DE2322252A1

DE2322252A1 - Regelvorrichtung und verfahren zum regeln

Info

Publication number: DE2322252A1
Application number: DE2322252A
Authority: DE
Inventors: Ian William Smith
Original assignee: HERBERT Ltd A
Current assignee: HERBERT Ltd A
Priority date: 1972-05-06
Filing date: 1973-05-03
Publication date: 1973-11-22
Also published as: IN139797B; ES414458A1; DD105578A5; NL7306301A; BE799133A; JPS4961579A; FR2183822A1; PL92493B1; US3906324A; GB1433868A; FR2183822B3; AU5522973A; ZA733018B

Description

PcrfenfcmwSIie

to-fog. Wilhelm MzM „,_li

KpL-Ing. Wellig P. ichel 2 3 2 2 2 b

6 Ficmkfuil a. M. 1
13

7445

Alfred Herbert Limited, Edgwick, Großbritannien

Regelvorrichtung und Verfahren zum Regeln

Die Erfindung bezieht sich auf Regelvorrichtungen and sie befaßt sich insbesondere jedoch nicht ausschließlich mit Regelvorrichtungen zur Regelung von Werkzeugmaschinen.

Gemäß der Erfindung ist eine Regelvorrichtung für eine Werkzeugmaschine gekennzeichnet durch einen Digitalrechner, der durch ein Mikroprogramm gesteuert wird.

Gemäß der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Steuerung einer Werkzeugmaschine dadurch gekennzeichnet, daß ein Digitalrechner verwendet wird, der auf ein Mikroprogramm anspricht.

Gemäß der Erfindung ist ferner eine Regelvorrichtung zur Regelung einer Veränderlichen mit einer Einrichtung zur Feststellung der Regelabweichung zwischen einem Sollwert und dem tatsäch-

309847/0812

lichen Wert der zu regelnden Veränderlichen, gekennzeichnet durch eine Vergleichseinrichtung, die die festgestellte Abweichung mit einem Bezugsgrenzsignal vergleicht, wobei ein Warnsignal gebildet wird, wenn' die festgestellte Abweichung das Bezugsgrenzsignal überschreitet, und durch eine Einrichtung zur Veränderung des Bezugsgrenzsignals in Abhängigkeit von der inderungsgeschwindigkeit des Sollwertes für die zu regelnde Veränderliche.

Gemäß der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Regelung des Wertes einer zu regelnden Veränderlichen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sollwert der zu regelnden Veränderlichen mit dem tatsächlichen Wert der zu regelnden Veränderlichen verglichen wird, so daß ein Abweichungssignal entsteht, daß die zu regelnde Veränderliche in Abhängigkeit von dem Abweichungssignal in einer Richtung eingestellt wird, bei der eine Verminderung des Abweichungssignals auf Null erstrebt wird, daß als weitere Verfahrensschritte das Abweichungssignal mit einem Begrenzungswert verglichen wird, wodurch ein Störungswarnsignal entsteht, wenn die Abweichung den Bezugsgrenzwert überschreitet, und daß der Bezugsgrenzwert in Abhängigkeit νοη der Geschwindigkeitsänderung des Sollwerts der zu regelnden Veränderlichen verändert wird.

Nach der Erfindung ist darüber hinaus eine Regelvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ansprecheinrichtung für einen Sollwert einer zu regelnden Veränderlichen vorgesehen iot, durch die die zu regelnde Veränderliche auf den Sollwert mit einer Geschwindigkeit eingestellt v/erden kann, die eich anfänglich mit einer vorbestimmten Größe erhöht und die dann kcnstanx gehalten wird, daß Einrichtungen zur Speicherung des ¥ert.s der gesamten Sollwertänderung bei der zu regelnden Veränderlichen vorgesehen sind, daß ferner Einrichtungen vorgesehen sind, die auf jede schrittweise Änderung des tatsächlichen Wertes der zu

303847/0812

regelnden Veränderlichen zu dem Sollwert hin ansprechen, so daß der gespeicherte Wert um einen entsprechenden Betrag verändert wird, wenn die zu regelnde Veränderliche sich mit konstanter Geschwindigkeit ändert, und um das Zweifache des Betrags verändert wird, wenn sich die zu regelnde Veränderliche mit der anwachsenden Geschwindigkeit ändert, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die dann zu arbeiten beginnen, wenn der gespeicherte Wert vollständig verändert worden ist, und daß die Geschwindigkeit, mit der sich die zu regelnde Veränderliche ändert, mit einer der vorbestimmten Größe entsprechenden Größe auf Null herabgesetzt wird.

Gemäß der Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Regeln des Wertes einer zu regelnden Veränderlichen, dadurch gekennzeichnet, daß sich bei einem Sollwert der zu regelnden Veränderlichen die zu regelnde Veränderliche zu dem gewünschten Wert hin mit einer Geschwindigkeit ändert, die zu Anfang entsprechend einer vorbestimmten Größe zunimmt und die dann konstant gehalten wird, daß die schrittweisen Änderungen der zu steuernden Veränderlichen auf den Sollwert hin summiert werden, daß jede dieser schrittweisen Änderungen dann durchgeführt wird, während sich die Geschwindigkeit der zu steuernden Veränderlichen mit einer Größe erhöht, bei der eine zweifache Zählung vorgenommen wird, und daß sich die Geschwindigkeit der zu regelnden Veränderlichen mit einer Größe vermindert, die dem Wert der vorbestimmten Geschwindigkeit gleich ist, wenn die Summe all der schrittweisen Änderungen in der zu regelnden Veränderlichen gleich der Gesamtdifferenz zwischen dem Sollwert und dem Anfangswert der zu regelnden Veränderlichen wird.

Verschiedene Ausführungsformen von Regelvorrichtungen und verschiedene Formen der Verfahren gemäß der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Dabei zeigen:

309847/0812

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Regelvorrichtung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild, in dem die Schritte eines Verfahrens nach dem die Vorrichtung nach Fig. 1 arbeitet, dargestellt sind,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer anderen Ausführung einer Regelvorrichtung und

Fig. 4¹ ein Blockschaltbild, in dem die Schritte eines Verfahrens, nach dem die Vorrichtung nach Fig. arbeitet, dargestellt sind.

309847/0812

Gemäß einem Merkmal der Erfindung verwendet eine Regelvorrichtung für Werkzeugmaschinen einen digitalen Rechner, wobei der Informationsaustausch zwischen dem Rechner und dem verbleibenden Teil der Regelvorrichtung mit Hilfe eines Mikroprogramms erfolgt. Durch eine derartige Verwendung eines Mikroprogramms kann der Rechner die notwendigen Funktionen mit einer genügend hohen Geschwindigkeit ausführen. Dies ist dadurch bedingt, weil der Rechner mehr für grundsätzliche Arbeitsvorgänge in Anspruch genommen wird, wodurch die programmierten Arbeitsschritte mehr oder weniger genau abgestimmt sein können, daß sie einer besonderen Anwendung angepaßt sind. Ferner ist das Mikroprogramm in einer solchen Form, beispielsweise als Diodenmatrix gespeichert, zu der ein rascherer Zugriff möglich ist als' zu einem in bekannter Weise gespeicherten Rechnerprogranm, beispielsweise in Ferritkernen.

Bei Betrieb muß der Rechner ein Abfragesignal berechnen und es in regelmäßigen Zeitabständen an die Regelvorrichtung abgeben. Bei diesem Abgabevorgang muß das Vorzeichen des Abfragesignals berücksichtigt werden, es muß ferner das Fehlersignal überprüft werden, um festzustellen, ob es das maximal zulässige Signal überschreitet und es müssen dem Rechner irgendwelche anderen Ursachen für Fehlersignale mitgeteilt werden. Die Zeitabstände zwischen den Ausgangssignalen müssen klein sein, damit sichergestellt ist, daß die Frequenz am Ausgang größer ist, als irgend eine Resonanzfrequenz in der Regelvorrichtungsschleife. Diese Funktionen stellen eine starke Belastung für das Rechnerprogramm, wenn es bei Werkzeugmaschinen angewendet werden soll, dar und zwar insbesondere dann, wenn verschiedene Bewegungsachsen vorliegen,und wenn dann ein normales Programm zur Regelung dieser Funktionen verwendet wird, dann kann die erreichbare Arbeitsgeschwindigkeit unzureichend sein. Die Verwendung eines Mikroprogramms ermöglicht es, daß diese Nachteile durch eine höhere, noch mögliche Arbeitsgeschwindigkeit überwunden werden. Der

309847/0812

Rechner kann sich in der Regelvorrichtungsschleife oder auch außerhalb dieser Schleife befinden.

Die Vorrichtungen und Verfahren, die anhand der Fig. 1 bis 4 beschrieben werden, sind nicht auf die Anwendung bei Werkzeugmaschinen begrenzt,(obwohl sie bei solchen Anwendungen besonders vorteilhaft sein können) sondern sie sind auch bei anderen Regelvorrichtungen für andere Anwendungen ebenso gut geeignet.

In Fig. 1 ist das Blockschaltbild einer Lage-Regelvorrichtung dargestellt.

Die Regelvorrichtung dient zur Einstellung der Lage einer Last 10, die beispielsweise ein bewegbares Teil, wie das Schneid-■werkzeug einer Werkzeugmaschine sein kann. Die augenblickliche Lage der Last wird durch einen Lagewandler 12 überwacht, der ein Rückführungssignal (das ein digitales Signal sein kann, auf einer Leitung 14 erzeugt, durch das die Lage der Last dargestellt wird.

Sollwertsignale, d.h. Signale, die die gewünschte Stellung der Last 10 darstellen, werden von einem Sollwertgeber 20 erzeugt und einer Subtrahiereinrichtung 22 über eine Leitung 24 zugeführt. Der Sollwertgeber 20 kann von Zeit zu Zeit durch eine Bedienungsperson von Hand eingestellt werden oder er kann so programmiert sein, daß er verschiedene Sollwertsignale in gewissen Zeitabständen gemäß einem vorbestimmten Programm erzeugt, Im letzteren Fall kann der Sollwertgeber 20 beispielsweise einen elektronischen Digitalrechner aufweisen, der in geeigneter Weise so programmiert ist, daß er die erforderlichen Sollwertsignale erzeugt und die Sollwertsignale können dann als Digitalsignale abgegeben werden. Die Programmierung kann mit Hilfe eines Mikroprogrammes vorgenommen werden.

309847/0812

In der Subtrahiereinrichtung 22 wird das Sollwertsignal, das die gewünschte Lage der Last darstellt, algebraisch zu dem Rückführungssignal auf der Leitung 14, das die wirkliche Lage der Last darstellt, addiert und es wird durch die Subtrahierrichtung 22 auf einer Leitung 26 ein Abweichungs- oder Fehlersignal abgegeben, das den Steuervorgang wiedergibt, der notwendig ist, um die Last in die gewünschte Lage zu bringen. Wenn das Fehlersignal digital vorliegt, dann wird es durch einen Digital-Analog-Umsetzer 27 in ein Analogsignal umgesetzt. Das Fehlersignal wird dann in einem Servoverstärker 28 verstärkt und einer Servoeinrichtung 30 (beispielsweise einem elektrohydraulisehen Kolben) zugeführt, der die Last 10 wieder in die gewünschte Stellung bringt, so daß sich das Fehlersignal auf Null vermindern wird.

Wenn sich die Regelvorrichtung in einem Nachstellvorgang befindet und wenn sich das Sollwertsignal ändert, dann folgt die tatsächliche Stellung der Last 10 der Sollwertstellung nach, wobei der Abstand als "Nachfolgeabweichung" oder "Nachfolgefehler" bezeichnet wird. Je größer die Änderungsgeschwindigkeit des. Sollwertsignals ist, desto größer ist dieser Nachfolgefehler. Wenn die Regelvorrichtung dem Sollwertsignal aus irgend einem Grund nicht folgen kann, dann erkennt man dies daran, daß ein außerordentlich großer Nachfolgefehler vorliegt. In der Vorrichtung nach Fig. 1 sind deshalb Einrichtungen vorgesehen, die zur Überwachung des Nachfolgefehlers dienen, um ein fehlerhaftes Arbeiten der Vorrichtung anzuzeigen, wenn der Nachfolgefehler zu groß wird.

Wie man anhand von Fig. 1 erkennt, weist die Vorrichtung einen Speicher 32 auf, der verschiedene Signale speichert, die maximal zulässige Nachfolgefehlerwerte darstellen, wobei jedes dieser Signale einer bestimmten Änderungsgeschwindigkeit des Sollwertsignals entspricht. Der Speicher ist mit einer Leseeinheit verbunden. Die Leseeinheit 34 wird von einer Einheit 35 betätigt,

309847/0812

die das Sollwertsignal auf der Leitung 24 überwacht und ein Signal in Abhängigkeit von der Änderungsgeschwindigkeit des Sollwertsignal erzeugt. Die Leseeinheit 34 bewirkt, daß der Speicher 32 auf einer Ausgangsleitung 36 das passende maximale Nachfolgefehlersignal abgibt, das den Wert des von der Einheit 35 aufgenommenen Signals entspricht. Dieses maximale Nachfolgefehlersignal auf der Leitung 36 wird dann einer Addiereinheit 38 zugeführt, in der ein weiteres Signal, das eine Toleranz für das maximal mögliche Fehlersignal darstellt, zu ihm addiert wird, und es wird das endgültig maximal zulässige Nachfolgefehlersignal einem Eingang eines Vergleichers 40 zugeführt.

Der zweite Eingang des Vergleichers 40 wird von dem Signal auf der Leitung 26 gespeist, das den tatsächlichen Fehler in der Regelschleife darstellt.

Bei Betrieb vergleicht der Vergleicher 40 das tatsächliche 'Fehlersignal in der Reglerschleife mit dem maximal zulässigen Nachfolgefehler, der durch das Signal dargestellt ist, das von der Addiereinheit 38 aufgenommen wird. Wenn das tatsächliche Fehlersignal das maximal zulässige Nachfolgefehlersignal überschreitet, dann wird auf einer Leitung 42 ein Fehlersignal abgegeben, das dazu verwendet werden kann, eine Warnung abzugeben, und/oder die Regelvorrichtung anzuhalten.

Auf diese Weise kann die Vorrichtung das tatsächliche Fehlersignal in der Regelschleife mit einem maximal zulässigen Nachfolgefehlersignal vergleichen, das sich mit der Änderungsgeschwindigkeit des Sollwertsignals verändert. Das Nachfolgefehlersignal in der Regelschleife vergrößert sich mit der Änderungsgeschwindigkeit des Sollwertsignals. Wenn folglich ein einziger Grenzwert für das Nachfolgefehlersignal verwendet würde, dann müßte dieser Grenzwert groß genug sein, daß er größer ist als alle möglichen Nachfolgefehlersignale bei Betrieb mit hoher Geschwindigkeit. Solch ein Grenzwert für das Nachfolge-

309847/081 2

fehlersignal wäre für eine Arbeitsweise mit geringer Geschwindigkeit viel zu groß und deshalb würde der Prüfvorgang bei geringen Geschwindigkeiten eine unzureichende Empfindlichkeit aufweisen, so daß er nicht brauchbar wäre. Durch Veränderung der maximal möglichen Nachfolgefehlersignalwerte mit der Geschwindigkeit wird diese Schwierigkeit überwunden.

Die Grenzwerte des Nachfolgefehlersignals, die in dem Speicher 32 gespeichert sind, können mit der Sollwertsignalgeschwindigkeit durch eine einfache Funktion verbunden sein (beispielsv/eise durch eine lineare Funktion) und in diesem Fall könnte der Speicher 32 durch einen geeigneten Funktionsgenerator ersetzt sein, der auf die Signale anspricht, die er von der Einheit 35 erhält. Die Beziehung zwischen den Grenzwerten der maximal zulässigen Nachfolgefehlersignale und der Sollwertgeschwindigkeit kann jedoch komplex sein oder auf Erfahrungswerten beruhen, wobei dann der Speicher 32 einen besonderen Signalwert für jede Stufe der Sollwertgeschwindigkeit speichern müßte.

Wenn in der Regeleinrichtung ein Digitalrechner verwendet wird oder wenn die Regeleinrichtung von einem solchen Rechner gesteuert wird, dann läßt sich der Fehlerprüf Vorgang in dem Rechner mit Hilfe eines geeigneten Programmes (das ein Mikroprogramm sein kann) durchführen.

In Fig. 2 sind die Verfahrensschritte dargestellt, die bei einem solchen Programm vorliegen. Wie man erkennt, sind die Grenzwerte der maximal zulässigen Nachfolgefehler für jeden Wert der Sollwertgeschwindigkeit in einem Rechner in Form einer "Ablesetafel" gespeichert. Eine Änderung der Sollwertsignalgeschwindigkeit bringt es mit sich, daß die Tafel abge-

3098Λ7/081 2

fragt wird, damit ein Fehlergrenzwert abgelesen werden kann. Es wird dann ein Toleranzwert addiert und der sich ergebende Grenzwert wird mit dem tatsächlichen Fehlerwert in der Regelschleife verglichen. Wenn der tatsächliche Fehler außerhalb des Grenzwerts liegt, dann geht die Vorrichtung in einen Störungszustand über.

In Fig. 3 ist wiederum eine Lage-Regelvorrichtung mit geschlossener Regelschleife dargestellt, bei der die Geschwindigkeit der Lastbewegung veränderbar ist. In einer noch zu erklärenden Weise spricht diese Vorrichtung auf eine erwünschte Änderung der Lage dadurch- an, daß die Geschwindigkeit der Lastbewegung vom Stillstand aus stetig erhöht wird, bis eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht ist (diese Zeit wird als "Geschwindigkeitsanstieg" bezeichnet). Die Geschwindigkeit bleibt dann konstant bis von einer gewissen Entfernung kurz vor der endgültigen Lage an die Geschwindigkeit wieder auf Null vermindert wird (diese Zeit wird als "Geschwindigkeitsabfall" bezeichnet). Die Vorrichtung ist so aufgebaut, daß die Größe der Geschwindigkeitsänderung sov/ohl bei der Beschleunigung als auch bei der Abbremsung immer gleich ist. Die Vorrichtung stellt in einer noch zu erläuternden Weise sicher, daß der Abfall immer in einem genauen Abstand kurz vor der Endlage beginnt, so daß die Last immer in der gewünschten Stellung oder Lage anhält.

Die in Fig. 3 dargestellten Bauelemente, die denen der Fig. 1 entsprechen, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei der Vorrichtung nach Fig. 3 unterscheidet sich die Servoeinheit 30 von der, die in der Vorrichtung nach Fig. 1 verwendet wird dadurch, daß sie in drei verschiedenen Betriebsarten betrieben werden kann - einem /nstiegsbetrieb, bei dem mit einem konstanten Wert beschleunigt wird, einem Betrieb mit konstanter Geschwindigkeit und einem Abfallbetrieb, bei dem mit einem .

309847/08 12

konstanten Wert abgebremst wird und zwar mit dem gleichen Wert, mit dem während des Anstiegsbetriebs beschleunigt wird. Ferner enthält die Vorrichtung nach Fig. 3 einen digitalen Zähler 60, der so verbunden ist, daß er durch den Anfangswert des Fehlersignals eingestellt wird, das in dem vorliegenden Fall ein digitales Signal sein soll. Wie man erkennt, wird das Fehlersignal dem Zähler 60 über eine Torschaltung 62 und einen Inverter 64 zugeführt. Wenn eine Änderung der Sollwertlage durch den Sollwertgeber 20 vorgenommen werden soll, dann wird die Torschaltung 62 mit Hilfe eines Steuersignals auf einer Leitung 66 geöffnet und es wird zu der Zeit der digitale Wert des Fehlersignals, der die Gesamtzahl der vorbestimmten Schritte der Lastbewegung, die zum Erreichen der erwünschten Lage erforderlich sind, darstellt als eine geeignete negative Zahl in dem Zähler 60 gespeichert. Die Torschaltung 62 bleibt daraufhin geschlossen bis die nächste Änderung in der Sollwertlage auftritt.

Die Servoeinheit 30 weist eine Ausgangsleitung 68 auf, die dann angesteuert wird, wenn die Servoeinheit im Anstiegsbetrieb arbeitet und sie weist eine Ausgangsleitung 70 auf, die dann angesteuert wird, wenn die Servoeinheit im Betrieb mit konstanter Geschwindigkeit arbeitet. Über diese Leitungen werden UND-Glieder 72 und 74 angesteuert. Zusätzlich sind diese beiden UND-Glieder mit dem Lagewandler 12 verbunden, so daß sie jedesmal dann Signale aufnehmen, wenn die Last einen vorbestimmten Bewegungsschritt ausführt. Deshalb wird durch das eine oder das andere der UND-Glieder 72 und 74, die über die Leitung 68 bzw. angesteuert werden, jedesmal dann ein Ausgangsimpuls erzeugt, wenn sich die Last 10 um einen Schritt weiterbewegt. Der Ausgang des UND-Gliedes 74 ist direkt mit dem Fortzähleingang des Zählers 60 verbunden, während der Ausgang des UND-Glieds 72 mit diesem Eingang des Zählers über einen Impulsverdoppler 76 verbunden ist, der jeden einzelnen Ausgangsimpuls des UND-Glieds in einen Ausgangsdoppelimpuls umsetzt.

3 0 9 8 4 7/0812

An den Zähler 60 ist eine Ausgangsleitung 78 angeschlossen, die dann angesteuert wird, wenn der Zähler 6ö bis zu dem Viert Null gezählt hat. Diese Leitung 70 ist mit der Servoeinheit 30 verbunden und schaltet sie in den Abfallbetrieb.

Bei Betrieb wird durch eine neue Sollwertlage des Sollwertgebers 20 in der Subtrahiereinrichtung 22 ein digitales Fehlersignal auf der Leitung 26 abgegeben, das die Gesamtzahl der Bewegungsschritte nachstellt, die erforderlich sind, damit die Last in die neue erwünschte Lage gebracht wird. Durch das Signal auf der Leitung 66 wird die Torschaltung 62 geöffnet und der Zähler 60 zählt nach unten bis zu einer negativen Zahl, die diese Gesamtzahl der Schritte darstellt. Die Torschaltung 62 bleibt danach geschlossen. Das Fehlersignal auf der Leitung 26 betätigt, nachdem es in dem Umsetzer 27 in ein Analogsignal umgesetzt und verstärkt worden ist, die Servoeinheit 30, die eine Bewegung der Last 10 zu der gewünschten Lage hin beginnt. Die Servoeinheit nimmt zunächst den Anstiegsbetrieb auf und beschleunigt mit einem vorbestimmten Wert bis zu einer konstanten Geschwindigkeit. Während dieses Vorgangs bleibt die Leitung 68 angesteuert und die Leitung 70 ist nicht angesteuert. Das UND-Glied 72 ist deshalb offen und jeder Bewegungsschritt der Last 10 bewirkt, daß das UND-Glied 72 einen entsprechenden Ausgangsimpuls abgibt. Dieser Impuls wird in dem Impulsverdoppler 76 in einen Doppelimpuls umgesetzt, durch den deshalb der Zähler 60 um zwei weitergezählt wird. Wenn die Last die vorbestimmte konstante Geschwindigkeit erreicht hat, dann nimmt die Servoeinheit 30 automatisch den Betrieb mit konstanter Geschwindigkeit auf und die Leitung 70 wird angesteuert, während die Leitung 68 nicht mehr angesteuert wird. Das UND-Glied 72 ist daher geschlossen und das UND-Glied 74 ist geöffnet und jeder Bewegungsschritt der Last bewirkt daher, daß der Zähler 60 um eins weiterzählt.

309847/0812

V«enn der Zähler 60 bis auf Null herabgezählt hat, dann wird die Leitung 78 angesteuert,und es wird dann die Servoeinheit 30 in den Abfallbetrieb umgeschaltet. Die Servoeinheit 30 verlangsamt daher die Last mit einem bestimmten Wert und wenn die Last anhält, dann befindet sie sich in der gewünschten Lage. Dies ergibt sich aus der Tatsache, daß die Anstiegs- und Abfallgeschwindigkeiten gleich sind und dai3 der Zähler 60 für jeden Bewegungsschritt während des Ansteigs zwei Schritte ausführt, wodurch tatsächlich die Länge der Bewegung, die zum Abfall als auch zum Anstieg erforderlich ist, berücksichtigt wird; wenn somit der Zähler für jeden Bewegungsschritt beim Betrieb mit konstanter Geschwindigkeit einmal weitergeschaltet wird, dann erreicht er den Zählerstand Null, wenn die Last die richtige Lage für den Beginn des Abfallbetriebs erreicht hat.

Wie schon oben erwähnt, kann der Sollwertgeber so ausgebildet sein, daß er ein binäres oder digitales Signal abgibt und es ist dann der Lagewandler 12 so aufgebaut, daß er ein Signal in ähnlicher Form abgibt.

Die Vorrichtung eignet sich insbesondere, wenn auch nicht aus* schließlich zur Anwendung bei der Y/erkzeugmaschinensteuerung. Bei einer solchen Anwendung (wie auch bei anderen Anwendungen) kann es erforderlich sein, daß sich die Last in zwei oder drei Dimensionen bewegt. In einem solchen Fall würden voneinander unabhängige Servomotoren und Lagewandler für jede Bewegungsachse jedoch nur ein einziger Zähler 60 vorgesehen sein. Dieser Zähler würde ursprünglich auf eine negative Zahl eingestellt werden, die die Summe der Modulen der Gesamtzahl der vorbestimmten Bewegungsschritte, die längs jeder der Achsen ausgeführt werden sollen, darstellt. Bei Betrieb soll dann der Zähler bei jedem vorbestimmten Bewegungsschritt längs jeder Achse weitergezählt werden. Wie schon weiter oben beschrieben, würde jeder

309847/0812

Bewegungsschritt längs einer Achse» vexm sich der entsprechende Servomotor im Anstiegsbetrieb befindet _s den Zählerstand des Zählers 60 um zwei erhöhen. Wenn der Zähler 60 bis ,auf den Wert Null zurückgezählt hat, dann würde eine Ansteuerung der-Leitung 78 all die Servomotoren in den Abfallbetrieb umschalten.

Die beschriebene Vorrichtung ist gegenüber solchen Vorrichtungen vorteilhaft, die zunächst die Gesamtzahl der Bewegungsschrittis berechnen, die erforderlich sind, um die Lage zu erreichen, bei der der Abfall begonnen werden soll ,und die dann entsprechend jedem durchgeführten Bewegungsschritt die Gesamtzahl der bis su eir. bestimmten Stelle durchgeführten Bewegungsschritte mit der Gesamtzahl vergleichen, die erforderlich ist, um den Abfall zu beginnen. Derartige Vorrichtungen, bei denen eine Bewegung in verschiedenen Achsen vorliegt, erfordern einen zusätzlichen Schritt, der nach jedem Bewegungsschritt ausgeführt wird. Wenn die Vorrichtung einen Digitalrechner enthält, dann können derartige Berechnungen für den Rechner eine sehr starke Belastung darstellen und zwar insbesondere bei Werkzeugmaschinenanwendungen, bei denen die Bewegungsschritte mit einer sehr großen Geschwindigkeit auftreten.

Wie bereits oben erwähnt, kann die Verrichtung nach Fig. 3 durch einen Digitalrechner gesteuert werden, der das Sollwertsignal entsprechend einem vobestimmten Programm (beispielsweise einem Mikroprogramm) erzeugt. In einem solchen Fall kann eine Steuerung des Anstiegsbetriebs, des Betriebs mit konstanter Geschwindigkeit und des Abfallbetriebs durch ein Rechnerprogr&iam erreicht werden, und in Fig. 4 ist in einem Blockschaltbild die Folge der dabei auszuführenden Schritte dargestellt.

309647/0812

Wie man erkennt, wird bei einem Anfangsfehler, der die Gesamtzahl der Bewegungsschritte in den Achsen darstellt, die erforderlich sind, um die Sollwertlage zu erreichen, eine negative Zahl, die gleich der Summe der Modulen der Gesamtzahl der Schritte in jeder Achse ist, ist in dem Rechnerspeicher gespeichert. Die Vorrichtung nimmt dann den Anstiegsbetrieb auf, so daß die Last mit einem konstanten Wert beschleunigt wird, bis die vorbestimmte konstante Geschwindigkeit erreicht ist, woraufhin dann der Betrieb mit konstanter Geschwindigkeit übernommen wird. Jeder Bewegungsschritt der Last führt dazu, daß die gespeicherte negative Zahl weitergezählt wird. Man erkennt, daß jede solche Bewegung ein Weiterzählen der gespeicherten Zahl um zwei bewirkt, wenn sich die Vorrichtung in dem .Anstiegsbetrieb befindet, und ein Weiterzählen um eins bewirkt, wenn sich die Vorrichtung in den Betrieb mit konstanter Geschwindigkeit befindet. Wenn diese Speicherzahl bis auf Null herab weitergezählt worden ist, dann wird durch das Programm die Vorrichtung in den Abfallbetrieb überführt.

Die beschriebene Vorrichtung stellt sicher, daß der abschließende Abfallbetrieb zu dem richtigen Zeitpunkt beginnt, selbst dann wenn zwischendurch Änderungen der Geschwindigkeit zwischen dem anfänglichen Anstiegsbetrieb und dem abschließenden Abfallbetrieb vorgekommen sind, vorausgesetzt, daß solche Änderungen der Geschwindigkeit in der vorbestimmten Größe vorliegen. Man erkennt, daß während irgendeiner Abfallzeit keine Impulse an den Zähler 60 (Fig. 3) oder den Rechnerspeicher abgegeben werden.

309847/081 2

Claims

Patentansprüche

1.. Regelvorrichtung für eine Werkzeugmaschine, gekennzeichnet durch einen Digitalrechner, der durch ein Mikroprogramm gesteuert wird.

2. Verfahren zur Steuerung einer Werkzeugmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß ein Digitalrechner verwendet wird, der auf ein Mikroprogramm anspricht.

Regelvorrichtung zur Regelung einer Veränderlichen mit einer Einrichtung zur Feststellung der Regelabweichung zwischen einem Sollwert und dem tat sächlichen Wert der zu regelnden Veränderlichen, gekennzeichnet durch eine Vergleichseinrichtung, die die festgestellte Abweichung mit einem Bezugsgrenzsignal vergleicht, wobei ein Warnsignal gebildet wird, wenn die fest gestellte Abweichung das Bezugsgrenzsignal über schreitet, und durch eine Einrichtung zur Veränderung des Bezugsgrenzsignals in Abhängigkeit von der Änderungsgeschwindigkeit des Sollwertes für die zu regelnde Veränderliche.

3098^7^0812

4. Regelvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Änderung des Bezugsgrenzwertes eine Einrichtung zur Erhöhung des Bezugsgrenzwertes in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Funktion des Sollwerts der zu regelnden Veränderlichen aufweist.

5. Regelvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zu regelnde Veränderliche die Lage ist.

6. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch g e'k ennzeichnet, daß die Einrichtung zur Änderung des Bezugsgrenzwertes einen Speicher auf v/eist, in dem mehrere Bezugsgrenzwerte gespeichert sind, von denen jeder zu einer bestimmten Änderungsgeschwindigkeit des Sollwerts der zu regelnden Veränderlichen gehört , und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die auf die Änderungsgeschwindigkeit des Sollwerts der zu regelnden Veränderlichen dadurch anspricht, um dann aus der Speichervorrichtung den entsprechenden Bezugsgren wert auszulesen und ihn der Vergleichseinrichtung zuzuführen.

7. Verfahren zur Regelung des Viertes einer zu regelnden Veränderlichen,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Sollwert der zu regelnden Veränderlichen mit dem tatsächlichen Wert der zu regelnden Veränderlichen verglichen wird, so daß ein Abweichungssignal entsteht, daß die zu regelnde Veränderliche in Abhängigkeit von dem Abweichungssignal in einer

309847/0812

Richtung eingestellt wird, bei der eine Verminderung des Abweichungssignals auf Null erstrebt wird, daß als weitere Verfahrensschritte das Abweichungssignal mit einem Bezugsgrenzwert ver glichen wird, wodurch ein Störungswarnsignal entsteht, wenn die Abweichung den Bezugsgrenzwert überschreitet, und daß der Bezugsgrenzwert in Abhängigkeit von der Geschwindigkeitsänderung des Sollwerts der zu regelnden Veränderlichen verändert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß das Ändern des Bezugsgrenzwertes und das Ver gleichen des Wertes der Abweichung mit dem Bezugsgrenzwert mit Hilfe eines Rechnerprogrammes durch geführt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß das Rechnerprogramm ein Mikroprogramm in einem Digitalrechner ist.

10. Regelvorrichtung,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Ansprecheinrichtung für einen Sollwert einer zu regelnden Veränderlichen vorgesehen ist, durch die die zu regelnde Veränderliche auf den Sollwert mit einer Geschwindigkeit eingestellt werden kann, die sich anfänglich mit einer vorbestimmten Grösse erhöht und die dann konstant gehalten wird, daß Einrichtungen zur Speicherung des Werts- der gesamten Sollwertänderung bei der zu regelnden Veränderlichen vorgesehen sind, daß ferner Einrichtungen vorgesehen sind, die auf jede schrittweise Änderung des tatsächlichen Wertes der zu regelnden Veränderlichen zu dem Sollwert hin ansprechen, so daß der gespeicherte Wert

309847/0812

um einen entsprechenden Betrag verändert wird, wenn die zu regelnde Veränderliche sich mit konstanter Geschwindigkeit ändert, und um das Zweifache des Betrags verändert wird, wenn sich die zu regelnde Veränderliche mit der anwachsenden Geschwindigkeit ändert, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die dann zu arbeiten beginnen, wenn der gespeicherte Wert vollständig verändert worden ist, und daß die Ge schwindigkeit, mit der sich die zu regelnde Veränderliche ändert, mit einer der vorbestimmten Größe entsprechenden Größe auf Null herabgesetzt wird.

11. Regelvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zu regelnde Veränderliche die Lage eines zu regelnden Teils ist, daß das zu regelnde Teil sich in zwei oder mehr Dimensionen bewegen muß, um einen Sollwert zu erreichen, daß der gespeicherte Wert die Summe der in jeder Dimension erforderlichen Bewegungen ist und daß jede schrittweise Bewegung in jeder der Dimensionen den gespeicherten Wert verändert.

Regelvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet," daß die Einrichtung zur Speicherung einen Digital zähler und eine Einrichtung aufweist, die aus der anfänglichen Abweichung zwischen dem Sollwert und dem tatsächlichen Wert für die zu regelnde Lage anspricht, dadurch, daß sie in dem Zähler eine Zahl einstellt, die der Gesamtzahl der Bewegungsschritte entspricht,wobei jeder dieser Bev/egungs schritte eine vorbestimmte Länge zwischen dem Sollwert und dem tatsächlichen Wert der zu regelnden Lage aufweist, daß ein Lagewandler vor gesehen ist, der den tatsächlichen Wert der zu regelnden Lage überwacht und ein Digitalsignal bei jeder schritt-

309847/0812

weisen Bewegung erzeugt, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die dann anspricht, wenn die zu regelnde Lage sich mit der konstanten Größe ändert, wodurch der Zählerstand des Zählers zur Null hin durch einen Zählschritt von eins bei jedem der Digitalsignale verändert wird, daß ferner eine Einrichtung vorgesehen ist, die dann betätigt wird, wenn sich die zu regelnde Lage mit vergrößernder Geschwindigkeit ändert, so daß der Zählerstand des Zählers zu Null hin durch Zählerschritte von zwei entsprechend dem Digitalsignal verändert wird, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die dann betätigt wird, wenn der Zählerstand des Zählers den Wert Null erreicht, wodurch sich die Änderungsgeschwindigkeit der zu regelnden Lage entsprechend der vorbestimmten Größe auf Null vermindert.

13. Verfahren zum Regeln des Wertes einer zu regelnden Veränderlichen,

dadurch gekennzeichnet, daß sich bei einem Sollwert der zu regelnden Veränderlichen die zu regelnde Veränderliche zu dem gewünschten Wert hin mit einer Geschwindigkeit ändert, die zu Anfang entsprechend einer vorbestimmten Größe zunimmt und die dann konstant gehalten wird,daß die ■ schrittweisen Änderungen der zu steuernden Veränderlichen auf den Sollwert hin summiert werden, daß jede dieser schrittweisen Änderungen dann durchgeführt wird, während sich die Geschwindigkeit der zu steuernden Veränderlichen mit einer Größe erhöht, bei der eine zweifache Zählung vorgenommen wird, und daß sich die Geschwindigkeit der zu regelnden Veränderlichen mit einer Größe vermindert, die dem Wert der vorbe stimmten Geschwindigkeit gleich ist, wenn die Summe all der schrittweisen Änderungen in der zu regelnden Veränderlichen gleich der Gesamtdifferenz zwischen dem Sollwert und dem Anfangswert der zu regelnden Veränderlichen wird.

309847/0812

14. Verfahren nach Anspruch 13 _f

dadurch gekennzeichnet,

daß die zu regelnde Veränderliche die Lage ist.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet,

daß die Verfahrensschritte des Summierens der schrittweisen Änderungen der zu regelnden Veränderlichen und der Verminderung der Geschwindigkeit der zu regelnden Veränderlichen mit einem bestimmten Wert durch ein Rechnerprogramm durchgeführt werden.

16. Verfahren nach Anspruch 15,

dadurch gekennzeichnet, daß das Programm ein Mikroprogramm in einem Digitalrechner ist.