DE1588392B1

DE1588392B1 - Kodierer mit einem auf einem Traeger aufgebrachten Kodemassstab

Info

Publication number: DE1588392B1
Application number: DE1964L0046917
Authority: DE
Inventors: Goetz Dipl-Ing Elmar
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1964-01-29
Filing date: 1964-01-29
Publication date: 1970-04-23
Also published as: FR1426458A; GB1091183A

Description

1 2

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kodierer mit des Trägers gegenüber die Teilungen erfassenden Abeinem auf einem Träger (Lineal oder Scheibe) aufge- taster als kodierte Signale ausgibt, und der mit minbrachten Kodemaßstab, der aus abtastbaren, mit destens einer zusätzlichen, abtastbare Teilungen in Teilungen gemäß einem Kode versehenen Spuren be- kodierter Form aufweisenden Prüfspur versehen ist, steht und der die Stellung des Trägers gegenüber die 5 können die Abtaster in der Prüf spur einem relativ Teilungen erfassenden Abtastern als kodierte Signale weiten, unkritischen Abstand dadurch voneinander ausgibt. haben, daß die Prüfspur so kodiert ist, daß zwei

Derartige Kodierer werden sehr häufig bei digitalen Folgen von Prüf bits CHI, CH% gemäß folgendem Lageregelungen, z. B. bei der Positionierung des Kode erhalten werden Supports von Werkzeugmaschinen, bei der Anstellung io
des Walzspaltes eines Walzgerüstes, als digitale Ist- CH\ CH\

wertgeber für die Lage des einzuregelnden Teiles ver- 0= 0000 L 0

wendet. 1= 0 0 OL L 0

Im Gegensatz zu dem sogenannten Zählerver- 2 — 0 0 L 0 0 L

fahren — auch Incrementalverf ahren genannt —, das 15 3= 0 0 L L 0 L

nur eine relative Messung der Lage gestattet, erfolgt 4= OLOO 0 L

bei einem im obigen Sinne ausgebildeten Istwertgeber 5— OLOZ, 0 L

die Messung der Lage, absolut, da jedes Wegelement 6= OLLO L 0

als kodierte, insbesondere als binärkodierte Zahl dar- 7= OLLL L 0

gestellt wird. 20 3 ₌ LOOO 0 L

Absolut messende Istwertgeber sind als Kode- 9 ₌ LOOL 0 L

scheiben zur unmittelbaren kodierten Darstellung 10= LOLO L 0

einer Drehbewegung oder zur mittelbaren (Getriebe)
Darstellung einer rotatorischen Bewegung, aber auch
als Kodelineale zur unmittelbaren Darstellung einer 25
translatorischen Bewegung bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Kodierer mit einem auf einem Träger (Lineal Der Kode für den auf dem Träger angebrachten oder Scheibe) aufgebrachten Kodemaßstab, der aus Kodemaßstab kann grundsätzlich ein beliebiger Kode abtastbaren, mit Teilungen gemäß einem Kode ver- 3° sein. So ist es z. B. denkbar, den Dualkode, auch sehenen Spuren besteht und der die Stellung des natürlich-binärer Kode genannt, zu verwenden. Für Trägers gegenüber die Teilungen erfassenden Ab- viele praktische Anwendungen ist es jedoch zwecktastern als kodierte Signale ausgibt, derart weiterzu- mäßig, einen dezimal-binären Kode, insbesondere bilden, daß auf einfache Weise erkannt werden kann, einen dezimal-dualen Kode (tetradische Verschlüsseob die binären Signale in richtiger Form übertragen 35 lung) zu verwenden. Wenn auch bei diesem Kode geworden sind. wisse Schwierigkeiten bei Rechenoperationen durch Die Anordnung einer zusätzlichen Prüf spur, ζ. B. auf den Übertrag entstehen, so ergeben sich doch beeinem numerischen Programmträger, ist an sich be- deutende Vorteile durch die Verschlüsselung vom kannt. Bei einer derartigen Anordnung bereitet jedoch Dezimalen ins Dualdezimale bei der Eingabe und bei die Abtastung jvegen der schrittweisen Ablesung keine 40 der Entschlüsselung vom Dualdezimalen ins Dezimale Schwierigkeiten, wogegen bei einem Kodierer der bei der Anzeige, da für beide Entschlüsselungen Umobengenannten Art durch die ständige Ablesung eine setzer preiswert und einfach" herzustellen sind. Für Veikomplizierung eintritt. verschiedene Umsetzer können z. B. ohne jede Auch wurde bereits der Vorschlag gemacht, auf Zwischengeräte einfache sogenannte Contraves-Schaleinem Kodelineal bzw. einer Kodescheibe eine zusatz- 45 ter verwendet werden. Auch werden die Geräte für die liehe Prüfspur aufzubringen. Bei einer Ergänzung Umkodierung von Tastaturen für die Eingabe von durch eine Prüfspur auf gerade (parity-check) bzw. Befehlen in die Anlage, bei der der erfindungsgemäß ungerade (imparity-check) L-Werte ergibt sich jedoch ausgebildete Signalgeber verwendet wird, erheblich eine Rasterung der Prüfspur, die der feinsten Spur des weniger aufwendig. Schließlich ist noch ein sehr be-Kodierers entspricht. Das führt aber dazu, daß man 50 deutsamer Vorteil, daß der Dezimal-Dualkode leichter bei Anwendung der bekannten und üblichen F-Ab- zu übersehen ist als der Dualkode, was sich günstig tastung die Prüf spur genau so fein abtasten müßte wie hinsichtlich der Prüfung der Anlage bei Störungen die feinste Spur. Da es praktisch nicht gelingt, zwei bemerkbar macht. Eine derartige Prüfung ist bei einer Abtaster in verschiedenen Spuren exakt über der Ab- dualen Kodierung für ungeübtes Personal außerordentleselinie anzuordnen, müßte man nämlich entweder in 55 Hch schwer.

der feinsten Spur oder in der Prüfspur zwei Abtaster Die zusätzliche Prüfspur kann bei jedem Kodemaß-

anordnen. Da man von der feinsten Spur steuert, stab vorgesehen werden, z. B. bei einem, der photowürde man die Abtaster in der Prüf spur vorsehen. Der elektrisch abgetastet wird, oder aber, z. B. bei der Lage-Abstand der beiden Abtaster dürfte dabei gerade nur messung des Walzspaltes, bei einem Kodemaßstab, so groß sein, daß innerhalb dieses Abstandes der 60 der magnetisch abgetastet wird. Wechsel in der feinsten Spur S stattgefunden hat. An Hand von in der Zeichnung dargestellten Aus-

Die Abtaster müßten somit sehr dicht nebeneinander führungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert, und genau justiert angeordnet sein, was ganz erheb- Es zeigt:
liehe Schwierigkeiten bereitet. F i g. 1 die Abwicklung eines Ausführungsbeispieles

Bei einem Kodierer mit einem auf einem Träger 65 des erfindungsgemäßen Kodierers, (Lineal oder Scheibe) aufgebrachten Kodemaßstab, F i g. 2 eine logische Verknüpfung für die Signale

der aus abtastbaren, mit Teilungen gemäß einem der Abtaster der Prüfspur CH\ mit gleichzeitiger GeKode verseheneirS;puren besteltf ,u'rt^^ääie Stellung winnung der Signale der Prüf spur CH\.

r\	0	0	0	0	L
1 ₌	0	0	0	L	0
2 =	0	0	L	0	0
3 ₌	0	0	L	L	L
4 =	0	L	0	0	0
	0	L	0	L	L
6 =	0	L	L	0	L
7 =	0	L	L	L	0
0 0 =	L	0	0	0	0
9 =	L	0	0	L	L

3 4

Dem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rücksicht auf diese Toleranzen, die sich im besonderen Kodierers gemäß Fig. 1 liegt eine Anordnung zu- auf daß Getriebespiel beziehen, erscheint die Ausgrunde, bei der der Kodemaßstab auf einem als führungsform gemäß F i g. 1 sehr zweckmäßig. Scheibe ausgebildeten Träger aufgebracht ist. Als Es wurde bereits erwähnt, daß bei dem Ausführungs-Kode ist beispielsweise der Dezimal-Dualkode ver- 5 beispiel nach F i g. 1 der Dezimal-Dualkode zur Verwendet. Da vier Dekaden (0. bis 3. Dekade), d. h. schlüsselung der Lage angewendet wird, maximal vierstellige Dezimalziffern zur Anwendung Jede Scheibe trägt somit einen dual verschlüsselten kommen, sind vier Scheiben 0 bis 3 vorgesehen, von Kodemaßstab. Der Kode für die 1. bis 3. Dekade denen jeweils ein Teil als Abwicklung dargestellt ist. lautet somit: Jede Dekade hat vier Spuren S zur dualkodierten io
Darstellung der Position und eine Prüf spur, die jeweils
mit CH (Check) bezeichnet ist; der obere Index bei S
und CH bezeichnet dabei jeweils die Dekade, der
untere Index bei S die Nummer der Spur. Da die Dezimalziffern jeder Dekade jeweils als vierstellige Dual- 15
zahl dargestellt werden, liegt dem Ausführungsbeispiel eine tetradische Verschlüsselung zugrunde.

In F i g. 1 ist nur eine Prüfspur CH₁ dargestellt, da
nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung

die Werte der zweiten Prüfspur CH₂ durch Negation 20

der Abtastsignal der ersten Prüf spur gewonnen werden ^₃ ^₂ $ ^₀

können. Wie dies geschieht, soll später an Hand der

F i g. 2 erläutert werden. Die Teilung in der Prüfspur ist somit in bekannter

Bei der Art der Darstellung der F i g. 1 ist beispiels- Weise derart gewählt, daß für jede Dezimalziffer die

weise angenommen, daß die dunklen Felder dem Wert 25 Anzahl der !--Werte der zugeordneten Dualzahl auf

binär L und die hellen Felder dem Wert binär 0 ent- eine ungerade Zahl ergänzt wird, d. h. die Anzahl der

sprechen. Wird der Kodemaßstab magnetisch abge- L-Werte insgesamt ungerade ist.

tastet, so werden die Scheiben zweckmäßig als Zahn- Grundsätzlich könnte die Teilung der Prüfspur in

scheiben ausgebildet, wobei beispielsweise ein Zahn der 0. Dekade genau so wie bei der 1. bis 3. Dekade

den dunklen Feldern, d.h. dem !,-Wert, und eine 3° gewählt werden. Wie obige Tabelle zeigt, würde jedoch

Lücke den hellen Feldern, d. h. dem O-Wert, entspricht. davon an einigen Stellen der Prüfspur (Ziffer 3 bis 5)

Es sei noch erwähnt, daß die Teilung in der 0. Spur die Teilung genau so fein werden wie in der 0. Spur, der 0. Dekade die Auflösung bestimmt. Dient z. B. der Dabei treten jedoch die bekannten Schwierigkeiten Kodierer als Istwertgeber für eine Lageregelung bzw. hinsichtlich der Abtastung auf. Um diese Schwierigfür eine Prozeßsteuerung mit einem Prozeß- 35 keiten zu umgehen, sieht die Erfindung für die 0. Dekade rechner, so gibt vorstehende Teilung den Grad der einen Kode gemäß folgender Tabelle vor: Quantisierung der Lage vor, da jeder Teilung (Ziffer 0,

1, 2 ...) ein Wegelement entspricht, das als dual- 0=0000 L 0

kodierte Zahl dargestellt wird. I=OOOLLO

Die vier jeweils einer Dekade zugeordneten Scheiben 40 2= 0 0 L 0 0 L

können auf verschiedene Weise miteinander verbunden 3=00LL 0 L

werden. Würden alle Scheiben auf einer Welle sitzen, 4=0L00 0 L

so müßte die Größe der Teilung von Scheibe zu 5=0L0L 0 L

Scheibe jeweils im Verhältnis 10:1 verkleinert werden, O=OLLO L 0

d. h., es müßten vier verschieden ausgebildete Scheiben 45 7 — 0 L L L L 0

verwendet werden. Zweckmäßig verwendet man daher 8=L0000L

dekadisch abgestufte Getriebe, um eine möglichst 9 = L 0 0 L 0 L

größere Zahl gleich ausgebildeter Scheiben verwenden s% S¹S S⁰ Sn CH⁰ CHi

1 ,, ti 2 1 0 1 2

zu können.

Es wäre z. B. denkbar, jeweils zwei Scheiben, deren 50 Die die Lageinformationen liefernden Spuren Sg bis

Teilungen sich im Verhältnis 10:1 unterscheiden, auf S3 sind, wie die Tabelle zeigt, wie bei den anderen

einer Welle zu befestigen und beide Wellen durch ein Scheiben im Dualkode verschlüsselt. Im Gegensatz zu

Getriebe 1:100 miteinander zu kuppeln. den anderen Dekaden sind jedoch zwei zusätzliche

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 sitzen Bits für die Dualzahl in der 0. Dekade vorgesehen, die

die Scheiben für die 0. und 1. Dekade auf einer Welle 4, 55 prinzipiell auch in der Weise erhalten werden können,

wobei die 0. Dekade lOmal soviel Zähne besitzt wie indem zwei Spuren CHi und CH₂ mit den entsprechen-

die 1. Dekade. Die der 0. Dekade zugeordnete Scheibe den Teilungen aufgebracht werden. Die Teilung in der

wird dabei von dem zu positionierenden Anlagenteil Prüf spur CH₁ ist dabei so gewählt, daß für jede 0 in der

bewegt. Spur Sq die Dualzahl wie bei den anderen Dekaden auf

Die 2. Dekade ist über ein im Verhältnis 10:1 ab- 60 eine ungerade Anzahl von L-Werten ergänzt wird, d. h.

gestuftes Getriebe 5 angekuppelt und die 3. Dekade ist die Anzahl der L-Werte der Dualzahl geradzahlig,

wiederum über ein im Verhältnis 10:1 abgestuftes so wird in CH₁ ein L ergänzt (z. B. bei Ziffer 0, 6); ist

Getriebe an die 2. Dekade. Die Scheiben für die 1. bis sie dagegen ungeradzahlig, so wird eine 0 ergänzt (z. B.

3. Dekade sind dann untereinander gleich, aber unter- bei Ziffern 2, 4, 8).

schiedlich zur 1. Dekade. Nachteilig ist, daß zwei Ge- 65 Für die anderen Ziffern, d. h. die Ziffern, die in der triebe eingesetzt werden müssen. Der Vorteil liegt Spur Sq ein L haben, wird in der Spur CH\ jeweils das jedoch darin, daß die zulässigen Fertigungstolerajizen Bit der benachbarten kleineren Ziffer übernommen (vorbei der 1. bis 3. Dekade erheblich größer sind. Mit eilende Teilung). Die Bitfolge CH\ überprüft daher

alle Dualzahlen der 5. Dekade, die eine O in der niedrigsten Stelle haben.

Damit auch die Dualzahlen, die ein L in der Spur S% haben, überprüft werden können, ist eine zweite Bitfolge, beispielsweise eine zweite Priifspur CHl vorgesehen. Die Teilung in dieser Spur ist nun so gewählt, daß für jede der obigen Ziffern in CH% wie bei den anderen Dekaden eine 0 vorgesehen ist, wenn die Anzahl der L-Werte der Dualzahl ungeradzahlig ist (z. B. bei Ziffer 1, 7, 9) und ein L vorgesehen ist, wenn die Anzahl der !,-Werte der Dualzahl geradzahlig ist (z. B. bei Ziffer 3, 5); es erfolgt somit ebenfalls eine Ergänzung auf ungeradzahlige L-Werte. Für die Ziffern, die eine 0 in der Spur S°_o haben, ist die Teilung in der Spur CHl dabei so gewählt, daß jeweils das Bit der benachbarten größeren Ziffer übernommen wird (nacheilende Teilung).

Wie die F i g. 1 und auch die obige Tabelle zeigen, wird durch die vorstehende Verschlüsselung erreicht, daß die Teilung in den Prüfspuren bezüglich der kleinsten Teilung um den Faktor 2 größer ist als in der Spur S₀, was sich günstig hinsichtlich der Anordnung der Abtaster auswirkt, die in F i g. 1 durch Kreise über den Kodespuren angedeutet sind.

Durch die Vergrößerung der kleinsten Teilung der Priifspur CH\ um den Faktor 2 entspricht nämlich die Prüf spur der Spur S\. Die Abtaster können daher in beiden Spuren auch die gleiche Lage haben. Die Abtastung der Prüfspur ist somit mit Vorteil nicht kritischer als die Abtastung der Spur S\. Durch die zusätzliche Prüfspur wird somit das Auflösungsvermögen des Signalgebers nicht eingeschränkt. Es können sehr feine Teilungen beherrscht werden. Der Toleranzbereich in der Prüfspur kann dadurch, wie die Zeichnung zeigt, relativ groß sein. Er beträgt d, wenn d der Abstand von der Ableselinie ist.

Überhaupt ist die Anordnung der Abtaster nach Fig. 1 so getroffen, daß mit Vorteil die größtmöglichen Toleranzen zulässig sind.

Bei der vorgenannten Verschlüsselung der Prüf spur ergibt sich überraschend der Umstand, daß für jede Ziffer CHl = CHi ist. Es kann daher mit Vorteil eine zusätzliche zweite Prüfspur, z. B. CH% entfallen, wie es in der F i g. 1 dargestellt ist. Die Prüf bits dieser Spur können auf einfache Weise durch Negierung der Signale der Spur CH\ in der die Signale der beiden Abtaster verknüpfenden Logik erhalten werden, wie im folgenden an Hand der F i g. 2 näher erläutert wird. Die Ablesung der beiden Abtaster ν, η der Prüfspur CH\ erfolgt zweckmäßig von der Spur -So aus. Da für jede 0 in Sl die voreilende Ziffer das Prüfbit hat, wird somit immer dann, wenn eine 0 in der Spur Sq gelesen wird (antivalenter Ausgang des Verstärkers V hat L), der voreilende Abtaster ν über das UND-Glied&j und das ODER-Glied V₁ gelesen. Wird in S^ ein L gelesen (valenter Ausgang des Verstärkers V hat L), so wird, weil dann die nacheilende Ziffer dasselbe Prüfbit hat, der nacheilende Abtaster η über das UND-Glied &₂ und das ODER-Glied V₁ gelesen. Die Signalfolge am Ausgang V₁ entspricht somit der Bitfolge der Spur CH₁. Um die Bitfolge CH_% zu erhalten, müssen diese Signale durch einen Inverter negiert werden, der prinzipiell bereits im ODER-Glied V₁ enthalten sein kann.

Die Prüf bits in den Bitfolgen CHi und CH% waren ja so gewählt, daß in der Folge CHi die Dualziffern geprüft werden, die eine »0« in der niedrigsten Stelle haben, und in der Spur CH% die Ziffern, die ein L in der niedrigsten Stelle haben. Um aus der abgelesenen Folge CH° und der daraus abgeleiteten Folge CH\ wieder nur eine Prüfbitfolge gemäß den anderen Dekaden zu erhalten, sind zwei UND-Glieder &₃ und &₄ sowie ein nachgeschaltetes ODER-Glied F₂ vorgesehen. Das der Bitfolge CH\ zugeordnete UND-Glied &₃ ist über den Verstärker V nur dann vorbereitet, wenn in S° eine »0« gelesen wird, wowegen das der Bitfolge CH\ zugeordnete UND-Glied &₄ nur dann vorbereitet ist, wenn in der Spur S§ ein L gelesen wird. Durch diese wechselnde Vorbereitung der UND-Glieder enthält die Ausgangssignalfolge des ODER-Gliedes F₂ ein Prüfbit der Folge CHi, wenn in S^ eine 0 ist, und ein Prüfbit der Folge CH%, wenn ein L ist. Damit erhält man jedoch an V₁ nur eine in gewünschter Weise zusammengesetzte Prüf bitfolge.

Claims

Patentansprüche:

1. Kodierer mit einem auf einem Träger (Lineal oder Scheibe) aufgebrachten Kodemaßstab, der aus abtastbaren, mit Teilungen gemäß einem Kode versehenen Spuren besteht und der die Stellung des Trägers gegenüber die Teilungen erfassenden Abtaster als kodierte Signale ausgibt, und der mit mindestens einer zusätzlichen, abtastbare Teilungen in kodierter Form aufweisenden Prüfspur versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfspur so kodiert ist, daß zwei Folgen von Prüf bits CiT?, CHl gemäß folgendem Kode erhalten werden.

0 0 L L L L 0 0 L

0 = 0 0 0 0 L

1 = 0 0 0 L L

2= 0 0 L 0 0

3 = 0 0 L L 0

4= OLOO 0

5 = OLOL 0

6 = OLLO L

7 = OLLL L

8 = LOOO 0

9 = LOOL 0

10= LOLO L

2. Kodierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Prüfspuren für die beiden Prüfbitfolgen vorgesehen sind, die beide abgetastet werden.

3. Kodierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Prüf spur aufgebracht ist und die Bits der zweiten Prüfbitfolge durch Negation der Abtastsignale der aufgebrachten Prüfspur erzeugt werden.

4. Kodierer nach Anspruch 1, 2 oder 3 mit kodierten Scheiben, wobei zum Zwecke einer Dezimal-Dualenverschlüsselungjeweils eine Scheibe einer Dekade zugeordnet ist und jede Scheibe für sich dual verschlüsselt ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Scheibe vier Spuren (S₀ bis S₃) für die kodierte Darstellung der Lage (tetradische Verschlüsselung) und zusätzlich mindestens eine Prüfspur (CH) aufweist.

■ 5. Kodierer nach Anspruch 4 mit vier Dekaden (O." bis 3. Dekade), bei dem die der 0. Dekade zugeordnete Scheibe mit der der 1. Dekade zugeord-

neten Scheibe unmittelbar durch eine Welle (4) miteinander verbunden ist, wobei die Anzahl der Teilungen auf der Scheibe für die 1. Dekade um den Faktor 10 kleiner ist als die auf der Scheibe für die

0. Dekade und bei dem sowohl die Scheibe für die

1. Dekade mit der Scheibe für die 2. Dekade als auch diese Scheibe mit der Scheibe für die 3. Dekade über ein im Verhältnis 10:1 untersetztes Getriebe miteinander verbunden sind, wobei die

Teilungen der Scheiben für die 1. bis 3.Dekade untereinander gleich sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Scheibe für die 1. bis 3. Dekade jeweils eine Prüf spur vorgesehen ist, deren Teilung dadurch bestimmt ist, daß in an sich bekannter Weise die Anzahl der L-Werte auf eine gerade oder ungerade Zahl ergänzt wird und daß für die 0. Dekade zwei Folgen von Prüfbits (CHl, CH?J und gemäß dem Kode nach Anspruch 1 vorgesehen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

OOPY 009517/170