DE1463203A1

DE1463203A1 - Elektrisches Vergleichsschaltungssystem

Info

Publication number: DE1463203A1
Application number: DE19641463203
Authority: DE
Inventors: Lothar Haendel
Original assignee: INSTITUT fur WERKZEUGMASCHINEN
Current assignee: INSTITUT fur WERKZEUGMASCHINEN
Priority date: 1964-06-12
Filing date: 1964-06-12
Publication date: 1969-06-26

Description

Elektrisches Vergleichsschaltungssystkli Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Feststellung der Übereinstimmung oder einer bestimmten 'Differenz in der Größe 2n und des Vorzeichens der Differenz zwischen zwei absolut binären Zählen, die insbesondere Soll- und Istwert entsprechen, mit einer Anzahl von Ziffernstellen, wobei jede einer bestimmten Wertigkeit 2n entsprechende Ziffernstelle eine Vergleicherschaltung besitzt, an die beide Zahlenäquivalente gleichzeitig angelegt werden.
Für die Vergleicherschaltung werden ein Und-Glied, an das der Soll- und Ist-Wert, und ein zweites Und-Glied, an das die zugehörigen Komplementwerte angeschlossen sind, verwendet, wobei die Ausgänge beider Und-Glieder durch ein Oder-Glied zusammengeführt und auf ein von allen Ziffernstellen beaufschlagtes Und-Glied für den Koinzidenzausgang geschaltet sind sowie gleichzeitig über Negatoren an einem jeder. Ziffernstelle zugeordneten Und-Glied liegen, an dem außerdem der negierte Soll-Wert sowie die Ausgänge der Vergleieherschaltung aller höheren Ziffernstellen angeschlossen und deren Ausgänge in einem Oder-Glied für den Richtungsentscheid zusammengefaßt sind. Es_ sind numerische Steuerungen von Werkzeugmaschinen, vorzugsweise für das Positionieren, bekannt, di.e den Steuerungen mit voreinstellbaren Nocken an Genauigkeit und Schnelligkeit überlegen sind. Bei den numerischen Steuerungen wird einerseits dig( zählende Maßmethode und andererseits die, direkt anzeigende Meßmethode verwendet. Die zählende MäBmethode .arbeitet nach dem Impulsprinzip, d. h., bei einer beliebig unterteilten Wegstrecke werden bei deren Durchfahren in gleichen Abständen, die einem Bruchteil der Wegstrecke entsprechen, Impulse gebildet. Diese Impulse werden mittels Zähler registriert, der je nach Bewegungsrichtung des zu positionierenden Teiles die Impulse addiert oder subtrahiert. Hierdurch kann jede` Stellung des zu positionierenden Teiles am Zählerstand abgelesen werden. Diese Meßmethode ist für Positionierungen von hoher f,4enauigkeit bei "lerkzeua iaschinen unzweckmäßig, weil Fehlzählungen durch unvermeidliche Schvaingungen oder bei optischen Meßsystemen durch Verschniutzurzg entstehen können, die als Summenfehler eingehen und nicht zu korrigieren sind, da jede neu einzufahrende hositiän auf der Grundlage der vorhergehenden Einstellung durch Addieren oder Subtrahieren erfolgt. Aus diesen Gründen verwendet man absolut messende Systeme, bei denen ein Dualmaßstab absolut abgelesen wird. Für Positioniersteuerungen dieser Art besteht ferner die Forderung des schnellen Einfahrens in die neue Position.
it'an hat deshalb die bekannten Systeme mit einem Vorabschaltkreis ausgestattet, um von der Schnellverstellung bei einem bestimmten Wert vor der Position auf eine geringere Geschwindigkeit umzuschalten. Die Einfahrgeschwindigkeit in die genaue Position wird dann so klein, daß nach erreichter Position beim Abschalten des Antriebes das zu positionierende Teil praktisch sofort stillsteht. trieben dieser Methode sind auch Abschaltregelkreise bekannt, die ein Linimwn an Einfahrzeit aufweisen. Bei diesen Einrichtungen wird die Position überfahren, d. h., bei Durchlauf des zu positionierenden Teiles durch den eingestellten Soll-Wert schaltet der Antrieb auf eine 'kleinere Geschwindigkeit und entgegenge-

setzte Vorschubrichtung" uri. Ist der Soll-Wert wiederum er-

reicht, erfolgt eine weitere Umschaltung auf noch geringere Geschwindigkeit und wiederum entgegengesetzte Vorschubrichtung. Die genaue Position wird demnach durch Pendeln des zu positionierenden Teiles um den Soll-fert mit immer kleineren Amplituden erreicht. Diese Art des Einfahrens läßt sich für ferkzeugmaschinensteuerungen, bei denen beispielsweise eine Position mit einem im Schnitt befindlichen Werkzeug eingefahren werden soll, nicht anwenden. Es korimt deshalb nur eine Steuerung mit Vorabschaltung in Betracht. Um die Übereinstimmung zwischen Soll- und Ist-Wert bzw. cineii bestimmten Wert vor der Übereinstimmung für jede Position zu ermitteln, werden Recheneinrichtungen eingesetzt, die zweckmö.ßigerweise im Schaltspannungsprinzip arbeiten.

Es handelt sich dabdi um Differenzrechner, 'mit denen man den notwendigen Vergleich zwischen Soll- und Ist-Wert vornehmen kann. Da aber für den vorliegenden Fall einer 'Jerkzeugnia.schinensteuerung mit Vorabschaltung nur bestimmte, sich ständig wiederholende Differenzen in Frage kommen, ist ein Differenzrechner nur für solche Vorabachaltungen in keiner Weise ausgenutzt und deshalb unwirtschaftlich. Es ist Zweck der Erfindung, eine Recheneinrichtung für die Positioniersteuerung von Werkzeugmaschinen zu schaffen, die mit relativ einfachem Aufbau das hinfahren einer Position sowie die Abgabe von Impulsen bei bestimmten Differenzbeträgen zwischen Soll- und Ist-Tert ermöglicht. Aufgabe der Erfindung ist, eine Schaltungsanordnung zur Feststellung der Übereinstimmung oder einer bestimmten Differenz und des Vorzeichens der Differenz zwischen zwei absolut binären Zahlen, die Soll- und Istwert entsprechen, mit einer Anzahl von Ziffernstellen, wobei jede einer bestimmten Wertigkeit entsprechende Ziffernstelle eine Verglei cherschaltung besitzt, zu schaffen, bei der in Vorwärtsrichtung alle Koinzidenzaussagen von 2n an aufwärts bis zu der Dualstelle negiert werden, die eine L--Information im Soll-sIr'ert aufweist und in Rückwärtsrichtung alle Koinzidenz.aussagen von 2n an aufwärts bis zu der Dualstelle negiert werden, die eine Null-Information im Soll-Wert aufweist, wobei zwei Richtungsentscheide gefällt werden, einmal bei wirksamem Vorabsehaltwert 2n und zum anderen bei Koinzidenz, um festzustellen, ob die jeweilige Anfangsdifferenz bereits kleiner als der Vorabschaltwert ist. Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß eine aus zwei Und-Gliedern bestehende Vergleicherschaltung zwischen dem Soll-Wert und einem richtungsabhängigen Signal vorgesehen und über ein Oder-Glied, dessen dritter Eingang am Durchschaltausgang des gleichen Oder-Gliedes der vorhergehenden Ziffernstelle liegt, an das Oder-Glied der nächsthöheren Ziffernstelle angeschlossen ist, wobei in .jeder Ziffernstelle zwei weitere Vergleicherschaltungen für einen Vergleich zwischen vurchschaltausgang der vorhergehenden Ziffernstelle einmal mit dem Soll-Ist-Wert-Vergleicherausgang und zum. anderen mit dem Soll `llert zwischengeschaltet sind, so daß beide Ausgänge an den bekannten Eingängen der Und-Glieder für Koinzidenz und Richtungsentscheid liegen. Zur Bildung einer bestimmten Differenz .ist die Durchschalteverbindung zwischen der dieser Differenz entsprechenden Ziffernstelle und der vorhergehenden Ziffernstelle über eine Trennschaltung geführt. In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Prinzipschaltbild des Soll-Ist-Wert-Vergleiches mit den erforderlichen Elementen zur Differenzbildung dargestellt. Soll- 1.1; 1.2; 1.3 und Ist-Wert 2.1; 2.2; 2.3 jeder Ziffernstelle sind auf eine Vergleicherschaltung geführt. Jede dieser Vergleicherschaltungen besteht aus zwei Und-Gliedern 3.1; 4.1; 3.2; 4.2; 3.3; 4.3, von denen auf die ersten die homplementwerte des Soll- 1.1; 1.2, 1.3 und Ist-Wertes 2.1; 2.2; 2.3 infolge zwischengeschalteter Negatoren 5.1; 6.1; 5.2; 6.2; 5.3; 6.3 und auf die zweiten Soll- 1.1; 1.2; 1.3 und Istwert 2.1; 2.2; 2.3 direkt führen. Die Ausgänge zwei zusammengehöriger Und-Glieder 3.1/4.1; 3.2/4.2; 3#3/4.3 sind über ein Oder-Glied 7.1; 7.2; 7.3 zusammengeführt. Dieser Ausgang ist an ein -Und-Glied 8.1; 8.2; 8.3 einer zweiten Vergleicherschaltung angeschlossen, dessen zweiter Eingang vom Durehsehaltausgang der vorhergehenden Ziffernstelle beaufschlagt ist. Auf das zweite Und-Glied 9.1; 9.2; 9.3 dieser Vergleicherschaltung führen die entsprechenden

Komplementwerte, die von den Ausgangsgrößen durch zwischen-

geschaltete Negatoren 10.1; 11.1; 10.2; 11.2; 10.3;.11.3

abgeleitet sind. Die Ausgänge der Und-Glieder 8.1/9.1;

8.2/9.2; 8.3/9.3 sind in Oder-Glieder 12.1; 12.2; 12.3

zusammengefaßt und über Negatoren 13.1; 13.2-13.3 an

das jeder Ziffernstelle zugeordnete Und-Glied 14.1; 14.2;

14.3 angeschlossen, welches außerdem mit den direkten Aus-

gängen der Und-Glieder 8.2/9.2; 8.3; 9:3 aller höheren

Ziffernstellen verbunden ist.

Der Durchschaltaüsgang der jeweils vorhergehenden Ziffern-

stelle sowie der Soll-Wert 1.1; 1.2; 1.3 der entsprechenden

Ziffernstelle sind weiterhin auf ein Und-Glied 15.1; 15.2;

15.3 einer dritten Vergleicherschaltung geführt, deren

zweites Und-Glied 16.1; 16.2; 16.3 über Negatoren 6.1; 11.1;

6.2; 11.2; 6.3; 11.3 mit den gleichen Ausgängen in Verbin-

dung steht. Die mit einer Oder-Verbindung 17.1; 17.2; 17.3

zusammengefaßten'Ausgänge der Und-Glieder 15.1/16.1; 15.2/

16.2; 15.3/16.3 führen über Negatoren 18.1; 18.2; 18.3 auf

die jeder Ziffernstelle zugeordnete Und-Verbindung 14.1;

14.2; 14.3 für den Richtungsentscheid. Die Ausgänge aller

dieser Vergleicherschaltungen mit den Und-Gliedern 8.1/9.1;

8.2/9.2; 8.3/9#3 sind außerdem auf ein gemeinsames Und-Glied

19 für den Koinzidenzausganggeführt. Die Ausgänge der Und-

Glieder 14.1; 14.2; 14.3 für den Richtungsentscheid führen

über ein Zusammenfassungs-Oder-Glied _ 20 auf den Richtungs-

Spe i cher 21. Eine vierte Vergle icherschaltung ist für ein

vom Richtungsspeicher 21 kommendes Signal und den Sollwert

1.1; 1.2; 1.3 vorgesehen. Ein Und-Glied 22.1; 22.2; 22.3

dieser Vergleicherschaltung ist mit den direkten Werten

beaufschlagt, während ein Und-Glied 23.1; 23.2; 23.3 mit

den Komplementwerten durch zwischengeschaltete Negatoren

6.1/24.1; 6.2/24.2; 6.3/24.3 in Verbindung steht. Die: Aue..

sänge jeder der beiden Und-Glieder 22.1/23.1; 22.2/23.2

22.3/23.3 eLnd in einem Oder-Glied' 25.1; 25.2; 25.3 zu- .

sammengefaßt, dessen dritter Eingang die Durchschaltelei-

tung von der vorhergehenden Ziffernstelle ist und dessen

Durchschalteausgang auf das Zusammenfassurigs-Oder-Glied der

gleichen Schaltung der nächsthöheren Ziffernstelle führt.

Flachstehend wird die 11irkunäsweise der Schaltungsanordnung

erlähtert: -

Die Ausgänge der Vergleicherschalturigen für Soll- 1.1; 1.2;

1.3 und Ist=gert 2.1; 2.2; 2.3 liefern ständig eine Aussage

darüber, ob die .iaigarigsinforniatiouen der betreuenden Zil-

vfernstelle übereinstinwien oder nicht. Die rechten Lind-Glieder

3.1; 3.2; 3.3 werden immer dann Z-Signal abgeben, wenn beide

Informationswerte gleich Null und die linken Und-Glieder

4.1; 4.2; 4.3, wenn beide gleich Z sind. In den beiden ande-

ren Fällen ist keines dieser Und-Glieder 3.1; 4.1; 3.2; 4.2;

3#3; 4.3 durchlässig, weil jeweils einer ihrer beiden Ein-

gänge Null-Potential fährt, wenn die Informations,°ierte un-

terschiedlich sind. für den Fall, daß in einer Ziffern-

stelle Soll- und Ist-Wert nicht bleich sind, liegt am. Aus-

bang der Soll-Ist-Wert-Vergleicherschaltung F-Full-Potential* l

`Im Falle normaler FCoinzidenz ohne Bildung von Vorabsch-Ult-

differenzen, führt die Durchschalteleitunb der Stelle 20

von außerhalb Z-Potential, laodurch der Ausgang der zweiten

Verglei cherschaltung der Stelle 21 mit den Und-Gliedern

8.2; 9.2 spannungslos Lt, wenn diese Stelle eine Ungleich-

heit zwischen Soll- und Ist=lert aufweist, womit das Und-

Glied 14.2 über iiegator 13.2 Potential" erhält.

Da jeweils die höchste ungleiche Ziffernstelle über die

Veränderungsrichtung entscheiden muß, kommt es darauf an,

ob die Ausgänge dieser zweiten Vergleicherschaltungen aller

höheren Ziffernstellen Z-Potential führen. Das ist dann der

Fall, wenn Übereiustimmunzwischeu Soll- und Istwert in

diesen Stellen herrscht. Unter dieser Voraussetzung ent-

scheidet dann, die betrachtete Ziffernstelle 21 die Verände-

rungerichtung/und die Durchlässigkeit des Und-Gliedes 14.2

hängt nur noch vom Ausgang der dritten Vergleicherschaltung

dieser Stelle ab. Aber. nur in dem Falle g in welchem der

Soll-Wert 1.2 dieser Ziffernstelle Null-Potential führt,

also kleiner als der Ist-Wert 2.2 ist, bleibt der Ausgang

dieser Vergleicherschaltung spannungslos. Dann erhält das

Und-Glied 14.2 über iiegator 18.2 Z-Potential und wird

durchlässig. In diesem Fall wird-über Oder-Glied 20 die

&üekwärtsrichtung (Veränderung des Ist-Wertes in Richtung

fallender Dualzahlen) vom Richtungsspeicher 21 eingeschaltet. Die Vorwärtsrichtung (Veränderung des Ist-Wertes in Richtung steigender Dualzahlen) ist Vorzugsrichtung, zu deren Ifirksamkeit lein Signal erforderlich ist.

In Verbindung mit einer sogenannten Trennschaltung soll die '.Virkungsweise bei der Vorabschaltung mit einer Differenz von 21 erläutert werden: Die im Normalkoinzidenzfall Z-Potential führende Durchschalte leitung wird bei Vorwahl einer Differenz von 21 durch einen Trennschalter zwischen den Ziffernstellen 20 und 21 unterbrochen, wodurch das Und-Glied 9.2 über Negator 11.2 1,-Potential erhält und bei Nichtübereinstimmung zwischen Soll--1.2 und Ist-Wert 2.2 dieser Ziffernstelle durchlnssig wird und über Oder-Glied 12.2 das Koinzidenz-Und-Glied 19 beaufschlagt: Die Durchschalteleitung führt am Ausgang dieser Ziffernstelle jetzt Null-Potential, so daß die Durchschaltung der nächstfolgenden Ziffernstelle 22 von dieser Ziffernstelle 21 aufgehoben ist. Ob nun die nächste Ziffernstelle 2.2 und damit jeweils alle folgenden durchgeschaltet werden, entscheiden die Und-Glieder 22.2; 23.2. Die Gesetzmäßigkeit besagt, daß in Vorwärtsrichtung auch die nächsten.Ziffernstellen zu negieren sind, 'bis in Sollwert der vorhergehenden eine h-Information vorliegt. Vom Richtungsspeicher 21 her ist bei Vorwärtsrichtung das Und-Glied 22.2 vorbereitet und es schaltet dann die nächste Ziffernstelle durch, wenn auch der zweite Eingang am Und-Glied 22.2 h-Potential führt, d. h. der Sollwert 1.2 Z-Potential führt. 14 Rüekwärtsrichtung sind das die Und-Glieder 23.1; 23.2;23.3, .die vom Richtungsspeicher 21 vorbereitet sind und immer dann durchachalten, wenn Null-Potential im Soll-Speicher steht. Der Signalausgang für Koinzidenz liefert also in diesem Falle immer schon dann Koinzidenzsignal, wenn Soll- und Ist-'7ert in Veratellrichtung noch um zwei Intervalle (21) unterschiedlich sind.
Mit diesem Signal wird die Umschaltung auf kleinere Vorschubgeschwindigke it bzw. Schleichgang vorgenommen. Im geschilderten Falle arbeitet die Ziffernstelle 20 in. Normalkoinzidenz, die Ziffernstelle 21 als Differenz bildendes Abschaltglied und alle höheren Ziffernstellen arbeiten bis zu der Ziffernstelle, bei der@die Durchschalteleitung mit h--Potential belegt wird, ebenfalls als Differenz bildende Glieder, während die übrigen höheren Ziffernstellen wieder in Normalkoinzidenz arbeiten. Je nach gewünschter Vorabschaltdifferenz 2n muß die Durchschaltele itung zwischen, der dieser Differenz entsprechenden und der vorhergehenden Ziffernstelle unterbrochen werden. Eine solche Unterbrechung läßt sich auch durch von außen schaltbare logische Verknüpfungen steuern, und selbstverständlich ist auch die nacheinander gesteuerte Unterbrechung zwischen verschiede-

nen Ziffernstelle4nöglich, wodurch mehrmalige Vorschubver-

minderengen bei immer kleiner werdenden Differenzen erreicht werden können.

Claims

Patentanapräahe s

1. SohaltungssnordnMg zur psstatellwng der Ubereinstimung oder einer berttzs:tan Dixferens in der Größe 2n und den Vorzeichens der @ifterens zwieO"n zwei absolut binöraa Zahlen, die insbesondere Soll- md i»t-Wert entsprechen" mit einer Mahl von Ziffernstellen! wobei jeder einer bestfi=ten Wertigkeit 2n antsjreohende Ziffernstelle eine Vergle i obe rohalt nn g bea 1-t a t r an die beide Zahlen- äquivalente gleichzeitig angelegt werden, unter Verwen- dung einet Und-Gliedeng an das der Soll- und Iat-flort* und einet zweiten MA#-Glipdes» an das die zugehörigen Komplementwerte angeschlossen sind, wobei die Aufgänge beider MA-Glieder duröh ein Oder-Glied susamengefUbrt und auf ein von allen Ziffernatelien beaufaohlogtes Und- Glied ftfr den geinaldenaauogeag geschaltet sind sowie gleichzeitig über Negertaren ab einem jeder Ziffernstelle zugeordneten Und-Glied liegen, an den augerdeo der ne- gierte Sollwert sowie die Jue~ der Vergleiohersohal- tungen aller höheren Ziffernstellen angesobloasen dnd deren Maegänge in einen Oder-Glied fitir den Biohtungreat- soheid musamengetßt sind, dedtöroh rehenazeial@t, da9 eine aus zwei Und-Gliedern (22; 23) bestehende Wi rglei#- ohersohaltang zwiselm den sollwert (1) uad einem riob. tungsabhängigen Signal vorgesehen und über ein Odes-ßlie4 (25.2), dessen dritter gingma an Durahsohaltang des gleichen Oder-Glieden (25.1) der vorhergehenden Ziffern- steUe liegt, au. das (25.3) der näahstbtheren Ziffernstelle angeschlossen ist, Webei in jeder Ziffern- stelle zwei weitere vsrgleiohersahaltangen t!r e4nen vergleich mischen ohaltauo«mg der veshergehendaa Zifternatelle eInwäl alt deu @ox3@.ist.ert.-Yergleierar- ausgang und mm mAeuea mit den Seilwert (1) m3.sehexce# schaltet Bind, so da! beide Aus~ m den beten Eingängen der Und.AIieäsr (ld; 19) in< Kslaaidens und Riehttso'he id Siegen.

2. Sohaltmagsanordnung nach Anspruch 1, bei der eine bestiamte Differenz als gaze Blnä»ahl vorwghlbar iefi, d4tnroh geiennaeiohnet, daß die DuroheohaltverbiMung ewisohen der dieser Differens entsproohenden Ziffern- stelle und dar vorhergehinden Ziffernrtelle über eine Trenneohaltnn$ gefUhrt ist.