DE2342224A1

DE2342224A1 - Schaltungsanordnung zur beschleunigung und/oder bremsung der geschwindigkeit eines motors

Info

Publication number: DE2342224A1
Application number: DE19732342224
Authority: DE
Inventors: Kengo Kobayashi; Mitsuo Manabe
Original assignee: Fujitsu Ltd; Fujitsu Fanuc Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd; Fanuc Corp
Priority date: 1972-09-05
Filing date: 1973-08-21
Publication date: 1974-03-28
Also published as: FR2198301B1; DE2342224C3; CH595717A5; GB1446474A; CA993041A; FR2198301A1; DE2342224B2

Description

PATENTANWÄLTE

DR. CLAUS REINLÄNDER

DlPL-ING. KLAUS BERNHARDT D - 8 MÖNCHEN 60

ORTHSTRASSE12

i'y

6/186

TUJITSU LIMITED No.1015 Eamikodanaka jJakabara-ku, Kawasaki Japan

FUJITSU EAIfUC LIMITED Ho.2-6-1, Marunoucbi Chiyoda-ku, Tokyo, Japan

Schaltungsanordnung zur Beschleunigung und/oder Bremsung der Geschwindigkeit eines Motors

Prioritäten:

5. September 1972 Japan

15. September 1972 Japan

20. Oktober 1972 Japan

47-88833

•47-92539 47-105078

47-105079

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Regulierung der Geschwindigkeit eines Motors, die durch Glättung von Impulszügen eine Steuerung der Beschleunigung^- und Brems-Ohärakteristiken von Impulszügen nach einem exponentiellen,

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linearen und/oder nach einem Verfahren, welches sich von einem linearen zu einem exponentiellen Verfahren ändert, ermöglicht, wobei gleichzeitig eine lineare Regelung der Beschleunigungskennlinie und eine exponentielle Regelung der Brems—Kennlinie durchführbar sein soll.

Ein erster reversibler Zähler speichert die Befehlsimpulse und ein zweiter reversibler Zähler zählt reversibel Impulse konstanter Frequenz.

Die reversible Zählung hängt vom Ausgangssignal einer Diskriminatorschaltung ab, die den Inhalt des ersten reversiblen Zählers mit dem Inhalt des zweiten reversiblen Zählers vergleicht.

Ein Generator erzeugt Ausgangsimpulse mit einer Wiederholungsfrequenz, die dem Inhalt des zweiten reversiblen Zählers proportional ist; diese Ausgangsimpulse werden über einen negativen Rückkopplungskreis an die Subtrahieranschlüsse des ersten reversiblen Zählers zurückgeführt.

Die Erfindung betrifft insbesondere eine Schaltungsanordnung zur Einstellung der Motorgeschwindigkeit, die eine Steuerung der Beschleunigung und Bremsung der Motorgeschwindigkeit ermöglicht.

Normalerweise muß während der Anlaufzeit eines Motors dessen Drehzahl allmählich bis zu einer Führungs- bzw. Nenngeschv/indigkeit ansteigen, v/ährend im Brems-Zeitabschnitt dessen

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Geschwindigkeit allmählich von der Nenngeschwindigkeit heruntergeregelt werden muß, um ein fehlerloses Starten und Anhalten zu erhalten. Außerdem ist es während des Laufes des Motors erforderlich, die Befehlsimpulsreihe in dem Pail zu glätten, daß einige Impulse nicht auftreten, da im Falle, daß die Befehlsimpulsreihe nicht vollständig ist, die Motordrehung entsprechend an Gleichmäßigkeit verliert und der Motor bis zu einem gewissen Grad Stöße bzw. Ungleichmäßigkeiten erfährt, wenn einige Impulse fehlen.

Zur Glättung der Befehls-Impulsreihe wurden verschiedene Arten von Systemen zur Regelung der Motorgeschwindigkeit bei der Beschleunigung/Bremsung vorgeschlagen. So wurde beispielsweise eine Anordnung zur Steuerung der Motorgeschwindigkeit bei der Beschleunigung/Bremsung vorgeschlagen (US-PS 3 614 517). Diese Anordnung gewährleistet eine gleichmäßige Drehung des Motors selbst für den Pail, daß einige Impulse der Impulsreihe fehlen. Gleichfalls v/ird gewährleistet, daß eine gleichmäßige Drehung des Motors beim Anlaufen und Anhalten des Motors durch Erzielung der Beschleunigungs/Brems-Charakteristiken der Impulsreihe nach Art einer exponentiellen Punktion erfolgt.

Der einzige Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß ein beachtlicher Zeitabschnitt zum Anlaufen des Motors bis zur Erreichung der Nenngeschwindigkeit und beim Bremsen bis

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zum Anhalten aufgrund der exponentiellen Beschleunigungs-/ Brems-Charakteristiken erforderlich ist.

Aus diesem Grund ist bei Verwendung dieser vorgeschlagenen Anordnung beispielsweise als Steuerungssystem für den Antrieb von Werkzeugmaschinen eine Zunahme der Einstellzeit zu verzeichnen, die sich nachteilig auf die Einstellung der hohen Geschwindigkeit auswirkt. Somit ist es eher wünschenswert, ein Steuersystem für die Motorgeschwindigkeit mit geringerer Beschleunigungs-/Brems-Zeit einzusetzen, solange die Beschleunigung/Bremsung gleichförmig gehalten wird.

Der Erfindung liegt in erster Linie die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung für ein Beschleunigungs-/Brems-System zur .Regelung der Motorgeschwindigkeit zu schaffen, bei der die Beschleunigungs-/Brems-Zeit durch Erzielung linearer Beschleunigungs-/Brems-Charakteristiken verringert ist.

Weiterhin soll eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art geschaffen werden, durch die die Beschleunigungs-/ Brems-Kennlinien nach-Art einer exponentiellen Punktion, einer linearen und von einer linearen zu einer exponentiellen Punktion geändert werden kann. Da einige Motorarten nicht einer linearen Beschleunigungs-/Brems-Kennlinie folgen können, sollen die Kennlinien entsprechend einer exponentiellen Punktion oder von einer linearen zu einer exponentiellen Punktion umgewandelt werden können, wobei die Umwandlung der

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Beschleunigungs-ZBrems-Kennlinien leicht erzielbar sein soll.

Weiterhin soll die Schaltungsanordnung eine exponentielle funktion' als- Beschleunigungskennlinie und eine lineare Bremskennlinie ermöglichen. Da einige Motorarten keiner linearen Beschleunigungskennlinie folgen können, sollte die Motorgeschwindigkeit in derartigen Fällen allmählich durch Änderung der Beschleunigungskennlinie in eine exponentielle Punktion geregelt werden.

Mit der Schaltungsanordnung soll außerdem die Beschleunigungs-/ Brems-Zeit des Motors dann leicht gesteuert werden können, wenn die Motorbeschleunigungs- und Brems-Zeit mittels einer mechanischen Last und dem Trägheitsmoment geändert werden muß.

Schließlich soll mit der Schaltungsanordnung die Motor-Brems-Zext dann reduziert werden können, wenn ein Sofort-Anhalte-

signal wie beispielsweise ein Signal zur Anzeige eines Anoder schlags bzw. des Hubendes bei Werkzeugmaschinen ein Fothalt-

Signal geliefert wird.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, 'daß eine Einrichtung zur Erzeugung von Befehlsimpulsen, ein erster reversibler Zähler zur Speicherung der Befehlsimpulse, ein zweiter reversibler Zähler, eine Diskriminatorschaltung

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zum Vergleich des Inhaltes des ersten reversiblen Zählers mit dem Inhalt des zweiten reversiblen Zählers, Torschaltungen zur Vergrößerung bzw. Reduzierung des Inhaltes des zweiten reversiblen Zählers in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal der Diskriminatorschaltung, eine Einrichtung zur Impulserzeugung von Impulsen mit einer Frequenz, die dem Inhalt des zweiten reversiblen Zählers proportional sind, und eine negative Rückkopplung vorgesehen sind und daß die negative Rückkopplung zur Rückkopplung eines Ausgangsimpulses zum ersten reversiblen Zähler angeordnet ist.

Besondere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 eine schematische Darstellung einer Schaltungsanordnung,

Fig. 2 den Verlauf der Eingangs/Ausgangs-Impulsfrequenzen der Schaltungsanordnung gemäß

Pig. 1,
Pig. 3 eine schematische Darstellung einer anderen

Ausführungsform der Schaltungsanordnung, Pig. 4a und Fig. 4b die Besehleunigungs- und Brems- ' Kennlinien der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 3,

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Pig. 5a und Pig. 5b eine Darstellung zur Erläuterung der linearen Beschleunigungs- und Brems-Kennlinien der Schaltungsanordnung gemäß Pig. 3,

Pig. 6 eine Darstellung zur Erläuterung der Beschleunigungs- und Brems-Charakteristiken der Schaltungsanordnung gemäß Pig. 3, wobei die lineare Kennlinie während der Steuerfunktion in eine exponentielle Kennlinie geändert wird,

Pig. 7a und Pig. 7b eine weitere Darstellung zur Erläuterung der Beschleunigungs- und Brems-Kennlinien bei der Schaltungsanordnung gemäß Pig. 3,

Pig. 8a und Pig. 8b eine weitere Darstellung zur Veranschaulichung der Beschleunigungs- und Brems-Kennlinien bei der Schaltungsanordnung gemäß Pig. 3,

Pig. 9 eine weitere Abwandlung der Schaltungsanordnung gemäß Pig. 3, wobei der MIT-Impuls-Verteiler bzw. Adressierer durch eine andere Einrichtung zur Impulserzeugung ersetzt ist,

Pig. 10 eine weitere Abwandlung der Schaltungsanordnung gemäß Pig. 3, wobei der MIT-Impuls-Yerteiler bzw. Adressierer durch eine andere Einrichtung zur Impulserzeugung ersetzt ist,

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Pig. 11 eine Darstellung der Eingangs-/Ausgangsimpuls-Prequenzcharakteristik bei einer linearen Beschleunigungs^/Brems-Kennlinie gemäß Pig. 3,

Pig. 12 eine schematische Darstellung einer weiter abgewandelten Ausführungsform einer Schaltungsanordnung,

Pig. 13 eine logische Vergleichsschaltung, wie sie bei der Schaltungsanordnung gemäß den Pig. 3, 9 und 10 verwendet wird,

Pig. H eine Punktionstabelle der logischen Schaltung gemäß Pig. 13,

Pig. 15 eine logische Prequenz-Vergleichsschaltung, wie sie in der Schaltungsanordnung gemäß Pig. verwendet ist,

Pig. 16 eine schematische Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform zur Erläuterung der Veränderung der Beschleunigungs-/Brems-Kennlinien und der Beschleunigungs-ZBrems-Zeit,

Pig. 17 eine schematische Darstellung einer weiter abgewandelten Schaltungsanordnung, deren Beschleunigungs-Kennlinie eine exponentielle und deren Brems-Kennlinie eine lineare Punktion besitzt,

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Pig. 18a und Fig. 18b eine Darstellung der Ausgangsimpulse der Schaltungsanordnung gemäß Pig. 17, '

Pig. 19a und Pig. 19b eine Darstellung der Ausgangsimpuls-Verläufe der Schaltungsanordnung gemäß Pig. 17 in dem Pail, wenn Befehlsimpulse fehlen, bevor die Ausgangsimpuls-G-eschvvindigkeit die Befehls- bzw. Uenn-Geschwindigkeit erreicht,

Pig. 20a und Pig. 20b eine Darstellung zur Erläuterung* des geänderten Inhalts im reversiblen Zähler bei der Schaltungsanordnung gemäß Pig. 17,

Pig. 21 eine Schaltungsanordnung, bei der eine Verkürzung der Brems-Zeit durch Auftreten eines· einen sofortigen Anhalt verlangenden Signals erzielt wird, wobei das Signal durch ein das Hubende der Werkzeugmaschine oder ein Nothalt-• Signal darstellendes Signal repräsentiert wird,

Pig. 22 eine Darstellung des Verlaufes des Ausgangsimpulses bei der Anordnung gemäß Pig. 21,

Pig. 23 eine^ weitere Ausführungsform zur Verkürzung der Bremszeit beim Auftreten eines Halte-Signals der in Verbindung mit Pig. 21 erläuterten Art, und

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- ίο -

Pig. 24 eine Darstellung zur Erläuterung des Verlaufes des Ausgangsimpulses bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 23.

In Fig. 1 ist eine herkömmliche Schaltungsanordnung zur Beschleunigung/Bremsung eines Motors dargestellt. Pig. 2 zeigt den Prequenzverlauf- der Eingangs-/Ausgangsimpulse der Schaltungsanordnung gemäß Pig. 1 zur Beschleunigung/Bremsung eines Motors.

Die Schaltungsanordnung gemäß Pig. 1 besteht aus einem reversiblen bzw. umkehrbaren Zähler R, der den Befehlsimpuls Pi jeweils bei dessen Erzeugung durch in den Zeichnungen nicht dargestellte Systeme zur Erzeugung von Befehlsimpulsen speichert, einem bekannten MIT-Impulsteiler sowie einer negativen Rückkopplungsschleife HP. Der MIT-Impulsteiler zählt die Impulse konstanter Frequenz, die von außen geliefert werden und erzeugt einen Ausgangsimpuls Po, der dem Inhalt des reversiblen Zählers R proportional ist, in dem der Inhalt des reversiblen Zählers R mit den gezählten Werten multipliziert wird..Die negative Rückkopplungsschleife NP ist zur Rückkopplung des Ausgangsimpulses Po zu den Subtraktionsanschlüssen des reversiblen Zählers R vorgesehen.

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Nimmt man an, daß die Impulsfrequenz des Befehlsimpulses Pi gleich Pi ist, dann ist die Impulsfrequenz bzw. die Geschwindigkeit des Ausgangsimpulses Po gleich Po, der Inhalt des reversiblen Zählers R ist gleich r, die Bitzahl im reversiblen Zähler ist dann gleich n; somit können folgende Gleichungen erhalten werden:

££ = Pi-Po (1)

Po = P2.r/2ⁿ (2)

Substituiert man die Gleichung (2) anstelle von Po in Gleichung (1), so erhält man die Gleichung (3):

r = |i (1 - exp.(-kt)) (3), wobei k = P2/2*i ist.

Setzt man in Gleichung (2) anstelle von r die Gleichung (3) ein, dann erhält man die Gleichung:

Po = Pi(1 - exp.(-kt)) (4).

Somit nimmt die Impulsgeschwindigkeit des Ausgangsimpulses der Schaltung gemäß Pig. 1 mit der in Pig. 2a gezeigten exponentiellen Punktion zu. Während der Brems-Zeit nimmt auch die Geschwindigkeit des Ausgangsimpulses in der exponentiellen Punktion ab, wie vorstehend erwähnt wurde.

In Pig. 2b ist die Geschwindigkeit des Befehlsimpulses veran-

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sciiaulich-t. Die Abfallzeit bzw. Beschleunigungszeit wird von dem Augenblick an, wenn der Befehlsimpuls verschwindet, bis zu dem Zeitpunkt, wenn die Geschwindigkeit des Ausgangsimpulses Null wird, größer als die Bremszeit, wenn eine entsprechend der in Pig. 2a dargestellten gestrichelten Linie entsprechende Bremsung stattfindet.

Pig. 3 veranschaulicht eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Schaltungsanordnung zur Beschleunigung/ Bremsung eines Motors entsprechend der Erfindung. Diese Schaltungsanordnung weist einen reversiblen bzw. umkehrbaren Zähler 1 zur Speicherung der Eingangs-Befehlsimpulse Pi bei derem jeweiligen Erscheinen und zwecks Durchführung einer Subtraktion bei jeder Erzeugung eines Ausgangsimpulses Po, sowie einen reversiblen Zähler 3 für η-Bits und eine Diskriminator schaltung 2 auf. Der reversible Zähler 3 zählt die Impulse, die eine bestimmte Frequenz P1 besitzen und von einem äußeren, nicht gezeigten Impulsgenerator reversibel in Übereinstimmung mit den Ausgangssignalen von Torschaltungen 5 und 6 erzeugt werden. Die Diskriminatorschaltung 2 vergleicht den Inhalt E des reversiblen Zählers 1 mit" dem Inhalt L des reversiblen Zählers 3; falls E größer ist als L, liefert die Diskriminatorschaltung 2 ein Signal UP an die Torschaltung 5, während sie ein Signal DWN an die Torschaltung 6 anlegt, falls E kleiner ist als L. Die UND-Torschaltung 5 addiert eine 1 zum Inhalt L des reversiblen Zählers 3,

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wenn das Signal UP eine logische "1" darstellt, und der Impuls mit der festen Frequenz F1 von außen angelegt wird. Die UUD-Torschaltung 6 subtrahiert eine T vom Inhalt L des reversiblen Zählers 3» wenn das Signal DWH eine logische "1" darstellt und der Impuls mit der festen Frequenz von außen angelegt wird. -Ferner ist ein bekannter MIT-Impulsverteiler 4-vorgesehen, der die von außen angelegten Impulse fester Frequenz F2 zählt und die gezählten Werte mit dem Inhalt L des reversiblen Zählers 3 multipliziert, um einen Ausgangs-Befehlsimpuls Po zu erzeugen, der dem Inhalt L proportional ist. Das Verhältnis zwischen dem Inhalt L des reversiblen Zählers 3 und der Impulsfrequenz Fo des Ausgangs-Befehlsimpulses Po kann unter der Annahme, daß die Diskriminatorschaltung 2 feststellt, daß L kleiner ist als E, folgendermaßen ausgedrückt werden:

Fo .= F₂ · L(t)/2ⁿ

= k . F₁ . t (5), wobei k = F₂/2ⁿ ist.

Der Inhalt E des reversiblen Zählers kann durch nachstehende Gleichungen ausgedrückt werden, -wenn der Eingangs-Befehlsimpuls Pi unter der Annahme geliefert wird, daß die Impuls-

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frequenz des Eingangs-Impulses Pi gleich Pi ist:

E =/pi dt -/po dt
= Pi»t -/Vp₁ »t dt
= Pi«t - IcP₁ «t²/2

= - 1 . -f. Pi ^2 1 Pi^ (6)

Andererseits ergibt sich der Inhalt L des reversiblen Zählers 3 zu

L = P₁ · dt

¹ (7)

s P₁- t

Yfenn auf diese Weise die Diskriminatorschaltung 2 feststellt, daß I kleiner ist als E, ergibt der Inhalt E des reversiblen Zählers 1 eine quadratische Kurve mit dem Zeitabfall bzw. dem Zeitablauf und der Inhalt L des reversiblen Zählers 3 wird linear.

Unter, der Bedingung, daß die Ausgangs-Impulsfrequenz Po gleich der Impulsfrequenz Pi des Eingangsbefehls und E gleich dem Wert L wird, können nach dem Verschwinden des Eingangs-Befehlsimpulses Pi die Werte E, L und die Ausgangsfrequenz Po erhalten werden.

Wenn Pi gleich dem Wert Po ist, können aus den Gleichungen (5) und (7) unter der Berücksichtigung, daß sowohl E und L gleich dem Wert Pi/k sind, die Gleichungen (8), (9) und (10), wie nachstehend, erhalten werden;

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E =	Pi k~	- J Podt	dt
L =	Pi F"	- J P1	t
₌	Pi k	P1 .
Po =	Pi	- k.P1-"t

- 15 -

(8)

(9) (10)

Setzt man für Po in Gleichung (8) die Gleichung (10) ein, so erhält man E:

E = |i . - Pi.t + k.P1-t²/2 (11)

Der oben stehende Prozeß wird durchgeführt, wenn das Ausgangssignal der Diskriminatorschaltung 2 anzeigt, daß der Wert L kleiner ist als E, und.zwar während der Beschleunigung sowie entsprechend "bei der Bremsung, wenn 1 kleiner ist als E. Hinsichtlich der anderen Möglichkeiten der Relation zwischen dem Inhalt E "beim reversiblen Zähler 1 und dem Inhalt L des reversiblen Zählers 3 sind folgende beiden Fälle vorstellbar.

(A) Bei der Beschleunigung:

Wiederholung des Zyklus von E = L-^E ζ L -^E=L-* Έ<( L-»E=I

Yfährend der Bremsung:

Wiederholung des Zyklus von E = L-?E7L-*E=1-*E >L-^E=I

(B) Während-der Beschleunigung:

Wiederholung des Zyklus von E=L-*E>L-*E=L-*E<L-*E=L

Während der Bremsung:

Wiederholung des Zyklus von Ε=Ι-ίΕ < 1"^E=L-TE >I-»E=I

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Diese Bedingungen können dahin ausgelegt werden, daß L der Variation von E folgt. Was die Bedingung (A) angeht, kann das System gemäß Pig. 3 als dem System gemäß Fig. 1 äquivalent betrachtet werden, wenn die Verzögerung während den Variationen von E und L vernachlässigt werden können, und die Ausgangsimpulsfrequenz Po wird durch die Exponentialfunktion bei deren ansteigenden Periode und abfallenden Periode gemäß Pig. 2a gegeben. Andererseits wird im PalIe der Bedingung (B) die lineare Beschleunigungs-/Brems-Kennlinie in eine Exponentialfunktion umgewandelt.

Die Pig. 4a und 4b dienen zur Erklärung derjenigen Pälle, bei denen die Ausgangs-Impulsfrequenz Po durch eine lineare oder exponentielle Punktion ausgedrückt werden kann. Pig. 4a zeigt eine grafische Darstellung des Inhalts E des reversiblen Zählers 1 sowie des Inhalts L des reversiblen Zählers 3, die entsprechend den Gleichungen (6) und (7) zu dem Zeitpunkt aufgezeichnet sind, wenn die Prequenz Po des Ausgangs-Befehlsimpulses zunimmt. Die geraden Linien a, b, c und d besitzen jeweils verschiedene Neigungswinkel P1s von dem Inhalt L der Gleichung (7). Ob die Kennlinie der Ausgangs-Impulsfrequenz Po lineare oder exponentielle Punktion erhält, kann dadurch geklärt werden, indem man den Gradienten des Inhalts E (quadratische Kurve) an der Stelle, an der E gleich dem Inhalt L wird, mit dem Gradienten bzw. mit der Neigung von L (gerade Linie) vergleicht. Wenn der Gradient dE/dt von L

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größer ist als der Gradient dE/dt von E, wiederholen E und L die Bedingung (A), wie sie vorstehend erwähnt ist; auf diese Weise nimmt die Kurve eine exponentielle Funktion ein. Wenn andererseits dL/dt kleiner ist als dE/dt, dann kann die Kurve durch eine gerade linie, wie es durch die Gleichung (5) veranschaulicht wird, dargestellt werden. Eine weitere Erklärung wird/für nur den Fall gegeben, bei dem der Inhalt L des reversiblen Zählers 3 durch geraden a, b, c und d ausgedrückt werden kann.

Pall a:

Da dl/dt an dem Punkt größer ist als dE/dt, an dem der Wert L gleich E(t=o) wird, wiederholt der Inhalt L den Zyklus in Gleichung (A), wobei versucht wird, der Änderung von E zu folgen. Aus diesem Grund nimmt Po exponentiell zu bis Po gleich Pi wird.

Pail b: ' .

Es wird dL/dt an dem Punkt kleiner als dE/dt, an dem L gleich E(t=O) wird; L überschneidet Ξ an dem Punkt, der sich an der linken Seite des Spitzenpunktes der quadratischen Kurve' befindet. An diesem Zeitpunkt steigt Po entsprechend der Gleichung (5) linear an, da E in dem Zeitabschnitt von t=0 bis E=L größer als L ist. An dem Punkt, an dem E gleich L wird, wird der Wert dL/dt größer als der Wert dE/dt. Diese Bedingung ist der Bedingung in dem vorgenannten Pall a äquivalent, so daß entsprechend Po exponentiell ansteigt,

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bis der Wert Ρα gleich. Pi wird.

Fall c:

Dieser Pail ist ein Spezialfall von b; der Inhalt E schneidet L am Spitzenpunkt bzw. Wendepunkt der quadratischen Kurve. Sobald E gleich L v/ird, wird auch Po gleich Pi. Aus diesem Grund nimmt Po immer linear zu.

Pall d:

Die Kurve E schneidet die Kurve L an einer Stelle, die sich auf der rechten Seite des Spitzenpunktes bzw. des Wendepunktes der quadratischen Kurve befindet. Po steigt linear an und E wird gleich L, sobald Po größer wird als Pi.

Die vorstehende Erläuterung ist für den Pail eines Anstiegs von Po angegeben und trifft auch für den Pail zu, in -dem Po abnimmt. Pig. 4b zeigt grafische Darstellungen von E und L, die in Übereinstimmung mit den Gleichungen (9) und (11) für eine Abnahme der Ausgangsfrequenz Po aufgetragen sind. Die Geraden a, b und c besitzen jeweils verschiedene Gradienten bzw. Neigungswinkel P1s für L. Po nimmt in dem Pail a exponentiell ab, im Pail b linear und exponentiell

ab,
und im Pail c linear/v Somit kann die Beschleunigungs-ZBrems-Kennlinie der Ausgangs-Impulsfrequenz Po linear oder exponentiell sich an den Wert P1 anpassend bzw. annähernd verändert werden. Wie sich die Verläufe von Po, E und L mit

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der Zeit ändern, wird außerdem unter Bezugnahme auf die Fälle a, b, c und d erläutert werden, wobei F1 als Parameter angesehen wird.

Der Fall .F1 = Fi/2 ist dem Fall c äquivalent. Wenn die Gleichung F1 = Fi/2 in die Gleichungen (6) und (7) eingeführt wird, können E und L während der Zunahme von Fo wie nachstehend ausgedrückt werden:

E = -Fi'k(t-2/k)²/4 + Fi/k (12)

L = Pi.t/2 (13)

Aus den Gleichungen (12) und (13) ergibt sich, daß E gleich dem Inhalt L wird, wenn t = 2/k. An diesem Zeitpunkt kann das Verhältnis Fo=2Fi aus der Gleichung (5) erhalten werden. Nach einer Stabilisierung,'nachdem der Eingangsimpuls Pi zu Ende ist, fällt E abrupt ab, wodurch L allmählich abfallen kann, da Fo größer ist als F1(=0). Während des Abfallens von Fo können aus den Gleichungen (9) und (11) folgende Gleichungen betreffend E und L erhalten werdenr

E = k-Fi(t-2/k)²/4 (H)

L = Fi/k - Fi't/2 (15)

Aus den Gleichungen (5), (10), (12), (13), (H) und (15) können die grafischen Darstellungen gemäß den Fig. 5a und 5b erhalten werden. Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, wird E gleich L, und zwar nur in dem Fall, daß Fo gleich

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Pi ist, wobei eine lineare Zunahme von Fo möglich ist; dies trifft nur.zu, wenn das Verhältnis Pi = 2P1 existiert.

Der Pall Pi y P1 y Pi/2 entspricht der Bedingung des Falles Td. Aus den Gleichungen (6) und (7) kann die Zeit ermittelt werden, wenn E gleich L wird:

ta = 2(Pi-P1)/k-F1 (16)

An diesem Zeitpunkt kann die Ausgangsfrequenz Po in der nachstehenden Weise wiedergegeben werden, wobei die Gleichung (16) für t in der Gleichung (5) eingesetzt wird:

Po = 2(Pi - P₁) (17)

Somit nimmt die Ausgangsfrequenz Po linear bis zu dem Wert zu, der durch die Gleichung (17) gegeben ist; dann nimmt dieser Wert in Übereinstimmung mit Gleichung (18) exponentiell zu, bis der Wert Po gleich dem Yfert Pi ist:

Po

= (2P₁-Pi) £ 1-exp(-k(t-ta)j + 2(Pi-P₁) (18).

Während der Bremsung, d.h. nachdem der Eingangs-Befehlsimpuls Pi zu Ende ist, ändert sich die Ausgangsfrequenz Po linear und anschließend exponentiell, jedoch nur, wenn E ist gleich L. Dieser Pail tritt im Zeitablauf der unten aus den Gleichungen (9) und (11) Zeit auf, nachdem der Eingangsimpuls Pi beendet ist:

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ta¹ = ta =' 2(Pi-Pj)Zk-P₁ (19)

An diesem Zeitpunkt kann die Ausgangsfrequenz Po durch Einsetzen der Gleichung (19) in Gleichung ·(10) erhalten werden. Daraus ergibt sich:

Somit fällt Po linear ab, bis er den durch die Gleichung (20) vorgegebenen Wert erreicht; Po fällt dann weiter exponentiell ab, bis Po gleich Null wird. Po, E und L sind in den Pig. 6a und 6b veranschaulicht.

Der Pail Pi<P₁:

Dieser Pail ist dem Pail a äquivalent. Po nimmt exponentiell zu, wenn der Eingangsimpuls beendet ist bzw. beendet wird.

Pail P.jCPi/2:

Dieser Pail entspricht dem Pail d. Po, E und L sind für diesen Zeitpunkt in den Pig. 7a und 7b veranschaulicht. Sogar wenn Po gleich Pi wird, wird E nicht gleich L; Po nimmt weiter zu und überschreitet den Wert Pi, bis E ist gleich L. Wenn Po den Wert Pi überschreitet, beginnt E abzufallen bis E ist gleich L. Po nimmt linear zu, bis E ist gleich L, fällt exponentiell ab und wird in Äquivalenz zu dem Wert Pi stabil. Wenn der Eingangs-Befehlsimpuls Pi beendet wird, fällt Po linear ab und L verbleibt an dem Punkt für E ist gleich O.

Zur Peststellung einer Koinzidenz zwischen der Zahl der

Eingangs-Befehlsimpulse und der Ausgangs-Befehlsimpulse muß eine logische Schaltung aufgebaut werden, die fähig ist, den Ausgangs-Befehlsimpuls Po zu sperren, wenn E=O. Wenn der Eingangs-Befehlsimpuls Pi vor einer s-tabilen Bedingung (bevor Po ist gleich Pi) oder nach einer Stabilisierung beendet wird, bestehen Unterschiede in den Operationen. Diese Unterschiede werden quantitativ im Zusammenhang mit den Pig. 8a und 8b erläutert. Naeh^dem der Eingangs-Befehlsimpuls Pi angelegt wird, nimmt L linear zu_; während E in einer quadratischen Punktion zunimmt. Wenn der Eingangs-Befehlsimpuls Pi bei t=ta beendet wird, nimmt Po weiter zu bis E größer ist L. Steigt E sofort an, dann wird Ξ an der Zeit t=tb gleich groß L. An diesem Zeitpunkt ist der Gradient Ke von E größer als der Gradient K1 von L, und zwar in absoluten Vierten gesehen (jKe/^iki/ ). Po fällt linear gemäß Pig. 8a ab und fällt von dem Zeitpunkt an weiter exponentiell ab, wenn E ist gleich L.

Andererseits fällt Po gemäß Pig. 8b exponentiell ab, wenn I Ke I < ί Ki/ ist.

Pig. 9 veranschaulicht ein Blockschaltbild, in der der MIT-Impulsverteiler 4 gemäß Pig. 3 durch einen Digital/Analog-Wandler 7 ersetzt ist; außerdem sind ein spannungsgesteuerter Oszillator 8 sowie eine UND-Torschaltung 9 hinzugefügt, wobei letztere den Ausgangsimpuls sperrt, wenn der Inhalt E des reversiblen Zählers spezifische Werte annimmt, beispielsweise Null. Die Werte 2 , 2 , ..., 2 geben jeweils das Ausgangs-

signal der Set-Seite der (η + 1)-Plip-Plop-Schaltungen an, die den reversiblen Zähler 3 bilden. Die Zahl und das Symbol entsprechen jeweils dergleichen Zahl und dem gleichen Symbol der Pig. 3. In Pig. 10 ist der MIT-Impulsverteiler 4 gemäß Pig. 3 durch einen bekannten digitalen Integrator (DDA) ersetzt. Wie sich aus Pig. 10 ergibt, besteht dieser digitale Integrator aus einem reversiblen Zähler 3, einem Addierglied, das den Inhalt L des reversiblen Zählers 3 und den Inhalt des Registers 22 summiert, wobei das Register 22 das Ergebnis der vorgenannten Summierung speichert und Überlaufimpulse liefert.

Pig. 11 zeigt die Ausgangs-Impulsfrequenz Po, die gemäß dem Ausführungsbeispiel in Pig. 3 erhalten wird, wenn P1 ist gleich Pi/2. In dieser Figur stellen die durchgezogenen Linien die Ausgangs-Impulsfrequenz Po und die gestrichelt eingezeichneten Linien die Eingangs-Impulsfrequenz Pi dar. Pig. 12 ist ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Der digitale Integrator (DDA) in der ersten Stufe der Anordnung gemäß Pig. 12 besteht aus einem reversiblen Zähler 1,'der den jeweils angelegten Eingangs-Befehlsimpuls Pi addiert und bei jedem Ausgangsimpuls Po eine Subtraktion durchführt. Ein Addierglied 31 addiert den Inhalt eines Registers 32 sowie des reversiblen Zählers 1 in einem Intervall von 1/P1; das Register 32 speichert die Ergebnisse der vorstehend erwähnten Addition und liefert Überlaufsignale, wenn das Register über-

^läuft# Λ0981 3/0806

Der digitale Integrator (DDA) der zweiten Stufe besteht aus einem reversiblen Zähler 3, welcher Impulse mit konstanter Frequenz F2 von den UND-Torschaltungen 5 und 6 addiert und subtrahiert; ferner ist ein Addierglied vorgesehen, das den Inhalt des reversiblen Zählers 3 eines Registers 34 zusammenaddiert, wobei das Register 34 das Ergebnis dieser Addition speichert und Überlaufimpulse erzeugt, wenn das Register überläuft.

Gemäß Pig. 12 v/eist das Blockschaltbild eine Diskriminatorschaltung 35 auf, die die Überlauf-Impulsfrequenz, die durch den in.der ersten Stufe befindlichen digitalen Integrator erzeugt wird, mit den entsprechenden Signalen des in der zweiten Stufe befindlichen digitalen Integrators- vergleicht; der Diskriminator 35 liefert als Ausgangssignal das Beschleunigungssignal UP und das Bremssignal DWN. Schließlich ist eine UND-Torschaltung 5 vorgesehen, die zu dem Inhalt des reversiblen Zählers 3 jeweils dann eine 1 hinzuzählt, wenn von dem nicht gezeigten externen Impulsgenerator ein externer Impuls mit konstanter Frequenz ¥2 dann angelegt wird, wenn das Beschleunigungssignal UP eine logische "1" ist.

Eine UND-Torschaltung 6 subtrahiert vom Inhalt des reversiblen Zählers 3 eine 1, wenn ein externer Impuls mit einer konstanten Frequenz F2 bei einem eine logische "1" darstellendes Bremssignal DWN angelegt wird.

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Der einzige unterschied zwischen der Ausführungsform gemäß Pig. 12 und den Ausführungsformen der Pig. 3, 9 und 10 besteht darin, daß der Eingangs-Befehlsimpuls Pi additiv gespeichert und durch den digitalen Differentialanalysator (DDA) einmal in einen Impulszug umgewandelt wird. Weiterhin wird die Impulsfrequenz mit der Ausgangs-Impulsfrequenz durch den Diskriminator 35 verglichen. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß der Diskriminator 2 gemäß den Pig. 3, 9 und 10 den Inhalt der reversiblen Zähler miteinander vergleicht, während gemäß Pig. 12 der entsprechende Diskriminator die Frequenzen vergleicht.

Pig. 13 zeigt den Diskriminator 2 gemäß den Pig. 3, 9 und 10, wobei dieser logische Schaltungen verwendet. Pig. 14 gibt die Punktionstabelle hierzu an. In dieser Punktionstabelle sind als Beispiel reversible 4-Bit-Zähler 1 und 3 tabelliert. Der Buchstabe A bezeichnet eine UND-Torschaltung, N eine ODER-NICHT-Torschaltung, AN eine HAKD-Torschaltung und KA eine NI CHT-TJND-T or se haltung. Die Binärwerte E und L, die verglichen werden, sollen durch die nachstehenden Gleichungen erhalten werden: ''

5 2 _O1 . _O0

E = Α₅·2 + Α₂·2 ■ + A.,-2 + A_Q*2

T — "D · O -L."D O _i_ "Π « O J. "P » O

L - ByI + B₂-2 +B₁-Z + Β₀·2

Die Pig. 15 veranschaulicht einen Prequenz-Diskriminator, der für die in Pig. 12 veranschaulichte Ausführungsform

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durch, die Verwendung von logischen Schaltungen verfügbar ist. Hierbei geben wiederum A eine UND-Torschaltung, I einen Inverter, NOR eine NOR-Torschaltung und FF1 bis FF3 Flip-Flop-Schaltungen an.

Wenn kein Eingangs-Impuls Pi angelegt wird, befinden sich die Flip-Flops FF1 bis FF5 im Nullstellungszustand und das Bremssignal DWN ist eine logische 1. Bei jedem Erscheinen eines Eingangsimpulses werden die Flip-Flop-Schaltungen in der Reihenfolge FF1, FF2 und FF3 gesetzt; bei jedem Ausgangsimpuls Po werden die Flip-Flops in der Reihenfolge FF3, FF2 und FF1 nacheinander zurückgestellt. Das Beschleunigungssignal UP und das Bremssignal DWN werden jeweils im Zus_/fcand des Setzens und Zurückstellens des Flip-Flops FF1 eine logische 1.

Wie sich aus dem Operationsprinzip der Motor-Beschleunigungs-/ Brems-Schaltung gemäß Fig. 3 ergibt, kann die Kennlinie der Ausgangs-Impulsfrequenz linear oder exponentiell geregelt werden, oder auch als Kombination einer linearen und exponentiellen Steuerung durch die Verwendung dieser Schaltung zur Beschleunigung/Bremsung der Motorgeschwindigkeit.

In Fig. 16 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die ein Umschalten der Beschleunigungs-/Brems-Zeit und des Verlaufs der Ausgangs-Impuls-Frequenz durch Verwendung von Befehlen ermöglicht ,

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welche von einem Speicherkreis, einem Schaltkreis und/oder einem Magnetband geliefert werden.

Wie sich aus dieser Figur ergibt, "besteht die schematisch dargestellte Schaltungsanordnung aus einer Beschleunigungs-/ Brems-Schaltung LSU, einer numerischen Steuerung NC, einem bekannten binären Raten-Multiplizierglied BRM1 und einer Schaltung TC zur Steuerung der Brems-Zeit. Die numerische Steuerung NC sendet ein Steuersignal Mi der Be&chleunigungs-/ Brems-Kennlinie an eine Steuerschaltung MK für die Beschleunigungs-/Brems-Kennlinie sowie ein Beschleunigungs-/ Brems-Zeit-Steuersignal Ti an eine Beschleunigungs-ZBrems-Steuerschaltung TC gemäß der Befehlsinformation von einem Papierband PT, einem Magnetband MT oder einem Schaltkreis, wobei die Impulsverteilung nach Empfang des Verteilungs- .. Endsignals NULL (ZERO), welches von der Motor-Beschleunigungs-/ Brems-Schaltung LSU geliefert wird, geregelt wird. Die Steuerschaltung MC weist ein Register MR auf, das das Steuersignal Mi speichert, sowie das bekannte binäre Raten-Multiplizierglied BRM1. Das Multiplizierglied BRM1 zählt die Ausgangsimpulse des Oszillators OSC, die eine Oszillatorfrequenz Pp besitzen und liefert Impulse mit der Frequenz F1, wobei der Inhalt des Registers MR multipliziert wird. Schließlich ist eine Steuerschaltung TC zur Steuerung der Brems-Zeit vorgesehen, der ein Register TR zur Speicherung des Steuersignals Ti für die Beschleunigungs/Brems-Zeit sowie

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einen binären,Raten-Multiplizierer BRM2 aufweist. Der Multiplizierer BHM2 zählt die Ausgangsimpulse des Oszillators OSO, die die Frequenz Fp "besitzen; die Schaltung TC liefert Impulse der Frequenz F2 durch Multiplizieren der gezählten Werte mit dem Inhalt des Registers TR. Wie erwähnt weist die Schaltung MO einen Oszillator OSG auf. Eine Torschaltung 7 der Schaltung LSU sperrt den Ausgangsimpuls Fo, wenn der Inhalt des reversiblen Zählers den spezifischen Viert, die Zahl sowie das Symbol in der Figur annehmen, welche den entsprechenden spezifischen Werten, Zahlen und Symbolen der Fig. 3 entsprechen.

Wie sich aus dem Arbeitsprinzip der Motor-Beschleunigungs-/ Brems-Schaltung ergibt, variieren die Ausgangsfrequenzcharakteristiken linear, wenn F1 = Fi/2 ist; die Änderung erfolgt von einem linearen Bereich zu einem exponentiellen Bereich, wenn Fi > IM >(Fi/2) ist, während die Änderung exponentiell verläuft, wenn F1 größer als Fi ist. Außerdem ist die Beschleunigungs-/Brems-Zeit durch 2/k gegeben, wenn die Beschleunigungs-/Brems-Kennlinie linear sich ändert. Unter der Berücksichtigung, daß k=F2/2ⁿ ist, kann k durch Änderung von F2 geändert werden, was in einer erfolgreichen Steuerung der Beschleunigungs-/Brems-Zeit resultiert. Wenn daher der Motor, der Werkzeugmaschinen antreibt, durch Verwendung einer Beschleunigungs-ZBrems-Schaltungsanordnung ge-

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maß der Erfindung gesteuert wird, so kann die Beschleunigungs-ZBrems-Zeit jedes Motors individuell eingestellt werden; außerdem können die Beschleunigungs-/ Brems-Zeit bei schnellem Vorschub und Schneidvorschub ebenfalls individuell eingestellt werden. Darüber hinaus kann die Linearität der Beschleunigungs-/Brems-Kennlinie frei von irgendeinem Einfluß sein, wenn die Beschleunigungs-/ Brems-Zeit umgeschalten wird, nachdem feststeht, daß der Inhalt des reversiblen Zählers einen spezifischen Wert, beispielsweise NuIl besitzt. Fig. 17 ist eine schematische ,Darstellung einer Motor-Beschleunigungs-ZBrems-Schaltungsanordnung, die eine exponentielle Impuls-Beschleunigungs-Charakteristik und eine lineare Brems-Charakteristik besitzt.

Im allgemeinen ist es bekannt, daß die Geschwindigkeits-Drehmoment-Kennlinie während der Beschleunigungszeit unter der Bedingung, daß eine Last an dem Impulsmotor anliegt, mehrere Zeiteinheiten länger ist, als die entsprechende Kennlinie während der Bremsung. Aus diesem Grund muß der Impulsmotor leichter auf die Geschwindigkeitscharakteristik ansprechen, die eine lineare Kennlinie während der Bremsung und eine allmähliche exponentielle Kennlinie während der Beschleunigung zeigt. Die Beschleunigungs-ZBrems-Schaltungsanordnung in Pig. 1 wird dazu benützt, einen Impulsmotor dieser Art anzusteuern. Gemäß Pig. 17 weist die Schaltungsanordnung einen reversiblen Zähler 1 auf, der bei jedem Eingangs-

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impuls Pi mit der Frequenz Fi (pps) um +1 weiterzählt und bei jedem Ausgangsimpuls Po mit der Frequenz Fo (pps) eine Subtraktion ausführt. Ferner ist ein reversibler Zähler 3 vorgesehen, der reversibel die Impulse mit einer festen Frequenz Fi(pps) zählt, die von einem externen, nicht gezeigten Oszillator in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal von UND-Torschaltungen 11 und 12 an diesen Zähler angelegt werden und'eine Subtraktion der Inhalte in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal einer UND-Torschaltung 13 durchführt, wenn ein Impuls von einem Frequenzteiler 10 angelegt wird, wobei dieser Frequenzteiler die Ausgangs-Impulsfrequenz halbiert. Ein Diskriminator 10 vergleicht den Inhalt E des reversiblen Zählers 1 mit dem Inhalt L des reversiblen Zählers 3 und erzeugt ein Signal UP zu den UND-Torschaltungen 11 und 13 sowie zu einem Inverter 15, wenn E größer ist als L. Die UND-Torschaltung 11 schaltet um +1 bei jedem Impuls mit der Frequenz F1 fort, wobei dieser Impuls von außen angelegt wird. Der Inverter 15 gibt ein Ausgangssignal ab, das einer logischen 1 entspricht, wenn E <£. I ist; eine UND-Torschaltung 12 subtrahiert eine 1 vom Inhalt L des reversiblen Zählers 3, wenn das Ausgangssignal des Inverters eine logische 1 darstellt und der Impuls mit der festen Frequenz F1 von außen angelegt wird. Die UND-Torschaltung 13 subtrahiert eine 1 vom Inhalt L, wenn ein Impuls vom Frequenzteiler 10 unter der Bedingung, daß E größer

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als L ISt_x angelegt wird. Eine ODER-Schaltung ist mit dem Subtraktionsanschluß des reversiblen Zählers 3 verbunden und empfängt das Eingangssignal der UND-Torschaltung 12 sowie der UMD-Torschaltung 13. Der Frequenzteiler 10 halbiert die Ausgangsimpulse Po, während ein Addierglied 21 den Inhalt L des reversiblen Zählers 3 sowie den Inhalt des Zählers 22 bei jedem Impuls mit einer festen Frequenz P2(pps) addiert, wobei dieser Impuls von außen angelegt wird. Der Zähler 22 speichert das Ergebnis der Addition und liefert einen Ausgangsimpuls Po beim Überlauf dieses Zählers. Ein bekannter digitaler Integrator (DDA) weist einen reversiblen Zähler 3, ein Addierglied 21 und einen Zahler 22 auf. Die Symbole und Nummern der entsprechenden Zeichnung entsprechen denjenigen der Fig. 3.

Nachstehend wird die Arbeitsweise der Ausführungsform gemäß Fig. 17 näher erläutert.

(I) Anstiegszeit des Eingangsimpulses Pi:

Wenn der Eingangsimpuls Pi ansteigt, ist E größer als L und der Diskriminator 2 liefert als Signal eine logische 1. Somit v/erden die gespeicherten Werte E (t) des reversiblen Zählers 1, die gespeicherten Werte L(t) des reversiblen Zählers 3 und die Ausgangs-Impulsfrequenz Fo durch folgende Gleichungen (21) bis (23) ausgedrückt:

A09813/0806

E(t) = Fi.t - J₀ Fo dt (21)

L(t) = Pi.t/2 - /₀*Po dt/2 (22)

IO(t) = L(t).P₂/2ⁿ . (23) = k-L(t)

Hierbei ist k der Verstärkungsfaktor und wird durch, die Gleichung k=F2/2ⁿ gegeben, η stellt die Zahl der Bits im · Zähler dar. Aus den Gleichungen (21) bis (23) können die Werte E(t), L(t) und IO(t) in die Gleichungen (24) Us (26) transformiert werden, die nachstehend angegeben sind.

E(t) = 2Fi(1-exp(-kt/2) )/k (24) I(t) = Pi(1-exp(-kt/2) )/k (25)

= Fi(i-exp(-kt/2) ) (26)

Aus den Gleichungen (24) und (25) ergibt sich, daß L(t) die Hälfte des Wertes E(t) darstellt.

(II) Der Eingangsimpuls Pi verschwindet und der Ausgangsimpuls Po fällt unter den stabilen Zustand herab.

Unter dieser Bedingung ist E(t) größer als L(t), und zwar innerhalb einer bestimmten ^eit, nachdem der Eingangsimpuls Pi beendet ist. ^ach einer bestimmten Zeitperiode, wie sie vorstehend angegeben wurde, wird das Verhältnis E(t) <_ Mt) erhalten, bis der Inhalt E(t) des reversiblen Zählers gleich Null. wird.

(II.1) Po, E und L bis E(t) werden gleich L(t) Während E(t) größer ist als L(t) ist die Frequenz des -"-usgangsimpulses Po konstant. Nachfolgend werden die Werte

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von Po(t),E(t) und L(t) durch die nachstehenden Gleichungen (27) bis (29) in der Zeit, "bis der Eingangsimpuls Pi verschwindet bzw. beendet wird und E(t) beinahe gleich oder kleiner als L(t), d.h. E(t)^ L(t) ist, angegeben.

Po=Pi konstant (27)

E(t)=2Pi/k. - /ίο dt (28)

=2Pi/k -Pi «t

I(t)=Pi/k (29)

Daher kann aus den Gleichungen (28) und (29) die Zeit t-g-r voin Verschwinden bzw. von der Beendigung des Eingangsimpulses Pi bis E(t) gleich L(t) wird, wie nachstehend ausgedrückt werden:

t_EL = 1/k

(II.2) Po, E und L werden nach E(t) gleich L(t):

Vergleicht man die Subtraktionsfrequenz Po des reversiblen Zählers 1 mit der Preq.uenz Po/2 des reversiblen Zählers 3 unter der Bedingung, daß E(t) ist gleich L(t), so ergibt sich, daß Po größer ist als Pi/2_/bis Po gleich Pi an diesem Zeitpunkt wird. Aus diesem Grund ist die Bremsrate von' E(t) größer als diejenige von L(t). Wenn E^t) gleich L(t) ist, erhält man folgende Gleichung: ·

I dE / "N /dL I
/ dt / / / dt /

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E(t), L(t) und Fo(t) können durch die nachstehenden

Gleichungen (31) bis (33) unter der Berücksichtigung,

daß sowohl E(t) und L(t) durch Po/k gegeben sind, wenn E(t) = L(t):

E(t) = Pi/k -/fo dt (31)

L(t) = M/k - Pi-1/2 (32)

Fo(t) = k-L(t) ■ (33)

Aus den Gleichungen (31) bis (33) erhält man die Werte B(t) und Po(t):

E(t) = k.Pi(t-2/k)²/4 (34)

Po(t) = Pi - k-Pi.t/2 (35)

Aus den vorstehenden beiden Gleichungen ergibt sich, daß E(t) und I(t) in der Periode 2/k Null werden, nachdem E(t)

gleich L(t) wird , jedoch diese beiden Werte nicht gleich Null sind.

Die Ergebnisse gemäß (I) und (II) sind in Pig. 18 veranschaulicht.

(III) Der Eingangsimpuls Pi verschwindet, bevor ein stabiler Zustand erhalten ist:

Fo(t), E(t) und L(t) sind in den Pig. 19a und 19b veranschaulicht, wenn der Eingangsimpuls.Pi aufhört, bevor der stabile Zustand erreicht ist. Wenn der Eingangsimpuls Pi

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an dem Zeitpunkt ^³- aufhört, ist E(t) größer als L(t) bis S(t) gleich L(t) wird. Hierbei ist E(t) durch die Gleichung (36) sowie L(t) und Po(t) durch die Gleichungen^

(32) bzw. (33) gegeben:

ft

E(t) = E(ta) - J₀ Po(t) ät (36)

Durch Verwendung der Gleichung (22), (23) und (36) kann E(t) in die Gleichung (37) transformiert werden:

E(t) = E(ta)-Pi(t+2exp(-kt/2)/k-2/k) (37)

E wird gleich L am Zeitpunkt tb und nachfolgend wird die gleiche Operation wie im Pail II.1 wiederholt. Da Po größer ist als P/2 im Zeitpunkt tb, wenn E(t) gleich L(t) ist, beginnt E(t) sofort gemäß der.quadratischen Kurve abzufallen, während L(t) ebenfalls linear abfällt. (Vergl. Pig. 19a).

Wenn Po kleiner als P/2 am Zeitpunkt tb z.B. nach der Anstiegszeit ist, hört der Eingangsimpuls Pi in einer verhältnismäßig kurzen Zeitdauer auf, die Operation von

sich E=L-^E > L -9 E=L —*E >L wiederholt und Po fällt nicht

linear sondern exponentiell- ab (vergl. Pig. 19b).

Pig. 20 zeigt die gespeicherten Werte des reversiblen Zählers 3 in der Ausführungsform gemäß Pig. 17.

Der gespeicherte Wert Da des reversiblen Zählers 3 während der Teriode vom Eingang des Eingangsimpulses Pi bis zum

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stabilen Zustand wird durch nachstehende Gleichung angegeben:

Da= / (Fi/k -I(t) ) dt
= C°° Pi.exp(-lct/2)/k.dt

2Fi/k² (38)

Der gespeicherte Wert Dd1 des reversiblen Zählers 3, der während des Zeitabschnitts von der Beendigung des Eingangsimpulses Pi bis L(t) gespeichert wird, wird gleich dem Wert E(t) und ein weiterer gespeicherter Wert Dd2 des reversiblen

Zählers 3, der während der Zeit von L(t)=E(t)^O bis E(t)=L(t)=O werden durch nachstehende Gleichungen angegeben:

Dd1=Fi/k²
•Dd2=Fi/k²

Somit werden folgende Beziehungen erhalten:

Dd1 = Dd2, Dd1 + Dd2 = Da

Pig. 21 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, bei der eine Operationsweise zur Reduzierung der Brems-Zeit zu der Beschleunigungs-/ Brems-Schaltungsanordnung gemäß Pig. 10 hinzugefügt ist, wobei die Reduzierung der Bremszeit bei der Erzeugung eines wichtigen Stop-Signals erfolgt. Diese Schaltungsanordnung weist einen reversiblen Zähler 1 auf, der eine Addition beim Auftreten des Eingangsimpulses Pi und eine Subtraktion beim Auftreten des Ausgangsimpulses Po oder bei der Lieferung

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eines Impulses fester Frequenz F3 von außen erfolgt, wenn das dringende Stop-Signal LS eine logische 1 ist. Weiterhin ist ein reversibler Zähler 3 vorgesehen, der reversibel die Impulse mit einer bestimmten festen Frequenz F1 bzw. F3 zählt, die von außen von den Ausgängen der UND-Torschaltungen 11 bis 13 angelegt werden. Ein Diskriminator 2 vergleicht den Inhalt des reversiblen Zählers mit dem Inhalt L des reversiblen Zählers 3. Von dem Ausgang dieses Diskriminators wird das Ausgangssignal UP zu der UND-Torschaltung 11 und dem Inverter 15 geführt, wenn E größer als L ist. Ein Negierglied 15 liefert ein Signal entsprechend einer logischen 1 zu den UND-Torschaltungen 12 und 13, wenn E kleiner /gleich L ist. Die UND-Torschaltung zieht vom Inhalt des reversiblen Zählers 3 eine 1 ab, wenn das Ausgangssignal von dem Negierglied eine logische 1 darstellt und ein Impuls mit einer festen Frequenz F1 von außen angelegt wird. Die UND-Torschaltung 13 subtrahiert eine 1 vom Inhalt des reversiblen Zählers 3, sobald ein Impuls mit einer festen Frequenz F3 von außen angelegt wird und das Ausgangssignal des Hegierglieds ΝΌΤ1 eine logische 1 ist, sowie das Stop-Signal (LS=¹M") auftritt. Die UND-Torschaltung 17 sperrt den Eingangsimpuls Pi, wenn das Stop-Signal (LS = "1") vorliegt. Die UND-Torschaltung 11 addiert eine 1 zum Inhalt des reversiblen Zählers, wenn ein Impuls fester Frequenz F1 ange-

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legt wird, E größer als ^ ist. Sine ODER-Torschaltung führt eine logische Addition des Ausgangsimpulses Po und des Ausgangs der UND-Torschaltung 13 durch. Eine ODER-Torschaltung 14 führt eine logische Addition der Ausgangssignale der IfiiD-Torschaltungen 13 und des Ausgangssignals der UND-Torschaltung 12 durch und liefert die Ergebnisse zum Subtraktionsanschluß des reversiblen Zählers 3« Ein Addierglied summiert den Inhalt des reversiblen Zählers und des Zählers 22 bei eingangsseitiger Lieferung eines Impulses mit der festen Frequenz F2, während ein Zähler das Ergebnis dieser Addition speichert und Ausgangsimpulse wie den Ausgangsimpuls Po beim Überlaufen des Zählers liefert.

Ein bekannter digitaler Integrator (DDA) weist einen reversiblen Zähler 3, ein Addierglied 21 und einen Zähler auf.

Das Stop-Signal tritt nicht auf (LS=¹¹O").

Aus den Gleichungen (5), (6), (7), (9), (10) und (11) können die Ausgangs-Impulsfrequenzen Fo(t), E(t) und L(t) während der Beschleunigungs- und Bremsbedingungen des Eingangsimpulses Pi folgendermaßen ausgedrückt werden:

Beschleunigung:

Po(t)=k-Pi-t/2 (39)

E(t) = Fi. t - k'Pi.t²/4 (40)

L(t) = Pi.t/2 (41)

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Bremsung:

FoCt)=Fi - k.Pi.t/2 (42)

E(t) = Fi/4 - Fi-t + (k.Fi.t²)/4 (43) L(t) = Pi/k - Fi-1/2 (44)

Wenn ein Stop-Signal LS während eines stabilen Zustandes vorliegt, d.h. LS=¹M", wird der Eingangsimpuls Pi sofort unterbrochen und der Inhalt der reversiblen Zähler 1 und 3 miteinander subtrahiert, wenn-ein Impuls mit der festen Frequenz P3 von außen angelegt wird. Somit können die Werte für Po(t), E(t) und L(t) wie nachstehend angegeben werden:

Po(t) = Pi - k.F3-t (45)

D(t) = Pi/k - P3.t (46)

L(t) = Pi/k - F3.t (47)

Die Brems-Zeit, in der Po(t)=0 wird, wird durch Pi/kP3 bestimmt, nachdem ein Stop-Signal geliefert wird. Dies ergibt sich aus der Gleichung (45). Im Falle normalen Zustands, wenn kein Stpp-Signal geliefert wird, wird die Beschleunigungszeit durch 2/k aus der Gleichung (42) erhalten. Daher wird-eine sofortige Abbremsung bei der Lieferung eines Stop-Signals durch die Beziehung 2 > Fi/P3 ermöglicht.

Das Ergebnis vorstehender Erwägungen ist in Fig. 22 dargestellt.

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I¹Ig. 23 zeigt eine weitere Ausführungsform, wobei die Brems-Zeit reduziert wird, wenn ein Stop-Signal vorliegt; die Steueranordnung für die Motor-Beschleunigung/Bremsung gemäß Pig. 17 weist eine zusätzliche Einrichtung auf, wobei während der Beschleunigung eine exponentiell Impulsfrequenz-Charakteristik und bei der Bremsung eine lineare Charakteristik vorlieget.

Wie in Fig. 23 dargestellt ist, ist zu der Schaltungsanordnung gemäß Pig. 17 ein Oszillator OSG hinzugefügt, der die Oszillatorfrequenz Ϊ¹ in Übereinstimmung mit dem Geschwindigkeits-Befehlswert V ändert. Ein Impulsverteiler PO ist vorgesehen, der eine Verwendung der . Weglängen-Befehlswerte X, Y, Z und der Ausgangsimpulse des Oszillators OSC als Eingangssignal ermöglicht und einen Verteil-Impuls bzw. Adress-Impuls Pi bei jedem Auftreten eines Ausgangsimpulses vom Oszillator OSG erlaubt, bis die Zahl der Adress-Impulse den Bewegungslänge- bzw. Weglängen-Befehlswerten äquivalent werden. Ein Frequenzteiler DIV1 ist vorgesehen, der die Ausgangs-Impulsfrequenz des Oszillators OSC halbiert. Außerdem sind vorgesehen ein Hub-Endschalter SE, der normalerweise einen Not-Stop-Schalter ESP schließt, eine Not-Steuer-Kontrollschaltung EMSC, eine UND-Torschaltung 1 sowie eine UND-Torschaltung 2. Die UND-Torschaltung 1.ver-

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schiebt den Inhalt des reversiblen Zählers 3 in den reversiblen Zähler 1, während die UND-Torschaltung 2 den Verteil- bzw.. Adress-Impuls Pi sperrt, wenn ein Not—Stop-Signal erhalten wird.

Da die Kontakte des Hub-Endschalters ESP in normalem Zustand geschlossen sind, werden die Flip-Flops 1 und 2 der JK-Flip—Flops durch Lieferung eines Null-Signals (logische "0") zurückgestellt, wobei das Null- bzw. Erd-Signal zur Steuerschaltung EMSG geliefert wird.· Wenn das Hubende erreicht wird oder ein Notstop eingeleitet werden soll, öffnen sich die Kontakte der Schalter SE oder ESP; danach wird das Flip-Flop FF1 durch eine positive Spannung (logische "1") gesetzt, welches von einer Spannungsversorgung Vco an die Set-Anschlüsse des FF1 in den JK-Flip-Flops über einen Widerstand R angelegt wird. Zu diesem Zeitpunkt stellt das Reset—Ausgangssignal des Flip—Flops FF1 eine logische ^!>0^l! dar. Dieses Ausgangs signal schließt die U.ND-3?or.soh.altr-ng 2 und sperrt den Adress-Impuls Pi, d.h. hindert diesen» zu den Addier-Anschlüssen des reversiblen Zählers REC zu gelangen.

Andererseits öffnet die UND'-Torschaltung 10 nur während der Zeit des Not-Stop-Signals (die Signalzeit entspricht einer Periode des Taktsignals CLOCK) und der Inhalt L des reversiblen Zählers wird parallel zum reversiblen Zähler 1

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durch das Ausgangssignal der UND-Torschaltung 10 versehe-"ben. Wenn das Not-Stop-Signal nicht mehr auftritt, arbeitet die Schaltung gemäß Pig. 23 ebenso exakt und in der gleichen Y/eise wie die Schaltung gemäß Pig. 17.

Die Bewegungslänge D des Werkzeugs bzw. der Werkzeugmaschine (Fräseinrichtung bzw. Schneidmaschine) und die Zeit td bis zum Anhalten der Werkzeugmaschine wird nachfolgend unter der Bedingung erhalten, daß das Not-Signal vorliegt.

Y/enn das Not-Stop-Signal vorliegt, wird der Inhalt des reversiblen Zählers 3 in den reversiblen Zähler 1 gesetzt. Daher wird sofort E gleich L. Gleichzeitig wird LH gleich "0" und der Eingangsimpuls wird gehindert, sum reversiblen Zähler RGE zu gelangen. Auf diese Weise wird S beinahe gleich L, jedoch kleiner als L (E ^₁ L), und zwar von diesem Augenblick an; die Bremsung erfolgt unmittelbar, wie es in 5¹Ig.. 24b gezeigt ist. Die Bewegun^sdistans D kann folgendermaßen erhalten werden:

D=Dd₂ =Pi/k²

Dies entspricht einer Hälfte der Bewegungsdistanz von 2Pi/k (vergl. Gleichung (38)), in dem Pail, daß das Werkzeug bewegt wird, nachdem der Befehlsimpuls aufhört. Die Zeit td bis zum Anhalten des Werkzeugs wird durch die Gleichung td=2/k gegeben. Diese Zeit ist normalerweise gleich Zweidrittel der Zeit, die vom Werkzeug benötigt wird, bis ein

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Anhalten nach Beendigung des Befehlsimpulses erreicht wird.

Wie bereits erwähnt, kann das Werkzeug sofort angehalten werden, wenn das Not-Stop-Signal bei der Ausführungsform gemäß Pig. 23 auftritt..

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Claims

Patentansprüche

1.. Anordnung zur Beschleunigung und/oder Bremsung der Geschwindigkeit eines Motors, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erzeugen von Befehlsimpulsen, durch einen ersten reversiblen Zähler (1) zur Speicherung der Befehlsimpulse, durch einen zweiten reversiblen Zähler (3), durch eine Diskriminatorschaltung (2) zum Vergleich des Inhalts des ersten reversiblen Zählers mit dem Inhalt des zweiten reversiblen Zählers, durch Torschaltungen zur Vergrößerung , bzw. Reduzierung des Inhalts des zweiten reversiblen Zählers in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal der Diskriminator schaltung, durch eine Einrichtung zur Erzeugung von Impulsen rait einer Frequenz, die dem Inhalt des zweiten reversiblen Zählers proportional sind, und durch eine negative Rückkopplung zum Rückkoppeln der Ausgangsimpulse zum ersten reversiblen Zähler.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Impulsgenerator zur Erzeugung von Impulsen fester Frequenz vorgesehen ist, daß die Torschaltung einen positiven Impuls an den zweiten reversiblen

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Zählers jedesmal gibt, wenn die Impulse fester Frequenz unter der Bedingung erzeugt werden, daß der Inhalt des ersten reversiblen Zählers größer ist als der Inhalt des zweiten reversiblen Zählers, und einen negativen Impuls an den zweiten reversiblen Zähler jedesmal gibt, wenn die Impulse unter der Bedingung erzeugt werden, daß der Inhalt des ersten reversiblen Zählers kleiner als der Inhalt des zweiten reversiblen Zählers ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen, von>Impulsen einen Digital/Analog-Uiasetzer zum proportionalen Umsetzen des Inhalts des zweiten reversiblen Zählers in eine analoge Spannung und einen eine variable Spannung abgebenden Oszillator aufweist.

4. Scbaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen von Impulsen einen zweiten Impulsgenerator zum Erzeugen von Impulsen fester Frequenz, den zweiten Zähler und einen Digital-ImpulafrequeriZ'-ITmseaaer zum Erzeugen von Impulsen mit einer Frequenz, die des Produkt der von dem zweiten Impulsgenerator erzeugten Impulsfrequenz und dem Inhalt des zweiten reversiblen Zählers proportional ist, aufweist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste frequenzvariable Einrichtung zur Änderung der

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Impulsfrequenz der von dem ersten Impulsgenerator erzeugten Impulse vorgesehen ist und daß die Beschleunigungs-/ Bremscharakteristik der von dem Impulsgenerator erzeugten Ausgangsimpulse durch Änderung der Impulsfrequenz verstellbar ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, . daß eine zweite frequenzvariable Einrichtung zur Änderung der Impulsfrequenz der von dem zweiten Impulsgenerator erzeugten Impulse vorgesehen ist und daß die Beschleunigungs-/ Bremszeit der von der zweiten impulserzeugenden Einrichtung gelieferten Impulse durch Änderung der Impulsfrequenz verstellbar ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Am.-, -, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Erzeugung von Befehlsimpulsen, ein erster reversibler Zähler zur

"Speicherung der Befehlsimpulse, ein zweiter reversibler Zähler, eine erste Einrichtung zur Erzevgung von Impulsen mit einer Prequenz, die dein Inhalt des ersten reversiblen Zählers proportional ist, eine zweite Einrichtung zur Erzeugung von Ausgangsimpulsen mit einer Frequenz, die dem Inhalt des zweiten reversiblen Zählers proportional ist, eine Diskriminatorschaltung zum Vergleich der Impulsfrequenz der von der ersten impulserzeugenden Einrichtung gelieferten Impulsen mit den Ausgangsimpulsen, Torschaltungen zur 7er-

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größerung/Reduzierung des Inhalts des zweiten reversiblen Zählers in Abhängigkeit ν.άη dem Ausgangssignal der Diskriminator schaltung, und eine negative Rückkopplung vorgesehen sind, und daß die negative Rückkopplung zur Rückführung der Ausgangsimpulse des ersten reversiblen Zählers angeordnet ist.

8. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Frequenzteiler zur Halbierung der Ausgangs-Impulsfrequenz der von der impulserzeugenden Einrichtung gelieferten Impulse und eine zweite negative Rückkopplung zur Rückführung der Ausgangsimpulse über den Frequenzteiler zum zweiten reversiblen Zähler, wenn der Inhalt des ersten reversiblen Zählers größer als der Inhalt des zweiten reversiblen Zählers ist, vorgesehen sind.

9# Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Impulsgenerator zur Erzeugung von Impulsen fester Frequenz vorgesehen ist, daß die Torschaltungen einen positiven Impuls an dem zweiten reversiblen Zähler bei Erzeugung der Impulse fester Frequenz und wenn der Inhalt des ersten reversiblen Zählers größer als der Inhalt des zweiten reversiblen Zählers ist, ■ _ liefern, und daß ein negativer Impuls an dea zweiten reversiblen Zähler bei der Erzeugung

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der Impulse fester Frequenz angelegt wird, wenn der Inhalt des ersten reversiblen Zählers kleiner als der Inhalt des zweiten reversiblen Zählers ist.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die impulserzeugende Einrichtung einen zweiten Impulsgenerator zur Erzeugung von Impulsen fester Frequenz aufweist und daß der zweite reversible Zähler einen Digital-/ Impulsfrequenz-Wandler zur Erzeugung von Impulsen mit einer Frequenz, die dem Produkt der vom zweiten Impulsgenerator erzeugten Impulsfrequenz und dem Inhalt des zweiten reversiblen Zählers proportional ist, enthält.

11. Schaltungsanordnung nach. Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Erzeugung eines Not-Haltesignals und ein dritter Impulsgenerator vorgesehen sind und daß bei der Erzeugung des Hot-Haltesignals vom Inhalt des ersten reversiblen Zählers bei der Lieferung eines Impulses durch den dritten Impulsgenerator eine 1 subtrahiert wird.

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Erzeugung eines Not-Haltesignals sowie eine Einrichtung zur Verschiebung des Inhalts des zweiten reversiblen Zählers in den ersten reversiblen Zähler bei der Erzeugung des Not-Haltesignals vorgesehen sind.

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