DE1922006A1 - Servosteuersystem - Google Patents
ServosteuersystemInfo
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- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical 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
- G05B19/19—Numerical 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
- G05B19/33—Numerical 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
- G05B19/35—Numerical 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
- G05B19/351—Numerical 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
- G05B19/353—Numerical 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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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/42—Servomotor, servo controller kind till VSS
- G05B2219/42072—Position feedback and speed feedforward, speed from data of tape
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Numerical Control (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
Description
MÜNCHEN
t?lfer MeiSSner 1 BERUN33(QRUNEWALD, den
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
(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.
• -2-
0098U/1252
— P —
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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1922008
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,
0098U/1262
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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BAD
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
0 0 9.8 1 4/12S2 ~6"
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
0 0 98 U/ 1 25 2 "7~
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.
-S-
0098U/1252
BAD ORIGINAL
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>
0098U/1252 ~9"
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.
0090.14/1262 ~10"
- 1ο -
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-
-11-
0098U/1252
-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-
-12-. 0098 U/1252
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
-3-
009814/1252
BAD ORIGINAL
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.
009814/1252
BAD ORIGINAL
BAD ORIGINAL
■ 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. ///
ü9 8 .4/1252
BAD ORIGINAL
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