DE3340527A1

DE3340527A1 - Servosystem

Info

Publication number: DE3340527A1
Application number: DE19833340527
Authority: DE
Inventors: Mitsutoyo Machida Tokyo Kikuno
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1982-11-09
Filing date: 1983-11-09
Publication date: 1984-05-10
Also published as: US4565950A

Description

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Anwaltsakte: 33 121

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Servosystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, und betrifft insbesondere ein Servosystem zum Steuern einer Anzahl beweglicher Gegenstände, so daß die Gegenstände sich zueinander zeitlich gesteuert bewegen. Die Antriebsquelle für jeden der Gegenstände kann ein Servomotor sein, obwohl die Anmeldung hierauf nicht beschränkt ist.

In einem herkömmlichen Servosystem, das zu dem vorstehend beschriebenen Zweck verwendet wird, wird eine Verzögerung beispielsweise zwischen zwei beweglichen Gegenständen dadurch ausgeglichen, daß die Erzeugung eines Antriebs-Startsignals für einen von ihnen um einen vorbestimmten Zeitabschnitt bezüglich der Erzeugung eines Antriebs-Startsignals für den anderen verzögert wird.

Wenn eine Steuerung so durchgeführt wird, daß zu einem Zeitpunkt To, wenn ein Gegenstand b der beweglichen Gegenstände eine Strecke zurückgelegt hat, um eine Position xb zu erreichen, der andere bewegliche Gegenstand a auch eine Position xa erreicht hat, gelten die folgenden Gleichungen:

,Vfa_}2

ota t ₊ Vfa

Vfa aa

und
30

= ^To

Vfb ab

wobei aa und ab Beschleunigungen sind, die auf die Gegenstände a und b beim Start oder beim Aufbau deren Bewegung wirken, und Vfa und Vfb Sollgeschwindigkeiten für die konstanten Geschwindigkeitsläufe der jeweiligen Objekte sind.

Folglich kann die Verzögerungszeit T_D folgendermaßen ausgedrückt werden:

T_D = To - TRa (3)

Die Voraussetzung, auf welche in diesem Zusammenhang hinzuweisen ist, ist die, daß die Beschleunigungen aa und ab so gewählt sind, um eine Beziehung TRa < To aufzubauen, und um eine Zeitgrenze bis zu dem Zeitpunkt To sicherzustellen,

_nwelche erzeugt wird durch

Vfa Vfb

Eine Schwierigkeit bei dem herkömmlichen, vorstehend beschriebenen System besteht darin, daß die Beschleunigung aa und ab in den Gleichungen empfindlich bezüglich der Kennwerte von Servomotoren, bezüglich Reibungswerten ,die sich während der Bewegung der Gegenstände entwickeln, bezüglich der Umgebungstemperatur, bezüglich Änderungen im Verlaufe der Zeit, sowie bezüglich anderer verschiedener Faktoren empfindlich sind.

Die Erfindung soll daher ein Servosystem schaffen, welches eine Anzahl beweglicher Objekte während deren Bewegung syn-

25chron steuert. Ferner soll ein Servosystem geschaffen werden, bei welchem die Bewegungen einer Anzahl Objekte mit einer wirtschaftlichen und einfachen Schaltungsausführung zeitlich gesteuert werden können. Gemäß der Erfindung ist dies bei einem Servosystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die

30Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Durch die Erfindung ist daher insgesamt verbessertes Servosystem geschaffen.

35Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein elektrisches Blockdiagramm eines Ser-

vosystems gemäß der Erfindung, und

Fig. 2 bis 4 Zeitsteuerdiagramme, welche die Arbeitsweise der Erfindung darstellen.

In Fig. 1 der Zeichnungen ist ein Servosystem gemäß der Erfindung in Form eines elektrischen Blockdiagramms dargestellt. Das Servosystem weist im allgemeinen eine erste Steuerschaltung I für einen beweglichen Gegenstand a und eine zweite Steuerschaltung II für einen beweglichen Gegenstand b auf. Nachstehend wird als Beispiel eine Steuerung der Gegenstände a und b beschrieben, die so, wie in Fig. dargestellt, zu einem Zeitpunkt T. durchgeführt wird, wenn der Gegenstand b eine Position xa erreicht.

Eine (nicht dargestellte) Antriebsstart-Befehlseinrichtung liefert ein Antriebs-Start-Befehlssignal an einen Mikrocomputer 10, welcher gemeinsam von den ersten und zweiten Steuerschaltungen 1 und II benutzt wird. Entsprechend dem Befehl erzeugt der Mikrocomputer 10 ein Antriebsstartsignal Fb für den Gegenstand b, Geschwindigkeitsdaten Ha und Hb, Vorwärts-/Rückwärtssignale La und Lb und Betriebsauswählsignale Ga und Gb_;wobei jeweils entweder eine Abtastarbeitsweise oder eine «* Ausgangsarbeitsweise (home mode of operation) gewählt wird. Die Geschwindigkeitsdaten Ha und Hb werden Digital-Analog-(D/A-)Umsetzern 12 bzw. 14 zugeführt. Der D/A-Umsetzer 12 erzeugt ein Bezugsgeschwindigkeitssignal Ca und der D/A-Umsetzer 14 erzeugt

"^ ein Bezugsgeschwindigkeitssignal Cb. Die Pegel dieser Bezugsgeschwindigkeitssignale Ca und Cb sind durch Ca1 und c-b1 in Fig. 4 dargestellt, welche Bezugsgeschwindigkeitspegel zu Zeitpunkten T2a, T4a, T5a, T2b, T4b und T5b wiedergibt. Zu diesem Zeitpunkt sind die Vorwärts-/ Rückwärtssignale La und Lb "vorwärts" und die Betriebsart-Wählsignale Ga und Gb sind die "Abtastbetriebsart".

Nach Verstreichen eines vorbestimmten Zeitabschnitts nach dem Erzeugen des Antriebsstartsignals Fb für den Gegenstand b, d.h. nach dem durch die Gl. (3) erzeugten Zeitabschnitt T wird das Antriebsstartsignal Fa für den Gegenstand a erzeugt. Das Signal Fa wird an einen Betriebsartwähler 18a angelegt, nachdem es durch eine Verzögerungsschaltung 16 (siehe Fig. 2) um einen Zeitabschnitt T verzögert ist.

Wie in Fig. 2 dargestellt, beschleunigen die Gegenstände a und b mit Beschleunigungen oa bzw. ab auf Sollgeschwindigkeit Vfa und Vfb. Wenn sich ein dem Gegenstand a zugeordneter Servomotor 20 dreht, erzeugt ein Impulsgenerator 24 Rückkopplungsimpulse Ea in einer gegenseitig verriegelten bzw. verblockten Beziehung zu der Motordrehbewegung.In ähnlicher Weise erzeugt bei der Drehbewegung eines Servomotors 22 ein Impulsgenerator 26 Rückkopplungsimpulse Eb. Die Rückkopplungsimpulse Ea und Eb werden Frequenz-Spannungs-(F/V-)Umsetzern 28 und 38 sowie dem Mikrocomputer 10 zugeführt. Jeder der F/V-Umsetzer 28 und 30 transformiert die ankommenden Rückkopplungsimpulse in Spannungen. Die Ausgänge der F/V-Umsetzer 28 und 30 werden jeweils durch Addierer 32 bzw. 34 zu den vorher angeführten Bezugsgeschwindigkeitssignalen Ca und Cb addiert. Die Servomotore 20 und 22 werden entsprechend Summierausgängen der Addierer 32 bzw. 34 angesteuert.

Die Impulssignale Ea und Eb werden jeweils durch Zähler COEa und COEb gezählt, welche einzeln in dem Mikrocomputer 10 untergebracht sind, obwohl es in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Die Gegenstände a und b gehen zu Zeitpunkten T1a bzw.

T1b in konstante Geschwindigkeitsläufe über. Wenn die Zeitpunkte Ta und Tb von den Zeitpunkten T1a und T1b, d.h. bei der Synchronzeit To verstrichen sind, nehmen die Gegenstände a und b Positionen xa bzw. xb ein. Zu diesem Zeitpunkt To erzeugen Synchronsignalgeneratoren 36 und 38, die jeweils

einen Detektor aufweisen Synchronsignale A bzw. B.

Sobald die Anzahl der jeweils in dem Mikrocomputer 10 gezählten Impulse Ea und Eb eins erreicht, was einer vorbestimmten Zeit T2a oder T2b entspricht, geht das zugeordnete Vorwärts-/Rückwärtssignal La oder Lb auf "rückwärts" über und die zugeordneten Geschwindigkeitsdaten Ha oder Hb werden geändert. Die Bezugsgeschwindigkeits-Signalpegel, die von den D/A-Umsetzern 12 und 14 zu diesem Zeitpunkt abgegeben worden sind, sind in Fig. 4 durch Ca2 bzw. Cb2 dargestellt.

Zu diesem Zeitpunkt kehren die Servomotoren 20 und 22 einzeln die Richtung ihrer Drehbewegung um, so daß die Gegenstände a und b jeweils in Richtung auf ihre Ausgangsposition (Startposition) beschleunigt werden. Zur selben Zeit beginnen die den Impulsen Ea und Eb zugeteilten Zähler dekrementiert zu werden.

Danach werden, wenn die Zählerstände der Impulssignale Ea und Eb auf Werte abgenommen haben, welche den Zeitpunkten T4a bzw. T4b entsprechen, die Geschwindigkeitsdaten Ha und Hb nacheinander entsprechend einer jeweils vorherbestimmten Anzahl von Impulsen geändert. Deren D/A-umgesetzte Ausgänge sind die schrittweisen Signalpegeländerungen zwischen denZeitpunkten T4a und T5a bzw. zwischen den Zeitpunkten T4b und T5b. Wenn die Impulszählstände mit den

^5 Werten übereinstimmen, welche den vorbestimmten Zeitpunkten T5a bzw. T5b entsprechen, gehen die Betriebsart-Wählsignale Ga und Gb von selbst von dem "Abtastbetrieb" auf den "Heimoder Ausgangsbetrieb" über.

Wenn jeder der Gegenstände a und b seine Ausgangsposition erreicht, erzeugt ein (nicht dargestellter) Ausgangspositionsfühler ein Heim- oder Ausgangssignal. Das Heimsignal wird durch den Addierer 46 oder 48 zu dem Bezugssignalausgang von dem Bezugssignalgenerator 40 oder 42 addiert. Der Servomotor 20 oder 22 wird entsprechend einem Ausgang seines zugeordneten Addierers 46 oder 48 gesteuert, um den zuge-

-δι ordneten Gegenstand a oder b zum Halten zu bringen.

Das Servosystem gemäß der Erfindung beendet einen Betriebszyklus mit dem vorstehend beschriebenen Ablauf. Für eine genauere Steuerung der Gegenstände a und b kann eine Anordnung so gemacht werden, daß die Verzögerungsschaltung das Antriebsstartsignal Fa für den Gegenstand a verzögert, um die Zeitverzögerung T zwischen den Synchronsignalen A und B, welche zu dem Zeitpunkt To erscheinen, "0" zu machen, wie in Fig. 3 dargestellt ist.

Durch die Erfindung ist somit ein wirtschaftliches und einfaches Servosystem geschaffen, welches die Bewegungen von verschiedenen beweglichen Objekten mit Erfolg genau steuert, ohne durch Servomotorkenndaten, Reibungswerte der Gegenstände während deren Beweung u.a. beeinflußt zu werden.

Ende der Beschreibung 20

Claims

BERG STAP?*-.:SCHWABE. ."SAh'DMAIR

MAUERKIRCHERSTRASSE 45 8000 MÜNCHEN 80

Anwaltsakte: 33 121

Ricoh Company,Ltd Tokyo / Japan

Servosystem

Patentansprüche

/ 1./ Servosystem, um zumindest zwei bewegliche Gegenstände in Positionen zu bringen, welche jeweils hierfür vorbestimmt sind, gekenn zeichnet durch Antriebsstartsignalgeneratoren zum Erzeugen von unabhängigen Antriebsstartsignalen, welche jeweils bewirken, daß sich die beweglichen Gegenstände zu bewegen beginnen; Servomotore (20,22) zum Antreiben der beweglichen Gegenstände entsprechend den unabhängigen Antriebsstartsignalen; Impulssignalgenratoren zum Erzeugen von impulsförmigen Signalen, welche jeweils Bewegungswerte der beweglichen Gegenstände darstellen;
Bezugssignalgeneratoren (42,44) zum Erzeugen von unabhängigen Bezugsgeschwindigkeitsignalen zum Bewegen der beweglichen Gegenstände;

Addierer (46,48), um die impulsförmigen Signale zu den zugeordneten Bezugsgeschwindigkeitssignalen zu addieren, wobei der Servomotor mit einer Geschwindigkeit gedreht wird, welche einem Ausgang des jeweiligen Addierers entspricht; einen Synchronsignal-Generator zum Erzeugen von unabhängigen Synchronsignalen, wenn die beweglichen Gegenstände einzeln VII/XX/Ktz - 2 -

* (0B9) 9882 72-74 Telex: 524 560 BERG d Bankkonten. Bayei Vereinsbank München 453100 (BL7 70020? 70)

Teleatamme (cable)- Telekopierei. (089)983049 Hypo-Bank München 4410122850 (BLZ 7002001Ii Swifl Code HYPODt

die vorbestimmten Positionen erreichen; Detektoren zum Feststellen einer Zeitverzögerung zwischen den Synchronsignalen, und eine ünterbindungseinrichtung/ welche verhindert, daß sich die Zeitverzögerung entwickelt.
2. Servosystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbindungseinrichtung eine Verzögerungseinrichtung aufweist, um eines der Antriebs-Startsignale um einen Zeitabschnitt zu verzögern, welcher der zeitlichen Verzögerung entspricht.
3. Servosystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e η nzeichne t,daß derAntriebsstartsignalgenerator und der Detektor in einem Mikrocomputer ausgebildet sind.
4. Servosystem nach Anspruch 1, g e k e η nz e i c h η e t durch Frequenz-Spannungs-Umsetzer (28,30) um die Impulssignale in Spannungssignale umzuwandeln.
5. Servosystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chn e t, daß der Bezugssignalgenerator einen Digital-Analog-Umsetzer (12,14) aufweist.