DE2264323C3 - Vorrichtung zur Verzögerung der Bewegung einer Last durch Steuerung der Bremsung ihres Antriebs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verzögerung der Bewegung einer Last auf einem vorbestimmten Weg bis in eine Zielposition durch Steuerung der Bremsung ihres Antriebs, bei der mittels eines von gleichmäßig beabstandeten Wegmarken am vorbestimmten Weg abgeleiteten Taktes eine dem jeweils verbleibenden Restweg analoge und eine die jeweilige Istgeschwindigkeit kennzeichnende Größe zur Steuerung des Bremsvorganges abgeleitet wird.

Eine Steuerung der Bremsung von Antrieben, durch die die Bewegung einer Last auf einem vorbestimmten Weg bis in den Ruhezustand verzögert wird, erfolgt beispielsweise zum Zwecke der genauen Beförderung von magnetischen oder optischen Leseköpfen, Werkstücken oder auch Aufzügen mit schnellstmöglicher und günstigster Geschwindigkeit in die Zielposition. Dabei sind Anforderungen verschiedener Art zu erfüllen, die beispielsweise die Vermeidung eines übermäßigen Überschwingens der Last an der Zielposition oder die Vermeidung von Korrekturschritten betreffen, die durch ungenaues Erreichen der Zielposition erforderlich werden können. Solche Störungseinflüsse können einerseits durch d«e Masse der zu befördernden Last, andererseits auch durch unregelmäßige Reibungseinflüsse während des Bremsvorgangs verursacht werden. Es ist bereits bekannt (s. zum Beispiel DE-AS 11 00 898), Verzögerungssteuerungen zur Erreichung einer Zielposition bei Anstrebung optimaler Bedingungen von unterschiedlichen Startpositionen aus derart durchzuführen, daß man den Bremsvorgang einer die

ίο optimale Bremsverzögerung kennzeichnenden parabolischen Bremscharakteristik annähert Es ist ferner bekannt (s. zum Beispiel DE-AS 15 88 074), die parabolische BremscharaJcteristik dadurch zu erreichen, daß man einen mittels Taktung des Weges abgeleiteten

is dem jeweils verbleibenden Restweg analogen Wert radiziert Auf diese Weise erhält man stets eine die gemäß der parabolischen Bremsverzögerung vorgegebene Geschwindigkeit für den Restweg kennzeichnende Sollgröße, da bekanntlich Geschwindigkeit und Weg über eine parabolische Funktion zusammenhängen. Diese Sollgröße ermöglicht dann einen Regelvorgang zur Nachstellung der jeweiligen Istgeschwindigkeit auf den Sollwert

Die bekannten Vorrichtungen zur Annäherung der

Bewegung einer Last bei der Verzögerung an die optimale parabolische Bremscharakteristik weisen jedoch verschiedene Nachteile auf. Sie sind mit einer nur im optimalen Falle erreichbaren relativ geringen Genauigkeit unter einem sehr hohen schaltungstechni sehen Aufwand durchzuführen, ferner zeigt sich, daß trotz praktisch fehlerfrei arbeitender Schaltungsanordnungen die angestrebte Zielposition auch bei der parabolischen Bremscharakteristik nur fehlerhaft erreicht wird, da bei der Bremsung unvermeidliche Toleranzen der Reibungseinflüsse auftreten, deren Auswirkungen natürlich auch durch sehr genau arbeitende Schaltungen nicht zu kompensieren sind. Außerdem ist die genaue Nachbildung 'lcr Bremsparabel in der Praxis nicht möglich, da die Signale zur Erzeugung dieses Verlaufs zunächst digital erzeugt werden, denn aus dem durch die bewegte Last zurückgelegten Weg lassen sich bei erträglichem Aufwand nur digitale Werte durch Auswertung von Taktsignalen ableiten. Demgemäß wird auch bei Umformung der digitalen Werte in analoge Werte letztlich ein solcher parabolischer Verlauf der Bremscharakteristik das Ergebnis sein, der stufenförmig angenähert ist. Auch bei feinster Stufung, deren Auflösung durch die Taktunterteilung des zurückgeleg ten Weges vorgegeben ist, ergeben sich dann Unge- nauigkeiten, die das einwandfreie Erreichen des angestrebten Zielpunktes ohne zusätzliche Korrekturen unmöglich machen.

Ein Anwendungsfall von Steuerungen der hier

betrachteten Art, bei dem höchste Genauigkeit bei wirtschaftlichster Arbeitsweise gefordert wird, ist beispielsweise der Transport von Schreibköpfen in Datenverarbeitungsanlagen. Derartige Bewegungen müssen im Sinne einer Beibehaltung der durch

μ elektronische Datenverarbeitung möglichen Betriebsgeschwindigkeit mit höchstmöglicher Geschwindigkeit erfolgen und an einer vorgegebenen Stelle mit höchster Genauigkeit innerhalb möglichst kurzer Zeit zum Stillstand kommen, um beispielsweise in einem Daten drucker ein einheitliches und durch weitere elektroni sche Einrichtungen auswertbares Schriftbild zu erhalten. Bei Antrieben dieser Art wird zur Erhöhung der Genauigkeit meist ein zweistufiger Betrieb der Verzö-

gerung durchgeführt. Zunächst wird der Druckkopf aus der Normalgeschwindigkeit bis zu einer bestimmten Stelle vor der eigentlichen Zielposition abgebremst und dann der Antrieb auf die sogenannte Schleichgeschwindigkeit umgeschaltet Der noch verbleibende relativ kurze Restweg wird dann mit Schleichgeschwindigkeit durchgeführt, und bei kürzestmöglichem Abstand vor der Zielposition wird eine Bremsvorrichtung eingeschaltet, die den Druckkopf in der Zielposition stillsetzt. Diese Vorrichtung erfordert also eine relativ geringe ι ο Genauigkeit für die Schleichgeschwindigkeit, jedoch eine hohe Genauigkeit zur Erreichung eines vorgegebenen Punktes, an dem die Schleichgeschwindigkeit einsetzen soll. Werden hier größere Ungenauigkeiten zugelassen, so wird die Zeit bis zum Erreichen der !5 Zielposition verlängert Unabhängig davon, ob der letztlich erreichte Ruhezustand oder bereits der Anfangspunkt des Schleichbetriebs als Zielposition anzusehen sind, muß auch hier eine hohe Bremsgenauigkeit verwirklicht werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht dar'ru eine Vorrichtung anzugeben, durch die es möglich wird, bei geringstmöglichem Aufwand, jedoch hoher Genauigkeit ein einwandfreies Erreichen einer vorgegebenen Position einer bewegten Last auf einem vorbestimmten Weg zu gewährleisten.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist zur Lösung dieser Aufgabe gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildet

Die Erfindung nutzt die Tatsache, daß ein geradliniger Verlauf der Bremscharakteristik mit einer geringfügigen Zeitverzögerung gegenüber dem parabolischen Verlauf in Kauf genommen werden kann, wenn dadurch gewährleistet ist, daß die angestrebte Zielposition genauer erreicht werden kann als bei einer parabolisehen Bremscharakteristik. Für den Verlauf der Bremscharakteristik gibt das Verhältnis zwischen Restweg und jeweils verbleibender Geschwindigkeit die Steigung in einem jeweils in Betracht kommenden Punkt an. Wird nun als vorgegebener Wert ein konstantes Verhältnis zwischen Restweg und Geschwindigkeit verwendet, so bedeutet dies, daß eine lineare Bremscharakteristik vorgegeben wird. Durch die Größe des gewählten konstanten Wertes kann die Steigung der-die lineare Bremscharakt&ristik wiedergebenden Geraden gegenüber der optimalen Bremsparabel bestimmt werden. Wird nun aus dem jeweiligen Analogwert des Restweges und der Istgeschwindigkeit ein Verhältnis gebildet und dieses mit dem vorgegebenen konstanten Wert verglichen, so ist eine Aussage darüber möglich, wie weit der jeweilige Augenblickswert der Geschwindigkeit von dem durch den linearen Verlauf der Bremscharakteristik vorgegebenen Geschwindigkeitswert abweicht, so daß eine entsprechende Korrektur durchgeführt werden kann. Erfolgt dieser ss Vorgang taktgesteuert so ist eine Geschwindigkeitskorrektur während einzelner Taktintervalle möglich, so daß sich letztlich ein Bremsvorgang einstellt, der stufenförmig der vorgegebenen Bremsgeraden angenähert ISt.

Diese stufenförmige Annäherung bringt infolge des linearen Verlaufs der Bremscharakteristik nicht derart große Fehler und einen derart hohen Aufwand mit sich wie die stufenförmige Annäherung einer Parabel. Die stufenförmige Annäherung einer Parabel bei zwar konstantem Bremsmomem ist nämlich infolge einer erforderlichen parabolisch sich ändernden Steuergröße schwieriger als die stufenförmige Annäherung einer Bremsgeraden. Die hier veränderliche Beschleunigung ergibt sich ohne besondere Steuergröße durch die taktgesteuerte Einstellung des Bremssignals von selbst Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt also darin, daß die Steuerung der Bremscharakteristik bei linearem Verlauf unter sehr geringem Aufwand mit sehr hoher Genauigkeit durchgeführt werden kann, so daß eine geringfügige zeitliche Verlängerung des Bremsvorgangs bis zum Erreichen der Zielposition in Kauf genommen werden kann. Femer ist keine besondere Taktsteuerung für den Bremsvorgang erforderlich, da der Bremsvorgang durch den vom Weg geschwindigkeitsabhängig abgeleiteten Takt gesteuert wird.

Durch die Anwendung einer linearen Bremscharakteristik ist es außerdem ohne zusätzlichen Aufwand möglich, den Einsatzpunkt des Bremsvorganges automatisch zu kennzeichnen, da der nach der Erfindung durchgeführte Vergleich jeden Schnittpunkt der Geschwindigkeit-Weg-Charakteristik mit <»«r Bremsgeraden signalisiert Da die Bremsgerade in dieser Charakteristik den Einsatzpunkt der Bremsung mit dem der Zielposition entsprechenden Endpunkt verbindet, tritt dieses Kriterium bei Wegstrecken, die langer als der vorbestimmte Verzögerungsweg sind, automatisch beim ersten Durchlaufen der Bremsgeraden auf. Dies gilt wie noch beschrieben wird, bei entsprechender Steigung der Bremsgeraden aber auch für kürzere Wegstrecken, bei denen die Bremsgerade von der noch ansteigenden Geschwindigkeit-Weg-Charakteristik durchlaufen wird.

Vorteilhaft wird ein vorgegebenes Verhältnis entsprechend einer die ideale parabolische Verzögerungscharakteristik schneidenden linearen Verzögerungscharakteristik angewendet Dadurch ist es möglich, den tatsächlich erreichten Zielort sehr nahe dem Endpunkt einer parabolischen Bremscharakteristik anzuordnen. Dadurch, daß die lineare Bremscharakteristik den parabolischen Verlauf schneidet, ist also zunächst ein weitgehendes Angleichen des Bremsvorgangs an den parabolischen Verlauf durch Erzeugung eines konstanten Dauerbremsmoments möglich, bis durch die Auswertung des genannten Vergleichs bei Erreichen eines bestimmten noch verbleibenden Restweges und einer bestimmten Geschwindigkeit der Schnittpunkt der linearen Charakteristik mit der parabolischen Charakteristik festgestellt wird. Von diesem Zeitpunkt an, der dem tatsächlich zu erreichenden Zielort relativ nahe liegen kann, wird die Bremsung dann entsprechend dem linearen Verlauf weiter geregelt

Zur Erzeugung des Verhältnisses zwischen Restweg und Istgeschwindigkeit wird mit dem Kondensator eine Integration der dem Restweg analogen Größe über jeweils eine Taktperiode durchgeführt Durch die Integration wird das Produkt zwischen der dem Restweg analogen Größe und der auf die jeweilige Taktperiode entfallenden Zeit gebildet das dem Verhältnis zwischen Restweg und Istgeschwindigkeit entspricht, da die Zoit einer Taktperiode der Istgeschwindigkeit umgekehrt proportional und die auf die Taktperiode entfallende Weglänge konstant ist Auf diese Weise können sehr einfache Schaltelemente mit Speichereigenschaften zur Darstellung der dem Verhältnis zwischen Restweg und jeweiligen Istgeschwindigkeit proportionalen Größe verwendet werden, so daß aufwendigere Schaltungsanordnungen, die etwa eine Radizierung durchführen, vermieden werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Integration über jeweils eine halbe

Taktperiode durchzuführen, sofern die Anfangs- und die Endflanken der Taktimpulse mit hinreichender Genauigkeit auswertbar sind.

Der Kondensator kann während aufeinanderfolgender Taktperioden abwechselnd aufgeladen und entladen werden.

Ein Ausfiihrungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Prinzipbild einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Darstellung von Signalverläufen in der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 und

Fig.3 eine Darstellung von Bewegungen in einem Geschwindigkeit?- Weg- Diagramm.

in Fig. t ist ein Prinzipschaltbild einer Anordnung zur Durchführung eines Bremsvorgangs mit einer Charakteristik in Form einer Bremsgeraden dargestellt. Eine Anordnung dieser Art kann zur Bremsung beliebiger Lasten verwendet werden, die über einen vorgegebenen Weg an einer Zielposition zum Stillstand gebracht werden sollen. Ein besonders wichtiges Anwendungsbeispiel ist der Transport eines Schreibkopfes in einem Datendrucker, anhand eines solchen Anwendungsfalls wird die Erfindung im folgenden beschrieben.

Eine einen Arbeitstakt erzeugende Vorrichtung 10 liefert Taktsignale, die bezüglich des Weges gleichmäßig beabstandet sind, deren zeitlicher Abstand jedoch entsprechend der Geschwindigkeit der bewegten Last veränderlich ist. Die Taktsignale können beispielsweise durch einen Wandler erzeugt werden, der abhängig von der Bewegung der Last mit magnetischen optischen oder mechanischen Impulsen beaufschlagt wird. Eine derartige Vorrichtung kann in einfacher Weise als eine mit der Drehzahl des Antriebs rotierende Scheibe ausgebildet sein, die an ihrem Umfang in regelmäßigen Abständen Löcher aufweist, durch die hindurch eine Lichtquelle auf eine Fotozelle einwirkt. Die Fotozelle liefert dann elektrische Taktsignale, deren Frequenz von der Drehgeschwindigkeit der Lochscheibe abhängig ist.

Die Taktsignale werden auf einen Zähler 12 geleitet. Hcct»n 7ählprttanH Hip jpwpiliop lctnncitinn K>7W ripn

jeweils zurückgelegten Weg angibt. Ferner ist ein Zielpositionsgeber 13 vorgesehen, in den die Zielpositiop. beispielsweise über ein Tastenfeld oder eine elektronische Steuerung als ein der Summe der Taktimpulse des Gesamtweges entsprechender Wert eingegeben wird. Förden Betrieb eines Schreibkopfes in einem Datendrucker ergibt sich die Zielposition meist aus Schaltbefehlen der Schreibsteuerung der zugeordneten Datenverarteitungsmaschine, so daß dann der Zielpositionsgeber 13 eine zur Datenverarbeitungsmaschine gehörende Schaltungsanordnung sein kann. Die Ausgangssignale des Zählers 12 und des Zielpositionsgebers 13 werden auf eine Subtrahierschaltung 14 geleitet deren Ausgangssignal die Differenz ihrer beiden Eingangssignale angibt Die Differenz zwischen Istposition und Zielposition entspricht dem jeweils noch zurückzulegenden Restweg. Dieses digitale Signal wird einem Digital-Analog-Wandler 15 zugeführt der ein Analogsignal abgibt das direkt proportional dem noch zurückzulegenden Restweg ist

Das analoge Ausgangssignal des Digital-Analog-Wandlers 15 dient zur Einstellung des Arbeitspunktes einer Konstantstromquelle 16, die mit einem Kondensator 17 verbunden ist. Dieser wird mit einem eingeprägten Konstantstrom aufgeladen, dessen Stärke dem analogen Ausgangssignal des Digital-Analog-Wandlers 15 proportional ist. Die Ladespannung am Kondensato 17 steigt demzufolge von einem Anfangs wert ausge hend linear an, so daß bei abwechselnder Auf- un< Entladung ein sägezahnförmiger Spannungsverlaul an Kondensator 17 entsteht. Dem Kondensator 17 is hierzu eine Schaltervorrichtung 18 parallel geschaltet die ichematisch als Arbeitskontakt dargestellt ist un< über eine mit den positiven Flanken der Taktimpulsi gesteuerte bistabile Schaltung 19 während jede

ι« zweiten Taktperiode wirksam wird, so daß de Kondensator 17 abhängig vom Arbeitstakt abwech welnd aufgeladen und entladen wird.

Die Ladespannung Uc des Kondensators 17 wire zusammen mit einer Referenzspannung Ur eine

ι. Vergleichsschaltung 20 zugeführt. Diese gibt eir Ausgangssignal an eine von der bistabilen Schaltung I' gesteuerte weitere bistabile Schaltung 21 ab, wenn di Ladespanung Uc des Kondensators 17 kleiner als di Referenzspannung Ur ist. Die bistabile Schaltung 2 arbeitet als Bremssteuerschaltung und gibt an ihren Ausgang 22 ein Signal ab, das für seine Dauer eini Bremsung des Antriebs eines Schreibkopfes bewirkt.

Die bistabile Schaltung 21 hat einen mit de Vergleicherschaltung 20 verbundenen vorbereitender

r, Eingang und einen mit der ersten bistabilen Schaltunj 19 verbundenen auslösenden Eingang. Wie nocl beschrieben wird, erfolgt an ihrem Ausgang 22 eir Signalw4.thsel. wenn ein Ausgangssignal der Ver gleicherschaltung 20 vorhanden ist und ein Signalüber

jo gang an dem zugeordneten Ausgang der erster bistabilen Schaltung 19 erfolgt. Der Ausgang 22 nimm also abhängig vom Umschalten der bistabilen Schaltung 19 den Ausgangszustand der Vergleicherschaltung 2( an.

r, Mit der in F i g. 1 gezeigten Schaltung wird ein« Bremsung mit linearer Bremscharakteristik dadurcl erzeugt, daß das den jeweiligen Restweg angebende analoge Ausgangssignal des Digital-Analog-Wandler: 15 an der Konstantstromquelle 16 einen konstanter Ladestrom einstellt, der mit dem Kondensator 17 übe jeweils eine Taktperiode integriert wird und zu eine KnnHensatnrladiiniT führt Heren Snanmimr I Ir· ipu/pil< das Verhältnis zwischen der Istgeschwindigkeit unc dem verbleibenden Restweg angibt Dies hat sein«

.τ. Ursache darin, daß die im Kondensator 17 wahrem einer Taktperiode angesammelte Ladung einen Wer hat. der das Produkt des konstanten Ladestroms und dei jeweiligen, auf eine Taktperiode entfallenden Zeit ist Da das auf eine Taktperiode entfallende Wegelemen konstant ist, gibt die Kondensatorladung bzw. die Kondensatorspannung Uc also das Verhältnis zwischen Restweg und Istgeschwindigkeit an, denn die auf eine Taktperiode entfallende Zeit ist der Istgeschwindigkei' dann umgekehrt proportional. Wird die Kondensator spannung Uc und gleichzeitig die konstante Referenz spannung Ur der Vergleicherschaltung 20 zugeführt « kann diese in einfacher Weise ein Kriterium darüber liefern, wie weit die Kondensatorspannung Uc, d. h. da« Verhältnis zwischen Istgeschwindigkeit und Restweg

v) von einem vorgegebenen und konstanten Wert, also vor einer vorgegebenen Bremsgeraden, abweicht Liegt die Kondensatorspannung Uc über der Referenzspannung Ur, so kann dieses Kriterium einer Bremscharakteristik mit einer gegenüber der vorgegebenen Bremsgeradet zu starken Neigung zugeordnet werden, und es wire kein Bremssignal über die Bremssteuerschaltung 2 erzeugt Der Antrieb des Schreibkopfes bzw. der zi verzögernden Last hat dann Freilauf, bis der Zustanc

eintritt, daß die Kondensatorspannung Uc gleich oder kleiner als die Referenzspannung Ur wild. Dieses Kriterium kann einer Bremscharakteristik mit einer gegenüber der vorgegebenen Bremsgeraden zu geringen Neigung zugeordnet werden, so daß ein entspre- > chendes Ausgangssignal der Vergleicherschaltung 20 taktgesteuert über die Bremssteuerschaltung 21 und dereh Ausgang 22 als Bremssignal auf den Antrieb geleitet werden kann.

In Fig. 2 sind Signalverläufe dargestellt, die das κι Verständnis der Funktion einer Anordnung nach F i g. I erleichtern. Diese Signalverläufe sind jeweils mit dem Bezugszeichen versehen, das in F i g. I für die betreffende Funktionseinheil gewählt ist.

Oer Signalverlauf 10 gibt die Taktimpulse wieder, die ι ■> von der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung 10 geliefert werden. Die jeweilige Taktperiode TPentspricht einem Taktimpuls mit darauf folgender Taktimpulspause. Es ist zu erkennen, daß bei dem in H ι g. 2 gewählten Beispiel infolge einer Bewegungsverzögerung die Taktperioden von links nach rechts länger werden.

Der Signalverlauf 19 kennzeichnet die Arbeitsweise der ersten bistabilen Schaltung 19. Diese wird jeweils mit der positiven Flanke der Taktimpulse umgesteuert, so daß sie die Schaltervorrichtung 18 in einer 2i entsprechenden Weise steuert, wie aus einem Vergleich der Signalverläufe 18 und 19 in Fig. 2 zu erkennen ist. Damit wird auch unmittelbar klar, wie der Kondensator 17 abhängig von der Betriebsstellung der Schaltervorrichtung 18 laufend aufgeladen und entladen wird. In Fi g. £ ist der Signalverlauf 17 als die Spannung Uc des Kondensators dargestellt, die einen im wesentlichen sägezahnförmigen Verlauf hat. Durch den mit der Konstantstromquelle 16 eingeprägten konstanten Ladestrom ist der Verlauf der Kondensatorspannung Uc S5 während der Aufladungen linear, während der Entladungen kann dieser Verlauf durch in Fig. 1 nicht besonders dargestellte Schaltelemente so beschleunigt werden, daß er gleichfalls praktisch linear ist.

In Fig.2 ist die Kondensatorspannung Uc in ihrer Lage relativ zu der konstanten Referenzspannung Ur rliiriTpQtplit Γϊργ pretp I cinPUAfo^no npc icrtnHpnciitnre

17 führt zu einer Kondensatorspannung Uc. die unter der Referenzspannung Ur liegt, so daß an der Vergleicherschaltung 20 ein Ausgangssignal bestehen 4S bleibt, das bei dem in F i g. 2 dargestellten Beispiel einer Verzögerung der betrachteten Bewegung bereits vorhanden war. Entsprechend existiert auch am Ausgang 22 ein Bremssignal, das durch den mit der bistabilen Schaltung 19 verbundenen auslösenden Eingang der bistabilen Bremssteuerschaltung 21 zuvor in nicht dargestellter, jedoch aus den in F i g. 2 gezeigten Zusammenhängen verständlicherweise eingeleitet wurde.

Auf die in der zweiten in F i g. 2 dargestellten Taktperiode liegende Entladung folgt eine erneute Aufladung des Kondensators 17, die infolge der weiteren Verzögerung der betrachteten Bewegung zu einer Kondensatorspannung Uc führt, die über der Referenzspannung Ur liegt. Aus F i g. 2 geht hervor, daß für die Dauer dieses Kriteriums eine Signaländerung am Ausgang der Vergleicherschaltung 20 erfolgt, die über den vorbereitenden Eingang der Bremssteuerschaltung 21 jedoch -erst mit dem nächsten Umschalten der bistabilen Schaltung 19 am auslösenden Eingang eine Änderung des Bremssignals am Ausgang 22 hervorruft, die eine Steuerung des Antriebs in den Freilaufzustand zur Folge hat.

Durch den Freilauf des Antriebs werden nun die Taktperioden des Signalsverlaufs 10 wieder verkürzt, so daß jeweils abhängig von der Länge des verbleibenden Restweges auf die in Fig. 2 dargestellten Vorgänge wieder ein Zustand folgen kann, in dem die Kondensatorspannung Uc unter der Referenzspannung Ur liegt. Es erfolgt dann in nunmehr verständlicher Weise eine Umschaltung des Signals am Ausgang 22 vom Freilaufzustand in den Bremszustand, und zwar für das dargestellte Beispiel abhängig von einer negativen Flanke des Signalverlaufs 19.

In Fig. 3 ist ein Geschwindigkeit-Weg-Diagramm entsprechend einer Funktion v=f(W) dargestellt, das die Bewegung einer angetriebenen Last zwischen eiritr Startposition A und einer Zielposition Ewiedergibt, Die Anfangsbeschleunigung der Last erfolgt längs einer parabolischen Beschleunigungscharakteristik bis zum Erreichen einer als Beispiel angenommenen Höchstgeschwindigkeit ν I. die dann zwischen den Punkten tf und Cbeibehalten wird. Bei Punkt Csetzt eine Verzögerung über einen vorgegebenen Restweg RlVl ein, die längs der Linie CDE verläuft und die Last im Zielpunkt Ezum Stillstand bringt. Wird nun mittels einer Anordnung der in F i g. I gezeigten Art laufend eine Überwachung des Verhältnisses zwischen Istgeschwindigkeit und Restweg durchgeführt, so wird beim Schnittpunkt der horizontal verlaufenden Linie BC im Punkt C mit der Linie CDE eine Zustandsänderung am Ausgang der Vergleicherschaltung 20 eintreten, da am Punkt Cdie Bremsgerade CEIiegt und das Verhältnis zwischen Istgeschwindigkeit und Restweg dann dem durch die Neigung der Bremsgeraden CE vorgegebenen Wert entspricht. Dies kann auf in F i g. 1 nicht dargestellte Weise als Kriterium für den Einsatz der Bremsung gewertet werden, d. h., es ist ein automatisches Einsetzen des Bremsvorgangs möglich. Ebenso ist es jedoch auch möglich, an beliebigen anderen Stellen während des Hochgeschwindigkeitsbetriebes eine Bremsung einsetzen zu lassen, wenn der Zielpunkt E mit dem in F i g. 1 gezeigten Zielpositionsgeber 13 entsprechend festgelegt wurde. In jedem Fall ist der Einsatzpunkt der Bremsung abhängig vnn HfT Νρϊσιιηυ Her RrpmcgpraHpn CF aiitnmaticrh dann gegeben, wenn die Gerade BC die Bremsgerade CFschneidet.

Bei Punkt C wird ein Bremssignal erzeugt, das zunächst kontinuierlich vorhanden bleibt, da der nun erreichte Bereich des Restweges RW \ eine gegenüber der Bezugsspannung L/rkleinere Kondensatorspannung Uc hervorruft. Durch das nun konstante Bremsmoment wird zunächst im Bereich CD die ideale Bremsparabel durchlaufen. Erst wenn die Geschwindigkeit so weit abgesunken ist, daß bei dem dann noch verbleibenden Restweg eine wieder über dem durch die Referenzspannung Ur vorgegebenen Wert liegende Kondensatorspannung Uc infolge langer Ladezeit durch geringe Geschwindigkeit entsteht, wird das Bremssignal am Ausgang 22 der Brernssteuerschaltung 21 unterbrochen und die mit der zu befördernden Last gekoppelte Antriebsvorrichtung in den Freilauf geführt. Dieser Zustand bleibt so lange erhalten, bis wiederum die Bremsgerade CEgeschnitten wird und am Kondensator 17 eine Spannung Uc entsteht, die unter der Bezugsspannung Ur liegt. Dann wird wieder ein Bremssignal erzeugt das die Bremsung im Sinne einer Einhaltung der linearen Bremscharakteristik CEsteuert. Dieser stufenartig mit kleinen Parabeielementen abfallende Vorgang setzt sich fort bis zum Erreichen des Zielpunktes E

Es ist zu erkennen, daß mit einer sehr einfach und größtenteils aus digitalen Einheiten aufgebauten Anordnung der in Fig. I gezeigten Art eine sehr genaue Steuerung insbesondere im letzten Teil (Abschnitt D£in F i g. 3) einer Bremsrharakieristik erreicht werden kann, wobei zu beachten ist, daß die dafür erforderliche Zeit bei geeigneter Neigung der Bremsgeraden CE nur geringfügig gegenüber der mit einer parabelförmigen Bremscharakteristik möglichen Zeit für den Bremsvorgang verlängert ist. Dieser Unterschied ist aus der Differenz zwischen dem Restweg RWi und dem Endpunkt der im weiteren Verlauf in F i g. 3 gestrichelt dargestellten Bremsparabel zu ersehen.

Im folgenden wird nun ein Bremsvorgang betrachtet, bei dem eine Anordnung nach Fig. 1 besondere Vorteile bringt. Ein solcher Vorgang ist beispielsweise eine kurze Sprungbewegung, bei deren Bremsbeginn die Höchstgeschwindigkeit ν I auf Ηργ in F i ". 3 ^<7ezei"ten Linie ßCnoch nicht erreicht ist. Hierzu sei beispielsweise angenommen, daß der Zielpositionsgeber 13 auf die Zielposition H eingestellt ist. In diesem Fall wird die Vergleicherschaltung 20 ihren Ausgangssignalzustand ändern, wenn die Bremsgerade FH auf der parabelförmigen Beschleunigungskennlinie bei der Geschwindigkeit ν 2 durchlaufen wird. Dieses Kriterium kann auf nicht dargestellte Weise als Bremsbeginnkriterium ausgewertet werden. Zu diesem Zeitpunkt ist noch der Restweg RW 2 bis zur Zielposition H vorhanden, der bedeutend kürzer als der Restweg RWi ist. In bereits beschriebener Weise erfolgt nun eine Bremsung zunächst mit konstantem Bremsmoment längs einer Parabel bis zu dem Punkt G, an dem diese Parabel die Bremsgerade FHschneidet. Vom Punkt //an beginnen nun die bereits für die Strecke DE der zuvor beschriebenen Bremsgeraden CE erläuterten Vorgänge, bis die Zielposition //erreicht ist.

Mit einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung läßt sich also auch für solche Sprungbewegungen, deren Länge kurzer ist als die zuvor beschriebene Weglänge für eine Normalbremsung, das Erreichen eines Zielpunktes mit der Genauigkeit verwirklichen, wie sie bei langen Wegstrecken möglich ist. Dazu sind keine anderen und zusätzlichen Schaltungsmaßnahmen erfor-

derlich.

In F i g. 3 ist ferner ein Bremsvorgang dargestellt, der dem für die kurze Sprungbewegung gezeigten entspricht, wenn Geschwindigkeiten über der angenommenen Höchstgeschwindigkeit ν 1 möglich sind. In diesem Fall wird die Beschleunigung längs der vom Startpunkt A ausgehenden Parabel bis zum Punkt K auf eine Geschwindigkeit v3 erfolgen und im Punkt K die verlängerte Bremsgerade KE durchlaufen, so daß dadurch automatisch ein Bremsvorgang bis zur Zielposition E ausgelöst wird. Dieser Bremsvorgang erfolgt zunächst in beschriebener Weise längs einer in Fig.3 strichpunktiert dargestellten Parabel, bis die Bremsgerade KE\m Punkt D 'wieder geschnitten wird. Danach erfolgt die Bremsung in der beschriebenen stufenförmigen Annäherung der Geraden D Έ bis 7.ur Zielposition E

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auch derart abgeändert werden, daß die Steuerung nicht mi; Taktperioden, sondern z. B. entsprechend dem Taktintervall oder der Länge der Taktimpulse erfolgt. In diesem Fall ist es möglich, die Bremssignale durch direkte Steuerung der Aufladung des Kondensators 17 mit den Taktimpulsen bzw. Taktintervallen zu erzeugen, so daß auf die bistabilen Schaltungen 19 und 21 verzichtet werden kann.

Es ist ferner möglich, eine Referenzspannung Ur zu verwenden, die proportional dem jeweils ermittelten Restweg bemessen wird, wobei dann der Kondensator 17 nicht mit dem Restweg proportionalen Konstantströmen, sondern mit einem vorgegebenen Strom taktgesteuert aufgeladen wird. Auch diese Verfahrensart führt durch Vergleich der beiden erhaltenen Spannungen zu einem Kriterium, das die Abweichung des Verhältnisses zwischen Istgeschwindigkeit und jeweiligem Restweg von einem vorgegebenen Wert anzeigt, so daß eine Bremssteuerung längs einer linearen Bremscharakteristik möglich ist.

Das Signal am Ausgang 22, das für das beschriebene Ausführungsbeispiel die Zustände »Bremsen und »Freilauf« kennzeichnet, kann auch zur Steuerung von Beschleunigungsvorgängen ausgenutzt werden, die an Stelle von »Freilauf« erforderlich werden können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Verzögerung der Bewegung einer Last auf einem vorbestimmten Weg bis in eine Zielposition durch Steuerung der Bremsung ihres Antriebs, bei der mittels eines von gleichmäßig beabstandeten Wegmarken am vorbestimmten Weg abgeleiteten Taktes eine dem jeweils verbleibenden Restweg analoge und eine die jeweilige Istgeschwindigkeit kennzeichnende Größe zur Steuerung des Bremsvorgangs abgeleitet wird, gekennzeichnet durch eine im Ladestromkreis eines Kondensators (17) angeordnete Konstantstromquelle (16), deren Arbeitspunkt durch die dem Restweg analoge Größe einstellbar ist, und durch eine mit aus der Bewegung der Last aus den Wegmarken abgeleiteten Taktsignalen ansteuerbare Schaltervorrichtung

(18) zur taktgöteuerten Entladung des Kondensators (17) und taktgesteuerten Wirksamschaltung einer Bremssteuerschaltung (21), die das Ausgangssignal einer Vergleicherschaltung (20) dann als Bremssignal an den Antrieb weiterleitet, wenn eine vorgegebene, entsprechend einem konstanten Wert für ein Verhältnis zwischen Restweg und Geschwindigkeit bemessene Referenzspannung (Ur) durch die Kondensatorladespannung (X/cJunterschritten wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltervorrichtung (18) zur taktgesteuerter Entladung des Kondensators (17) durch das erste Ausgangssignal einer taktgesteuerten bistabilen Schaltung \i9) wir4csam schaltbar ist, deren zweites Ausgangssignal den die Weiterleitung des Bremssignals bewirkenden S. haltzustand der Bremssteuerschaltung (21) auslöst

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremssteuerschaltung (21) eine zweite bistabile Schaltung ist, die durch den Übergang der taktgesteuerten bistabilen Schaltung

(19) in ihren zweiten Schaltzustand auslösbar ist und einen mit der Vergleicherschaltung (20) verbundenen vorbereitenden Eingang aufweist