DD200644A1 - Anordnung zur richtungserfassung fuer inkrementale wegmesssysteme - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Richtungserfassung fuer ein inkrementales Wegmesssystem, fuer zeitlich verschobene sich ueberlappende Eingangsimpulse, erzeugt durch an einer Schlitzscheibe oder einem entsprechenden Massstab versetzt angeordnete Initiatoren. Sie ist dort anwendbar wo auf zwei Leitungen anstehende Impulse in Abhaengigkeit von der zeitlichen Reihenfolge Zaehlimpulse an einem von zwei Ausgaengen, die fuer die Richtungen "Vorwaerts" oder "Rueckwaerts" Impulse bereitstellen koennen, ausloesen. Die Aufgabe besteht darin, eine Anordnung zu schaffen, bei der ein Inkrement nur dann in der entsprechenden Richtung zum Zaehlen freigegeben wird, wenn die Richtung eindeutig feststeht. Die Anordnung soll auch fuer rotierende Massstaebe anwendbar sein. Erfindungsgemaess sind zwischen den Eingaengen, die auszuwertende Impulse aufnehmen, und den Ausgaengen, die richtungsabhaengig Zaehlimpulse abgeben, eine Verriegelungslogik, eine Ausgangslogik und Speicher angeordnet. Praktische Anwendungsfaelle bieten sich bei numerischen Werkzeugmaschinen und automatisierten Foerderanlagen an, wo durch Zaehlen von Inkrementen Laengen, Winkel und Koordinaten gemessen werden. Figur

Description

a) Titel der Erfindung

Anordnung zur Richtungserfassung für ein inkrementales Wegmeßsystem«,

b) Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Richtungserfassung für ein inkrementales Wegmeßsysteme Sie läßt sich dort anwenden, wo auf zwei Leitungen anstehende Impulse in Abhängigkeit von ihrer zeitlichen Reihenfolge Zählimpulae an einem von zwei Ausgängen, die für die Richtungen "Vorwärts" oder "Rückwärts" Impulse bereitstellen können, auslösen«, Voraussetzung dabei ist, daß die Impulse, die von zu zählenden Inkrementen herrühren, zeitlich verschoben sind und sich gegenseitig überlappen« Dabei repräsentiert die Reihenfolge der Impulse die Richtung des zu messenden Weges· Das ist überall dort möglich, wo durch Zählen von Inkrementell, Längen, Winkel oder Koordinaten gemessen werden $ zum Beispiel bei numerischen Werkseugmaschinen und automatisierten Förderanlagen»

c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt sind Wegmeßsysteme zur Erfassung des Istwertes des zurückgelegten Weges,

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Derartige Wegmeßsysteme werden als digital-absolute, als digital-inkrementale und auch als analoge Meßsysteme angeboten» Sie bestehen im wesentlichen aus einer Abtasteinrichtung mit Maßstab und aus einer Signalauswerteeinriciitung. In diesen Einrichtungen werden die Signale gebildet, die in der Steuerung den vorhandenen und durch das Wegmeßsystem ermittelten Istwert mit dem vorgegebenen Sollwert vergleichen, (siehe DD-WP 114 988) Bei digital-inkrementalen Wegmeßsystemen erfolgt die Abtastung des Maßstabes auch nach dem fotoelektrischen Prinzip im Durchlaufverfahren* Dabei werden für die Zähleinrichtung sowohl Richtungsentscheidimpulse, getrennt für die Bewegung "Vorwärts" oder "Rückwärts", als auch Zählimpulse gebildet, die dem Zähler auf drei unterschiedliche Leitungen zugeführt werden.

Solche Lösungen weisen generell den Nachteil auf, daß bei Richtungsänderungen mit Wegen in der Größenordnung eines Inkrements mehrfach Zählimpulse abgegeben werden können, die durch nur ein Inkrement ausgelöst werden· Das ist darauf zurückzuführen, weil durch die Kleinheit der Wegänderung das zweite phasenverschobene Inkrement nicht abgetastet wird· Solche Fehlimpulse verursachen einen bleibenden Fehler im Meßergebnis, der eine erhebliche Größenordnung annehmen kann·

Bekannt ist auch ein Verfahren und eine elektrische Schaltung zur Bildung vollständiger Richtungsentscheide« Dabei wird für ^ede Flanke von zwei Phasen verschobenen ankommenden Rechteckimpulsfolgen für die ein Zählimpuls gebildet wird, parallel dazu ein Richtungsentscheidimpuls gebildet, (siehe DD-WP 93 640]

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Bei diesem Verfahren ist die Möglichkeit der Fehlimpulabildung wesentlich eingeschränkt. Weil es aber auf die Verwendung von dynamischen Gliedern aufgebaut ist, hat es den Nachteil einer hohen Anfälligkeit gegenüber Störungen, einer 3?requenzabhängig~ kait und der Störimpulsbildung während der Erholzeit der dynamischen Glieder«, Dieses Verfahren gibt außerdem pro Inkrement vier Zählimpulse ab. Eine solche Maßstabsunterteilung schließt die Verwendung des Verfahrens und der elektrischen Schaltung bei rotierenden Maßstäben aus, da hier die Anzahl der Inkremente durch vier teilbar sein muß«

d) Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Fehlzählung von Inkrementen durch Störungen des normalen Abtastablaufös auszuschließen,

e) Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe besteht darin, eine Anordnung zu finden, bei der ein Inkrement nur dann in der entsprechenden Richtung zum Zählen freigegeben wird, wenn die Richtung eindeutig feststeht« Ist ein Inkrement bereits gezählt, ist es zu einer weiteren Zählung in der gleichen Richtung nicht mehr zugelassene Es sind alle logischen Zustände der Anordnung festzuhalten, bis eine ordnungsgemäße Zählung erfolgt ist, Die Anordnung soll auch für rotierende Maßstäbe anwendbar sein_e

Erfindungsgemäß sind zwischen den Eingängen der Anordnung, die die auszuwertenden Impulse aufnehmen, und den Ausgängen der Anordnung, die riehtungsabhängig Zählimpulse abgeben, eine Verriegelungslogik, eine Ausgangs logik und Speicher angeordnet*

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Die Verriegelungslogik ist mit den Eingängen und den Setzeingängen von drei Speichern verbunden. Die Ausgangslogik ist mit den Ausgängen der Anordnung, den Ausgängen der drei Speicher sowie den Eingängen eines vierten Speichers verbunden« Ein Ausgang des vierten Speichers ist mit Eücksetzeingängen der anderen drei Speicher verbunden.

An jedem Eingang der Anordnung liegt ein Impuls, der durch ein Inkrement mittels eines Initiators ausgelöst wird, an» Dabei liegt ein Impuls entsprechend der Richtung der Wegmessung zuerst an und der zweite Impuls erscheint, während der erste noch anliegt. Der zweite Impuls verschwindet erst nach dem Verschwinden des ersten Impulses. Diese Impulse werden durch die Verriegelungslogik entsprechend dem zeltlichen Eintreffen an den Eingängen den drei Speichern zugeführt. Der erste Speicher speichert das in Meßrichtung "Vorwärts", zuerst vorliegende Inkremente Der zweite Speicher speichert das dann zuletzt vorliegende Inkrement, wenn das erste Inkrement verschwunden ist« Der dritte Speicher speichert das gleichzeitige Vorliegen beider Inkremente. Der vierte Speicher speichert das gleichzeitige Vorhandensein eines Inhaltes in den ersten drei Speichern« Zur Richtungserfassung in der Meßrichtung "Rückwärts" setzt das zuerst vorliegende Inkrement über die Verriegelungslogik den zweiten Speicher. Beim Vorliegen des zweiten Inkrements wird über die Verriegelungslogik der dritte Speicher gesetzt. Verschwindet das zuerst vorgelegene Inkrement wieder, wird über die Verriegeluogslogik der erste Speicher gesetzt. Mit dem Setzen des dritten Speichers erscheint über die Ausgangslogik am Ausgang für die Richtung "Rüokwärts" ein Impuls, bis der erste Speicher gesetzt ist.

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Sind die ersten drei Speioher gesetzt, wird auch der vierte Speicher über die Ausgangslogik gesetzt und die ersten drei Speicher werden gelöschte Sind diese Speicher gelöscht, wird der vierte Speicher über die Ausgangslogik auch wieder gelöscht. Zur Erfassung der Meßrichtung "Vorwärts" wird der erste Speicher zuerst gesetzt und am Ausgang für die Meßrichtung "Vorwärts" erscheint ein Impuls bei entsprechender Informationsverarbeitung in der Anordnung, Kommt es während des Ablaufes der Informationsverarbeitung zu einem Meßrichtungswechsel, wird der dritte Speicher nicht gesetzt und dadurch kein Impuls ausgelöste Dadurch kann kein Fehlimpuls, der eine Fehlzählung verursacht, am Ausgang der Anordnung anliegen. Durch Verzicht auf dynamische Glieder wird bei dieser Anordnung eine Frequenzabhängigkeit vermieden und die Störanfälligkeit verringert»

f) Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden« Die beigefügte Zeichnung zeigt eine Anordnung zur Umsetzung von Inkrementen auf einen rotierenden Maßstab in drehrichtungsabhängige Zählimpulse, Die Anordnung ist besonders geeignet für eine Seillängenmessung bei einer Förderanlage, z, B₀ einen Hafenkran und ist auf der Grundlage von NAND-Gliedern aufgebaut«. Die wesentlichen Teile der Anordnung sind zwei Initiatoren 1,2 mit der zugehörigen Schlitzscheibe 3, eine Verriegelungslogik 4, vier Speicher 5,6,7j8_s sowie ©ine Ausgangslogik 9, Die Initiatoren 1,2 sind über Eingänge 10,11 mit der Verriegelungslogik 4 verbunden. Die Verriegelungslogik 4 steht mit den Setzeingängen der Speicher 5,6,7» io Verbindung«,

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An die Ausgangslogik 9 sind die Ausgänge 12,13 der Anordnung, die der Verbindung mit einem nachfolgenden nicht dargestellten Zählgerät dienen, die Ausgänge der Speicher 5,6,7 uad die Eingänge des Speichers 8 angeschlossen. Ein Ausgang des Speichers 8 ist mit den Rückaetzeingängen der Speicher 5,6,7 verbunden. Die Initiatoren 1,2 stellen bei rotierender Schlitzscheibe 3 eine Impulsfolge bereits, die sich durch ein zeitverschobenes Erscheinen von Impulsen an den Eingängen 10,11 bei teilweiser gegenseitiger Überlappung (Phasenverschiebung < 180°) auszeichnet. In Abhängigkeit von der Drehrichtung der Schlitzscheibe erscheint an einem der Eingänge 10 oder 11 der Impuls zuerst. Durch Pendelungen der Schutzscheibe 3 können bei dauerndem Anliegen eines Impulses am Eingang 10 oder 11 oder am Eingang 11 oder 10 mehrere Impulse erscheinen, ohne daß sich die Schlitzscheibe ein Inkrement weiterbewegt. Damit auch in diesem Fall nur ein Zählimpuls abgegeben wird, wird bei Ansteuerung des Initiators 1 über den Eingang 10 und die Verriegelungslogik 4 der Speicher 5 gesetzt und in der Verriegelungslogik 4 der Weg vom Eingang 11 zum Speicher 6 verriegelt. Wird jetzt auch der Initiator angesteuert und sein Signal gelangt über Eingang 11 in die Verriegelungslogik 4, löst es dort zusammen mit dem Signal des Initiators 1 das Setzen des Speichers aus. Die Ausgangssignale der gesetzten Speicher 5 und und des nichtgesetzten Speichers 6 lösen über die Ausgangslogik 9 am Ausgang 12 einen Impuls aus, der solange ansteht, bis durch Wegfall der Ansteuerung des Initiators 1 die Verriegelung des Speichers 6 entfällt und auch dieser gesetzt ist. Jetzt sind auch die Speicher 5_f6,7 gesetzt und über die Ausgangslogik 9 wird dadurch der Speicher 8 gesetzt, dessen Ausgangssignal die Speicher 5|6,7 rücksetzt.

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Ist die Rucksetζ mag erfolgt, wird durch die Ausgangssignale der Speicher 5,6,7 über die Ausgangslogik 9 der Speicher 8 ebenfalls rückgesetzt* Jetzt kann erneut ein Zählimpuls an den Ausgängen 12^13 ausgelöst werden«, Liegt die entgegengesetzte Bewegungsrichtung der Schlitzscheibe 3 vor, wird zuerst der Initiator 2 angesteuert und die Auslösung eines Zählimpulses läuft analog zur erläuterten Bewegungsrichtung ab_ö Jetzt wird Speicher 6 zuerst gesetzt und der Zählimpuls erscheint am,Ausgang 13· Kommt es zu Pendelungen der Schlitzscheibe 3, wird durch Einspeichern des ersten Impulses bis nach Auslösung eines Zählimpulses immer nur ein Zählimpuls pro Inkrement abgegeben und es kann zu keiner Fehlzählung von Inkrementen kommen.

Claims (2)

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   Erfindungsanaprüche

   1_β Anordnung zur Eichtungserfassung für ein inkrementales Wegmeßsystem für zeitlich verschobene, sich überlappende Eingangsimpulse, erzeugt durch an eine Schlitzscheibe oder einem entsprechenden Maßstab versetzt angeordnete Initiatoren, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Eingängen (10,11) für die Eingangsimpulse und den Ausgängen (12,13) für die Zählimpulse eine Verriegelungelogik (4) eine Ausgangslogik (9) und Speicher (5»6,7>8) angeordnet sind«
2. 2. Anordnung zur Richtungserfassung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Verriegelungslogik (4) mit den Setzeingängen der Speicher (5,6) und die Ausgänge der Speicher (5, 6,7) mit den Eingängen der Ausgangslogik (9) verbunden sind und die.Rücksetzeingänge der Speicher (5j6»7) mit den Ausgängen des Speichers (8) in Verbindung stehen, dessen Setz- und Rücksetzeingänge mit den Ausgängen der Ausgangslogik (9) verbunden sind.

   Hierzu 1 Seite Zeichnungen