DE2801128A1

DE2801128A1 - Digital positioning control system - has differential gear device connected to incremental rotational, bidirectional input drive

Info

Publication number: DE2801128A1
Application number: DE19782801128
Authority: DE
Inventors: Henry R Killian
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-01-12
Filing date: 1978-01-12
Publication date: 1979-07-19

Abstract

The system comprises a differential gear device (18) and an incremental rotational, bidirection input drive (12) connected to drive the gear. A bidirectional o/p drive is adapted to move a member (40) to a selected position determined by a number of signal pulses. A feedback drive is activated in response to operation of the o/p drive and connected to drive the gear in opposition to the i/p drive. Two multi-stage progressive intermittent drive devices are provided. In these each complete revolution of each stage produces a partial revolution incremental movement of the next succeeding stage.

Description

Digitales SteuersystemDigital control system

sch Digitales Steuersystem Bisher entwickelte Maschinen-Positioniereinrichtungen umfassen allgemein teure und komplexe elektronische Schaltungen und Systeme, deren Betätigung und Unterhaltung ein hohes Maß an technischem Können verlangt. AuBerdem haben solche Systeme häufig ein begrenztes Auflösungsvermögen und begrenzte Positionierungsfähigkeiten, und ferner sind sie in bezug auf zeitweilige Leistungsverluste anfällig.NS Digital control system Machine positioning devices developed so far generally include expensive and complex electronic circuits and systems, their Activity and entertainment require a high level of technical ability. Besides Such systems often have a limited resolution and limited positioning capabilities, and they are also susceptible to temporary degradation in performance.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines einfachen, kostengünstigen und hochzuverlässigen Positionierungssystems, dem Niedrigpegel-Digitalimpulse von einer Steuereinheit zuführbar sind und das jedes kraftgetriebene Teil mit extrem hoher Genauigkeit positionieren kann.The object of the invention is to create a simple, inexpensive one and highly reliable positioning system, the low level digital pulse of can be fed to a control unit and that each power-driven part with extreme can position with high accuracy.

Zu diesem Zweck ist ein Ausgleichsgetriebe vorgesehen, das zwei Mehrfachrad-Zählereinheiten in entgegengesetzte Richtungen treibt. Solche Zählereinheiten, die z. B. Dekadenzähler sein können, weisen miteinander verbundene schrittweise getriebene Räder auf, wobei eine Umdrehung jedes Stufenrads eine Teilumdrehung des nächstfolgenden Stufenrads bewirkt. Das Ausgleichsgetriebe wird anfangs durch einen Schrittantrieb, z. B. einen Schrittmotor, aufgrund von Signalen, die von einer Antriebssteuereinheit, z. B.For this purpose a differential gear is provided which has two multi-wheel counter units drifting in opposite directions. Such counter units, the z. B. Decade counter may be, have interconnected stepwise driven wheels, wherein one turn of each step wheel a partial turn of the next step wheel causes. The differential gear is initially driven by a stepper drive, e.g. B. a Stepper motor, based on signals from a drive control unit, e.g. B.

einem Computer, zugeführt werden, in eine Richtung getrieben, und wenn der Abtriebsmotor eingeschaltet wird, wird das Ausgleichsgetriebe durch eine Rückkopplungsantriebseinheit von einem Teil der Abtriebsvorrichtung getrieben.a computer, driven in one direction, and when the output motor is switched on, the differential gear is through a Feedback drive unit driven by part of the output device.

Je nach der Umlaufrichtung der Antriebsvorrichtung wird die eine Zählereinheit in Vorwärts- oder Additionsrichtung und die andere Zählereinheit in Rückwärts- oder Subtraktionsrichtung vom Ausgleichsgetriebe getrieben. In der Nullstellung sind beide Zählereinheiten so eingestellt, daß nur wenige additive Bewegungsschritte der ersten Zählerstufe eine schrittweise Bewegung der letzten Zählerstufe bewirken. Wenn z. B. zwei Vierstellen-Dekadenzähler einen Zählerstand 0998 aufweisen, ist ersichtlich, daß nach zwei Bewegungsschritten bis 1000 die letzte Stufe des einen Zählers sich additiv in ihre nächste Stellung drehen wird, während die andere Zählereinheit eine Subtraktion auf og96 durchführt, so daß ihre Endstufe unverändert auf Null bleibt.Depending on the direction of rotation of the drive device, the one counter unit in forward or addition direction and the other counter unit in reverse or Direction of subtraction driven by differential gear. Are in the zero position both counter units set so that only a few additive movement steps the first counter level cause a step-by-step movement of the last counter level. If z. B. two four-digit decade counters have a count of 0998 is it can be seen that after two movement steps up to 1000 the last step of the one Counter will additively rotate to its next position while the other counter unit performs a subtraction on og96 so that its output stage remains unchanged at zero remain.

Im Fall eines Vierstellen-Dekadenzählers bleibt die letzte Zählerstufe während nahezu 1000 Bewegungsschritten der ersten Zählerstufe unverändert.In the case of a four-digit decade counter, the last counter level remains unchanged during almost 1000 movement steps of the first counter level.

An der nächstvorgerückten Stellung auf der letzten Stufe jeder Zählereinheit ist ein Schalterbetätigungsglied angeordnet, so daß die in Abhängigkeit von der Antriebsrichtung der Schritt-Antriebsvorrichtung vorrückende Zählereinheit die letzte Zählerstufe in diese nächstvorgerückte Stellung vorrückt und bewirkt, daß das Schalterbetätigungsglied auf dieser bestimmten Zählereinheit die Antriebsmaschine in der erwünschten Richtung beaufschlagt, wodurch die Abtriebsvorrichtung den Rückkopplungsantrieb betätigt, der das Ausgleichsgetriebe entgegengesetzt zu dem Schrittantrieb treibt. Somit liefert das Ausgleichsgetriebe eine nutzbare Abtriebsleistung, die dazu tendiert, ein weiteres Abweichen der Zähleinheiten aus ihren Nullstellungen zu vermindern oder mindestens zu verzögern. Wenn der Schrittantrieb die von der Steuersignalquelle bestimmte Anzahl Schritte beendet hat, wird er angehalten, und daraufhin wird das Ausgleichsgetriebe ausschließlich von der Abtriebsvorrichtung gtrieben, bis die so bestimmte Bewegung beendet ist. Zu diesem Zeitpunkt sind die Zählereinheiten in ihre Nullstellungen zurückgekehrt, und die Schalter sind freigegeben. Der Schrittantrieb kann ein Schrittmotor, der aufgrund von Impulsen getrieben wird, oder einfach ein Handrad sein, das von einem Bedienerdurch eine erwünschte Anzahl Schaltschritte gedreht wird.At the next most advanced position on the last stage of each counter unit a switch actuator is arranged so that the depending on the Drive direction of the step drive device advancing counter unit the last Counter stage advances to this next advanced position and causes the switch actuator on this particular counter unit the prime mover in the desired direction acted upon, whereby the output device actuates the feedback drive, which drives the differential gear in the opposite direction to the stepper drive. Thus delivers the differential has a usable output power that tends to be another Deviation of the counting units from their zero positions to reduce or at least to delay. When the stepper drive those from the control signal source has completed a certain number of steps, it will be paused and the Differential gear driven exclusively by the output device until the so certain movement has ended. At this point the counter units are returned to their zero positions and the switches are released. The step drive can be a stepper motor that is driven on the basis of pulses, or simply a Be handwheel that is operated by an operator through a desired number of switching steps is rotated.

Durch die Erfindung wird also ein digitales Steuersystem angegeben, bei dem eine Antriebsvorrichtung, die aufgrund von Signalen eine bestimmte schrittweise Drehbewegung einer Abtriebsvorrichtung bewirkt, und ein Rückkopplungsantrieb, der proportional zu der so erzeugten schrittweisen Umdrehung getrieben wird, miteinander verbunden sind zum Treiben eines Ausgleichsgetriebes, dessen Ausgangsleistung zwei schrittweise treibbare Mehrstufen-Zählereinheiten treibt, und zwar die eine in Vorwärts- und die andere in Rückwärtsrichtung. Eine Bewegung der jeweils letzten Stufe jeder Zähleinheit bewirkt eine Betätigung der Abtriebsvorrichtung, und die Zählereinheiten sind in Nullstellungen eingestellt, so daß nur wenige Vorwärts-Schaltschritte der ersten Stufe sinne Fortschaltbewegung aller folgenden Stufen bewirken. Wenn die Antriebsvorrichtung eingeschaltet ist, rückt die letzte Stufe nur des vorwärts zählenden Zählers vor und schaltet die Abtriebsvorrichtung in einer zur Antriebsvorrichtung entgegengesetzten Richtung ein. Eine Rückkehr der Zähler in ihre Nullstellungen schaltet die Abtriebsvorrichtung aus.The invention thus provides a digital control system, in which a drive device that, based on signals, a certain step-by-step Rotary movement of an output device causes, and a feedback drive, the is driven proportionally to the step-wise rotation thus generated, with each other are connected to driving a differential gear, the output power of which is two drives stepwise drivable multi-level counter units, namely the one in forward and the other in the reverse direction. One movement of the last step each Counting unit causes actuation of the output device, and the counter units are set in zero positions so that only a few forward switching steps of the first stage sensible progression of all subsequent stages. If the If the drive device is switched on, only the up-counting step advances Counter and switches the output device in one to the drive device opposite direction. A return of the counters to their zero positions switches off the output device.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.The invention is described below using exemplary embodiments Referring to the drawing explained in more detail.

Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung des direkten digitalen Steuersystems nach der Erfindung; Fig. 2 teilweise geschnitten eine Ansicht einer Ausführungsform des Rückkopplungsantriebs; Fig. 3 eine Ansicht einer anderen Ausführungsform der Rückkopplung; Fig. 4 größere Ansichten einer Zähleinrichtung, die ein und 5 Hauptmerkmal der digitalen Steuervorrichtung bildet; Fig. 6 eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung; Fig. 7 eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung; und Fig. 8 eine schematische Ansicht eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung mit einer handbetätigten Vorrichtung zum Fernpositionieren einer Einrichtung.Show it: Fig. 1 is a schematic representation of the direct digital control system according to the invention; Fig. 2 partially cut a view of an embodiment of the feedback drive; Fig. 3 is a view another embodiment of the feedback; 4 shows larger views of a counting device, which forms 1 and 5 main features of the digital control device; 6 is a schematic View of a second embodiment of the invention; Fig. 7 is a schematic View of a further embodiment of the invention; and FIG. 8 is a schematic View of another embodiment of the invention with a hand-operated one Device for remote positioning of a device.

Es soll nunmehr das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1-4 erläutert werden. Nach Fig. 1 umfaßt die direkte digitale Steuereinrichtung 10 einen Schrittmotor 12, der aufgrund eines von einer geeigneten Impulsquelle 14, z. B. einem Computer, zugeführten elektrischen Niedrigpegel-Impulses eine in zwei Richtungen stattfindende Drehabtriebsleistung in festgelegten Schalt schritten erzeugen kann. Die schrittweise Abtriebsleistung des Schrittmotors 12 wird von einer Welle 16 auf ein Ausgleichsgetriebe übertragen.The embodiment according to FIGS. 1-4 will now be explained will. Referring to Fig. 1, the direct digital controller 10 includes a stepper motor 12, which due to a suitable pulse source 14, z. B. a computer, applied low-level electrical pulse is a bidirectional one Can generate rotary output power in specified switching steps. The gradually The output power of the stepping motor 12 is transferred from a shaft 16 to a differential gear transfer.

Die Abtriebsleistung des Ausgleichsgetriebes 18 wird bei 20 auf die Wellen 21 und 22 eines Paars von progressiven, intermittierend arbeitenden Antriebseinheiten 23, die z. B.The output power of the differential gear 18 is at 20 on the Shafts 21 and 22 of a pair of progressive, intermittently operating drive units 23, the z. B.

übliche Dekadenzähler sind, übertragen, wobei eine vollständige Umdrehung der ersten Stufe 24, d. h. des Einerrads im Fall eines Dekadenzählers, die zweite Stufe 26 um einen festgelegten Schritt vorrückt, der im Fall eines Dekadenzählers eine zehntel Umdrehung ist. Gleichermaßen wird durch eine vollständige Umdrehung der zweiten Stufe 26 die dritte Stufe 28 um einen Schritt vorgerückt, und eine vollständige Umdrehung des Rads der dritten Stufe rückt die vierte Stufe 38 um einen Bruchteil einer Umdrehung vor.Common decade counters are transmitted, with one complete revolution the first stage 24, d. H. of the one's wheel in the case of a decade counter, the second Step 26 advances a specified step, which in the case of a decade counter is a tenth of a turn. Likewise, one complete revolution of the second stage 26, the third stage 28 advanced by one step, and a complete one One revolution of the third stage wheel advances the fourth stage 38 by a fraction one turn ahead.

In der Zählereinheit 23 werden die Zähler 21 und 22 aus noch zu erläuternden Gründen in zueinander entgegengesetzte Richtungen getrieben, so daß die eine Zählerwelle 21 oder 22 eine Addition erzeugt, wogegen die andere Zählerwelle schrittweise subtrahiert. Wenn eine der Zählerwellen 21 oder 22 in eine vorgegebene Schaltstellung gedreht wird, wird in Abhängigkeit von der Antriebsrichtung durch das Ausgleichsgetriebe 18 einer von zwei Schaltern 32 und 34 geschlossen und schaltet einen Antriebsmotor 36 ein. Die Umlaufrichtung des Antriebsmotors 36, d. h. im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn,hängt davon ab, welcher der Schalter 32 und 34 geschlossen wird und eine Schaltverbindung über Zuleitungen 32 und 33 bzw. 31 und 35 herstellt.In the counter unit 23, the counters 21 and 22 from are still to be explained Reasons driven in opposite directions, so that the one counter shaft 21 or 22 generates an addition, whereas the other counter shaft subtracts step by step. When one of the counter shafts 21 or 22 is rotated into a predetermined switching position is dependent on the drive direction through the differential 18 one of two switches 32 and 34 is closed and switches a drive motor 36 a. The direction of rotation of the drive motor 36, d. H. clockwise or im Counterclockwise, depends on which of the switches 32 and 34 is closed and establishes a switching connection via leads 32 and 33 or 31 and 35.

Dies hängt wiederum von der Umlaufrichtung des Ausgleichsgetriebes 18 ab und ist bestimmt, den Antriebsmotor 36 entgegengesetzt dazu umlaufen zu lassen.This in turn depends on the direction of rotation of the differential gear 18 and is intended to rotate the drive motor 36 in the opposite direction.

Die Abtriebswelle 38 des Antriebsmotors 36 treibt ein getriebenes Teil 40, und der Rückkopplungsantrieb 40a von der Abtriebswelle 38 oder von dem getriebenen Teil 40 selbst wird dem Ausgleichsgetriebe 18 entgegengesetzt zu der Abtriebsleistung des Schrittmotors 12 zugeführt. Infolgedessen stellt die Abtriebsleistung des Ausgleichsgetriebes 18 bei 20 die Differenz zwischen der Abtriebsleistung des Schrittmotors 12, die das Eingangssignal repräsentiert, und der Abtriebsleistung des Antriebsmotors 36 oder des getriebenen Teils 40, die die Rückkopplung 49a repräsentiert, dar. Wenn der Antriebsmotor 36 auf sämtliche Impulse von der Signalquelle 14, die dem Schrittmotor 12 zugeführt wurden, angesprochen hat, sind die Zähler 21 und 22 in ihre ursprüngliche Nullstellungen zurückgekehrt, wodurch beide Schalter 32 und 34 wieder geöffnet sind, wie noch erläutert wird.The output shaft 38 of the drive motor 36 drives a driven one Part 40, and the feedback drive 40a from the output shaft 38 or from the driven part 40 itself is opposite to the differential gear 18 the Output power of the stepping motor 12 is supplied. As a result, the output power of the differential gear 18 at 20 the difference between the output power of the Stepper motor 12, which represents the input signal, and the output power the drive motor 36 or the driven part 40, which represents the feedback 49a, When the drive motor 36 responds to all pulses from the signal source 14, the the stepping motor 12 has responded, the counters 21 and 22 returned to their original zero positions, causing both switches 32 and 34 are open again, as will be explained.

Nach Fig. 2 erfolgt die Rückkopplung zum Ausgleichsgetriebe 18 unmittelbar vom Antriebsmotor 36. Der Schrittmotor 12 treibt das Ausgleichsgetriebe 18, und wenn der Antriebsmotor 36 durch den jeweiligen Schalter 32 oder 34, der von der Zählvorrichtung 23 aktiviert ist, eingeschaltet ist, treibt er ebenfalls das Ausgleichsgetriebe 18, jedoch entgegengesetzt zum Schrittmotor 12. Das Ausgleichsgetriebe 18 kann direkt mittels einer Verlängerung 38a der Abtriebswelle des Antriebsmotors getrieben werden. Gleichzeitig führt der Antriebsmotor 36 seine Hauptarbeit aus, indem er über ein Untersetzungsgetriebe 42 eine Ausgangsleistung liefert und die Abtriebswelle dreht, die eine Gewindespindel 44 sein kann, so daß der auf die Welle geschraubte getriebene Teil 40 bewegt wird.According to FIG. 2, the feedback to differential gear 18 takes place directly from the drive motor 36. The stepper motor 12 drives the differential gear 18, and when the drive motor 36 by the respective switch 32 or 34, which is controlled by the Counting device 23 is activated, is switched on, it also drives the differential gear 18, but opposite to the stepping motor 12. The differential gear 18 can directly be driven by means of an extension 38a of the output shaft of the drive motor. At the same time, the drive motor 36 performs its main work by having a Reduction gear 42 provides output power and rotates the output shaft, which can be a threaded spindle 44, so that the driven one screwed onto the shaft Part 40 is moved.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 erfolgt die Rückkopplung von dem getriebenen Teil 40 selbst. Das Ausgleichsgetriebe 18 wird, wie bereits erläutert, vom Schrittmotor 12 getrieben, und wenn der Antriebsmotor 36 eingeschaltet ist, treibt er das getriebene Teil 40 mittels der Spindel 44. Dabei ist an dem getriebenen Teil eine Zahnstange 46 befestigt, so daß ein Ritzel 48 getrieben wird und das Ausgleichsgetriebe 18 treibt, wenn das getriebene Teil 40 längs seiner, vorgegebenen Bahn bewegt wird. Wie bereits erläutert, snd die Zähler in ihre Nullstellungen zurückgekehrt, wenn das Ritzel 48 vollständig auf das Signal des Schrittmotors 12 angesprochen hat.In the embodiment of FIG. 3, the feedback takes place from the driven part 40 itself. The differential gear 18 is, as already explained, driven by the stepper motor 12, and when the drive motor 36 is switched on, he drives the driven part 40 by means of the spindle 44. It is on the driven Part of a rack 46 attached so that a pinion 48 is driven and the differential gear 18th drifts when the driven member 40 is moved along its predetermined path. As already explained, the counters have returned to their zero positions when the pinion 48 has fully responded to the signal from the stepping motor 12.

Es wird jetzt auf die Fig. 4 und 5 Bezug genommen. Die Nullstellungen der Zähler 21 und 22 sind bevorzugt diejenigen Stellungen, in denen einig wenige Schaltschritte der ersten Stufe 24 das Vorrücken der letzten Stufe bewirken. Wenn z. B. im Fall von Dekadenzählern beide Zähler einen Zählerstand 9999 haben und die Antriebseinheit 20 um 1800, d. h. um eine halbe Umdrehung des Einer-Zählerrads 24, gedreht wird, werden beide Zähler um fünf Schaltschritte verschoben, jedoch in entgegengesetzte Richtungen. D. h., der eine Zähler ändert seinen Zählerstand von 9999 auf 0000, 0001, 0002, 0003 und 0004, wogegen der andere Zähler seinen Zählerstand von 9999 auf 9998, 9997, 9996, 9995 und 9994 ändert.Reference is now made to FIGS. 4 and 5. The zero positions the counters 21 and 22 are preferably those positions in which a few Switching steps of the first stage 24 cause the last stage to advance. if z. B. in the case of decade counters, both counters have a count of 9999 and the Drive unit 20 around 1800, d. H. by half a turn of the unit counter wheel 24, is turned, both counters are shifted by five switching steps, but in opposite directions Directions. This means that one of the counters changes its count from 9999 to 0000, 0001, 0002, 0003 and 0004, while the other counter has its counter reading of 9999 changes to 9998, 9997, 9996, 9995 and 9994.

Das wesentliche Merkmal des vorstehend erläuterten Vorgangs besteht darin, daß bei dem einen Zähler die letzte Stufe ortsfest bleibt, während bei dem anderen Zähler das Uausenderrad 30 aus seiner Nullstellung mit dem ersten Bewegungsschritt der ersten Zählerstufe in die nächste Stellung vorrückt. Daher trägt das letzte Stufenrad 30 jedes Zählers an der auf seine Nullstellung folgenden Stelle ein Steuerkurvenglied 50, das, wenn es unter dem entsprechenden Schalter 32 oder 34 positioniert ist, diesen Schalter schließt und den Antriebsmotor 36 einschaltet, so daß er in der durch den jeweiligen Schalter 32 oder 34 bei dessen SchlieBen bestimmten Richtung umläuft (vgl. Fig. 1).The essential feature of the above process is in the fact that the last stage remains stationary in one counter, while in the one other counter the Uausenderrad 30 from its zero position with the first movement step the first counter level advances to the next position. Hence the last one bears Step wheel 30 of each counter at the point following its zero position, a control cam element 50, which when positioned under the corresponding switch 32 or 34, this switch closes and the drive motor 36 turns on so that it is in the direction determined by the respective switch 32 or 34 when it is closed revolves (see. Fig. 1).

Wenn also eine bestimmte Fortschaltbewegung des getriebenen Teils 40 erwünscht ist, wird dem Schrittmotor 12 eine geeignete Anzahl Niedrigpegel-Impulse von dem Computer oder einer anderen Signalquelle 14 zugeführt, der Schrittmotor führt dem Ausgleichsgetriebe 18 sofort eine Fortschalt-Ausgangsleistung zu, und die Ausgangsleistung des Ausgleichsgetriebes 18 wird bei 20 der Zählervorrichtung zugeführt, die bewirkt, daß die Zähler 21 und 22 aus ihren Nullstellungen in entgegengesetzten Richtungen fortgeschaltet werden. Die letzte Stufe des einen Zählers wird sofort um einen Schaltschritt in ihrerachste Vorrückstellung bewegt, so daß das Steuerkurvenglied 50 auf der Zählvorrichtung so positioniert wird, daß es einen der Schalter 32 oder 34 schließt, wodurch der Antriebsmotor 36 in der dadurch bestimmten Richtung zu arbeiten beginnt. Wie bereits erläutert wurde, wird die Ausgangsleistung von einem Teil des Antriebs zu dem Ausgleichsgetriebe 18 rückgeführt, wodurch die bei 20 von dem Ausgleichsgetriebe abgegebene Leistung die Differenz zwischen der Antriebsleistung des Schrittmotors 12 und der Antriebsleistung des Antriebsmotors 36 ist. Wenn der Schrittmotor 12 seine Beistungszufuhr zum Ausgleichsgetriebe beendet hat, hält er an, und dann liefert nur der Antriebsmotor eine Abtriebsleistung.So if a certain advance movement of the driven part 40 is desired, the stepping motor 12 becomes a suitable one number Low level pulses supplied from the computer or other signal source 14, the stepper motor immediately supplies the differential 18 with an incremental output to, and the output of the differential 18 becomes at 20 the counter device which causes the counters 21 and 22 from their zero positions in opposite Directions are advanced. The last stage of a counter is immediate moved by one switching step in their next advance position, so that the cam member 50 is positioned on the counting device so that it is one of the switches 32 or 34 closes, whereby the drive motor 36 closes in the direction determined thereby work begins. As already explained, the output power of a Part of the drive is fed back to the differential gear 18, whereby the at 20 of the power delivered to the differential is the difference between the drive power of the stepping motor 12 and the drive power of the drive motor 36 is. If the Stepping motor 12 has finished its supply of power to the differential, he stops on, and then only the drive motor delivers an output power.

Wenn der Antriebsmotor seine Funktion vollständig ausgeführt hat, sind beide Zähler in ihre Nullstellungen zurückgekehrt, und der vorher geschlossene Schalter fällt vom Steuerkurvenglied.When the drive motor has fully performed its function, both counters have returned to their zero positions, and the previously closed one Switch falls off the control cam.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es nur erforderlich, daß die Umlaufbewegung des Schrittmotors 12 aufgrund eines einzelnen elektrischen Impulses gleich oder weniger als die Umlaufbewegung beträgt, die zum Erzeugen einer Verschiebung der Zähler erforderlich ist. Andernfalls würde die Positionierungsgenauigkeit der Zähler durch den Schrittmotor anstatt durch das Zählsystem begrenzt werden.In the illustrated embodiment of the invention, it is only necessary that the rotational movement of the stepping motor 12 due to a single electrical Momentum is equal to or less than the orbital motion required to produce a Shifting the counter is required. Otherwise the positioning accuracy would the counter can be limited by the stepper motor instead of the counting system.

Es ist ersichtlich, daß die Nullstellungen der beiden Zähler 21 und 22 ebenso einfach derart einstellbar sind, daß zum Erzeugen des Abtriebs zwei oder mehr Schaltschritte der ersten Stufe erforderlich sind, d. h. auf den Zählerstand 9998 oder 9997 im Fall von Dekadenzählern. Dadurch ist das System stabiler, obwohl dies auf Kosten der Positionierungsgenauigkeit geht. Andernfalls würde das System, wenn die gesteuerte Bewegung beim Abschalten des Stroms nicht sofort beendet wird und das Überfahren den Nullbereich überschreitet, einfach um den Steuerpunkt pendeln.It can be seen that the zero positions of the two counters 21 and 22 are just as easily adjustable in such a way that to generate the output two or more switching steps of the first stage are required, d. H. on the meter reading 9998 or 9997 in the case of decade counters. This makes the system more stable, though this is at the expense of the positioning accuracy. Otherwise the system would if the controlled movement does not stop immediately when the power is switched off and the overrun exceeds the zero range, simply commute around the control point.

Bei dem Ausführungsbeispiel kann das System eine Auflösung von einer Zahl und eine Speicherkapazität von 1000 Zahlen haben. Indem jedoch einfach die Länge des Steuerkurvenglieds auf dem Tausenderrad jedes Zählers so vergrößert wird, daß das Steuerkurvenglied sich über sämtliche Stellen von 0 bis 4 erstreckt, kann die Speicherkapazität auf 5000 Zahlen erhöht werden. Ferner wird, falls ein Dekadenzähler verwendet wird, durch Zufügen jedes weiteren Zählerrads die Speicherfähigkeit um den Faktor zehn erhöht, ohne daß die Empfindlichkeit oder die Auflösung verringert werden.In the embodiment, the system can have a resolution of one Number and have a storage capacity of 1000 numbers. However, by simply using the Length of the control cam on the thousand wheel of each meter is increased so that that the control cam extends over all positions from 0 to 4, can the storage capacity can be increased to 5000 numbers. Furthermore, if a decade counter is used, the storage capacity is changed by adding each additional counter wheel increased by a factor of ten without reducing sensitivity or resolution will.

Die erläuterten Zählvorrichtungen sind zwar einfache Dekadenzähler, jedoch könnte jede andere mit schrittweiser Fortbewegung arbeitende Vorrichtung, z. B. ein Sternradgetriebe, als Zählvorrichtung ausgebildet sein, wenn auch nicht unbedingt als Dekadenzähler. Ferner sind die hier genannten Zählerstellen nicht wesentlich für die Funktion der "Zählvorrichtung. Eine solche Zählvorrichtung im Sinne der Erfindung umfaßt mehrere miteinander verbundene Schrittschaltgetriebe, die in der ersten Stufe einen kontinuierlichen Eingang aufnehmen, eine Teilumdrehung der zweiten Stufe bei einer vollständigen Umdrehung der ersten Stufe, eine Teilumdrehung der dritten Stufe bei einer vollständigen Umdrehung der zweiten Stufe etc. erzeugen. Diese Vorrichtungen unterscheiden sich dadurch von einem üblichen Sammelgetriebe, daß sämtliche Stufen einschließlich der ersten Stufe sich mit gleicher Geschwindigkeit bewegen, obwohl sie nur eine Teilumdrehung ausführen.The explained counting devices are simple decade counters, however, any other step-by-step device could be used, z. B. a star gear, be designed as a counting device, if not absolutely as a decade counter. Furthermore, the counter positions mentioned here are not essential for the function of the "counting device. Such a counting device in the According to the invention comprises several interconnected indexing gears, which take up a continuous input in the first stage, one partial revolution the second stage for a complete revolution of the first stage, one partial revolution of the third stage with one complete revolution of the second stage etc. These devices differ from the usual Collective gear that all stages including the first stage with the same Move speed even though you only make a partial turn.

Der Antriebsmotor 36 ist zwar als Elektromotor dargestellt; es ist jedoch ersichtlich, daß irgendeine geeignete Kraftquelle verwendbar ist, z. B. Hydro- oder Druckluftmotoren, und aus dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist ersichtlich, daß ein Drehantrieb für das System nicht unbedingt erforderlich ist und die Rückkopplung von einem einfachen linearen Antrieb, z. B. einem Hydraulik- oder Druckluftzylinder, abgenommen werden kann Ferner ist es möglich, die elektrischen Schalter durch einen fluidbetätigten Schrittantrieb zu ersetzen, wodurch eine Digitalsteuerungmit diesem System unter Umgebungsbedingungen möglich wäre, bei denen Elektrizität nicht vorhanden oder nicht anwendbar ist.The drive motor 36 is shown as an electric motor; it is however, it will be apparent that any suitable source of power may be used, e.g. B. Hydro or compressed air motors, and from the embodiment according to Fig. 3 it can be seen that a rotary drive for the system is not absolutely necessary and the feedback from a simple linear drive, e.g. B. a hydraulic or compressed air cylinder, can be removed. It is also possible to switch the electrical switch by a replace fluid-operated stepper drive, creating a digital control with this System would be possible in environmental conditions where electricity is not available or not applicable.

Nach den Fig. 2 und 3 ist eine zweite Zählervorrichtung 54 direkt vom Antriebsmotor 36 oder dem getriebenen Ritzel 48 antreibbar, um die Systemgenauigkeit zu überprüfen. So kann z. B. nach Beendigung der gesamten Bewegung oder eines vorbestimmten Teils der vom Computer 14 vorgegebenen Bewegung bestimmt werden, daß der Zähler 54 eine bestimmte Anzahl Zählwerte anzeigen soll. Eine Bestätigung dieses Vorgangs könnte durch ein weiteres Steuerkurvenglied 58 an einer vorbestimmten Stelle auf der Zählvorrichtung, das über einen Schalter 60 ein geeignetes Signal auslöst, angezeigt werden.Referring to Figures 2 and 3, a second counter device 54 is direct can be driven by the drive motor 36 or the driven pinion 48 to improve the system accuracy to check. So z. B. after completion of the entire movement or a predetermined one Part of the movement determined by the computer 14 is that the counter 54 should display a certain number of count values. A confirmation of this process could by a further cam member 58 at a predetermined point the counting device, which triggers a suitable signal via a switch 60, displayed will.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 kann die vorher erläuterte mechanische Zählvorrichtung 23 dazu genutzt werden, nicht nur ein Ein-Aus-Signal zu erzeugen, sondern ein solches Signal auch der Differenz zwischen dem Antrieb und der Rückkopplung proportional zu machen. Zu diesem Zweck erstreckt sich eine ein Gewinde aufweisende Verlängerung 21a der Zählerradwelle 21 über das Gehäuse hinaus und trägt eine aufgeschraubte Mutter 62. EIn an der Mutter angeordneter Arm 64 ist in einer Schlitzführung 66 aufgenommen, die eine Drehbewegung der Mutter verhindert, jedoch eine Axialbewegung längs der Gewindespindel erlaubt. Längs der Gewindespindel ist ein lineares Stellpotentiometer 68 angeordnet, dessen Schleifkontakt 70 auf der Gewindemutter angeordnet ist. Wenn daher die letzte Stufe 30 der Zählereinheit 21 aus ihrer Nullstellung in die nächste Vorrückstellung bewegt wird, wird der Grenzschalter 32 geschlossen, wie bereits erläutert wurde. Wenn sich die Zählerwelle immer weiter von ihrer Nullstellung wegdreht, was bedeutet, daß sie auf ein größeres Eingangssignal ansprechen muß, wird ferner die Mutter 72 weiter längs der Gewinde spindel 21a verschoben, so daß das elektrische Signal proportional erhöht und eine schnellere Ausgangsleistung des Antriebs erzeugt wird.In the embodiment according to FIG. 6, the previously explained mechanical counting device 23 can be used, not just an on-off signal to generate, but such a signal also the difference between the drive and make it proportional to the feedback. For this purpose a a threaded extension 21a the counter wheel shaft 21 beyond the housing and carries a screwed nut 62. One on the nut arranged arm 64 is received in a slot guide 66, the rotary movement prevents the nut, but allows axial movement along the threaded spindle. A linear adjusting potentiometer 68 is arranged along the threaded spindle Sliding contact 70 is arranged on the threaded nut. So if the final stage 30 of the counter unit 21 is moved from its zero position to the next advance position is, the limit switch 32 is closed, as already explained. If the counter shaft rotates further and further away from its zero position, which means that If it must respond to a larger input signal, the nut 72 will also continue shifted along the threaded spindle 21a, so that the electrical signal is proportional increased and a faster output of the drive is generated.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ist das Potentiometer durch einen zweiten Grenzschalter 80 ersetzt, der wahlweise entweder eine Niedriggeschwindigkeitsschaltung 74 oder eine Hochgeschwindigkeitsschaltung 76 einschaltet, und wenn sich der Zähler aus seiner Nullstellung bewegt, verschiebt er eine Mutter 78 längs der Gewinde spindel 21a.In the embodiment of FIG. 7, the potentiometer is through replaces a second limit switch 80 which is optionally either a low speed circuit 74 or high speed circuit 76 turns on, and when the counter turns on moved from its zero position, he moves a nut 78 along the threaded spindle 21a.

Wenn die Verschiebung der Mutter aus ihrer Nullage ausreicht, um die Mutter unter dem Grenzschalter 80 herauszubewegen, fällt der Grenzschalter aus seiner normalen Niedriggeschwindigkeitsstellung an der Leitung 74 und löst einen Schnellantrieb 76 aus, wodurch wiederum das Ansprechvermögen des Antriebs beschleunigt wird.If the displacement of the nut from its zero position is sufficient to reduce the Moving the nut out from under the limit switch 80 will cause the limit switch to fall out of it normal low speed position on line 74 and releases a high speed drive 76 off, which in turn accelerates the response of the drive.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 ist der schrittweise arbeitende Eingangsantrieb einfach ein Handrad 112, mit dem ein Bediener eine Einstufenbewegung einer Vorrichtung 140 dadurch steuern kann, daß die Anzahl Bewegungsschritte auf einer Zählvorrichtung 114 über eine geeignete Antriebsverbindung 115 eingegeben wird. Diese eingegebene Eingangsgröße wird bei 116 auf das Ausgleichsgetriebe 118 übertragen, das wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 die Zählervorrichtung 123 treibt, so daß entweder der Schalter 132 oder der Schalter 134 in der bereits erläuterten Weise geschlossen wird, wodurch der Antriebsmotor 136 entweder im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn getrieben wird.In the embodiment of Fig. 8, the step-wise operation Input drive simply a handwheel 112 that allows an operator a one-step movement a device 140 can thereby control that the number of movement steps one Counting device 114 is entered via a suitable drive connection 115. This input variable entered is transmitted at 116 to differential gear 118, which, as in the embodiment of FIG. 1, drives the counter device 123, so that either switch 132 or switch 134 in the previously discussed Manner is closed, causing the drive motor 136 either clockwise or is driven counterclockwise.

Bei diesem Ausführungsbeispiel spricht auf die Eingangsgröße zum Ausgleichsgetriebe 118 ein Schrittmotor 141 gleich- oder gegenläufig an, der von einem Impulserzeuger 142 getrieben wird, der wiederum mit einer Rückkopplungsvorrichtung 143 von dem positionierten Teil 140 verbunden ist. Der Schrittmotor ist bei 144 so geschaltet, daß er das Ausgleichsgetriebe 118 treibt, und über Mittel 145 so geschaltet, daß er einen Zähler treibt, der anzeigt, daß der Befehl ausgeführt wurde, wenn die Steuerzählervorrichtung 123 wieder ihre Nullstellung erreicht.In this exemplary embodiment, the input variable to the differential gear speaks to 118 a stepping motor 141 running in the same or in opposite directions, that of a pulse generator 142 is driven, which in turn with a feedback device 143 of the positioned part 140 is connected. The stepper motor is connected at 144 so that that he drives the differential 118, and switched via means 145 so that it drives a counter indicating that the instruction has been executed when the control counter device 123 has reached its zero position again.

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Claims

Claims 1. Digital control system, characterized by a Differential gear (18); one connected to the differential gear (18), in two Directionally rotatable stepper drive means (12); a bidirectional output device (18), which a part (40) into a selected by the number of signal pulses Position moved; a feedback device (40a) generated by the output device (36) can be switched on and is arranged so that it opposes the differential gear (18) drives to the drive device (12); two multi-stage stepping units (21, 22), in each of which one complete revolution of each stage (e.g. 24) generates a partial revolution of the next following stage (e.g. 26); being the differential (18) is arranged so that it is the stepping units (21, 22) opposite drives each other forwards or backwards; two switching elements (32, 34), each of which in the on-state, the output device (36) is effective in one of two directions can be; and two actuators (50), each on a different from the first stage one of the stepping units (21, 22) are arranged so that they the first or the second switching element in a single step movement of its stage (32 or 34) and if this step movement is reversed, the corresponding one Release switching element (32 or 34); each multi-stage stepping unit (21, 22) is originally set to the zero position and only one partial turn the first stage (24) in the forward direction a stepping movement of subsequent stages (26, 28, 30) is generated.

2. Control system according to claim 1, characterized in that the drive device a hand operated drive device (112).

3. Control system according to claim 1, characterized in that the drive device comprises: a handwheel (112) and a first counter (114) driven therefrom for Display of the number of steps in motion of the handwheel (112).

4. Control system according to claim 1, characterized by one of the Drive device (12) driven first counter unit (23) and one of the feedback device driven second counter unit (54).

5. Control system according to claim 1, characterized in that the feedback device comprises: a second bi-directionally incrementally rotatable gear unit (141); and a feedback signal generator (142) for generating input signals for the purpose of Actuation of the second gear unit (141); wherein the signal generator (142) is either can be actuated by the output device (136) or by the driven part (140).

6. Control system according to claim 1, characterized in that the step drive device (12) can be connected to a signal source (14) actuating it, that of the drive device (12) supplies input signals.

7. Control system according to claim 1, characterized in that the step drive device is an electric bidirectional stepper motor (12), and that the signal source (14) can be operated in such a way that it can selectively turn the stepper motor (12) in one of two directions of rotation drives.

8. Control system according to claim 1, characterized in that the stepping units Multiple wheel counting units (21, 22) include that the actuators (50) arranged in a fixed predetermined position on the counter wheel (30) of the last stage are, and that the counting units (21, 22) are originally set to zero, wherein the first step wheels (24) the second step wheels (26) by no more than advance half a turn, place the last step wheels (30) on the firmly predetermined position are the next following positions and all other step wheels (24, 28) have such positions that a single step movement can be used to advance of the next step wheel can be generated.

9. Control system according to claim 1, characterized in that the two Switching elements are switches (32, 34) which are arranged adjacent to the counters, and that the two actuators are control cam members (50) with the Switches (32, 34) engage when facing them.

10. Control system according to claim 8, characterized in that the Output device has an electric motor (36) that the two switching elements Are switches (32, 34) which switch on the electric motor (36) in their closed position, that the two actuators are control cam members (50) that control the switches (32, 34) close when they face them, and that on the counter units Elements (68, 70) are provided for increasing the current supplied to the motor (36) proportional to the displacement of the counter units (21, 22) from their zero positions.

11. Control system according to claim 6, characterized in that the first step wheels (24) in their zero positions have such a position that the second step wheels (26) after less than half a revolution of the first step wheels (24) can be advanced.