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La présente invention est relative à des perfec- tionnements à des dispositifs de contrôle de positions programmées , et plus particulièrement, à des perfectionne. ments à des moyens prévus dans de tels dispositifs, pour procurer des signaux de contrôle de position ou signaux d'erreur développés de par la comparaison de signaux indi- quant la position programmée et de signaux indiquant la position réelle du dispositif à contrôler.
La présente invention est particulièrement relative à des dispositifs dans lesquels l'information pour contrôler la position d'un.dispositif programmée tel qu'une machine- outil, est enregistrée dans un milieu enregistreur de don- nées et est reproduite par l'intermédiaire d'un moyen de contrôle convenable lorsqu'on désire reproduire le pro- gramme.
Un signal électrique sert de signal de référence, et un signal de contrôle est prévu pour chaque déplacement que l'en désire programmer; ces signaux peuvent ètre déri- vée d'un dispositif enregistreur de données et utilises dans un servo-dispositif pour exécuter la programmât Le servo-dispositif comprend des moyens pour développer un signal électrique indiquant la position réelle de l'objet à contrôler et comportant une relation de phase par rap- port au signal de référence. Le servo procure également des moyens pour dériver un signal de contrôle du dis- positif enregistreur de données, lequel signal de contrô- le a une relation de phase avec le signal de référence telle que déterminée pendant l'enregistrement du pro- gramme.
Les signaux indiquant la position réelle du dis- positif à programmer et le signal de contrôle pour chaque canal ou déplacemènt qui est à contrôler sont alimentés
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à un discriminateur ou autre dispositif pour développer un si- gnal d'erreur qui indique la déviation de la'position réelle par rapport à la position programmée. Par l'intermédiaire de moyens convenables de positionnement d'objets, le signal d'erreur est alimenté au dispositif à positionner en vue qu'il prenne la position correcte ou programmée.
En pratique, on peut trouver que du fait de certains défauts dans l'équipement, un signal d'erreur ou de contrôle peut être développé et avoir une grandeur telle de manière à déplacer de manière constante le dispositif programmé ou autrement, pour exécuter le programme d'une manière complète- ment erronée. De môme, dans certaines situations lors du démarrage initial de l'appareil pour exécuter le programme, on peut trouver qu'une position prise erronément à l'origine développera un signal d'erreur excessif, lequel empêcherait la synchronisation et, de ce fait, empêcherait le programme d'être exécuté.
Il est un objet de la présente invention de procu- rer un nouveau moyen de développement de signal d'erreur pour un dispositif de contrôle de position programmée dans lequel en cas d'un défaut de certaines parties ou dans le cas d'une erreur excessive dans le programme tel qu'il est exécuté, le dispositif sera déclenché.
Il est encore un autre objet de la présente in- vention de procurer un dispositif développant un signal de contrôle qui comprend des moyens pour réduire au minimum @'"emballement" et pour assurer la stabilité du dispositif dans des conditions pour lesquelles un jeu - est présent dans le.dispositif.
Dans les dessins ci-joints : - la figure 1 est un diagramme schématique en blocs d'une forme d'exécution de la présente invention incorporée dans un dispositif de contrôle de programmation;
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- la figure 2 est un diagramme schématique en blocs d'un moyen perfectionné de développement d'un signal d'erreur réalisant la présente invention; - la figure 3 est une illustration schématique d'un moyen sensible à un excès d'erreur dans un signal d'erreur en vue d'interrompre le fonctionnement du dispositif ; et- la figure 4 est une illustration schématique d'un moyen limiteur de signal d'erreur utilisable dans la présente invention.
La figure 1 des dessins représente un dispositif de contrôle de programmation complet dans lequel la présente in- vention est applicable. Un dispositif enregistreur de données- tel qu'un ruban magnétique 2 est prévu dans la figure . Ce- lui-ci est représenté comme des parties de trois rubans sépa- rés, mais en réalité, il peut tre constitué par un ruban unique ayant une pluralité de canaux comprenant le canal de référence et un ou plusieurs canaux de contrôle dnregistrés dessus. Il est bien entendu que la représentation dans cette figure est uniquement dans un but d'illustration et que n'im- porte quel dispositif enregistreur de données convenable peut être utilisé. Il est en outre bien entendu qu'il est possible d'utiliser le dispositif dans des ensembles autres que celui illustré dans la présente application.
Ainsi, si on désire procurer un dispositif de programmation digital dans lequel des valeurs numériques représentant le programme à suivre sont enregistrées dans le dispositif enregistreur de données, et qui peuvent être développées par des moyens calculateurs convenables en des signaux capables d'effectuer un programme, un dispositif tel que celui qui est exposé dans la présente application trouvera son utilité dans un ensemble de cette nature. Des têtes de captation ou autres dispositifs sensibles 4 et 6 sont prévus pour dériver les signaux de référence et les signaux de contrôle à partir d'un canal de référence et d'autant de canaux de contrôle qu'il est désiré dans le dispo.. ;
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sitif enregistreur.
En se référant au canal de référence, un pré-amplificateur 10 amplifie initialement les signaux dérivés du milieu d'enregistrement. La nature de ces signaux en question peut prendre n'importe quel nombre de formes. Après amplification par le pré-amplificateur 10, un excitateur-de selsyn 12 développe une sortie ayant au moins deux phases à partir des signaux de référence. Tel qu'illustré dans le dessin de la présente application, une sortie triphasée est . dérivée via les conducteurs 16. Les conducteurs 16 fournissent l'entrée au selsyn différentiel 18 lequel est à son tour couplé à un selsyn indicateur de position 20.
Le selsyn indicateur de position 20 peut être connecté mécaniquement, tel qu'indiqué par la ligne en traits interrompus 21, à un moteur de positionnement 22 qui peut être accouplé à la table et à la tête de la machine-outil à programmer par un dispositif incorporant la présente invention. En variante, le selsyn 20 peut être couplé directement à la table ou à la tête d'une telle machine-outil.
Une unité contrôlée par un moteur, telle qu'une amplidyne 24 ou autre amplificateur de puissance fournit un signal de contrôle moteur dont la direc- tion et la valeu-- sont déterminées par les enroulements di- rect et inverse 26 et 28, respectivement, prévus sur organe
30 déterminateur de champ de l'amplifie. Bien que l'illustra- tion soit axée essentiellement sur un dispositif de posi- tionnement électronique et électrique, il est bien entendu que des dispositifs mécaniques,tels que ceux de nature hydrau- lique, peuvent être utilisés avec des valves contrôlées par signal d'erreur conjointement avec des moyens convenables de positionnement hydraulique.
Des signaux de contrôle ayant des relations de pha- se prédéterminées par rapport aux signaux de référence, telles que déterminées lors de l'enregistrement ou de l'établisse- ment du programme sont obtenus par la tête de captation 6
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à partir du dispositif enregistreur de données et amplifiés par un pré-amplificateur 32 convenable. Un discriminateur 34 reçoit les signaux de contrôle amplifiés et le signal pro- venant du selsyn 20,-lequel signal de selsyn a une relation de phase par rapport aux signaux de référence qui indique la position réelle de l'objet qui est contrôlé.
Le signal de position réelle est couplé via le conducteur 36 au discrimina- teur 34. Le discriminateur développe un signal d'erreur qui se rapporte à un écart de la relation de phase du selsyn 20 par rapport aux signaux de référence vis-à-vis de la relation de phase prédéterminée des signaux de contrôle par rapport aux signaux de référence et couple ce signal d'erreur via un' conducteur 38 à l'organe déterminateur de champ 30. Un ta- chymètre 40 est connecté mécaniquement au moteur de posi- tionnement 42 et fournit un signal de stabilisation de vites- se via un conducteur 4.2 à l'organe déterminateur de champ 30.
En se référant à 1s figure 2, le fonctionnement gé- néral du dispositif est le suivant. Un signal de contrôle ..est dérivé par le dispositif de captation 6 à partir d'un canal de contrôle dans le milieu enregistreur de données.
Après amplification dans le pré-amplificateur 32, le signal est couplé au discriminateur d'impulsions 44. Un signal indicateur de position est dérivé du selsyn de position 20 via le conducteur 36 et est également couplé au discriminateur d'impulsions 44 via le conducteur 48 et un amplificateur de signal de selsyn 46 qui convertit la sortie sinusoïdale du selsyn en des impulsions utilisables dans le discriminsteur d'impulsions.
Si le signal alimenté au discriminateur d'impul- sions 44 est exactement déphasé de 1800, un signal alternatif d'onde carrée ayant une valeur de tension moyenne continue - nulle sera fourni au dispositif de .contrôle via le conduc- teur 50 et recruteur 52, le branchement 54, le filtre 56, le conducteur 58, le réseau stabilisateur 60,' le conducteur
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62 et le dispositif de zone neutre 64. Si les impulsions du canal de contrôle et du selsyn de positionnement sont dé- phasées de plus ou moins 180 l'une par rapport à l'autre, un signal continu sera disponible dans un signal d'erreur électrique altennatif d'onde carrée et déséquilibré qui, aura une valeur continue, soit positive, soit négative,
sui- vant que les impulsions sont ou ne sont pas déphasées de plus ou de moins 180 . Ce signal sera filtré par le filtre 56 et la stabilité sera établie par le réseau 60 et, si il dé- passe une quantité prédéterminée telle que déterminée par le réglagedu dispositif de zone neutre 64, tel qu'expliqué plus complètement ci-après, un dispositif de contrôle, tel que ' l'organe déterminateur de champ qui a été décrit sera alimen- té par ce signal.
La figure 3 des dessins représente un moyen pour @ arrêter le fonctionnement du dispositif en cas d'un'excès d'er' reur. La sortie du discriminateur d'impulsions 44 est normale- ment un signal ayant une forme d'onde rectangulaire ayant un'e composante continue, laquelle est une mesure de la différence entre la position programmée et la position réelle du dis- positif qui est contrôlé. Cependant, en plus de ceci, il y aura une composante alternative de cette tension. La compo- sante alternative du signal d'erreur est dérivée via le condue- teur 66 et est couplée à travers le condensateur 184 à la, grille de commande 186 du tube à vide 188.
La résistance 192 et le condensateur 190, en coopération avec le condensateur 184, àgissent de manière à développer un signal alternatif dans lequel la valeur de maximum à maximum est une mesure de la composante alternative du signal d'erreur. Les valeurs de ces,composantes doivent être choisies de telle manière que lorsque le signal est dans un état fortement déséquilibré, la composante de maximum à maximum de la tension à la grille 186 varie rapidement pour des variations de l'erreur. Le tube
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188 amplifie la tension alternative et celui-ci est couplé à travers le condensateur 198 aux redresseurs 200 et 202 de sorte que la tension au point 204 est une mesure de la tension de maximum à maximum du signal alternatif conformé.
Le si- gnal est ensuite alimenté à la grille de commande 206 d'un tube à vide 208 lequel est polarisé de telle manière qu'il est normalement conducteur lorsqu'un tube 210 est normalement non-conducteur. Lorsqu'il y a un signal alternatif à la grille de commande du tube 188, une tension négative est présente à la grille de commande 206 du tube 208 et maintient ce tube dans un état non-conducteur et ceci maint@ant à son tour le tube 210 dans son état établi ou conducteur. De cette maniè- re, avec des signaux normaux, le tube 208-est non conducteur et le tube 210 est conducteur et le relais 70 est actionné.
Cependant, si pour l'une ou l'autre raison le signal alter- natif à la grille de commande 186 n'est pas présent ou tombe en dessous d'une valeur prédéterminée, alors, le tube 208 devient conducteur et le tube 210 est non conducteur.
Ceci fait retomber le relais 70 qui ouvre la source d'alimen- tation pour le dispositif de contrôle et pour le dispositif qui est programmé.si on le désire. Le condensateur 212 est prévu pour maintenir le tube 210 non conducteur pendant une période de temps suffisamment longue pour désexciter le relais 70 même lorsque le tube 208 n'est non conducteur que pour de courtes périodes de temps. Un condensateur 213 est prévu pour adoucir le relâchement du relais 70.
Différentes choses peuvent amener le signal alter- natif à être perdu. Dans le cas où des impulsions ne sont pas reçues du ruban, il sera perdu du fait que le discrimina- teur d'impulsions sera toujours soit complètement enclenché, soit complètement déclenché, et la tension provenant du dis- criminateur d'impulsions sera par conséquent un signal con- tinu pur. Dans le cas où un des tubes du pré-amplificateur ou
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du discriminateur d'impulsions fait défaut, la même chose se produit. En outre, si une erreur excessive est obtenue, la @ composante alternative devient suffisamment petite de sorte qu le relais 70 sera\désexcité.
Lors des démarrages initiaux du dispositif, il est possible que pendant une courte période de temps un excès de signal d'erreur soit reçu jusqu'à ce que le moyen de posi- tionnement amène le dispositif programmé dans une position , correcte. Etant donné qu'il n'est pas désirable d'interrompre le fonctionnement du dispositif à cet instant, on prévoit un signal alternatif à la grille 186 du tube 188. Celui-ci est procuré par le relais à action retardée 74 qui sera initia- lement ouvert pendant des temps prédéterminés de sorte que des signaux d'impulsion sont procurés à travers le condensateur 190 à la grille de commande et le dispositif assurera que le relais 70 ne soit pas désexcité de sorte qu'il sera de ce fait capable de démarrer le dispositif.
La figure 4 représente en détails le dispositif de zone neutre 64. La fonction du dispositif 64 est d'abaisser le gain de l'ensemble du dispositif à une valeur très basse pour des différences de position du dispositif programmé, tel qu'une machine-outil, par rap port aux positions du program' -me qui sont inférieures aux erreurs inhérentes du dispositif programmé, tel que les jeux d'une machine-outil. Si ceci n'est pas réalisé, lorsqu'une machine-outil est programmée parallèlement à l'axe de la machine, l'outil tendra à se pro- mener en avant et en arrière à travers la course morte. En vue de procurer la tension pour le dispositif de zone neutre ou de course morte 64, un transformateur 158 a son primaire couplé à une source de potentiel alternatif.
Son secondaire procure une tension alternative qui est redressée par les diodes 160 et filtrée par le réseau 1620 La quantité de ten- sion de zone neutre est déterminée au moyen du potentiomètre 164 lequel fournit une polarisation à la cathode 166 de la
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170 diode 168 et à l'anode de la diode 172. De cette manière, à moins que le signal d'erreur ne dépasse une quantité pré- déterminée telle qu'établie par les polarisations des dio- des 168 et 172, ce signal ne passera pas au dispositif de contrôle. En vue de procurer une limite inférieure pour la diminution du gain du dispositif obtenue par le dispositif de zone neutre 64, on prévoit une résistance variable 174 qui by-passe le dispositif de zone neutre vers une résistan-. ce de charge 175.
On prévoit également un condensateur 176 qui a une valeur telle de manière à laisser passer des signaux d'erreur de fréquences élevées et d'accroître de ce fait la stabilité du dispositif en procurant un décalage de phase compensateur dans le signal d'erreur pour de telles fréquences. On a trouvé que si un gain minimum n'est pas présent dans le signal d'erreur, la relation entre l'entrée au dispositif, dont le déplacement est contrôlé, et le dé- placement réel (ou sortie) est telle qu'il n'y a pas de contrôle effectif. De même, pour des entrées de fréquence .élevée, la relation de phase de la sortie réduit le signal de contrôle effectif.
Le signal passant par le dispositif de zone neutre 64 est alimenté à la grille 178 du tube électronique 180 connecté en amplificateur cathodyne et est dérivé via un potentiomètre d'équilibrage ou de compensation 182 et le conducteur 38.
REVENDICATIONS.-
1.- Dispositif de contrôle de position dans lequel un discriminateur compare une pluralité de signaux d'entrée en vue d'obtenir un signal d'erreur répondant à une diffé- rence des caractéristiques des signaux d'entrée, caracté- risé par un élément de contrôle répondant à une composante dudit signal d'erreur lorsque la dite différence des carac- téristiques dépasse une quantité prédéterminée de manière à interrompre l'excitation du dispositif de contrôle de posi- tion et de l'objet qui est programmé par celui-ci.
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2. - Dispositif suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que le signal d'erreur de sortie a une grande composante de courant alternatif lorsque lesdits signaux d'entrée ont des caractéristiques relatives indiquant une position convenable de l'objet contrôlé et en ce que l'élé- ment de contrôle est sensible à une faible composante de courant alternatif dudit signal d'erreur de' manière à inter- rompre l'excitation du dispositif de contrôle et de l'objet' qui est contrôlé-
3.
- Dispositif suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que le signal d'erreur de sortie a une forme d'onde carrée alternative, lesdits signaux d'erreur alter- natifs d'onde carrée ayant une composante de courant al- ternatif maximum et une composante de courant continu mini- mum lorsque lesdits signaux d'entrée ont la caractéristique relative désirée, étant par exemple déphasés de 180 l'un par rapport à l'autre,et en ce que l'élément de contrôle comprend un relais normalement fermé connecté entre une source de tension de fonctionnement et le dispositif de contrôle, un tube électronique normalement non conducteur couplé à la bobine d'actionnement dudit relais,
et des moyens sensibles au courant alternatif répondant à une absence d'une composante de courant alternatif dudit signal d'erreur supérieure à une valeur de tension prédéterminée en vue d'interrompre la conductiôn dudit dispositif à décharge élec- tronique, d'où, ledit relais est ouvert lorsque ledit si- gnal d'erreur indique une erreur excessive dans la reproduc- tion du programme.
4.- Dispositif suivant la revendication 3, carac- térisé en ce que lesdits moyens sensibles au courant alter- natif répondant à l'absence d'une composante de courant al- ternatif supérieure à une valeur prédéterminée, comprennent un premier dispositif à décharge électronique ayant une grille couplée à la sortie dudit moyen développant le signal. d'erreur alternatif d'onde carrée, et un second dispositif :
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à décharge électronique couplé à la sortie dudit premier dispositif à décharge électronique et'audit tube électro- nique normalement non conducteur en vue d'interrompre la conduction dudit dispositif à décharge électronique normale- ment non conducteur lorsque la composante de courant alter- natif de ladite erreur'est inférieure à une valeur de tension prédéterminée*
5.
- Dispositif suivant la revendication 1, carac- , térisé par des moyens limiteurs pour établir un niveau de référence minimum pour lesdits signaux d'erreur, le dit niveau de référence minimum étant déterminé par une erreur fixe dans un dispositif exécutant le programme-
6.- Dispositif suivant la revendication 5, carac" térisé en ce que les moyens limiteurs comprennent un dis- positif réactif by-passant les moyens limiteurs et offrant une faible impédance aux signaux d'erreur de fréquence relativement élevée et uns liaison résistive réglable by- passant lesdits moyens limiteurs en vue de procurer un .réglage de l'action de limitation.
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The present invention relates to improvements to devices for controlling programmed positions, and more particularly to improvements. These are provided to means provided in such devices, for providing position control signals or error signals developed by comparing signals indicating the programmed position and signals indicating the actual position of the device to be controlled.
The present invention relates particularly to devices in which the information for controlling the position of a programmed device, such as a machine tool, is recorded in a data recording medium and is reproduced by means of a data logger. a suitable means of control when it is desired to reproduce the program.
An electrical signal serves as a reference signal, and a control signal is provided for each movement that it wishes to program; these signals can be derived from a data logger device and used in a servo-device to execute the program. The servo-device comprises means for developing an electrical signal indicating the real position of the object to be checked and comprising a phase relation with respect to the reference signal. The servo also provides means for deriving a control signal from the data logger device, which control signal has a phase relationship to the reference signal as determined during recording of the program.
The signals indicating the real position of the device to be programmed and the control signal for each channel or movement which is to be controlled are supplied.
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to a discriminator or other device to develop an error signal which indicates the deviation of the actual position from the programmed position. By means of suitable means for positioning objects, the error signal is fed to the device to be positioned so that it takes the correct or programmed position.
In practice, it can be found that due to certain faults in the equipment, an error or control signal can be developed and have a magnitude such as to constantly move the programmed device or otherwise, to execute the program. in a completely wrong way. Likewise, in certain situations upon initial startup of the apparatus to run the program, it may be found that a wrongly taken originally position will develop an excessive error signal, which will prevent synchronization and hence would prevent the program from being executed.
It is an object of the present invention to provide a new means of error signal development for a programmed position control device in which in the event of a fault of some parts or in the case of an excessive error in the program as executed, the device will be triggered.
It is yet another object of the present invention to provide a control signal developing device which includes means for minimizing "runaway" and for ensuring stability of the device under conditions for which clearance is required. present in the.device.
In the accompanying drawings: - Figure 1 is a schematic block diagram of an embodiment of the present invention incorporated in a programming control device;
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FIG. 2 is a schematic block diagram of an improved means of developing an error signal embodying the present invention; FIG. 3 is a schematic illustration of a means sensitive to an excess of error in an error signal with a view to interrupting the operation of the device; and FIG. 4 is a schematic illustration of an error signal limiter means usable in the present invention.
Fig. 1 of the drawings shows a complete programming control device in which the present invention is applicable. A data recording device such as a magnetic tape 2 is provided in the figure. This is represented as parts of three separate tapes, but in reality it can be constituted by a single tape having a plurality of channels comprising the reference channel and one or more control channels recorded thereon. Of course, the representation in this figure is for the purpose of illustration only and that any suitable data logging device may be used. It is further understood that it is possible to use the device in assemblies other than that illustrated in the present application.
Thus, if it is desired to provide a digital programming device in which digital values representing the program to be followed are recorded in the data logger device, and which can be developed by suitable calculating means into signals capable of carrying out a program, a device such as that which is exposed in the present application will find its utility in an assembly of this nature. Sensing heads or other sensitive devices 4 and 6 are provided to derive the reference signals and the control signals from a reference channel and as many control channels as is desired in the device. ;
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recorder.
Referring to the reference channel, a pre-amplifier 10 initially amplifies the signals derived from the recording medium. The nature of these signals in question can take any number of forms. After amplification by pre-amplifier 10, a selsyn exciter 12 develops an output having at least two phases from the reference signals. As shown in the drawing for this application, a three phase output is. derivative via conductors 16. Conductors 16 provide the input to the differential saltsyn 18 which in turn is coupled to a position indicating saltsyn 20.
The selsyn position indicator 20 can be mechanically connected, as indicated by the dashed line 21, to a positioning motor 22 which can be coupled to the table and the head of the machine tool to be programmed by a device. incorporating the present invention. Alternatively, the selsyn 20 can be coupled directly to the table or head of such a machine tool.
A motor controlled unit, such as an amplidyne 24 or other power amplifier provides a motor control signal whose direction and value are determined by the direct and reverse windings 26 and 28, respectively, planned on organ
30 amplifies field determinant. Although the illustration focuses primarily on an electronic and electrical positioning device, it is understood that mechanical devices, such as those of a hydraulic nature, can be used with valves controlled by signal control. error in conjunction with suitable means of hydraulic positioning.
Control signals having predetermined phase relations with respect to the reference signals, as determined during recording or program setting are obtained by the pickup head 6
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from the data logger device and amplified by a suitable pre-amplifier 32. A discriminator 34 receives the amplified control signals and the signal from selsyn 20, which selsyn signal has a phase relationship with respect to the reference signals which indicates the actual position of the object being monitored.
The actual position signal is coupled via conductor 36 to discriminator 34. The discriminator develops an error signal which relates to a deviation of the phase relation of the selsyn 20 from the reference signals from the reference signals. of the predetermined phase relationship of the control signals with respect to the reference signals and couples this error signal via a conductor 38 to the field determining member 30. A tachometer 40 is mechanically connected to the position motor. operation 42 and supplies a speed stabilization signal via a conductor 4.2 to the field determining member 30.
With reference to FIG. 2, the general operation of the device is as follows. A control signal ... is derived by the sensing device 6 from a control channel in the data recording medium.
After amplification in the pre-amplifier 32, the signal is coupled to the pulse discriminator 44. A position indicating signal is derived from the position selsyn 20 via the lead 36 and is also coupled to the pulse discriminator 44 via the lead 48. and a selsyn signal amplifier 46 which converts the sinusoidal output of the selsyn into pulses usable in the pulse discriminator.
If the signal fed to pulse discriminator 44 is exactly 1800 out of phase, a square wave AC signal having a zero DC average voltage value will be supplied to the monitoring device via lead 50 and recruiter 52. , the connection 54, the filter 56, the conductor 58, the stabilizer network 60, the conductor
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62 and the neutral zone device 64. If the pulses of the control channel and the positioning selector are out of phase by plus or minus 180 from each other, a continuous signal will be available in a signal of. unbalanced square wave alternating electrical error which will have a continuous value, either positive or negative,
depending on whether or not the pulses are out of phase by plus or minus 180. This signal will be filtered by filter 56 and stability will be established by network 60 and, if it exceeds a predetermined amount as determined by the setting of neutral zone device 64, as explained more fully below, a control device, such as the field determining organ which has been described, will be fed by this signal.
Figure 3 of the drawings shows a means of stopping the operation of the device in the event of an excess of error. The output of pulse discriminator 44 is normally a signal having a rectangular waveform having a DC component which is a measure of the difference between the programmed position and the actual position of the device being monitored. . However, in addition to this, there will be an AC component of this voltage. The AC component of the error signal is derived through conductor 66 and is coupled through capacitor 184 to the control grid 186 of vacuum tube 188.
Resistor 192 and capacitor 190, in cooperation with capacitor 184, act to develop an AC signal in which the maximum to maximum value is a measure of the AC component of the error signal. The values of these components should be chosen such that when the signal is in a highly unbalanced state, the maximum to maximum component of the voltage at gate 186 varies rapidly for variations in the error. The tube
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188 amplifies the AC voltage and this is coupled through capacitor 198 to rectifiers 200 and 202 so that the voltage at point 204 is a measure of the maximum to maximum voltage of the shaped AC signal.
The signal is then fed to the control grid 206 of a vacuum tube 208 which is biased such that it is normally conductive when a tube 210 is normally non-conductive. When there is an AC signal at the control grid of tube 188, a negative voltage is present at control grid 206 of tube 208 and maintains this tube in a non-conductive state and this in turn maintains the control grid. tube 210 in its established or conductive state. In this way, with normal signals, tube 208 is non-conductive and tube 210 is conductive and relay 70 is actuated.
However, if for some reason the AC signal to control gate 186 is not present or falls below a predetermined value, then tube 208 becomes conductive and tube 210 is turned on. non-conductive.
This drops relay 70 which opens the power source for the control device and for the device which is being programmed, if desired. The capacitor 212 is provided to keep the tube 210 non-conductive for a period of time long enough to de-energize the relay 70 even when the tube 208 is only non-conductive for short periods of time. A capacitor 213 is provided to soften the release of relay 70.
Different things can cause the alternating signal to be lost. In the event that pulses are not received from the ribbon, it will be lost because the pulse discriminator will always be either fully engaged or fully tripped, and the voltage from the pulse discriminator will therefore be a pure continuous signal. In the event that one of the pre-amplifier tubes or
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of the pulse discriminator is missing, the same happens. Further, if an excessive error is obtained, the AC component becomes small enough that the relay 70 will be deenergized.
During the initial start-up of the device, it is possible that for a short period of time an excess error signal will be received until the positioning means brings the programmed device to a correct position. Since it is not desirable to interrupt the operation of the device at this moment, an alternating signal is provided at the grid 186 of the tube 188. This is provided by the delayed action relay 74 which will be initiated. open for predetermined times so that pulse signals are provided through capacitor 190 to the control gate and the device will ensure that relay 70 is not de-energized so that it will thereby be able to start the device.
FIG. 4 shows in detail the neutral zone device 64. The function of the device 64 is to lower the gain of the entire device to a very low value for differences in position of the programmed device, such as a machine. tool, relative to program positions which are less than the errors inherent in the programmed device, such as the clearances of a machine tool. If this is not done, when a machine tool is programmed parallel to the machine axis, the tool will tend to travel forward and backward through the free travel. In order to provide the voltage for the neutral zone or dead travel device 64, a transformer 158 has its primary coupled to a source of alternating potential.
Its secondary provides an alternating voltage which is rectified by diodes 160 and filtered by network 1620 The amount of neutral zone voltage is determined by means of potentiometer 164 which supplies a bias to cathode 166 of the circuit.
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170 diode 168 and to the anode of diode 172. In this way, unless the error signal exceeds a predetermined amount as established by the biases of diodes 168 and 172, this signal will not will not go to the control device. In order to provide a lower limit for the decrease in the gain of the device obtained by the neutral zone device 64, a variable resistor 174 is provided which by-passes the neutral zone device to a resistor. this load 175.
Also provided is a capacitor 176 which has such a value as to pass high frequency error signals and thereby increase the stability of the device by providing a compensating phase shift in the error signal for high frequency. such frequencies. It has been found that if a minimum gain is not present in the error signal, the relation between the input to the device, the displacement of which is controlled, and the actual displacement (or output) is such that there is no effective control. Likewise, for high frequency inputs, the phase relationship of the output reduces the effective control signal.
The signal passing through the neutral zone device 64 is fed to the gate 178 of the electron tube 180 connected as a cathodyne amplifier and is derived via a balancing or compensation potentiometer 182 and the conductor 38.
CLAIMS.-
1.- Position control device in which a discriminator compares a plurality of input signals in order to obtain an error signal responding to a difference in the characteristics of the input signals, characterized by an element control device responding to a component of said error signal when said difference in characteristics exceeds a predetermined quantity so as to interrupt the energization of the position control device and of the object which is programmed by it .
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2. - Device according to claim 1, charac- terized in that the output error signal has a large component of alternating current when said input signals have relative characteristics indicating a suitable position of the controlled object and in that the control element is sensitive to a small ac component of said error signal so as to 'interrupt the energization of the control device and of the object' which is being controlled.
3.
- Device according to claim 1, characterized in that the output error signal has an alternating square waveform, said alternating square wave error signals having a maximum alternating current component. and a minimum direct current component when said input signals have the desired relative characteristic, for example being 180 out of phase with each other, and in that the control element normally comprises a relay. closed connected between an operating voltage source and the control device, a normally non-conductive electron tube coupled to the actuating coil of said relay,
and ac responsive means responsive to an absence of an ac component of said error signal greater than a predetermined voltage value for interrupting the conductiôn of said electronic discharge device, hence, said relay is opened when said error signal indicates an excessive error in the reproduction of the program.
4.- Device according to claim 3, charac- terized in that said means sensitive to alternating current responding to the absence of an alternating current component greater than a predetermined value, comprise a first electronic discharge device. having a gate coupled to the output of said signal developing means. square wave AC error, and a second device:
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electronic discharge device coupled to the output of said first electronic discharge device and said normally non-conductive electronic tube to interrupt conduction of said normally non-conductive electronic discharge device when the AC component of said error is less than a predetermined voltage value *
5.
- Device according to claim 1, charac- terized by limiting means for establishing a minimum reference level for said error signals, said minimum reference level being determined by a fixed error in a device executing the program.
6.- Device according to claim 5, charac "terized in that the limiting means comprise a reactive device bypassing the limiting means and offering a low impedance to the error signals of relatively high frequency and an adjustable resistive link. - passing said limiting means in order to provide a .réglage of the limiting action.