DE1252423B - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen einer Verschiebung, insbesondere für automatische Werkzeugmaschinen und andere automatische Positionierungsvorrichtungen, mit einem Rotor, der sich proportional zur Verschiebung eines beweglichen Gliedes dreht und eine in sich geschlossene ringförmige Skalenteilung zur Anzeige von Schritten der Verschiebung aufweist, mit zwei Tastköpfen, die in_der Lage sind, die Schntte der Verschiebung zu erfassen" indeTn sie bei der Drehung des Rotors periodisch zwei verschiedene,' elektrisch stabile Zustände .^p^enr.im3"jdi£'in Bezug aufeinander und auf die Skala So angeordnet sind, daß Äußerungen der stabilen Zustände der beiden Tastköpfe zu verschiedenen Zeiten erfolgen, so daß zwischen diesen Änderungen zählbare, diskrete Intervalle entstehen.

Die bekannte Vorrichtung, die die vorstehend genannten Merkmale aufweist, hat den Mangel, daß bei ihr keine Mittel zur Markierung einer Null-Stellung des Rotors vorgesehen sind. Es besteht jedoch in vielen Fällen das Bedürfnis, einen Nullpunkt für die ringförmige Skala des Rotors festlegen zu können. Es sind daher bereits komplizierte logische Schaltungen bekanntgeworden, die eine elektrische Signalzusammenstellung bestimmen können, um eine Null- oder Bezugsumdrehung zu definieren und ein Ausgangssignal zum Inbetriebsetzen eines Zählmechanismus zu erzeugen. Der hiermit verbundene Aufwand ist jedoch in vielen Fällen äo unvertretbar groß.

/' Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei der eingangs genannten Vorrichtung einen Nullpunkt für die ringförmige Skala des Rotors festzulegen, der nicht nur eindeutig reproduzierbar ist, sondern der auch von der zum Messen der Verschiebung vorgesehenen Vorrichtung mit geringem Aufwand verarbeitet werden kann. Diese Nullmarke soll darüber hinaus die für eine eindeutige Markierung erforderliche Schärfe haben, also von geringerer Dauer sein als die von der Vorrichtung gelieferten Zählintervalle. Diese Forderung hat eine besondere Bedeutung, weil die Dauer der Zählintervalle bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art nur halb so groß ist wie die Zeitspanne, die eine Markierung zum Vorbeigang an den Tastköpfen benötigt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird also vornehmlich dann Anwendung finden, wenn eine höhere Auflösung benötigt wird, als beispielsweise durch Strichmarkierungen erreichbar ist. Daraus ergibt sich, daß das Schaffen einer Nullmarke, die eine nochmals höhere Auflösung haben Vorrichtung zum Messen einer Verschiebung

Anmelder:

Hughes Aircraft Company,
Culver City, Calif. (V. St. A.)

' Vertreter:

Dipl.-Phys. R. Kohler, Patentanwalt,
Stuttgart, Hohentwielstr. 28

Als Erfinder benannt:

Raymond C Bell, Los Angeles, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 3. Januar 1961 (80 485)

muß, nicht ohne weiteres möglich ist, weshalb auch bei der bekannten Vorrichtung auf eine solche Nullmarke verzichtet worden ist.

Die vorstehend behandelte Aufgabe der Schaffung einer Nullmarke hoher Auflösung wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß ein zusätzlicher Tastkopf^ vorgesehen ist, der ebenf alls zwei -verschiedene elektrisch "stabile Zustände einnehmen kann, und mit dem Rotor eine Steueranordnung in Wirkverbindung steht, die den elektrischen Zustand des zusätzlichen Tastkopfes in solcher Weise steuert, daß dieser Tastkopf während eines Umlaufes des Rotors nur einmal einen ausgewählten stabilen Zustand annimmt, dessen Dauer nicht größer ist als das Doppelte der Dauer der einzelnen elektrisch stabilen Zustände der Tastköpfe und der seine stabilen Zustände zu Zeiten ändert, zu denen sich die erstgenannten Tastköpfe bereits in ihren stabilen Zuständen befinden, und daß der Nullpunkt der Skala durch einen Teil des diskreten Intervalls angezeigt wird, in welchem der ausgewählte stabile Zustand des zusätzlichen Tastkopfes mit den stabilen Zuständen der ersten Tastköpfe eine ausgewählte Zustandskombination bildet. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet, für die nur in Verbindung mit dem Patentanspruch 1 Patentschutz begehrt wird.

Durch die Erfindung ist es möglich, eine Nullmarke zu verwenden, die sogar eine größere Ausdehnung hat als die Marken auf der ringförmigen Skala, und trotzdem eine Nullmarke zu erzeugen, deren Dauer geringer ist als die Dauer der Zählintervalle. Trotzdem sind einfache Schaltungen ausreichend, um die Zustände der drei Tastköpfe zu prüfen und davon die Nullmarke abzuleiten.

Es ist zwar an sich bekannt, bei derartigen Vorrichtungen zur Messung einer Verschiebung drei Tastköpfe zu verwenden, jedoch dient die bekannte Anordnung nicht zur Lieferung einer Nullstellung, sondern zur Unterscheidung der Drehrichtung. Zu diesem Zweck wird bei der bekannten Anordnung von den drei Tastköpfen die gleiche Skala abgetastet, und es werden die abgetasteten Signale komplizierten Gatteranordnungen zugeführt, welche die von den drei Köpfen gelieferten Impulse in nach der Drehrichtung getrennte Zählimpulse umwandeln. Demnach ist bei der bekannten Vorrichtung weder die spezielle räumliche Anordnung des dritten Tastkopfes noch eine Art der Auswertung des von dem dritten Kopf abgegebenen Signals zur Nullmarkierung vorhanden, wie sie beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung vorhanden ist.

In der folgenden Beschreibung wird die Erfindung an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert.

F i g. 1 zeigt eine schaubildliche Darstellung einiger mechanischer Teile der Meßvorrichtung;

F i g. 2 zeigt eine graphische Darstellung der elektrischen Ausgänge der zugehörigen Abtastköpfe, wobei die Ausgänge als Rechteckwellen idealisiert gezeichnet sind und in der auftretenden zeitlichen Phasenverschiebung dargestellt sind;

F i g. 3 zeigt ein Blockdiagramm der elektrischen Schaltkreise der Meßvorrichtung;

Fig. 4 ist ein Schaltschema einer Ausführungsform der mit PMl bis FM 3 bezeichneten Schaltkreise der Fig. 3;

Fig. 5 zeigt einen Teil einer Schaltung eines Zählimpulserzeugers (Zählgenerators), der bei der Meßvorrichtung verwendet werden kann;

F i g. 6 und 7 zeigen graphische Darstellungen der durch die elektrischen Stromkreise erzeugten elektrischen Signale, einschließlich des Zählimpulserzeugers nach Fig. 5, für positive und negative Drehwinkel des Rotors relativ zu den Abtastköpfen;

Fig. 8 zeigt ein Schaltschema eines Flip-Flop-Kreises, der bei der Meßvorrichtung verwendet werden kann;

F i g. 9 zeigt wiederum eine graphische Darstellung von Signalen in ihrer Phasenbeziehung, und

F i g. 10 zeigt das Schaltschema eines Zählkreises. Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird die Bewegung eines Werkzeugmaschinentisches 1 aus einer bestimmten Lage durch kleine Verschiebungsabschnitte längs der gegebenen Bahn angezeigt. Der Maschinentisch 1 wird durch eine Schraubspindel 2 bewegt, die durch einen elektrischen Motor 3 angetrieben wird, der durch einen Steuerkreis gesteuert wird, der durch das Blockschema MC dargestellt ist. Dieser wiederum spricht auf ein Startsignal S_i und ein Positionssignal P_s an, die später beschrieben werden.

Mit der Schraubspindel 2 ist eine an ihrem Umfang mit Schlitzen zur Bildung von in gleichem Abstand voneinander angeordneten Zähnen 5 versehene

Scheibe 4 so verbunden, z. B. auf die Schraubspindel aufgekeilt, daß bei einer Umdrehung der Schraubspindel die Scheibe ebenfalls einmal umläuft. In der Scheibe 4 ist noch eine Aussparung 6 vorgesehen. Die Scheibe 4 bildet den Rotor eines umlaufenden Positionsübertragers, der außerdem noch Abtastköpfe HMx 1, HMxl und HMxL sowie noch zugehörige Lichtquellen LI, L2 und L3 aufweist. Die Abtastkopfe HMx 1 und HMxl mit den zugehörigen ίο Lichtquellen LI, L2 sind so angeordnet, daß die Zähne 5 am Umfang der Scheibe 4 die Lichtstrahlen unterbrechen, die auf die Abtastköpfe HMxl und HMxl fallen. Die Abtastköpfe HMxl und HMx 1 und die zugehörigen LichtquellenLl und L 2 sind bezüglich der Zähne der Scheibe so angeordnet, daß dann, wenn sich die Scheibe um ein Viertel einer Skalenteilung, also einem Viertel der Strecke zwischen zwei benachbarten Zahnscheiteln, dreht, nur einer der Abtastköpfe seinen elektrischen Zustand ändert. Dieser Abstand zwischen den Köpfen beträgt ein ungerades Vielfaches eines Viertels der Skalenteilung, wobei eine Skalenteilung als der Abstand zwischen zwei entsprechenden Punkten von einander benachbarten Zähnen 5 definiert ist (USA.-Patentschrift 2 848 698). Die öffnung 6, die die Beleuchtung des Detektorkopfes HMxL durch die Lichtquelle L 3 steuert, ist so angeordnet, daß eine elektrische Änderung in dem Abtastkopf HMx L, die von dem Lichteinfall herrührt, während eines Zeit-Intervalls eintritt, in dem die Abtastköpfe HMxl und HMxl entweder beide beleuchtet sind oder beide nicht. In anderen Worten, die kurze Änderung des elektrischen Zustandes des AbtastkopfesflMxL tritt während eines Zeitintervalls auf, in dem die Abtastköpfe HMxl und HMxl in stabilen elektrischen Zuständen sind. Vorzugsweise sind dann alle drei Abtastköpfe HMx 1, HMxl und HMxL in dem gleichen elektrischen Zustand.

Die Phasenbeziehung dieser elektrischen Änderungen ist in F i g. 2 dargestellt, wobei diese elektrischen Änderungen der besseren Darstellung halber als Rechteckschwingungen gezeichnet sind. Hieraus ergibt sich, daß die elektrische Änderung oder der Ausgang Mx2 des Abtastkopfes HMxl gegenüber dem Ausgang Mx 1 des Abtastkopfes HMx 1 um 90° phasenverschoben ist. Dies rührt von der räumlichen Beziehung der Abtastköpfe und Lichtquellen zu den Zähnen 5 der Scheibe 4 während einer bestimmten Umlaufsrichtung her. Das Signal MxL des Abtastkopfes HMx L, das einmal bei jeder Umdrehung auftritt, erscheint während eines Zeitabschnittes, in dem elektrische Ausgänge Mxl und Mx 2 ebenfalls erscheinen. Die Größe der elektrischen Werte der Ausgänge Mx 1, Mx2 und MxL ist für diese Betrachtung unwesentlich. Wesentlich ist nur, daß diese elektrischen Ausgänge sich zwischen zwei elektrischen Zuständen ändern.

Als Abtastköpfe können geeignete lichtempfindliche Einrichtungen, beispielsweise Siliciumdioden, verwendet werden, deren elektrischer Widerstand sich bei Belichtung verringert. Die in F i g. 2 aufgezeichneten Kurven beispielsweise beschreiben die Änderung des elektrischen Widerstandes der Abtastköpfe, wenn man annimmt, daß lichtempfindliche Abtastköpfe verwendet werden. Wenn magnetische Abtastköpfe verwendet werden, so können die Kurven die Änderung des magnetischen Widerstandes eines Magnetkreises oder die Änderung der

Induktivität oder des Blindwiderstandes eines elektrischen Kreises darstellen, dessen Spulen in den Abtastköpfen angeordnet sind.

Eine bestimmte Lage des Maschinentisches 2 ist durch einen vom Tisch betätigten Schalter TS bestimmt. Die Einzelheiten dieses Schalters sind nicht dargestellt, ein derartiger Schalter kann jedoch ein handelsüblicher Springschaltcr oder fedcrbelasleter Schalter, vorzugsweise zweipoliger Umschalter, sein, der einen Betätigungshebel 7 aufweist, der durch eine ι an dem Tisch 2 befestigte Kurve oder einen Vorsprung 8 betätigt wird. Das Signal TSM weist zwei Sigiialniveaiis auf, das sich in seinem unteren Niveau oder spaniiungsnegativcn Zustand beiludet, wenn der Schalter TS durch die Kurve S betätigt ist. Das Signal ι TSB ist ebenfalls ein Signal mit zwei Signalniveaus, das in seinem unteren Niveau oder in seinem negativen Spannungsziistaiul ist, wenn der Schalter TS von der Kurve 8 abgerückt ist.

In F i g. 3 sind die Abtastköpfe durch Blöcke HMx 1, HMx2 und HMxL dargestellt. Die gestrichelten Linien 10, die diese Köpfe und den Sclialter VW miteinander verbinden, stellen die räumlichen Abstandsbeziehungcn des Tischschalters TS und der Abtastköpfc dar, wie sie an Hand der F i g. 1 s erläutert sind. Die AusgängeMjc 1, Mji2 und MxL der Abtastköpfe sind zu den die Lage messenden PositionsmeBkieisenPMl, FM2 und PM3 geführt. Die Positionsmeßkreise weisen Verstärkerkreise und Kreise zum Bilden des Komplementes oder der ■ Inversion des verstärkten Eingangssignals und Kreise zur Differentiation der verstärkten Eingangssignale und ihres Komplementes auf. Der Schaltkreis PM 1 weist daher Ausgänge Ml, <2(M1), Ml und d(Ml) auf. Entsprechend hat der Schaltkreis PM 2 elektrische Ausgänge M2, d(M2), M 2 und d(M2). Der Schaltkreis PM3 enthält die gleichen Schaltungen wie die Schaltkreise PMl und PM 2. Von den möglichen und erhältlichen Ausgangssignalen wird jedoch in der vorliegenden Vorrichtung nur das Komplementsignal oder die Negation ML verwendet.

Die elektrischen Ausgänge der Positionsmeßkreise PMl, PM 2 sind zu den Eingängen eines Zählgenerators CG geführt. Diese Schaltung empfängt die dargestellten Eingangssignale und kombiniert sie in einer besonderen logischen Beziehung und erzeugt ein elektrisches Ausgangssignal P_p für die Tischbewegung in einer festgelegten positiven Richtung und erzeugt elektrische Impulse N_p für die entgegengesetzte Tischbewegung oder negative Richtung. Bei einigen Systemen, z. B. wenn den Abtastköpfen eine lineare Skala zugeordnet ist, die einen Null-Bezugspunkt liefert, können die erzeugten positiven oder negativen Impulse zu einem Zähler geführt werden. In der vorliegenden Meß vorrichtung muß wegen der Verwendung einer endlosen oder runden Skala eine Null-Lage oder ein Bezugspunkt vorhanden sein, von dem aus die Impulse gezählt werden.

Das Zählen der Impulse wird so lange verhindert, bis der Maschinentisch eine ganz bestimmte Lage erreicht hat. Diese Sperrung erfolgt durch logische Verknüpfung der beiden elektrischen Signale ML und TSM, clic durch den Abtastkopf HMxL bzw. den Schalter TS gesteuert werden (Fig. 3). Das Signal . TSM weist zwei Signalniveaus auf und schaltet zwi- g5 sehen einem bestimmten negativen Wert (Schalter betätigt) und einem höheren Wert, wenn der Schalter freigegeben wird. Das SignalML liegt normalerweise

auf einem Potential von — 2 Volt und wird auf ein höheres Potential über O Volt einmal während einer Umdrehung geschaltet, wenn die Aussparung 6 den Lichtstrahl von der Lichtquelle L 3 freigibt. Ein UND-Kreis 11 steuert das Stellen eines Flip-Flop-Kreises FQL, der die Impulszählung je nachdem sperrt oder freigibt. Der UND-Kreis 11 ist gesteuert durch das Ansteigen der Spannungen der Signale M L und TSM und erzeugt eine ansteigende Ausgangsspannung oder ein Signal JQL, das an die Klemme /„ des Flip-Flop-Kreises FQL angelegt wird. Wenn zu Beginn der Tisch in der Bezugslage ist und der Schalter TS betätigt wird, ist das Signal TSM auf seinem unteren Niveau. In diesem Falle, wenn das Signal TSM auf seinem niederen Potential ist, hat der UND-Kreis 11 keinen Durchgang, auch wenn das Signal ML einmal bei jeder Umdrehung auf sein höheres Potential ansteigt. Das Signal JQ L ist tief und das an der Klemme K_s angelegte Signal TSB ist hoch, so daß der Flip-Flop-Kreis FQL in seinen unnormalen oder den Null-Zustand darstellenden elektrischen Zustand gebracht wird.

Der Zählkreis (Zähltor) 12 wird durch negative Spannungen gesteuert. In seinem unnormalen Zustand ist das elektrische Ausgangssignal QL des Flip-Flop-Kreises FQL annähernd gleich O Volt. Unter diesen Bedingungen ist der Zählkreis 12 undurchlässig, er verhindert die Abgabe von Zählimpulsen P_p oder N_p. In seinem normalen oder eine »1« darstellenden elektrischen Zustand liegt der Ausgang β L des Flip-Flop-Kreises FQ L auf —2 Volt. Diese Spannung regt den Zählkreis 12 an und macht ihn für die Impulse P_p oder N_p durchlässig.

Wenn sich der. Maschinentisch 1 aus der Bezugsposition herausbewegt und der Begrenzungsschalter TS freigegeben wird, ändert das elektrische Signal TSB seinen elektrischen Zustand. Das Signal TSB ist hoch, wenn das Signal TSM nicht niedrig ist, und umgekehrt. Das Signal TSB ist nun negativ und wird zu der Eingangsklemme K_s des Flip-Flop-Kreises FQL geführt. Dies genügt nicht, um den Flip-Flop-KreisPQL umzuschalten, der in seinem unnormalen oder »0« genannten elektrischen Zustand bleibt, solange das SignalML tief bleibt. Wenn die Aussparung 6 in der Scheibe 4 den Lichtstrahl freigibt, steigt das Signal ML augenblicklich. Hierdurch wird der Eingang JQL in der Klemme J_n des Flip-Flop-Kreises FQL hoch. Hierdurch wiederum wird der Flip-Flop-Kreis in seinen »1 «-Zustand umgeschaltet, in dem das Signal QL an der Klemme Q tief ist. Hierdurch wird der Zählkreis 12, wie oben erwähnt, durchlässig, und die Impulse P_p oder N_p werden zu den Klemmen J_p, K_p bzw. K_n des Zählers 13 geführt.

Der Zähler 13 enthält mehrere in Kaskade geschaltete nicht gezeichnete Flip-Flop-Kreise, die für die Zähloperation so miteinander verbunden sind, daß die Signale P_p oder P_n zunächst zu dem Flip-Flop der kleinsten Zahlenstelle geführt werden. Alle Flip-Flop-Kreise des Zählers 13 sind bei Beginn in der Stellung »1«. Ein Steuersignal erzeugt diese »!«-Stellung der Flip-Flop-Kreise, das durch ein Relais 14 erzeugt wird. Dieses Relais ist durch einen Verteilerschalter TDS gesteuert, der synchron mit einem Streifenabtaster TR läuft. Das Relais 14 schaltet auch den Flip-FIop-Kreis FQL in seine »!.«-Stellung. Diese Umschaltung wird jedoch sofort geändert durch die SignaleML und TSM, wenn der Tischl

zurückgezogen wird, weil TSM dann negativ wird und den UND-Kreis 11 sperrt.

Der Streifenableser TR kann irgendeine geeignete Ausführung sein, die innerhalb eines Zeitraumes verschlüsselte Informationen abliest und diese Informationen über den Verteilerschalter TDS zu dem Zähler weiterleitet, nachdem der Zähler durch das Relais 14 vorbereitet wurde. Dies geschieht zu dem Zweck, daß eine besondere Dimension oder ein bestimmter Abstand gezählt wird, um welchen der Maschinentisch bewegt wird. Der Streifen kann unter anderem ein Endsignal oder Startsignal S_c enthalten, das anzeigt, daß ein besonderer Streifenabschnitt vollständig abgelesen ist. Dieses Signal S_c kann unmittelbar an die SteuerstromkreiseMC (Fig. 1) für den Motor zusammen mit irgendwelchen anderen Signalen angelegt werden, z. B. einem Ausgangssignal P_s aus dem Zähler, das zum Starten des Maschinentisches 1 notwendig sein kann.

Von den Positionsmeßkreisen PM 1 bis PM 3, die in F i g. 3 erläutert sind, ist eine Ausführungsform in F i g. 4 dargestellt. Es ist nur der Kreis PM 1 erläutert. Alle Transistoren dieses Kreises sind vom p-n-p-Typ.

Dieser Stromkreis enthält einen Zweistufenverstärker mit zwei Transistoren Q1 und Q 1 in der ersten bzw. zweiten Verstärkerstufe. Die Emittervorspannung wird durch einen Abgriff eines Potentiometers R 1 bestimmt, das einen Teil eines Spannungsteilers bildet, der einen Widerstand R 3 enthält, der zwischen +25 Volt und Masse eingeschaltet ist. Der Kollektor des Transistors ist über Reihenwiderstände R4 und R5 mit einer — 25-Volt-Spannungsquelle verbunden, deren gemeinsame Klemme mit der Basis des Transistors Q2 verbunden ist. Die Basis des Transistors Q1 wird gesteuert von einem Stromkreis, der den lichtempfindlichen Abtastkopf HMxl, hier einfach als Photowiderstand dargestellt, und in Reihe mit ihm einen Widerstand enthält, die zwischen +25 Volt und Masse liegen. Da der Widerstand des lichtempfindlichen Abtastkopfes HMxl bei Licht niedriger und bei Dunkelheit höher ist, ändert sich die Spannung an der Basis des Transistors Q1 entsprechend. Dies steuert den Transistor zwischen den Stufen gesperrt (Licht) und Sättigungsstrom (Dunkelheit). Bei geeigneter Einstellung des Abgriffes des Potentiometers R 2 erhält man Rechteckschwingungen am Ausgang. Das so erzeugte Signal wird durch den Transistor Q 2 verstärkt und invertiert, dessen Kollektor unmittelbar an —2 Volt liegt und dessen Emitter mit einem geeigneten Punkt zwischen Widerständen R 6 und R 7 über eine Diode D1 verbunden ist, wobei diese Widerstände einen zwischen +25 Volt und Masse liegenden Spannungsteiler bilden.

Der Ausgang des Transistors Ql wird einem Transistor Q 3 zugeführt, der einen Teil eines Triggerkreises bildet, der einen Transistor β 4 enthält. Das von der zweiten Stufe des Transistorverstärkers abgenommene Signal wird über eine Verzögerungsschaltung der Basis des Transistors Q 3 zugeführt, die unter anderem Kondensatoren C1 und C1 enthält. Die Verzögerungsschaltung ist so angeordnet, daß sie die Triggergeschwindigkeit des Triggerkreises steuert. Die Transistoren des Triggerkreises sind in der gebräuchlichen Emitterschaltung miteinander verbunden. Der Kollektorkreis des Transistors Q 4 wird als Ausgangskreis des Triggers verwendet und erzeugt ein Ausgangssignal Ml. Eine Diode DS ist mit einem auf —2 Volt liegenden Potential verbunden und legt damit den Ausgangs- oder Kollekiorkreis des I nggct transistors Q4 fest und verhindert, daß die Spannung unter —2 Volt absinkt. Die obere (licn/e ilei Spannung des Kollektorkreises, die erreicht wird, wenn der Transistor Q4 Durchgang hat, liegt in der Größenordnung von O Volt. Wenn der Abtaslkonl HMxl dunkel ist, wird der Transistor Q4 wegen seiner Basisvorspannung leitend, und die Ausgangsklemme Ml liegt auf etwa O Volt. Die Basisvorspannung an dem Transistor Q3 wird nun positiv, der Transistor Q1 ist gesperrt, da der Transistor Q 1 leitend ist. Sobald der Abtastkopf HMx 1 beleuchtet ist, ist der Transistor Q1 gesperrt, der Transistor Q 2 leitet, und gleichzeitig beendet die Basisspannung des Transistors Q3 seine Leitfähigkeit und sperrt den Transistor Q 4. Die Klemme M1 ist nun auf — 2 Volt festgelegt.

Das Ausgangssignal Ml wird mittels eines Inversionsverstärkers umgekehrt, der einen Transistor Q 5 enthält. Der Emitter des Transistors Q S liegt an Masse, und der Kollektor ist über einen Widerstand R 8 mit einer — 25-Volt-Spannungsquelle verbunden. Die negative Grenze der Kollektorspannung ist mit Hilfe einer Diode D 8 auf — 2 Volt festgelegt. Der Ausgang des Kollektorkreises ergibt

das SignaLMl·

Die Differentiationsschaltkreise enthalten je einen Kondensator C 3, Widerstände R 9 und R10 bzw. einen Kondensator C 4 und Widerstände R11 und R11, die mit den Ausgangskreisen des Triggerkreises bzw. des Inversionsverstärkers verbunden sind und die Ausgangssignale d{Ml) und if (Ml) erzeugen. Die Stromkreise, die die an den Ausgängen des Stromkreises FMl in Fig. 3 angeschrieben sind, sind also im einzelnen in F i g. 4 dargestellt. Der in F i g. 3 mit PM 2 bezeichnete Positionsmeßkreis ist in ähnlicher Weise aufgebaut, nur daß der lichtempfindliche Abtastkopf HMx 1 durch den Abtastkopf HMxl ersetzt ist. In ähnlicher Weise ist der Positionsmeßkreis FM 3 aufgebaut, wobei der Abtastkopf HMxL den in Fig. 4 gezeichneten Abtastkopf HMxl ersetzt. In diesem Fall wird nur der in F i g. 4 gezeichnete Ausgang Ml verwendet. Der in F i g. 3 dargestellte Zählgenerator empfängt alle Eingangssignale von den Positionsmeßkreisen FMl und FM 2 und kombiniert diese in einer besonderen logischen Beziehung und erzeugt eine Reihe von Impulsen P₁₁ oder N_p für jede Verschiebung des Maschinentisches in positiver bzw. negativer Richtung.

Fig. 6 und 7 zeigen die Phasenbeziehungen all dieser Signale für positive und negative Bewegungsrichtung. Alle die darin erläuterten Signale schwanken zwischen O und —2 Volt. Hierbei wird darauf hingewiesen, daß wegen der hier verwendeten Flip-Flop-Kreise zur Erzeugung der Spannungszustände der Signale der Ausgang jeder Q-Klemme normal ist, wenn die Klemme auf —2 Volt liegt und als unnormal bezeichnet wird, wenn die Klemme auf O Volt Potential liegt. In F i g. 6 stellt der Abstand zwischen A und B ein volles elektrisches Arbeitsspiel dar; d. h., der Abstand zwischen zwei entsprechenden Punkten benachbarter Rechteckquellen Ml stellt eine volle Skalenteilung an der gezahnten Scheibe 4 dar, die auch als Abstand zwischen zwei entsprechenden Punkten benachbarter Zähne 5 beschrieben werden kann.

F i g. 6 zeigt die Phasenbeziehungen zwischen den verschiedenen elektrischen Signalen für eine Verschiebung des Maschinentisches in einer willkürlich gewählten positiven Richtung. Aus dieser Figur geht hervor, daß man die Bedingungen für die Erzeugung von Zählimpulsen für die Verschiebung in der positiven Richtung definieren kann. Diese Bedingungen erfordern einfach das Zusammenfallen von negativen Impulsen mit zu dieser Zeit existierenden negativen Spannungszuständcn der Signale Ml, M 2, Ml und M 2. In dem Beispiel der F i g. 6 erscheint immer ein negativer Impuls d(JMl) während des negativen Spannungszustandes von M2. Die Bedingung für die Erzeugung eines positiven Zählinipulses kann daher durch folgenden logischen Austlnick definiert werden:

d(Ml)-M2+ d(Ml)-M2

+ d(M2)-Ml ! d(M2)- Mi.

Diese vier Bedingungen beschreiben die vollständige logische Beziehung der Spannungszuslande und der Spannungsimpiilssignalc für den positiven Richtungsimpuls P₁,. Stellt man die gleichen Überlegungen an Hand der F i g. 7 an, so erhält man durch Kombinieren von Spannungszuständcn und Spannungsimpulsen die Bedingung für die Erzeugung eines Zählimpulses für die negative Drehrichtung wie folgt:

d{Ml)-M2 + d{M2)-M\

I d(M2)-M\ + d(M\)- M2.

Der diesen Ausdrücken entsprechende Stromkreis ist in F i g. 5 dargestellt. Dieser Schaltkreis enthält zwei Abteilungen. Die Abteilung für den positiven Zählimpuls befindet sich auf der unteren Hälfte der Figur und enthält vier UND-Kreise, deren Ausgänge mit einem ODER-Kreis gekuppelt sind, dessen Ausgang als Basisvorspannung für einen Transistor Q6 dient, dessen Kollektor das die positive Richtung ergebende Signal P₁, erzeugt. Der obere Teil der Figur enthält ebenfalls vier UND-Kreise, deren Ausgänge mit den Eingängen eines einzigen ODERKreises verbunden sind, dessen Ausgang wiederum einen zweiten (oben angeordneten) Transistor β 6 speist, dessen Kollektorkreis den Ausgangsimpuls N₁, erzeugt. Jeder UND-Krcis enthält Dioden DlO und DU und einen Widerstand R20, der an -25 Volt liegt. Jeder ODER-Kreis enthält einen Widerstand R21, eine Diode D13 und Polarisationsdioden D12. Der Ausgang jedes ODER-Kreises ist über eine Diode D13 je mit der Basis des zugehörigen Transistors Q 6 verbunden.

Wie aus dem unteren Teil des Schaltschemas für den Zählimpulsgenerator hervorgeht, fällt dann, wenn gleichzeitig einer der beiden negativen Spannungszustände und einer der beiden Spannungsimpulse, beispielsweise die Signale M2 und d(Ml), auftreten, der Ausgang des UND-Kreises, der mit der Diode D12 verbunden ist, auf etwa —2 Volt. Dieses Abfallen der Spannung von einem höheren Anfangswert, beispielswesie O Volt, macht die Basis des in F i g. 5 unteren Transistors Q 6 negativ relativ zu dem Emitter, weil der Emitter dieses Transistors an Masse und der Kollektor über einen geeigneten Widerstand auf einem Potential von — 25 Volt liegt.

Dieses Negativwerden des Basispotentials macht den Transistor leitfähig, so daß ein Impuls P_p erzeugt

wird. Ähnliche Überlegungen gelten für die anderen logischen Kreise des unteren Abschnittes der F i g. 5 sowie für alle Schaltkreise des oberen Teiles, die Funktion aller Kreise ist gleich. Ob ein Zählimpuls für die positive Richtung oder aber für die negative Richtung erzeugt wird, wird durch die logische Beziehung der negativen Spannungsimpulse zu den Spannungszuständen bestimmt, wie dies oben erwähnt ist. Das untere Potential der Impulse P_p oder N_p ist

ίο —2 Volt, das durch die Diode D14 aufrechterhalten wird. Das obere Potential ist annähernd Massenpotential oder O Volt.

Die Flip-Flop-Kreise, die verwendet werden, sind alle von der gleichen Art; auch die Flip-Flop-Kreise FQL und die Flip-Flop-Kreise in dem Zähler 13. Ein derartiger Flip-Flop-Kreis ist in F i g. 8 erläutert. Der Flip-Flop-Kreis weist zwei Transistoren β11 und Q12 auf, die in Emitterschaltung miteinander verbunden sind, wobei die Emitter an Masse liegen. Die Basis des Transistors Q11 und der Kollektor des Transistors β12 sind über einen Spannungsteiler miteinander verbunden, der zwischen +25 und — 25 Volt liegt und in Reihe geschaltete Widerstände R 22, R 23 und R 24 aufweist. In ähnlicher Weise ist die Basis des Transistors β 12 mit dem Kollektor des Transistors β11 über einen Spannungsteiler verbunden, der zwischen +25 und —25 Volt liegt und Reihenwiderstände R25, R26 und R21 aufweist. Parallel zu den Widerständen R 23 und R 26 liegen Kondensatoren C 6 und C 7. Der Widerstand R 23, der Kondensator C 6 bzw. der Widerstand R 26 und der KondensatorCT bilden Kreuzkoppelungskreise, die den Kollektor des einen Transistors mit der Basis des anderen Transistors verbinden und so eine schnelle Umschaltung bewirken. Den Basiskreisen der Transistoren sind Steuerspannungen zugeführt, die ein betriebssicheres Umschalten des Flip-Flop-Kreises von einem elektrischen Zustand in den anderen gewährleisten. Diese Basiskreise enthalten einen Widerstandi?28 und eine DiodeD14 bzw. einen Widerstands 29 und eine Diode D15 in Reihe zwischen dem Kollektor und der Basis des Transistors Q11 bzw. des Transistors Q12. Eingangssignale J an den Eingangsklemmen J_p oder J_n werden an die Basis des Transistors β 12 über einen Koppelungskondensator C 8 und die Diode D15 angelegt. EingangssignaleX werden an die Klemmen K_p oder K₁₁ über einen Koppelungskondensator C9 und die Diode D 14 an die Basis des TransistorsCll angelegt. Das »Stell«- Signal wird an die Klemme K_s angelegt, die unmittelbar mit der Basis des Transistors Qll verbunden ist. Dioden D16 bzw. D 17 halten die Kollektorkreise auf —2 Volt, so daß, wenn entweder der Transistor Oll oder β 12 nichtleitend ist, der zugehörige Kollektor ein Potential von — 2 Volt aufweist.

Wie bereits oben beschrieben, ist der »normale« Zustand des Flip-Flop-Kreises derjenige, bei dem die Kollektorklemme β auf einem Potential von —2 Volt liegt, bei dem »unnormalen« Zustand liegt diese Klemme angenähert auf O Volt. In dem normalen oder eine »1« darstellenden Zustand des Flip-Flop-Kreises ist der Transistor β11 leitend und der Transistor Q12 nichtleitend. Unter diesen Bedingungen liegt die Klemme β auf —2 Volt, wegen der Diode D16, wogegen die Klemme β des Flip-Flop-Kreises angenähert auf OVolt liegt, weil Strom durch den Kollektorkreis des Transistors β 11 und den Wider-

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stand R 27 fließt, in welchem Falle auch die Diode D 17 vorgespannt ist.

Der Flip-Flop-Kreis schaltet sich in seinen zwei Zuständen um, wenn der leitende Transistor durch Anlegen einer positiven Spannung an seiner Basis gesperrt wird. Die Steuerspannungen, die durch die die WiderständeR 28 und R29 enthaltenden Steuerspannungskreise wie oben beschrieben angelegt werden, erlauben die Umsteuerung des Flip-Flop-Kreises durch gleichzeitiges Anlegen eines positiv werdenden Spannungsimpulses an die beiden Klemmen J_p und K_p oder beispielsweise J„ und K₁₁, z. B. werden über den Zählschaltkreis 12 Impulse P_p gleichzeitig an die Klemmen J_p und K₁, oder aber Impulse N_p an die Klemmen /„ und K_n angelegt.

Um den Flip-Flop-Kreis in seinen »1 «-Zustand oder in seinen »0«-Zustand umzuschalten, ist noch eine weitere Bedingung zu erfüllen. Dies wird durch eine geeignete Steuerspannung + 25 vS oder + 25 vR in einem Stromkreis erreicht, der durch ein Relais 14 (s. F i g. 3) gesteuert wird, das so geschaltet ist, daß momentan eine starke negative Vorspannung an die Basis entweder des Transistors Q 11 oder des Transistors Q 12 angelegt wird.

Bei der vorliegenden Ausführungsform der Meßvorrichtung soll jeder Flip-Flop-Kieis des Zählers 13 in seinem »1 «-Zustand sein, bevor die Dimensionssignale, die von dem Streifen aus gelesen werden, an die Klemme K_s angelegt werden. Dies wird durch ein Relais, z. B. das Relais 14, erreicht, das einen Ruhekontakt 14 a und einen Arbeitskontakt 14 b aufweist. Die Relaisspule 14 wird ohne Verzögerung durch den hinter den Streifenableser geschalteten Verteilungsschalter TDS erregt, bevor die Dimensionsinformation aus dem Streifen ausgelesen wird. Wenn das Relais erregt ist, öffnen sich die Kontakte 14 a. Dies schneidet die Klemme + 25 vS von der 25-Volt-Spannungsquelle ab. Wenn die Kontakte 14 a geöffnet sind, verbinden die Kontakte 14 b die Klemme +25 vS mit einer negativen Spannungsquelle von etwa -- 35 Volt. Dies macht die Basis des Transistors Q 11 stark negativ und beschleunigt den Beginn der Leitfähigkeit des Transistors QU, wenn er nicht schon bereits leitend ist. Nimmt man an, daß der Transistor Q 12 schon leitend ist, so wird durch die forcierte Leitfähigkeit des Transistors β 11 der Flip-Flop-Kreis beschleunigt seinen elektrischen Zustand ändern. Dies erreicht man durch die Verbindung der Kollektorspannung des Transistors Q 11 mit der Basis des Transistors β 12 durch den Kreuzkoppelungskreis mit dem Widerstand R 26 und dem Kondensator C 7. Sobald der Transistor Q 12 gesperrt ist, wird die Klemme, β auf — 2 Volt und die Klemme Q auf annähernd O Volt gehalten; dies ist dann der »normale« oder »1 «-Zustand des Flip-Flop-Kreises.

In einem Zähler, beispielsweise dem Zähler 13, sind Flip-Flop-Kreise entsprechend der F i g. 8 in Kaskade geschaltet, wobei die Ausgangsklemmen des der niedersten Zahlenstelle zugeordneten Flip-Flop-Kreises als Eingang zu den Klemmen J_p und K_p des Flip-Flop-Kreises der nächsthöheren Zahlenstelle (Dekade) usw. verbunden ist. In solch einem Falle wird jede Klemme +25 vS durch einen Parallelschaltkreis mit Hilfe der Kontakte 14 a und 14 b des Relais 14 gesteuert, so daß bei Erregung des Relais 14 jede Klemme + 25 vS in jedem Flip-Flop-Kreis in dem Zähler mit einer — 35-Volt-Spannungsquelle verbunden wird, so daß jeder Flip-Flop-Kreis in der

Kette in seinen »1 «-Zustand geschaltet wird. Wenn der Streifen in herkömmlicher Weise für Codesignale mit vier Stellen ausgebildet ist, wobei quer verlaufende Reihen über diese vier Stellen hinweg eine Dimensionsinformation tragen, dann kann der Verteilerschalter diese elektrischen Signale von dem Streifen auf entsprechende Gruppen von vier Flip-Flop-Kreisen im Zähler verteilen, wobei dieser Eingang jeweils mit den Klemmen .K_s der Flip-Flop-Kreise verbunden ist, wobei ein Loch in dem Streifen in der Erzeugung eines »1« darstellenden elektrischen Signals, also ein negatives Signal, erzeugt und kein Loch in dem Streifen ein »O «-Signal erzeugt, also ein positives Signal. Das Anlegen eines negativen Signals an die Basis des Transistors Q 11 über die Klemme K_s stört nicht den leitenden Zustand dieses Transistors (der Flip-Flop-Kreis ist nun in seinem »1 «-Zustand), wogegen das Anlegen einer positiven Spannung an die Klemme K_s ein Ansteigen des Basispotentials des Transistors Q 11 zur Folge hat, wodurch der Basisstrom gesperrt wird und damit der Flip-Flop in seinen »0«-Zustand umschaltet, wobei das Potential der Ausgangsklemme Q von — 2 auf O Volt ansteigt.

Die Zählung der Zählimpulse, z. B. des Signals P_p, bei der Bewegung des Maschinentisches erfolgt durch Anlegen der Eingangssignale an die Klemmen J_p und K_p des Flip-Flop-Kreises der niedrigsten Ziffernstelle. Diese in positiver Richtung gehenden Signale, deren Signalpotential zwischen —2 und etwa O Volt schwankt, wirken gleichzeitig auf die Basis der Transistoren in dem Flip-Flop der niedrigsten Ziffernstelle ein, und ohne Rücksicht auf den elektrischen Zustand dieses Flip-Flop-Kreises schaltet dieser Flip-Flop-Krcis bei jedem Erscheinen eines Impulses in seinen anderen Zustand um. Dieses Schalten des Flip-Flop-Kreiscs der niedrigsten Ziffernstelle zwischen zwei elektrischen Zuständen hat eine entsprechende Änderung der Signale Q in dem Flip-Flop der nächsthöheren Ordnung (oder Ziffernstelle) in dem Zähler zur Folge usw. Dadurch erhält man beim Abzählen des Zählers aus einer besonderen Konfiguration der Flip-Flop-Kreise heraus die elektrischen Zustände, die von der Eingangsinformation jeder Klemme K_s bestimmt sind, so wie diese aus dem Streifen abgelesen werden, bis ein vorbestimmter minimaler Zählbetrag des Zählers erreicht ist, einschließlich einer O- oder sogar negativen Zählung, was durch einen besonderen Kreis gefordert werden kann. Beim Erreichen des Zählbetrages wird ein Ausgangssignal erzeugt, das anzeigt, daß der Maschinentisch die gewünschte Lage erreicht hat.

Aus F i g. 3 geht hervor, daß der Flip-Flop-Kreis FQL durch besondere Eingangssignale an die Klemmen J_p und K_s steuerbar ist, wobei das Eingangssignal an der Klemme J_p durch den UND-Kreis 11 vorher hindurchgehen muß, der durch die Signale ML und TSM gesteuert wird. An die Klemme K_s wird das Eingangssignal TSB unmittelbar angelegt. Auch hier wird zum anfänglichen Umschalten des Flip-Flop-Kreises FQL in seine »1 «-Stellung bei Beginn ein Umschaltsignal mit Hilfe der Kontakte des Relais 14 angelegt, wie dies oben beschrieben ist.

Der besondere Schaltkreis, durch den diese besondere Eingangssteuerung durchgeführt wird, ist in F i g. 8 dargestellt. In diesem Schaltkreis enthält der UND-Kreis 11, durch den die Signale ML und TSM als Eingangssignale zu der Klemme J_p des Flip-Flop-Kreises kombiniert werden, einen Widerstand R 30

und zwei Dioden D 22 und D 23, wobei die Grenze der negativen Spannung der Kathode der Diode D 22 mit Hilfe der Diode D 21 auf -2 Volt festgehalten ist. Dieses Signal ML, das zwischen —2 und OVolt einmal bei jeder Umdrehung der Führungsspindel momentan sich ändert, wird an die Kathode der Diode D 23 angelegt, und das Signal TSM wird an die Kathode der Diode D 22 geführt. Das Signal TSM ist negativ, wenn der Schalter TS in seiner oberen oder durch die Kurve betätigten Lage steht, die dem ganz zurückgezogenen oder in seiner O-Lage oder Bezugslage stehenden Tisch entspricht. In diesem Augenblick sind die Kontakte TSl des Schalters TS geschlossen und verbinden die Kathode der Diode D 22 über einen geeigneten Widerstand R 31 mit einem Potential—25 Volt. Die Diode D 21 hält nun die Kathode der Diode D 22 auf - 2 Volt. Wenn der Maschinentisch aus dieser Bezugsstellung herausbewegt wird, wird der Endschalter TS freigegeben und bewegt sich in die gezeichnete Lage, wodurch die Kontakte TS2 geschlossen werden, wodurch das Signal TSB von einem positiven Wert, der teilweise von einer den WidersUind R 32 enthaltenden Vorspannungsschallung abhängt, zu einem negativen Wert umschaltet, da die Klemme Λ'„ über einen geeigneten Widerstanil /f 35 mit 25 Volt verbunden ist.

Wenn der Flip-I^rIop-Kreis FQL in seiner »(!«-Stellung ist, ist der Transistor Q 12 leitend, und in diesem Fall ist eine relativ zu dem Lmitter positiv werdende Spannung an der IJasis erforderlich, um diesen Transistor zu sperren. Lin derartiges positiv werdendes Signal wird durch den UND-Kreisll nur dann erzeugt, wenn die Signale an den Kathoden der Dioden D22 und D23 hoch sind, in diesem Fall etwa 0 Volt. Die Spannungsänderung beträgt dann in jedem Falle von — 2 Volt ausgehend etwa 2 Volt in positiver Richtung. Wenn die Klemme/„ im wesentlichen auf Massepotential oder 0 Volt liegt wegen ihrer Verbindung über den Widerstand R 29 mit dem Kollektor des Transistors β12 und die Klemme /„ etwa bei — 2 Volt liegt, so hebt eine um 2 Volt in positiver Richtung verlaufende Spannungsänderung an dem Ausgang des UND-Kreises 11 die Basis des Transistors Q12 von 0 auf etwa +2 Volt, wodurch der Basisstrom gesperrt und dieser Transistor abgeschaltet wird. Das hieraus resultierende Negativwerden der Kollektorspannung des Transistors Q12 in Verbindung mit der nun existierenden negativen Vorspannung an dem X_s-Eingang des Transistors Q11 durch das Signal TSB läßt die Basis des Transistors β11 negativ bezüglich des Emitters werden und schaltet den Transistor Q1 ein. Die Klemme β liegt nun etwa etwa auf —2 Volt, und der Flip-Flop FQ L ist in seinem »!.«-Zustand. Die Stromkreise, die den UND-Kreis 11, den Schalter TS und die Vorspannungsschaltung enthalten, sind selbstverständlich nur bei dem Flip-Flop-Kreis FQ L verwendet und nicht bei den Flip-Flop-Kreisen in dem Zähler 13.

F i g. 9 zeigt die Phasenbeziehung aller elektrischen Signale, die bei einer »positiven« Verschiebung des Tisches auftreten. Die Spannungspotentiale, zwischen denen die Signale vorzugsweise schwanken, sind am linken Rand jeder Kurve angezeigt. Die Zeit kann in Pfeilrichtung von links nach rechts verlaufend angenommen werden. Der Zeitpunkt Null ist willkürlich gewählt und durch T₀ zum Zweck der Erläuterung markiert.

Es sei angenommen, daß der Zähler dadurch vorbereitet ist, daß von dem Streifen das Dimensionssignal an die KlemmenX_s der Zähler-Flip-Flop-Kreise angelegt wurde. Es sei weiter vorausgesetzt, daß der Tisch zur Zeit T₀ in seiner Ruhe- oder Bezugslage steht, in der die Kontakte TSl des Schalters TS geschlossen sind. Dann erhält man die Spannungsbedingungen, die über der Zeit T₀ in F i g. 9 aufgetragen sind.

ίο Unter diesen Umständen beträgt das Signal TSB, das an der Klemme K_s erscheint, etwa + 5 Volt. Da der Kontakt TSl geschlossen ist, liegt das Signal TSM auf einer negativen Spannung, etwa in der Größenordnung von — 25 Volt. Zur Zeit T₀ ist das SignalML also negativ, etwa —2 Volt, es wird jedoch daran erinnert, daß das Signal ML einmal während jeder Umdrehung der Spindel von —2 auf 0 Volt schaltet. Obgleich dieses Signal an dem Eingang des UND-Kreises 11 erscheint, bleibt der Ausgang des UND-Kreises auf seinem niedrigeren Wert, etwa —2 Volt, da das Signal TSM zu dieser Zeit nicht ebenfalls hoch ist. Dieser niedere Ausgang des UND-Kreises rührt von der Diode D 21 her. Unter diesen Bedingungen liegt der Eingang der Flip-Flop-Klemme J_p auf etwa —2 Volt und die Eingangsklemme K_s (s. Fig. 3 und 8) etwa auf +5 Volt. Diese besonderen Vorspannungen erscheinen an der Basis der Transistoren β 12 bzw. QU und bewirken, daß der Flip-Flop in seiner »0«-Stellung ist. Wenn der Transistor Qli leitend ist, liegt daher die Klemme Q auch etwa auf O Volt, wie durch das Signal QL in F i g. 9 dargestellt ist.

Der Ziihlschaltkreis 12 ist in Fig. 10 im einzelnen erläutert. Er weist eine Eingangsklemme TlO auf, die mit der Ausgangsklemme β L des Flip-Flop-Kreises FQL verbunden ist. Die KlemmeTlO ist mit der Anode einer Diode D 24 verbunden, der an Kathode mit der Anode einer Diode D 25 verbunden ist. Die gemeinsamen Kathoden der Dioden D 24 und D 25 sind über einen Widerstand R 36 mit einer —25 Volt-Spannungsquelle verbunden. Die Anode der Diode D 25, die den Ausgang dieses Kreises bildet, ist an der KlemmeTll mit der Kathode einer Eingangsdiode D 26 verbunden, die beispielsweise die Zähl- impulse P_p empfängt. Die Klemme TU, die mit der Anode der Diode D 25 und der Kathode der Diode D26 verbunden ist, liegt über einen Widerstand R37 an einer Spannungsquelle + 25 Volt. Die Ausgangsklemme Tll dieses Schaltkreises ist mit den Klemden /„ und K_p des Flip-Flop-Kreises verbunden.

Es wird daran erinnert, daß die positiven Impulse P_p (s. F i g. 9) zwischen — 2 und 0 Volt schwanken. Diese Impulse sind kurz und sehr scharf. Wenn das Signal β L auf OVolt ist, ist die Klemme T12 bestrebt, ihre Spannung von etwa 0 Volt beizubehalten. Die Spannung an der Klemme Tll ist mindestens gleich oder höher als die Spannung der die positive Richtung anzeigenden Zählimpulse P_p, die die Diode 26 vorspannen. Folglich ist das Eingangssignal des Zählers an den Klemmen /„ und K_p immer noch auf etwa 0 Volt, das von der Transistorbasis durch den KondensatorCS isoliert ist. Diese beständige, nicht schwankende Spannung verändert daher den Schaltzustand des Flip-Flop-Kreises nicht.

Sobald die Information vollständig aus dem Streifen an die Flip-Flop-Kreise weitergegeben ist, darf man annehmen, daß die Motorsteuerung (F i g. 1) den Motor eingeschaltet hat und daß der

Tisch sich aus seiner Ruhe- oder Bezugslage herausbewegt hat. Zu der Zeit X 1 gibt die Kurve 8 den Endschalter TS frei. Die Kontakte TS 1 öffnen sich nun, und die Kontakte TS 2 schließen sich. Das Signal TSM ändert nun seinen Wert, dieser Stromkreis wird unterbrochen. Die Kathode der Diode D 22 wird nun auf einen Wert von etwa + 2 Volt vorgespannt, wie dies durch den Spannungsteiler bestimmt ist, der durch die Widerstände R 33 und R 34 gebildet ist, die zwischen +25 Volt an Masse liegen. Dadurch wird eine positive Spannung an die Kathode der Diode L>22 angelegt, die die gleiche ist wie die Spannung an den UND-Dioden des UND-Kreises 11. Aus Fig. 9 geht hervor, daß das SignalML an diesem Punkt noch auf etwa — 2 Volt liegt. Die Lage, in der der Grenzschalter freigegeben wird, liegt etwa in der Mitte zwischen zwei in positiver Richtung gehenden Potentialausschlägen des Signals ML. Beim nächsten Erscheinen eines in positiver Richtung gehenden Potentialausschlages des Signals ML, beispielsweise bei 20, wird die zweite Diode D 23 des UND-Kreises vorgespannt, und die Ausgangsspannung des UND-Kreises, nämlich das Signalg JQL, steigt scharf an. Diese Bedingung ist zur Zeit X2 in Fig. 9 aufgetragen. Die Spannung JQ L wird an die Eingangsklemme J_v des Flip-Flop-Kreises FQ L angelegt. Die Spannungsschwankung an dem Ausgang des UND-Kreises beträgt etwa 2 Volt in einer positiven Richtung, also von —2 auf 0 Volt. Wie vorher erläutert, bewirkt die Koppelung durch den Kondensator C 8 und das Potential, an dem die entsprechende Platte des Kondensators C8 durch den Widerstand R29 (etwa 0 Volt) gehalten wird, eine Änderung der Basisspannung des Transistors β 12 von etwa 0 auf + 2 Volt. Diese positive Basisvorspannung ist bestrebt, den Transistor Q 12 abzuschalten. Zur Zeit X 1 ist jedoch das Signal TSB von etwa + 5 Volt auf etwa —5 Volt geschaltet. Diese Schaltung der Signalspannung wirkt über die Klemme K_s auf die Basis des Transistors Q 11 ein, wobei etwa — 4 Volt Vorspannung an der Basis dieses Transistors erscheinen. Da zu der Zeit, in der der Ausgang des UND-Kreises 11 sich in positiver Richtung ändert, die Basis des Transistors Q12 mit dem Zweck einer Sperrung des Transistors vorgespannt wird, eine negative Vorspannung an der X_s-Eingangsklemme anliegt, wird die Basis des Transistors β 11 jedoch negativ bleiben, so daß dieser leitfähig bleibt. Dadurch wird der Flip-Flop-Kreis von seinem »0«-Zustand sehr schnell in seinen »1«- Zustand zum Zeitpunkt AT 2 umgeschaltet, wenn das Ausgangssignal QL, wie in Fig. 9 zum Zeitpunkt X2 angezeigt, von 0 auf —2 Volt sich ändert. Aus F i g. 10 ist ersichtlich, daß durch diesen Abfall des Signals β L die Spannung an der Anode der Eingangsdiode D 24 des Zählkreises 12 negativer wird. Dies drückt das Potential der Ausgangsklemme Tll auf etwa — 2 Volt bei den obigen Bedingungen herab. Die Ausgangsspannung der ImpulseF_p beträgt etwa — 2 Volt. Dieser plötzliche Abfall der Ausgangsspannung in negativer Richtung schaltet, obwohl die Ausgangsspannung an die Eingangsklemmen/_;; und K_p des ersten Flip-Flop-Kreises des Zählers angelegt wird, die Schaltung dieses Flip-Flop-Kreises nicht, weil dieser Flip-Flop-Kreis nur auf in positiver Richtung sich ändernde Spannungen über 0 Volt anspricht. Von diesem Zeitpunkt ab wird jeder Zählimpuls P_p, der nur an dem Ausgang des Zählschaltkreises erscheint, als ein Eingangsimpuls an die

Klemmen J_p und K_p des ersten Flip-Flop-Ki ciscs des Zählers 13 angelegt. Jeder positiv gellende Impuls schaltet nun den ersten Flip-Flop, wie oben beschrieben, zwischen seinen zwei Zuständen um.

Wie oben erläutert, ist die Q-Klemme jedes I Iip-Flop-Kreises in dem Zähler mit den J_p- und K₁,-Klemmen des Flip-Flop-Kreises der nächsthöheren Ordnung verbunden. Jedesmal, wenn ein Flip-Flop-Kreis der nächstniederen Zifferstelle von —2 auf 0 Volt an seiner ß-Klemme schaltet, also von seinem »1«- in seinen »0«-Zustand schaltet, wird ein positiv verlaufender Spannungsimpuls an beide Klemmen J_p und K_p des Flip-Flop-Kreises der nächsten Ziffernstelle angelegt, so daß dieser nächste Flip-Flop-Kreis seinen elektrischen Zustand ändert. Dadurch zählt der Zähler die Zählimpulse von einer vorbestimmten elektrischen Konfiguration ab, die durch die von dem Streifen ausgelesenen Signale bestimmt ist.

Wenn zur Zeit X 3 das SignalML auf -2 Volt geht und zur Zeit Z 4 wieder zurück auf O geht, ändert sich der elektrische Zustand des Flip-Flop-Kreises FQ L nicht. Wie oben erwähnt, schalten in negativer Richtung verlaufende Signaländerungen den Flip-Flop-Kreis nicht um. Die positiv verlaufende Signaländerung, die auch an der KlemmeZ_p ankommt, ist unwirksam, da der Transistor β 12 gesperrt ist. Der Flip-Flop-Kreis FQL bleibt daher mit seiner Klemme β auf —2 Volt, bis der Maschinentisch in seine Bezugslage zurückgefahren ist, in welcher Lage das Signal TSM wieder auf etwa — 25 Volt geschaltet wird.

Die positiv gehenden Teile des SignalsML sind bezüglich der anderen Signale so gelegt, daß mindestens ein Teil des auf hohem Signalniveau liegenden Signalabschnittes in den Zeitabschnitt fällt, in dem die beiden Signale Ml und M2 auf ihrem hohen Signalniveau stehen. Die Flanke 21 des SignalsML ist so gewählt, daß die sich in positiver Richtung ändernde Spannung zwischen den intermittierenden Zählimpulsen P_p auftritt, also während eines Intervalls, in dem sich die SignaleMl und M 2 nicht ändern. Wenn dies der Fall ist, so geht ein Zählimpuls nicht verloren, da die Schaltkreise zum Zählen der Impulse in dem kurzen Zeitintervall zwischen diesen Impulsen vorbereitet sind. Dies ist in dem unteren Niveau des Signals G12 in Fig. 9 dargestellt.

Die Auswahl der Signale mit positiven oder negativen Spannungspotentialen, die Wahl des »1«-Zustandes der Flip-Flop-Kreise als positive oder negative Spannungszustände, die Steuerung der Stromkreise durch positive oder negative Impulse oder stetige Spannungssignale kann beliebig getroffen werden. Die Erfindung kann in Verbindung mit den verschiedensten Abtastköpfen, auch elektromagnetischen und lichtempfindlichen, verwirklicht werden. Auch können gewöhnliche Photozellen an Stelle von Photowiderständen verwendet werden. Auch ist eine sehr hohe Auflösung oder eine sehr kleine Unterteilung der Skala nicht erforderlich. Auch können mechanische Schalter, die durch Vorsprünge an der Scheibe 4 betätigt werden, an Stelle der Abtastköpfe verwendet werden. Die Spindelmutter 2 kann statt des Werkzeugmaschinentisches auch die Abtasteinheit verschieben. Auch können beispielsweise diskrete Signale abgebende Einrichtungen, wie die Wählscheibe eines Telefons oder Druckschalters, an Stelle eines Streifenabtasters verwendet werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Messen einer Verschiebung, insbesondere für automatische Werkzeugmaschinen und andere automatische Positionierungsvorrichtungen, mit einem Rotor, der sich proportional zur Verschiebung eines beweglichen Gliedes dreht und eine in sich geschlossene ringförmige Skalenteilung zur Anzeige von Schritten der Verschiebung aufweist, mit zwei Tastköpfen, die in der Lage sind, die Schritte der Verschiebung zu erfassen, indem sie bei der Drehung des Rotors periodisch zwei verschiedene, elektrisch stabile Zustände annehmen, und die in Bezug aufeinander und auf die Skala so angeordnet sind, daß Änderungen der stabilen Zustände der beiden Tastköpfe zu verschiedenen Zeiten erfolgen, so daß zwischen diesen Änderungen zählbare diskrete Intervalle entstehen, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Tastkopf (HMxL) vorgesehen ist, der ebenfalls zwei verschiedene elektrisch stabile Zustände einnehmen kann, und mit dem Rotor (4) eine Steueranordnung (6) in Wirkverbindung steht, die den elektrischen Zustand des zusätzlichen Tastkopfes in solcher Weise steuert, daß dieser Tastkopf während eines Umlaufes des Rotors mir einmal einen ausgewählten stabilen Zustand annimmt, dessen Dauer nicht größer ist als das doppelte der Dauer der einzelnen elektrisch stabilen Zustände der Tastköpfe (ΙΙΜχλ und HMxl) und der seine stabilen Zustände zu Zeiten ändert, zu denen sich die erstgenannten Tastköpfe (IJMxi und HMx2) bereits in ihren stabilen Zuständen befinden, und daß der Nullpunkt der Skala (5) durch einen Teil des diskreten Intervalles angezeigt wird, in welchem der ausgewählte stabile Zustand des zusätzlichen Tastkopfes(ZiMxL) mit den stabilen Zuständen der erstgenannten Tastköpfe eine ausgewählte Zustandskombination bildet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen von dem beweglichen Glicd(I) unmittelbar gesteuerten Schalter(TS) aufweist, der in einem bestimmten Bereich des Verschiebeweges des beweglichen Gliedes ein zusätzliches elektrisches Bezugssignal (TSM, TSB) abgibt, daß auf das Signal dieses Schalters (TS) und den elektrischen Zustand des zusätzlichen Abtastkopfes (HMxL) ansprechende Schaltungen (11, FQ L) zur Erzeugung eines Steuersignals (Q L) vorgesehen sind und daß auf dieses Steuersignalschaltungen (12 , 13) zur Zählung der Skalenteile der Verschiebung derart ansprechen, daß eine Zählung erst dann einsetzt, wenn das bewegliche Glied den bestimmten Bereich verlassen und den ersten Nullpunkt überschritten hat.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der ausgewählten Zustandskombination die beiden zur Zählung dienenden Tastköpfe (HMxl und HMx2) den gleichen elektrischen Zustand einnehmen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden zur Zählung dienenden Tastköpfe (HMxl und HMxl) mit Vorrichtungen (PM1, PM 2, CG) zur Erzeugung von zwei von der Umlaufrichtung des beweglichen Teiles (4) und damit von der Verschieberichtung abhängigen Impulsfolgen (P_v und N₁,) verbunden sind, daß ein Speicher oder Zähler (13) zum Speichern von Informationssignalen vorhanden ist, die den Steuerbefehl für eine bestimmte Verschiebung des beweglichen Gliedes (1) aus seiner Bezugs- oder Null-Lage bis zu einem bestimmten Punkt enthalten und mittels Programmierungsvorrichtungen (TR, TDS) erzeugt werden, und daß Schaltkreise (12) vorgesehen sind, die auf das in Abhängigkeit von dem Zustand des zusätzlichen Schalters (TS) erzeugte Steuersignal (QL) ansprechen und eine der Impulsfolgen (P_p oder N₁,) dem Speicher oder Zähler (13) zuführen, der nach einer vorbestimmten Impulszahl in einer der Impulsfolgen (P_n oder 7V„) entsprechend der gewünschten Verschiebung ein Signal zum Stoppen des beweglichen Gliedes (1) an dem gewünschten Punkt erzeugt.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 939 898, 968 104;

USA.-Patentschriften Nr. 2 877 398, 2 848 698;

»Electronic Engineering«, Juni 1960, S. 364, 365;

Susskind, »Notes on Analog-Digital Conversion Techniques«, Chapman und Hall, London, 1958, S. 6-24 bis 6-33.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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