DK147329B - Elektrisk styreenhed til en magnetbaandstyret glasskaeremaskine - Google Patents

Description

147329

Opfindelsen angår en elektrisk styreenhed til en glasskæremaskine til skæring af glasplader, hvilken maskine omfatter en krydsslæde, på hvilken der er anbragt et skærehoved, og som drives af motorer i henholdsvis X-retningen og Y-ret-ningen, hvilken styreenhed er af den art, hvor der på et magnetbånd foretages oplagring af informationssignaler til styring af glasskæremaskinen, og hvor de under oplagringsproceduren fra én impulsgiver for hver akseretning kommende signaler ved hjælp af en signalomformer omformes således, at de afhængigt af impulsgiverens drejeretning adskiller sig fra hinanden, og hvor disse omformede signaler lagres i samme spor på magnetbåndet, og hvor de under magnetbåndaflæsningen fra dette spor kommende, forskellige signaler sorteres ved hjælp af separatorkredse, og alt efter deres karakteristiske egenskaber påny fordeles på to kanaler, hvoraf den ene styrer den pågældende drivmotor i den ene retning, og den anden driver denne 147329 2 motor i den anden retning.

Fra tysk fremlæggelsesskrift 1.596.389 kender man en nummerisk styret glasskæremaskine, hvis to drivmotorer på krydsslæden styres i begge omdrejningsretninger. Til dette formål benyttes der for. hver drivmotor to spor på et magnetbånd, hvor det ene spor lagrer styreimpulserne for den ene omdrejningsretning, medens det andet spor lagrer styreimpulserne for den modsatte omdrejningsretning. Det betyder, at der på magnetbåndet ialt skal være fire spor til rådighed til styring af de to drivmotorer.

Da det desuden under alle omstændigheder er nødvendigt med endnu et magnetbåndspor for at kunne lagre ekstra informationer, som f.eks. til et programs start og afslutning, er det ved kendte nummerisk styrede maskiner nødvendigt i-alt at have fem magnetbåndspor til rådighed.

Hvis man vil udnytte alle en magnetbåndstyret skæremaskines fordele, navnlig de fordele, der knytter sig til en hurtig modeludskiftning, kan dette kun lade sig gøre ved anvendelse af lydbåndkassetter i gængs udførelse. Der er imidlertid overordentlig vanskeligt og derfor i praksis næppe muligt at tilvejbringe kasettebåndudstyr med fem indspille-, slette- og gengivetonehoveder. Desuden er de sædvanlige kassettebånd for smalle til, at man på disse kan til-· vejebringe fem spor.

Fra beskrivelsen til GB patent nr. 1.008.112 kender man et anlæg, hvor der benyttes et enhelt magnetbåndspor til registrering og gengivelse af en ændring i positionen af et styret organ, hvis koordinater omdannes til impulser, som moduleres i relation til referenceimpulser, afhængigt af positionsændringerne.

Referenceimpulserne forekommer med konstante tidsintervaller, medens in-formationsimpulseme svarende til det bevægelige organs position pricipielt forekommer med ens tidsintervaller, men med en varierende faseforskydning i forhold til referenceimpulserne. Herved opstår der en relation mellem tidsintervallet fra en referenceimpuls til denmiddelbart efter følgende informationsimpuls og tidsintervallet mellem to successive referenceimpulser, hvilken relation er proportional med det bevægelige organs positionskoordinater.

For at undgå den manglende præcision i bestemmelsen af tidsintervallerne mellem to impulser, registreres de to sæt impulser på det samme magnetbåndspor, idet sondringen mellem de to sæt baseres på impulsernes polaritet.

Den afgørende størrelse til styrekredsen er værdien af faseforskydningen mellem to successive impulser .Mot or emes rotationsretning bestemmes af positionen af informationsimpulsen: hvis den forekommer før den tilhørende referenceimpuls, drejer motoren den ene vej og hvis den forekommer efter den tilhørende referenceimpuls, drejer motoren den anden vej, men polariteten i sig 3 147329 selv bestemmer aldrig motorens rotationsretning.

Opfindelsen adskiller sig fra denne kendte teknik ved, at signalsepara-torkredsene er indrettede til dels at omdanne de i samme spor på magnetbåndet oplagrede signaler til impulser med en positiv halvbølge og en negativ halvbølge, hvilke omdannede impulser afhængigt af drejeretningen begynder med den positive halvbølge eller den negative halvbølge, dels at reagere på mindst to umiddelbart på hinanden følgende halvbølger med samme polaritet og anvende den anden halvbølge som ordre til styring af den pågældende motors drejeretning ved aflåsning af den kanal, der indtil nu var ledende, og oplåsning af den anden kanal, der indtil nu var spærret.

Opfindelsen, beror på det princip, at impulserne, straks omdannes til indbyrdes polaritetsforskellige signaler, hvis polaritet allerede bestemmer rotationsretningen for motoren, og at det er forekomsten af successive halvbølger af samme polaritet, der bevirker ændringen i drejeretningen.

Ved én ifølge opfindelsen konstrueret styreenhed kræves der altså til det fuldstændige program for en modelskæring iålt kun tre magnethåndspor. Herved kan man nu ikke blot benytte i handelen værende kassettelydbånd og i handelen værrende kassettebåndmaskiner, men der gives desuden den særlige fordel, at en modeludskiftning kan gennemføres på ekstremt forenklet måde ved anvendelsen af lydbåndkassetter. Dette medfører navnlig en betydelig tidsgevinst,når der i en produktion forekommer mange små serier af forskellige former, hvor det er nødvendigt at foretage hyppige modeludskiftninger.

Ved en sådan styreenhed, hvor hver signalseparatorkreds omfatter et symmetrisk opbygget logiknetværk, ved hvis indgang de til de positive henholdsvis negative halvbølger svarende signaler via modsat polede dioder og efterfølgende trig-gertrin fordeles på to separate kredse, kan disse kredse hver hensigtsmæssigt indbefatte AND-porte, NOR-porte og lager-flipflop'er, hvoraf en udgang er forbundet med en indgang til den anden flip-flop, således at optræden af to umiddelbart efter hinanden følgende triggersignaler i den ene kanal bevirker, at den ene NOR-port ved separatorkredsens udgang lukker sig, og at styresignalerne føres ud via den anden NOR-port.

Denne styreenhed kan med særlig fordel realiseres ved hjælp af de inden for digitalteknikken kendte komponenter.

Opfindelsen forklares nærmere nedenfor i forbindelse, med et foretrukkent .udfør elses.ksempal . for opfindelsen, under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et magnetbåndlager med dettes væsentlige dele til optagelse og gengivelse af skæreprogrammet, hvilket er vist skematisk i form af et blokdia- 4 147329 gram, fig. 2 signalfonnen og dennes udnyttelse til oplagring og styring af omløbsretningen, ligeledes vist skematisk, og fig. 3 et diagram af et logiknetværk til udnyttelse af signalerne med henblik på styring af drivmotorens omløbsretning.

Fig. 1 viser skematisk i form af et blokdiagram opbygningen og virkemåden af et magnetbåndlager ifølge opfindelsen med en optage- og en gengivedel . til styring af en modelskæremaskine til skæring af glasplader.

Datalageret omfatter en optagedel A, der omsætter de af giverne 200 og 201 frembragte elektriske impulser til omløbsretningen angivende signaler.

Disse signaler lagres på et magnetbånd 220. Til gengivelse og derved styring af modelskæremaskinen bliver de lagrede signaler påkaldt af gengivedelen B og ved hjælp af et tilhørende kredsløb 212, 213 og 214 omsat til for styringen af drivmotorerne brugbare signaler.

Ved indspilning af programmet benyttes selve skæremaskinen, idet det på krydsslæden siddende skærehoved føres langs med den ønskede kontur, som skal lagres.

På drivakslernes akser for krydsslædens X- og Y-retning er der i hvert tilfælde fast anbragt en impulsgiver henholdsvis 200 og 201, som består af én med drivakslen koblet, drejelig slidsblænder, bag ved hvilken der er anbragt to fotodioder ved siden af hinaiden. Ved hjælp af et efterfølgende triggetrin bliver de fra fotodioderne kommende signaler omformet til firkantimpulser. Afstanden imellem fotodioderne og dimensionerne af slidsblænderen er valgt således, at de fra fotodioderne kommende signaler og dermed firkantimpulserne på udgangen af triggetrinet, er indbyrdes faseforskudt ca. 90°. Ved hjælp af et efterfølgende elektronisk kredsløb detekteres det nu, hvilket af de to indbyrdes 90°'s faseforskudte signaler, der tidsmæssigt viser sig først, hvoraf impulsgiverens omløbsretning fremgår. De indbyrdes* forskellige signaler, der modsvarer de to omløb sretninger, adskilles fra hinanden og videreledes i hver sin kanal, således at den ene kanal kun videreleder kanalimpulserne for fremløbet, medens den andénikanal kun videreleder kanalimpulserne for tilbageløbet. Detekteringen og adskillelsen af signaler sker f.eks. ved hjælp af et logiknetværk. Givere af denne art fremstilles og forhandles f.eks. af firmaet Gelma Gesellschaft fur Elektro-Feinmechanik mbH under betegnelsen "rotationsimpulsgiver".

De firkantimpulser, der via de nævnte to adskilte kanaler kommer fra impulsgiverne 200 og 201, omformes i signalomformerne 203 og 204 til signaler, der som sådan allerede giver mulighed for en detektering af omløbsretningen.

Det har vist sig at være hensigtsmæssigt, såfremt signalerne omformes til 5 147329 trekantsignaler, således at f.eks. de firkantsignaler, der konuser fra impulsgiverens fremløbskanal, omformes til "positive trekantsignaler", medens de firkantT signaler, der kommer fra impulsgiverens tilbageløbskanal, omformes til "negative trekantsignaler". De således ordnede trekantformede positive og negative signaler bliver nu ført til én og samme kanal og lagres i ét magnetbåndspor.

Tillægssignalerne i den tredje kanal , Z bliver på lignende måde ordnet ved hjælp af en signalomformer 206, De tre kanaler X, Y og Z tilføres et 3-spors magnetbåndudstyr 210 via skematisk antydede tonehoveder 208. Magnetbåndudstyret er fortrinsvis en kassettebåndoptager. Medens det første spor X belægges med fremløbs- og tilbageløbssignaler for X-aksens drivmotor, og det andet spor Y belægges med fremløbs- og tilbageløbssignaler for Y-aksens drivmotor, bliver der på det tredje spor Z indspillet nødvendige tillægsinformationer, såsom programstart og programslut. Disse ekstra signaler tilvejebringes igennem en kobler 205 og bearbejdes som nævnt foroven i signalomformeren 206.

Ved indspilning af programmet, hvilket sker ved at følge den foreliggende kontur, løber magnetbåndet med den laveste hastighed,fordi krydsslædens hastighed ved nøjagtig aftastning af konturen med hånden eller ved hjælp af en kendt lyselektronisk kurvefølger maximalt når op på ca, 6 m/min. Afspilningen af magnetbåndet kan naturligvis ske med en væsentlig større hastighed. Til indstilling af båndhastigheden er der tilvejebragt en reguleringsindretning 211.

De på magnetbånd lagrede trekantsignaler modtages af tonehovederne 209.

På udgangen af båndapparatet har signalerne form af en svingning med en positiv og en negativ halvbølge, således som det kan ses af diagrammet b i fig. 2. En positiv trekantimpuls svarer herved til et signal, som begynder med en positiv halvbølge, medens en negativ trekantimpuls svarer til et signal^der begynder med en negativ halvbølge. Disse fra magnetbåndapparatet kommende signaler omfofmes i signalskilletrin 212 og 213 til firkantsignaler, hvorved der samtidig i disse signalskilletrin på grundlag af disse signaler sker en detektering af omløb sretningen, hvorefter de signaler, der svarer til henholdsvis fremløbet og tilbageløbet, føres til indbyrdes adskilte udgange, henholdsvis V og R. Signalerne på udgangen V og R leverer umiddelbart spændingsimpulserne til styring af krydsslædens drivmotorer,

De i det tredje magnetspor Z lagrede tillægsinformationer, angående programmets begyndelse og afslutning, omformes på analog måde af signalomformeren 206 til positive eller negative trekantimpulser, og ledes af signalskille-trinnet 214 igen til to forskellige styrekanaler.

6 147329

Fig, 2 viser skematisk signalernes behandling og realisation i signal-skilletrinnene 212 og 213. Diagrammet 2a viser et afsnit af et magnetbånd 220, hvorpå der i tre spor S , S og S er påtrykt trekantformede signaler 222 og 223, De positive trekantsignaler 222 med spidsen pegende opad betyder et positivt omløb af impulsgiveren, medens de negative trekantsignaler 223 med spidsen pegende nedad betyder modsat omløb af impulsgiveren. Hvert positivt trekantsignal medfør er på udgangen af magnetbåndapparatet et spændingssignal, der begynder med en positiv halvbølg^ medens hvert negativt trekantsignal medfører et spændingssignal, der begynder med en negativ halvbølge. I diagrammet b i fig.

2 er der for kanalen X vist den spændingssignalbølge, som svarer til trekantsignalerne i magnetbåndets spor Når der til stadighed følger positive trekantimpulser efter hinanden, optræder der også fortløbende på udgangen af magnetbåndapparatet spændingssignaler 226, som begynder med en positiv halvbølge, I dette tilfælde vil signalomformeren afgive styreimpulserne til drivmotoren over udgangen V for fremløbe t. Hvis polariteten af trekantimpulserne pludselig ændrer sig, fremkommer der på udgangen af magnetbåndapparatet et signal 228, som begynder med en negativ halvbølge. Da den anden halvbølge i det forudgående signal 226' ligeledes var negativ, optræder der umiddelbart efter hinanden to halvbølger med samme fortegn. Hvis der altså følger to halvbølger med samme fortegn umiddelbart efter hinanden, betyder dette,altid et skift i omløbsretningen,

Erkendelsen af omløbsretningsændringen sker i signalskilletrinnene 212 og 213 hensigtsmæssigt ved hjælp af et logiknetværk, der vil blive beskrevet senere i detaljer. Signalskilletrinnene har hver to udgange, nemlig en udgang V for drivmotorens fremløb, og en udgang R for drivmotorens tilbageløb. Som vist skematisk i diagram c i fig, 2 afgives der ved optræden af positive trekantsignaler fra fremløbsudgangen V firkantede styreimpulser 230, medens der ved optræden af negative trekantsignaler fra tilbageløbsudgangen R afgives firkantede styreimpulser 232. Signalskilletrinnene er desuden hver forsynet med et triggetrin, således at kun de nyttesignaler bliver behandlet, hvis amplitude ligger over et triggeniveau Tg, hvorved påvirkningen fra støjsignaler udelukkes.

Signalskilletrinnene 212, 213 og 214's udformning forklares nærmere under henvisning til fig. 3,hvor diagrammet for signalskilletrinnet 212 gældende for kanal X er vist. Signalskilletrinnene 213 og 214 er udformet identisk hermed.

Signalskilletrinnet er et symmetrisk opbygget logiknetværk, ved hjælp af hvilket de signaler,der via tilledningen 250 kommer fra et spor på magnetbåndet, fordeles på to kanaler, hvoraf den ene styrer fremløbet.medens den anden 7 147329 styrer tilbageløbet. Netværket omfatter i det væsentlige to ensrettere 251 og 252 til adskillelse af de positive halvbølger fra de negative, efterfulgt af to trig-getrin 253 og 254 samt et efterfølgende logisk netværk af AND-kredse 255, 256, 259 og 260, NOR-kredse 261, 262, 263 og 264 samt to lager-flipflop’er 257 og 258. Til udgangene af dette logiknetværk er der hvert sted forbundet et differentiationsled bestående af aflade-modstande 267 og 268, kondensatorer 269 og 270 samt dioder 271 og 272. Differentiationsleddenes udgange er forbundet til impulsbreddedannere 273 og 274, der afgiver styreimpulser med en sådan bredde, at de kan behandles i en efterfølgende kobling til effektstyring.

For de enkelte elementers vedkommende drejer det sig om i handelen værende komponenter. De to optrædende signaler ved j5ortkredsenes og flipflop'ernes ind-og udgange bliver i det følgende principielt betegnet med L(= low) og H(= high). De anvendte lager- flipflop’er 257 og 258 har en set-indgang Eg og en sletteindgang E såvel som to udgange Q og Q. I denne sammenhæng dre-jer det sig om sådanne lager- flipflop'er, hvor sætte- og sletteproceduren altid kun forekommer ved overgang fra et H- til et L-signal. Når set-indgangen Eg fører signalet H, og sletteindgangen ER fører signalet L, optræder der på udgangen Q et signal H. H-signalet forbliver på udgangen Q, lige indtil sletteindgangen modtager et H-signal, Udgangen Q fører signalet H, når udgangen Q fører signalet L, og omvendt.

De af modtandene 267 og 268, kondensatorerne 269 og 270 og dioderne 271 og 272 bestående differentiationsled har til opgave at afgive en kortvarig impuls ved optræden af et signal H på indgangen af det enkelte differentiationsled. Denne kortvarige impuls føres til den efterfølgende impulsbred? dedanner henholdsvis 273 og 274, der omformer disse impulser til firkantimpulser af fornøden bredde, f.eks. med en impulsbredde på 200 yns.

Signalskilletrinnet arbejder på følgende måde:

De af en positiv og en negativ halvbølge bestående signaler, som via ledningen 250 kommer fra udgangen af den tilknyttede kanal i magnetbåndapparatet, når frem til ensretterne 251 og 252, De positive halvbølger udløser triggetrinnet 253, medens de negative halvbølger udløser triggetrinnet 254. Disse triggetrin leverer firkantsignaler med potentialet H, hvilke signaler udnyttes af det efterfølgende logiknetværk.

Når der via ledningen 250 ankommer et signal, som begynder med en positiv halvbølge og efterfølges af en negativ halvbølge, modtager,under forudsætning af a.t der på flipfloppen 257's Q-udgang omtræder et H-signal, begge AND-kred-sen 256's indgange signalet H. Som følge heraf optræder der også på AND-kred-sen 256's udgang og på flipfloppen 258's Eg-indgang et H-signal. Flipfloppen 258's Q-udgang påtrykkes som følge heraf et H-signal, Herved spærres NOR-kred- 147329 8 sen 264. Samtidig hermed modtager også NOR-kredsen 261 et H-signal fra triggetrinnet 253 og åbner derved NOR-kredsen 263's udgang, når alle andre indgange i NOR-kredsen 263 fører et L-signal, hvilket er tilfældet for den i øjeblikket beskrevne tilstand, Som følge heraf viser der sig et H-signal på indgangen af differentiationsleddet 267, 269 og 271, H-signalet omformes via differentiationsleddet og impulsbreddedanneren 273 til et udnytteligt signal og benyttes via udgangen V til styring af motorens fremløb.

Når der efter den positive halvbølge, som havde den beskrevne virkning, følger en negativ halvbølge, slettes lager-flipfloppen 258 via AND-kredsen 260, da begge indgangene Eg og ER fører et H-signal, således at også flip-floppen 258's Q-udgang fører et H-signal. H-signalet fra flipfloppen 258's Q-udgang virker endvidere via AND-kredsen 255 tilbage på flipfloppen 257, der forberedes til det næste skridt.

Såfremt der dog efter den positive halvbølge med de heraf afledte konsekvenser ikke følger en negativ, men en anden positiv halvbølge, bliver lager-flipfloppen 258 ikke sat. Da lager-flipfloppen 257 ikke er sat, og da der derfor på denne flipflops Q-udgang optræder et E-signal, bliver på analog måde NOR-kredsen 263 spærret via NOR-kredsen 261, og der optræder nu et H-signal på udgangen 266 af NOR-kredsen 264, Som følge heraf modtager nu udgangen R via differentiationsleddet 268, 270 og 272 og impulsbreddedanneren 274 en firkantimpuls, som bevirker et tilbageløb af motoren.

De beskrevne procedurer gentager sig, idet styreimpulserne optræder på den samme udgang, lige indtil den da åbnede kreds spærres,medens den anden åbnes som følge af forekomsten af to umiddelbart på hinanden følgende halvbølger af samme fortegn, således at der da sker en vending af drejeretningen.