DE2227958A1

DE2227958A1 - Elektrische Schaltanordnung zur Synchronisation des Arbeitszyklus einer Maschine mit einem Sollwert

Info

Publication number: DE2227958A1
Application number: DE19722227958
Authority: DE
Inventors: Gerald Francis Kenosha Wis OCallaghan (V St A )
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1971-06-10
Filing date: 1972-06-08
Publication date: 1972-12-21
Also published as: BR7203172D0; US3764868A; CA969254A; BR7203112D0; JPS566005B1; GB1398410A; FR2141335A5; IT960667B

Description

Patentanwälte DIpl.-lng. W. Scherrmonn Dr.-Ing. R. Rager

73 Essllngen (Neckar), Fabrikstraße 9, Postfach 348

8.Juni 1972 - ^T·'·¹⁰«

Stuttgart (0711)356537

PA 37 rüse . »»»

Telegramme Patentschutz Essllngennedcar

Eaton Corporation, IQO Erieview Plaza, Cleveland, Ohio

USA

Elektrische Schaltanordnung zur Synchronisation des Arbeitszyklus einer Maschine mit einem Sollwert

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltanordnung zur Synchronisation des Arbeitszyklus wenigstens einer Maschine mit einem Sollwert, bei der ein analoges Drehzahlsignal erzeugt und die Maschine mit einer von diesem Drehzahlsignal abhängigen Drehzahl über eine Steuereinrichtung angetrieben wird, welche Mittel zum Empfang eines die Drehzahl der Maschine beeinflussenden Fehlersignales enthält. Eine solche Schaltanordnung ist insbesondere zur elektrischen Synchronisation der Phasenlagen im Arbeitszyklus,, d. h. der jeweiligen Arbeitsstellungen von Stanzpressen oder anderen Maschinen geeignet.

Wenn Maschinen elektrisch derart miteinander synchronisiert werden sollen, daß sie in einer speziellen gegenseitigen Phasenabhängigkeit arbeiten, muß das Steuersystem genaue Informationen über die augenblicklichen Arbeitsstellungen, d.h» Phasenlagen der Maschinen zur Verfügung haben. Ausserdem müssen diese Informationen derart verarbeitet werden, daß die Genauigkeit der Informationen erhalten bleibt. Bei der Synchronisation

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von Stanzpressen oder ähnlichen Maschinen muß ausserdem das Steuersystem eine gewisse Anpassungsfähigkeit an die Belastung der Maschinen aufweisen, welche sich im Verlaufe jedes Maschinenzyklus in weiten Grenzen ändert. Darüberhinaus ist es erwünscht, daß die gegenseitige Phasenlage der synchronisierten Maschine veränderbar ist. Schliesslich ist es bei Stanzpressen wie auch bei verschiedenen anderen Maschinen zweckmässigjVorkehrungen zu treffen, daß die Maschinen in ihrer jeweils offenen Stellung angehalten werden können, auch wenn sie in synchronisiertem Zustand voneinander abweichende Phasenlagen aufweisen.

Bei einem in der US-Patentschrift 3 5^9 9^8 beschriebenen bekanntem Steuersystem werden von den zu synchronisierenden Maschinen Impulsgeneratoren angetrieben, deren Impulse von Arbeitsstellungs - zählern gezählt werden, worauf die Arbeitsstellungen oder Phasenlagen der beiden Maschinen miteinander verglichen werden, um festzustellen, ob die Maschine in der ordnungsgemäß synchronisierten Zuordnung zueinander arbeiten. Das Hauptsteuersignal wird hierbei dazu benutzt die Drehzahl einer Haupt - oder Muttermaschine zu bestimmen, während die anderen Maschinen in Abhängigkeit von dem Arbeitsstellungs-Zähler dieser Haupt-oder Muttermaschine angetrieben werden. Bei diesem Steuersystem besteht die Gefahr einer Aufsummierung von Fehlern durch die Zähler.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Schaltanordnung zur Synchronisation von Maschinen oder Mechanismen zu schaffen, durch die die jeweiligen Arbeitsstellungen oder Phasenlagen der zu synchronisierenden Maschinen oder Mechanismen genau und fehlerfrei bestimmt und eine zuverlässige Steuerung der Arbeitsdrehzahlen der Maschine im Sinne der Erzielung

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der Synchronisation gewährleistet ist und zwar auch dann, wenn die Maschinen oder Mechanismen in größerer Entfernung voneinander aufgestellt und während eines Arbeitszyklus einer stark schwankenden Belastung unterworfen sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die elektrische Schaltanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das analoge Drehzahlsignal durch eine zugeordnete Schaltung in zeitlich veränderliche Hauptsteuersignale konvertiert wird, deren jeweilige Größe der augenblicklichen Phasenlage eines Hauptsteuerzyklus, auf den die Maschine zu synchronisieren ist, entspricht und die Maschine eine Kodiereinrichtung antreibt, durch die ein die jeweilige augenblickliche Phasenlage der Maschine in ihrem Arbeitszyklus angebendes Maschinenstellungssignal abgegeben wird und daß die Maschinen Stellungssignale und die Hauptsteuersignale laufend . durch eine Vergleichseinrichtung miteinander verglichen werden, durch die erforderlichenfalls ein der Steuereinrichtung zuzuführendes und die Maschinendrehzahl beeinflussendes-Fehlersignal erzeugt.

Zweckmässig ist es, wenn die Kodiereinrichtung ein die jeweilige Absolutstellung der Maschine angebendes Kodiergerät aufweist. Die Schaltung kann hierbei im übrigen derart aufgebaut werden, daß die das Fehlersignal für die zu synchronisierende Maschine erzeugende Vergleichseinrichtung entfernt von der Maschine und dem Kodiergerät aufgestellt werden kann, ohne daß eine große Anzahl von parallelen Leitungen erforderlich wäre, um die von dem Kodiergerät kommenden parallelen Daten der Vergleichseinrichtung zu übermitteln.

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Die neue Schaltanordnung zeichnet sich dadurch aus, daß der schädliche Einfluß von auf Rauschen etc. zurückzuführenden Impulsen auf ein Minimum reduziert ist.

In einer abgewandelten Ausführungsform kann die Anordnung derart getroffen werden, daß die Phasenlage einer der zu synchronisierenden Maschinen bezügllich des Hauptsteuerzyklus in einfacher Weise verändert werden kann.

Weitere vorteilhafte Eigenschaften und Merkmale der erfindungsgemäßen Schaltanordnung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles sowie den anschließenden Unteransprüchen.

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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Pig. 1 . Ein schematisches Blockschaltbild einer Steuerschaltung gemäß der Erfindung und

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Teiles der Schaltung nach Figur 1.

In der Zeichnung sind zwei Stanzpressen A, B dargestellt, die miteinander synchronisiert werden sollen und die mit durch Drehzahlsteuerschaltungen 10,11 für den Antrieb von Kurbelwellen 12,I^ der Pressen A,B bestimmten Drehzahlen angetrieben sind. Die Drehzahlsteuerschaltungen 10 11 enthalten Motoren zum Antrieb der Kurbelwellen 12, IJ; ausserdem verfügen sie über Einrichtungen zur Erzeugung von Drehzahlrückkopplungssignalen über Rückkopplungsleitungen 15* wobei für jede Drehzahlsteuerschaltung jeweils eine Rückkopplungsleitung vorgesehen ist.

Der Betriebsablauf der zu synchronisierenden Maschinen wird von einer Hauptsteuerschaltung 18 ausgesteuert. Die Hauptsteuerschaltung 18 weist eine Betriebsart- Steuerschaltung 19 auf, die es gestattet, die jeweilige Betriebsweise der Maschinen zu wählen und zu steuern. Die Betriebsweise - Steuerschaltung verfügt über ein Potentiometer 20, das derart eingestellt werden kann, daß an einem Ausgang ein Hauptsteuer-Analogsignal erscheint, dessen Größe die Arbeitsgeschwindigkeit bzw.Arbeitsdrehzahl der¹ zu synchronisierenden Maschinen bestimmt. Der Ausgang 22 des Hauptsteuer-Analogsignales ist unmittelbar mit einem Eingang jeweils eines Summierverstärkers 2h einer der Drehzahlsteuerschaltungen 10,11 verbunden. Die Ausgänge der Summierverstärker 24 sind an die jeweils zugeordnete Drehzahlsteuerschaltung angeschlossen, sodaß die entsprechende Maschine jeweils mit einer Drehzahl betätigt wird, welche von

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der Größe des Ausgangssignales des jeweiligen Summierverstärkers abhängt. Die Drehzahlrückkopplung von den Drehzahlsteuerschaltungen über die Rückkopplungsleitungen wird einem Eingang des jeweils entsprechenden Summierverstärkers 24 derart zugeführt, daß sie dem Hauptsteuer-Analogsignal entgegenwirkt.

Die Hauptsteuereinheit weist ausserdem Mittel auf zur Konvertierung des Hauptsteuer-Analogsignales, um damit einen Hauptmaschinenzyklus herzustellen, in dem die augenblickliche Phase des Hauptmaschinenzyklus jeweils digital angezeigt ist. Dies wird bei der dargestellten Ausführungsform dadurch erzielt, daß in einem Spannungs-Prequenzconverter 26 das Hauptsteuer-Analogsignal, das am Ausgang 22 erscheint, aus einem Analogsignal in eine Irnpulsreihe convertiert wird, deren Frequenz von der Größe des Analogsignales abängt. Die von dem Spannungs - Frequenzconvertar 26 kommenden Impulse werden von einem Hauptphasenzähler 30 gezählt, der

automatisch zurückgestellt wird, wenn er einen der Phaseruntercfes

teilung/jeweils gewünschten Hauptmaschinenzyklus entsprechenden Zählwert erreicht. Demgemäß entspricht die in dem Zähler 30 eingestellte Zahl die Phase des Hauptmaschinenzyklus .

Um die vor- ^n Kurbelwellen 12, Ij5 angetriebenen Maschinen mit dem Hauptmaschinenzyklus zu synchronisieren, wird die Phase des Hauptmaschinenzyklus durch einen Stellungsfehler Computer 3I für jede Maschine mit; den Arbeitsphaser^ der Maschinen verglichen.

Die Antriebskurbelwellen 12, I3 treiben jeweils ein Stellungs-Kodierungsgerät 32 an, welches die Phase des Arbeitsablaufes der jeweiligen Maschine innerhalb des Maschinenzyklus angibt. Es versteht sich, daß die Periode des Maschinenzyklus der Periode des Hauptmaschinenzyklus ent sprechen muß, welcher von dem Hauptphasenzähler 30 angegeben wird.

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Die Absolutstellungskodiergeräte 32 können übliche Kodiervorrichtungen mit einer Anzahl von Binärkodierzonen sein, welche von den Antriebskurbelwellen 12, 13 angetrieben werden, um die jeweilige Winkelstellung der Wellen zu verschlüsseln. Die feinste Binärzone definiert die Auflösung des Kodiergerätes; das Absolutstellungskodiergerät ist vorzugsweise derart aufgebaut, daß bei jeder feinen Veränderung der Stellungszahl sich lediglich eine Ziffer verändert. Ein Kode, der auf diese Art wirkt, ist als sogenannter Graykode bekannt. Die Ausgangsgröße des Graykodes entspricht einem parallelen Ausgang einer Anzahl von Binärsignalen, die bei der Dekodierung die Stellung oder Phase der Maschine angeben. Ein Vorteil eines solchen Kodiergerätes liegt darin, daß es die jeweilige Maschinenstellung absolut angibt und sich nicht auf eine Summierungstechnik stützt, wie dies im Falle eines Impulszählers der Fall ist.

Da die Sanchronisation für jede Maschine gleich geschieht, wird im folgenden lediglich die Synchronisation mit Bezug auf die Maschine A beschrieben, wozu bemerkt wird, daß die Synchronisationsst'euerung für die Maschine B gleich ist.

Bei einer Ausfuhrungsform des Gegenstandes der Erfindung stellen die von der Kodiervorrichtung 32 kommenden Signale die Stufen einer Parallel-Serienconverterschaltung 3²J eir, Die Parallel-Serienconverterschaltuhg 3^ verfügt zweckmäßigerweise über ein Schieberegister, dessen Stufen entsprechend der parallelen Ausgangsgröße des Kodiergerätes eingestellt werden, wenn ein Signal einem Ladeeingang 3^ L zugeführt wird und ein Zeitgebersignal auf einem Zeitgebereingang 3^c erscheint. Die in dem Schieberegister 3Ί bei der Beladung registrierte Zahl wird dem Stellungsfehler-Computer oder der Synchronisationsschaltung der jeweiligen Maschinen dadurch zugeführt, daß dem Zeitgebereingang 3'lc Impulse und dem Schiebeeingang 3^s ein Verschiebesignal S zugeführt werden, um damit die Information aus dem Register aufeinanderfolgend herauszuschieben.

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Da die Stellungsfehler-Computer der Maschinen synchronisiert sind, sind sie vorteilhafterweise von den Maschinen entfernt aufgestellt, wobei die Steuerung an einem zentralen Ort für alle Fehler-Computer geschieht.

Die Verwendung der Serienübertragung aus dem Schieberegister j54 zu dem Stelli-ngsfehler-Computer j51 in der Maschine gestattet es, auf eine große Leitungsanzahl zu verzichten, wie sie erforderlich wäre, um eine Parallelübertragung zwischen der Kodierungsschaltung der Maschine und dem entfernt aufgestellten Fehler-Computer zu erzielen. Der Stellungsfehler-Computer j51 weist ein Register 40 auf, das ein übliches Schieberegister sein kann und das zum Empfang der von dem Parallel-Serienregister 34 des Kodiergerätes kommenden Serieninformationen dient. Das Register 40 verfügt über einen Ladeeingang 40 L, der eine Rückstellung der Registerstufen veranlasst, wenn ein Ladesignal L diesem Eingang zugeführt wird, wobei ein Verschiebeeingang 40 s eine Verschiebung der in dem Register enthaltenen Informationen veranlaßt, wenn diesem Eingang ein Signal zugeführt wird und an dem Zeitgebereingang 40 c ein Zeitgebersignal erscheint. Nachdem das Kodier-Verschieberegister jj4 von dem Kodiergerät 32 aus beladen worden ist, wird dem Verschiebeeingang ^4 s des Schieberegisters 34 ein Verschiebesignal zugeführt, und da dann dem Eingang 3^ c Zeitgebersignale eingespeist werden, werden die in dem Schieberegister ~$h enthaltenen Informationen auf den Eingang des Schieberegisters 40 serienübertragen. Beim Empfang der Information an der ersten Stufe des Schieberegisters 40 wird sie durch ein an dem Eingang 40 s anliegendes Schiebesignal und ein auf dem Eingang 40 c liegendes Zeitgebersignal um eine Stufe verschoben. Das an dem Zeitgebereingang 40 c des Registers 40 liegende Signal ist gegenüber der Hingangsgröße an d^m Zeitgebereingang ^4 c des Registers 34 verzögert, um damit für die Übertragung des Impulses zu dem Schieberegister 40 und zur Einstellung der Eingangsstufe

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des Schieberegisters Zeit zu gewinnen. Sowie die Stellungsinformation von dem Schieberegister 34 zu dem Schieberegister 40 verschoben ist, wird die Phasenlage in dem Register 40 mit der in dem Hauptphasenzähler 30 eingestellten Phasenlage verglichen, um festzustellen, ob ein Fehler in der Stellung der Maschine A vorliegt. Da die in dem Schieberegister 40 aufgezeichnete Zahl eine Stellungszahl in dem Graykode ist und da eine Zahl in dem Graykode nicht einfach genug arithmetisch verarbeitet werden kann, wird der Graykode in einem üblichen Gray ■ normaler Binärkode-'Converter 44 convertiert, bevor er einem der parallelen Eingänge einer Subtraktionsschaltung 46 zugeführt wird. Die Subtraktionsschaltung 46 vergleicht die Ausgangsgröße des Gray-Binärconverters 44 mit der Hauptphasenlage, und falls ein Fehler in der Phasenlage in der Maschine A festgestellt wird, gibt die Subtraktionsschaltung 46 eine Ausgangsgröße ab, die in einem Fehlerregister 48 gespeichert wird. Ein Bit der in dem Fehlerregister 48 gespeicherten Information ist ein Vorzeichenbit, das angibt, ob der Fehler positiv oder negativ ist. Das Fehlerregister 48 ist an einen Digital - Analogconverter 50 angeschlossen, dessen Ausgangsgröße eine von der Größe der in dem Fehlerregister 48 ge-· speicherten Zahl abhängige Polarität und Größe sowie eine von dem Vorzeichen in dem Fehlerregister abhängige Polarität aufweist. Die Ausgangsgröße der Digital - Analogconverterschaltung 50 wird dem Fehlereingang des Summierverstärkers der Maschine A zugeführt, um eine Veränderung der Drehzahl der Maschine A auszulösen, sodaß eine Phasenkorrektion erzielt wird.

Wie im Vorstehenden beschrieben wird die Stellungszahl der gesteuerten Maschine mit der von dem Hauptstellungszähler angegebenen Phasenlage verglichen, wobei die Drehzahl der Maschine eine Korrektur erfährt, um die Phasenlage wieder richtig zu stellen, falls ein Fehler auftritt. Um nun die Zahl der zwischen dem Hauptphasenzähler 30 und der Subtraktionsschaltung 46 erforderlichen Verbindungen auf ein Minimum zu reduzieren, wird die in dem Zähler 30 gespeicherte Phasenzahl in einer Schaltung 54 von Parallel-in Seriendarstellung convertiert. Die Parallel - Serienconvertierungs-

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schaltung 54 kann ein übliches Schieberegister aufweisen, das einen Ladeeingang 54 L hat, der er gestattet, die Stufen des Schieberegisters entsprechend der jeweiligen Stellungszahl in dem Phasenzähler 30 einzustellen, wenn dem Eingang 54 L ein Ladesignal L und dem Zeitgebereingang 54 c ausserdem ein Zeitgebersignal zugeführt werden.

Nach der Beladung des Registers 54 kann die in dem Register gespeicherte Information von dem Register serienweise dadurch verschoben werden, daß der Verschiebeleitung 54 s ein 'Verschiebesignal S und dem Zeitgebereingang 54 c Zeitgebersignale zugeführt werden. Jedesmal wenn dem Eingang 54 c ein Zeitgebersignal zugeführt wird und auf der Leitung 54 s ein Verschiebesignal vorhanden ist, wird die in dem Schieberegister enthaltene Information um eine Stufe verschoben, während die in der letzten Stufe enthaltene Information dem Eingang einer Serien-Parallelconvertierungsschaltung 56 zugeführt wird. Die Serien-Parallelconvertierungsschaltung 56 weist einen Beladeeingang 56 L auf, der zur Rückstellung des Registers verwendet wird; ausserdem verfügt sie über einen Verschiebeeingang 56 s und einen Zeitgebereingang 56 c. Das Register arbeitet in der gleichen Weise wie das Register 40; seine Beschreibung braucht deshalb nicht wiederholt zu werden.

Die Stufen des Schieberegisters 56 sind parallel mit dem Paralleleingang einer Additions - oder Subtraktionsschaltung verbunden, die im weiteren gelegentlich als Addierer bezeichnet wird und die dazu dient, eine Phasenverschiebung für die Maschine A hinzuzufügen oder abzuziehen. Soll die Maschine A außer Phase mit dem Hauptmaschinenzyklus betrieben werden, so wird der Phasenunterschied in einer Anzahl von Verschiebungsschaltern 60 eingestellt, welche vorzugsweise derart angeordnet sind, daß die Zahl in binär verschlüsselter Dezimalform kodiert wird. Die in den Schaltern 60 eingestellte Zahl wird durch einen Rade converter 62 in eine binär bewertete kodierte Zahl convertiert, während die von dem Codeconverter-64 kommende Zahl von der Schaltung 48 zu der in dem Register 56 ge-

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speicherten Phasenlage hinzuaddiert oder von dieser subtrahiert wird, um damit eine modifizierte Hauptphasenlage zu erzeugen. Ob die Phasenverschiebung der Hauptphasenlage hinzugezählt oder von dieser abgezogen wird, ist durch di'e Einstellung eines der Schalter 60 bestimmt, die ihrerseits durch den Kxteconverter 62 der Additions - oder Subtraktionsschaltung 58 als Informationbit zugeführt wird.

Im Betrieb arbeitet die beschriebene Schaltung mit einem solchen Zeitgebertakt, daß bei der maximalen Betriebsdrehzahl der Maschinen für jede von dem Gray - Kodiergerät der Maschine angezeigte Phasenlage zumindest ein Phasenvergleich stattfindet.

Nach jeder Maschinenumdrehung und nach jedem Hauptmaschinenzyklus erreichen die die Phasenlagen der Maschine wiedergebende Digitalzahl und die die Phasenlagen des Hauptmaschinenzyklus angebende Digitalzahl jeweils ein Maximum, worauf sie wieder von Null beginnen, was bedeutet, daß wenn kein übertrag vorgenommen wird, diese Umdrehung verlorengeht und die Digitalzahl lediglich eine bestimmte Phasenlage in der Maschine im Bereiche einer einzigen Umdrehung angibt. Dies bringt keine Schwierigkeiten mit sich, wenn beide Maschinen einmal miteinander und mit dem Haüptzyklus synchronisiert sind und ihre Zyklen durchlaufen haben. Bevor jedoch beide Zyklen abgeschlossen sind, sollte jedoch,falls eine Maschine gegenüber dem HauptSteuerzyklus vorläuft oder nachläuft, die Übertragszahl für die Additionsschaltung so lange aufrechterhalten werden, bis die jeweilige Maschine und der Hauptsteuerzyklus ihre Umläufe vollendet haben,weil sonst die Subtraktionsschaltung eine fehlerhafte Umkehrung der Größen der voneinander abzuziehenden Zahlen antrifft. Nachdem sowohl der Maschinen - als auch der Hauptsteuerzyklus beendet sind, kann die Übertragszahl gelöscht werden.

Es ist deshalb als ein Merkmal der Erfindung eine Schaltung vorgesehen, welche einen Übertrag nach jedem Durchlaufen des

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Hauptsteuerzyklus und des Maschinenzyklus registriert und diesen als bedeutsamstes Bit so lange festhält,bis sowohl der Hauptsteuerzyklus als auch der Maschinenzyklus abgeschlossen sind. Zu diesem Zw.ecke weist der Codeconverter 44 einen Übertragausgang 70 auf, über den ein Signal einer logischen übertrag - Schaltung 72 zugeführt wird. Das an dem Ausgang 70 erscheinende Signal gibt an, daß die Maschine A einen Maschinenzyklus abgeschlossen hat und den neuen Maschinenzyklus beginnt. Eine ähnliche übertrag - Ausgangsgröße 73 kommt von der Additions - oder Subtraktionsschaltung 58.

Die logische übertrag - Schaltung 72 empfängt das Übertragssignal von einer Schaltung 75 (vgl. Fig. 2 ) des Codeconverters 44 und der Additions - oder Subtraktionsschaltung 58, wenn die am Ausgang der Schaltungen erscheinende Zahl angibt, daß ein Zyklus vollendet worden ist und ein neuer Zyklus beginnt. Die übertrag - Impulse können von einer Und - Schaltung abgeleitet werden, welche das Signal bei einem bestimmten Zählerstand bzw. einer bestimmten Zahl am Ausgang der Schaltungen 44, 58 erzeugt.

Die logische Übertrag - Schaltung weist eine Übertrag - Kippschaltung 74 auf, welche von dem Übertragsignal von der Schaltung 58 betätigt wird; ausserdem verfügt sie über eine Kippschaltung 76, die/ein Übertragsignal von dem Codeconverter 44 eingestellt wird. Wenn keine dieser Kippschaltungen eingestellt ist, wird der Subtraktionsschaltung ein geeignetes Signal zugeführt, um die Schaltung ordnungsgemäß arbeiten zu lassen,d.h. die größere Zahl bleibt die bedeutsamste Ziffer bis die andere Übertrag - Kippschaltung eingestellt und einem UND-Gatter 77 ein Zeitgebersignal zugeführt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird das UND-Gatter 77 in dem Sinne ausgelöst, daß ein monostabiler Multivibrator 79 betätigt wird, wodurch eine Rückstellung der Kippschaltungen erfolgt.

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Schaltungen zur Durchführung einer Additions - oder Subtraktionsoperation von zwei Zahlen, wobei es notwendig ist,festzustellen, welche der beiden Zahlen größer ist und eine mit einem Vorzeichen versehene Ausgangsgröße zu erzeugen, sind an sich bekannt, sodaß keine eigene Beschreibung insoweit erforderlich ist.

Bei der bevorzugten und dargestellten Ausführungsform wird ein Hauptzeitgeber verwendet, um den Zeitgebertakt für den Informationsfluß in dem System zu -erzeugen. Ein solcher Hauptzeitgeber ist in Fig. 1 schematisch dargestellt und dort mit 80 bezeichnet. Der Hauptzeitgeber weist einen Hauptoszillator auf, der eine Reihe von Kippschaltungen antreibt, welche phasenversohobene Signale, wie sie mit Pl - P8 auf der linken Seite des Zeitgebers bezeichnet sind erzeugt. Die Phasensignale Pl - P8 sind jeweils um einen Impulsphasen verschoben; die Frequenz der Zeitgebersignale pl - P8 ist deshalb ein Achtel jener des Hauptoszillators.

Der Hauptzeitgeber weist ausserdem eine Schaltung zur Ableitung eines Beladesignales L, eines Verschiebesignales S und eines Rechensignales CO auf. Zehn Zeitgeberimpulse P1 bilden eine Taktperiode, wobei das Ladesignal L zwischen dem ersten und zweiten P1-Impuls, das Verschiebesignal S zwischen dem zweiten und neunten Impuls und das Rechensignal CO zwischen dem neuten und zehnten Impuls auftritt. Das Rechensignal wird dazu verwendet, das Fehlerregister 48 derart einzustellen, daß es die Ausgangsgröße der Subtraktions - oder Differenzschaltung 46 aufspeichern kann, wenn das Register von dem P7 - Signal getaktet wird. Das Lade - und Verschiebesignal werden in der gleichen Weise verwendet, d«h. das Auftreten des Ladesignales oder des Verschiebesignales zusammen mit einem Zeitgebersignal löst die jeweilige Funktion aus. Wie in Fig. 1 angegeben, wird das P2-Signal zum Ansteuern des Parallel - Serienconverters 34 verwendet, während das P6 - Signal zur Ansteuerung des Serien - Parallelconverters 40 verwendet wird, wobei

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die Phasendifferenz derart ist, daß systembedingte Verzögerungen ausgeglichen werden. Die anderen Phasensignale sind bei den anderen Schaltungen entsprechend angegeben. Die für die übertrag - Schaltung angegebenen Phasensignale werden zur Taktsteuerung bei der Informationsübertragung von dem Codeconverter 48 und von der Additions - oder Subtraktionsschaltung 58 zu der übertrag - Schaltung sowie zur Ansteuerung der Rückstellung der Kippschaltungen in der übertrag - Schaltung verwendet.

Zur Konvertierung des Analogen-Drehzahlsignales in eine Frequenz zum Zählen des Hauptphasenzählers 30 können verschiedene Schaltungen verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die von einem spannungsgesteuerten Oszillator kommenden Impulse dem Eingang eines Gatters 84 zugeführt, welches einen weiter an den Ausgang des Hauptoszillators des Hauptzeitgebers angeschlossenen Eingang aufweist, so daß es mit einer verhältnismässig hohen Taktfrequenz gesteuert ist. Das Gatter ist derart beschaffen, daß es einen Zeitgeberimpuls für jeden von dem spannungsgesteuerten Oszillator kommenden Impuls überträgt. Durch diese Art der Impulssteuerung des HauptZählers 30 wird erreicht, daß die vorlaufenden Planken der dem Zähler zugeführten Impulse mit den Zeitgebersignalen des Hauptzeitgebers synchronisiert sind. Dadurch wird die Steuerung vereinfacht.

Bei der bevorzugten Ausführungsform sind Vorkehrungen getroffen, um die synchronisierten Maschinen in vorbestimmten Stellungen anhalten zu können. Jede der synchronisierten Maschinen ist vorzugsweise mit einer logischen Stoppschaltung ausgerüstet, welche eine Eingangsgröße von dem Codeconverter und eine zweite einstellbare Eingangsgröße erhält, welche durch entsprechende Stoppschalter 92 eingestellt werden kann. Wird ein Stopp einer der synchronisierten Maschinen ausgelöst, so bewirkt die Betriebsweise - Steuerschaltung eine Verzögerung der synchronisierten Maschinen dadurch, daß das Drehzahlsignal verkleinert wird. Die Betriebsweise - Steuerschaltung

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enthält vorzugsweise eine Steuereinrichtung 100, welche es gestattet, das Drehzahlsignal zum stoppen auf Null zu verkleinern. Beim Anhalten wird eine bei jeder Maschine vorgesehene Schaltung 102 von der Betriebsweise - Steuerschaltung wirksam gemacht. Diese Schaltung 102 überwacht das von der Maschine kommende Drehzahlrückkopplungssignal;so ^%wie die Drehzahl der Maschine unter einen vorbestimmten Bezugswert abfällt,macht sie die logische Stoppschaltung wirksam, so daß die Maschine angehalten wird. Beim Abfallen der Drehzahl unter einen vorbestimmten Minimalwert wird der logischen Stopp-' schaltung 90 ein Signal zugeführt, das es dieser Schaltung gestattet die Arbeitsstellungen der Maschine mit der in den Stoppschaltern eingestellten zu vergleichen und bei Übereinstimmung den Summierungsverstärker für den ". Antrieb der Maschine unwirksam zu machen und ausserdem die Schaltung 105 wirksam zu machen, womit eine Bremse eingelegt wird, welche ein Anhalten" der Maschine in der an den Stoppschaltern eingestellten Stellung bewirkt. Auf diese Weise ist es möglich alle Maschinen in Phasenlagen zu stoppen, die von den jeweiligen bei Synchronisation mit dem Hauptsteuerzyklus eingenommenen Phasenlagen verschieden sein können. Bei der Synchronisation von Stanzpressen wird es auf diese Weise möglich, alle Stanzpressen in der geöffneten Stellung anzuhalten und zwar auch dann, wenn sie bei Synchronisation mit dem Hauptsteuerzyklus gegenseitig ausser Phase sind.

Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß bei der beschriebenen Ausführungsform die Phasenlagen der zu synchronisierenden Maschinen absolut angegeben werden und auf verlorengegangene Impulse etc. zurückzuführende aufgesammelte Fehler keine Schwierigkeit bilden. Ausserdem läßt die Serienübertragung der Daten von den Maschinen zu den zentral angeordneten Fehler- , Computern die Notwendigkeit _t eine große Anzahl von Informationsleitungen vorzusehen,in Wegfall kommen. Darüberhinaus können die Phasenlagen der synchronisierten Maschinen in einfacher Weise eingeregelt und die Maschinen ausserdem in Phasenlagen

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bzw. Stellungen angehalten werden, welche von ihren während des Betriebs eingenommenen Phasenlagen - oder Stellungen abweichen.

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Claims

Patentansprüche

1.) Elektrische Schaltanordnung zur Synchronisation des Arbeitszyklus wenigstens einer Maschine mit einem Sollwert,bei der ein analoges Drehzahlsignal erzeugt und die Maschine mit einer von diesem Drehzahlsignal abhängigen Drehzahl über eine Steuereinrichtung angetrieben wird, welche Mittel zum Empfang eines die Drehzahl der Maschine beeinflussenden Fehlersignales enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das analoge Drehzahlsignal durch eine zugeordnete Schaltung (26) in zeitlich veränderliche Hauptsteuersignale konvertiert wird, deren jeweilige Größe der augenblicklichen Phasenlage eines Hauptsteuerzyklus, auf den die Maschine zu synchronisieren ist, entspricht und die Maschine eine Kodiereinrichtung (32) antreibt, durch die ein die jeweilige augenblickliche Phasenlage der Maschine in ihrem Arbeitszyklus angebendes Maschinenstellungssignal abgegeben wird und daß die Maschinen-Stellungssignale und die Hauptsteuersignale laufend durch eine Vergleichseinrichtung (31) miteinander verglichen werden, durch die erforderlichenfalls ein der Steuereinrichtung (11,10) zuzuführendes und die Maschinendrehzahl beeinflussendes Fehlersignal erzeugt.

2. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodiereinrichtung ein die jeweilige Absolutstellung der Maschine angebendes Kodiergerät (26) aufweist.

3. Schaltanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung (3D eine Schaltung (58) aufweist, durch die die Größe zugeführter Hauptsteuersignale, mit denen Maschinenstellungssignale verglichen werden, im Sinne

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der Erzeugung einer vorbestimmten Phasenverschiebung der zu synchronisierenden Maschine gegenüber dem Hauptsteuerzyklus veränderbar ist.

4. Schaltanordnung nach den Ansprüchen 2 und 3> dadurch gekennzeichnet, daß das Kodiergerät (26) eine Anzahl von.Binärzonenspuren aufweist.

5. Schaltanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zur Erzeugung der Hauptsteuersignale einen Spannungs-Frequenzconverter (26) enthält, dessen Ausgangssignale eine in Abhängigkeit von dem Drehzahlsignal stehende Frequenz aufweisen und dem ein Hauptzähler (30) zum Zählen der Signalfrequenz zugeordnet ist, dessen jeweiliger Zählerstand die jeweilige Phasenlage im Hauptsteuerzyklus angibt.

6. Schaltanordnung nach den Ansprüchen 2,3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zur Erzeugung der Phasenverschiebung eine Additions - oder Subtraktionsschaltung (58) ist, durch die ein vorbestimmter Wert dem Zählerstand des Häuptzählers (30) zuzählbar oder von diesem abziehbar ist.

7. Schaltanordnung nach einem der vorhergehehden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die von der Maschine angetriebene Kodiereinrichtung (32) die jeweilige augenblickliche Phasenlage der Maschine angebende parallele Binärsignale abgegeben werden und der Kodiereinrichtung (32) eine Konverterschaltung (3¹I) zugeordnet ist, durch welche die von der Kodiereinrichtung (32) abgegebene Parallelinformation in eine der Vergleichseinrichtung (31) zuzuführende Serieninformation konvertiert wird und

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daß die Vergleichseinrichtung (31) Mittel (40) zur Konvertierung der von der Maschine empfangenen Serieninformation in eine Parallelinformation aufweist.

8. Schaltanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptsteuersignal und das Maschinenstellungssignal digitale Signale sind und daß die Vergleichseinrichtung (31) eine" Schaltung zur Feststellung der Differenz zwischen dem Maschinenstellungssignal un dem Hauptsteuersignal aufweist, der eine Einrichtung (72) zur Erzeugung eines Übertrags für jedes der Signale am Ende eines Zyklus und zur Aufrechterhaltung dieses Übertrags als Teil des jeweiligen Signales bis zum Abschluß sowohl des Maschinenarbeit-s - als auch des Steuerzyklus zugeordnet ist.

9. Schaltanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine voreinstellbare Schalteinrichtung (92) zum Anhalten der Maschine in einer vorbestimmten Phasenlage des Arbeitszyklus aufweist, der Steuermittel (90)zugeordnet sind, durch die die eingestellte Stoppphasenlage mit den jeweiligen MaschinenstellungsSignalen verglichen wird und durch die ein Steuersignal erzeugt wird, welches ein Anhalten der Maschine in einery bezogen auf den Hauptsteuerzyklus^, von der synchronisierten Phasenlage unterschiedlichen Phasenlage bewirkt.

10. Schaltanordnung nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel eine von der Maschinendrehzahl gesteuerte Schaltung (102) aufweisen, durch die die Steuermittel (90,105) wirksam gemacht werden können.

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