DE912360C

DE912360C - Arrangement for controlling movements in accordance with a predetermined functional sequence

Info

Publication number: DE912360C
Application number: DEA9684D
Authority: DE
Inventors: Herbert Muetze
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1942-07-14
Filing date: 1942-07-14
Publication date: 1954-05-28

Description

Anordnung zur Steuerung von Bewegungen nach Maßgabe eines vorgegebenen Funktionsverlaufs Bei der Lösung technischer Aufgaben beispielsweise in Nachsteueranordnungen, Kommandoanlagen u. dgl. ist es häufig erforderlich, eine Bewegung in Abhängigkeit von einer anderen Bewegung nach Maßgabe der genauen Nachbildung eines vorgegebenen funktionellen Zusammenhanges zu steuern, sei es über ein. Übersetzungsgetriebe, das diesem Zusammenhang entspricht, oder mit Hilfe einer Nachsteuervorrichtung. Dabei macht es häufig Schwierigkeiten, die erforderliche Genauigkeit bei der Aufzeichnung und Abtastung des vorgegebenen Funktionsverlaufes zu erreichen, -,venn gewisse Grenzen in den Abmessungen der erforderlichen Geräte mit Rücksicht auf die Handhabung und den Raumbedarf nicht überschritten werden sollen. Soll beispielsweise eine Drehbewegung miit einer Genauigkeit von 1/1B° übertragen werden, d. h. mit einem größten Fehler von etwa o,2 07oo einer vollen Umdrehung, und soll beispielsweise auf die volle Umdrehung ein vorgegebener Funktionsverlauf verteilt sein, bei dessen. Aufzeichnung ein Gesamtfehler von ± o,i mm eingehalten weTden kann., so ergibt sich, daß die Gesamtabmessung (Aufzeichnungsbreite) für den, gegebenen Funktionsverlauf etwa 6oo mm mindestens betragen muß. Für viele praktische Anwendungszwecke würde daher eine in dieser Weise zu bewirkende Übertragung eines funktionellen Zusammenhanges von vornherein nicht möglich sein.Arrangement for controlling movements in accordance with a predetermined Functional process When solving technical tasks, for example in post-tax arrangements, Command systems and the like, it is often necessary to move in dependence from another movement in accordance with the exact replication of a given one to control functional context, be it via a. Transmission gear, that corresponds to this context, or with the help of a readjustment device. It is often difficult to achieve the required accuracy in the recording and to achieve scanning of the given function curve - if certain limits in the dimensions of the required equipment with regard to handling and the space requirement should not be exceeded. Should, for example, a rotary movement can be transmitted with an accuracy of 1 / 1B °, i.e. H. with one major mistake of about 0.2 0700 of a full revolution, and should, for example, go to the full Rotation be distributed a predetermined function curve, in which. recording a total error of ± 0.1 mm can be maintained, it follows that the Overall dimension (recording width) for the given function sequence about 600 mm must be at least. For many practical purposes, therefore, one would in In this way a transfer of a functional connection can be brought about from the outset not possible.

Die Erfindung beschreibt eine Anordnung zur Nachbildung eines vorgegebenen fu@nktionellen. Zusammenhanges, welche die geschilderten Nachteile vermeidet und dabei die, volle gewünschte Genauigkeit einzuhalten erlaubt; sie setzt dabei lediglich voraus, daß es sich bei dem nachzubildenden Funktionsverlauf um eine etwa monoton über dem ganzen Abbildungsbereich ansteigende oder abfallende Funktion handelt.The invention describes an arrangement for emulating a predetermined one functional. Context, which avoids the disadvantages described and allows to maintain the full desired accuracy; she merely sets presupposes that the function curve to be simulated is approximately monotonous is a rising or falling function over the entire mapping area.

Erfindungsgemäß erfolgt der Antrieb des gesteuerten Organs über eine Differentialanordnung. Diese Differentialanordnung ist einerseits mit dem steuernden. Organ unmittelbar gekuppelt, und zwar mit einem linearen Übersetzungsverhältnis, welches vorzugsweise, etwa dem mittleren Anstieg bzw. Abfall der nachzubildenden Funktion entspricht; andererseits wird dem Differential eine durch eine Nachbildungs- und Abtastv orrichtung gewonnene Bewegung zugeführt, die: jeweils der Differenz zwischen dem nachzubildenden Funktionsweit und dem bereits unmittelbar mittels Übersetzungsgetriebe übertragenen Teilwert entspricht.According to the invention, the controlled member is driven via a Differential assembly. This differential arrangement is on the one hand with the controlling. Organ directly coupled, with a linear transmission ratio, which is preferably about the mean rise or fall of the model to be reproduced Function corresponds to; on the other hand, the differential is given a and scanning device supplied movement, which: each of the difference between the functional range to be simulated and the one already directly by means of transmission gears corresponds to the transmitted partial value.

Mit anderen `'orten, die vorgegebene Funktion wird zerlegt in zwei additive Teilfunktionen, von denen die eine den linearen Grundanstieg oder -abfall des Funktionswertes mit der unabhängig veränderlichen Größe darstellt und: wegen ihrer Linearität einfach durch ein Übersetzungsgetriebe mit entsprechendem übersetzungsverhültnis übertragen werden kann, während die zweite den eigentlichen Funktionsverlauf abzubilden hat, jedoch unter Abzug der Werte der linearen Teilfunktion.. Auf diese Weise wird erreicht, daß die durch eine kurvenmäßige Aufzeichnung darzustellenden Funktionswerte auf verhältnismäßig kleine Beträge beschränkt bleiben, so daß die relative J\-ufzeichnungs- und Abtastgenauigkeit, bezogen auf die gesamte darzustellende Funktion., wesentlich vergrößert wird.In other '' places, the given function is broken down into two additive sub-functions, one of which is the linear rise or fall of the function value with the independently changeable size and: because of their linearity simply by means of a transmission gear with a corresponding translation ratio can be transferred, while the second map the actual course of the function has, but subtracting the values of the linear sub-function .. In this way, achieves that the function values to be represented by a curve-like recording remain limited to relatively small amounts, so that the relative J \ -record- and scanning accuracy, based on the entire function to be represented., is essential is enlarged.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch angedeutet. Fig. i zeigt ein Beispiel für den Verlauf einer nachrubildende.n Funktion U --. f (a), die durch die Kurve a, b, c, d, e dargestellt sein möge. Erfindungsgemäß wird diese Funktion zerlegt in zwei Teilfunktionen, nämlich, in eine lineare Funktion U' (a) und die verbleibende Teilfunktion. U" (a). Die Funktion 17' wird. nach Maßgabe des. Proportion.alitätsfaktors durch ein Übersetzungsgetriebe, mit dem Übersetzungsverhältnis i : c übertragen, während dieRestfunktion U" auf einem Aufzeichnungsträger mit vergleichsweise geringer Aufzeichnungsbreite aufgetragen ist und von ihm zwecks Nachbildung und Nachsteuerung eines. Abtastorgans wieder abgegriffen werden kann.. In Fig. a ist dieser Kurvenverlauf der Funktion. U' angedeutet. Es ist ersichtlich, daß die fest vorgegebene Aufzeichnun.gs- und Abtastgenauigkeit von beispielsweise ± o,i min der Kurve nach Fig. 2 jetzt der Nachbildung der Gesamtfunktion U = f (a) zugute kommt, obgleich für die Aufzeichnung der nachzubildenden Kurve nur ein Bruchteil der Abmessungen. erforderlich ist, die bei unmittelbarer Aufzeichnung der Funktion L' selbst (vgl. Fig. i) notwendig gewesen wäre.An exemplary embodiment of the invention is indicated schematically in the drawing. Fig. I shows an example of the course of a Nachrubildende.n function U -. f (a), which may be represented by the curve a, b, c, d, e . According to the invention, this function is broken down into two sub-functions, namely into a linear function U '(a) and the remaining sub-function. U "(a). The function 17 ' is. In accordance with the. Proportionality factor by a transmission gear with the transmission ratio i: c, while the remaining function U "is plotted on a recording medium with a comparatively small recording width and can be tapped from it again for the purpose of simulating and readjusting a scanning element. In FIG . U 'indicated. It can be seen that the fixed predetermined Aufzeichnun.gs- and sampling accuracy of for example ± o, i min of the curve of FIG. 2 now the replica of the overall function of U = f (a) will benefit, although for recording The curve to be simulated only requires a fraction of the dimensions that would have been necessary if the function L 'itself had been recorded directly (see FIG. i).

Die erfindungsgemäße Zerlegung der Funktion L' in zwei Teilfunktionen U' und U" kann an sich beliebig erfolgen, so ist z. B. grundsätzlich auch die Zerlegung in eine lineare Teilfunktion Ui' und die zugehörige Teilfunktion Uz nach Fig. i möglich, oder es kann die lineare Teilfunktion U' so gelegt -,verden (vgl. z. B. die Gerade g in Fig. i), daß die lineare Teilfunktion etwa dem mittleren Anstieg der Funktion U zwischen. Anfangs- und Endweit entspricht. Besitzt die den Funktionsverlauf darstellende Kurve wie im Aus.führungsbeispieil der Fig. i einen Wechselpunkt, so ergibt sich im letztgenannten Fall eine Teilfunktion. U", die teilweise negative, teilweise positive Werte besitzt. Für die grundsätzliche An-wendbarkeit des Erfindungsgedankens spielen jedoch diese verschiedenen Ausführungsmöglichkeiten. keiner Rolle. Ebenso ist die Erfindung genau so anwendbar, wenn die nachzubildende Funktion nicht, wie in Fig. i dargestellt, mit der unabhängig Veränderlichen. wächst, somderr wenn. sie umgekehrt mit wachsender unabhängig Veränderlicher kleinere Beträge annimmt. Sobald allerdings die vorgegebene Funktion nicht mehr monoton ist, wird die Anwendbarkeit des Erfindungsgedankens begrenzt, zumindest dann, wenn absteigende und ansteigende Kurvenäste, insgesamt der gleichen Größenordnung sind. Es wird dann nämlich nicht mehr gelingen, durch die vorgegebene Kurve; eine, Gerade so zu ziehen, daß die Funktionswerte, bezogen auf diese Gerade, wesentlich kleiner werden als die ursprünglichen Funktionswerte. Gerade darin liegt aber der wesentlichste Vorteil der Erfindung, daß durch eine geeignet gewählte Gerade die Funktion, bezogen auf diese Gerade: sich mit wesentlich verkleinerten Ordinaten nachbilden läßt.The breakdown of the function L 'according to the invention into two sub-functions U' and U "can be carried out as desired, for example, in principle, breakdown into a linear sub-function Ui 'and the associated sub-function Uz according to FIG The linear sub-function U 'can be placed in such a way (cf. e.g. the straight line g in FIG. i) that the linear sub-function corresponds approximately to the mean increase in the function U between the start and end width As a change point in the exemplary embodiment in FIG. For the basic applicability of the inventive idea, however, these different possible embodiments play a role. no role. The invention can also be used in exactly the same way when the function to be simulated does not, as shown in FIG. I, with the independently variable one. grows somderr when. conversely, it assumes smaller amounts with increasing independently variable. However, as soon as the predefined function is no longer monotonic, the applicability of the inventive concept is limited, at least when the descending and ascending branches of the curve are overall of the same order of magnitude. It will then no longer succeed through the given curve; to draw a straight line in such a way that the function values, based on this straight line, are significantly smaller than the original function values. However, the most essential advantage of the invention lies precisely in the fact that, by means of a suitably selected straight line, the function, based on this straight line, can be reproduced with significantly reduced ordinates.

Solange selbstverständlich in einer in der Hauptsache ansteigenden Funktion kleine absteigende Äste ein. gewisses Maß nicht überschreiten (und umgekehrt), bleibt der Erfindungsgedanke- auch. bei nicht völlig monotonem Funktionsverlauf mit Vorteil anwendbar.As long as, of course, in a mainly increasing rate Feature small descending branches. do not exceed a certain level (and vice versa), remains the idea of the invention. in the case of a not completely monotonous course of the function applicable with advantage.

Für die praktische Durch.führung des Erfindungsgedankens kann als. Aufzeichnungsträger für d-ie Teilwertfunktion U2 beispielsweise eine Kurvenschebe, Kurventrommel oder eine linear verschiebbare Kurvenleiste aal. dgl. dienen, deren. Begrenzung entsprechend dem nachzubildenden Funktionsverlauf abzüglich der unmittelbar übertragenen linearen Teilwertfunktion U' ausgebildet ist; dieser Kurvenanschlag steuert eine Fühlerrolle od. dgl., die sich unter Federdruck dauernd gegen die Kurvenbegrenzung abstützt und als Abtastorgan der gesteuerten Bewegung beispielsweise der Drehung einer Welle dient.For the practical implementation of the inventive idea, as. Recording medium for the partial value function U2, for example a cam slide, Cam drum or a linearly movable cam bar eel. Like. Serve, whose. Limitation according to the function curve to be simulated minus the immediate transferred linear partial value function U 'is formed; this curve stop controls a feeler roller or the like, which constantly moves against the curve boundary under spring pressure supported and as a scanning element of the controlled movement, for example the rotation serves a shaft.

Eine andere Ausführungsmöglichkeit für diel Erfindung ist dadurch gegeben, daß als Aufzeichnungsträger ein. Filmband oder ein ähnliches photographisch zu behandelndes Aufzeichnungselement dient, auf dem der Verlauf der Teilfunktion Uz entweder als geschwärzte Strichkurve auf durchsichtigem Grund oder umgekehrt als durchsichtige Strichkurve auf geschwärztem Grund festgehalten ist. Die Abtastung erfolgt dabei mit Hilfe eines lichtelektrischen Abtastorgans, z. B. einer Photozelle; dabei wird das Abtastorgan selbst oder ein, Teil der vorgeschalteten. Optik mit Hilfe einer selbsttätigen. Nachsteuerung der jeweiligen.Kurvenlage nachgeführt und nimmt dabei das zu steuernde Organ, z. B. die zu steuernde Welle, mit.Another embodiment for the invention is thereby given that as a recording medium. Film tape or the like photographically to treating recording element is used, on which the course of the sub-function Uz either as a blackened line curve on a transparent background or vice versa as transparent line curve is recorded on a blackened background. The scanning takes place with the help of a photoelectric scanner, z. B. a photocell; thereby the scanning element itself or a part of the upstream. Optics with Help an automatic. Adjustment of the respective curve position followed up and takes the organ to be controlled, e.g. B. the wave to be controlled with.

Selbstverständlich ist die Durchführung des Erfindungsgedankens nicht auf die beiden erwähnten Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr läßt sich die Erfindung mit Hilfe jeder beliebigen Aufzeichnungsmöglichkeit und. entsprechender Abtastung durchführen, sofern eine mittelbare oder unmittelbare Nachführung der gesteuerten. Bewegung (über das Differential) nach Maßgabe der selbsttätigen und zw@angläufigen Nachführbewegung des Abtastorgans längs der Kurvenaufzeichnung sichergestellt ist.It goes without saying that the idea of the invention will not be carried out limited to the two embodiments mentioned. Rather, the invention with the help of any recording option and. appropriate sampling carry out, provided that an indirect or direct tracking of the controlled. Movement (via the differential) in accordance with the automatic and inevitable Tracking movement of the scanning element along the curve recording is ensured.

Die Erfindung erlaubt, Geräte mit kleinen. Abmessungen zu bauen, die die mechanische selbsttätige Nachbildung einer als Kurvenverlauf vorgegebenen Funktion, mit beliebig hoher Genauigkeit möglich machen, ohne daß dabei der Raumbedarf oder die Handhabung der Geräte in unerwünschter Weise bee #influßt wird._The invention allows devices with small. Dimensions to build that the mechanical automatic simulation of a function given as a curve, Make possible with any high degree of accuracy, without the need for space or the handling of the devices is influenced in an undesirable way.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for controlling a movement as a function another movement according to the exact replication of a given, i essentially. monotonous functional relationship, e.g. in a gear or in.einer 'control device, characterized in that the drive of the controlled, Organ via a differential arrangement, e.g. B. a differential gear, takes place, which on the one hand with the controlling organ directly with a preferably about transmission ratio corresponding to the mean rise or fall of the function to be simulated is coupled and the other hand one by a Nachbildungs- and scanning device gained movement is supplied, each of the difference between the to be reproduced Functional value and that already directly by means of a transmission gear (liinear) corresponds to the transmitted partial value.

2. Arrangement according to claim i, characterized by Such a dimensioning of the translation ratio for the immediate linear Partial value transfer, i.e. the through. the replication and scanning device maximum the partial value to be transferred remains comparatively small enough to match the desired Accuracy limited the course of the partial value function on a recording medium Plot dimensions in curve form and be able to scan them again.

3. Arrangement according to claim i, characterized in that as a recording medium for the partial function a cam disk, cam drum or a linearly movable cam strip or. Like. Serves, the limitation of which corresponds to the one to be simulated. Functional history minus the directly transmitted linear partial value function and the od as a scanning element to influence the controlled organs feeler rollers. d: gl. controls, which are constantly supported against the curve boundary under spring pressure. q .. Arrangement according to claim i or 2, characterized in that as a recording medium a film tape or the like serves, on which the partial function progression as a blackened dashed curve is recorded on a transparent background (or vice versa) and that the scanning with the help of a photoelectric scanner (photocell or the like.) takes place, wherein the scanning element itself or part of the upstream optics with the help of an automatic Next tax. rank of the respective curve position is tracked.