalen der Potentiometer 88 und 92 wirksam ist. Das Ausgangssignal an der Leitung 114 kann ebenfalls seine Ampli-
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-bp.de schnell ändern, wenn die Zeitkonstanten des Geschwindigkeitsdetektors 36 und der Servosteuerung 26 sehr kurz sind. Dagegen ist das Signal des Tachometers 32 entsprechend der Masse der "beweglichen Maschinenteile begrenzt.
.Wenn die programmierte Geschwindigkeit auf Null abnimmt, hören entsprechend den Perioden, in denen die Maschine stationär bleibt^ der Ausgang an der Leitung 86 auf und dadurch kann das volle Signal des Tachometers die erforderliche Dämpfung zum Verhindern einer Überhöhung der programmierten Geschwindigkeit liefern.
Wenn die Potentiometer 88 und 82 wie angegeben eingestellt sind, wird das Tachometersignal be^ Gleichheit der Maschinengeschwindigkeit und der programmierten Geschwindigkeit teilweise wegfallen. Obwohl dies die beste Einstellung der Potentiometer 88 und 92 für manche Systeme sein kann, vollführt die Anordnung nach der Erfindung eine Einstellung des Potentiometers nach oben oder unten gegenüber der Einstellung des Potentiometers 92, um die optimale Durchführung zu erhalten, während für eine besondere Kombination·von Maschine und Programm die Stabilität aufrechterhalten wird. Bei jeder Einstellung des Potentiometers 88 ist die volle Tachometerspannung noch zur Dämpfung vorhanden, wenn das Signal an der Linie 86 bei einer programmierten Geschwindigkeit von Null verschwindet. Diese, optimale Einstellung kann leicht durch Vergrößern des Einstellens des Potentiometers 9° his zum Eintritt der Instabilität erhalten werden, worauf die Einstellung des Potentiometers 92 bis zur Wiedergewinnung der Instabilität vergrößert wird.
Da das Signal der programmierten Geschwindigkeit dem Signal des Tachometers während Perioden schneller Maschinenbewegungen entgegenwirkt, kann die Amplitude des Ta-
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chometersignals zur Amplitude des Signals des Lagedetektors 15 größer gemacht werden als die, die bei bekannten Anordnungen möglich ist, bei denen das Tachometersignal größer als der Folgefehler ist. Bei der vorliegenden Anordnung bedingt ein Ansteigen der Amplitude sowohl des Tachometersignals als auch des Signals der programmierten Geschwindigkeit zu gleicher Zeit eine Abnahme des Folgefehlers und somit eine Verbesserung der Dämpfung. Demgemäß kann bei einer Anordnung nach der Erfindung eine Maschine mit höherer Geschwindigkeit und ohne Instabilität betrieben werden.
0098 U/ 1252

Claims (1)

14. APR. 1969
1 BERLIN 33 (GRUNEWALD), den Herbwtebml· 92
HIPER-LOOPy ING., Summit/Illinois - USA.
(US 746,445) Patentansprüche
M7)ServQsteuergerät, das auf ein einen !Fehler zwischen einer programmierten Lage und der wirklichen Lage eines beweglichen servogesteuerten Gliedes darstellendes Signal und auf ein die Änderungsgeschwindigkeit in "bezug auf die Zeit der programmierten Stellung zum Ableiten eines servosteuernden Ausgangssignals darstellendes Signal anspricht, gekennzeichnet durch einen Generator (So), der für jede zunehmende Bewegung der programmierten Lage ein diskretes Signal erzeugt, durch einen Lagedetektor (23), der mit dem Generator verbunden ist und auf die Lage des bewegbaren Gliedes zum Ableiten eines Lagesignals anspricht, das die Differenz zwischen der programmierten Lage und der wirklichen Iiage des Gliedes darstellt, durch einen Geschwindigkeitsdetektor (36), der mit dem Generator zum Ableiten eines programmierten Geschwindigkeitssignals verbunilen ist, das die Frequenz der diskreten Signale darstellt, durch einen Mischer (26) zum Mischen des Lagesignals; und des programmierten Geschwlndigkeitssignals zum Erzeugen eines Ausgangssignals, und durch eine Antriebseinrichtung (3o), die auf das Ausgangss.ignal zum Bewegen des bewegbaren Gliedes anspricht.
2ο Gerät nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mischer eine Summierungsschaltung (88, 9o) besitzt, Eingänge das Lagegignal vom liagedetektor und das
Gesehwindigkeitsdetekt?o,i·
empfängt und deren Ausgangssignal ein konstanter Bruchteil der Summe von Lage- und Geschwindigkeitssignal ist.
5. Gerät nach Anspruch 1 oder 2> dadurch gekennzeichnet» daß der Geschwindigkeitsdetektor einen Verstärker (72) für die Impulse des Generators (2o) und eine Jftickkopplung (78, 8o und 81) zwischen Eingang und Ausgang des Verstärkers zum Erzeugen eines Geschwindigkeitssignals aufweist, das der zeitliche Durchschnittswert der durch den Generator erzeugten Impulse während der unmittelbar vorhergehenden Periode ist, die durch die Zeitkonstante der Rückkopplung gegeben ist. '
4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche j gekennzeichnet durch ein Tachometer (32), das auf die Bewegung des Gliedes zum Erzeugen eines seine wirkliche Geschwindigkeit darstellenden Signals anspricht und durch eine Verbindung des Tachometers zum Mischer, der das Signal des Tachometers mit dem Signal der programmierten Geschwindigkeit mit dem Lagesignal beim Ableiten des Ausgangssignals mischt. .
5. Gerät nach Anspruch 4·, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (88, 9o und 92) zum Aufhaben der Wirkung des Signals der programmierten Geschwindigkeit und des Signals der wirklichen Geschwindigkeit auf das Ausgangssignal, wenn die programmierte Geschwindigkeit gleich der wirklichen Geschwindigkeit ist.
6. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Verbindung mit einem numerisch-gesteuerten Werkzeug zum Erzeugen einer Impulsreihe, die entsprechend der Zahl ein·^· heitlicher Strecken ein bewegbares Glied des Werkzeuges bewegen soll, mit einem Antriebsgerät (3o) zum Bewegen des Gliedes in eine Lage, in der es ein fehlersignal zum Steuern des Antriebsgliedes erzeugt; gekennzeichnet durch
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eine Servo's teüe reinheit mit einem Geschwindigkeitsdetektor 06)f *&r mit der Programmiereinrichtung zum Ableiten eines Signals verbunden ist, das die programmierte Geschwindigkeit des Gliedes darstellt; durch einen Lagedetektor (23)» der mit der Programtneinrichtung verbunden ist und auf die Lage des Gliedes zum Ableiten eines Signals anspricht, das die Differenz zwischen der programmierten Lage und der wirklichen Lage des Gliedes darstellt; durch eine Jinrichtuiig (32) zum Ableiten eine~s Signals, das die wirkliche Geschwindigkeit des Gliedes darstellt; und durch eine Einrichtung (26) zum Zusammenfassen des Differenzsignals, des Signals für die programmierte Geschwindigkeit und des Signals für die wirkliche Geschwindigkeit zum Erzeugen eines Steuersinais, das an der Antriebseinrichtung liegt und diese steuert, damit es das Glied auf die kleinste Differenz zwischen diesen Signalen bringt, die die gegenseitige Wirkung am Steuersignal aufheben, wenn die programmierte Geschwindigkeit dieselbe wie die wirkliche Geschwindigkeit ist. · .
7· Verfahren zum Steuern eines Servomechanismus zum Bewegen des Gliedes gemäß der programmierten Bewegung durch die Antriebseinrichtung (3o) unter Benutzung eines Gerätes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch das Ableiten eines elektrischen Signals, das die Differenz zwischen dem programmierten und der wirklichen Lage des Gliedes darstellt, durch das Ableiten eines elektrischen Signals, das die programmierte Geschwindigkeit des Gliedes darstellt, durch das Ableiten eines elektrischen Signals, das die wirkliche Geschwindigkeit des Gliedes darstellt, und durch Zusammenfassen dieser drei Signale zu einem Ausgangssignal zum Steuern der Antriebseinrichtung.
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■ V -
8. Verfahren nach Anspruch 7> gekennzeichnet durch solches Zusammenfassen der drei Signale, daß die i/irkung am Auεgangssignal des oignals der programmierten Geschwindigkeit gleich und entgegengesetzt ist, wenn beide Geschwindigkeiten einander gleich sind.
9· Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das oignal der programmierten Geschwindigkeit durch Erzeugen eines oignals entsprechend der Frequenz der die programmierte Bewegung bestimmenden Impulse erzeugt wird, wobei jeder Impuls eine programmierte Zunahmebewegung darstellt.
1o. Verfahren nach Anspruch 91 gekennzeichnet durch Ableiten des Signals der programmierten Geschwindigkeit ' mittels des zeitlichen Durchschnittswertes/des Impulses über eine kurze Zeitdauer. ///
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DE19691922006 1968-07-22 1969-04-24 Servosteuersystem Pending DE1922006A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

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GB1252640A (de) 1971-11-10
CA928827A (en) 1973-06-19
US3539897A (en) 1970-11-10

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