NL1005045C2

NL1005045C2 - Motor drive control system for automatic production line

Info

Publication number: NL1005045C2
Application number: NL1005045A
Authority: NL
Inventors: Ronald Timmerman; Petrus Franciscus Kivits; Paulus Petrus Johannes V Bosch; Johannes Geradus Maria He Weem; Matthijs Raymond Vonder; Robertus Johannes Adam Gorter
Original assignee: Buhrs Zaandam Bv
Priority date: 1997-01-20
Filing date: 1997-01-20
Publication date: 1998-07-22

Abstract

A product moves along a production conveyor belt (10), where a series of operations are carries out by machine tools at processing stations (11, 12, 13). Each of the machine tools has an individual drive motor (21, 22, 23). The speed of each motor is controlled by an individual control unit (100, 200, 300). A movement detector at the first station (11) measures the operating speed of the first "master" motor (11). That measurement is used to ensure that the speed difference ratio between the master motor (11) and the subsequent "slave" motors (12, 13) is maintained.

Description

Titel: BesturingsinrichtingTitle: Control device

De uitvinding heeft betrekking op een besturingsinrichting voor een actuator zoals bijvoorbeeld een motor.The invention relates to a control device for an actuator such as, for example, a motor.

Het komt in de praktijk vrij vaak voor, dat een produktielijn twee of meerdere opeenvolgende bewerkings-5 stations omvat, waarbij elk van die bewerkingsstations beweegbare onderdelen heeft die moeten worden aangedreven door een motor. Voor een efficiënt functioneren van de produktielijn is het gewenst dat de snelheden waarmee die bewerkingsstations werken, aan elkaar zijn aangepast.It is quite common in practice for a production line to have two or more consecutive machining stations, each of those machining stations having movable parts to be driven by a motor. For the production line to function efficiently, it is desirable that the speeds at which those processing stations operate are matched.

10 Een mogelijke manier om dat tot stand te brengen, is de produktielijn te voorzien van een enkele aandrijfmotor, en elke machine via een mechanisch transmissiestelsel te koppelen met die enkele aandrijfmotor. Hiermee zijn echter enkele nadelen verbonden. In de eerste plaats is een motor nodig met 15 een voldoende hoog vermogen om al de bewerkingsstations van de produktielijn aan te drijven. In de tweede plaats is het niet eenvoudig om een machine te verplaatsen, of een machine te vervangen of toe te voegen.A possible way to accomplish this is to provide the production line with a single drive motor, and to couple each machine to that single drive motor via a mechanical transmission system. However, there are some drawbacks to this. First, a motor of sufficient power is required to drive all the processing stations of the production line. Secondly, it is not easy to move a machine, or to replace or add a machine.

Het is derhalve gewenst dat een machine, of een meerdere 20 bewerkingsstations omvattende module, is voorzien van een eigen aandrijfmotor. Daarbij is het gewenst, dat de rotatie-snelheden van de verschillende aandrijfmotoren aan elkaar zijn aangepast.It is therefore desirable that a machine, or a module comprising several processing stations, be provided with its own drive motor. It is desirable here that the rotational speeds of the different drive motors are adapted to each other.

De uitvinding beoogt een relatief eenvoudige en goedkope 25 synchronisatie-eenheid te verschaffen waarmee de rotatie- snelheid van een secundaire motor, die in het hiernavolgende ook zal worden aangeduid als slave-motor, met een goede mate van nauwkeurigheid kan worden aangepast aan de rotatiesnelheid van een primaire motor, die in het hiernavolgende ook zal 30 worden aangeduid als master-motor. Opgemerkt wordt, dat het niet nodig is dat de snelheden van de primaire motor en de secundaire motor in absolute zin zo nauwkeurig mogelijk constant blijven: indien de rotatiesnelheid van de master- 1005045 2 motor toeneemt of afneemt, dient de rotatiesnelheid van de slave-motor in gelijke mate toe of af te nemen.The object of the invention is to provide a relatively simple and inexpensive synchronization unit with which the rotational speed of a secondary motor, which will hereinafter also be referred to as a slave motor, can be adapted with a good degree of accuracy to the rotational speed of a primary motor, which will also be referred to hereinafter as master motor. It should be noted that it is not necessary for the speeds of the primary motor and the secondary motor to remain as accurate as possible in absolute terms: if the speed of rotation of the master 1005045 2 motor increases or decreases, the speed of rotation of the slave motor should be increase or decrease equally.

Dit doel wordt volgens de onderhavige uitvinding bereikt door een besturingsinrichting zoals beschreven in conclusie 1.According to the present invention, this object is achieved by a control device as described in claim 1.

55

Deze en andere aspecten, kenmerken en voordelen van de onderhavige uitvinding zullen verduidelijkt worden door de hiernavolgende beschrijving van een voorkeursuitvoeringsvorm van een synchronisatie-eenheid volgens de uitvinding, onder 10 verwijzing naar de tekening, waarin: figuur 1 schematisch een blokdiagram toont van een aandrijf-stelsel; figuur 2 schematisch een blokdiagram toont van een master-besturingsinrichting; 15 figuur 3 schematisch een blokdiagram toont van een slave-besturingsinrichting.These and other aspects, features and advantages of the present invention will be elucidated by the following description of a preferred embodiment of a synchronization unit according to the invention, with reference to the drawing, in which: figure 1 schematically shows a block diagram of a drive system; Figure 2 schematically shows a block diagram of a master controller; Figure 3 schematically shows a block diagram of a slave control device.

Figuur 1 illustreert schematisch een lopende band 10 met meerdere bewerkingsstations 11, 12, 13, waarvan er in de 20 figuur 3 zijn geschetst. Elk bewerkingsstation 11, 12, 13 is voorzien van een eigen aandrijfmotor 21, 22, 23. In het hiernavolgende zal de eerste motor 21 worden aangeduid als primaire motor of master-motor, en zullen de daaropvolgende motoren 22, 23 worden aangeduid als secundaire motoren of 25 slave-motoren.Figure 1 schematically illustrates a conveyor belt 10 with multiple processing stations 11, 12, 13, of which are outlined in Figure 3. Each processing station 11, 12, 13 is provided with its own drive motor 21, 22, 23. In the following, the first motor 21 will be referred to as the primary motor or master motor, and the subsequent motors 22, 23 will be referred to as secondary motors or 25 slave motors.

De master-motor 21 wordt bestuurd door een master-besturingsinrichting 100, terwijl de slave-motoren 22, 23 worden bestuurd door slavebesturingsinrichtingen 200 die volgens de onderhavige uitvinding onderling identiek kunnen 30 zijn, om welke reden in het hiernavolgende slechts één slavebesturings inrichting 200 gedetailleerder zal worden besproken.The master motor 21 is controlled by a master controller 100, while the slave motors 22, 23 are controlled by slave controllers 200 which according to the present invention may be mutually identical, for which reason only one slave controller 200 will be described in more detail below. will be discussed.

Opgemerkt wordt, dat in figuur 1 de slavebesturings-inrichting 200 voor de derde motor 23 is gekoppeld met de slavebesturingsinrichting 200 voor de tweede motor 22. Het zal 35 echter duidelijk zijn dat de slavebesturingsinrichting 200 voor de derde motor 23 ook rechtstreeks met de master-best urings inrichting 100 gekoppeld kan zijn.It should be noted that in Figure 1 the slave controller 200 for the third motor 23 is coupled to the slave controller 200 for the second motor 22. However, it will be appreciated that the slave controller 200 for the third motor 23 is also connected directly to the master. control device 100 may be coupled.

1005045 31005045 3

Figuur 2 toont meer gedetailleerd een voorbeeld-uitvoeringsvorm van de masterbesturingsinrichting 100. De master-motor 21 heeft een uitgaande as 31, die via een trans-missiestelsel 32, dat doorgaans een toerental-reducerende 5 functie heeft, is gekoppeld met een aandrijfas 33 van het bewerkingsstation 11. De masterbesturingsinrichting 100 omvat een master-controller 110 die geprogrammeerd is om de master-motor 21 een gewenst toerental-patroon te geven. Daarmee wordt bedoeld, dat het toerental van de master-motor 21 een 10 gewenste, voorafbepaalde constante waarde kan hebben, maar dat het ook mogelijk is dat het toerental van de master-motor 21 op een gewenste, voorafbepaalde manier wordt gevarieerd als functie van de tijd. De master-controller 110 heeft een uitgang 111 voor het verschaffen van een motor-stuursignaal 15 SI. Bij wijze van voorbeeld kan de master-motor 21 een frequentie-gestuurde draaistroommotor zijn, die is voorzien van een frequentie-regelaar 34 die genoemd motor-stuursignaal SI ontvangt. Als variant is het mogelijk dat de frequentie-regelaar 34 deel uitmaakt van de masterbesturingsinrichting 20 100.Figure 2 shows in more detail an exemplary embodiment of the master controller 100. The master motor 21 has an output shaft 31, which is coupled via a transmission system 32, which usually has a speed-reducing function, to a drive shaft 33 of the processing station 11. The master controller 100 includes a master controller 110 programmed to give the master motor 21 a desired speed pattern. By this is meant that the speed of the master motor 21 can have a desired, predetermined constant value, but it is also possible that the speed of the master motor 21 can be varied in a desired, predetermined manner as a function of the time. The master controller 110 has an output 111 for providing a motor control signal S1. By way of example, the master motor 21 may be a frequency-controlled three-phase motor which is provided with a frequency controller 34 which receives said motor control signal SI. As a variant, the frequency controller 34 may be part of the master controller 20 100.

De masterbesturingsinrichting 100 heeft een eerste slave-uitgang 101 die gekoppeld is met de genoemde uitgang 111 van de master-controller 110, om het genoemde motor-stuursignaal SI beschikbaar te stellen voor een slavebesturingsinrichting 25 200, zoals nader zal worden uitgelegd.The master controller 100 has a first slave output 101 coupled to said output 111 of the master controller 110, to make said motor control signal SI available to a slave controller 25 200, as will be explained in more detail.

Met de uitgaande as 31 van de master-motor 21 is een hoek-detector 35 gekoppeld, waarvan een uitgang is gekoppeld met een ingang 113 van de master-controller 110. De hoek-detector 35 is ingericht om een hoek-signaal S2 te verschaffen 30 steeds wanneer de uitgaande as 31 van de master-motor 21 is verdraaid over een voorafbepaalde hoek. Bij wijze van voorbeeld kan de hoek-detector 35 een gesegmenteerde schijf omvatten met bijvoorbeeld 512 segmenten, en een met die gesegmenteerde schijf gekoppelde signaalgever, die bijvoorbeeld een 35 opto-coupler omvat, zoals schematisch geïllustreerd in figuur 2. In een dergelijk geval bestaat het hoek signaal S2 dus uit 512 pulsen per omwenteling van de uitgaande as 31 van de 1 0 0 5 0 45 4 master-motor 21. Het zal echter voor een deskundige duidelijk zijn, dat de hoek-detector 35 een andere, willekeurig geschikte constructie kan hebben, en dat gebruik gemaakt kan worden van op zich bekende hoek-detectoren, waarbij het 5 genoemde aantal van 512 pulsen per omwenteling naar wens groter of kleiner kan worden gekozen.An angle detector 35 is coupled to the output shaft 31 of the master motor 21, an output of which is coupled to an input 113 of the master controller 110. The angle detector 35 is arranged to provide an angle signal S2 30 whenever the output shaft 31 of the master motor 21 is rotated by a predetermined angle. By way of example, the angle detector 35 may include a segmented disk having, for example, 512 segments, and a signal generator coupled to that segmented disk, which includes, for example, an opto-coupler, as schematically illustrated in Figure 2. In such a case, it exists angle signal S2 thus consists of 512 pulses per revolution of the output shaft 31 of the 1 0 0 5 0 45 4 master motor 21. However, it will be clear to a skilled person that the angle detector 35 can be of any other suitable construction and that use can be made of angle detectors known per se, wherein the above-mentioned number of 512 pulses per revolution can be chosen to be larger or smaller as desired.

Door de signalen SI en S2 wordt een regellus verschaft voor de master-motor 21. via het bij zijn ingang 113 ontvangen hoek-signaal S2 controleert de master-controller 110 of de 10 rotatie van de uitgaande as 31 van de master-motor 21 correspondeert met het gewenste patroon; indien afwijkingen optreden, past de master-controller 110 het motor-stuursignaal SI aan om de afwijkingen op te heffen.A control loop is provided by the signals S1 and S2 for the master motor 21. via the angle signal S2 received at its input 113, the master controller 110 checks whether the rotation of the output shaft 31 of the master motor 21 corresponds with the desired pattern; if deviations occur, the master controller 110 adjusts the motor control signal SI to eliminate the deviations.

De masterbesturingsinrichting 100 heeft een tweede slave-15 uitgang 102 die gekoppeld is met de genoemde ingang 113 van de master-controller 110, om het genoemde hoek-signaal S2 beschikbaar te stellen voor een slavebesturingsinrichting 200, zoals nader zal worden uitgelegd.The master controller 100 has a second slave-15 output 102 coupled to said input 113 of the master controller 110, to make said angle signal S2 available to a slave controller 200, as will be explained in more detail.

20 Figuur 3 toont meer gedetailleerd een voorbeeld- uitvoeringsvorm van de slavebesturingsinrichting 200. De slavebesturingsinrichting 200 heeft een eerste master-ingang 201, die bij voorkeur en zoals weergegeven is verbonden met een eerste slave-koppeluitgang 204. De eerste master-ingang 25 201 is bestemd om het genoemde motor-stuursignaal SI te ontvangen, waartoe de eerste master-ingang 201 gekoppeld kan worden met de eerste slave-uitgang 101 van de masterbesturingsinrichting 100 of met de eerste slave-koppeluitgang van een andere slavebesturingsinrichting. De slavebesturings-30 inrichting 200 omvat een slave-controller 210, die bijvoorbeeld een geschikt geprogrammeerde microprocessor kan zijn, en waarvan een stuuringang 212 is verbonden met de eerste master-ingang 201 om het genoemde motor-stuursignaal SI te ontvangen.Figure 3 shows in more detail an exemplary embodiment of the slave controller 200. The slave controller 200 has a first master input 201, which is preferably connected as shown to a first slave coupling output 204. The first master input 25 is 201 intended to receive said motor control signal SI, for which purpose the first master input 201 can be coupled to the first slave output 101 of the master controller 100 or to the first slave couple output of another slave controller. The slave control device 200 includes a slave controller 210, which may be, for example, a suitably programmed microprocessor, and a control input 212 of which is connected to the first master input 201 to receive said motor control signal SI.

De slave-controller 210 heeft een uitgang 211 voor het 35 verschaffen van een slavemotor-stuursignaal S3. Bij wijze van voorbeeld kan de slave-motor 22 een frequentie-gestuurde draaistroommotor zijn, die is voorzien van een frequentie- 1 0 0 5 0 4 5 5 regelaar 44 die genoemd slavemotor-stuursignaal S3 ontvangt. Als variant is het mogelijk dat de frequentie-regelaar 44 deel uitmaakt van de slavebesturingsinrichting 200. De slave-motor 22 heeft een uitgaande as 41, die via een transmissiestelsel 5 42, dat doorgaans een toerental-reducerende functie heeft, is gekoppeld met een aandrijfas 43 van het bewerkingsstation 12.The slave controller 210 has an output 211 for providing a slave motor control signal S3. By way of example, the slave motor 22 may be a frequency-controlled three-phase motor which is provided with a frequency controller 44 which receives said slave motor control signal S3. As a variant, it is possible that the frequency controller 44 forms part of the slave control device 200. The slave motor 22 has an output shaft 41, which is coupled to a drive shaft via a transmission system 42, which usually has a speed-reducing function. 43 of the processing station 12.

Opgemerkt wordt, dat het mogelijk is dat de motoren 21 en 22 onderling identiek zijn, en dat hetzelfde geldt voor de frequentie-regelaars 34 en 44. In dat geval kan in eerste 10 benadering het slavemotor-stuursignaal S3 identiek zijn aan het mastermotor-stuursignaal SI. Het zal echter duidelijk zijn dat het mogelijk is dat de motoren 21 en 22 onderling verschillend zijn en/of dat de frequentie-regelaars 34 en 44 onderling verschillend zijn, in welk geval de slave-controller 15 210 op geschikte wijze een slavemotor-stuursignaal S3 verschaft dat is gebaseerd op het mastermotor-stuursignaal SI en is aangepast aan de betreffende motor 22 en/of frequentie-regelaar 44, zodanig dat de slave-motor 22 synchroon loopt met de master-motor 21.It is noted that it is possible that the motors 21 and 22 are mutually identical, and the same applies to the frequency controllers 34 and 44. In that case, in the first approximation, the slave motor control signal S3 can be identical to the master motor control signal. SI. It will be understood, however, that it is possible that the motors 21 and 22 are different from each other and / or that the frequency controllers 34 and 44 are different from each other, in which case the slave controller 15 210 is suitably a slave motor control signal S3 based on the master motor control signal S1 and adapted to the respective motor 22 and / or frequency controller 44 such that the slave motor 22 is synchronized with the master motor 21.

20 In eerste benadering verschaft de slave-controller 210 het slavemotor-stuursignaal S3 op basis van het mastermotor-stuursignaal SI. Om te controleren of de slave-motor 22 inderdaad de gewenste rotatie-snelheid handhaaft, respectievelijk het gewenste toerental-patroon volgt, zou de slavemotor 25 22 kunnen zijn voorzien van een nauwkeurige rotatie-detector, vergelijkbaar met de in figuur 2 getoonde hoekdetector 35 voor de master-motor 21. Dit is echter niet gewenst, omdat een dergelijke detector in verband met de benodigde nauwkeurigheid nogal duur is. Volgens een belangrijk aspect van de onder-30 havige uitvinding wordt genoemde controle uitgevoerd op basis van het van genoemde hoekdetector 35 afkomstige hoeksignaal S2. Daartoe heeft de slavebesturingsinrichting 200 een tweede master-ingang 202, die bij voorkeur en zoals weergegeven is verbonden met een tweede slave-koppeluitgang 205, en die 35 bestemd is om het genoemde hoeksignaal S2 te ontvangen, waartoe de tweede master-ingang 202 gekoppeld kan worden met de tweede slave-uitgang 102 van de masterbesturingsinrichting 1005045 6 100 of met de tweede slave-koppeluitgang van een andere slave-besturingsinrichting. De slave-controller 210 heeft een detectoringang 213 die is verbonden met de tweede master-ingang 202 om het genoemde hoeksignaal S2 te ontvangen.In the first approach, the slave controller 210 provides the slave motor control signal S3 based on the master motor control signal SI. In order to check whether the slave motor 22 indeed maintains the desired rotational speed, or follows the desired rotational speed pattern, the slave motor 22 could be provided with an accurate rotation detector, comparable to the angle detector 35 shown in figure 2 for the master motor 21. However, this is not desirable, because such a detector is rather expensive due to the required accuracy. According to an important aspect of the present invention, said check is performed on the basis of the angular signal S2 from said angle detector 35. To this end, the slave control device 200 has a second master input 202, which is preferably and as shown, connected to a second slave coupling output 205, and which is intended to receive said angular signal S2, to which the second master input 202 can be coupled. with the second slave output 102 of the master controller 1005045 6 100 or with the second slave torque output of another slave controller. The slave controller 210 has a detector input 213 which is connected to the second master input 202 to receive said angular signal S2.

5 Volgens een belangrijk aspect van de onderhavige uitvinding is het bewerkingsstation 12 voorzien van een signaalgever 51, die is ingericht om op voorafbepaalde fasemomenten in de proces-cyclus van het bewerkingsstation 12 een periodesignaal Sp te geven aan de slave-controller 210. De 10 slave-controller 210 heeft een periode-ingang 214 voor het ontvangen van het periodesignaal Sp, en is ingericht om tussen twee opeenvolgende periodesignalen Sp het aantal Nx bij zijn detectoringang 213 ontvangen hoeksignalen S2 te tellen.According to an important aspect of the present invention, the processing station 12 is provided with a signal generator 51, which is arranged to give a period signal Sp to the slave controller 210 at predetermined phase moments in the processing cycle of the processing station 12. The slave controller 210 has a period input 214 for receiving the period signal Sp, and is arranged to count the number of Nx angular signals S2 received at its detector input 213 between two consecutive period signals Sp.

Onder normale omstandigheden zal dat aantal Nx gelijk 15 zijn aan een vooraf bekend aantal Nq. Indien op enig moment het getelde aantal pulsen Nx tussen twee opeenvolgende periodesignalen Sp groter is dan No, is kennelijk de tijd tussen twee opeenvolgende periodesignalen Sp groter dan normaal hetgeen betekent dat de slave-motor 22 te langzaam 20 loopt. Omgekeerd, indien op enig moment het getelde aantal pulsen Nx tussen twee opeenvolgende periodesignalen Sp kleiner is dan No, is kennelijk de tijd tussen twee opeenvolgende periodesignalen Sp kleiner dan normaal hetgeen betekent dat de slave-motor 22 te snel loopt.Under normal circumstances, that number Nx will be equal to a previously known number Nq. If at any time the counted number of pulses Nx between two consecutive period signals Sp is greater than No, the time between two consecutive period signals Sp is apparently greater than normal, which means that the slave motor 22 is running too slowly. Conversely, if at any time the counted number of pulses Nx between two consecutive period signals Sp is less than No, the time between two consecutive period signals Sp is apparently less than normal, which means that the slave motor 22 is running too fast.

25 De slave-controller 210 is derhalve ingericht om het getelde aantal pulsen Nx tussen twee opeenvolgende periodesignalen Sp te vergelijken met de vooraf ingegeven waarde No, en om het slavemotor-stuursignaal S3 op basis van de uitkomst van die vergelijking te corrigeren, dat wil zeggen de slave-30 motor 22 sneller of langzamer te laten lopen, teneinde een afwijking tussen Nx en No op te heffen.The slave controller 210 is therefore arranged to compare the counted number of pulses Nx between two consecutive period signals Sp with the predetermined value No, and to correct the slave motor control signal S3 on the basis of the result of that comparison, ie make the slave-30 motor 22 run faster or slower, in order to correct a deviation between Nx and No.

De signaalgever 51 kan een relatief eenvoudige signaalgever zijn, en kan bijvoorbeeld een vast opgestelde mechanische schakelaar zijn die samenwerkt met één of meerdere 35 door de slave-motor 22 aangedreven nokken 52. Er zijn diverse posities denkbaar voor de signaalgever 51. Bijvoorbeeld kan de signaalgever 51 zijn opgesteld bij de uitgaande as 41 van de 1 0 05 0 4 5 7 slave-motor 22, en kan aan die uitgaande as 41 één nok 52 zijn gevormd, zodat de signaalgever 51 één puls geeft per omwenteling van die uitgaande as 41: in dat geval is No gelijk aan het aantal pulsen dat de detector 35 per omwenteling van de 5 uitgaande as 31 van de master-motor 21 geeft, dat wil zeggen in het genoemde voorbeeld gelijk aan 512. De signaalgever 51 kan echter ook zijn opgesteld na de transmissie 42, en bijvoorbeeld één puls geven per omwenteling van de uitgaande as 43 van de transmissie 42: in dat geval is No, in vergelijking 10 met de geïllustreerde opstelling van de signaalgever 51 bij de uitgaande as 41 van de slave-motor 22, vermenigvuldigd met de overbrengingsverhouding van de transmissie 42.The signal generator 51 can be a relatively simple signal generator, and can for instance be a fixed mechanical switch which cooperates with one or more cams 52 driven by the slave motor 22. Various positions are conceivable for the signal generator 51. For example, the signal generator 51 are disposed at the output shaft 41 of the slave motor 22, and one cam 52 can be formed on that output shaft 41, so that the signal transmitter 51 gives one pulse per revolution of that output shaft 41: in that case No is equal to the number of pulses that the detector 35 gives per revolution of the output shaft 31 of the master motor 21, that is to say in the aforementioned example equal to 512. However, the signal generator 51 may also be arranged after the transmission 42, and, for example, give one pulse per revolution of the output shaft 43 of the transmission 42: in that case, No, in comparison with the illustrated arrangement of the signal generator 51 at the output. on the shaft 41 of the slave motor 22, multiplied by the transmission ratio of the transmission 42.

In het hiernavolgende zal worden aangenomen dat de aandrijfassen 33, 43 van de bewerkingsstations 11, 12 cyclus-15 assen zijn, waarmee wordt bedoeld dat de aandrijfassen 33, 43 van de bewerkingsstations 11, 12 één omwenteling maken per arbeidscyclus van de bewerkingsstations 11, 12. Indien de signaalgever 51 één puls geeft per omwenteling van de uitgaande as 43 van de transmissie 42, bijvoorbeeld doordat 20 aan de uitgaande as 43 van de transmissie 42 één nok is aangebracht om samen te werken met de signaalgever 51, vindt de synchronisatie-controle één keer per arbeidscyclus van het bewerkingsstation 12 plaats, waarbij de resolutie van die controle vrij groot is, namelijk gelijk is aan het aantal 25 pulsen dat de hoekdetector 35 per omwenteling van de uitgaande as 31 van de master-motor 21 geeft, vermenigvuldigd met de overbrengingsverhouding van de transmissie 42. In het algemeen is de hierdoor bereikte nauwkeurigheid voldoende, hoewel tijdens het verloop van de arbeidscyclus van het bewerkings-30 station 12 geen synchronisatie-controle plaatsvindt. Binnen het kader van de onderhavige uitvinding is het mogelijk om het aantal synchronisatie-controles tijdens het verloop van de arbeidscyclus van het bewerkingsstation 12 groter dan één te kiezen, en wel door de signaalgever 51 zodanig in te richten, 35 dat deze twee of meer periodesignalen Sp geeft per arbeidscyclus van het bewerkingsstation 12. Dit kan bijvoorbeeld door de aandrijfas 43 van het bewerkingsstation 12 te voorzien van 1005045 8 meerdere nokken die samenwerken met de signaalgever 51, of door de signaalgever 51 te plaatsen bij de uitgangsas 41 van de slavemotor 22, welke uitgangsas 41 desgewenst kan zijn voorzien van meerdere nokken.In the following, it will be assumed that the drive shafts 33, 43 of the processing stations 11, 12 are cycle-15 shafts, which means that the driving shafts 33, 43 of the processing stations 11, 12 make one revolution per working cycle of the processing stations 11, 12 If the signal generator 51 gives one pulse per revolution of the output shaft 43 of the transmission 42, for example because one cam is arranged on the output shaft 43 of the transmission 42 to cooperate with the signal generator 51, the synchronization check takes place once per work cycle of the processing station 12, the resolution of that control being quite large, namely equal to the number of 25 pulses that the angle detector 35 gives per revolution of the output shaft 31 of the master motor 21, multiplied by the transmission ratio of the transmission 42. In general, the accuracy achieved by this is sufficient, although during the course of the duty cycle no synchronization check of the processing station 12 takes place. Within the scope of the present invention it is possible to choose the number of synchronization checks during the working cycle of the processing station 12 larger than one, namely by arranging the signal generator 51 such that these two or more period signals Sp gives per working cycle of the processing station 12. This can be done, for example, by providing the drive shaft 43 of the processing station 12 with 1005045 8 several cams which cooperate with the signal generator 51, or by placing the signal generator 51 at the output shaft 41 of the slave motor 22, which output shaft 41 can optionally be provided with several cams.

5 Door een dergelijke grotere controle-frequentie wordt bereikt, dat de maximaal optredende afwijking op een willekeurig moment tijdens de arbeidscyclus van het bewerkings-station 12 kan worden verminderd. Daar staat echter tegenover, dat de signaalgever 51 sneller moet kunnen werken, en dat de 10 beschikbare rekentijd voor de controller 210 minder is. Voorts wordt de controle-actie van de controller 210 bemoeilijkt omdat, als gevolg van een mogelijke toerental-variatie van de master-motor 21 tijdens de arbeidscyclus en een eventueel fase-verschil tussen de master-motor 21 en de slave-motor 22, 15 de nominale puls-aantallen Nx tussen twee opeenvolgende signalen Sp in dat geval niet onderling gelijk hoeven te zijn.It is achieved by such a larger control frequency that the maximum deviation that can occur can be reduced at any time during the working cycle of the processing station 12. On the other hand, however, the signal generator 51 must be able to operate faster, and the available calculation time for the controller 210 is less. Furthermore, the control action of the controller 210 is complicated because, due to a possible speed variation of the master motor 21 during the duty cycle and a possible phase difference between the master motor 21 and the slave motor 22, 15 in that case, the nominal pulse numbers Nx between two consecutive signals Sp need not be the same.

Zoals vermeld, kan het gewenst zijn om de master-motor 21 en dus ook de slave-motor 22 met een constant toerental aan te 20 drijven, maar het kan ook gewenst zijn om die motoren aan te drijven met een variabel toerental, waarbij het toerental in de tijd varieert volgens een voorafbepaald patroon. In principe kan het ook in het laatstgenoemde geval voldoende zijn dat door de slave-controller 210 is verzekerd, dat de 25 tijdsduur T12 van de arbeidscyclus van het bewerkingsstation 12 gelijk is aan de tijdsduur Tn van de arbeidscyclus van het bewerkingsstation 11, welke tijdsduur in het hiernavolgende zal worden aangeduid als Tc. In het algemeen is het echter gewenst, dat er een vooraf gespecificeerd en bij voorkeur 30 instelbaar fase-verschil aanwezig is tussen de arbeidscyclus van het bewerkingsstation 11 en die van het bewerkingsstation 12.As mentioned, it may be desirable to drive the master motor 21 and thus also the slave motor 22 at a constant speed, but it may also be desirable to drive those motors at a variable speed, the speed being varies in time according to a predetermined pattern. In principle, it may also suffice in the latter case that the slave controller 210 ensures that the duration T12 of the operating cycle of the processing station 12 is equal to the duration Tn of the operating cycle of the processing station 11, which duration in the following will be referred to as Tc. In general, however, it is desirable that a pre-specified and preferably adjustable phase difference be present between the duty cycle of the processing station 11 and that of the processing station 12.

Bij voorkeur is derhalve voorzien in middelen voor het verschaffen van fase-informatie aan de slave-controller 210.Preferably, therefore, means are provided for providing phase information to the slave controller 210.

35 In de figuren is een voorbeeld geïllustreerd van dergelijke fase-informatiemiddelen.The figures illustrate an example of such phase information means.

1005045 91005045 9

Figuur 2 toont, dat de aandrijfas 33 van de master-machine 11 is voorzien van een mastercyclussignaalgever 60, die éénmaal per omwenteling van de aandrijfas 33 een master-cyclussignaal Smc geeft. Deze mastercyclussignaalgever 60 kan, 5 op vergelijkbare wijze als in het voorgaande is besproken ten aanzien van de signaalgever 51, een eenvoudige, relatief goedkope signaalgever zijn, bijvoorbeeld een mechanische naderingsschakelaar die wordt bediend door een op de aandrijfas 33 aangebrachte nok. De mastercyclussignaalgever 60 is 10 verbonden met een derde slave-uitgang 103 van de master-besturingsinrichting 100.Figure 2 shows that the drive shaft 33 of the master machine 11 is provided with a master cycle signal transmitter 60, which gives a master cycle signal Smc once per revolution of the drive shaft 33. This master cycle signal transmitter 60 may, in a manner similar to that discussed above with regard to the signal transmitter 51, be a simple, relatively inexpensive signal transmitter, for instance a mechanical proximity switch which is operated by a cam mounted on the drive shaft 33. The master cycle signal generator 60 is connected to a third slave output 103 of the master controller 100.

Op vergelijkbare wijze is de slavebesturingsinrichting 200, zoals geïllustreerd in figuur 3, voorzien van een slave-cyclussignaalgever 53, die éénmaal per omwenteling van de 15 aandrijfas 43 een slavecyclussignaal Ssc geeft. De slave- cyclussignaalgever 53 is verbonden met een slavecyclusingang 216 van de slave-controller 210.Similarly, the slave controller 200, as illustrated in Figure 3, includes a slave cycle signal generator 53, which provides a slave cycle signal Ssc once per revolution of the drive shaft 43. The slave cycle signal generator 53 is connected to a slave cycle input 216 of the slave controller 210.

De slavebesturingsinrichting 200 heeft een derde master-ingang 203, die bij voorkeur en zoals weergegeven is verbonden 20 met een derde slave-koppeluitgang 206. De derde master-ingang 203 is bestemd om het genoemde mastercyclussignaal te ontvangen, waartoe de derde master-ingang 203 gekoppeld kan worden met de derde slave-uitgang 103 van de masterbesturings-inrichting 100 of met de derde slave-koppeluitgang van een 25 andere slavebesturingsinrichting. De slave-controller 210 heeft een mastercyclus ingang 215 die is verbonden met de derde master-ingang 203 om het genoemde mastercyclussignaal S^c te ontvangen.The slave controller 200 has a third master input 203, which is preferably and as shown, connected to a third slave couple output 206. The third master input 203 is adapted to receive said master cycle signal, for which purpose the third master input 203 can be coupled to the third slave output 103 of the master controller 100 or to the third slave couple output of another slave controller. The slave controller 210 has a master cycle input 215 which is connected to the third master input 203 to receive said master cycle signal S ^ c.

De slave-controller 210 heeft voorts een slavefaseingang 30 207 voor het ontvangen van een slavefasesignaal φ dat representatief is voor het gewenste fase-verschil van de slave-inrichting 12 ten opzichte van de master-inrichting 11. Bij wijze van voorbeeld kan het slavefase-signaal φ worden gedefinieerd door een handmatig in te stellen potentiometer, 35 zoals voor een deskundige duidelijk zal zijn.The slave controller 210 further has a slave phase input 30 207 for receiving a slave phase signal φ which is representative of the desired phase difference of the slave device 12 from the master device 11. For example, the slave phase signal φ are defined by a manually adjustable potentiometer, as will be apparent to one skilled in the art.

1 0 05 0 45 101 0 05 0 45 10

Volgens de onderhavige uitvinding wordt derhalve een besturingsinrichting verschaft, waarbij een slave-controller 210 in eerste benadering een slavemotor-stuursignaal S3 verschaft op basis van een masterrootor-stuursignaal SI. Op 5 vaste fasemomenten tijdens de arbeidscyclus van de slave-inrichting 12 wordt door de slave-controller 210 gecontroleerd, of de slave-motor 22 in de pas loopt met de master-motor 21, waartoe een van de master-motor 21 verkregen hoek-signaal S2 wordt benut als tellersignaal. Desgewenst houdt de 10 slave-controller 210 een voorafbepaald fase-verschil in stand tussen de arbeidscyclus van de slave-inrichting 12 en de arbeidscyclus van de master-inrichting 11 op basis van een slavefasesignaal φ.According to the present invention, therefore, a control device is provided, wherein a slave controller 210 in a first approximation provides a slave motor control signal S3 based on a master motor control signal S1. At 5 fixed phase moments during the duty cycle of the slave device 12, the slave controller 210 checks whether the slave motor 22 is in line with the master motor 21, for which purpose an angle obtained from the master motor 21 is used. signal S2 is used as counter signal. If desired, the slave controller 210 maintains a predetermined phase difference between the duty cycle of the slave device 12 and the duty cycle of the master device 11 based on a slave phase signal φ.

Een belangrijk voordeel dat wordt geboden door een 15 dergelijke besturingsinrichting is, dat voor het nauwkeurig aandrijven van meerdere motoren slechts één encoder 35 benodigd; meer in het bijzonder is geen encoder nodig voor de slave-motoren.An important advantage offered by such a control device is that only one encoder 35 is required for accurately driving several motors; more specifically, no encoder is required for the slave motors.

In een test-opstelling werd een nokkenschijf met vier 20 nokken 52 gekoppeld met de uitgaande as 41 van de slave-motor 22, zodat de signaalgever 51 vier periodesignalen Sp gaf per omwenteling van die uitgaande as 41. Bij een constante omwentelingssnelheid van de mastermotor 21 werd de hoek-positie van de uitgaande as 41 van de slave-motor 22 gemeten 25 onder gebruikmaking van een hoekpositiedetector vergelijkbaar met de eerder beschreven detector 35. Die hoekpositie bleek minder dan 1° af te wijken van de beoogde positie. Aldus is het mogelijk gebleken om met relatief eenvoudige en goedkope middelen een betrekkelijk nauwkeurige synchronisatie te 30 verschaffen.In a test arrangement, a cam with four 20 cams 52 was coupled to the output shaft 41 of the slave motor 22, so that the signal generator 51 gave four period signals Sp per revolution of that output shaft 41. At a constant revolution speed of the master motor 21 the angular position of the output shaft 41 of the slave motor 22 was measured using an angular position detector similar to the previously described detector 35. That angular position was found to deviate less than 1 ° from the intended position. It has thus proved possible to provide a relatively accurate synchronization with relatively simple and inexpensive means.

Het zal voor een deskundige duidelijk zijn dat de beschermingsomvang van de onderhavige uitvinding zoals gedefinieerd door de conclusies niet is beperkt tot de in de 35 tekeningen weergegeven en besproken uitvoeringsvormen, maar dat het mogelijk is de weergegeven uitvoeringsvormen van de besturingsinrichting volgens de uitvinding binnen het kader 1005045 11 van de uitvindingsgedachte te veranderen of te modificeren.It will be clear to a person skilled in the art that the scope of the present invention as defined by the claims is not limited to the embodiments shown and discussed in the drawings, but that it is possible to show the embodiments of the control device according to the invention shown within the scope 1005045 11 of the inventive concept.

Zo is het bijvoorbeeld mogelijk dat de signaalgevers een andere constructie hebben. Bijvoorbeeld kan een signaalgever een magnetische, inductieve of optische signaalgever zijn, 5 zoals voor een deskundige duidelijk zal zijn.For example, it is possible that the signalers have a different construction. For example, a signal generator can be a magnetic, inductive or optical signal generator, as will be clear to a person skilled in the art.

In het voorgaande zijn voor de duidelijkheid twee afzonderlijke signaalgevers 51 en 53 voor de slave-controller 210 beschreven, waarbij het door de signaalgever 51 verschafte signaal Sp wordt gebruikt voor synchronisatie en het door de 10 signaalgever 53 verschafte signaal Ssc wordt gebruikt als referentie bij het in stand houden van een fase-relatie. Het signaal Ssc wordt éénmaal per arbeidscyclus verschaft, terwijl het signaal Sp meerdere malen per arbeidscyclus verschaft kan worden. Aangezien echter, zoals beschreven, het signaal Sp in 15 principe ook éénmaal per arbeidscyclus verschaft kan worden, is het mogelijk om het door de signaalgever 53 verschafte signaal Sac tevens te gebruiken als synchronisatiesignaal Sp, zodat dan de signaalgever 51 kan worden weggelaten.For the sake of clarity, two separate signalers 51 and 53 for the slave controller 210 have been described, in which the signal Sp provided by the signaler 51 is used for synchronization and the signal Ssc provided by the signaler 53 is used as a reference in the maintaining a phase relationship. The signal Ssc is provided once per duty cycle, while the signal Sp can be provided multiple times per duty cycle. However, since, as described, the signal Sp can in principle also be provided once per operating cycle, it is possible to also use the signal Sac provided by the signal generator 53 as the synchronization signal Sp, so that the signal generator 51 can then be omitted.

Voorts wordt opgemerkt, dat de bewerkingsstations geen 20 deel hoeven uit te maken van een produktielijn; de onderhavige uitvinding is toepasbaar in elke situatie waar meerdere bewerkingsstations met elkaar moeten samenwerken, of waarbij het om welke reden dan ook gewenst is dat de rotatiesnelheden van meerdere motoren aan elkaar zijn aangepast.It is further noted that the processing stations need not be part of a production line; the present invention is applicable in any situation where multiple processing stations have to cooperate with each other, or where it is desirable for any reason that the rotational speeds of multiple motors be adapted to each other.

25 Hoewel de onderhavige uitvinding in het voorgaande specifiek is uitgelegd voor een toepassingsvoorbeeld waar de te besturen actuatoren motoren zijn met een uitgaande rotatieas, zal het voor een deskundige duidelijk zijn dat de onderhavige uitvinding ook van toepassing is bij het 30 aandrijven van actuatoren van een ander type. Bij wijze van voorbeeld kan één of meerdere van de te besturen actuatoren een lineaire motor zijn, met een lineair te verplaatsen uitgangsorgaan. In een dergelijk geval zal in plaats van "hoeksnelheid van de uitgaande as" gelezen moeten worden 35 "lineaire snelheid van het uitgangsorgaan". Het zal een deskundige duidelijk zijn hoe in een dergelijk geval met de 1005045 12 genoemde signalen Sp en Sac vergelijkbare signalen kunnen worden afgeleid van de beweging van dat uitgangsorgaan.Although the present invention has been specifically explained above for an application example where the actuators to be controlled are motors with an output rotary axis, it will be clear to a person skilled in the art that the present invention also applies to actuating actuators of another type. By way of example, one or more of the actuators to be controlled can be a linear motor with a linearly displaceable output member. In such a case, instead of "angular velocity of the output shaft", read "linear velocity of the output member". It will be clear to a person skilled in the art how, in such a case, signals Sp and Sac referred to the 1005045 12 can be derived from the movement of that output member.

1 0 0 5 0 4 51 0 0 5 0 4 5

Claims

A controller for a system of two or more actuators (21; 22), comprising a master controller (100) for a master actuator (21) and a slave controller (200) for a slave actuator (22); The master controller (100) comprising: a displacement detector (35) arranged to provide a displacement signal (S2) indicative of displacement of the output means (31) of the master actuator (21); 10. a master controller (110) with an output (111) for providing a master actuator control signal (SI), and an input (113) for receiving the displacement signal (S2); a first slave output (101) coupled to said output (111) of the master controller (110); a second slave output (102) coupled to said input (113) of the master controller (110); and wherein the slave controller (200) comprises: a slave controller (210) with an output (211) for providing a slave actuator control signal (S3); a first master input (201) coupled to the first slave output (101) of the master controller (100), which first master input (201) is connected to a control input (212) of the slave-25 controller (210); a second master input (202) coupled to the second slave output (102) of the master controller (100), which second master input (202) is connected to a detector input (213) of the slave-30 controller (210); a signal generator (51) for providing a period input (214) to the slave controller (210) with a period signal (Sp) at predetermined phase times in a process cycle; 1005045 wherein the slave controller (210) is arranged to count the number (Nx) of displacement signals (S2) received at its detector input (213) between two consecutive period signals (Sp); to compare the counted number of pulses (Nx) with 5 a pre-entered value (No); and to correct the slave actuator control signal (S3) based on the result of that comparison to eliminate a deviation between (Nx) and (No).

A control device according to claim 1, wherein said signal generator (51) cooperates with the output member (41) of the slave actuator (22).

Control device according to claim 1, wherein said signal generator (51) cooperates with a drive shaft (43) for a slave processing station (12).

Control device according to any of the preceding claims, wherein the slave control device (200) has a first slave coupling output (204) connected to the first master input (201); and wherein the slave controller (200) has a second slave link output (205) connected to the second master input (202).

Control device according to any one of the preceding claims, wherein phase information means (Smc / Ssc, φ) are provided.

6. Control device according to claim 5, wherein the master control device (100) comprises a master cycle signal transmitter (60) which gives a master cycle signal (SmC) once per revolution of a drive shaft (33) for a master processing station (11), and from a third slave output (103) connected to the master cycle signal generator 35 (60); the slave control device (200) comprising a slave cycle signal generator (53) which, once per revolution of 1005045, provides a drive shaft (43) for a slave processing station (12) with a slave cycle signal (Ssc), which slave cycle signal generator (53) is connected to a slave cycle input (216) from the slave controller (210); 5 wherein the slave controller (200) has a third master input (203) coupled to the third slave output (103) of the master controller (100), which third master input (203) is connected to a master cycle input (215 ) of the slave controller (210); 10 and wherein the slave controller (210) has a slave phase input (207) for receiving a slave phase signal (φ).

The control device of claim 6, wherein the slave control device (200) has a third slave couple output 15 (206) connected to the third master input (203).

A master controller (100) for use in a controller according to any one of claims 1-7, comprising: 20. a displacement detector (35) adapted to provide a displacement signal (S2) indicative of displacement of the output means (31) of a master actuator (21); a master controller (110) with an output (111) for providing a master actuator control signal (SI), and an input (113) for receiving the displacement signal (S2); a first slave output (101) coupled to said output (111) of the master controller (110); and 30. a second slave output (102) coupled to said input (113) of the master controller (110).

The master controller of claim 8, comprising a master cycle signal generator (60) providing a master cycle signal (SmC) once per revolution of a drive shaft (33) for a master processing station (11), and comprising a third slave output (103) connected to said master cycle signal generator (60). 1005045

Slave control device (200) for use in a control device according to any one of claims 1-7, comprising: a slave controller (210) with an output (211) for providing a slave actuator control signal (S3); - a first master input (201) connected to a control input (212) of the slave controller (210); a second master input (202) connected to a detector input (213) of the slave controller (210); A signal generator (51) for providing a period input (214) to the slave controller (210) with a period signal (Sp) at predetermined phase times in a process cycle; wherein the slave controller (210) is arranged to count the number (Nx) of displacement signals (S2) received at its detector input (213) between two consecutive period signals (Sp); to compare the counted number of pulses (Nx) with a pre-entered value (No); and to correct the slave actuator control signal (S3) based on the result of that comparison to correct a deviation between (Nx) and (No).

The slave control device of claim 10, further comprising a first slave couple output (204) connected to the first master input (201), and a second slave couple output (205) connected to the second master input (202).

The slave controller of claim 10 or 11, 30 further comprising a third master input (203) connected to a master cycle input (215) of the slave controller (210), and a slave phase input (207) for receiving a slave phase signal (φ).

The slave controller of claim 12, further comprising a third slave couple output (206) connected to the third master input (203). 1005045