DE2235307A1 - CONTROL SYSTEM FOR POSITIONING A MOVING OBJECT, IN PARTICULAR THE TOOL OR OF THE TOOL CARRIER OF A MACHINE TOOL - Google Patents
CONTROL SYSTEM FOR POSITIONING A MOVING OBJECT, IN PARTICULAR THE TOOL OR OF THE TOOL CARRIER OF A MACHINE TOOLInfo
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Description
Augsburg 31 . Postfach 242
Rehlingenstraße 8Augsburg 31. P.O. Box 242
Rehlingenstrasse 8
.6ll8/O5/Gg/gn.6ll8 / O5 / Gg / gn
AUTOLOGIC LIMITEDAUTOLOGIC LIMITED
-Mi te ham, Surrey (England)-Mi te ham, Surrey (England)
Steuersystem zur Positionierung eines bewegten Objektes, insbesondere des Werkzeuges bzw. des Werkzeugträgers einer Werkzeugmaschine. Control system for positioning a moving object, in particular the tool or the tool carrier of a machine tool .
Die Erfindung betrifft ein Steuersystem zur Positionierung eines mit einer erwünschten Geschwindigkeit bewegten Objektes, insbesondere des. Werkzeuges bzw. des Werkzeugträgers einer Werkzeugmaschine.The invention relates to a positioning control system an object moving at a desired speed, in particular the tool or the tool carrier a machine tool.
Das Steuersystem besteht aus einer ein erstes Fehlersignal in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen der tatsächlichen und der erwünschten Position des bewegten Objektes ableitenden Einrichtung, einer ein zweites Fehlersignal in Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen der tatsächlichen und der erwünschten Bewegungsgeschwindigkeit des Objektes ableitenden Einrichtung und einer einen elektrischen Transduktor betätigenden Antriebseinrichtung .für das Objekt*The control system consists of a first error signal depending on the distance between the actual and the desired position of the moving object deriving device, a second error signal depending on the difference between the actual and the desired speed of movement of the object deriving device and an electrical one Transductor actuating drive device for the object *
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Soll das Werkzeug bzw. der Werkzeugträger einer Werkzeugmaschine zwischen zwei aufeinanderfolgenden Positionen bewegt werden, so ist dazu ein sehr genau arbeitendes Steuersystem bereitzustellen, wenn es sich bei der Werkzeugmaschine um einen Automaten handelt, der mit einem geeigneten Kopiersystem verbunden ist. Die bisher bekannten Steuersysteme sind so ausgelegt, daß sie das Werkzeug bzw. den Werkzeugträger mit einer erhöhten Geschwindigkeit an das Werkstück heranführen und daß die Geschwindigkeit abgebremst wird, bevor das Werkzeug in der ihm durch das Kopiersystem aufgegebenen Position mit dem Werkstück Ln Berührung kommt. Die für diese Beweguragssteuerung augenblicklich benutzten Systeme sind sehr aufwendig und störanfällig, so daß der Erfindung d£& Aufgabe zugrundeliegt, ein Steuersystem der vorgenannteu Art bereitzustellen, welches mit nur wenigen Systemteilen auskommt.If the tool or the tool carrier of a machine tool is to be moved between two successive positions, a very precisely working control system must be provided if the machine tool is an automatic machine that is connected to a suitable copying system. The previously known control systems are designed in such a way that they bring the tool or the tool carrier towards the workpiece at an increased speed and that the speed is braked before the tool comes into contact with the workpiece Ln in the position given to it by the copying system. The systems currently used for this movement control are very complex and prone to failure, so that the invention is based on the task of providing a control system of the aforementioned type which manages with only a few system parts.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das erste Fehlersignal dem Transduktor über einen durch das zweite Fehlersignal gesteuerten Stromregler zugeführt wird. Dabei sollte der Transduktor vorzugsweise eine elektromagnetische Vorrichtung sein, die Teil, eines die Bewegung des Objektes, also beispielsweise des Werkzeuges oder des Werkzeugträgers einer Werkzeugmaschine, so steuernden hydraulischen Servosystems ist, daß die Bewegungsgeschwindigkeit des Objektes abhängig ist von dem durch den Transduktor fließenden Strom, dessen Richtung für die Bewegungsausrichtung des Objektes bestimmend ist.This object is achieved in that the first error signal is sent to the transducer via a through the second error signal controlled current regulator is supplied. The transducer should preferably have a Be electromagnetic device, the part, one of the movement of the object, so for example the tool or the tool carrier of a machine tool, is the controlling hydraulic servo system that the The speed of movement of the object depends on the current flowing through the transducer, its Direction for the direction of movement of the object is decisive.
Bei dem vorerwähnten Stromregler handelt es sich zweckmäßig um einen Transistor, dessen Kollektor-Emitter-Strecke in Reihe mit dem Transduktor geschaltet istThe aforementioned current regulator is expediently a transistor, the collector-emitter path of which is connected in series with the transducer
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und dessen Basiselektrode mit dem zweiten Fehlersignal versorgt wird.and its base electrode with the second error signal is supplied.
Aus der folgenden Systembeschreibung eines in der beigefügten Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeipieles ergeben sich die aus diesen Merkmalen'und weiteren vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung herleitbaren. Möglichkeiten zur vereinfachten Ausgestaltung eines derartigen Steuersystems.From the following system description of an exemplary embodiment shown schematically in the accompanying drawing result from these features and further advantageous developments of the Invention derivable. Ways to simplify Design of such a control system.
Gemäß der Zeichnung wird ein erstes Fehlersignal Va mittels eines Verstärkers A abgeleitet, der eine Rückkoppelung über einen Widerstand besitzt. An die beiden Eingangskienunen 1 und 2 des Verstärkers A werden Signale angeliefert, deren Größen der erwünschten und der tatsächlichen Position des Werkzeuges bzw. des Werkzeugträgers entsprechen. Gleichartig wird ein zweites Fehlersignal Vb durch einen Verstärker B erzeugt, der eine Rückkoppelung über einen Kondensator besitzt und an dessen beide Eingang ski enunen 3 und 4 Signale angeliefert werden, deren Größe der erwünschten und der tatsächlichen Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeuges bzw. des Werkzeugträgers entsprechen.According to the drawing, a first error signal Va is derived by means of an amplifier A, the one Has feedback via a resistor. At the two input ports 1 and 2 of amplifier A. Signals are delivered, the sizes of which correspond to the desired and the actual position of the tool or of the tool carrier. Similarly, a second error signal Vb is generated by an amplifier B, which has a feedback via a capacitor and at both of its inputs ski enunen 3 and 4 Signals are delivered, the size of which corresponds to the desired and the actual speed of movement of the tool or the tool carrier.
Die Bewegung des Werkzeuges bzw. des Werkzeugträgers wird durch einen Steuertränsduktor gesteuert, der so angeordnet ist, daß die Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeuges bzw. dejs Werkzeugträgers abhängig ist von der Größe des Stromes Ic, welcher durcli den Steuertränsduktor CT fließt, wobei die Bewegungsrichtung abhängig ist von der Richtung dieses Stromes Ic. Der Strom Ic ist abhängig von dem Unterschied zwischen der Span-The movement of the tool or the tool carrier is controlled by a control impeller, the is arranged so that the speed of movement of the tool or the tool carrier is dependent on the magnitude of the current Ic flowing through the control drain CT flows, the direction of movement being dependent on the direction of this current Ic. The current Ic depends on the difference between the span
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nung Va am Ausgang des Verstärkers A und der Spannung Vg, welche im wesentlichen die Kollektorspannung an den einen oder den anderen von zwei Transistoren Tl und T2 ist. Der Transistor Tl ist ein p-n'-p-Transistor, dessen Kollektor über einen Gleichrichter Rl an den Steuertransduktor angeschlossen ist. Der Transistor T2 ist ein n-p-n-Transistor, dessen Kollektor über einen Gleichrichter R2 an den Steuertransduktor CT angeschlossen ist. Der Gleichrichter R2 ist zu dem Gleichrichter Rl entgegengesetzt ausgerichtet. Ist die Fehlerspannung Va positiv, dann ist der Strom Ic abhängig von der Kollektorspannung des Transistors T2, während er von der Kollektorspannung des Transistors Tl abhängig ist, wenn die Fehlerspannung Va negativ ist.voltage Va at the output of amplifier A and the voltage Vg, which is essentially the collector voltage is one or the other of two transistors T1 and T2. The transistor Tl is a p-n'-p transistor, whose collector is connected to the control transducer via a rectifier R1. The transistor T2 is an n-p-n transistor whose collector is connected to the control transducer CT via a rectifier R2 connected. The rectifier R2 is aligned opposite to the rectifier Rl. is the error voltage Va is positive, then the current Ic depending on the collector voltage of the transistor T2, while it depends on the collector voltage of the transistor Tl is dependent when the error voltage Va is negative.
Die Spannung Vb wird über einen Widerstand Wl an die Basiselektrode des Transistors Tl angelegt und erfährt durch einen Inverter C eine Umkehrung, so daß eine Spannung Vc erzeugt wird, die über einen Widerstand W2 an die Basiselektrode des Transistors T2 angelegt wird. Der Integralverstärker B ist so angeordnet bzw. ausgelegt, daß dann, wenn das für die erwünschte Geschwindigkeit stehende Steuersignal an der Eingangsklemme 3 das Istwert signal an der Eingangsklemme k, welches für die tatsächliche Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeuges bzw. des Werkzeugträgers steht, übersteigt, die Ausgangsspannung Vb in den negativen Bereich anwächst. Die beiden Transistoren Tl und T2 neigen dann zur Durchschaltung.The voltage Vb is applied to the base electrode of the transistor Tl via a resistor Wl and is reversed by an inverter C, so that a voltage Vc is generated which is applied to the base electrode of the transistor T2 via a resistor W2. The integral amplifier B is arranged or designed so that when the control signal for the desired speed at the input terminal 3 exceeds the actual value signal at the input terminal k, which stands for the actual speed of movement of the tool or the tool carrier, the output voltage Vb increases in the negative range. The two transistors T1 and T2 then tend to be switched through.
Für die Betriebsweise des vorbeschriebenen Steuersystems ist von folgenden Gegebenheiten auszugehen. Wird angenommen, daß an den Eingangsklemmen 1 und 3 derThe following conditions must be assumed for the operation of the control system described above. It is assumed that the input terminals 1 and 3 have the
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beiden Verstärker A und B das jeweilige Steuersignal für die erwünschte Position und die erwünschte Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeuges bzw. des Werkzeugträgers anliegt, dann wird im Falle einer von der erwünschten Position abweichenden, also augenblxcklichen oder tatsächlichen Position des Werkzeuges bzw. des Werkzeugträgers ein Fehlersignal Va erzeugt, dessen Richtungssinn eine Anzeige für den Abstand oder die Wegstrecke ergibt, in deren Richtung die tatsächliche Position von der erwünschten Position abweicht. Die ■ Größe des Signals Va wird dabei normalerweise noch nicht die Länge der Wegstrecke anzeigen, um welche die beiden Positionen voneinander abweichen, weil der Verstärker A dann gesä.ttigt sein wird. Wird weiterhin angenommen, daß das Werkzeug bzw. der Werkzeugträger anfangs stationär gehalten ist, dann wird zwischen den beiden Signalen an den Eingangsklemmen 3 und k eine Differenz vorliegen, so daß die Ausgangsspannung Vb des Verstärkers B von dem Wert Null eine Erhöhung in den negativen Bereich erfährt. Während sich das Ausgangssignal Vb des Verstärkers B erhöht, fallen die Widerstände der Kollektor-Emitter-Strecken der beiden Transistoren Tl und T2 ab. Ist das Ausgangssignal Va des Verstärkers A positiv, dann fließt ein Strom von dem Verstärker A durch den Steuertransduktor CT in Richtung des für den Strom Ic angedeuteten Pfeiles., der dann über den Gleichrichter R2 in die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T2 gelangt. Dieser Strom erhöht sich vom Wert Null bis zu einem Maximalwert, welcher der Null-Integration entspricht, die erreicht ist, wenn das an der Eingangsklemme k angelegte Istwert signal gleich ist mit dem an der Eingangsklemme.3 anliegenden Steuersignal für die erwünschte Bewegungsgeschwindigkeit.Both amplifiers A and B receive the respective control signal for the desired position and the desired movement speed of the tool or the tool carrier, then an error signal Va is generated in the case of a deviating from the desired position, i.e. an instantaneous or actual position of the tool or the tool carrier whose sense of direction gives an indication of the distance or the distance in the direction of which the actual position deviates from the desired position. The size of the signal Va will normally not yet indicate the length of the distance by which the two positions differ from one another, because the amplifier A will then be saturated. If it is further assumed that the tool or the tool carrier is initially held stationary, then there will be a difference between the two signals at the input terminals 3 and k , so that the output voltage Vb of the amplifier B increases from the value zero into the negative range learns. While the output signal Vb of the amplifier B increases, the resistances of the collector-emitter paths of the two transistors T1 and T2 decrease. If the output signal Va of the amplifier A is positive, then a current flows from the amplifier A through the control transducer CT in the direction of the arrow indicated for the current Ic, which then reaches the collector-emitter path of the transistor T2 via the rectifier R2. This current increases from the value zero to a maximum value, which corresponds to the zero integration, which is reached when the actual value signal applied to input terminal k is equal to the control signal applied to input terminal 3 for the desired movement speed.
-G--G-
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Wenn sich das an der Eingansklemme 't anliegende ; Istwertsignal auf einen Wert erhöht, der höher liegt als das an der Eingangsklemme 3 anliegende Steuersignal für die erwünschte Bewegungsgeschwindigkeit, dann ist das Ausgangssignal Vb des Verstärkers B bestrebt abzufallen, was eine Verringerung der Leitfähigkeit bzw. der Durchschaltung des Transistors T2 so lange zur Folge hat, bis der Strom Ic auf einen die Gleichheit der beiden Signale an den Eingangskieramen 3 und k besorgenden Wert verringert ist. Gleichartig erzeugt jede Änderung des Signals Va am Ausgang des Verstärkers A eine solche Änderung des Stromes Ic, daß es zu einem Wechsel des an der Eingangskiemme 4 auftretenden Istwertsignals auf einen solchen Wert kommt, daß die neue Null-Integration der Ausgangsspannung Vb des Verstärkers B eine Rückführung des Stromes Ic auf seinen alten Wert hervorruft. If that is not applied to the input terminal; If the actual value signal is increased to a value that is higher than the control signal applied to input terminal 3 for the desired movement speed, then the output signal Vb of amplifier B tries to decrease, which results in a reduction in conductivity or the through-connection of transistor T2 for so long until the current Ic is reduced to a value which ensures the equality of the two signals at the input terminals 3 and k. Similarly, every change in the signal Va at the output of the amplifier A produces such a change in the current Ic that the actual value signal occurring at the input terminal 4 changes to such a value that the new zero integration of the output voltage Vb of the amplifier B occurs Causes the current Ic to be returned to its old value.
Ähnliche Verhältnisse liegen vor, wenn der Richtungssinn der Abweichung zwischen der tatsächlichen und der erwünschten Position eine Erhöhung der Ausgangsspannung Va des Verstärkers A in den negativen Bereich hervorzurufen versucht. Der Strom Ic fließt dann allerdings in der entgegengesetzten Richtung, so daß er über die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors Tl zu dem Gleichrichter Rl gelangt.Similar relationships exist when the sense of direction of the deviation between the actual and the desired position an increase in the output voltage Attempts to cause Va of amplifier A in the negative range. The current Ic then flows, however in the opposite direction, so that it is via the emitter-collector path of the transistor Tl to the Rectifier Rl arrives.
Bei der Annäherung des Werkzeuges bzw. des Werkzeugträgers an die erwünscht, also über die Eingangsklemnie 1 angesteuerte Position, findet eine zunehmender Verkleinerung des Ausgangssignals Va statt und der Verstärker A ist dabei dann nicht langer gesättigt. Zu Beginn dieser Annäherung wird sich das Signal Vb inWhen the tool or the tool carrier is approaching to the desired position, that is to say via input terminal 1, there is an increasing position Reduction of the output signal Va takes place and the amplifier A is then no longer saturated. At the beginning of this approximation, the signal Vb will be in
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negativen Bereich erhöhen, weil es die Differenz zwischen' den beiden Signalen Va und Vg auf einem Wert zu halten versucht«ist, der für die erwünschte Bewegungsgeschwindigkeit gebraucht wird. Nach einer bestimmten Zeit ist jedoch der Integralverstärker B so weit gesättigt, daß es zu keiner weiteren Erhöhung des Signals Vb kommen kann. Die Differenz zwischen den Signalen Va und Vg beginnt dann ebenso wie der Strom Ic abzufallen, so daß die Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeuges bzw. des Werkzeugträgers auf einen gegenüber der gewünschten Bewegungsgeschwindigkeit niedrigeren Wert abfällt. Dieser Abfall setzt sich solange fort, bis das Werkzeug bzw. der Werkzeugträger die erwünschte bzw. angesteuerte Position erreicht, in welcher dann die Ausgangsspannung Va des Verstärkers A den Wert Null erreicht hat. Wenn das Werkzeug bzw. der Werkzeugträger die erwünschte Position erreicht hat, dann verbleibt der Integralverstärker B in seinem gesättigten Zustand,so daß auch die Leitfähigkeit bzw. der Grad der Durchschaltung beider Transistoren Tl und T2 den jeweils maximalen Wert beibehält. Jede Abweichung des Werkzeuges bzw. des Werkzeugträgers von seiner erwünschten Position ruft deshalb augenblicklich einen in der Richtung fließenden Strom Ic hervor, die zur Wiederherstellung der für das Werkzeug bzw. den Werkzeugträger erwünschten Position notwendig ist.increase negative range because it is the difference between the two signals Va and Vg at one value trying to hold "is the one for the desired speed of movement is needed. After a certain time, however, the integral amplifier B is like that saturated to such an extent that there can be no further increase in the signal Vb. The difference between the signals Va and Vg then begins to decrease, as does the current Ic, so that the speed of movement of the Tool or the tool carrier to a lower than the desired speed of movement Value drops. This decline continues until the tool or the tool carrier has the desired one Reached or controlled position in which the output voltage Va of the amplifier A is then Has reached zero. When the tool or the tool carrier has reached the desired position, then the integral amplifier B remains in its saturated state, so that the conductivity or the Degree of the connection of both transistors T1 and T2 maintains the maximum value in each case. Any deviation of the tool or the tool carrier from its desired position therefore instantly calls one in the direction flowing current Ic, which is necessary to restore the for the tool or the tool carrier desired position is necessary.
Nähert sich also der Lageistwert dem Lagesollwert, verringert sich die Spannung Va auf Null. Gleichzeitig werden durch das starke Signal Vb beide Transistoren Tl und T2 voll geöffnet, so daß sich infolge der entgegengesetztes Durchlaßrichtung von Tl, Rl zu T2, R2 die Spannung Vg dem Wert Null nähert und der Strom Ic zu Null wird.If the actual position value approaches the nominal position value, the voltage Va is reduced to zero. Simultaneously both transistors T1 and T2 are fully opened by the strong signal Vb, so that as a result of the opposite Forward direction from Tl, Rl to T2, R2 the voltage Vg approaches the value zero and the current Ic becomes zero.
.,«·-.-. Ansprüche., «· -.-. Expectations
209886/1155 .209886/1155.
Claims (1)
Objektes ableitenden Einrichtung und einer einen
elektrischen Transduktor betätigenden Antriebsein*- richtung für das Objekt, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Fehlersignal (Va)
dem Transduktor (CT) über einen durch das zweite
Fehlersignal (Vb) gesteuerten Stromregler zugeführt wird.1.J Control system for positioning an object moving at a desired speed, in particular the tool or the tool carrier of a machine tool, with a device that derives a first error signal depending on the distance or distance between the actual and the desired position of the moving object , one a second error signal depending on the difference between the actual and the desired speed of movement of the
Object dissipating device and a one
electrical transducer actuating drive device for the object, characterized in that the first error signal (Va)
the transducer (CT) through one through the second
Error signal (Vb) controlled current regulator is fed.
elektromagnetische Vorrichtung ist, die Teil eines die Bewegung des Objektes so steuerenden hydraulischen Servosystems ist, daß die Bewegungsgeschwindigkeit des Objektes abhängig ist von dem durch den Transduktor fließenden Strom (Ic), dessen Strömungsrichtung für die Bewegungsrichtung des Objektes bes t immend ist.2. Control system according to claim 1, characterized in that the transducer (CT) has a
is an electromagnetic device which is part of a hydraulic servo system which controls the movement of the object in such a way that the speed of movement of the object is dependent on the current (Ic) flowing through the transducer, the direction of which is decisive for the direction of movement of the object.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB3623771 | 1971-07-31 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2235307A1 true DE2235307A1 (en) | 1973-02-08 |
Family
ID=10386246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19722235307 Pending DE2235307A1 (en) | 1971-07-31 | 1972-07-19 | CONTROL SYSTEM FOR POSITIONING A MOVING OBJECT, IN PARTICULAR THE TOOL OR OF THE TOOL CARRIER OF A MACHINE TOOL |
Country Status (4)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPS4825276A (en) |
| DE (1) | DE2235307A1 (en) |
| GB (1) | GB1329346A (en) |
| IT (1) | IT968362B (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3935958A1 (en) * | 1989-10-27 | 1991-05-02 | Mtu Muenchen Gmbh | ANALOGUE MULTI-CHANNEL CONTROLLER |
-
1972
- 1972-07-19 DE DE19722235307 patent/DE2235307A1/en active Pending
- 1972-07-21 JP JP7330672A patent/JPS4825276A/ja active Pending
- 1972-07-31 GB GB1329346D patent/GB1329346A/en not_active Expired
- 1972-07-31 IT IT2772772A patent/IT968362B/en active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3935958A1 (en) * | 1989-10-27 | 1991-05-02 | Mtu Muenchen Gmbh | ANALOGUE MULTI-CHANNEL CONTROLLER |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS4825276A (en) | 1973-04-02 |
| IT968362B (en) | 1974-03-20 |
| GB1329346A (en) | 1973-09-05 |
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