NO842324L - Automatisk, dynamisk feilkompensator - Google Patents

Description

Denne oppfinnelsen angår generelt et akseposisjons-detekteringssystem av den typen som anvendes ved numerisk styrte maskinverktøy, roboter eller koordinatmåle-

maskiner. Mer spesielt angår denne oppfinnelsen et akse-posis jonssystem som oppnår automatisk og dynamisk kompensasjon av posisjonsfeil.

Utviklingen av høypresisjons hydrauliske og elektriske

servo drivsystemer har muliggjort gjentatt posisjonering av de separete akseslidene på dagens maskinverktøy etc. med svært høy nøyaktighet. Som et resultat er produktiviteten økt siden store kvantiteter med deler nå

kan fremstilles automatisk med svært små toleranser.

I den senere tid har servo driv-teknologien som ble ut-vekslet tidligere for maskinverktøy blitt anvendt ved konstruksjonen av roboter og koordinatinspeksjons-

maskiner. Selv om dagens maskinverktøy, roboter og koordinatmålesystemer omfatter svært raffinerte servo driv-systemer som har meget nøyaktig tilbakekoplings-transduktorer for å detektere bevegelige elementers posisjoner, er noe posisjonsfeil uunngåelig.

I de fleste tilfeller opptrer posisjonsfeil i maskin-verktøy og liknende på grunn av termisk ekspansjon.

Friksjon mellom mutteren og lederskruen, mekanismen som vanligvis anvendes for å oppnå nøyaktig posisjonering av bevegelige elementer, fører vanligvis til termisk ekspansjon i lederskruen eller lederspindelen. Termisk ekspansjon i lederskruen resulterer i at det bevegelige elementet kommer i en posisjon som er forskjellig fra den som ble opp tegnet av styresystemet, som styrer elementbevegelsen. Mens temperatursensitive elementer,

så som en termistor, er blitt anvendt for å måle tempera-turvariasjonen for å muliggjøre at posisjoneringsstyre-systemet kan utøve kompensasjon for posisjonsfeil på

grunn av termisk ekspansjon, har slike systemer generelt

ikke vist seg adekvate.

Tilleggsfaktorer bidrar også til posisjonsfeil. En

feil i totalfabrikasjonen av lederskruer resulterer i en gjentagbar posisjonsfeil som generelt er mindre enn den termiske feilen, men ikke desto mindre en posisjonsfeil. I det siste er det blitt kompensert for feilen som skyldes defekter ved fremstillingen av lederskruen ved anvendelse av et feilbordsom ofte er referert til som et "laser" bord.

Laserbordet utleder sitt navn fra innretningen som ble brukt til å måle de virkelige akseslide-posisjonene, ved tidspunktet maskinverktøyet blir fabrikert. Et laser-interferometer blir vanligvis anvendt for å kalibrere nøyaktig hver av maskinverktøyets akseslide og for hver slide blir feilkompensasjonsverdien, hvis det er noen, for hver av en flerhet av slideposisjoner lagret som en separat verdi til bordinngangene sammen med denne slide-posis jonen. Ved enhver forutbestemt slideposisjon kan således feilkompensasjonen fremhentes fra bordinngangen til laserbordet tilknyttet denne slide. Mens laserbordet muliggjør adekvat feilkompensasjon over lange distanser, til bevegelige elementers forflytning, har laserbordet ikke vist seg å være en adekvat mekanisme for å kompensere for posisjonsfeil som opptrer under korte akseslide-bevegelser.

En anne faktor som bidrar til slideposisjonsfeilen, er eksentrisiteten til trinsen eller tannhjulet på lederskruen og trinsen eller tannhjulet på motoren som driver lederskruen. Lederskruetrinsen eller tannhjulseksentrisiteten og motortrinse eller tannhjulseksentrisitet resulterer generelt i en sinusvarierende posisjonsfeil.

I tillegg til feilen som skyldes motortrinsen eller tannhjulseksentrisiteten og lederskruetrinsen eller tannhjulseksentrisiteten, oppstår noe posisjonsfeil som konsekvens av eksentrisiteten til trinsen eller tannhjulet på tilbakekoplingstransduktoren som vanligvis er en resolver eller liknende. Denne posisjonsfeil varierer også sinusformen.

De fleste av dagens posisjonsstyresystemer anvender

en revolver som tilbakekoplingstransduktoren. Som vil være verdsatt, er en resolver den enste typen tilbake-koplingsinnretning som kan anvendes for å gi posisjons-tilbakekoplingsinformasjon. Resolveren vil når den er eksitert med et fast frekvenssignal gi et signal hvis fase endrer seg etter som det bevegelige elementet for-flyttes. En nullgjennomgangsdetektor blir vanligvis anvendt for å detektere faseendringen for å muliggjøre bestemmelse av posisjonen til det bevegelige element. Nullgjennomgangen til resolverutgangssignalet kan være feilaktig, særlig under akselerasjon av det bevegelige elementet. Det er også en latent tilstand mellom tidspunktet for nullgjennomgangen og tidspunktet når nullgjennomgangen blir detektert av styresystemet. Som en konsekvens, vil den virkelige posisjonen til det bevegelige elementet være forskjellig fra den som er opptegnet i minnet til styresystemet.

Posisjonsfeil av typen beskrevet ovenfor er svært uønsket. Når posisjonsfeil oppstår under maskinverktøy-drift, blir maskinverktøy-nøyaktigheten forringet. Posisjonsfeil som oppstår under robotdrift resulterer i unøyaktig robotarmbevegelse som fører til unøyaktig delplassering, unøyaktig sveising eller unøyaktig dele-måling, avhengig av robotens anvendelse. Posisjonsfeil er også uønsket ved koordinatinspeksjonsmaskiner siden de forringer nøyaktigheten til den foretatte måling.

I motsetning til den kjente teknikk, er den foreliggende oppfinnelsen rettet mot et forbedret posisjonssystem som kompenserer automatisk og dynamisk for posisjonsfeil for å øke det bevegelige elementets posisjonsnøyaktighet.

Kort sagt angår den foreliggende oppfinnelsen en automatisk dynamisk feilkompensator for et servo drivsystem for å kompensere for posisjonsfeil, spesielt feil som skyldes termiske endringer, for derved å oppnå økt posisjons-nøyaktighet.

Den. automatiske dynamiske feilkompensasjonen i henhold

til den foreliggende oppfinnelsen, omfatter generelt tre elementer, en tilbakekoplingtransduktor for å

besørge en indikasjon av det bevegelige elementets posisjon, en posisjonsbekrefter for å bekrefte når det bevegelig elementet har passert med i det minste en kjent fast posisjon, og fortrinnsvis mellom to kjente faste posisjoner og en tilbakekoplingsprosessor som kompenserer for posisjonsfeilen, dersom det er noen, mellom den virkelige posisjonen til det bevegelige elementet, som frembragt fra posisjonsbekrefteren,

og den nominelle posisjonen til det bevegelige elementet som detektert av tilbakekoplingstransduktorene.

I praksis kan tilbakekoplingstransduKtoren omfatte

en resolver som gir et utgangssignal som indikerer elementbevegelse, og en tilbakekoplingskrets for å behandle resolverutgangsinformasjonen for å gi en posisjonstelling som er representativ for det bevegelige elementets posisjon. Posisjonsbekrefteren har form av en eller flere stasjonære vinger som hver er montert langs banen til et bevegelige element ved en fast lokalisering som er nøyaktig kjent/ .og et vingdetektorhode som bæres av det bevegelige elementet. Vingdetektorhodet omfatter i det minste en vingdetektor som har form av en magnet og Hall effekt sensor avskildt fra hverandre ved en spalte som er innrettet med vin<g>en. Fortrinnsvis

omfatter vingdetektorhodet paret med magneter og korresponderende Hall effekt sensorer. Med passasje av vingen gjennom spalten, endrer utgangssignalet til hver av Hall effektor sensorene logiske tilstander og indikerer således en vingpassasje. Tilbakekoplingsprosessoren som har inneholdt i maskinverktøystyresystemet blir koplet til tilbakekoplingskretsen og til vingdetektorhodet for å utføre sammenlikning mellom den indikerte vinge-

posisjonen og den virkelige vingeposisjonen. Tilbakekoplingsprosessoren utfører en slik sammenlikning med statistisk gjennomsnittsberegning av resolverhastighetene ved flere utvalgte intervaller for å gi et statistisk raffinert resolverindikert posisjonslinjeforhold.

Etter at det statistiske forholdet er kjent kan den indikerte vingeposisjonen bli beregnet fra den minste kvadratlinjen tilpasset ved tidspunktet ved hvilket vingekryssingen fant sted. Når den indikerte resolverposisjonen er blitt beregnet i tidspunktet for en vingekryssing, kan posisjons-. feilen, hvis det er noen, frembringes ved subtraksjon.

Feilen mellom den virkelige og den indikerte elementposisjonen, blir så, hvis den ikke er overstadig, innmatet i posisjonsstyreprogrammet for å kompensere for posisjonsfeil.

Et formål med den foreliggende oppfinnelsen er å fremskaffe et temperaturufølsomt system for en maskin som kan anvendes som en standard måling for derved å forenkle kompensasjon av posisjonsfeil. Systemet innbefatter i det minste en og fortrinnsvis et par vinger montert på maskinvangen ved nøyaktig kjente lokaliseringer for derved å være innenfor bevegelsesbanen til en vingedetektor båret av maskinsliden. Avstanden mellom vingene representerer således en lengdestandard, slik at med passasje av vingene er den nøyaktige forflytningsavstand til sliden kjent. Siden posisjonen til hver vinge er nøyaktig kjent kan også den indikerte slideposisjonen bli kompensert for feil ved å sammenlikne den indikerte posisjonen med den kjente posisjonen i tidspunktet for en vingekryssing.

Nok et aspekt med den foreliggende oppfinnelsen er anvendelsen av en forbedret tilbakekoplingskrets for å behandle utgangssignaler fra tilbakekoplingstransduktoren for å gi en mer nøyaktig nominell posisjonstelling. Den forbedrede tilbakekoplingskretsen omfatter en posisjonslås som ikke bare lagrer informasjon som indikerer utgangstellingen fra tilbakekoplingstransduktoren, men også.lager -informasjon som indikerer tidspunktet ved hvilket tilbakekoplingstellingen til resolveren ble lagret. Kjennskap til det nøyaktige tidspunktet når tilbake-koplingstransduktortellingen ble låst tillater kompensasjon for variasjonene i den resolve indikerte posisjonen som er forårsaket av bevegelsesinduserte endringer i resolverbærerfrekvensen. Kjennskapen til når resolversignalet ble låst, tillater at resolversignalet kan bli "tidsnormalisert" for derved å tillate at servosystemet kan få en jevnere hastighet. Oppnåelsen av jevnere hastighet er svært viktig for et maskinverktøy siden dette sikrer en glattere overflatesluttbehandling.

Nok et aspekt ved oppfinnelsen er en forbedret fremgangsmåte for å få fram slideposisjonen i et hvilket som helst tidspunkt og, spesielt, i øyeblikket en vingekryssing foregår. Den statistiske gjennomsnittshastigheten til sliden blir beregnet ved å få fram en normalisert indikert resolverposisjon fra hver av flere likt adskilte intervaller for å gi et resolverindikert tidsposisjonsforhold. Når den statistiske gjennomsnittshastigheten eller hellingen til linjen er bestemt, kan den nominelle vingeposisjonen i ethvert øyeblikk umiddelbart bestemmes fra kjennskapen til både statisk resolverhastighet og tidspunktet for vingekryssingen.

Egenskapene til oppfinnelsen er antatt å være nye og er fremsatt spesielt i de medfølgende patentkrav. Oppfinnelsen selv, både når det gjelder konstruksjon og driftsmåte, sammen med ytterligere formål og fordeler med den, vil best bli forstått med hensyn til den følgende beskrivelsen sett sammen med de vedheftede tegningene i hvilket: Figur 1 er en perspektivtegning av et maskineringssenter (maskinverktøy) som anvender den automatiske dynamiske feilkompensatoren i henhold til den foreliggende oppfinnelsen; Figur 2 er et blokkskjema over maskinverktøyet på figur 1 og illustrerer detaljene ved styresystemet som omfatter den automatiske dynamiske feilkompensatoren; Figur 3 er et delvis endesnitt tatt langs linjene 3-3 på figur 1 og illustrerer monteringen av posisjons-verifiseringsvingen til maskinverktøyvangen; Figur 4 er et skjematisk riss av vingearrangementet på maskinverktøyvangen; Figur 5a er en perspektivtegning som viser det full-stendige detektorhodet som anvender et par med vingedetektorer; Figur 5 b er et delvis tverrsnitt tatt langs linjene 5b - 5b på figur 5 a; Figur 5 c er et bunnriss tatt langslinjene 5c - 5c; Figur 5 d er et endetverrsnitt tatt langs linjene 5d - 5d på figur 5 a; Figur 6 er et representativt skjema over en vingedetektor-sensorkrets: .; Figur 7 er et representativt blokkskjema over den forbedrede tilbakekoplingsKretsen til maskinverktøy-styresystemet; Figur 8 er et representativt blokkskjema over tidsbasismodulutstrekkeren som omfatter deler av tilbakekoplingskretsen på figur 7; Figur 9 er et representativt blokkskjema over vinge-hendelsesmonitoren som omfatter en del av tilbakekoplingskretsen på figur 7; Figur 10 er et representativt blokkskjema over slutt-på-forflytning og tap-av-tilbakekopling detektoren og omfatter deler av tilbakekoplingskretsen på figur 7; Figur 11 er en flytdiagram representasjon av utførelses-programmet til den automatiske dynamiske feilkompensatoren i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Figur 1 viser et maskinverktøy 10 som anvender den automatiske dynamiske feilkompensatoren i henhold til den foreliggende oppfinnelsen. Maskinverktøy 10 har form av et automatisk verktøyendringsmaskineringssenter og omfatter en bunn 12 på hvilket en bordbasis 14 er glidbart montert (mer generelt referert til som en slide)

for bevegelse på bunnen langs en lineær bane, heretter benevnt som X-aksen. En motor 16 er forbundet via en transmisjon 18 (vist i blokkform på figur 2) til en lederskrue 20 (også vist i blokkform på figur 2) som er

i gjengeinngrep med en mutter (ikke vist) festet til sliden 14 slik at sliden blir drevet langs X-aksen av den servostyrte motoren 16. En tilbakekoplingstransduktor 22 som vanligvis er i form av en resolver er mekanisk forbundet med en motor 16, og når den er energisert i den et elektrisk utgangssignal som indikerer motor-akselposisjonen. Siden motoren 16 er stivt forbundet med sliden 16 via transmisjonen 18, lederskruen 20 og ledermutteren er sikret til sliden, vil resolverutgangssignalet variere i samsvar med slideposisjonen langs X-aksen.

Dreibart anordnet i sliden 14 er et bord 24. Bordet

er dreibart styrt ved konvensjonelle innretninger så

som et snekkedriv og hjul (ikke vist), og snekkedrevet og snekkehjulet blir drevet av en servostyrt motor (ikke vist) lik motor 16.

I tillegg til at sliden 14 er flyttbar på bunnen 12,

er en oppstående del eller søyle 26 også glidbart montert på bunnen for bevegelse på denne langs en akse benevnt som Z-aksen, som er perpendikulær på X-aksen. Søylen 26 blir drevet langs bunnet 12 ved hjelp av konvensjonelle innretninger som omfatter en lederskrue og ledermutter (ikke vist), og lederskruen blir drevet av en servostyrt motor (ikke vist). Søylen 26 bærer et spindelhode 28

som har påmontert en verktøybærende spindel 3 0 som blir drevet av en motor som vanligvis er anordnet inne i spindelhodet , (ikke vist). spindelhodet 28 er glidbart montert på søylen og blir drevet langs denne ved hjelp av konvensjonelle innretninger så som en lederskrue og ledermutter (iKke vist), idet lederskruen blir drevet av en servostyrt motor 31. Aksen for spindelhode-bevegelsen på søyle 2 6 er benevnt som Y-aksen.

En verktøyendrer 35 for automatisk utveksling av verktøy mellom ett lagermagasin og spindelen er også tilknyttet

maskinverktøyet 1 0.

Styring av rotasjonen til maskinverktøyspindelen 30 såvel som bevegelsen av bordet 24, bordbasisen 14, spindelhodet 2 8 og søylen 26, sammen med driften av den automatiske verktøyendreren 35, blir utført av maskinverktøystyrer-systemet 36. Styresystemet 36 er vanligvis en form for et Kearney&Trecker CNC styresystem som er modifisert på måten som er forklart i det etterfølgende. En generell forklaring av styresystemet 36, tilstrekkelig for formålet å forstå den automatiske dynamiske feilkompensatoren, i henhold til den foreliggende oppfinnelsen, kan fåes med referanse til figur 2 som er et forenklet, delvis blokkskjema av maskinverktøyet 10 og dets tilhørende styresystem 36. For å forenkle forklaringen av styresystem 36, er bare den delen av styresystemet som er tilknyttet styringen av bevegelsen til en enkelt maskinverktøyakse-slide, så som slide 14, vist. Det bør forståes at bevegelsen til de andre maskinverktøyaksene blir styrt på en liknende måte med liknende kretser. Det gjenværende av styresystemet for å styre spindelrotasjonene og verk-tøyendrerdriften er av konvensjonell konstruksjon og er derfor ikke vist.

Med referanse til figur 2, vil resolveren 22 som er tilknyttet med motoren 16, når den blir eksitert av tilbakekoplingskrets 38 på en måte som er beskrevet i det etterfølgende,sende ut et signal hvis fasevinkel endres proporsjonalt med avstanden tii resolverrotor-bevegelsen. Tilbakekoplingskretsen 38 (beskrevet mer detaljert på figur 7), inneholder også konvensjonelle kretser for å behandle faseendringen til resolverutgangssignalet for å gi en digital telling referert til som resolverposisjontellingen (Np) som representerer resolverposisj onen.

Den digitale resolverposisjonstellingen blir matet til styrebehandlingsenheten 40 i styresystem 36, hvis sentrale behandlingsunit vanligvis er utført i form av en digital datamskin. I praksis er datamaskin 40 programmert på en konvensjonell måte for å ta utvalg av resolverposisjonstellingen ved periodiske intervaller. Resolverposisjonen blir sammenliknet med den kommanderte posisjonen, som bestemt fra kommandoslideposisjonen gitt av maskindelprogrammet, for å gi et digitalt motordrivesignal for å drive motoren. Dette digitale signal blir omdannet til et analogsignal som blir matet til servodrivekretsen 42, styremotor 16.

Servodrivesystemet 42 er konvensjonelt i sin struktur

og omfatter en krets i form av en summeringsforsterker 44 som summerer algebraisk det analoge kommandosignalet fra datamaskinen 40 med utgangssignalet fra et tachometer 46 som blir drevet fra motoren 16. Utgangssignalet av summeringsforsterkeren, som representerer den kommanderte motoreksitasjonen, blir så behandlet av en servo-forsterker 48 for å gi drivsignalet innmatet til energimodulen 50. Det er energimodulen 50 som forsyner eksitasjonen til motor 16 for å drive motoren.

Så langt beskrevet, er maskinenverktøyet 10 og dets tilhørende styresystem 36 konvensjonelt i konstruksjon og er vel kjent. De spesielle konstruksjonsdetaljene til maskinverktøyet 10 er ikke viktig med hensyn til oppbyggingen til den automatiske dynamiske feilkompensatoren i henhold til den foreliggende oppfinnelsen, unntatt så langt som den automatiske dynamiske feilkompensatoren'tjener til automatisk og dynamisk å kompensere for maskinverktøy-slideposisjonsfeil.

I virkeligheten kan den automatiske dynamiske feil-kondensatoren i henhold til den foreliggende oppfinnelsen, selv om den er beskrevet i det etterfølgende med hensyn til maskinverktøy 10, umiddelbart anvendes sammen med typer servostyresystemer, så som systemer tilknyttet koordinate målesystemer eller roboter, for å

kompensere for bevegelige elementers posisjonsfeil.

Som forklart foran, er konvensjonelle maskinverktøy,

så som maskinverktøy 10 utsatt for ulempen at posisjons-nøyaktigheten kan variere som en konsekvens av termisk drift på grunn av friksjonen mellom slide og maskinverktøy-bunnen. Noen posisjonsfeil oppstår også som et resultat av varianser i fabrikasjonstoleranse. For å kompensere for posisjonsfeil som skyldes disse faktorene, er maskinverktøy 10 utstyrt med en automatisk dynamisk feilkompensator som omfatter posisjonsbekrefter 52 illustrert på figur 1 for nøyaktig bekreftelse av slidens 14 posi-

sjon ved hvert av flere lokaliseringer på bunnen 12. Posisjonsbekrefteren 52 omfatter et par med endevinger

54' og 54'' og en mellomvinge (ikke vist på figur 1,

men vist på figur 4), som hver er lokalisert med nøyaktig kjente posisjoner på bunnen 12 langs banen til slidens 14 bevegelse. Et vingedetektorhode 56, som er beskrevet mer detaljert med hensyn til figurene 5 a - 5c, og figur 6 og som omfatter et par med vingedetektorer i seg, er montert på underflaten til bordbasisen 14 ved hjelp av en detektorklemme 57 (figur 3) for å være innrettet med vingene for å krysse en eller flere vinger ved slidebevegelse.

Med referanse nå til figur 3, som er et delvis bort-

skåret riss av en del av basisen 12 og sliden 14,

er hver vinge så som vingen 54' f.eks. festet til bunnen 12 med først å montere vingen på en vinge-

brakett 57 ved hjelp av en vingeklemme 60. Et sammentrykkbart neopren avstandsstykke 6 2 adskiller vingeklemmen 60 fra vingebraketten 5v Fjæringen til neoprenavstandsstykket tillater at avstandsstykket

kan opptre som en fjær for å påføre et lett og likt trykk mot vingen 54'. På denne måten kan vingebraketten termisk ekspanderes uten å strekke vingen som har en ekspansjonskoeffisient nær 0. Som det er best vist på

figur 4, er hver vinge, så som vingen 54', festet ved hjelp av en splint 63 til sin korresponderende vinge-brakett for å holde splinten fra å endres. Med en referanse tilbake til figur 3, er vingebraketten selv festet til bunnen 12 ved hjelp av en brakettklemme 64.

Hver av vingene er utført i form av en strimmel med magnetisk permeabelt metall som holder seg hovedsakelig konstant i lengden til tross for temperaturvariasjoner.

Et metall som er funnet svært passende til vinge-

konstruksjonen er INVAR Stål , fremstilt av Carpenter Technology Corporation. På grunn av den relative

ufølsomhet til hver vinge overfor endringer i temperatur, forblir lokaliseringen av hver vinge pa bunnen 12 hoved-

sakelig fast. Enn videre vil den spesielle måten som hver vinge så som vinge 54'er montert til bunnen 12

ved hjelp av vingeklemmen 60, avstandsskiven 62, og vingebraketten 58 tillate at bunnen 12 utvider seg termisk uten å endre lengden til hver vinge på bunnen.

Siden den termiske koeffisienten til INVAR Stål som

hver vinge vanligvis er fremstilt av, er neglisjerbar,

er avstanden mellom vingelabbene i hovedsaken konstant.

Derfor vil en hvilken som helst endring i vingelengden,

som bestemt på måten beskrevet i det etterfølgende, skyldes i det vesentlige veksten til lederskruen.

Som best illustrert i figur 4, bærer bunnen 12 vanligvis

tre adskilte vinger 54', 54'' og 54" ' . De ytterste vingene 54' og 54'' er hver anordnet tilliggende en av de ytterste endene av bunnen 12 for å markere den venstre og høyre endepunktet til slidens 14 bevegelse og de opptrer således på den venstre og høyre siden av figuren.

Hver av de ytterste vingene 54' og 54'<1>har en

enkel rektanulær utsparing 68' utskåret i toppen av hver av vingene for å danne et par omstående vingelabber 70a og 70b. Lokaliseringen av utsparingen 68' i hver av vingene 54' og 54'' er slik at labben 70a til hver av vingene 54' og 54" har en lengde på D- som er kortere enn lengden D2til den andre labben 70b på hver vinge.

Ved å følge en beskrivelse av utformingen av en av vingedetektorene 56, vil det forstås at den lengste vingelabbene 70b, til hver av vingene 54' og 54'' setter en vingedetektor 56 i stand til å avføle når sliden har nådd hvert endepunkt ved sin bevegelse. På denne måten tjener vingedetektoren som en slutt på bevegelsegrensedetektor og derved unngås behovet for konvensjonelle begrensnings-brytende mekanismer.

Midtvingen 54''' har et par med avskilte utsparinger

68'' og 68<11>' utskåret i toppen av seg for å danne tre adskilte labber 70c, 70d og 70e respektivt, som hver har en lengde . Avstanden mellom den ytterste kanten til hver av labbene 70c og 70d er 10 tommer (25,4 cm)

selv om andre avstander kan anvendes. Siden avstanden mellom labber 70c og 70d er nøyaktig fast, vil beveg-

else av sliden 14 over denne faste avstanden, som detektert av en av vingedetektorene i vingedetektor-

hodet 56 således bli sammenliknet med den indikerte distanse av glidebevegelse som bestemt av resolveren. Differansen, hvis det er noen, blir så anvendt for å korrigere for posisjonsfeil. Således, tjener vingen 54<1>,<1>som en lengdestandard.

Vingedetektorhodet 56 omfatter et stålskall 72 som

har en toppfordypning 74 (figurene 5a, 5b og 5d)

med en størrelse slik at den kan motta et krets-

kort 76 som bærer en del av de elektroniske kretsene til hver av vingedetektorene beskrevet nedenfor.

Etter isetting av kretskort 76 i fordypning 74, og festing av kretskortet til skallet ved hjelp av skruer 77a, fylles tettemassen 77b det gjenværende volumet av fordypningen 74 for å skjerme kretskortet 76 fra omgivelsene.

Som det best fremgår av figurene 5b og 5c strekker et par longitudinale spalter 78a og 78b seg innover fra de motstående front og bakbunnkanter til kapslingen 72 inn i en sentral bunnfordypning 80 som ligger, under fordypningen 74. Lik som fordypningen 74, er fordypning 80 dimensjonert for å motta et kretskort 82

som bærer en annen del av de elektroniske kretsene som er tilknyttet paret med vingedetektorer i hodet 56. Tettemassen 83a fyller rommet i fordypning 80 etter at kretskortet 82 har blitt festet til fordypningen ved hjelp av skruer 77a.

Referanse til figur 5c, er det på kretskortet 82 i fordypning 80 montert et par blokker 84a og 84b som er adskilt fra hverandre ved en U-formet kanal 88 (figurene 5c og 5d) i aksiell innretting med spaltene

78a og 78b slik at en vinge så som vinge 54' kan passere derimellom.

For å detektere passasjen til en vinge gjennom kanalsen 88, er det på vingedetektorhodet 56 montert et par vingedetektorer, som hver omfatter en magnet og Hall effekt sensor. Hittil er det på blokk 84a montert en magnet 88a og en Hall effekt sensor 90a adskilt en distanse d fra hverandre. På samme måte er det på blokk 84b montert en magnet 88b og en Hall effekt sensor 90b som hver er lokalisert motsatt til Hall effekt sensoren 90a og 88a. Så lenge som fluks-

banen mellom hver magnet og dens korresponderende Hall effekt sensor forblir uforhindret, vil utgangs-

signalet til denne Hall effekt sensoren være på et første logisk nivå. Dersom imidlertid fluksbanen mellom en magnet og Hall effekt sensor blir hindret, hvilket skjer når labben til en linje passerer derimellom,

så vil utgangsnivået fra Hall effekt sensoren endres til det andre logiske nivået.

Figur 6 viser skjematisk sensorkretsen som også er montert ved kretskort 82 for å eksitere hver av Hall effekt sensorene 90a og 90b og for å transmittere utgangssignalet for hver Hall effekt sensor til tilbakekoplingskrets 38 på figur 7. Hver av Hall effekt sensorene 90a og 90b som er montert på blokker 84a og 84b respektivt, (vist streket) blir energisert fra en likestrømsforsyning (ikke vist) med en 10 volt likespenning. På denne måten vil når en vinge så som vinge 54' passerer mellom magneter 88a og Hall effekt sensor 90a, den logiske tilstanden til utgangssignalet fra Hall effekt sensoren 90a, endre tilstand.

På samme måte vil når en vinge så som vinge 54 '<1>' passerer mellom Hall effekt sensoren 90b og dennes tilhørende magnet 88b, den logiske tilstanden til utgangssignalet til Hall effekt sensoren endres på en tilsvarende måte.

Hver av Hall effekt sensorene 90a og 90b er komplett

ved sin utgang til en korresponderende linedriver 9 6a og 96b som blir energisert med en volt likespenning fra en 5 volt regulator 97 som blir energisert fra 10 volt forsyningen. Linedriver 96a mater et balansert par ved utgangssignalet (A+ og A-) til tilbakekoplingskretsen 38 i samsvar med den logiske tilstanden til utgangssignalet fra Hall effekt sensor 90a. På liknende måte forsyner linedriver 96b et balansert par med utgangssignaler

(B+ og B-) til tilbakekoplingskretsen 38 i samsvar

med den logiske tilstanden til utgangssignalet fra Hall effekt sensoren 90b.

Mens bare ett sett med vinger 54', 54'' og 54 *' ' og ett vingedetektorhode 56 er illustrert i figur 1, kan et andre sett med vinger (ikke vist) som er identisk med vingene 54', 54'"' og 54 1 ' 1 , og det andre vingedetektorhodet (ikke vist) identisk med vingedetektor 56 være hensiktsmessig anordnet motsatt tii hver av vingene 54',

54'' og 54<1>'<1>og vinge detektor hodet 56, for respektivt å detektere dreiningen om vertikalaksen til sliden så vel som å sørge for overskudaskapasitet og dermed større pålitelighet. Som det vil forstås bedre i det etterfølgende, er tilbakekoplingskretsen 38 på figur 7 utformet for å betjene begge vingedetektor hodene tilknyttet sliden.

For å skille utgangssignalene fra hver av vingedetektorhodene, vil prefikset "1" eller "2" gå forut for identi-fikasjonen av signalene fra hvert vingedetektorhode.

For eksempel vil utgangssignalene fra vingedetektoren 56

på figur 1 i det etterfølgende bli identifisert ved 1A+,

1A-, 1B+ og 1B- og signalene fra den valgfrie anordnede andre vinge detektor hode (ikke vist) vil bli identi-

fisert som 2A+, 2A- , 2B+ og 2B-.

Som det nå vil forstås fra en beskrivelse av vingedetektor 56, vil dersom vingelabben 70a på hver av virigene 54' og 54<11>er utført med en lengde D2slik at D~d (det vil si at vingelabben 70b er lengre enn avstanden mellom Hall effekt sensorene 90a og 90b), så vil ved passasje av vingelabben 70b til en av vingene 54' eller 54'' forby vingedetektor 56, vingelabben 70b først krysse mellom en av Hall effekt sensorene 90a og 90b, og dennes tilhørende magnet og så krysse mellom den andre Hall effekt sensoren og dennes tilhørende magnet mens den fremdeles blokkerer den første av Hall effekt sensorene fra dennes tilhørende magnet.

Dette forårsaker at utgangssignalet fra begge Hall effekt sensorene er på det samme logiske nivået kort etter at vingelabben 70b krysser den første Hall effekt sensoren.

I motsetning vil når den kortere vingelabben 70a til

vinge 54' eller 54'' eller når en av labbene 70c. 70d og 70e til vinge 54 ' 1 1 passerer gjennom en vingedetektor, bare en Hall effekt sensor bli aktivert ad gangen, idet den korte lengden til vingelabbene forhindrer at begge Hall effekt sensorene blir aktivert med en gang. Således kan hver av vingedetektorene arbeide som en slutt på bevegelsegrense-detektor som beskrevet tidligere. En bør også merke seg at utgangsnivået til hver av Hall effekt sensorene 90a og 90b ikke endrer seg øyeblikkelig med passasjen av én vingelabb. Snarere vil en lett for-plantningsforsinkelse vanligvis være tilstede mellom øyeblikket som labben til vingen forhindrer fluksbanen mellom Hall effekt sensoren og magneten og tiden når Hall effekt sensor utgangssignalet endrer tilstand.

Denne forplantningsforsinkelsen er imidlertid ikke skade-lig og kan lett kompenseres for.

Selv om det ikke er vesentlig for driften av hvert vingedetektorhode 56 er det ikke mindre ønskelig å opp-rettholde Hall effekt sensorene 90a og 90b på en øket temperatur på omtrent 140 grader Fahrenheit for å redusere virkningen av terskelvariasjoner på grunn av variasjoner i den omgivende temperatur. For å få til dette er et varmeelement 99 vist på figurene 5b - 5c, som typisk er i form av en krafthalvleder, festet til blokk 84a for å varme blokken. Når blokken 84a, som er vist med den strekede linjen på figur 6, blir varmet av varmeelement 99, holder blokken således Hall effekt sensorene 90a og 90b og deres tilhørende magneter på en konstant forhøyet temperatur.

For effektivt å anvende utgangssignalene fra Hall effekt sensorene 90a og 90b for å korrigere posisjonsfeil i styresystem 36, er det nødvendig å detektere ikke bare den nøyaktige lokaliseringen av vingen, så vel som når vingekryssingen fant sted, men det er også nødvendig- å detektere nøyaktig hva resolverposisjonen var. i øyeblikket for vingekryssingen. Med de fleste av dagens maskinverktøy, blir utgangssignalet fra resolven, som representerer den nominelle posisjonen til sliden, tatt utvalg av ved periodiske intervaller, som typisk har en varighet på 5 millisekunder. Således vil, unntatt når en vingekryssing sammenfaller med et resolveravbrudd,

en sammenlikning av den virkelige slideposisjonen, som bestemt av én vingekryssing, mot den indikerte resolverposisjonen ikke gi noen meningsfull informasjon for å tillate korrigering av resolverposisjonen. For å forenkle sammenlikning av den virkelige maskinslideposisjonen med den indikerte slideposisjonen som følger en vingekryssing, er maskinverktøy 10 utstyrt med en forbedret tilbakekoplingskrets 38 som fungerer ikke bare for å gi data som indikerer den nominelle slideposisjonen i samsvar med resolverutgangssignalet, men sqm også fungerer for å bestemme nøyaktig når en resolvernullgjennomgang fant sted så vel som nøyaktig når en vingekryssing fant sted for å gjøiE mulig sammenlikning av den nominelle resolverposisjonen med den nøyaktige slideposisjonen for å forenkle feilkorrigering.

Et blokkskjema over den forbedrede tilbakekoplingskretsen 38 til den automatiske dynamiske feilkompensatoren i henhold til den foreliggende oppfinnelsen er vist på figur 7. Med referanse til denne figuren omfatter tilbakekoplingskretsen 38 konvensjonelle kretser for å energisere resolveren 22 innebefattende en sinus-cosinus generator 152 og en sinus-cosinus driver 154 som begge er konvensjonelle og velkjente. Sinus-cosinus generatoren 152 blir eksitert med et 13 bitt digital høyfrekvens signal som opptrer på databus 156 (12 bit pluss en klokke bit), og signalet blir generert av en krystallstyrt oscillator (ikke vist). Sinus-cosinus generatoren blir periodisk klokkestyrt av et klokkesignal som mates fra tidsbasisklokkens faseskifter 160, som er utformet som en velkjent forsinkelseslinje (ikke vist) for å forsinke klokkesignalene generert av en klokkekrets (ikke vist)

av konvensjonelle konstruksjoner. Ved mottak av klokkesignalet, genereres sinus-cosinus generatoren 152 et par firkantbølgesignaler benevnt COS og SIN, og SIN signalet er en fasedreid 90° fra COS signalet.

Hver av COS og SIN signalene blir matet via sinus-cosinus driveren 154 til resolveren 22 for å eksitere de stasjonære cosinus og sinus viklingene respektivt, (ikke vist) til resolveren. Når resolverens cosinus og sinus viklinger blir eksitert med COS og SIN signaler respektivt, blir et kvasi-sinusformet signal indusert i resolverens rotorvikling (ikke vist), som er koplet til inngangen til et lavpassfilter 162. Lavpassfilteret 162, som er konvensjonelt i sin konstruksjon, filrerer resolverens rotor-utgangssignal i samsvar med frekvenssignalet på databus 156 for å gi et sinus-bølgesignal som blir matet til en nullgjennomgangsdetektor 164, som også er konvensjonell i sin konstruksjon. Nullgjennomgangsdetektoren, vil når den er tidsstyrt med et klokkesignal fra tidsbasisklokkefaseskifteren 160, sende ut en puls benevnt nullgjennomgang hver gang firkantbølgeutgangssignalet fra lavpassfilter 162 gjennomgår en negativ til positiv nullgjennomgang.

Nullgjennomgangsdetektorutgangspulsen blir matet til klokkeinngangen til en 12 bits lås 166 hvis 12 datainnganger hver blir forsynt med et separat signal av en lavere 12 ordens 12 bit til 13 bit frekvenssignalet som opptrer på databus 156. Hver gang resolverrotorviklings-signalet gjennomgår en nullgjennomgang, blir låsen 166 strobet slik at låsen lagrer tilstanden til hver av de 12 lavere bit av signalet på databus 156. Det er disse 12 bit som er låst i låsen 166 som omfatter posisjonstellingen Np som representerer resolverposisjonen.

Når for eksempel resolverrotoren er stasjonær, så vil posisjonstellingen Np som er strobet inn i låsen 166 forbli den samme som før. Dersom imidlertid resolveren roterer, så vil posisjonstellingen Np som er låst i låsen endres, og differansen mellom den siste og forutgående posisjonstellingen blir derfor en indikasjon på slidebevegelse.

Med høye slidehastigheter kan en posisjonsuklarhet

oppstå som et resultat av resolverposisjonstellingens gjennomgang gjennon null under perioden mellom utvalgsprøve-taking av posisjonstellingen. For å løse posisjons-uklarheten eller tvetydigheten, når sliden 14 forflytter seg ved eller over en forutbestemt hastighet, omfatter tilbakekoplingskretsen 38 en resolveromdreiningsteller 168.

Resolveromdreiningstelleren 168 er identisk i struktur

og funksjon med nullposisjons-toveistelleren til "High Speed Digital Position Monitoring System" beskrevet og vernet i US Patent No. 4.376.970 utstedt 15. mars, 1983 til Ilseman et al. Resolvertelleren 168 er koplet til posisjonslåsen 166 og til nullgjennomgangsdetektoren 164, og gir en telling ved sin utgang som indikerer netto antall ganger og i hvilken retning posisjonstellingen Np er lagret i posisjonslåsen 166 gikk gjennom null. En kjennskap til nettotallet og i hvilken retning posisjonstellingen Np går gjennom null, muliggjør at den etterfølgende resolverposisjonstellingen kan algebraisk fratrekkes fra den tidligere resolverposisjonstellingen uten tvetydigheter for å gi en telling som indikererøkningen i resolverbevegelsen. Resolveromdreiningstelleren 168 arbeider således på en måte som er identisk med nullposisjonstoveistelleren i det tidligere nevnte og for en ytterligere beskrivelse av

dennes drift, er det gjort referanse til nevnte patent som herved er innbefattet som referanse.

Så langt beskrevet er tilbakekoplingskrets 38 konvensjonell i sin konstruksjon.

Som tidligere forklart, er det en ulempe med den konvensjonelle tilbakekoplingskretsen og dette medfører at delen av tilbakekoplingskrets 38 som er forklart så langt, har man den ulempen at den indikerte slideposisjonen bare kjennes ved en nullgjennomgang til resolverutgangssignalet. Dersom således en vingekryssing fant sted i et intervall mellom nullgjennomganger til resolverrotoren, så kunne ikke en meningsfull sammenlikning -utføres.

For å overkomme denne vanskeligheten er det anordnet en tidslås 170 for å bestemme det nøyaktige øyeblikket når en resolverrotor eller nullgjennomgang fant sted for å muliggjøre en nominell slideposisjon og bli beregnet mellom nullgjennomganger til resolverutgangssignalet. Tidssperren eller låsen 170 omfatter en firebit lås hvis fire datainnganger hver er koplet til en separat av de fire høyeste ordenbit til en firebit, høyfrekvens digital-signal overlagret på databus 156 med en tidsbasismodul-utstrekker 174 (beskrevet nedenfor).

Med referanse nå til figur 8, omfatter tidsbasismodulutstrekkeren 174 som typisk en firebit synkronteller 175. Telleren 175 blir matet på sin innstilling og klargjøring (PE) og tilbakestilling (AR) innganger med en 5 volt likespenning fra en kraftforsyning (ikke vist) gjennom en motstand 176. De to klargjøringsinngangene (ET og Ep)

er sammenkoplet via en inverter 177 til utgangen fra en NOG port 178 som "NOGER" de 12 lavere ordensbit (FDBK 0-FDBK 11) til de 12 bit og 1 klokkebit frekvenssignal

på databus 156. Tellerklokkeinngangen (Cp) blir matet

med et klokkesignal fra tidsbasisklokkefaseskifteren 160 slik at når alle 12 bit (FDBK 0-PDBK 11) er på en logisk "1", så blir tellertellingen fremskredet med en. På denne måten kan 4 bit utgangstellingen bli betraktet som om de fire høyeste ordens bit til en 16 bit tidsbasisdatabus hvis laveste 12 bit varierer som de laveste 12 bit av signalet på databus 156. 4 bit tellingen til teller 175 representert med bit FDBK 12-FDBK 15 blir overlagret på de lavere 12-ordens bit på databus 156 (FDBK 0-FDBK 11) for å gi en 16 bit tidsbasisdatabus.

Det vendes tilbake til figur 7, hvor de 4 høyeste orden bit som er overlagret på databus 156 blir strobet inn i tidslås 170 ved opptreden av en resolvernullgjennomgang som detektert av nullgjennomgangsdetektoren 164. Tellingen lagret i tidslås 170 er således representativ for den nøyaktige tiden ved hvilken resolvernullgjennomgangen fant sted. Som det vil forstås bedre i det etterfølgende, vil kjennskap til tidspunktet når en resolvernullgjennomgang finner sted muliggjøre beregning av slideposisjonen under intervaller mellom resolvernullgjennomganger. Således vil tidsbasismodulutstrekkeren 174 på effektiv måte "utvide" de 12 lavere ordens bit til tidsbasisdatabus 156 for å gi et 16 bit signal, hvis 4 høyeste orden bit er låst inn i tidslåsen 170. På denne måten kan tidslåsen gi en mer nøyaktig opptegning av når resolver-tellingen ble låst enn hva som ville væremulig dersom bare de 12 lavere ordens bit til signalet på databus 156 ble opptelt.

Tilbakekoplingskretsen 38 tjener ikke bare til å

eksitere resolver 22 og til å gi posisjonsinformasjon i samsvar med resolverens utgangssignal, men tilbakekoplingskretsen 38 tjener også som et grensesnitt til hver av Hall effekt sensorene som utgjør hver vinge-

detektor i hver av vingedetektorhodene, og til å

behandle utgangsinformasjonen fra hver vingedetektor inne i hvert vingedetektorhode for å forenkle feilkompensasjon. Hittil innbefatter tilbakekoplingskretsen 38 en kraftforsyning 180, som er konvensjonell i konstruksjon,

for å eksitere begge Hall effekt sensorene 90a og 90b,

i hvert vingedetektorhode.

For å behandle utgangsinformasjonene fra de to vingedetektorene (Hall effekt sensorer) inne i vingedetektorhodet 56 og de to vingedetektorer (Hall effekt sensorer)

til det valgfritt anordnede vingedetektorhodet, blir utgangssignalene 1A+, 1A-, 1B+ og 1B- fra vingedetektorene i vingedetektorhodet 56 og utgangssignalene 2A+, 2A-,

2B+ og 2B- fra det valgfritt anordnede vingedetektorhodet matet til en linjemottager 180a som vel kjent innen teknikken. Linjemottageren i sin tur gir utgangssignalet 1A, 1B, 2A og 2B respektivt hvis logiske tilstander ér bestemt av de korresponderende signalparene 1A+ og 1A-,

1B+ og 1B-, 2A+ og 2A- og 2B+ og 2B-, respektivt, for å representere aktiveringen av en korresponderende av Hall effekt sensorene. Utgangssignalet 1A, 1B, 2A og 2B fra linjemottageren 180a blir matet til en vingehendelsesmonitor 181 hvis detaljer er vist i blokkform på figur 9.

Ved referanse til figur 9, innbefatter linjehendelses-monitoren 181 en D-type vippe (flip-flop) hvis D-inngang (1D) blir koplet gjennom linjemottageren 180a til et av paret med utganger til linjedriveren 96a inne i vingedetektorhodet 56 for å motta utgangssignalet (1A) derfra. Når vippe 182 blir matet på sin klokkeinngang (CK),

med et klokkesignal (så som forsynt fra tidsbasisklokkefaseskifteren 160), og signalet som kommer fram på utgangen (1Q), til vippen, antar den samme logiske til-

stand som inngangssignalet til den første (1D) vippeinngangen før opptreden av klokkepulsen. På denne måten

tjener vippen 182 til å synkronisere dette vingedetektor-utgangssignalet til klokken. Det gjenværende linjemottakersignalet 1B, som representerer utgangstilstanden til den andre av Hall effekt sensorene til vingedetektoren, i hodet 56, og linjemottakersignalet 2A og 2B, som hver representerer utgangssignalet fra hver Hall effekt sensor til det valgfri anordnede vingedetektorhodet blir synkronisert til hovedklokkesignalet ved hjelp av en programmerbar oppstillingslogikkport 183.

Hittil blir utgangssignalet 1A(m) som er tilstede på utgangen (1Q) til vippen 182 matet til den første inngangen til en programmerbar oppstillingslogikk (PAL)

port 183. De andre tre inngangene til PAL-porten 183

blir hver koplet for å motta de gjenværende utgangssignalene (1B, 2A og 2B) til linjemottakeren 180a. PAL-porten 183 arbeider for å sende ut et forutbestemt av et sett av 5 bit utgangssignaler i samsvar med sekvensen av signalene på sin inngang. Den bestemte sekvensen av inngangs-signaler mottatt i PAL-port-kretsen er avhengig av hvilken av de 4 Hall effekt sensorene som gjenomgikk en overgang, slik at det 5 bit utgangssignalet til aen programmerbare oppstillingslogikkporten 183 identifiserer hvilken Hall effekt sensor som har krysset en labb-

kant.

I tillegg genererer også den programmerbare oppstillingslogikkporten 183 et hendelsessignal når en labbkant krysser et av parene av vingedetektorer. Hendelsessignalet fra den programmerbare oppstillingslogikkporten 183 blir matet til klokkeinngangen til en 16 bit vinge-kryssetidslås 184 på figur 7. Ved mottakelse av hendelsessignalet på klokkeinngangen til vingekrysse-tidslås 184, lagrer låsen hver av de 16 data bit som er overlagret på databus 156 for derved effektivt å opptegne tidspunktet som en vingekryssing fant sted på.

Som forklart tidligere med henvisning til figur 7, fungerer hver av paret av vingedetektorhoder så som vingedetektorhodet 5 6 på figur 1 ikke bare for å verifisere slide-posisjonen, men de fungerer også som en bevegelsesbegrensningsdetektor for å fastslå når slutten til slidebevegelsen er nådd, og derved unngås behovet for konvensjonelle grensebrytere. Den fortsatte operasjonen av Hall effekt sensorene inne i hvert vingedetektorhode er således vesentlig. Dersom for eksempel en eller begge Hall effekt sensorene 90a og 90b til vingedetektorhodet så som vingedetektorhodet 56, ble satt ut av drift, så kunne en farlig slide for-langt-bevegelse-tilstand finne sted før en ordinær maskinutkopling bli utført. For å hindre opptreden av en sådan slide for-langt-forflytning-tilstand før en ordinær maskinutkopling kan utføres, innbefatter tilbakekoplingskretsen 3 8 på figur 7 en slutt på bevegelse og tap av resolvertilbakekoplingssignaldetektor 185. Som navnet antyder overvåker slutt-på-bevegelse og tap-av-tilbakekopling-detektoren 185 Hall effekt sensorene til hvert vingedetektorhode for å fastslå hvorvidt eller ei de er i drift og dersom det er slik, hvorvidt eller ei en slutt-på-bevegelse-tilstanden har funnet sted. I tillegg detekterer slutt-på-bevegelse og tap-av-resolvertilbake-koplingssignal-detektoren 185 en feil i resolverkretsen 22.

Detaljene vedrørende tilbakekoplingsdetektoren 185

er vist blokkskjematisk på figur 10. Med referanse til den figuren, innbefatter detektoren 185 et par monostabile reutløsbare multivibratorer 186a og 186b. Den første eller A-inngangen til multivibratoren 186a er koplet til utgangen til nullgjennomgangsdetektoren 164 på figur 7 for å motta utgangssignalet NULL GJENNOMGANG derifra. Den andre eller B-inngangen til multivibratoren

186 er opprettholdt på et høyt logisk nivå ved at den er koplet til en 5 volt likestrømsforsyning (ikke vist) via en motstand 187. Tidskonstanten til multivibratoren er fastsatt av R.C.-nettverket som består av motstand 188a og kondensator 188b som kopler multivibratoren til 5 volt-forsyningen.

Hver gang nullgjennomgangsdetektorutgangssignalet (nullgjennomgang) gjennomgår en overgang fra et lavt logisk nivå til et høyt logisk nivå, så sender den monostabile multivibratoren 186a ut logisk høynivåsignal på sin Q-utgang som forblir høy for en tidsperiode som er pro-porsjonal med den RC tidskonstanten til en motstand 188a og kondensator 188b. Utgangssignalet på Q-utgangen til den monostabile multivibrator 186a blir matet til settet

(S) med innganger til en D-type vippe 189a. D-inngangen til vippen 189a blir koplet til kretsens jordpotensial slik at hver gang vippen 189a blir matet på sin C-inngang med et CPU lesesignal, (CNTR), vil utgangssignalet til Q-utgangen til D-typei.vippen 189a rense. systemet, forutsatt at utgangen vil multivibratoren 186a er på en logisk "1". I praksis er tidskonstanten til multivibratoren 186a innstilt slik at dens resolver 22 arbeider og forårsaker at nullgjennomgangssignalet ligger over en viss frekvens,"så vil den monostabile multivibratoren reutløses og sende ut et logisk høynivåsignal på sin utgang. Dersom imidlertid ingen ser .muligjennomgangssignal opptre på den første inngangen til den monostabile multivibratoren 186a, så vil Q-utgangssignalet til multivibratoren 186b gå til en logisk lav tilstand etter et innstilt intervall, bestemt av RC-nettverket til kondensator 188b og motstand 188a. Når utgangssignalet til den monostabile multivibratoren 186a går til lavtilstand, så vil settet (S) innmatet av vippen 189a gå

til lavtilstand og innstille flippen 189a som signalerer en feil med resolveren 22 eller nullgjennomgangsdetektoren

164. Den monostabile multivibratoren 186a kan også med hensikt bli satt til en lav logisk tilstand ved å innføre et logisk lavnivåsignal BAD SIG på den monostabile tilbakestillingsinngangen. Signalet BAD SIG går til et lavt logisk nivå når en signaldetektor (ikke vist) detekterer at signalamplituden til resolverens 22 utgangssignal faller under en forutbestemt verdi.

For å tilbakestille vippen 189a, blir et tilbakestillings-signal innført på tilbakestillings (R)-inngangen for å drive inngangen til et høyt logisk nivå.

Den andre monostabile reutløsbare multivibratoren 186b

har sin andre eller B-inngang koplet via motstand 187

til 5 volt forsyning for å være på et høyt logisk nivå. Den første eller A-inngangen til multivibratoren 186b

er forsynt med et signal (KLARGJØR), hvis logiske tilstand endres hver gang resolverlåsen 186b blir lest for å bestemme posisjonshellingen, som vanligvis finner sted med millisekunders avstand. Når A-inngangen til multivibratoren 186b endres fra et lavt logisk nivå til et høyt logisk nivå, så vil multivibrator Q-utgangssignalet endres fra et lavt logisk nivå til et høyt logisk nivå og forblir på et slikt nivå for en tid som er avhengig av RC-tidskonstanten til nettverket bestående av motstand 190a og kondensator 190b, som kobler multivibratoren til 5 volts forsyningen.

Q-utgangssignalet til multivibrator 186b ble matet til sett (S) inngangen til en andre D-type vippe 189b hvis D-inngang er jordet. Klokkeinngangen til vippen 189b

er koplet til B-inngangen til den monostabile multivibratoren 186b, slik at utgangssignalet på Q-utgangen i D-typevippen 189b, når vippen blir klokkestyrt av klargjøringssignalet, er avhengig av signalet på sett (S) vippeinngangen.

Tilbakestillingsinngangen (R) til både multivibratoren

186b og D-typevippen 189b er koplet via motstand 187 til 5-volt likestrømsforsyning, slik at tilbakestillingsinngangen forblir på et logisk høyt nivå.

I praksis er tidskonstanten som etablert av RC-nettverket bestående av motstand 190a og kondensator 190b slik at Q-utgangssignalet til den monostabile multivibratoren

186b forblir på et høyt logisk nivå, forutsatt at klar-gjøringssignalet går til et logisk lavnivå med få millisekunders avstand, som vil finne sted normalt innen driften av maskinstyresystemet. Når Q-utgangssignalet fra den monostabile multivibratoren 186b forblir på et logisk høyt nivå, så forblir Q-utgangssignalet til vippen 189b på et lavt logisk nivå hver gang vippen blir klokkestyrt av klargjøringssignalet. Dersom imidlertid klart-gjørsignalet skulle mislykkes i å endre de logiske til-standene for hver få millisekunder, så vil vippen 189b sende ut et høyt logisk signal som signalerer en feil med maskinverktøystyringen ved lesing av posisjonslåsen for å bestemme resolverposisjonenstellingen i det ønskede utvalgsprøveintervall.

Q-utgangssignalet fra hver av vippene 189a og 189b blir matet til en av de seks inngangene til en OG-port-oppstilling 191. De gjenværende inngangene til OG-porfc-oppstillingen er koplet til linjemottakeren 180a på figur 7 for å

motta signalene 1A, 1B, 2A og 2B som representerer aktiveringen av et korresponderende av et par av Hall effekt sensorer til hver av de korresponderende av et par av vingedetektorhoder. Og-port-oppstillingen 191 kombinerer logisk signalene på sine innganger for å generere et utgangssignal (E-STOP) ved opptreden av en hvilken som helst av de tre følgende tilstander: 1. Q-utgangssignalet til vippen 189a går til en logisk høy tilstand, hvilket indikerer et tap av tilbakekopling;

2. Begge linjemottakersignalene 1A og 1B

eller begge linjemottakersignalene 2A og 2B er på en høy logisk tilstand, hvilket indikerer at slutten på slidebevegelsen har funnet sted eller at vingedetektorhodet 56 er frakoplet fra tilbakekoplingskretsen 38; 3. Utgangssignalet fra vippen 189b har gått til en logisk høy tilstand hvilket signalerer at låsen 166 ikke er blitt lest i det ønskede datamaskinavbruddintervallet.

Signalet E-STOP blir matet til nødstoppmodulen til maskinstyringen 36 (ikke vist), som som respons, utfører en korrekt, men umiddelbar maskinutkopling.

Med referanse til figur 2, vil utgangsdata fra tilbakekoplingskretsen 38 som representerer resolverposisjonstellingen NP (tellingen lagret til lås 166), resolveromdreiningstellingen (tellingen lagret i teller 168) og resolvertidslåstellingen (tellingen lagret i 174) blir matet til datamskinen 40 til maskinstyringen 36 som er modifisert slik at den omfatter flere underrutiner heri innbefattet en resolverposisjonsberegner 200. Resolver-posis jonsberegneren 200 behandler utgangstellingen NP fra posisjonslåsen til tilbakekoplingskretsen 38 for å gi en resolverposisjonstelling på sin utgang som er representativ for distanseøkningen ved resolverbevegelse. I praksis er resolverposisjonsberegneren i virkeligheten en programunderrutine snarere enn en fysisk krets, og selv om den kan betraktes ved å følge en beskrivelse av underrutineprogramtrinn, så kan funksjonen til resolver-posis jonsberegnerene også vært utført med konvensjonelle kretser.

Resolverposisjonsberegnerunderrutinen 200 innbefatter

de følgende trinnene:

1. Den 12 bit resolverposisjonslåstellingen fra lås 166 blir sammenkjedet med den 4 bit resolverlås-tidstellingen fra lås 170 for å gi en 16 bit resolver-posis jon/ tidteIling.

2. Resolveromdreiningstellingen fra lås 168

blir så undersøkt og sammenliknet med den tidligere lagrede resolveromdreiningstelling. Dersom omdreinings-tellingen har minsket fra den tidligere tellingen, så

var resolverdreieretningen negativ (mot klokken)

slik at posisjonstellingen hadde gått gjennom null til en negativ retning. I motsatt fall, dersom tellingen hadde økt, så hadde resolverrotoren og således lås-tellingen passert null i en positiv retning.

3. Når retningen til resolverdreiningens nullgjennomgang er fastslått, så blir den siste 16 bit resolverposisjonstellingen algebraisk fratrukket den forutgående tellingen idet det tas hensyn til hvilken retning resolverlåstellingen gikk gjennom null for å

gi resolverøkningsposisjonen.

Resolverøkningsposisjonstellingen i NP som blir bestemt ved å følge utførelsen av underrutine 200, blir så behandlet av en resolverhastighetskompensator 202. Resolverhastighetskompensatoren 202, som også er en

programunderrutine, innbefatter de følgende trinn:

1. Den liste resolvertidslåstellingen fra lås 174 blir fratrukket fra den tidligere resolvertidslåstellingen for å gi en kvantitet T differanse som representerer tidsintervallet mellom resolvernullgjennom-gangene.

2. Etter å ha beregnet kvantiteten T differansen,

så blir den økende resolverposisjonstellingen i Np normalisert i samsvar med den følgende formen:

Formålet med å normalisere posisjonstellingen på denne måten er for effektivt å kompensere for variasjoner i den resolverindikerte posisjonen. Ved null slide-hastighet er det nøyaktig 10 resolverperioder/avbrudd. Når sliden beveger ser, vil antallet resolverperioder /avbrudd variere mellom 10 og 11 avhengig av slidebevegelsen. Det resulterende ikke-helt antall av resolvernullgjennomganger er avbrudd i en stigning til en frekvensdifferanse som fører til en resolver-feil. Ved å multiplisere resolverøkningsposisjons-tellingen med faktoren 40960/T differanse kompenseres for denne frekvensdifferanse ved effektivt å forskyve resolverens nullgjennomganger til startenotil avbrudds-intervallet.

Den normaliserte økende posisjonstellingen bestemt av underrutinen 2 02 blir algebraisk kombinert i summerings forsterkeren 204 med posisjonstellingen bestemt av resolverposisjonsberegneren 202 for å gi en netto normalisert økende resolverposisjonstelling. Den netto kompenserte økende resolverposisjonstellingen frembragt på utgangen til summeringsforsterker 204 kan i virkeligheten bli betraktet som resolverhastigheten siden den økende resolverposisjonstellingen er endringen i resolverposisjonen pr. avbruddsintervall.

Utgangsdata fra summeringsforsterkeren 204 som representerer resolverhastigheten blir så behandlet av en hastighetsberegner 206 som arbeider for statistisk å gjennomsnittsberegne resolverhastighetene til hver av flere (typisk 9) likt adskilte intervallerfor å gi et statistisk raffinert resolverindikert posisjon-tidsforhold. Når dette statistiske forholdet erkjent, blir så den indikerte vingeposisjonen fremskaffet fra en minste kvadratlinje tilpasset posisjon-tidsforholdet i tidspunktet vingekryssingen fant sted.

Hastighetsberegneren 206 som vanligvis har form av en programunderrutine innbefatter en sirkulær ni posisjons-buffer (ikke vist), som opprettholder de siste ni normaliserte resolverposisjonsavlesingene. Fra de siste ni resolveravlesningene, blir så den statistiske resolverhastigheten bestemt og den minste kvadrat resolver-posis jon-tid tilpasningen blir frembragt.

Den statistiske resolverhastighetinformasjon som er beregnet av hastighetsberegner 206 blir matet til en vingeposisjonsberegner 208 som beregner den indikerte vingeposisjonen fra den minste kvadrat resolverposisjon-tid-informasjonen og vingetid, det vil si tiden ved hvilken en vingekryssing fant sted.

Den indikerte vingeposisjonen beregnet av vingeposisjons- beregneren 208 blir sammenliknet i summeringsforsterkeren 210 med den virkelige vingeposisjonen slik den er kjent i den nominelle vingeposisjonstabellen 212. Vingeposisjonsdetektoren 212 har form av en oppslagstabell med kryssreferanser for den indikerte vingeposisjonen og statusen til Hall effekt sensoren som ligger nærmest til den indikerte posisjonen til den kryssede vingen. Differansen mellom den indikerte og den virkelige vingeposisjonen representerer vingeposisjonsfeilen.

De foregående underrutiner vil når de er utført av datamaskin 40, som det er beskrevet ovenfor, opptre for å behandle tilbakekoplingsdata fra vingedetektoren og fra resolveren for å bestemme posisjonsfeilen. Som det nå kan forstås vil tidsinformasjonen vedrørende når resolvernullkryssingen fant sted så vel som når vingekryssingen fant sted, muliggjøre at posisjonsfeil kan bestemmes nøyaktig. Tilbakekoplingsprosessoren dannet av datamaskinen 40 sammen med de ovenfor beskrevne underrutinene kan også anvendes med andre typer posisjons-sensorer og som en spindelsonde 300 som er vist på

figur 1, for å bestemme posisjonsfeil. Fagkyndige kan klart erkjenne at spindelsonde, så som spindelsonden 300 på figur 1, kunne være koplet til tilbakekoplingsprosessoren i stedet for vingedetektorhodet 56 for å bekrefte slideposisjonen. I stedet for å opptegne tiden hvorved vingekryssingen fant sted, ville vingekrysse-tidslås 184 istedet opptegne tiden ved hvilken spindelsondekontakt fant sted for derved å klargjøre vinge-posis jonsberegneren 208 til å beregne forskjellen mellom den målte og den nominelle spindelsondeposisjonen i øyeblikket spindelsondekontakt fant sted.

For å kompensere for posisjonsfeil som skyldes fabrika-sjonsdefekter er det anordnet i datamaskinen et laser bord 214. Laserbord 214 inneholder innganger som hver representerer posisjonsfeilen ved en gitt slideposisjon. Hver inngang er fremskaffet under den opprinnelige maskinverktøyfabrikasjonen ved hjelp av et laseringer-ferometer og derav stammer navnet laserbord.

Valg av den riktige bordinngangen er utført ved å

mate den normaliserte hastighetsverdien beregnet av hastighetsberegneren 206 til en integrator 215. Integratoren 215 forsyner så i sin tur laserbordet

med informasjon som indikerer den løpende posisjonen slik at laserbordet kan gi den riktige lagrede feilverdien.

Utgangen fra summeringsforsterker 210 som representerer vingeposisjonsfeilen, og fabrikasjonsposisjonsfeilen, matet fra laserbord 214, som integrert av en inter-

grator 216, blir summert i en summeringsforsterker 218,

for å gi en total posisjonsfeil. Utgangen fra summeringsforsterkeren 218 blir differensiert av en differensiator 224 .

For å få den ønskede posisjonen til slide 14, blir utgangssignalet fra differensiatoren 224 summert i en summeringsforsterker 225 med utgangssignalet fra interpolator 226 . Interpolator 226 har form av en velkjent programunderrutine som omdanner maskindelprogramkommandoene til økende posisjonskommandoer. Således representerer utgangssignalet fra summeringsforsterker 225 summen av interpolatorkommando og deøkende korreksjonene gitt av differensiatoren 224. Utgangssignalet fra summeringsforsterkeren 225 blir så kombinert i summeringsforsterker 227 med utgangssignalet fra resolverhastighetskalkulatoren 206, hvilket signal representerer den virkelige hastigheten, for å gi en netto økende posisjonsfeil på inngangen til integratoren 228.

Utgangssignalet fra summeringsforsterker 227 blir

integrert av integrator 228 og blir så skallert av skallerer 22 9 før dét blir omdannet til et analog-signal av digital til analog-konverteren 230. Det er det analoge hastighetskommandosignalet fra D/A konverteren 230 som eksiterer servodrivsystem 42.

Så langt er beskrevet elementene som utgjør den automatiske dynamiske feilkompensatoren, nemlig posisjonsbekrefteren 52, tilbakekoplingstransduktor og tilbakekoplingskrets 38, og en tilbakekoplingsprosessor som innebefatter datamaskin 40 programmert med underrutinene som er nevnt tidligere. Totalvirkemåten til den automatiske dynamiske feilkompensatoren, som kan anvendes som en lengdestandard for målingen, blir styrt av et styreprogram som ligger i minnet til datamaskinen. Programmet er vist som flytdiagram på figur 11.

Med referanse til figur 11, blir den automatiske dynamiske feilkompensasjonen startet ved å starte driften av det automatiske dynamiske feilkompensasjonsprogram (trinn 230). Deretter blir den nominelle slideposisjonen beregnet

(trinn 232), ved å utføre hver av programunderrutinene 200, 202 og 206 beskrevet foran. Når den nominelle slideposisjonen er bestemt, blir "synkroniseringen" til vingedetektorene undersøkt (trinn 234) . Den nominelle posisjonen til hver vinge som bestemt av resolveren blir sammenliknet med hvor vingen skulle være. Dersom feilen mellom den indikerte vingekantposisjonen og den kjente vingekantposisjonen er større enn en forutbestemt verdi, blir antatt at en alvorlig utstyrsfeil har funnet sted og en nødstoppstilstand blir entret (trinn 235) og en nødmelding blir fremvist (trinn 236) . Deretter returnerer styringen til hovedprogrammet (trinn 238). Ellers blir dersom ikke tap av synkroniseringen blir detektert,

en beslutning gjort (trinn 240) for å undersøke om en vingekryssing har funnet sted, hvilket meddeles ved en endring i den logiske tilstanden til hendelsessignalet generert av den programmerbare oppstillingslogikkporten 183 på figur 9. Uteblivelsen av en vingekryssing resulterer i tilbakevending til hovedprogrammet (trinn 238).

Dersom en vingekryssing skulle finne sted, så blir bestemmelsen gjort (trinn 2 42) for å finne ut om maskin-verktøysliden har overskredet sine bevegelsesgrenser eller ei. Denne underrutine dublikerer funksjonen til OG-port-oppstillingen 190 på figur 10. Eksistensen av en for langt bevegelsetilstand forårsaker styring til gren til trinn 235 hvorpå en nødstopptilstand blir endret og en nødstopp-melding blir generert (trinn 236) etter hvilket styringen blir returnert til hovedprogrammet (trinn 238).

En feil i detekteringen av forlangt bevegelse eller over-forflytningstilstand forårsaker utførelse av trinn 244 under hvilket den indikerte og virkelige posisjonen til vingen som nettopp hadde krysset blir bestemt av utførelses-underrutiner 208 og 212 beskrevet tidligere.

Deretter blir den virkelige vingeposisjonen sammenliknet med den indikerte vingeposisjonen (trinn 2 46) for å

gi en posisjonsfeil som representerer differansen dem imellom. I tillegg blir ikke bare den nominelle posisjonen sammenliknet med den virkelige vingeposisjonen, men også den virkelige distansen mellom vinger, eller mellom labber på en enkelt vinge avhengig av den bestemte slide-posisjonen, blir så sammenliknet med den indikerte distansen, slidebevegelse i en distanse feil. Posisjonen og distansefeilen blir sammenliknet med forutbestemte verdier (trinn 248).

Skulle en av feilverdiene overskride sin forutbestemte verdi, så styres til trinn 235, hvorpå en nødstopp-tilstand blir endret og en nødstoppmelding blir gene-

rert (236) før styringen vender tilbake til hovedprogrammet (trinn 238). Dersom ingen feilverdi overskrider sin forutbestemte feilgrense, så blir feilen gradvis kompensert for på måten som er beskrevet tid-

ligere med henvisning til figur 2, ved å introdusere feilverdien i posisjonsstyreunderrutinen. Under Når den gradvise kompenseringen av feil ier utført,

vender styringen tilbake til hovedprogrammet (trinn 238), for å avvente gjenutøvelse av det ovenfor beskrevne programmet.

I det foregående er beskrevet en automatisk dynamisk feilkompensator for å kompensere maskinslideposisjons-

feil på grunn av termisk eller fabrikasjonsfeil.

Mens bare visse foretrukne utførelser av oppfinnelsen

har blitt vist som illustrasjon, kan mange modifikasjoner og endringer være nærliggende for fagkyndige. For eksempel, selv om tilbakekoplingstransduktoren er blitt beskrevet som en resolver, kan andre typer tilbake-koplings.transduktorer, så som en koder, anvendes. Mens oppfinnelsen er blitt beskrevet for anvendelse på lineære servodrivinnretninger, er den også like anvendbar for roterende servodrivinnretninger. I tillegg er det alternative posisjonsbekreftere som kunne være fremstilt ved anvendelse av optisk, induktiv eller strålingsteknikker.

Det er også alternativer til vingene. For eksempel

som kontinuerlig magnetbånd med gjennomhullinger eller ikke-magnetiske områder anvendes. Vinger kan også fremstilles med laminater som er fremstilt ved etsing for å frembringe ekvivalenter til vingekanter. Det er derfor å forstå at de vedheftede patentkravene har til hensikt å dekke alle slike modifikasjoner og endringer som faller innenfor rammen av oppfinnelsen.

Claims (20)

1. Automatisk dynamisk feilkompensator for et servo posisjoneringssystem som nøyaktig driver et forflyttbart element langs en foreskrevet bane, karakterisert ved at den omfatter: en tilbakekoplingstransduktor som reagerer på bevegelsen av det bevegelige elementet for å frembringe et signal som varierer i samsvar med den relative bevegelse av nevnte element; en posisjonsbekrefter som bæres delvis av nevnte bevegelige element for å gi et signal ved en passasje av nevnte bevegelige element forbi en forutbestemt lokalisering for å bekrefte det bevegelige elementets posisjon; og en tilbakekoplingsprosessor koplet til nevnte tilbakekoplingstransduktor for;'.å bestemme den relative posisjonen til det bevegelige elementet i samsvar med nevnte tilbakekoplingstransduktors utgangssignal; og nevnte tilbakekoplingsprosessor er også koplet til nevnte posisjonsbekrefter og reagerer på nevnte posi-sjonsbekreftersignal for å bestemme differansen mellom den relative elementposisjonen, som bestemt av nevnte tilbakekoplingstransduktor og den virkelige bevegelige elementposisjon som bestemt av nevnte posisjonsbekrefter, for å gi en kompensasjonsfaktor for å kompensere posisjonsfeilen tilknyttet relativt bevegelige elementets posisjon som bestemt av nevnte tilbakekoplingstransduktor.

2.A nordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte posisjonsbekrefter omfatter: en temperaturufølsom vinge festet ved i det minste en fast lokalisering på nevnte faste bane; og i det minste en vingedetektor båret av nevnte bevegelige element for å detektere passasjen til en vinge.

3. Anordning i henhold til krav 2, karakterisert ved at nevnte vingedetektor omfatter: et hus som har en langsgående spalte som er posisjonert for å motta nevnte vinge ved passasje ved nevnte vingedetektor forbi nevnte vinge; en magnet anordnet i det nevnte hus slik at banen med magnetisk fluks er perpendikulær på husspalten; og en Hall effekt sensor anordnet i nevnte hus motsatt til nevnte magnet for å gi et elektrisk signal hvis utgangstilsrand endrer seg ved passasje ved nevnte vinge mellom nevnte magnet og nevnte spalte.

4. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at nevnte tilbakekoplingsprosessor omfatter: en første krets koplet til nevnte tilbakekoplingstransduktor for å behandle nevnte tilbakekoplingskon-duktors utgangssignal for å gi en indikerende posisjonstelling som indikerer det indikerte bevegelige elements posisjon og for å sørge for en posisjonstidstelling som indikerer tiden ved hvilken nevnte indikerte posisjonstelling ble generert; en andre krets koplet til nevnte posisjonsbekrefter for å gi et vingekryssesignal som indikerer passasjen av det bevegelige elementet forbi en nøyaktig lokalisering på nevnte faste bane og for å gi et vinge-kryssetidstellersignal som indikerer tiden ved hvilket nevnte vingekryssesignal ble generert; og en tredje krets koplet til nevnte første og andre krets for å: a) bestemme den indikerte slideposisjonen på bakgrunn av den indikerte posisjonstellingen og posisjonstidstellingen ved tidspunktet representert av nevnte vingekryssetidstelling; b) bestemme den nøyaktige posisjonen til nevnte bevegelige element ved genereringen av nevnte andre kretsvingekryssesignal; c) beregne posisjonsfeilen i samsvar med differansen mellom den nøyaktige bevegelige elementposisjonen og den indikerte bevegelige elementposisjonen og for kompensering av den forut beregnede nominelle bevegelige element-posis jonen i samsvar med dette.

5. Anordning i henhold til krav 4, karakterisert ved at nevnte tilbakekoplingstransduktor omfatter en resolver som har et par stasjonære viklinger og en resolver rotor vikling.

6. Anordning i henhold til krav 5, karakterisert ved at nevnte første krets omfatter: en resolvereksiterer for å eksitere resolverens stasjonære viklinger med et par signaler, som hver er fasedreid fra hverandre; et filter for å filtrere signalet som er indusert i resolverens rotor vikling; en nullgjennomgangsdetektor for å sende ut et signal hver gang resolverrotorviklingens signal gjennomgår en nullgjennomgang; en første lås (latch) som har hver av sine N innganger ( hvor N er et helt tall) matet med en av de N lavere ordensbit av en N + X bit (hvor X er et helt tall mindre enn N) digitalt frekvenssignal og har sin klokkeinngang matet med utgang fra nullgjennomgangsdetektoren for å lagre den logiske tilstanden til hver av de N lavere ordensbit ved opptreden av et nullgjennomgangssignal for å gi en N-bit posisjonstelling som indikerer resolverposisjonen når det blir gjort utvalgsprøver av nevnte første lås; og en andre lås som har hver av sine innganger matet med en av de høyere ordens X-bit til N + X digital-frekvenssignaler og har sin klokkeinngang matet med nullgjennomgangsdetektorens utgangssignalet for å lagre den logiske tilstand til hver av de X høyere for å gi en X -bit tidtelling som indikerer tidspunktet ved hvilket resolvernullgjennomgangen fant sted.

7. Anordning i henhold til krav 6, karakterisert ved at nevnte tredje kretsinnretning omfatter: en posis jonsbekref ter for krysaref eranse av vingekryssesignalet fra nevnte posisjonsbekrefter til den virkelige elementposisjonen i øyeblikket for nevnte vingekryssing; en resolverposisjonsberegner og hastighets-kompensator for å motta og behandle posisjonstellingen fra nevnte første lås og tidstellingen fra nevnte andre lås for å gi en nominell posisjonstelling for det bevegelige elementet som er normalisert med hensyn til intervallet når nevnte første lås blir tatt utvalgs-prøver fra; en hastighetsberegner for å beregne både den nominelle hastigheten til bevegelige elementet og den nominelle posisjonen til bevegelige elementet fra det bevegelige elementets nominelle posisjonstelling i tidsøyeblikket representert ved nevnte vingekrysse-tidssignal; og komparatorinnretning for å sammenlikne den virkelige posisjonen til det bevegelige elementet som bestemt av nevnte posisjonsbekrefterdetektor mot den nominelle posisjonen til bevegelige elementet bestemt av nevnte hastighetsberegner for å gi et feil-kompensasjonssignal i samsvar med differansen dem imellom for å kompensere posisjonsfeil.

8. Posisjonsbekrefter for å bestemme passasjen til et bevegelig element forbi en nøyaktig lokalisering langs en fast bane, karakterisert ved at det omfatter: i det minste en magnetisk permeabel, oppstående vinge i en nøyaktig kjent lokalisering i nevnte bane; i det minste en vingedetektor båret av nevnte bevegelige element ,s2Lk at dette er innrettet med nevnte vinge for magnetisk å detektere passasjen til nevnte vinge og for å gi et utgangssignal hvis logiske tilstand endres ved en vingepassasje.

9. Anordning i henhold til krav 8, karakterisert ved at nevnte vingedetektor omfatter: et hus som har en langsgående spalte innrettet med aksen til nevnte vinge; en magnet montert på huset på en side av nevnte spalte for å gi et magnetisk felt hvis flukslinje er hovedsakelig perpendikulær på aksen til nevnte spalte; og en Hall effekt sensor montert på nevnte hus på den andre siden av nevnte spalte motsatt til nevnte magnet for å avføle det magnetiske feltet fra nevnte magnet og for å gi elektrisk signal hvis logiske tilstand endres ved avbrudd av fluks som opptrer når en vinge passerer mellom nevnte Hall effekt sensor og nevnte magnet.

10. Anordning i henhold til krav 9, karakterisert ved at hver vinge har i det minste en uttaking skåret inn i toppen av seg for å danne et par med vingelabber adskilt med en nøyaktig avstand fra hverandre, og hver vingelabb tjener til å avbryte fluksen mellom nevnte magnet og nevnte Hall effekt sensor når nevnte vingelabb krysses av nevnte vingedetektor .

11. Anordning i henhold til krav 10, karakterisert ved at den omfatter tre vinger, hvorav to er anordnet ved motsatte ender til den faste banen til elementbevegelsen og den tredje vingen er anordnet derimellom, idet hver av nevnte vinge anordnet på motsatte ender av den faste banen til elementbevegelsen har en uttagning i toppen av seg for å danne et par med vingelabber av ulik mengde, idet den lengste av nevnte vingelabber er anordnet på utsiden av den korteste av nevnte vingelabber og hvorved; nevnte vingedetektor omfatter et par magneter og et par tilhørende Hall effekt sensorer motstående til disse, idet avstanden mellom magnetene er kortere enn lengden til den lengste av de to vingelabbene til de to ytterste vingene slik at ved passasje av den lengste av vingelabbene til hver av paret av vinger på de motsatte endene av banen til det faste elementets bevegelse, så vil utgangssignalet fra begge Hall effekt sensorene til nevnte vingedetektor endre logisk tilstand, og derved angi slutten på det bevegelige elements forflytnings-endringer.

12. Automatisk dynamisk feilkompensator for et servoposisjoneringssystem for nøyaktig å drive et bevegelig element langs en bestemt bane, karakterisert ved at den omfatter: en tilbakekoplingskonduktor som reagerer på bevegelsen til det bevegelige elementet langs nevnte faste bane gir et elektrisk signal som varierer i samsvar med avstanden av elementbevegelse langs nevnte bane; en posisjonsbekrefter båret av nevnte bevegelige element slik at det reagerer på bevegelsen til det bevegelige elementet langs nevnte bane og gir elektrisk signal ved passasje av nevnte bevegelige element forbi en kjent lokalisering på nevnte forutbestemte bane; og en tilbakekoplingsprosessor som omfatter en første krets koplet til en nevnt tilbakekoplingstransduktor for å gi en posisjonstelling som er representativ for det bevegelige elementets posisjon i samsvar med nevnte tilbakekoplingstransduktors utgangssignal; en andre krets koplet til nevnte posisjonsbekrefter for å gi et statussignal som indikerer passasjen til nevnte bevegelige element forbi nevnte kjente lokalisering, og for å gi et tidssignal som indikerer tidspunktet hvorved nevnte passasje fant sted; og en tredje krets koplet til nevnte første og andre kretser for å beregne den nominelle posisjonen til det bevegelige elementet i tidspunktet representert ved tidssignalet og for å beregne posisjonsfeilen mellom den nominelle bevegelige posisjonen og den nøyaktige posisjonen til det bevegelige elementet i tidspunktet representert ved nevnte tidssignal og nevnte tredje krets kompenserer den nominelle posisjonen til det bevegelige elementet i samsvar med feildifferansen mellom den nominelle posisjonen til det bevegelige elementet og nevnte nøyaktige posisjon til det bevegelige elementet.

13. Anordning i henhold til krav 12, karakterisert ved at nevnte posisjonsbekrefter omfatter: en hovedsakelig temperaturuavhengig, magnetisk permeabel vinge, nøyaktig fastgjort på en bestemt lokalisering på nevnte faste bane; og i det minste en vingedetektor båret av nevnte bevegelige element for å detektere passasjen til en vinge.

14. Anordningen i henhold til krav 13, karakterisert ved at nevnte vingedetektor omfatter: et hus som har en langsgående spalte anordnet for å motta nevnte vinge ved passasje av nevnte vingedetektor forbi nevnte vinge; en magnet anordnet i nevnte hus, slik at banen tilmagnetisk fluks er perpendikulær på husspalten; en Hall effekt sensor anordnet i nevnte hus på motsatt side av nevnte magnet for å gi et elektrisk signal hvis utgangstilstand endres ved passasjen av nevnte vinge mellom nevnte magnet og nevnte spalte; og og en sender for å transmittere Hall effekt sensorens utgangssignal i nevnte tilbakekoplingsprosessor.

15. En forbedret tilbakekoplingssystem , karakterisert ved at det omfatter i kombinasjon, en resolvereksiteringsinnretning for å eksitere resolverens stasjonære viklinger med et par signaler hvis faser er endret fra hverandre; et filter for å filtrere signalet indisert i resolverens rotorvikling; en null gjennomgangsdetektor for å sende ut et signal hver gang resolverrotorens viklingssignal gjennomgår en nullgjennomgang; en første lås som har hver av sine innganger matet med en av de N (hvor N er et helt tall) lavere ordensbit til en N + X bit (hvor X er et helt tall mindre enn N) digitalt frekvenssignal og har sin klokkeinngang matet med utgangen fra null gjennomgangsdetektoren for derved å lagre den logiske tilstanden til hver av de N lavere ordens bit ved opptreden av et nullgjennomgangssignal for å gi en N bit posisjonstelling som indikerer resolverens posisjon når nevnte første lås blir tatt utvalg av; og hvorved nevnte forbedring omfatter: en andre lås som har hver av sine innganger matet med en av de høyere ordens X bit til N + X digital frekvenssignalet og har sin klokkeinngang matet med nullgjennomgangsdetektorens utgangssignal for å lagre den logiske tilstanden til hver av de høyere X for derved å gi en X bit tidstelling som indikerer tidspunktet hvorved resolverens nullgjennomgang fant sted for derved å muliggjøre mer nøyaktig bestemmelse av/ resolverposisjonen i et hvert tidsøyeblikk.

16. Fremgangsmåte for automatisk og dynamisk å justere for posisjonsfeil som oppstår under driften av et servo drivsystem som driver et bevegelig element langs en fast bane i samsvar med et forutbestemt program, karakterisert ved at fremgangsmåten omfatter følgende trinn: a) nøyaktig bekreftelse av passasjen til nevnte bevegelige element forbi en nøyaktig kjent lokalisering på nevnte faste bane; b) beregning av den indikerte posisjonen av nevnte bevegelige element i tidspunktet nevnte bevegelige element passerte nevnte lokalisering på nevnte forutbestemte bane; c) etablering av en feilverdi i samsvar med differansen mellom den indikerte posisjonen til det bevegelige elementet i tidspunktet hvor nevnte bevegelige element passerte nevnte lokalisering og den nøyaktige posisjonen til det bevegelige elementet i tidspunktet for passasjen av nevnte nøyaktig kjente lokalisering; og d) justering av den beregnede indikerte posisjonen til det bevegelige elementet i samsvar med den etablerte feilverdien.

17. Fremgangsmåten i henhold til krav 16, karakterisert ved at nevnte nominelle posisjon til det bevegelige elementet blir beregnet av fremgangsmåten som omfatter følgende trinn: a) utvelging av prøver av den nominelle posisjonen til det bevegelige elementet ved hvert av flere intervaller under dets bevegelse langs nevnte faste bane; b) bestemme det bevegelige elementets hastighet ved hvert utvalgsintervall; c) beregne en statistisk hastighet for det bevegelige elementet ved hvert av de utvalgte intervaller; og d) bestemme den indikerte posisjonen til det bevegelige elementet i tidspunktet for det bevegelige elements passasje av nevnte lokalisering i samsvar med nevnte beregnede statistiske hastighet.

18. Fremgangsmåte for automatisk og dynamisk å justere for posisjonsfeil som oppstår under driften av et servo drivsystem som driver et bevegelig element langs en fast bane i samsvar med et forutbestemt program karakterisert ved at den omfatter følgende trinn: a) nøyaktig bekreftelse av passasjen til det nevnte bevegelige element forbi en første nøyaktig kjent lokalisering på nevnte faste bane; b) nøyaktig bekreftelse av passasjen til nevnte bevegelige element forbi en andre nøyaktig kjent lokalisering på nevnte faste bane; c) beregning av den nominelle posisjonen til det bevegelige elementet i tidspunktet nevnte bevegelige element passerte nevnte første lokalisering på nevnte faste bane; d) beregning av den nominelle posisjon til det bevegelige elementet i tidspunktet nevnte bevegelige element passerte nevnte andre lokalisering på nevnte faste bane; e) etablering av en første feilverdi i samsvar med differansen mellom den nominelle posisjonen til det bevegelige elementet i tidspunktet når nevnte bevegelige element passerte nevnte første lokalisering, og den nøyaktige posisjonen til det bevegelige elementet i tidspunktet for passasje av nevnte første lokalisering; f) etablering av en andre feilverdi i samsvar med differansen mellom den nominelle distansen mellom den nominelle posisjonen til det bevegelige element i tidspunktet nevnte bevegelige element passerte nevnte første lokalisering på nevnte faste bane og tidspunktet nevnte bevegelige element passerte nevnte andre lokalisering på nevnte faste bane og den virkelige distansen mellom nevnte første og andre lokaliseringer; g) generering av et feilsignal dersom et av nevnte første og andre feilverdier overskrider et første og andre forutbestemte grense; og h) justering av den beregnede nominelle posisjonen til det bevegelige elementet i samsvar med nevnte første feilverdi når nevnte første og andre feilverdier hver er mindre enn nevnte første og andre forutbestemte verdier.

19. Kombinasjon av et tilbakekoplingssystem, karakterisert ved at det omfatter en resolver, en resolvereksiteringsinnretning for å eksitere resolverens stasjonære virkninger med et par signaler, som hver er fasedreid fra det andre, et filter for å filtrere signaler som induseres i resolverens rotorvikling, en nullgjennomgangsdetektor for å sende ut et signal hver gang resolverrotorens viklingssignal gjennomgår en nullgjennomgang, og en posisjonslås som har hver av sine endeinnganger matet med et N bit digitalt frekveknssignal og har sineklokkeinnganger matet med utgangssignalet fra nullgjennomgangsdetektoren for derved å lokalisere den logiske tilstanden til hver av de N bit til frekvenssignalet ved opptredenen av et nullgjennomgangssignal for å gi en N bit posisjons- som indikerer resolverens posisjon når nevnte lås blir tatt utvalgsprøver av av en datamaskin, og forbedringen omfatter: en tidsgiver for periodisk undersø kelse av hvorvidt nevnte lås er blitt tatt prøver av av datamaskinen innenfor et forutbestemt intervall og ut-sendelse av et advarselsignal dersom nevnte tidsgiver ikke er blitt tatt prøver av innenfor nevnte forutbestemte intervall.

20. Styresystem for å styre bevegelsen til et bevegelig element som følger en forutbestemt bane om-fattende en interpolator for å generere posisjonskommandoer som indikerer den ønskede banen til elementets bevegelse, en tilbakekoplingstransduktor som, når den blir tatt prøver av, gir en posisjonstelling som indikerer bevegelige elementers posisjon, og en servo driv-innretning for å bevege det bevegelige elementet i samsvar med en posisjonskommando, karakterisert ved: en første rkets for å opptegne tiden ved hvilket tilbakekoplingstransduktoren blir tatt prøver av; en andre krets koplet til den første kretsen for å normalisere hver av posisjonstellinaene frembragt ved flere likt adskilte intervaller og statisk gjennomsnittsberegning av de normaliserte posisjonstellingene for å gi et tilbakekoplet transduktorindikert linjeposisjons-forhold for å muliggjøre en nøyaktig indikert resolver-posis j onstelling i et forutbestemt tidspunkt; og en tredje krets koplet til nevnte første og andre kretser for å generere posisjonskommando for å styre elementbevegelsen i samsvar med differansen mellom nevnte foreskrevne elementbevegelse i nevnte forutbestemte tidspunkt og en indikerende elementposisjon bestemt av den tilbakekoplede konduktor-indikerte linjeposisjonen og nevnte forutbestemte tidspunkt.