DE3009939A1

DE3009939A1 - Drehwegsteuersystem

Info

Publication number: DE3009939A1
Application number: DE19803009939
Authority: DE
Inventors: Willes W. Fort Lauderdale Fla. Reeder
Original assignee: FAIL SAFE IND Inc
Current assignee: FAIL SAFE IND Inc
Priority date: 1980-01-25
Filing date: 1980-03-14
Publication date: 1981-07-30

Description

Drehwegsteuersystem Digitalsteuersysteme sind an sich bekannt. Beispielsweise beschreiben die US-Patentschriften 4 159 445 und 3 723 843 Steuersysteme, bei welchen in einer Werkzeugmaschine eine Bremsung verwendet wird. Die US-Patentschriften 3 995 206 und 3 493 827 sind auf die Verwendung grober und feiner Regelungen in einer Werkzeugmaschine gerichtet. Nach der US-Patentschrift 3 604 998 ist die Verwendung eines Eingabemagnetbandes in einer Werkzeugmaschine vorgesehen. Solche Systeme sind ziemlich kompliziert. Es bestand daher ein Bedarf für ein einfaches System, welches eine Werkzeugmaschine oder eine andere drehgesteuerte Vorrichtung so steuert, daß sie sich mit einer bestimmten Anzahl von Graden dreht und genau an diesem Punkt anhält.
Die Erfindung ist ein Drehwegsteuersystem, welches Bits zur Steuerung einer Werkzeugmaschine oder einer anderen drehgesteuerten Vorrichtung zählt derart, daß es sich mit einer bestimmten Zahl von Umdrehungen plus einer bestimmten Zahl von Graden dreht und dann anhält. Das System besitzt einen ersten Zähler zur Bestimmung, wann die gewünschten Umdrehungen erreicht worden sind und einen zweiten Zähler zur Bestimmung, wann die gewünschte Zahl von zusätzlichen Graden erreicht worden ist. Informationsbita werden den Zählern von einem Eingabemagnetband zugeführt. Die Werkzeugmaschine oder andere drehgesteuerte Vorrichtung wird durch eine magnetische Bremse aufgrund von Signalen aus den Zählern angehalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein unkompliziertes System zum Anhalten einer drehgesteuerten Vorrichtung nach einer bestimmten Zahl von Umdrehungen plus einer bestimmten Zahl von Graden zu entwickeln.
Ferner gehört es zur Aufgabe der Erfindung, Bits zu zählen, die proportional den Umdrehungen und Graden sind und eine Bremse aufgrund einer bestimmten Zählung zu betätigen, um die drehgesteuerte Vorrichtung an dem gewünschten Punkt anzuhalten.
Weiter gehört es zur Aufgabe der Erfindung, eine grobe und feine Zählung in einem Drehwegsteuersystem vorzusehen.
Desgleichen gehört es zur Aufgabe der Erfindung, das Drehwegsteuersystem dadurch zurückzusetzen,daß der Motorbetrieb für den Rest der Drehung, während welcher die drehgesteuerte Vorrichtung angehalten war, fortzusetzen.
Im Folgenden wird die Erfindung beispielsweise in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert und zwar zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Drehwegsteuersystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2 eine Schnittansicht einer Vorrichtung mit einem Eingabemagnetband für das System sowie eine magnetische Bremse für das System und Fig. 3 eine Ansicht im Schnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 2.
Vor der Erläuterung der dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist zu erwähnen, daß die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Einzelheiten der gezeigten besonderen Ausführungsform beschränkt ist, da die Erfindung auch in anderen Ausführungsformen gestaltet werden kann. Ferner soll die hier verwendete Terminologie allein für die Beschreibung dienen und nicht beschränken$ ausgelegt werden.
Das Drehwegsteuersystem 10 besitzt einen Magnetbandkopf 12, der einen Teil einer Vorrichtung 14 bildet, die ferner eine magnetische Bremse 16 umfaßt. Der Bandkopf 12 wird durch Flußveränderungen betätigt, die auf einem Magnetband 18 aufgezeichnet sind, welches auf einer Trommel 20 angeordnet ist, die ihrerseits auf der drehbaren Welle 22 angeordnet ist. Die drehbare Welle 22 kann gemeinsam mit oder proportional zur Welle einer Werkzeugmaschine oder anderen drehgesteuerten Vorrichtung angetrieben werden. Bei manchen Anwendungsfälleo besteht ein Bedarf für ein System, das eine Werkzeugmaschine oder andere drehgesteuerte Vbrrichtung nach einer bestimmten Anzahl von Umdrehungen plus- einer bestimmten Anzahl von zusAtzlichen Graden anhält. Bei dem erfindungsgemäßen System kann, wenn die Welle 22 angehalten wird, eine Werkzeugmaschine oder andere drehgesteuerte Vorrichtung gleichzeitig angehalten. werden. Die Anhaltefunktion wird von der magnetischen Bremse 16 ausgeUbt, die entsprechend der Zählung der dem System 10 vom Bandkopf 12 gelieferten Informa-tionsbits wirkt.
Bei dem dargestellten besonderen System werden Flußveränderungen, die Informationsbits darstellen, auf dem Band 18 mit einem solchen Abstand aufgezeichnet, daß ein Bit bei jeder Drehung von 0,010 der Welle 22 erhalten wird. Diese Bits werden durch einen Gleichstromverstärker 20 verstärkt und über eine Leitung 22 einem voreinstellbaren Zähler 24 zugeführt sowie dem Setzeingang eines Flipflop 26. Der Zähler 24 wird hier als zweiter Zähler bezeichnet. Ferner ist ein weiterer Zähler 28 vorgesehen, der als erster Zähler bezeichnet wird. Die Bits vom Bandkopf 12 werden über einen 1 : 100 Untersetzer 30 und einen 1 : 360 Untersetzer 32 geleitet, um Signale an die Leitung 34 zu geben, welche ein Bit je Umdrehung der Welle 22 enthält. Diese Signale werden über eine Leitung 36 einem ersten voreinstellbaren Zähler 28 und über eine Leitung 38 einem Rücksetz-Flipflop 40 zugeführt.
Die gleichen Signale werden über eine Leitung 42 einem UND-Glied 44 zugeführt, welche einen dritten Zähler 46 zur Zählung der Umdrehungen je Minute steuern. Der andere Eingang 48 des UND-Gliedes 44 wird mit einem Bit je Minute von einer Teilerschaltung 50 beliefert, das ein 60 Hz-Signal von einer geeigneten Stromquelle auf nimmt. Der Zahl ler 46 zählt die Zahl der Impulse j-e Minute und der Zählungsausgang wird über eine Verriegelungsschaltung 52 einem.
Anzeigefeld 54 zur Darstellung der Zählung als Undrehungen je Minute zugeführt.
Ein Eingabebefehl, der zum Starten des Systems dient, erscheint am Anschluß 56. Der Anschluß 56- ist mit dem ersten voreinstellbaren Zähler 28 durch eine Leitung 58 und- mit einer Flipflopschaltung 60 durch eine Leitung 62 verbunden. Der Eingabebefehl bewirkt die Voreinstellung des ersten Zählers 28 auf die gewünschte Zahl von Gesamtumdrehungen, die in einen mit dem Zähler 28 verbundenen digitalen Vorwählschalter 64 eingegeben worden sind. Der Eingabebefehl wird ferner über die Leitung 62 dem Flipflop 60 zugeführt, um dieses zurückzusetzen. Wenn der Eingabebefehl aufhört, beginnt der erste Zähler 28 in Umdrehungsteilbeträgen den Impulseingang zu wählen, der von den Schaltungen 12, 20, 30 und 32 zugeführt wird. Der Eingabebefehl wird über die Leitung 66 dem Flipflop 68 zugeführt, der durch diesen Eingabebefehl gesetzt wird. Durch das Setzen des ersten Flipflop 68 wird der Gleichstrommotor 70 in Gang gesetzt, der die Werkzeugmaschine und die Welle 22 antreibt, dadurch, daß eine Leistung dem Motor 70 über das ODER-Glied 72 und den Gleichstromverstärker 74 zugeführt wird, welche zwischen dem Motor und dem ersten Flipflop 68 geschaltet sind. Durch den Eingabebefehl wird das Flipflop 60 zurückgesetzt, um die Bremse 16 zu lösen.
Wenn der erste Zähler bzw. Aufwärts zähler 28 die Gesamtumdrehungszahl erreicht, die in ihn durch dendigitalen Vorwählschalter 64 eingesetzt worden ist, (bei dem dargestellten Beispiel 1762 Umdrehungen, wird auf der Leitung 76 ein gleiches 1-Signal erzeugt. Dieses Signal wird dem Rücksetzeingang des Flipflop 68 zugeführt und ferner über den digitalen Vorwählschalter 78 dem zweiten voreinstellbaren Aufwärtszähler 24. Das gleiche Signal belastet den zweiten Aufwärts zähler 24 mit einer gewünschten Zahl von Graden, die in den digitalen Vorwählschalter 78 eingesetzt worden sind. Obwohl das erste Flipflop 68 durch das Signal auf der Leitung 76 zurückgesetzt wird, wird der Motorbetrieb durch die Impulse fortgesetzt, die dem zweiten Flipflop 26 über die Leitung 22 zugeführt werden.
Das zweite Flipflop 26 liefert eine Leistung über das ODER-Glied 80 und das ODER-Glled 72 an den Motor 70, so daß der Motorbetrieb seinen Fortgang nimmt.
Wenn der zweite Aufwärts zähler 24 einen frühen Zählpunkt erreicht, der kurz vor dem Erreichen der voreingestellten Zählung liegt, wird auf der Leitung 82 ein früher Zählausgang erzeugt, welcher das magnetische Bæni 16 durch Signale betätigt, die über das Flipflop 60, das ODER- Glied 84 und den Gleichstromverstärker 86 zugeführt werden. Dieses frühe Zählsignal auf der Leitung 82 erscheint früh genug, um die Welle 22 und die Werkzeugmaschine mit einer genauen Zahl von Graden anzuhalten, die in den digitalen Vorwählschalter 78 eingegeben worden ist, und ein Ausgang gleich 2 erscheint auf der Leitung 88, welcher das Flipflop 26 zurücksetzt und den Motor 70 durch die Ausgänge abschaltet, die durch die ODER-Glieder 80 und 72 zugeführt worden sind.
Wenn ein Zurücksetzbefehl am Anschluß 90 erscheint, wird das vierte Flipflop 40 in der Weise gesetzt, in der ein Signal auf der Leitung 92 erzeugt wird, welche es über das ODER-Glied 84 und den Verstärker 86 mit der magnetischen Bremse 16 verbindet und über die ODER-Glieder 80 und 72 und den Verstärker 74 mit dem Gleichstrommotor 70. Durch das Setzen des Flipflop 40 wird der Motor 70 betätigt und die Bremse 16 gelöst, so daß die letzte unvollständige Drehung als Folge des Rücksetzbefehls vervollständigt werden kann. Hierdurch wird das System auf Null zurückgesetzt in Bereitschaft für den nächsten Arbeitszyklus. Das nächste Bit auf der Leitung 38 setzt das vierte Flipflop 40 zurück, um den Motor 70 anzuhalten und die Bremse 16 wieder anzuziehen.
Die magnetische Bremse 16 ist in Fig. 2 und 3 gezeigt.
Sie besteht aus einem Rotor 100, der durch die Welle 22 innerhalb eines magnetischen Fluids 102 im Gehäuse 104 gedreht wird. Polschuhe 106 und 108 ragen auf entgegengesetzten Seiten des Rotors 100 in das Gehäuse und diese Pol schuhe 106 und 108 weisen geriffelte Flächen 110 und 112 auf. Der Rotor 100 ist ebenfalls mit einem geriffelten Umfang 114 versehen. Wicklungen 116 und 118 auf den Polschuhen 106 und 108 sind in Reihe geschaltet, so daß, wenn ein Strom der magnetischen Bremse 16 über die Leitung 82 des Systems nach Fig. 1 zugeführt wird, die in dem magnetischen Fluid innerhalb des Gehäuses 104 fein verteilten Ferritteilchen ausgefluchtet werden und der Drehung des Rotors 100 Widerstand leisten, wodurch der Rotor 70 rasch gebremst wird. Auf diese Weise wird die Werkzeugmaschine sowie die Welle 22 angehalten.
Das magnetische Fluid 102 ist im Gehäuse 104 durch einen Dichtungsring 120 abgedichtet. Die Welle 22 ist in Lagern 124 und 126 gelagert.
Ende der Beschreibung.

Claims

Patentansprüche: 1. Drehwegsteuersystem zur Positionierung des Rotors, gekennzeichnet durch einen ersten und einen zweiten Zähler (28, 24) zum Zählen der den Drehzuwachsbeträgen des Rotors (100) proportionalen Bits; eine Anordnung zum Setzen des ersten Zählers zur Zählung einer bestimmten Gesamtumdrehungszahl des Rotors und dann Zufuhr einer ersten Ausgabe; eine Anordnung zum Setzen des zweiten Zählers (24) zum Zählen einer bestimmten Anzahl von.Zuwachsgraden einer Umdrehung über die Gesamtumdrehungszahl hinaus und dann Zufuhr einer zweiten Ausgabe; ein Eingabeorgan, das durch den Rotor (100) betätigt wird, um Bits, welche die Umdrehungen des Rotors darstellen, dem ersten Zähler (28) zuzuführen und Bits, welche die Zuwachsgrade einer Umdrehung des Rotors darstellen, dem zweiten Zähler (24) zuzuführen; einen Motor (70) für den Drehantrieb des Rotors (100); eine Bremse (16) zum Anhalten des Rotors (100); eine Starteinrichtung zum Ingangsetzen des Motors und der Zählung des ersten Zählers (28); eine erste Ausgabeanordnung, welche auf die erste Ausgabe anspricht, um die Zählung des zweiten Zählers (24) in Gang zu setzen; und eine zweite Ausgabeanordnung, welche auf die Ausgabe des zweiten Zählers anspricht, um den Motor anzuhalten und die Bremse anzuziehen nach der erwähnten bestimmten Gesamtumdrehungszahl des Rotors plus der erwähnten bestimmten Zahl von Gradzuwachsbeträgen.
2. Drehwegsteuersystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Zurücksetzelemente, die mit der Bremse (16) und dem Motor gekuppelt sind, um den Motor wieder in Gang zu setzen und die Bremse ausreichend lang zu lösen, damit der Rotor (100) die letzte Umdrehung vervollständigen kann.
3. Drehwegsteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingabeorgan eine Magnetbandtrommel (20) aufweist, auf der Flußveränderungen aufgezeichnet sind, um eine bestimmte Zahl von Bits je Umdrehungsgrad derselben zu erhalten.
4. Drehwegsteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse (16) eine magnetische Bremse ist, bei welcher magnetische Teilchen ausgefluchtet werden und sich binden, um die Bremse anzuziehen.
5. Drehwegsteuersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingabeorgan eine Magnetbandtrommel (20) aufweist, auf der Flußveränderungen aufgezeichnet werden, um eine bestimmte Anzahl von Bits je Drehungsgrad derselben zu erhalten.
6. Drehwegsteuersystem nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Rücksetzorgan, das mit der Bremse und dem Motor gekoppelt ist und dazu dient, den Motor von neuem in Gang zu setzen und die Bremse ausreichend lang zu lösen, damit der Rotor die letzte Umdrehung vervollständigen kann.
7. Drehwegsteuersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Ausgabeanordnung je eine Flipflop-Schaltung aufweisen.
8. Drehwegsteuersystem nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen dritten Zähler, bei dem Zeitbasisbits zum Zählen der Umdrehungen je Minute erscheinen