ITBZ950043A1

ITBZ950043A1 - CONTROL UNIT WITH ADJUSTMENT MOTOR.

Info

Publication number: ITBZ950043A1
Application number: IT95BZ000043A
Authority: IT
Inventors: Erwin Fertig
Original assignee: Elau Elektronik Automations Gm
Priority date: 1994-08-19
Filing date: 1995-08-09
Publication date: 1997-02-09
Also published as: ITBZ950043A0; DE4429581C1; IT1281292B1

Abstract

Viene proposta una unità di controllo con motore di regolazione, il quale è determinato per l'innesto su un elemento di presa movimentato in modo traslatorio o rotatorio, consistente di un controllo che per mezzo di segnali di controllo ed eventualmente di un grado di potenza controlla il motore di regolazione, sono disponibili uno o più sensori (2) che rilevano lo stato di funzionamento (posizione angolare e/o numeri di giri, ovvero posizione e/o velocità) di un elemento rivelatore e che trasmettono al controllo per mezzo di segnali del sensore, il controllo assegna ai segnali del sensore uno stato di funzionamento attraverso una funzione di assegnazione e da ciò calcola segnali di controllo, in modo tale per cui l'elemento di presa esegue lo stato di funzionamento assegnato senza errore di trascinamento degno di nota.A control unit with a regulation motor is proposed, which is determined for engagement on a gripping element moved in a translational or rotary manner, consisting of a control which by means of control signals and possibly a degree of power controls the control motor, one or more sensors (2) are available which detect the operating status (angular position and / or rpm, or position and / or speed) of a detector element and which transmit to the control by means of signals of the sensor, the control assigns to the sensor signals an operating state through an assignment function and from this calculates control signals, so that the gripping element performs the assigned operating state without noteworthy dragging error .

Description

Descrizione dell'invenzione industriale, dal titolo: Description of the industrial invention, entitled:

UNITA' DI CONTROLLO CON MOTORE DI REGOLAZIONE CONTROL UNIT WITH ADJUSTMENT MOTOR

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Unità di controllo con motore di regolazione Control unit with adjustment motor

L' invenzione si riferisce ad un' unità di controllo con motore di regolazione, il quale è accoppiato su un elemento di presa movimentato in modo rotatorio e traslatorio, consistente di un controllo che controlla il motore di regolazione per mezzo di segnali di controllo ed eventualmente attraverso uno grado di potenza, nonché di un elemento rivelatore. The invention refers to a control unit with regulation motor, which is coupled to a gripping element moved in a rotary and translational way, consisting of a control that controls the regulation motor by means of control signals and possibly through a degree of power as well as a detector element.

Per la trasformazione di cicli di movimento rotatori o traslatori, spesso, vengono impiegate trasmissioni meccaniche. Esse vengono impiegate per la trasformazione di numeri di giri o momenti torcenti ma anche per la trasformazione di cicli di movimento. Cosi, attraverso per esempio trasmissioni ad eccentrico, movimenti rotatori uniformi, si possono trasformare in movimenti traslatori, mentre la funzione di movimento è data attraverso il profilo radiale dell'eccentrico. Naturalmente il movimento dell'albero di azionamento non deve essere necessariamente uniforme, attraverso cui, eventualmente per mezzo della combinazione di più trasmissioni, si possono realizzare trasformazioni di movimento più complesse. Nonostante tale molteplicità apparente non è possibile o solo in parte e difficilmente, raggiungere tutte le trasformazioni desiderate attraverso trasmissioni meccaniche. Un ulteriore svantaggio consiste nel fatto che le trasmissioni meccaniche non sono flessibili, dal momento che una modificazione della funzione di movimento è possibile soltanto attraverso la sostituzione di parti meccaniche (come per esempio dell'eccentrico), la qual cosa comporta un dispendio di tempo e intenso impiego del personale. Proprio nella piccola produzione in serie, tale mancanza di flessibilità risulta essere particolarmente di peso. È inoltre nota la realizzazione di determinati cicli di movimento attraverso motori di regolazione, che vengono controllati per mezzo di un controllo, attraverso cui si possono modificare le leggi di movimento senza che debbano essere cambiate le parti meccaniche. Comunque, i movimenti controllati sono indipendenti da altre parti meccaniche in movimento. Di conseguenza non è possibile riprodurre una trasmissione per motori di regolazione con i controlli noti. For the transformation of rotary or translational motion cycles, mechanical transmissions are often used. They are used for the transformation of speeds or torques but also for the transformation of motion cycles. Thus, through, for example, eccentric transmissions, uniform rotary movements can be transformed into translational movements, while the movement function is given through the radial profile of the eccentric. Of course, the movement of the drive shaft does not necessarily have to be uniform, through which, possibly by means of the combination of several transmissions, more complex movement transformations can be carried out. Despite this apparent multiplicity, it is not possible or only partially and difficult to achieve all the desired transformations through mechanical transmissions. A further disadvantage consists in the fact that the mechanical transmissions are not flexible, since a modification of the movement function is possible only through the replacement of mechanical parts (such as the eccentric), which involves a waste of time and intense use of staff. Precisely in small series production, this lack of flexibility turns out to be particularly heavy. It is also known the realization of certain movement cycles through regulation motors, which are controlled by means of a control, through which the laws of movement can be modified without having to change the mechanical parts. However, the controlled movements are independent of other moving mechanical parts. Consequently, it is not possible to reproduce a drive for regulation motors with known controls.

A partire da ciò l'invenzione si pone il problema di controllare un motore di regolazione da far si che venga riprodotta una trasmissione e che l'attuazione del movimento della riproduzione della trasmissione possa essere sostituito o modificato senza la sostituzione di parti meccaniche. Starting from this the invention poses the problem of controlling an adjustment motor so that a transmission is reproduced and that the actuation of the movement of the transmission reproduction can be replaced or modified without the replacement of mechanical parts.

Secondo l'invenzione il problema viene risolto attraverso il fatto che sono presenti uno o più sensori che rilevano lo stato di funzionamento (posizione angolare e/o numero di giri ovvero posizione e/o velocità) di un elemento rivelatore e per mezzo di segnali del sensore trasmettono al controllo, il controllo assegna ai segnali del sensore uno stato di funzionamento attraverso una funzione di assegnazione e da ciò calcola segnali di controllo, in modo tale per cui l'elemento di presa regola lo stato di funzionamento assegnato. According to the invention, the problem is solved through the fact that there are one or more sensors which detect the operating status (angular position and / or number of revolutions or position and / or speed) of a detector element and by means of signals from the sensor transmit to the control, the control assigns an operating state to the sensor signals via an assignment function and from this calculates control signals, in such a way that the gripping element regulates the assigned operating state.

L'unità di controllo con il motore di regolazione agisce in modo analogo ad una tramissione meccanica. La velocità e/o la posizione dell'elemento rivelatore viene rilevata dai sensori e trasformata dall'unità di controllo in segnali di controllo per il motore di regolazione, il quale è collegato con l'elemento di presa. Solo una retroazione dell'elemento di presa sull'elemento rivelatore, come nel caso di trasmissione meccanica, non sussiste nel caso di questa riproduzione. L'invenzione presenta il vantaggio che possono essere realizzate complicate trasformazioni di movimento stesse, le quali con trasmissioni meccaniche non possono essere raggiunte o soltanto in maniera molto dispendiosa. The control unit with the adjustment motor acts in a similar way to a mechanical transmission. The speed and / or position of the detector element is detected by the sensors and transformed by the control unit into control signals for the regulating motor, which is connected to the gripping element. Only a feedback of the gripping element on the detector element, as in the case of mechanical transmission, does not exist in the case of this reproduction. The invention has the advantage that complicated motion transformations themselves can be carried out, which cannot be achieved with mechanical transmissions or only in a very expensive way.

La maggior parte dei cicli di movimento azionati attraverso motori di regolazione, presentano come svantaggio il fatto che presentano un errore di trascinamento significativo la causa del quale è da ricercarsi nel tempo di calcolo del controllo e reca in sé soprattutto il fatto che la massa azionata dal motore di regolazione non viene presa in considerazione o non può essere presa in considerazione nel calcolo dei segnali di controllo, poiché il motore di regolazione aziona un carico variabile. In tal senso è sensato incorporare il controllo in un circuito di regolazione, con il quale è possibile reagire immediatamente a variazioni di controllo, la qual cosa presenta una flessibilità maggiore rispetto al metodo di calcolo. Il valore nominale della regolazione è dato attraverso la trasformazione del movimento (funzione di assegnazione) preindicata, il valore effettivo viene misurato dai sensori dell'elemento di presa sull'elemento di presa, da dove il controllo calcola la grandezza regolatrice e cioè il segnale di controllo per il motore di regolazione. The disadvantage of most of the movement cycles driven by regulation motors is that they have a significant dragging error, the cause of which is to be found in the control calculation time and mainly involves the fact that the mass driven by the The regulating motor is not taken into account or cannot be taken into account in the calculation of the control signals, as the regulating motor drives a variable load. In this sense, it makes sense to incorporate the control into a control loop, with which it is possible to react immediately to control changes, which is more flexible than the calculation method. The nominal value of the regulation is given through the pre-indicated movement transformation (assignment function), the actual value is measured by the sensors of the gripping element on the gripping element, from where the control calculates the regulating value, i.e. the control for the adjusting motor.

Alcune trasmissioni meccaniche (come per esempio la trasmissione ad eccentrico) presentano un'assegnazione percorso-percorso dall'elemento rivelatore a quello di presa. Dal momento che questa assegnazione percorso-percorso è significativa per molti cicli di funzionamento, una realizzazione preferita dell'invenzione riproduce un'assegnazione percorso-percorso esatta. Some mechanical transmissions (such as eccentric transmission) have a path-to-path assignment from the sensing element to the gripping element. Since this path-to-path assignment is significant for many operating cycles, a preferred embodiment of the invention reproduces an exact path-to-path assignment.

Nel caso di altri tipi di trasmissione non é importante l'assegnazione percorso-percorso, bensì la trasformazione del numero di giri (come per esempio nel caso di trasmissioni di veicoli). La differenza rispetto all'assegnazione percorsopercorso, consiste nel fatto che dopo un disinnesto, la relazione precedente tra la posizione dell'albero del rivelatore e dell'albero dell'elemento di presa non può essere più prodotta. In una forma di realizzazione alternativa è perciò realizzata un'assegnazione velocità-velocità. In the case of other types of transmission, it is not the route-to-route assignment that is important, but the transformation of the number of revolutions (as for example in the case of vehicle transmissions). The difference from the path-to-path assignment is that after a disengagement, the previous relationship between the position of the detector shaft and the gripper shaft can no longer be produced. In an alternative embodiment, a speed-speed assignment is therefore realized.

Principalmente esistono due possibilità di determinare lo stato di funzionamento nominale dell'elemento di presa. 0 viene calcolato lo stato di funzionamento per l'elemento di presa per mezzo di una formula matematica a partire dallo stato di funzionamento dell'elemento rivelatore o lo stato di funzionamento viene letto da una tabella di funzione. Nella decisione circa la possibilità da realizzare, devono essere soppesati il bisogno di spazio di memoria, il bisogno del tempo di calcolo e il dispendio di programmazione. There are basically two ways of determining the nominal operating state of the gripping element. 0 the operating state for the gripping element is calculated by means of a mathematical formula from the operating state of the detector element or the operating state is read from a function table. In the decision about the possibility to realize, the need for memory space, the need for computation time and programming expenditure must be weighed.

In un miglioramento, il motore di regolazione è disinnestabile in modo analgo ad una trasmissione meccanica e ciò significa che può essere azionato nel funzionamento a vuoto, la qual cosa reca in sé per esempio il vantaggio che, a scelta, singoli elementi di presa, che dipendono da uno e stesso elemento rivelatore, possono essere disinseriti. In an improvement, the adjusting motor is disengageable in the same way as a mechanical transmission and this means that it can be operated in no-load operation, which has for example the advantage that, optionally, individual gripping elements, which depend on one and the same detector element, they can be switched off.

Per aumentare la flessibilità del controllo, da una tastiera di manovra, si possono scegliere più cicli di movimento (funzioni di assegnazione), attraverso cui senza dispendiosa sostituzione di parti meccaniche può essere azionato da una trasformazione di movimento ad un'altra. D'altra parte può essere anche sensato avere a scelta diversi programmi o parametri, per poter sostenere per esempio il calcolo a diversi tipi di sollecitazione dell'elemento di presa. Cosi la massa azionata dal motore di regolazione può essere data come parametro del programma. To increase the flexibility of the control, several movement cycles (assignment functions) can be selected from a control keypad, through which, without expensive replacement of mechanical parts, it can be operated from one movement transformation to another. On the other hand, it may also be sensible to have a choice of different programs or parameters, in order to be able to support, for example, the calculation at different types of stress of the gripping element. Thus the mass driven by the regulating motor can be given as a program parameter.

In maniera sensata tali informazioni della memoria sono contenute singolarmente in moduli che sono innestabili per esempio nell'unità di controllo, attraverso cui - senza che si necessiti di una vasta zona di memoria nel controllo stesso -un'ampia gamma di funzioni di movimento e programmi può essere tenuta pronta. Inoltre queste informazioni sono anche trasferibili da un controllo all' altro. In a sensible way, this memory information is contained individually in modules which can be plugged into the control unit, for example, through which - without requiring a large memory area in the control itself - a wide range of motion functions and programs it can be kept ready. Furthermore, this information is also transferable from one control to another.

I dati della memoria possono essere utilizzati in maniera particolarmente confortevole se questi sono archiviati in memoria lettura scrittura. Le funzioni di assegnazione, i programmi o i parametri possono essere poi direttamente prodotti, caricati, cancellati, modificati e/o passati da o in un altro controllo attraverso la tastiera. Memory data can be used especially comfortably if it is stored in read-write memory. The assignment functions, programs or parameters can then be directly produced, loaded, deleted, modified and / or passed to or from another control via the keyboard.

In una realizzazione preferita il motore di regolazione è un motore elettrico che può essere realizzato anche come motore lineare, attraverso cui può essere generato direttamente e senza trasformazione un movimento traslatorio. In a preferred embodiment, the regulating motor is an electric motor which can also be realized as a linear motor, through which a translational movement can be generated directly and without transformation.

Nel caso di molte applicazioni, per un'assegnazione percorso-percorso nell'arresto graduale stesso è necessaria una sincronia rigorosa come essa è data in ogni caso per quanto riguarda trasmissioni meccaniche. Una tale sincronia non può essere senz'altro garantita nel caso di un controllo elettronico ed eventualmente nel caso di un motore di regolazione azionato elettricamente. Questi casi possono essere per esempio la caduta della rete o un disinserimento di emergenza, che portano ad un crollo dell'alimentazione di tensione. È per questo che una forma di realizzazione preferita dell'invenzione presenta un'alimentazione di tensione di emergenza la quale per esempio consiste di accumulatori o condensatori e la quale garantisce la rigorosa assegnazione percorso-percorso anche nell'arresto graduale. In the case of many applications, a strict synchrony is required for a path-to-path assignment in the soft stop itself, as is given in each case with regard to mechanical transmissions. Such synchrony cannot be guaranteed without a doubt in the case of an electronic control and possibly in the case of an electrically operated regulating motor. Such cases can be, for example, a power failure or an emergency shutdown, which lead to a collapse of the voltage supply. This is why a preferred embodiment of the invention has an emergency power supply which for example consists of accumulators or capacitors and which guarantees the strict path-path assignment even in soft stop.

In una forma esecutiva sensata, il controllo, la memoria ed eventualmente il grado di potenza, rappresentano un'unità funzionale con unità del processore centrale comune, la qual cosa semplifica notevolmente la produzione e il montaggio del dispositivo di controllo. L'unità del processore centrale può comprendere e comprederà in piena regola più processori. In a sensible embodiment, the control, the memory and possibly the degree of power represent a functional unit with a common central processor unit, which considerably simplifies the production and assembly of the control device. The central processor unit may comprise and will fully comprise multiple processors.

Ulteriori singolarità, caratteristiche e vantaggi dell'invenzione si possono rilevare dalla seguente parte descrittiva, nella quale sulla base del disegno viene spiegato piu da vicino un esempio esecutivo dell'invenzione. Further singularities, characteristics and advantages of the invention can be seen from the following descriptive part, in which an executive example of the invention is explained more closely on the basis of the drawing.

Il disegno illustra in rappresentazione schematica, in qualità di diagramma a blocchi, un controllo (1) secondo l'invenzione con le sue entrate ed uscite. La posizione e/o la velocità dell'albero del rivelatore viene misurata da un sensore (2) e inoltrata al controllo (1). Attraverso un sensore (4) dell'organo di presa il controllo (1) riceve una comunicazione di ritorno circa la posizione e/o velocità dell'elemento di presa e impiega i valori per la correzione di quela posizione. Nel risultato risulta attraverso ciò un circuito di regolazione per la posizione dell'elemento di presa. In un'ulteriore entrata del dispositivo di regolazione è annessa una tastiera (5) di manovra per la selezione o modificazione di contenuti della memoria. The drawing illustrates in schematic representation, as a block diagram, a control (1) according to the invention with its inputs and outputs. The position and / or speed of the detector shaft is measured by a sensor (2) and forwarded to the control (1). Via a sensor (4) of the gripping member, the control (1) receives a feedback communication about the position and / or speed of the gripping element and uses the values to correct that position. This results in an adjustment circuit for the position of the gripping element. An operating keyboard (5) for selecting or modifying the contents of the memory is attached to a further input of the adjustment device.

Claims

CLAIMS 1. Control unit with regulation motor, which motor is coupled to a gripping element, moved in a rotary and translational way, consisting of a control that controls the regulation motor by means of control signals and possibly through a degree of power, as well as a detector element, characterized in that there are one or more sensors (2) which detect the operating status (angular position and / or number of revolutions or position and / or speed) of a detector element and transmit to the control (1) by means of sensor signals, - the control (1), through an assignment function, assigns an operating state to the sensor signals and from this calculates control signals, in such a way that the reduction element regulates the assigned operating state.

Control unit according to claim 1 characterized in that the assignment function further contains a correction of trailing errors.

Control unit according to claim 1 or 2, characterized in that the control (1) is incorporated in a control loop, while the function value of the assignment function is the reference variable (set value), the operating state of the gripping element measured by the sensors of the gripping element or the motion cycles connected downstream represent the controlled variable (actual value) and the control signal represents the controlling measure.

Control unit according to one of claims 1 to 3, characterized in that the assignment function carries out a path-to-path assignment.

5. Control unit according to claim 4 characterized in that the assignment function reproduces a mechanical eccentric transmission.

Control unit according to one of claims 1 to 3, characterized in that the assignment function carries out a speed-speed assignment.

Control unit according to one of claims 1 to 6, characterized in that the control (1) calculates the function value of the assignment function according to a mathematical formula.

Control unit according to one of claims 1 to 6, characterized in that the control (1) reads the function value of the assignment function from a function table.

Control unit according to one of claims 1 to 8, characterized in that the control motor (3) can be operated in no-load operation independently of the control signals and can be retracted again in controlled or controlled operation.

Control unit according to one of claims 1 to 9, characterized in that possibly several alternative assignment functions (as a function table or mathematical formula), programs for calculating control signals or parameters, to which the programs access , are stored in the permanent memory or in the read-write memory and can be selected by means of a control keyboard (5).

11. Control unit according to claim 10 characterized in that the single memorizations are replaceable as modules.

12. Control unit according to claim 10 or 11 characterized in that the memories are realized at least partially as a read-write memory and that the assignment functions, programs or parameters stored therein, can be created, loaded, deleted, modified or passed in other transmission devices.

13. Control unit according to claim 12 characterized in that producing, loading, deleting, modifying and / or passing can be performed from the operating keyboard (5).

Control unit according to one of claims 1 to 13 characterized in that the control motor (3) is an electric motor.

Control unit according to claim 14 characterized in that the adjustment motor (3) is a linear motor.

Control unit according to one of Claims 15, characterized by a central power supply with a mains connection and with energy accumulators (e.g. accumulators or capacitors) which, in the event of a power failure or a '' Interruption of the supply voltage (in particular through emergency shutdown), ensures synchronization according to the assignment function during soft stop up to the quiet state.

Control unit according to one of claims 1 to 16 characterized in that the control (1), the memories and possibly the degree of power, represent a functional unit and have a single central processor unit.