DE2032031B2 - Anordnung zur selbsttaetigen drehung eines verfahrbaren elementes in die tangentiale richtung der zu fahrenden bahn - Google Patents

Description

keil vom gefahrenen Bahnwinkel als auch von einem keitskomponenten v_x, \<_u in einen digitalen Sollwert

Programm her auf bestimmte Winkel einstellbar ist, (Speicher 9) für den Bahnwinkel und damit Dreh-

Diese Aurgabe wird erfindungsgemllß dadurch winkel für das Element 1 wird wie folgt vorgenommen,

gelöst, daß die Geschwindigkoitskoinponenten mittels Die analogen Größen v_x und v_y (beispielsweise

eines Analog-Digital-Umsetzers und qiner von diesem 5 Gleichspannungen) der Bahnsteuerung 60 werden

beeinflußten Zähleinrichtung in einen äquivalenten mittels Modulatoren 10, 11 duroh gegeneinander um

Zahlenwert umgesetzt sind, der auf eine digitale Steue- 90° versetzte Sinusschwingungen Fmx, -FMy eines

rung eines das Element drehenden Schrittmotors Sinusgenerators 13 amplitudenmoduliert und in Wech-

einwirkt. selspannungen F_x, F_v umgesetzt, die in einer Summier-

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen io schaltung 12 addiert werden, so daß sich eine resulinsbesondere darin, daß die gesamte Informations- tierende Wechselspannung Fr ergibt, deren Amplitude verarbeitung nicht mehr wie bisher elektromechanisch gleich der geometrischen Summe der beiden Beträge ist. Es ergibt sich dadurch eine höhere Genauigkeit von F_x und F_y ist und deren Phase gegenüber der und größere Zuverlässigkeit. Eine Verbindung von Grundschwingung Fm_x (0°) des Generators 13 gleich Werkzeug und Steuerelektronik über störanfällige 15 dem Bahnwinkel ist. Die Grundschwingung Fmx Rückmeldeleitungen entfällt. Da keine bewegten und die resultierende Schwingung^ steuern Null-Bauelemente verwendet sind (Winkelgeber), entfällt punktdetektoren 14, 15 an, die bei Nulldurchgang auch jeglicher Verschleiß. Die Erfindung ermöglicht der Schwingungen Fr, Fm_x je ein digitales Signal a mit ein und demselben System nicht nur eine auto- und b ausgeben. Beide Signale a, b steuern ein Tor 16 matische Tangentialsteuerung nach den Geschwindig- ao an, das Impulse P₁ eines Rechteckgenerators 17 sperrt keitskomponenten, sondern es können auch extern oder hindurchläßt. Bei geöffnetem Tor 16 gelangen diskrete Bahnwinkel vorgegeben werden, beispiels- die Impulse P₁ an einen Zähler 18. Die Impulse P₂ des weise durch Programm oder von Hand. Bisher waren Rechteckgenerators 17 steuern auch den Generator 13 hierfür zwei gesonderte Systeme erforderlich. an, welcher die Rechteckimpulse P₂ in sinusförmige

Zweckdienliche Weiterbildungen des Erfindungs- 25 Wechselspannungen umsetzt,

gegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Zwischen der Frequenz Pi des Rechteckgenerators

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung 17 und den Modulationsfrequenzen des Sinusgene-

schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher rators 13 besteht ein festes Frequenzverhältnis. Es

erläutert. Es zeigt muß gleich der Schrittzahl (384) des Elementes 1

F i g. 1 eine Prinzipschaltung der erfindungsge- 3° über eine Umdrehung sein. Bei einer Drehung des

mäßen Anordnung, Elementes 1 um 360° muß der Rechteckgenerator 17

F i g. 2 ein Signaldiagramm des Analog-Digital- so viel Impulse P₁ in den Zähler 18 einbringen, wie

Umsetzers, Schritte (384) über eine Umdrehung beim Schritt-

F i g. 3 ein weiteres Signaldiagramm des Analog- motor 2 möglich sind. Die Frequenzverhältnisse

Digital-Umsetzers, 35 müssen konstant bleiben, da sich andernfalls Rechen-

F ig. 4 eine ausführliche Schaltung der erfindungs- fehler (falsche Bahnwinkel) ergeben. In der Praxis

gemäßen Anordnung. sind deshalb nicht zwei Generatoren 13,17 vorhanden,

In F i g. 1 ist ein drehbares Zeichenwerkzeug 1 sondern aus dem Rechteckgenerator 17 werden auch

angedeutet, welches ein Gravierstichel, ein Schneid- die Modulationsfrequenzen Fmx, Fmv abgeleitet, wie

messer oder ein Drehprisma eines Lichtzeichenkopfes 4° weiter unten näher ausgeführt ist. Das Verhältnis

sein kann. Als Antriebselement für die Drehung (durch zwischen Frequenz P₂ und Modulationsfrequenz F_Mx

Doppelpfeil angedeutet) ist ein Schrittmotor 2 ver- ist 1: 384. Dieses Verhältnis wird digital erzwungen,

wendet, der von den digitalen Signalen einer Schritt- Das Tor 16 wird in Abhängigkeit von den Grö-

motorsteuerung 3 beaufschlagt wird. Die Steuerung 3 ßen Fm_x und Fr angesteuert, und in den Zähler 18

und ein Vorwärts-Rückwärts-Zähler 4 erhalten Im- 45 werden damit mehr oder weniger Impulse P₂ einge-

pulse Psm von einem elektronischen Rechteckspan- zählt. Der Stand des Zählers 18 entspricht der Zahl

nungsgenerator 5. Der Zahlenwert B des Zählers 4 der aufgenommenen Impulse P₂ und damit auch dem

steht als absoluter Istwert an einem Vergleicher 6, Bahnwinkel.

welchem ein weiterer Zahlenwert A als absoluter Beim Abfahren von gekrümmten Kurven treten

Sollwert zugeführt ist, der über einen Auswahlschal- 5° laufend Änderungen von r_r und ν_υ auf.

ter 7 entweder aus einem Speicher 8 für Drehwinkel Im Signaldiagramm nach der F i g. 2 sind Bei-

vom Programm (beispielsweise Lochstreifen 61) oder spiele angegeben, wie die abgeleiteten Sinusspannun-

aus einem Speicher 9 für Bahnwinkel aus den Ge- gen F_x, F_y, Fr für die vier verschiedenen Quadranten

schwindigkeitskomponenten v_x und v,, kommt, die verlaufen. Im ersten Quadranten ist v_x und v_y jeweils

aus einer an sich bekannten Bahnsteuerung 60 mit 55 positiv, im zweiten Quadranten ist v_x negativ und v_y

zwei Stellantrieben (angedeutet durch die Ausgänge X, positiv, im dritten Quadranten ist V_x und v_y negativ

Yfür das Element 1) für das Verfahren des Elementes 1 und im vierten Quadranten ist v* positiv und v_y

in einer X-K-Ebene entnommen sind. Die Speichere negativ. Die Schwingungen gehorchen den Gesetzen

und 9 enthalten also die Drehwinkel-Sollwerte, auf ρ _ ρ cos Ω/und F₁ = F, ύηΩ,ί.

die sich der Schrittmotor 2 einstellt. ⁶° ^x ν ν

Durch den Schrittmotor 2 bedingt ergeben sich Aus der Addition der beiden Vektoren ergibt sich

entsprechend der Schrittzahl über eine Umdrehung ρ __ ρ < ρ
und bestimmt durch das Übersetzungsverhältnis

zwischen Schrittmotor 2 und Element 1 eine bestimmte Der Puls α ist das Ausgangssignal des Nulldurch-Anzahl von Winkelschritten über eine Umdrehung 65 gangdetektors 15 (F i g. 1) für die Frequenz Fmx, (beispielsweise 384). und der Puls b ist das Ausgangssignal des Null-Die Umsetzung der analogen, der Bahnsteuerung durchgangdetektors 14 (F i g. 1) für die resultierende 60 für das Element; 1 entnommenen Geschwindig- Frequenz Fr.

Die Impulsfolge α ist die Referenzimpulsfolge, v_y amplitudenmodulierte Schwingungen auf. Die

welche in der Phase festliegt (0°). Wechselspannungen sind über zwei Summierwider-

Geht die resultierende Frequenz Fr durch Null, stände 27, 28 an den Eingang eines Summierver- und zwar vom negativen in den postitiven Bereich, stärkers 29 geführt. An dessen Ausgang Fr tritt der dann wird das Signal b entsprechend L. Geht die 5 Betrag des Bahnvektors auf, während der Phasenresultierende Frequenz Fr durch Null vom positiven winkel der Schwingung F_R gegenüber F_x bzw. Fax in den negativen Bereich, dann wird das Signal b gleich dem Winkel des Bahngeschwindigkeitsvektors ist. entsprechend 0 (senkrechter Pfeil). Dieser Phasenwinkel wird nun digital gemessen,

Das Verhältnis von V_x und v_v und deren Vorzeichen indem bei Nulldurchgang von Fm_x der Zähler 18 ergibt die verschiedenen resultierenden Schwingun- io freigegeben wird, der Impulse P₂ zählt. Bei Nullgen Fr und daraus auch die resultierenden Impul- durchgang von Fr wird der Zähler 18 gesperrt. Der folgen α und b, welche das Tor 16 (F i g. 1) steuern. Zählerinhalt entspricht damit dem Phasenwinkel. Die Phasenverschiebung von b zu α beinhaltet unmittel- Die Messung der Nulldurchgänge von F_R und Fm_x bar den Bahnwinkel oder, anders ausgedrückt, den erfolgt durch zwei Nulldetektoren 14, 15.
Winkel des Summenvektors aus v_x und v_y. 15 Der Nulldetektor 14 kann ein Schmitt-Trigger oder

Geht die Impulsfolge α von L nach 0, so wird die auch ein Operationsverstärker sein. Der Eingang 30

Zählung gestartet (Tor 16 geöffnet). Geht danach die wird durch Fr angesteuert, der zweite Eingang 31

Impulsfolge b von L nach 0, so wird die Zählung ist auf Null gelegt. Wird der Eingang 30 positiv, dann

gestoppt (Tor 16 geschlossen). wird das Ausgangspotential entsprechend negativ, und

Der Zählbereich ist in den Quadranten gestrichelt 20 umgekehrt. Der Nulldetektor 15 ist derart ausgebildet,

angedeutet. daß bei einer positiven Ansteuerung des Einganges 32

Im Signaldiagramm nach der F i g. 3 ist nochmals entsprechend auch das Ausgangspotential positiv der zweite Quadrant mit den Signalen α, b und weiteren wird, und bei einer negativen Ansteuerung wird das Signalen dargestellt. Die Beziehung der Impulsfolge P₁ Ausgangspotential negativ. Der Nulldetektor 14 inver- und der Signalfolge α ist fest. Aus dem Signal α ist 25 tiert also das Eingangssignal, während der Nullein untersetztes Signal d abgeleitet. Innerhalb des detektor 15 nicht invertiert.

Signals α liegen 192 Impulse P_z. Aus dem Signal b Ein Rechteckgenerator 17 gibt eine einphasige

ist ebenfalls ein Signal b' abgeleitet. Aus den Signa- Impulsfolge P_z aus (Frequenz etwa 30 kHz), welche

len d, b' ist ein Signal c abgeleitet, durch welches das über ein Tor 16 einen binären Zähler 18 ansteuert.

Tor 16 (F i g. 1) beeinflußt wird. Verschwindet das 30 Das Tor 16 wird mittelbar von den Digitalsignalen

Signal c, so wird ein Signal d gebildet, das den Spei- der Nulldetektoren 14, 15 gesteuert,

eher 9 zur Übernahme des Zahlenwertes des Zählers Den Nulldetektoren 14, 15 sind zwei Speicher-

18 (F i g. 1) öffnet. Die Messung ist damit beendet, elemente 33, 34 nachgeschaltet, die zur Untersetzung

und der Schrittmotor 2 fährt nach dem Zählende den der Signale α, b in Signale d, b' dienen (F i g. 3),

vorgegebenen Winkel an. Ein neuer Zählbeginn kann 35 da nicht in jeder Periode der Modulationsfrequenz Fm_x

erst auftreten, wenn die Signale d und b' entsprechend/, gezählt wird. Vielmehr wird eine Periode gezählt, dann

sind. tritt über eine Periode eine Lücke für die Rückstellung

Es handelt sich also um ein Sampling-Verfahren, des ganzen Systems auf, dann wird wieder gezählt usf.

bei welchem immer wieder kurz der Meßwert (Soll- Die Ausgänge der Speicherelemente 33, 34 sind an

wert) gebildet wird, dann folgt eine Meßpause, dann 40 ein Tor 35 geführt, das das Tor 16 und einen mono-

folgt wieder eine Meßwertbildung usf. Der Schritt- stabilen Multivibrator 36 ansteuert. Das Tor 16 steuert

motor folgt laufend den so gebildeten Sollwerten. den Binärzähler 18 an, dem ein Speicher 9 nachge-

Id der F i g. 4 ist angenommen, daß eine nicht schaltet ist.

weiter dargestellte Baiinsteuerung mit den analogen Das Tor 16 wird geöffnet, wenn die Modulations-

Gleichstromwerten ± V_x und ± v_y vorliegt. Es können 45 schwingung Fmx vom Positiven kommend durch

die Sollwerte der Geschwindigkeiten sein, jedoch auch Null geht. Am Nulldetektor 15 geht damit das Signala

die Istwerte, falls Tachomaschinen vorliegen (Tacho- von L nach 0, und das Signal d des Speicherelementes

spannungen). Es sind analoge Spannungen, deren 34 geht von 0 nach L. Zu diesem Zeitpunkt ist das

Höhe proportional ist dem Betrag der Geschwindig- Signal b' des Speicherelementes 33 bereits L (s. Dia-

keiten, wobei die Richtung der Geschwindigkeiten 50 gramrn nach F i g. 2), so daß am Ausgang des

durch das Vorzeichen ausgedrückt ist (Verfahrrichtung Tores 35 ein Signal c entsprechend L auftritt, wodurch

des Werkzeuges 1 nach F i g. 1). das Tor 16 freigegeben wird. Damit gelangen die

Die Gleichgrößen steuern Verstärker 21, 22 zur Impulse P₁ des Rechteckgenerators 17 in den Zähler 18. Pegelanpassung bzw. Siebung an. Die Ausgänge v_x, Erfolgt nun, vom Positiven kommend, der NuIl- Vy sind an Modulatoren 10, 11 geschaltet, welche 55 durchgang der resultierenden Frequenz Fr, dann Multiplizierer sein können (ein Element, das das werden das Signal δ und das Signal b' von Null-Produkt zweier Eingangsgrößen bildet). Ein Faktor detektor 14 und Speicherelement 33 entsprechend 0 ist dabei die Gleichgröße v_x bzw. v„ und der andere (F i g. 3), wodurch das Tor 35 und auch das Tor 16 Faktor ist eine Wechselspannung Fmx bzw. Fmy gesperrt werden, so daß der Zähler 18 nicht mehr (Modulationsfrequenz). Beide Modulationsspannun- 60 zählt.

gen sind in der Amplitude gleich, aber um 90° phasen- Damit steht im Zähler 18 der Winkel in digitaler

verschoben, entsprechend dem Vektorwinkel von v* Form an, und dieser wird vom Speicher 9 übernommen,

und v„. Die Modulationsspannungen gelangen an die Die Übernahme erfolgt, sowie das Signal c des Tores

Modulatoren 10, 11 über selektive Wechselstromver- 35 von L nach 0 geht, wodurch der monostabile

stärker 23, 24 mit Bandpässen 25, 26, da die ange- 65 Multivibrator 36 einen Impuls d zwecks Übernahme

botenen Spannungen Rechteckform haben. des Bahnwinkels in den Speicher 9 gibt. Der Multi-

An den Ausgängen F_x, Fy der Modulatoren 10, 11 vibrator 36 geht selbsttätig in seine Ausgangsstellung

treten durch die sich ändernden Gleichspannungen v*, zurück. Der Zähler 18 wird zurückgesetzt über einen

Rücksetzeingang 46, und zwar stets dann, wenn das rung« auf »Drehung vom Programm« bzw. umgekehrt. ι

Signal a' des Speicherelementes 34 beim nächsten Über den als ODER-Stufen ausgebildeten Auswahl-

vom Positiven kommenden Nulldurchgang der Modu- schalter 7 geht auf den Vergleicher 6 entweder direkt lationsschwingung Fm_x (Zeitpunkt t' in Fi g. 3) von der Programmwert oder der Tangentialsteuerwert aus ;

L nach 0 geht. 5 dem Speicher 9. Der Vergleicher 6 vergleicht den Soll- i

In der Periode ^₁ (F i g. 3) wird also gemessen, in wert des Winkels für das Werkzeug 1 (Wort A) mit '

der Periode t₂ erfolgt die Rücksetzung des Zählers 18, der Istwert-Winkelstellung des Werkzeuges (Wort B). und in der Periode t₃ erfolgt wieder eine Messung usf. Das Wort B sind die Ausgangssignale eines Vorwärts-

Mit Abschluß der Periode Z₁ steht im Speicher 9 Rückwärts-Zählers 4, die also die Winkelstellung des der aus den Geschwindigkeitskomponenten V_x, v_y io Werkzeuges repräsentieren.

abgeleitete Sollwert des Winkels zur Verfügung, auf Vom Schrittmotor 2 sind in der F i g. 4 lediglich

den sich der Schrittmotor 2 sofort einzustellen be- vier Wicklungen angedeutet, welche über Verstärker ginnt. 52 durch Signale eines vierstelligen Schieberegisters 53

Gemäß einer weiteren Ausbildung kann der Sollwert angesteuert werden. Die Ansteuerung ist derart, daß auch von einem Programm (beispielsweise Loch- 15 jeweils nur eine Wicklung unter Strom ist.
streifen 61 in Fi g. 1) vorgegeben werden. Die von Das Schieberegister 53 erhält Fortschaltimpulse Psm

diesem Programm abgeleiteten digitalen Signale, die für den Motor 2 über einen Rechteckgenerator 5. den Drehwinkel darstellen, werden an die Eingänge 1', Mit jedem Taktimpuls macht der Motor 2 einen 2', 4', 8', 10', 20', 40', 80' gelegt. Die Zahlen sind die Schritt. Die Taktimpulse des Generators 5 sind auch Wertigkeiten der Signale, die einen Dezimal-Dual- 20 dem Vorwärts-Rückwärts-Zähler 4 zugeführt, der Umsetzer 47 und zwei Verknüpfungsglieder 48, 49 damit jeden Einzelschritt des Motors 2 — und zwar ansteuern. Dem Umsetzer 47 sind Verknüpfungs- vorwärts und rückwärts — mitzählt. Das Register 53 glieder 50 nachgeschaltet, die gemeinsam von einem und der Zähler 4 arbeiten also synchron.
Tor 51 angesteuert werden. Die Ausgänge der Ver- Soll die Anlage ihre Grundstellung einnehmen, so

knüpfungsglieder 50 und die Ausgänge des Speichers 9 25 wird an den Eingang G ein Signal entsprechend L gehen auf den aus ODER-Stufen bestehenden Aus- gelegt. Der Zähler 4 wird dadurch auf Null gesetzt, wählschalter 7. und der Motor 2 dreht so lange, bis sich das Werk-

Die Verknüpfungsglieder 50 werden durch einen zeugl in einer Nullstellung (entspricht Winkelstelam Ausgang des Tores 51 auftretenden Befehl »Dre- lung 0°; photoelektrische Abtastung am Werkzeug) hung vom Programm« (Signal entsprechend L) frei- 30 befindet, die durch ein Signal N entsprechend L digital gegeben, was eine Werkzeugdrehung bedeutet. zurückgemeldet wird. Der Generator 5 wird damit

Es sind also zwei Betriebszustände einstellbar. über das Tor 43 gesperrt, und der Motor 2 bleibt Entweder kann das Werkzeug 1 durch Vorgabe eines stehen.

digitalen Wertes vom Programm her gedreht werden, Steht nun am Vergleicher 6 ein absoluter Sollwert

was einen festen Einstellwinkel ergibt, oder es erfolgt 35 (Wort A) an, der auf die Winkelstellung 0° des Werkeine automatische Vorgabe des Drehwinkels ent- zeuges 1 bezogen ist, so läuft der Motor 2 los, wobei sprechend der Verfahrbahn des Werkzeuges 1 in der jeder Schritt vom Zähler 4 gezählt wird, wodurch die X-Y-Ebene. Istwertstellung repräsentiert ist, die über den Ver-

SoIl vom Programm (8) her der Winkel fest einge- gleicher 6 mit dem Sollwert verglichen wird. Der stellt werden, so wird, wie bereits vorstehend ange- 40 Generator 5 läuft so lange, wie das Ausgangssignal des deutet, ein Programmwert an die Eingänge 1', 2', 4'... Vergleichers 6 an der Leitung 54, die über eine vorgegeben, und zwar beispielsweise in Werten von ODER-Stufe 45 mit dem Generator 5 verbunden ist, 1 bis 95. Die ODER-Stufe 49 mit acht Eingängen entsprechend L ist. Das Signal entsprechend L tritt (dargestellt durch die gestrichelte Leitung mit acht auf, solange Λ Φ ß. Wird A-B, dann wird auch Kreuzungspunkten) stellt fest, ob ein Signal ent- 45 das Ausgangssignal des Vergleichers 6 entsprechend 0, sprechend L an den Eingängen vorhanden ist und gibt der Generator 5 wird gestoppt und damit auch der dann an das Tor 51 ein Signal L. Am Ausgang des Motor 2.

Tores 48 tritt bei eingegebenen Werten von 1 bis 95 Eine neue Winkelstellung kann vom Werkzeug 1

stets ein Signal entsprechend 0 auf, welches am negier- durch Rechts- oder Linksdrehung erreicht werden, ten Eingang des Tores 51 liegt. Am Ausgang dieses 5° Arbeitet die Anlage als Tangentialsteuerung, so Tores 51 tritt damit ein Signal entsprechend L auf, erfolgt die Drehung des Werkzeuges während seines durch welches die UND-Stufen50 geöffnet werden, Eingriffes, wodurch ein kontinuierlicher Ablauf der so daß die an den Eingängen 1', 2', 4' ... anstehende Drehbewegung gewährleistet sein muß. Durch den Information vom Programm (8) über den Auswahl- Vergleicher 6 und die Logikschaltung 39, 40 wird die schalter 7 an den Vergleicher 6 gelangt. Selbst wenn 55 Drehrichtung des Schrittmotors 2 so bestimmt, daß das Werkzeug 1 verfahren wird, hat die Programm- von der Ausgangsstellung zur neuen Stellung des information Vorrang, da durch das Signal ent- Werkzeuges 1 stets der kleinere Drehweg zurücksprechend 0 des Tores 48 das Tor 16 gesperrt ist und gelegt wird. Damit ist auch sichergestellt, daß der damit die Signale P_z und c auf den Zähler 18 wir- Drehantrieb kontinuierlich über die 360°/0°-Stellung kungslos sind. ⁶° hinwegläuft.

Soll eine automatische Einstellung des Drehwinkels Zur Festlegung der Drehrichtung des Werkzeuges 1

erfolgen (Tangentialsteuerung), so wird ein höherer wird zunächst die Differenz von neuem und altem Wert als 96 vorgegeben (beispielsweise 98). Dieser Sollwert herangezogen. Ist der neue Wert größer als Programmwert wird durch das Tor 48 festgestellt, der alte Wert, so ist die Drehrichtung positiv, und und an seinem Ausgang tritt ein Signal entsprechend L 65 umgekehrt. Wird angenommen, daß das Werkzeug auf, wodurch das Tor 16 freigegeben und das Tor 51 im vierten Quadranten steht und es soll in den ersten gesperrt wird. Das Ausgangssignal des Tores 48 Quadranten, so muß die Drehrichtung positiv sein, bewirkt also die Umschaltung von »Tangentialsteue- obwohl die Differenz negativ ist, da über die 360°/0°-

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Stelle der Weg genommen werden muß. Das Kri- frequenz F für die analogen Größen v%, v_y. Zählerterium hierfür ist, daß die Differenz zwischen alter frequenz und Modulationsfrequenz stehen in bestimm- und neuer Winkelstellung 180° ist. ter fester Beziehung. Da im vorliegenden Fall 384 Einist also der Betrag <180°, so ist die Drehrichtung heiten für eine Umdrehung des Werkzeuges 1 angedes Werkzeuges entsprechend dem Vorzeichen der 5 nommen sind und eine Umdrehung des Werkzeuges 1 Differenz; ist der Betrag ^180°, so ist die Dreh- einer Periode der Modulationsfrequenz Fm entspricht, richtung des Werkzeuges entgegengesetzt dem Vor- muß die Zählerfrequenz genau das 384fache der zeichen der Differenz. Modulationsfrequenz sein. Hierfür zwei Generatoren Der Vergleicher 6 bildet also Signale A > B und zu verwenden, wie es in F i g. 1 angedeutet ist, (A — B) < der Hälfte (192) der Schritte pro Um- io ergibt Schwierigkeiten wegen der erforderlichen Fredrehung, aus denen zu entscheiden ist, in welcher quenzstabilität. Das Verhältnis wird nun dadurch Richtung der Motor 2 zu laufen hat. Die Entscheidung erzwungen, daß die Modulationsfrequenz Fm aus der wird mit der Verknüpfung 39 gebildet. Von dieser Rechteckfrequenz P_z abgeleitet wird. Dem Rechteckwird ein Speicherelement 40 gesetzt, durch das fest- generator 17 ist zu diesem Zweck ein Frequenzuntergehalten wird, ob vorwärts oder rückwärts zu laufen 15 setzer 56 nachgeschaltet, der im Verhältnis 1:192 ist. Entsprechend werden der Zähler 4 und das untersetzt. Diesem ist ein weiterer Frequenzunter-Register 53 von den Ausgangssignalen des Speicher- setzer 58 nachgeschaltet, der als zweistufiger Zähler elementes 40 angesteuert. ausgebildet sein kann und im Verhältnis 1: 2 unter-Wie vorstehend angedeutet, soll bei Anlegen eines setzt. An dessen Ausgängen 70, 71 treten zwei gegen-Signals entsprechend L an den Eingang G (Grund- 20 einander um 90° phasenverschobene Rechteck-Impulsstellung der Anlage) das Werkzeug 1 in seine Null- folgen mit der Frequenz 1: 384 auf. Die für die stellung gebracht werden (Winkelstellung 0°). Das Modulation der analogen Gleichgrößen notwendige Tor 43 gibt ein Signal entsprechend L aus, solange Phasenverschiebung erfolgt also digital,
die »Nullmarke« (Signal G) noch nicht vorhanden ist Der Untersetzer 56 kann ein dualer Zähler sein, (am Eingang N liegt dann ein Signal entsprechend 0). 25 welcher bis 192 zählt. Die Zahl 192 ist 2⁶+2⁷ (64+128). Das Signal entsprechend L des Tores 43 bewirkt, Treten die entsprechenden Signale (L) an den Ausdaß der Generator 5 freigegeben wird und ImpulsePsM gangen 72, 73 des Untersetzers 56 auf, dann wird der an Register 53 und Zähler 4 gelangen. Hat das Werk- Untersetzer 56 über die Leitungen 74, 75 gelöscht, zeug 1 seine Nullstellung erreicht, wird das Signal am und am Ausgang des Tores 57 tritt ein Signal entAusgang des Tores 43 entsprechend 0 und der Gene- 30 sprechend L auf, welches als Eingangssignal auf den rator 5 gesperrt. Das Tor 44 löscht den Zähler 30, Zähler 47 wirkt.

und zwar einmal, wenn die Grundstellung eingenom- Die beiden um 90° verschobenen Rechteck-Impuls-

men werden soll, und zweitens stets dann, wenn das folgen des Untersetzers 47 gehen auf die identischen

Werkzeug 1 über seine Nullmarke läuft. aktiven Bandpässe 23/25 und 24/26, an deren Ausgängen

Für die Umsetzung der analogen Größen v_x, v_y 35 sinusförmige Wechselspannungen Fmx, FMy auftreten,

in digitale Sollwerte für die Schrittmotorsteuerung deren Frequenz zur Frequenz P_z der Rechteckspannung

sind zwei Frequenzen herangezogen. Einmal die des Generators 17 im Verhältnis 1: 384 untersetzt ist,

Frequenz P_z des Generators 17, die die Zählerfrequenz wie auch im Diagramm nach der F i g. 3 angedeutet

für den Zähler 18 ist, und ferner die Modulations- ist, und deren Amplituden genau gleich sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

2372

Claims (9)

einem Logik-Schaltkreis (39, 40) die Schrittmotor- Patentansprüche: steuerung (3) derart ansteuert, daß das Werkzeug (1) von der Ausgangsstellung zur neuen

1. Anordnung zur selbsttätigen Drehung eines Stellung den kleineren Drehweg zurücklegt,
verfahr baren Elementes in die tangential Richtung 5

der zu fahrenden Bahn, wobei mittels zweier

geregelter Stellantriebe eine Relativbewegung von ■■

Element und Bahnebene erfolgt und die Drehung

des Elementes mittels eines dritten Stellantriebes

erfolgt, der von den aus den Regelkreisen der zwei io Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung

erstgenannten Stellantriebe abgeleiteten analogen zur selbsttätigen Drehung eines verfahrbaren EIe-

Geschwindigkeitskomponenten des Elementes be- mentes (Werkzeug, Abtaster od. dgl.) in die tangen-

einflußt wird, dadurch gekennzeich- tiale Richtung der zu fahrenden Bahn, wobei mittels

net, daß die Geschwindigkeitskompoiienten(v*, zweier geregelter Stellantriebe eine Relativbewegung

v_u) mittels eines Analog-Digiial-Umsetzers (10 15 von Element und Bahnebene erfolgt und die Drehung

bis 15) und einer von diesem beeinflußten Zähl» des Elementes mittels eines dritten Stellantriebes

einrichtung (16 bis 18) in einen äquivalenten erfolgt, der von den aus den Regelkreisen der zwei

Zahlenwert umgesetzt sind, der auf eine digitale erstgenannten Stellantriebe abgeleiteten analogen Ge-

Steuerung (3 bis 6) eines das Element (1) drehenden schwindigkeitskomponenten des Elementes beeinflußt

Schrittmotors (2) einwirkt. 20 wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gc- Derartige Anordnungen, auch Tangenlialsteuerunkennzeichnet, daß die analogen Gleichgrößen (v_x, gen genannt, kommen beispielsweise bei numerisch Vy) mittels Modulatoren (10, 11) in Wechsel- gesteuerten Zeichenanlagen zum Einsatz. Es gibt größen (F₁, F_y) mit 90° Phasenverschiebung umge- verschiedene Zeichenwerkzeuge, wie beispielsweise setzt sind, die mittels einer Summiereinrichtung 25 Schneidmesser zum Schneiden von Kunststoffolien, (12) geometrisch addiert werden, und daß mittels wie sie bei der Herstellung von Halbleitermaskeneines Schaltkreises (14, 15) der Phasenwinkel der vorlagen benutzt werden. Ferner Gravierstichel, mit resultierenden Wechselgröße (F^) gegenüber der welchen beliebige Geometrien in beschichtete Folien Bezugs-Wechselgröße (F* bzw. Fm_x) digital umge- eingraviert werden. Schließlich wird für numerisch setzt wird. 30 gesteuerte Zeichenanlagen auch ein Lichtzeichenkopf

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch verwendet, welcher einen Lichtstrahl bestimmter Form gekennzeichnet, daß durch den Schaltkreis (14, 15) erzeugt (Zeitschrift »Werkstatt und Betrieb«, 101, bei Nulldurchgang der Bezugs-Wechselgröße (F_Wl) 1968, 10, S. 597 bis 602).

die Zähleinrichtung (18) zur Zählung einer Impuls- Werden vom Werkzeug mittels einer numerischen

folge (P₂) freigegeben und bei Nulldurchgang der 35 Bahnsteuerung beliebig gekrümmte Kurven abge-

resultierenden Wechselgröße (Fj?) gesperrt wird. fahren, so ist es notwendig, das Werkzeug in die tan-

4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gentiale Richtung zu drehen. Bei Verwendung eines gekennzeichnet, daß aus der Zählimpulsfolge (P_z) Schneidmessers muß die Schneide in die tangential mit Rechteckform mittels Untersetzern (46, 47) Richtung zeigen, und bei einem Gravierstichel muß und aktiven Bandpässen (23 bis 26) die um 90° 40 dessen Schneidkante stets senkrecht zur Tangente der phasenverschobenen Modulations-Wechselgrößen zu fahrenden Kurve stehen. Bei einem Lichtzeichen- (Fmχ, Fmv) abgeleitet sind. kopf muß die Symmetrielinie des rechteckförmigen

5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch Lichtfleckes in die tangential Richtung ausgerichtet gekennzeichnet, daß auf den Schrittmotor (2) werden, da andernfalls die von dem Lichtfleck auf dem über einen Auswahlschalter (7) wahlweise aus den 45 lichtempfindlichen Material (Film) erzeugte Strich-Geschwindigkeitskomponenten (y_x, V₃,) abgeleitete stärke abhängig vom Winkel ist, unter dem gezeichnet oder von einem Programm (8) vorgegebene Zahlen- wird, d. h., die Strichstärke ist nicht konstant.

werte (A) einwirken. Es besteht also die Forderung, daß der Drehwinkel

6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch des Werkzeuges stets gleich dem Bahnwinkel ist.
gekennzeichnet, daß der äquivalente Zahlenwert 50 Es ist bereits eine Tangentialsteuerung mit Gleichder absolute Sollwert der Winkelstellung des Werk- stromantrieb und Sinus-Kosinus-Potentiometern als Zeuges (1) ist Winkelgeber vorgeschlagen worden (deutsche Pateni-

7. Anordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch anmeldung P 17 63 910.0). Als Werkzeuge werden gekennzeichnet, daß für die Einstellung des Dreh- der Gravierstichel und das Schneidmesser verwendet, winkeis des Werkzeuges (1) ein digitales Sollwert- 55 Das Antriebssystem und die Sinus-Kosinus-Potentio-Istwert-Vergleichsglied (6) mit einem Istwertzäh- meter beanspruchen viel Raum im Lichtzeichenkopf, ler (4) vorgesehen ist, der die den Schrittmotor (2) Ferner müßten aus dem Lichtzeichenkopf bzw. den steuernden Impulse (P sm) zählt. anderen Werkzeugen Rückmeldesignale an die Steuer-

8. Anordnung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch elektronik gegeben werden, was im allgemeinen über gekennzeichnet, daß der Bezugspunkt (Nullmarke) 60 relativ lange Leitungen, die Werkzeug und Steuerfür die quasiabsolute Einstellung der Winkel- elektronik verbinden, erfolgt. Hier können eingeposition des Werkzeuges (1) dessen O°-Stellung ist, streute Störspannungen auftreten, die Fehler ergeben, von der ein Signal (Λ⁷) abgeleitet ist, das auf den Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, eine Istwertzähler (4) und die Erzeugung der den Tangentialsteuerung zu schaffen, die einen geringeren Schrittmotor (2) steuernden Impulse (Psm) ein- 65 technischen Aufwand als die vorgeschlagene hat und wirkt. bei der empfindliche Rückmeldesignale vermieden

9. Anordnung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch sind. Ferner soll es möglich sein, daß das Element gekennzeichnet, daß das Vergleichsglied (6) mit (Werkzeug od. dgl.) sowohl automatisch in Abhängig-