DE2814578C2

DE2814578C2 - Vorrichtung zur Lageregelung eines beweglichen Gegenstandes

Info

Publication number: DE2814578C2
Application number: DE2814578A
Authority: DE
Inventors: Akira Higashiyamato Tokio/Tokyo Kanai; Masakazu Kokubunji Tokio/Tokyo Miyashita
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1977-04-07
Filing date: 1978-04-05
Publication date: 1987-01-29
Also published as: GB1597681A; DE2814578A1; US4193644A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Lagerung eines beweglichen Gegenstandes mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der DE-OS 20 19 025 bekannt, die aus einer hydraulichen arbeitenden Differentialsteuereinrichtung besteht, die einen Verschiebedetektor enthält, der mit einem in einem Halteteil gelagerten beweglichen Gegenstand verbunden ist. Bei einer Verschiebung des beweglichen Gegenstandes steigt oder sinkt der Druck in einer mit dem Verschiebedetektor verbundenen Leitung in Abhängigkeit von der Lageverschiebung des Gegenstandes. Über eine Differenzdruckkammer werden die den einzelnen hydrostatischen Kammern zugeordneten Ventile verschoben und durch Querschnittsveränderung der mit den Ventilen gekoppelten Schieber eine Gegenkraft aufgebracht, die den beweglichen Gegenstand in seine Sollage zurückbringt. Der Referenzsignalgeber dient zur Vorgabe einer bestimmten Sollage des beweglichen Gegenstandes, für die die Düsenöffnung des Verschiebedetektors gleich der Drosselstelle unabhängig von der auf den beweglichen Gegenstand wirkenden Kraft ist. Damit ist eine direkte hydraulische Kopplung zwischen beiden Puffern gegeben, bei der die Grundeinstellung über den Referenzsignalgeber erfolgt. Die Regelgenauigkeit bzw. Stabilität der Regelung der bekannten Vorrichtung hängt nicht nur von dem vom Verschiebedetektor abgegebenen Signal, sondern auch von dem am Referenzsignalgeber eingestellten Signal für den Sollwert ab, da die maximale Abweichung der Lage des beweglichen Gegenstandes von der eingestellten Lage von der Größe des Referenzsignals abhängt. Die Genauigkeit der Positionierung des beweglichen Gegenstandes hängt somit nicht nur von der rein hydrostatischen Regelung, sondern auch von der Sollwertvorgabe bzw. von der Größe des Referenzsignales ab. Darüber hinaus ist nur eine feste Sollwertvorgabe möglich, da eine ständige Änderung des Sollwertgebers eine Instabilität der gesamten Regelanordnung zur Folge hätte.
Aus der DE-AS 14 25 072 ist eine Einrichtung zum Konstanthalten des Abstandes zwischen sich gegenüberliegenden Flächen eines Bezugskörpers und eines wechselnden äußeren Kräften ausgesetzten beweglichen Gegenstandes mit Hilfe von Gegenkräften bekannt, die durch den regelbaren Druck eines strömenden Mediums in zwei am Bezugskörper angeordneten, sich gegenüberliegenden Lagerzonen hervorgerufen werden und deren Größe durch eine Lagekorrektureinrichtung gesteuert wird. Die Lagekorrektureinrichtung ist nach Art eines Schiebers im Bezugskörper gelagert und führt gegenläufige Bewegungen zum beweglichen Gegenstand aus. Dabei bestimmt der veränderliche Abstand des beweglichen Gegenstandes vom Bezugskörper den Druck in zwei Steuerströmungskreisen mit jeweils zwei Drosselstellen, die aus einer Düse und einem veränderlichem Spalt bestehen und an eine Druckmittelquelle angeschlossen sind. Ein zusätzlich vorgesehener Verteiler steuert in Abhängigkeit von der Stellung der Lagekorrektureinrichtung die Druckmittelzufuhr zu den Lagerzonen, so daß eine Verlagerung des beweglichen Körpers gegenüber dem Bezugskörper ausgeglichen wird. Auch bei dieser bekannten Einrichtung sind keine Maßnahmen vorgesehen, ständig wiederkehrende Sollwertabweichungen und bestimmte Fehler der einzelnen Teile der Regeleinrichtung zu berücksichtigen, um so die Schnelligkeit und Präzision der Lagekorrektur des beweglichen Gegenstandes zu erhöhen.
Aus der DE-OS 21 07 392 ist eine Vorrichtung zum Positionieren einer in einer Lagerhülse drehbar gelagerten Welle bekannt, bei der auf der Innenfläche der Lagerhülse Ausnehmungen vorgesehen sind, die über Bohrungen mit jeweils einem Flüssigkeitsauslaß einer Regeleinrichtung verbunden sind. Die Regeleinrichtung weist neben den Flüssigkeitsauslässen einen Flüssigkeitseinlaß zur Zufuhr einer Druckflüssigkeit sowie mehrere in einem Gehäuse angeordnete Ventilscheiben auf, zwischen denen eine Membran angeordnet ist. Läuft die Welle nicht mehr zentrisch in der Lagerhülse, so wird eine der Ausnehmungen teilweise verschlossen, so daß nur ein begrenzter Flüssigkeitsstrom durch diese Ausnehmung möglich ist. Durch die Anordnung der Ventilscheiben innerhalb der Regeleinrichtung übt die Flüssigkeit, die zuvor durch die entsprechende Ausnehmung geströmt ist, auf eine Seite der Membran eine Kraft aus, wodurch die Membran ausgelenkt wird und den Flüssigkeitsstrom reduziert, der der entgegengesetzten Ausnehmung zugeordnet ist. Zusätzlich wird der dieser Ausnehmung zugeordnete Flüssigkeitsstrom umgelenkt und zusätzlich zu der Ausnehmung gelenkt, zu der die rotierende Welle verlagert ist. Dadurch wird eine automatische Lagekorrektur der Welle wiederhergestellt. Auch bei dieser bekannten Vorrichtung werden periodisch wiederkehrende Regelabweichungen wie beispielsweise eine Unwucht der rotierenden Welle nicht berücksichtigt, was dazu führt, daß die Lagekorrektur verhältnismäßig träge arbeitet, da die periodisch auftretenden Regelabweichungen in ihrer vollen Größe ausgeregelt werden müssen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Lageregelung eines beweglichen Gegenstandes zu schaffen, bei der die Abweichung von dem vorgegebenen Sollwert minimal und nahezu unabhängig von der Größe des Sollwertes ist und die periodisch auftretende Regelabweichungen sowie Ungenauigkeiten einzelner Teile der Regelvorrichtung berücksichtigt.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst
Die erfindungsgemäße Lösung stellt bei einem hydraulich gelagerten Gegenstand nicht nur eine weitestgehend von der Größe des vorgegebenen Sollwertes bzw. der Größe des Referenzsignals unabhängige Lageregelung sicher, sondern sie ermöglicht auch die Berücksichtigung periodisch wiederkehrender Regelabweichungen, so daß beispielsweise eine Unwucht bei der hydraulischen Lageregelung oder eine stellungsabhängige Gewichtsverlagerung eines translatorisch bewegten und hydraulisch gelagerten Gegenstandes berücksichtigt werden kann. Damit berücksichtigt die erfindungsgemäße Lösung von Anfang an ermittelte Abweichungen von der vorgegebenen Sollwertlage durch unmittelbaren Eingriff in die Regelung in Abhängigkeit von der Stellung des beweglichen Gegenstandes, so daß eine Lagekorrektur vorgegeben werden kann, bevor beispielsweise der bewegte Gegenstand den Ort größter Abweichung von dem Sollwert erreicht hat.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles soll der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke näher erläutert werden. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild sowie einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur Lageregelung eines translatorisch bewegten Gegenstandes;
Fig. 2 eine graphische Darstellung zur Erläuterung des Gleichgewichtszustandes der Vorrichtung gemäß Fig. 1;
Fig. 3 ein Blockschaltbild und einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur Lageregelung einer Rotationswelle mit vier hydrostatischen Puffern;
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie A-A gemäß Fig. 3;
Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie B-B gemäß Fig. 3;
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Lageregelung einer Rotationswelle mit einer Positionierung der Rotationswelle in zwei zueinander senkrechten Richtungen;
Fig. 7 ein Blockschaltbild und einen Querschnitt durch eine Vorrichtung zur Lageregelung gemäß den Fig. 3 bis 6;
Fig. 8 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung zur Lageregelung eines translatorisch bewegten Gegenstandes in zwei zueinander senkrechten Richtungen; und
Fig. 9 ein Blockschaltbild und einen Querschnitt durch eine Vorrichtung zur Lageregelung gemäß Fig. 8 entlang der Linie C-C.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zur Lageregelung eines translatorisch bewegten Gegenstandes weist ein Halteteil 3 auf, das auf einer Fundamentplatte 2 befestigt ist und drei hydrostatische Puffer 4, 5 und 6 enthält. Die hydrostatischen Puffer 4, 5, 6 dienen zur hydrostatischen Lagerung des translatorisch bewegten Gegenstandes 1 in dem Halteteil 3 mit einem Spalt zum Halteteil 3, wobei der translatorisch bewegte Gegenstand ein Gegenstand ist, dessen Stellung bestimmt werden soll. Ein Servo-Steuerventil 7 mit einstufigem Verstärker und ohne Ventilspule ist vorgesehen. Das Servo-Steuerventil 7 wird so gesteuert, daß es den dem rechten hydrostatischen Puffer 4 und linken hydrostatischen Puffer 5 zugeführten Druck und damit die Verschiebung des beweglichen Gegenstandes 1 in horizontaler, durch den Pfeil A in Fig. 1 angedeuteter Richtung steuert. Der hydrostatische Puffer 6 an der Unterseite des Halteteils 3 ist über eine Drossel oder einen ähnlichen Durchflußbegrenzer 8 einem konstanten Druck P ₃ ausgesetzt und wirkt als hydrostatischer Haltemechanismus zum Halten des beweglichen Gegenstandes 1 an einer eingestellten Vertikalstellung in dem Halteteil 3 mit einem Spalt zum Halteteil. Das Halteteil 3 ist an seiner Oberseite mit einem Verschiebedetektor 9 ausgerüstet, der eine Verschiebung des beweglichen Gegenstandes 1 relativ zum Halteteil 3 feststellt. Der Verschiebedetektor 9 weist gegen die horizontale Richtung des beweglichen Gegenstandes 1, d. h. entgegen der Richtung, in welcher die Position des beweglichen Gegenstandes 1 bestimmt werden soll. Ferner ist ein Differentialverstärker 10 vorgesehen, der mit dem Verschiebedetektor 9 sowie mit einem Referenzsignalgeber 33 verbunden ist und von dem Verschiebedetektor 9 ein Ausgangssignal H und von dem Referenzsignalgeber 33 ein Referenzsignal Hc empfängt. Ein Ausgangssignal aus dem Differenzverstärker 10 wird über eine Kompensationsschaltung 11 einem Servo-Verstärker 12 des Servo-Steuerventils 7 als Steuersignal I zugeleitet.
In der vorstehend beschriebenen Vorrichtung arbeitet das Servo-Steuerventil 7 so, daß es Arbeitsdrücke den gegenüberliegenden hydrostatischen Puffern 4 und 5 differentiell in Abhängigkeit vom Steuersignal I zuführt, die es zur Bewegung des beweglichen Gegenstandes 1aufnimmt. Wenn der bewegliche Gegenstand 1 keiner äußeren Kraft unterliegt, müssen die den beiden hydrostatischen Puffern 4 und 5 zugeführten Drücke ausgeglichen sein, nachdem der bewegliche Gegenstand 1 sich um eine durch das Referenzsignal Hc definierte Strecke bewegt hat.
Wenn im Betrieb der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung das Referenzsignal Hc dem Differenzverstärker 10 zugeführt wird, führt der Differenzverstärker 10 eine Subtraktion zwischen dem Referenzsignal Hc und dem Ausgangssignal H aus dem Verschiebedetektor 9 durch, welches der relativen Verschiebung zwischen dem beweglichen Gegenstand 1 und dem Halteteil 3 entspricht, und erzeugt ein Fehlersignal und verstärkt dieses. Das so verstärkte Fehlersignal wird durch die Kompensationsschaltung 11 und den Servo- Verstärker 12 dem Servo-Steuerventil 7 als Steuersignal I zugeführt.
Das Servo-Steuerventil 7 steuert ein Verhältnis des Druckes, der aus einer Druckluftquelle Psu dem rechten hydrostatischen Puffer 4 zugeführt wird, zu dem Druck, der von der Druckluftquelle Psu dem linken hydrostatischen Puffer 5 zugeführt wird, so, daß die Differenz zwischen dem Verschiebesignal H und dem Referenzsignal Hc den Wert Null annimmt, und daß der bewegliche Gegenstand 1 an der dem Referenzsignal entsprechenden Stelle positioniert wird.
Das bedeutet, daß die Vorrichtung gemäß Fig. 1 einen Fehler bezüglich des Referenzsignals Hc feststellt und eine dem Fehler entsprechende Kraft durch die hydrostatischen Puffer 4, 5 dem beweglichen Körper 1 aufprägt, welcher der Gegenstand, dessen Stellung zu bestimmen ist, entspricht, so daß die Stellung des beweglichen Gegenstandes 1 korrigiert wird.
Die zwischen den Differenzverstärker 10 und den Servo-Verstärker 12 geschaltete Kompensationsschaltung 11 dient zur Einstellung des Dauerzustands der Vorrichtung.
Mit der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ausgeführte Versuche ergaben die folgenden Ergebnisse.
Bei den Versuchen wurden die folgenden Bauteile unter den nachstehend aufgeführten näheren Umständen verwendet:

Gewicht des beweglichen Gegenstandes 1 20kg
Wirksame Schnittfläche jedes hydrostatischen Puffers 4, 5 63,8 cm²
Spaltlänge zwischen beweglichem Gegenstand 1 und Halteteil 3 50 µm
Dem Servo-Steuerventil 7 zugeführter Druck 40 kg/cm²
Empfindlichkeit des Verschiebedetektors 9 400 mV/µm

Fig. 2 zeigt das Testergebnis, welches den Gleichgewichtszustand der Vorrichtung aus Fig. 1 erläutert. In Fig. 2 ist ein Fehler &epsi; auf der Ordinate als Funktion der Größe des Referenzsignals Hc aufgetragen, welche auf der Abszisse abgetragen ist. Das Referenzsignal Hc wurde dem Differenzverstärker 10 als Spannungssignal entsprechend dem Verschiebebetrag der Bestimmungsposition zugeführt, die von dem Verschiebe-Ausgangssignal des Verschiebedetektors 9 festgestellt wurde, wobei der Fehler &epsi; als Ausgangssignal aus dem Differenzverstärker 10 festgestellt wurde. Wie man aus Fig. 2 entnimmt, ist die die Beziehung zwischen der Größe des Referenzsignals Hc und dem Fehler &epsi; darstellende Kurve nicht rechtwinklig. Wenn die Größe des Referenzsignals Hc erhöht wird, nimmt der Fehler e ab. Wenn das Referenzsignal Hc 24 µm übersteigt, ist es unmöglich, die Position des beweglichen Gegenstandes 1 festzustellen. Umgekehrt, wenn die Größe des Referenzsignals Hc abnimmt, wird der Fehler größer. Die Vorrichtung kann den beweglichen Gegenstand 1 über eine Strecke von ±24 µm bewegen, wenn der Spalt zwischen beweglichem Gegenstand 1 und dem Halteteil 3 einen Wert von 50 µm annimmt. Der bewegliche Gegenstand 1 kann mit einer Genauigkeit von 0,06% des Fehlers &epsi; bezüglich der maximalen Größe des Referenzsignals Hc von 24 µm positioniert werden, und mit einer Genauigkeit von 0,17% des Fehlers &epsi; bezüglich der Größe des Referenzsignals Hc von 2 µm.
Wenn ein Verschiebedetektor mit hoher Empfindlichkeit verwendet wird, ist es möglich, einen beweglichen Körper mit einem Fehler in der Größenordnung von 0,0001 µm zu positionieren, wenn die Größe des Referenzsignals in der Größenordnung von 0,01 µm liegt, wobei die Biegefestigkeit in der Größenordnung von 10³ kg/µm in Antriebsrichtung des beweglichen Gegenstandes liegt.
Fig. 3 bis 5 zeigen eine andere Ausführungsform. In Fig. 3 bis 5 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine an ihrem linken Ende durch eine Gruppe von vier hydrostatischen Puffern 12 a, 12 b, 12 c, 12 d und an ihrem rechten Ende durch eine Gruppe von vier hydrostatischen Puffern 13 a, 13 b, 13 c, 13 d gelagerte Rotationswelle. Die Rotationswelle 1 wird von einem nicht dargestellten Antriebsmechanismus in Umdrehung versetzt.
Gemäß Fig. 4 lagert ein Paar gegenüberliegender hydrostatischer Puffer 12 a und 12 b die Welle 1 in Y-Richtung und die übrigen hydrostatischen Puffer 12 c und 12 d lagern die Welle 1 in X-Richtung.
In ähnlicher Weise lagert ein Paar gegenüberliegender hydrostatischer Puffer 13 a und 13 b die Welle in Y-Richtung und die restlichen hydrostatischen Puffer 13 c und 13 d lagern die Welle 1 in X-Richtung, wie Fig. 5 zeigt.
Wie Fig. 3 und 4 erkennen lassen, werden die Drücke Pa und Pb von einem Servo-Steuerventil 7 durch feste Drosseln 15 a und 15 b den hydrostatischen Puffern 12 a und 12 b zugeführt.
Ein konstanter Druck Ps 2 wird durch feste Drosseln 15 c und 15 d den hydrostatischen Puffern 12 c und 12 d zugeführt. Ein konstanter Druck Ps 3 wird über Drosseln 16 a bis 16 d den hydrostatischen Puffern 13 a bis 13 d zugeführt.
Für die Feststellung einer Verschiebung der Rotationswelle 1 in radialer Richtung ist ein erster Verschiebedetektor 17 vorgesehen. Außerdem ist ein Drehwinkeldetektor 18 zur Feststellung eines Drehwinkels R der Rotationswelle 1 vorgesehen. Der von dem Drehwinkeldetektor 18 festgestellte Drehwinkel R wird einem ersten Referenzsignalgeber 33 zugeführt.
Der erste Referenzsignalgeber 33 enthält gespeichert ein vorgegebenes Korrektursignal Δ Yc und gibt ein Positionsvergleichs- Referenzsignal Δ Yc( R) an einen Differenzverstärker 10 in Abhängigkeit von einem von dem Drehwinkeldetektor 18 gelieferten Rotationswinkelsignal R ab.
Das Korrektursignal Δ Yc definiert eine Korrekturgröße pro eine Umdrehung der Rotationswelle 1, die nötig ist, um die Rotationswelle 1 ohne Abweichung von einem Rotationszentrum umlaufen zu lassen, und wird von dem ersten Referenzsignalgeber 33 in Abhängigkeit von dem Rotationswinkelsignal R ausgelesen, so daß ein Positionsvergleichs-Referenzsignal Δ Yc(R) erzeugt wird, das den Korrekturbetrag einer Abweichung vom Rotationszentrum repräsentiert.
Das Positionsvergleichs-Referenzsignal Δ Yc( R) wird dem Differenzverstärker 10 zugeleitet und führt zu einem Fehlersignal zwischen dem Positionsvergleichs-Referenzsignal Δ Yc( R) und einem Ausgangssignal Δ Y( R), das von dem ersten Verschiebedetektor 17 geliefert wird und einen Verschiebebetrag der Rotationswelle 1 repräsentiert. Das auf diese Weise erhaltene Fehlersignal wird vom Differenzverstärker 10 durch eine Kompensationsschaltung 11 und einem Servo- Verstärker 12 dem Servo-Steuerventil 7 zugeleitet. Die Kompensationsschaltung 11 arbeitet zur Verbesserung ihrer Eigenschaften, beispielsweise des Gleichgewichtszustandes der Vorrichtung.
Das Servo-Steuerventil 7 steuert ein Verhältnis des Druckes Pa, der dem hydrostatischen Puffer 12 a zugeführt wird, zu dem Druck Pb, der dem hydrostatischen Puffer 12 b zugeführt wird, entsprechend dem Steuersignal I, das aus dem Servo- Verstärker 12 ankommt. Das Servo-Steuerventil 7 wird mit einem konstanten Druck Ps 1 versorgt. Wenn das Verhältnis des Druckes Pa zum Druck Pb sich verändert, kommen die Kräfte zwischen den hydrostatischen Puffern 12 a und 12 b außer Gleichgewicht. Als Folge wird die Rotationswelle 1 in Y-Richtung so bewegt, daß sie ihre Stellung in Y-Richtung verändert. Diese Verschiebung der Rotationswelle 1 in Y-Richtung wird im Vergleich mit dem Referenzsignal Δ Yc in eine solche Richtung ausgeführt, daß die Verschiebung des Rotationszentrums der Rotationswelle 1 , d. h. die Abweichung von ihrem Rotationszentrum, eliminiert wird.
Der Verschiebebetrag der Rotationswelle 1 in Y-Richtung wird von dem ersten Verschiebedetektor 17 festgestellt, der das Ausgangssignal Δ Y( R) abgibt und dadurch kann dann die Abweichung vom Rotationszentrum korrigiert werden. Die Differenz zwischen dem Ausgangssignal Δ Y(R) und dem Positionsvergleichs-Referenzsignal Δ Yc(R) und dem ersten Referenzsignalgeber 33 wird dem Servo-Steuerventil 7 als Steuersignal I zugeführt.
Die in den Fig. 3 bis 5 dargestellte Ausführungsform sowohl der Feststellung der Verschiebung wie der Korrektur der Positionsabweichung der Rotationswelle 1 werden nur in Y-Richtung ausgeführt. Es ist zweckmäßig, sowohl die Feststellung der Verschiebung wie die Korrektur der Position der Rotationswelle 1 auch in X-Richtung zur Korrektur einer rotatorischen Oszillation mit einer höheren Genauigkeit auszuführen.
Fig. 6 und 7 zeigen eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung, die eine Positionierung einer Rotationswelle 1 sowohl in Y-Richtung wie auch in X-Richtung durchführt. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein zweiter Verschiebedetektor 17&min; zur Feststellung der Verschiebung der Rotationswelle 1 in X-Richtung zusätzlich zu dem oben erwähnten ersten Verschiebedetektor 17 zur Feststellung der Verschiebung der Rotationswelle 1 in Y-Richtung vorgesehen (Fig. 6). Außerdem ist eine Vorrichtung zur Korrektur der Abweichung der Rotationswelle 1 in X-Richtung vorgesehen, die die gleiche ist wie die vorstehend beschriebene Vorrichtung für eine Korrektur in Y-Richtung (Fig. 3). Beide Mechanismen sind in Aufbau und Betriebsweise im wesentlichen gleich, so daß die entsprechenden Bauteile der Vorrichtung für eine Korrektur in X-Richtung mit den gleichen, jedoch mit einem Strich versehenen Bezugszeichen versehen sind wie die entsprechenden Teile aus der Vorrichtung zur Korrektur der Abweichung der Rotationswelle 1 in Y-Richtung, wie man aus Fig. 7 erkennt.
Außerdem können die hydrostatischen Puffer 13 a bis 13 d zur Lagerung des rechten Endes der Rotationswelle 1 gemäß Fig. 3 und 5 auch in der Vorrichtung zur Korrektur der Abweichung der Rotationswelle 1 in Y-Richtung oder auch in derjenigen zur Korrektur der Abweichung in X- und Y-Richtung vorgesehen sein, so daß die rotatorische Oszillation an beiden Enden der Rotationswelle 1 korrigiert werden kann. In diesem Falle ist es möglich, eine höhere Rotationsgenauigkeit der Rotationswelle 1 zu erhalten.
Die zwischen dem Servo-Steuerventil und jedem der hydrostatischen Puffer eingeschaltete Drossel kann schließlich unter Berücksichtigung der Eigenschaften des Servo-Steuerventils weggelassen werden.
Fig. 8 und 9 zeigen eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung, die einen Gegenstand 1 so positionieren kann, daß er eine geradlinige Bewegung längs einer Führungsfläche 22 ausführt. In dieser Ausführungsform ist der geradlinig bewegte Gegenstand 21 an seiner Unterseite mit einem hydrostatischen Puffer 23 zu seiner Lagerung mit gegebener Höhe und an seinen Seitenflächen mit zwei Gruppen von hydrostatischen Puffern 24 a, 24 b und 25 a, 25 b zur Lagerung des geradlinig bewegten Gegenstandes 21 in X-Richtung senkrecht zur Führungsfläche 22 ausgerüstet.
Wenn der geradlinig bewegte Gegenstand 21 einer Antriebskraft von einem nicht dargestellten Antriebsmechanismus unterworfen wird, kann der Gegenstand in Y-Richtung, d. h. parallel zur Führungsfläche 22, sich bewegen. Die Stellung des Gegenstandes 21 in Y-Richtung wird durch die Stellung eine zweiten Verschiebedetektors 27 festgestellt, der am rechten Ende des Gegenstandes 21 befestigt ist, und zwar relativ zu einer Signalplatte 26, die an der Führungsfläche 22 befestigt ist. Die Stellung des geradlinig bewegten Gegenstandes 21 in X-Richtung wird von einem ersten Verschiebedetektor 28 festgestellt, der an der Oberseite des Gegenstandes 21 befestigt ist. Die hydrostatischen Puffer 24 a und 24 b werden mit Drücken von dem Servo-Steuerventil 7 durch Drosseln 29 a und 29 b versorgt. Folglich wird die Position des Gegenstandes 21 in X-Richtung durch jene Drücke bestimmt, die in den Drosseln 29 a und 29 b wirken. Um diese Drücke zu steuern, ist ein erster Referenzsignalgeber 33, ein Differenzverstärker 10, eine Kompensationsschaltung 11 und ein Servo-Verstärker 12 vorgesehen. Diese Bauteile sind im wesentlichen die gleichen wie jene in der vorher beschriebenen Ausführungsform und sind daher mit den gleichen Bezugszeichen wie jene versehen. Der erste Referenzsignalgeber 33&min; speichert ein Referenzsignal Δ Xc, das vorher zum Zwecke der Korrektur der Hin- und Herbewegung des Gegenstandes 21 in X-Richtung in einem Bewegungsbereich des Gegenstandes 1 in Y-Richtung erzeugt worden war, und erzeugt ein Positionsvergleichs- Referenzsignal Δ Xc (y) in Abhängigkeit von einem Signal y, das aus dem Verschiebedetektor 27 in Y-Richtung abgegeben wurde. Der Differenzverstärker 10 bildet eine Differenz zwischen dem Positionsvergleichs-Referenzsignal Δ Xc (y) und einem Verschiebesignal Δ X (y), das aus dem Verschiebedetektor 28 abgegeben wurde. Folglich wird die Stellung des Gegenstandes 21 automatisch auf seine vorbestimmte Stellung ausgerichtet.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Stellung des Gegenstandes 21 als Verschiebung relativ zur Führungsfläche 22 festgestellt. Alternativ kann eine Referenzfläche mit einer hohen Präzision statt der Führungsfläche 22 vorgesehen sein, und die Position des Gegenstandes 21 kann als seine Verschiebung relativ zu dieser Referenzfläche festgestellt werden, wodurch es möglich wird, den Gegenstand 21 noch genauerer zu positionieren.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen werden die Referenzsignale einschließlich des Positionsvergleichs-Referenzsignals Δ Yc(R) auf der Basis des Ergebnisses bestimmt, as durch eine vorherige Messung der Größe einer rotatorischen oder einer hin- und hergehenden Bewegung des zu regelnden Gegenstandes erhalten werden. Da die Größe der rotatorischen oder der Hin- und Herbewegung des zu regelnden Gegenstandes, der von den hydrostatischen Puffern übertragen wird, von der Genauigkeit in der Konfiguration jedes Bauteils des hydrostatischen Lagermechanismus' abhängt, können die Referenzsignale einschließlich des Positionsvergleichs-Referenzsignals Δ Yc(R) analytisch durch das Ergebnis bestimmt werden, das durch genaue Messung der Genauigkeit in der Konfiguration dieser Bauteile erhalten wird.

Claims

1. Vorrichtung zur Lageregelung eines beweglichen Gegenstandes, der in einem ortsfesten Halte- und Führungsteil hydraulisch gelagert ist, das mindestens zwei hydrostatische, mit konstantem oder variablem Druck versorgte Puffereinrichtungen aufweist, wobei die Anordnung zur Lageregelung einen die Lageverschiebung des Gegenstandes gegenüber dem Halte- und Führungsteil erfassenden und ein dem Stellungs- und Istwert entsprechendes Signal abgebenden ersten Verschiebedetektor, einem ein Signal für die Sollstellung des Gegenstandes gegenüber dem Halte- und Führungsteil abgebenden ersten Referenzsignalgeber, einem mit dem Ausgang des ersten Verschiebedetektors und des ersten Referenzsignalgebers verbundenen ersten Differenzverstärkers, dessen Ausgang unmittelbar oder über eine Kompensationsschaltung mit nachgeschaltetem Servo-Verstärker ein der Differenz zwischen dem der Verschiebung proportionalen Signal und dem Sollwertsignal entsprechendes Steuersignal an ein mit den hydrostatischen Puffereinrichtungen verbundenes Servo- Steuerventil abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Rotations- oder Translationsstellung des Gegenstandes (1, 21) erfassender Stellungsdetektor (18) oder (27) ein Stellungssignal (R) oder (Y) an den ersten Referenzsignalgeber (33) abgibt, in dem ein Korrektursignal (Δ Y _c, Δ X _c) zur Korrektur der radialen oder seitlichen Verschiebung des Gegenstandes (1, 21) gespeichert ist und daß der Referenzsignalgeber (33) in Abhängigkeit von der Rotations- oder Translationsstellung des Gegenstandes (1, 21) ein Positionsvergleichs-Referenzsignal (Δ X _c(R); Δ Y _c(R); Δ X _c (Y)) an den Differenzverstärker (10) abgibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellungsdetektor bei einer hydraulisch gelagerten Rotationswelle (1) aus einem Drehwinkeldetektor (18) besteht, der ein dem Rotationswinkel der Rotationswelle entsprechendes Rotationswinkelsignal (R) an den ersten Referenzsignalgeber (33) abgibt, der einen Eingang des ersten Differenzverstärkers (10) in Abhängigkeit von dem vom Drehwinkeldetektor (18) abgegebenen Rotationswinkelsignal (R) mit dem Positionsvergleichs-Referenzsignal (Δ Y _c(R)) beaufschlagt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Verschiebedetektor ( 17) zur Feststellung der Verschiebung der Rotationswelle (1) in einer ersten radialen Richtung (Y) und ein zweiter Verschiebedetektor (17&min;) zur Feststellung der Verschiebung der Rotationswelle (1) in einer zweiten radialen Richtung senkrecht zur erstgenannten Richtung (X) vorgesehen sind, daß die Ausgangssignale Δ Y(R) und Δ X(R) je einem Eingang des ersten und eines zweiten Differenzverstärkers (10, 10&min;) zugeführt werden, wobei deren andere Eingänge mit dem Ausgangssignal je eines ersten und zweiten Referenzsignalgebers (33, 33&min;) verbunden sind, wobei die Referenzsignalgeber (33, 33&min;) eingangsseitig sowohl mit dem Rotationswinkelsignal (R) beaufschlagt sind und zur Korrektur der radialen Verschiebung vorgegebene Referenzsignale (Δ Y _c; Δ X _c) gespeichert enthalten und Positionsvergleichs-Referenzsignale (Δ Y _c(R)) bzw. Δ X _c(R)) abgegeben und daß die vom ersten und zweiten Differenzverstärker (10, 10&min;) abgegebenen Signale über Servo-Verstärker (12, 12&min;) als Servo- Steuersignale (I) an ein in der betreffenden radialen Richtung (X, Y) angeordnetes Paar hydrostatischer Puffer (12 a-12 d, 15 a-15 d) zur Korrektur der Abweichung der Rotationswelle (1) in der einen Richtung (Y) und/oder in der Richtung senkrecht dazu (X) abgegeben werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für einen eine geradlinige Bewegung längs einer Führungsfläche ausführenden beweglichen Gegenstand das erste Signal aus einem Verschiebesignal Δ X (Y) besteht, das von einem ersten Verschiebedetektor (28) in Abhängigkeit von einer relativen seitlichen Verschiebung (Δ X) zwischen dem beweglichen Gegenstand (21) und der Führungsfläche (22) senkrecht zur Bewegungsrichtung Y des beweglichen Gegenstandes abgegeben wird, daß ein die Stellung des beweglichen Gegenstandes (21) in Richtung parallel zur Führungsfläche (22) erfassender zweiter Verschiebedetektor (27) ein Signal Y an den Eingang eines ersten Referenzsignalgebers (33) legt in dem ein Referenzsignal (Δ X _c) zur Korrektur der oszillierenden seitlichen Verschiebungen des bewegten Gegenstandes (21) gespeichert ist und der ein Positionsvergleichs-Referenzsignal Δ X _c (Y) in Abhängigkeit vom Verschiebesignal Y an einen nachgeschalteten ersten Differenzverstärker (10) abgibt und daß das Ausgangssignal des ersten Differenzverstärkers (10) über die Kompensationsschaltung (11) und den Servo- Verstärker (12) auf ein Servo-Steuerventil (7) gegeben wird, das das Druckverhältnis zweier hydrostatischer Puffer (24 a, 24 b bzw. 25 a, 25 b) in Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung Y steuert.