NO152328B - Fremgangsmaate for forskyvning av et bevegelig legeme. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for forskyvning av et bevegelig legeme under påvirkning av en trinnmotor i det tilfelle det bevegelige legeme kan bringes i svingninger om sitt likevektspunkt mellom to motortrinn.

Oppfinnelsen vil bli beskrevet under henvisning til et utfør-elseseksempel som gjelder en dreiebevegelse slik som ved en trykkeskive, men kan naturligvis bringes til anvendelse i for-bindelse med alle trinnbevegelser hvor det bevegelige legeme er i stand til å frembringe svingebevegelser som hovedsakelig kan representeres av et system av annen orden og som ikke er kritisk dempet.

Hvis tidsintervallene mellom påfølgende motortrinn ikke er hensiktsmessig valgt, vil den svingebevegelse som frembringes ved den siste pulspåvirkning, som en følge av legemets treghet og elastisiteten i den mekaniske overføring, fortsette en forholdsvis lang tid, hvorunder legemets stilling varierer kon-tinuerlig omkring den tilsiktede sluttstilling uten å stoppe der. Det er kjent å motvirke denne ulempe ved hjelp av en dempningsinnretning, men for å være effektiv må denne dempningsinnretning være i stand til å dempe betraktelig energi og dette vil øke innretningens vekt, omfang og pris samt utsette motoren for ekstra påkjenning.

Tysk offentliggjørelsesskrift nr. 2.042.903 beskriver et for-søk på å oppnå det ønskede resultat"v<*>ed en spesiell fremgangsmåte for å fastlegge tidsintervallet mellom de to siste pulser. Det er imidlertid klart at hvis det som er angitt i dette skrift blir fulgt, vil neppe det tilsiktede resultat bli oppnådd, da denne fremgangsmåte både krever at rotorens treghet innstilles til en spesiell verdi og at det totale antall drivpulser er tilstrekkelig stort i forhold til det bevegelige legemets dempningskoeffisient til at legemet oppnår stabil bevegelsestilstand før den nest siste puls påtrykkes. Disse fordringer er ikke spesielt angitt i det nevnte skrift,

men de følger av en analyse av det foreliggende problem.

Det er derfor et formål for foreliggende oppfinnelse å angi en mer hensiktsmessig fremgangsmåte for å overvinne det ovenfor angitte problem.

Foreliggende oppfinnelse gjelder således en fremgangsmåte for forskyvning av et bevegelig legeme fra en første til en annen posisjon ved hjelp av en trinnmotor som drives av en pulsrekke med endelig antall pulser tilsvarende den tilsiktede annen posisjon, idet tilfelle vedkommende legeme er gjenstand for svingebevegelse om sitt likevektspunkt som følge av de

i

påtrykte pulser, og tidsintervallene mellom påfølgende pulser velges som funksjon av svingningenes svingeperiode og dempningsfaktor samt således at den siste puls i hver pulsrekke påtrykkes trinnmotoren ved et tidspunkt hvor svingebevegelsen som følge av samtlige forutgående pulser holder det bevegelige legeme omtrent i den ønskede sluttposisjon og med hastighet hovedsakelig lik null.

På denne bakgrunn av prinsippielt kjent teknikk fra ovenfor angitte DE-PS 2.042.903 har fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen som særtrekk at alle pulser i pulsrekken bortsett fra den første og den siste påtrykkes ved sådanne tidspunkter hvor det punkt som representerer legemets bevegelse som følge av vedkommende puls i et plant fasediagram med origo i det likevektspunkt som oppnås etter denne puls, befinner seg på en spiralkurve som passerer gjennom faseplanpunktet tilsvarende nullhastighet og amplityden av det siste forskyvningstrinn.

Fortrinnsvis er alle bevegelsestrinn mellom pulsene av samme størrelse (enhetstrihn).

Oppfinnelsen vil bli bedre forstått ut i fra følgende be-skrivelse av et utførelseseksempel under henvisning til de vedlagte tegninger, hvorpå:

Fig. 1 viser skjematisk en trykkeinnretning av skivetype som et eksempel på en aktuell anordning hvor foreliggende fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen hensiktsmessig kan bringes til utførelse, Fig. 2 er et kurvediagram som viser svingebevegelsene x av skiven som en funksjon av tiden t for to angitte pulsrekker på fire pulser, og hvorav den ene tilsvarer oppfinnelsens fremgangsmåter, og Fig. 3 angir et fasediagram for å bestemme tidsintervallene

mellom pulsene i pulsrekken i henhold til oppfinnelsen.

I fig. 1 er det vist en trykkeinnretning som omfatter en trykkeskive 1 som er forsynt med et sett trykketegn i relieff. Denne skive er anordnet på en akse 2 som drives av en trinnmotor 3, som i sin tur styres av en pulsgenerator 4. Hver puls fra pulsgeneratoren får trykkeskiven til å dreie seg en viss vinkel som er lik gapet mellom to påfølgende tegn eller en viss brøkdel av dette gap. Pulsgeneratoren styres av et tidsorgan 5 som bestemmer tidspunktene når de forskjellige pulser skal påtrykkes motoren. Da det er nødvendig for tidsorganet å kjenne det antall trinn som skiller begynnelses-tilstanden fra den tilsiktede sluttilstand, er det fordel-aktig å anordne en klokkeoscillator hvis frekvens er høyere enn resonansfrekvensene for det bevegelige legeme, sammen med en programmert delekrets som avgir pulser med mellomrom som oppnås ved deling av klokkefrekvensen. Tidsorganet 5 mottar også en startordre som utløser den første puls.

Trykkeinnretningen omfatter også et trykksvertebånd som ikke er vist i figuren, samt papirtilførsel og papirbærer 6 og en hammer 7 som slår papiret mot vedkommende tegn når skiven stopper i den tilsiktede stilling.

Skiven 1 og akselen 2 utgjør et meget lett system av dempet masse og fjærkraft, hvis svingebevegelser i henhold til kjent teknikk gjør det nødvendig å forsinke utløsningen av hammeren etter den siste innstillingspuls inntil svingebevegelsen er tilstrekkelig dempet til å unngå at hammeren frembringer kontakt på den ene eller den annen side av vedkommende tegn som skal trykkes, og glidning av tegnet under trykningen for-hindres. Dette nedsetter i høy grad trykkehastigheten. I motsetning til dette sørger man i henhold til oppfinnelsen for at deri siste puls tilføres skiven i nærheten av den tilsiktede stilling, idet skiven like før denne puls alltid dreier seg med lav hastighet, således at denne siste puls bare behøver å utligne den gjenværende potensielle elastiske energi. Da den kinetiske energi i seg selv er lav, vil amplityden av den av-sluttende svingebevegelse være neglisjerbar og trykningen kan umiddelbart finne sted. Fig. 2 viser en kurve som angir dreiebevegelsen x av skiven som en funksjon av tiden t i løpet av to pulsrekker på fire pulser. Den første av disse pulsrekker SQ1 danner fire like pulsmellomrom, mens den annen pulsrekke SQ2 har uregelmessige pulsmellomrom. De tilsvarende kurver Cl og C2 viser at skiven kan stabiliseres raskere når mellomrommene mellom pulsene, slik som i pulsrekken SQ2, fastlegges i samsvar med foreliggende oppfinnelse, således at den siste puls frembringes ved et tidspunkt når det bevegelige legeme befinner seg nær sin tilsiktede sluttstilling og beveger seg med en hastighet meget nær lik 0. Fig. 3 viser et diagram som letter valget av sådanne pulsmellomrom og særlig gjør det mulig å sikre samordning mellom to fordringer, nemlig lav hastighet og en posisjon nær den tilsiktede sluttstilling. Denne samordning innebærer et visst innbyrdes forhold også mellom andre pulsmellomrom enn det siste mellomrom.

I fig. 3 viser diagrammet den fri svingebevegelse av et system av annen orden i faseplanet. Posisjonen x for det bevegelige legeme er angitt langs x-aksen og legemets hastighet dx/dt er angitt langs y-aksen. Dempningen er ikke nødvendigvis lineær, men det antas at den bare er avhengig av x og dx/dt. Dette sikrer at bevegelsesbanene er entydige. Erfaringer har vist at i mange tilfeller er denne antagelse helt tilfredsstillende i første tilnærmelse. Det bør også bemerkes at de fysiske parametere og tidsintervallene i en viss grad kan avvike fra de idealiserte antagelser og de intervaller som er beregnet strengt i samsvar med diagrammet. Hvis imidlertid avvikselsen fra den tilsiktede endelige stilling er liten og den gjenværende hastighet er lav i det øyeblikk den siste puls påtrykkes, vil imidlertid den tilsvarende potensielle og kinetiske energi også være lav, således at tilstrekkelig bevegel-sesdempning kan oppnås ved en forholdsvis lett dempningsinnretning. Det er funnet at selve trykket mot skiven fra papiret som treffes av hammeren, kan være tilstrekkelig til å hindre glidning av det tegn som trykkes.

Ved de idealiserte forhold som er forutsatt i diagrammet, vil det punkt som representerer svingebevegelsen bevege seg med urviseren langs en spiral, hvis koordinatparametere på kjent måte er utledet fra de fysiske parametere for vedkommende anordning, hvilket vil si dens dempningsfaktor og perioden for de dempede svingebevegelser. Valget av begynnelsesbetingelser bestemmer hvilken spiral i den foreliggende spiralfamilie som faktisk følges.

Ved å la x-aksen representere den algebraiske forskjell mellom legemets absolutte posisjon og den likevektsstilling som oppnås som en følge av de pulser som allerede er påtrykket legemet, uten at det tas hensyn til fremtidige pulser, i stedet for den absolutte posisjon i seg selv, er det funnet mulig å anvende et enkelt diagram for å representere de beveg-elsesbaner som tilsvarer de forskjellige intervaller mellom de forskjellige pulser i en pulsrekke. I diagrammet frembringer hver puls en rask forskyvning av det representative punkt i horisontal retning fra høyre mot venstre. Forskyvningen finner sted,over en avstand som er lik en trinnenhet, som i praksis er konstant og lik den totale bevegelse delt på an-tallet trinn, men teoretisk sett er det ingen ting som hindrer trinnene fra å være innbyrdes ulike. En sådan ulikhet ligger ikke utenfor oppfinnelsens ramme. Alle spiralbaner forløper i samme retning og bevegelsesbanen i sin helhet utgjøres av forskjellige spiralsegmenter som er innbyrdes sammenføyet av rette horisontale linjeavsnitt. Spiralavsnittene kan graderes !i absolutte tidsenheter, eller mer hensiktsmessig, i enheter ,avledet av resonansperioden. I begge tilfeller vil grader-ingsforskjellen mellom begynnelsespunktet og endepunktet av et spiralsegment representere varigheten av mellomrommet mellom tilsvarende pulser.

Fig. 3 viser et eksempel på en grafisk konstruksjon som ut-gjør en sådan representasjon. Det symbolske punkt som representerer systemet befinner seg til å begynne med i origo 0 for koordinatene, og overføres til A så snart den første puls er frembragt. Koordinatene for punktet A er -X og 0, hvor bokstaven X betegner enhetstrinnet. Det symbolske punkt beveger seg så langs den spiral som går gjennom A (begynnelses-spiralen) i retning med urviseren. Etter en viss tid vil det symbolske punkt befinne seg ved B og den annen annen puls påtrykkes. Det symbolske punkt vil da bevege seg raskt i én

overføringsbevegelse lik -X og bringes derved til punktet C. I figuren befinner punktet C seg på den spiralkurve som går gjennom punktet D, hvis koordinater er +X og 0 (sluttspiralen). Dette tillater det symbolske punkt å vende tilbake til 0 ved å påtrykke en tredje puls i det øyeblikk det symbolske punkt befinner seg i punktet D. I henhold til oppfinnelsen fører dette effektivt til en forskyvning i tre trinn ,som slutter med at den tilsiktede stilling oppnås ved null hastighet.

Hvis det er flere trinn enn tre, må en eller flere ekstra rette linjeavsnitt innpasses, idet enden av hvert linjeavsnitt og begynnelsen av det følgende avsnitt befinne seg på en og samme spiralkurve. i alminnelighet er det derfor et uendelig antall løsninger på problemet, da bare første og siste spiralkurve er bestemt av parameterne for et gitt bevegelig legeme. Ved en utførelsesvariant, som er å fore-trekke på grunn av sin enkelhet, men bare er angitt her som et ikke begrensende utførelseseksempel, oppsøkes sluttspiralen så snart som mulig og de mellomliggende rette linjer har begge sine ytterender på denne spiral, slik som linjen PQ i fig. 3. Dette har den fordel at en innstillingsanordning i henhold til oppfinnelsen bare behøver fire forskjellige tidsverdier for mellomrommene mellom pulsene for å ta seg av enhver pulsrekke på fire eller flere pulser. Hvis det anvendes en pulsrekke på tre pulser er det behov for et spesielt mellomrom tilsvarende spiralbanen CD. Den faktiske utførelse av diagrammet vil umiddelbart fremgå av fig. 3. Den innledende spiral og sluttspiralen som tilsvarer beregnet eller målt dempning av det bevegelige legeme tegnes opp på et ark. I de fleste tilfeller hvor enhetstrinnet er konstant, velges dette som lengdeenhet. Détté bestemmer punktene A og D ved -1 og +1 på X-aksen. Spiralene graderes i tidsenheter avledet fra svingeperioden med et hvilket som helst passende utgangspunkt. Andre spiral-kurver i samme familie kan eventuelt inntegnes hvis det foreliggende problem gjør det ønskelig å anvende mer enn fire forskjellige 'intervallverdier, for eksempel for å nedsette den totale bevegelsestid til et minimum eller for å vurdere virk-ningen på det endelige resultat av en feil i de fysiske stør-relser eller av en avrunding av varighetene av tidsintervallene. Videre kan et gjennomsiktig papirark være forsynt med et rett horisontalt linjeavsnitt av enhetslengde eller avsnitt av varierende lengde hvis forskyvningstrinnet ikke er konstant. Hvis det gjennomsiktige papir holdes horisontalt på diagramarket, kan det beveges på dette inntil dets innstilling tilsvarer fig. 3, og intervallene kan da avleses på spiral-kurvenes graderinger.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte for forskyvning av et bevegelig legeme (1) fra en første til en annen posisjon ved hjelp av en trinnmotor (3) som drives av en pulsrekke (SQ1, SQ2) med endelig antall pulser tilsvarende den tilsiktede annen posisjon, i det 1 tilfelle vedkommende legeme er gjenstand for svingebevegelse om sitt likevektspunkt som følge av de påtrykte pulser, og tidsintervallene mellom påfølgende pulser velges som funksjon av svingningenes svingeperiode og dempningsfaktor samt således at den siste puls i hver pulsrekke påtrykkes trinnmotoren ved et tidspunkt hvor svingebevegelsen som følge av samtlige forutgående pulser holder det bevegelige legeme omtrent i den ønskede sluttposisjon og med hastighet hovedsakelig lik null, karakterisert ved at alle pulser i pulsrekken (SQ2) bortsett fra den første og den siste påtrykkes ved sådanne tidspunkter hvor det punkt som representerer legemets (1) bevegelse som følge av vedkommende puls i et plant fasediagram med origo (0) i det likevektspunkt som oppnås etter denne puls, befinner seg på en spiralkurve (CQP) som passerer gjennom faseplanpunktet (D) tilsvarende nullhastighet og amplityden av det siste forskyvningstrinn.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at alle bevegelsetrinn mellom pulsene er av samme størrelse (enhetstrinn).