DE1773034A1 - Messeinrichtung fuer Geber-Stellungen - Google Patents

Description

IBM D&tttSchland Internationale Büro-Maschinen GtselUchaft mbH

Böblingen, 22. März 1968 Io -hn

Aamelderini

International Business Machines Corporation, Armonk, N. Y. 10 504

Amtliches Aktenzeichen;

Neuanmeldung

Aktenzeichen der Anmelderin: Docket PO 9-66-003

Meßeinrichtung für Geber-Stellungen

Die vorliegende Erfindung betrifft eine selbsttätige Meßeinrichtung für die Stellungen von mehreren magnetischen Meßwertgebern, die vorzugsweise durch mechanische Meßfühler zur Abtastung der Abmessungen von Werkstücken eingestellt werden und ihre Stellung in elektrische Signale umsetzen, wie sie vorzugsweise in Fertigungsstraßen mit einer Anzahl von verschiedenen Arbeitsstationen, und zwar wenigstens in einer dieser Arbeite Stationen, verwendet wird.

Fabrikationeanlagen dieser Art arbeiten mit einer die einzelnen Arbeitsstationen miteinander verbindenden Förderanlage, durch die z.B. mittels einer Förderkette Förderwagen, auf denen je ein Werkstück befestigt ist, von einer Station zur nächsten Station befördert wird. In jeder Station wird das Werk- •tuck einem anderen Fertigungevorgang unterworfen und durchläuft so schritt-

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weise in der richtigen Reihenfolge einen mehr oder weniger vollständigen

oqoiq Fabrikationsprozeß.

Ein wesentlicher Schritt in einem solchen Fertigungsprozeß ist die Messung der Werkstück-Abmessungen. Sie soll während der normalen Aufenthaltsdauer des Werkstücks in einer Arbeite station beendet sein, so daß der Fortgang der Fertigung nicht unterbrochen wird.

Üblicherweise wird das Werkstück in einer Meßstation durch mechanische Meßfühler abgetastet, die mit mechanisch-elektrischen Wandlern verbunden sind, die ihrerseits das vom Meßfühler abgetastete Maß des Werkstückes in entsprechende elektrische Signale umwandeln. Eine elektronische Schaltung verwendet diese Signale zur Anzeige des Meßwertes und leitet sie gegebenenfalls zu weiterer Auswertung weiter.

Unter den verschiedenen Arten von me chanisch-elektrischen Wandlern werden die magnetischen Umsetzer bevorzugt verwendet, die eine Drehung oder lineare Verschiebung durch eine entsprechende Änderung der Gegeninduktivität zwischen einer oder mehreren erregten Primärwicklungen und einer oder mehreren Sekundärwicklungen in ein elektrisches Signal umwandeln. ' Bei einer typischen Ausführung eines magnetischen Umsetzers als Drehge ber ist der bewegliche Ro-tor mechanisch mit einem MeftfiBüer so verbunden, daß dessen linearer, das Werkstück abtastender Bewegung

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proportionale Rotordrehung entspricht. Auf dem feststehenden Stator ist ζ ..B. die durch eine geeignete periodische (vorzugsweise Sinus-) Spannung erregte Primärwicklung angebracht und erzeugt in ihm ein geeignetes magnetisches Drehfeld, so daß in der Sekundärwicklung auf dem Rotor eine Spannung induziert wird, deren Phasenwinkel gegenüber der Primärspannung eine Funktion der Rotordrehung ist. Die vom Meßfühler abgetastete und vom Drehgeber in eine Phasendifferenz umgewandelte Stellung des Werkstücks wird als Maßzahl ermittelt und angezeigt durch eine elektronische Schaltung zur Messung der der Linearbewegung des Meßfühlers propoitionalen Phasenverschiebung.

Es ist bereits eine Meßeinrichtung dieser Art, z.B. durch das USA-Patent Nr. 3 231 885, bekannt, bei der von einem hochfrequenten Impulsgenerator ein erster Zähler ständig gespeist wird, von dessen vorbestimmten Zählimpulsen durch zwei unterschiedliche Verzögernngskreise zwei um 90 phasenverschoebene niederfrequente Sinus spannungen abgeleitet werden, die ihrerseits als gemeinsame Speisespannungen für die Stator-Primärwicklungen aller magnetischen Drehgeber dienen. Ein Nullspannnngs-Detektor ermittelt nacheinander die Nulldurchgänge einer primären Speisespannung und der in ihrer Phase stellungsabhängigen Rotor-Sekundär spannungen der Geber und steuert jeweils zwischen beiden Nulldurchgängen die Generatorimpulse in einen zweiten Zähler als Maß für die stellungsabhängige Phasenverschiebung der Sekundärspannung des jeweiligen Gebers. Ein

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Zwischenspeicher übernimmt diesen Zählerstand des zweiten Zählers und gibt ihn an eine Anzeigeeinrichtung und bzw. oder eine Datenverarbeitungsanlage weiter. Eine Kontrollschaltung für die Amplitudengleichheit der Geber-Speisespannungen, die Voraussetzung für richtige Phasen-

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messungen ist, prüft nach der Messung eines besonderen 45 -Kontrollgebers, ob der zweite Zähler den diesem 45 -Phasenwinkel entsprechenden vorbestimmten Soll-Zähler stand erreicht hat oder nicht und steuert mittels der Resultatspannung eine entsprechende Amplitudenkorrektur. Eine Kontrollschaltung für die genaue 90 -Phasenverschiebung zwischen den Geber-Speisespannungen als zweite Voraussetzung für ein exaktes magnetisches Drehfeld und somit richtige Phasenmessungen prüft nach der Phasenmessung beider Speisespannungen, ob der zweite Zähler den ihrem 90 -Soll-Phasenwinkel entsprechenden vorbestimmten Zählerstand erreicht hat oder nicht und steuert mittels der Resultatspannung über einen variablen Verzögerungskreis eine entsprechende Phasenkorrektur.

Jeder Meßwert des zweiten Zählers ist also ein Maß für die augenblickliche Stellung des betreffenden Meßfühlers bzw. des Rotors des zugehörigen Gebers. Aufeinanderfolgende Meßwerte desselben Gebers lassen Stellungsänderungen des Meßfühlers erkennen und ermöglichen so, die Abmessungen des Werkstücks zu ermitteln.

Eine Schalteinrichtung verbindet nacheinander die einzelnen Geber für die

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verschiedenen Werkstück-Abmessungen sowie den 45 -Kontrollgeber und die beiden Speise spannungen mit der Meßschaltung. Dies bedeutet, daß die Meßwerte für einen bestimmten Geber nur in größeren Zeitabständen im zweiten Zähler bzw. im Zwischenspeicher zur Verfügung stehen können. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Meßeinrichtung ist, daß zwei Zähler benötigt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zu Grunde, die Wiederholungefrequenz der jedem Geber zugeordneten Messungen wesentlich zu erhöhen bei gleichzeitiger Verringerung des technischen Aufwandes und Erhöhung der Genauigkeit.

Diese Aufgabe wird bei einer Meßeinrichtung der genannten Art durch die Vereinigung folgender Maßnahmen erreicht:

a) ein einziger ständig von hochfrequenten Rechteckimpulsen eines Oszillators gespeister Zähler, von dessen vorbestimmten Zählimpulsen die zwei um 90° phasenverschobenen (Sinus-, Kosinus-) Speisespannungen fttr die Magnetgeber abgeleitet werden, zählt auch gleichseitig die Rechteckimpulse des Oszillator β zwischen dem 1. Nulldurchgang der resultierenden Speisespannung und aller stellungsabhängigen Geber »Sekundär spannungen und liefert ferner swei vor be stimmte Zähl-

impulse zur Synchronisierung der Nulldurchgänge und zur Amplitudenregelung beider (Blaus-, Kotlau«-) Speisespannungen;

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b) jedem Geber ist ein gesonderter Nulldetektor zugeordnet, der während jedes Durchlaufs des Zählers den Nulldurchgang der Sekundärspannung seines Gebers ermittelt und die übertragung des jeweiligen Zählerstandes in ein jedem Geber gesondert zugeordnetes Register mit zugehörigem Stellungsanzeiger steuert;

c) jedem einzelnen Register ist ein zusätzlicher Zähler far Vorwärts und Rückwärts zählung mit einer Über lauf schaltung zugeordnet, die bei der Geberbewegung zwischen zwei Messungen über eine der der Kapazitätsgrenze des Registers entsprechende Stellung hinaus den Wechsel des Zählwertes in der höchsten (4.) Stelle des Registers aus einem vorbestimmten Bereich unterhalb dieser K apazi täte grenze in einen vorbestimmten Bereich oberhalb derselben öder umgekehrt ermittelt und durch einen Zählimpuls mit einem der Richtung dieses Wechsels entsprechenden Vorzeichen im zusätzlichen Zähler registriert;

d) die beiden um 90 phasenverschobenen (Kosinus-, Sinus-) Speisespannungen werden durch positive und negative 45 -Phasenverschiebung mittels zweier 45 -Phasensteuerungen aus der sinusförmigen Auegangs spannung eines Filters gewonnen;

e) von den zwei vorbestimmten Zählimpulsen des Zählers wird eine symmetrische Rechteckspannung und aus dieser mittels dee Filtere

eine phasengleiche Sinusapannung abgeleitet;

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f) die Synchronisierung der Nulldurchgänge der Speisespannungen erfolgt durch Abtastung der letzteren im Durchgangs Zeitpunkt durch die vorbestimmten Zählimpulse und Umwandlung der abgetasteten Spannungen in Korrektur spannungen zur Beeinflussung der 45 -Phasensteuerungen mittels Synchronkontroll-Schaltungen;

g) die Amplitudenregelung der Speisespannungen erfolgt durch Vergleich ^ der Scheitelspannungen mit einer Bezugs spannung und Umwandlung der Differenzspannungen in Korrektur spannungen zur Beeinflussung der den 45 -Phasensteuerungen nach ge schalteten Verstärker mittels Amplitudenkontr oll -S chaltungen;

h) die Magnetgeber sind von der bekannten Schieber-Art für lineare Bewegung einer Wicklung.

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Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgeinäßen Meßeinrichtung an Hand von Zeichnungen beschrieben. Von letzteren sind

Fig. 1: Perspektivische schematische. Zeichnung einer Fertigungsstraße mit mehreren Arbeite Stationen, davon eine teilweise im Schnitt mit einem Teil der erfindungsgeinäßen Meßeinrichtung;

Fig. 2: Aufriß eines Teilschnitts durch Fig. 1;

Fig. 3: Blockschaltung der vollständigen Meßeinrichtung;

Fig. 4: schematische Zeichnung eines magnetischen Meßwertgebers

für lineare Bewegung;

Fig. 5a: Blockschaltung des Zählers mit zugehörigen Steuerungen in

Fig. 3;

Fig. 5b: Blockschaltung der Entschlüsselung in Fig. 5a;

Fig. 5c: Blockschaltung der Steuerung für die hohen Zähler stellen in

Fig. 5a;

Fig. 6a: Bio-ckschaltung des Ko sinusver stärke rs mit zugehöriger Steue-

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rung in Fig. 3;

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Fig. 6b: Schaltbild des Verstärkers in Fig. 6a;

Fig. 6c: Schaltbild der 45 -Phasensteuerung in Fig. 6a;

Fig. 6d: Schaltbild der Synchronkontrolle in Fig. 6a;

Fig. 6e: Schaltbild der Amplitudenkontrolle in Fig. 6a;

Fig. 7: Schaltbild des Filters in Fig. 3;

Fig. 8: Schaltbild eines Nulldetektors (X) in Fig. 3;

Fig. 9a: Zeitdiagramm der Oszillator- und Zähler-Spannungen;

Fig. 9b: Zeitdiagramm der Speisespannungen für die Geber und der sie ^

erzeugenden Spannungen;

Fig. 9c: Zeitdiagramm der in der Schaltung nach Fig. 5c wirksamen

Spannungen.

In Fig. 1 ist eine typische Fertigungsstraße mit mehreren Arbeite Stationen perspektivisch skizziert, von denen jede Station einen oder mehrere Fabri kationevorgänge durchführt. Die Fertigungsstraße enthält ein allen Stationen

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gemeinsames Förderbett 11, in dem eine Förderkette 11 läuft, die ihrerseits einen Förderwagen 12 mitnimmt, auf dem ein Werkstück 13 befestigt ist. Gleichzeitig bewegen sich weitere Förderwagen mit Werkstücken durch die Fertigungsstraße, jedoch ist der Einfachheit halber nvr der gerade in der vorderen Station befindliche Förderwagen dargestellt. Diese Station kann, wie gezeichnet, nur als Meßstation ausgestaltet sein oder gleichzeitig auch noch andere Arbeitsvorgänge ausführen.

Das auf diesem Förderwagen 12 befestigte Werkstück 13 wird in drei den Koordinaten entsprechenden Richtungen von drei Meßfühlern 14, 15 und 16 abgetastet, die mittels dreier durch die Motore 20, 21 und 22 angetriebener Schraübenspindeln in bekannter Weise mit den betreffenden Werkstück-Oberflächen in Berührung gebracht werden. Die Stellungen dieser Meßfühler 14 bis 16 werden mittels mechanisch-elektrischer Wandler für lineare Bewegungen in der Form magnetischer Umsetzer 17, 18 und 19· vorzugsweise des bekannten Schlitten-Typs, die nachstehend als Meßwertgeber oder kurz Geber bezeichnet werden, in elektrische Signale umgewandelt.

Fig. 2 zeigt einen teilweisen Vertikalechnitt durch Fig. 1 an der Stelle des Meßwertgebers 17. Letzterer besteht ebenso wie die beiden anderen Geber 18 und 12 aus einer feststehenden langgestreckten Sekundftrwtck-' lung mit den Zuleitungen 40 und 41 und au· einer als beweglicher, kurier,

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mit dem Meßfühler 14 verbundener Schlitten ausgebildeten zweiteiligen Primärwicklung mit den vier Zuleitungen 42, 43, 44 und 45.

Eine schematische Zeichnung dieses magnetischen Gebers 17 des handelsüblichen Schlittentyps zeigt Fig. 4. Wie beim eingangs genannten Drehgeber zur Erzeugung des magnetischen Drehfeldes sind beim Schlittengeber zur Erzeugung eines linear wandernden Magnetfeldes ebenfalls zwei räumlich versetzte Speisewicklungen mit entsprechender Phasenverschiebung, vorzugsweise von 90 , in Form der zweiteiligen beweglichen Primärwick-

die

lung erforderlich. Dementsprechend wird feine Primärwicklung über die Anschlüsse 42 und 43 mit einer Kosinus spannung und die zweite Primärwicklung über die Anschlüsse 44 und 45 mit einer um 90 phasenversetzten Sinusspannung gespeist. Der Sekundärwicklung kann, dann über ihre Anschlüsse 40 und 41 eine Spannung entnommen werden, deren Phasenwinkel gegenüber den Speisespannungen eine Funktion der Stellung der Primärwicklungen gegenüber der Sekundärwicklung und somit auch ein Maß für die Stellung des zugehörigen Meßfühlers 14 ist.

Zur Erzeugung und Auswertung der Spannungen der drei Meßwertgeber 17 bis 19 dient die Gesamtschaltung nach Fig. 3. Die mit den Gebern 17 bis 19 verbundenen Meßfühler 14 bis 16 verursachen bei der Abtastung der entsprechenden Werkstück-Koordinaten X, Y und Z diesen proportionale Phasenverschiebungen zwischen den Ausgangs- und Eingangs spannungen der Geber. Die Kosinus- und Sinus-Eingangs spannungen werden den drei Gebern

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17, 18 und 19 gemeinsam über die Leitungspaare 42, 43 bzw. 44, 45 zugeführt. Die Aus gangs spannung des Gebers 17 gelangt über die Leitungen 40, 41 zum Vorverstärker für die X-Koordinate und von diesem über Leitung 80 zum Nulldetektor X. Letzterer stellt den Durchgang der Ausgangs spannung des Gebers 17 durch einen bestimmten Wert, vorzugsweise Null, fest und erzeugt in diesem Augenblick einen Impuls "Null X" auf seiner Ausgangsleitung 319. In gleicher Art sind auch die Geber 18 und 19 ge s ehaltet.

Ein Oszillator 30 speist über Leitung 328 einen elektronischen Schrittzähler 50 mit hochfrequenten Rechteckimpulsen. Die Kapazität des Zählers ist beliebig wählbar, sei aber beispielsweise mit 10 000, also dezimal vierstellig, angenommen, wonach die Zählung mit 1 wieder neu beginnt. Der Zähler erzeugt an der Ausgangsleitung 314 eine Rechteckspannung mit Nulldurchgängen bei den Zählerständen 0 und 5000 (vgl. Fig. 9b), aus der ein nachge schalte te r Filter 32 eine sinusförmige Spannung mit denselben Nulldurchgängen aussiebt und zwecks Erzeugung der beiden um 90 phasenverschobenen Speisespannungen für die Meßwertgeber 17 bis über die Leitung 327 einem Kosinusverstärker mit Steuerungen 33 sowie einem Sinusverstärker mit Steuerungen 34 zuführt. Da die beiden Speisespannungen gegenüber der Ausgangs spannung des Filters 32 mit Nulldurchgängen bei den Zählerständen 0 und 5000 um +45 bzw. -45 phasenverschoben sein sollen, liefert der Zähler 50 an die erzeugenden Verstärker -

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schaltungen 33 und 34 noch weitere Steuerimpulse, die jeweils einem Nulldurchgang der einen Speisespannung und gleichzeitig einem Scheitelpunkt-der anderen Speisespannung entsprechen, nämlich beim Zählerstand 123D einen Impuls fiber die Leitung 316 und beim Zählerstand 3750 einen ttwpuUas «her die Leitung 315 (vgl, Fig. 9b). Im weiteren Verlauf der Spei- «eepaoHtungen liegen weitere Nulldurchgänge und Scheitelpunkte noch bei das ZafetertEtänden 6250 und 8750,

Der ZaEfaler 50 ist ferner über Mehrfach-UND-Schaltkreise 322. 323 und 324 mit drei Registern 325 verbunden, die den Meßkoordinaten X, Y und Z «!geordnet sind. Die UND-Kreise 322 bis 324 werden durch einen Impuls "Null X»* b*w. "NuU Y" bzw. "Null Z" über die Leitungen 319. bzw. 321 zur Übertragung des augenblicklichen Zählerstandes aus dem Zähler 50 in das zugehörige Register 325 X bzw. 325 Y bzw. 325 Z wirksam gemacht, wenn der zugeordnete Nulldetektor 311, 312 oder 313 einen NuUdurchgang der dem Meßwert proportional phasenverschobenen Sekundär Spannung seines Gebers 17, 18 oder 19 feststellt. Da der Zähler 50 zu zählen beginnt (Zählerstand 1), wenn die resultierende Spannung beider primären Speisespannungen (Kosinus und Sinus) durch Null geht (vgl. Fig. 9b), ist der im Register festgehaltene Zählerstand beim gleichsinnigen Nulldurchbang dmx Sekundär spannung unmittelbar ein Maß für deren Phaxma «omit Ar die augenblickliche Stellung des betreffen-

4s» M*ÄÄfale** 14» 15 ate* 16» Der RejUterinhalt bleibt bis zum nächsten

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Nulldurchgang der Sekundär spannung des zugeordneten Gebers erhalten, bei dem das Register wieder einen der gegebenenfalls geänderten Geberstellung entsprechenden Zählerwert übernimmt. Wenn die Durchlauffrequenz des Zählers 50 genügend hoch gewählt wird, folgt der Registerinhalt also auch schnellen Änderungen des Meßfühlers und des Gebers mit vernachlässigbarer Verzögerung. Zur Sichtanzeige der Registerinhalte sind den Registern 325 Stellungsanzeiger 326 X, Y und Z nachgeschaltet· Zwecks weiterer Auswertung der Meßwerte können die Register auch noch mit einem Datenverarbeitungssystem verbunden werden.

Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Meßeinrichtung sei am Gebrauch z.B. des Meßfühlers 14 und Gebers 17 kurz erläutert. Es wird angenommen, daß der Meßfühler 14 das Werkstück 13 nach Fig. 1 und 2 zuerst an seiner äußersten linken Begrenzungsfläche berührt und anschließend zur Berührung mit der ihr gegenüberliegenden rechten Begrenzungsfläche gebracht wird. Dadurch werden die beiden Primärwicklungen des Gebers 17 zunächst in eine entsprechende linke und danach in eine rechte Stellung gebracht, in denen die Ausgangespannung der Sekundärwicklung des Gebers 17 gegenüber den Kosinus- bzw. Sinus-Speisespannungen der Primärwicklungen und somit auch gegenüber deren resultierender Spannung, .die denselben zeitlichen Verlauf hat wie die aus der Rechteckspannung gewonnene Filter spannung (vgl. Fig. 9b), entsprechend unterschiedlich phasenverschoben ist. Während der erste Nulldurchgang der Filter spannung

' beim Zählerstand 0 Hegt, erfolgt derjenige der χΑ»s»nw»τ»ffhotiemm ftüJnin ι

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därspannung in der ersten Stellung des Gebers 17 etwas später, angenommen beim Zählerstand 7500, In diesem Augenblick ermittelt der Nulldetektor 311 (Fig. 3) den Nulldurchgang und erzeugt einen kurzen Null X-Impuls, der über die Leitung 319 mittels der UND-Schaltung 322 die Übertragung dieses Zählerstandes in das Register 325 X, in den Stellungsanzeiger 3.26 X und gegebenenfalls auch noch in eine Datenverarbeitungsanlage bewirkt. So lange wie der Meßfühler 14 seine Stellung beibehält, wird bei jedem weiteren Nulldurchgang der Sekundärspannung derselbe Zählerstand 7500 erneut in das Register 325 X und den Stellungsanzeiger 326 X übertragen.

Wenn nun der Meßfühler 14 zur Berührung mit dem Werkstück in der gegenüberliegenden zweiten Stellung gebracht wird, so vergrößert sich auch die Phasenverschiebung der Sekundärspannung entsprechend, so daß ihr Nulldurchgang noch später, angenommen beim Zählerstand 9500, erfolgt. Der Nulldetektor 311 arbeitet also jetzt erst bei diesem Zähler-

in
stand und überträgt ihn^der vorbeschriebenen Weise in das Register 325 X, den Stellungsanzeiger 326 X und das Datenverarbeitungssystem. Die Übertragung dieses Wertes erfolgt erneut bei jedem Zählerdurchlauf, so lange wie die zweite Fühler - bzw. Geberstellung unverändert bleibt. Die gesuchte X-Abmessung des Werkstücks 13 ist dann die Differenz beider angenommener Meßwerte 9500 und 7500, also 200, und kann aus Ablesungen dieser beiden Anzeigen des Stellungsanzeigers 326 X von

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einem Bediener gebildet oder bester durch die angeschlossene Datenverarbeitungsanlage berechnet werden. Wenn die Kapazität IQ 000 dee Zählers 50 einem. Weg-des Meßfühlers 14 von 1 Meter entspricht, dann beträgt das Maß X des Werkstück· im angenommenen Fall 20 Zentimeter.

ZÄHLER MIT STEUERUNGEN

Der in Fig. 3 strichpunktiert umrandete Schaltung ε teil 31, der den Zähler 50 mit zugehörigen Steuerungen umfaßt, ist in Fig. 5a genauer dargestellt. Der Zähler ist hier aufgegliedert in den eigentlichen Zähler und eine ihm nachgeschaltete Entschlüsselungsschaltung .35, die je nur

der

einmal benötigt werden, unabhängig von der Anzahl) verwendeten Meßfühler bzw. Geber.

Die hohen Zähle rstellen sind unterteilt in drei höhere Register stellen 52 und eine zugehörige Steuerschaltung 56. Der Stellungeanzeiger 326 ist unterteilt in einen Abschnitt 53 mit den 4 niedrigen und Λ mit den 3 hohen Stellen. Die mehrteilige, durch den Null X-Impuls des Nulldetektors 311 'gesteuerte UND-Schaltung 319 der Fig. 3 ist in das Register 32 5 X der Fig. 5a mit einbezogen.

Das Register 325 und die zugehörigen niedrigen Stellen :>3 des Stellung·-

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anzeigers 326, die hohen Zählerstellen 52 mit Steuerung 56 und die zugehörigen hohen Stellen 54 des Stellungsanzeigers 326 müssen für jeden Meßfühler bzw. Geber, d. h. für jeden benötigten Koordinaten-Meßwert X, Y und Z einmal, also im Falle des Ausführungsbeispiels dreimal vorhanden sein.

Der durch die Rechteckimpulse des Oszillators 30 ständig fortgeschaltete Zähler 50 mit der angenommenen Dezimal-Kapazität 10 000 kann entweder ein reiner Binär zähler mit einem nachgeschalteten Binär-Dezimal-Umsetzer oder ein Binär-Dezimalzähler mit vier binär kodier ten Dezimalstellen oder ein reiner vierstelliger Dezimalzähler sein. Dasselbe gilt für die Art der hohen Zählerstellen 52, nur können diese durch Impulse auf zwei getrennten Leitungen 58 und 59 wahlweise vorwärts oder rückwärts geschaltet werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind binär-dezimale Zähler stellen mit je 4 Binärstellen (sogenannten Bits) mit den Wertigkeiten 1, 2, und 8 (vgl. Fig. 9a) angenommen.

Die vier niedrigen Stellen des Zählers 50 sind über die in Fig. 5a nicht mehr gezeichneten, vom Null X-Impuls gesteuetten UND-Kreise mit den entsprechenden Stellen des Registers 325 X und auch der nicht dargestellten Register 325 Y und 325 Z sowie weiter mit den niedrigen Stellen 53 dee Stellung s anzeige rs 326 X verbunden. Außerdem werden die niedrigen Zähleretellen 50 durch eine Ente cMüsselunge schaltung 55 abgefühlt, die

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dem Kosinusver stärker mit Steuerung 33 und dem Stausverstirker mit Steuerung 34 die schon genannten« sur Erzeugung der Speisespannungen für die drei Meßwertgeber 17 Wi 19 nötigen Steuerspanirangen liefert.

ENTSCHLÜSSELUNGSSCHALTUNG

Die mit Entschlüsselung beseidmet· Blockschaltung 55 aus Fig. 5a ist in Fig. 5b ausführlicher geseiehnet. Si« besteht ins dem eigentlichen Entschlttäler 510, der die binären Verschlüsselungen in dea vier Stellen des Zählers 50 abfohlt und in Deslmalwerte umformt. Bei der angenommenen Binär-Dezimal-Ausführung des Zahlers besteht jeder der vier Zifferneingänge des Entichltuner* 510 tatsächlich aus vier den Binärkomponenten 1, 2, 4 und 8 zugeordneten Leitungen.

Wenn bei der angenommenen disimmten ZählerltapasltSt 10 000 der Zählerstand den Wert 0 durchläuft, erseugt der Entschlüssler $10 auf seiner Ausgangsleitung 0 einen kursen Impuls, der einen bistabilen Kippkreis 511, kurs Flip-Flop (abgekflrst FF) genannt, an seinem Eingang S la den Zustand 1 umschaltet, in dem die Ausgangeleitung 314 hoher 1-Signalspan- * nung führt. Beim Zählerstand 5000 liefer0er Entschlüssler 510 «her seine gleichnamige Ausgangeleitung 5000 einen karten Impuls an den Eingang R des Kippkreises 511, der dadurch wieder in din Zustand 0 surttckgesehal-

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tet wird, in dem die Leitung 314 niedrige O-Signalspannung führt (vgl. Fig. 9b). Die co vom Kippkrei· 511 erzeugte symmetrische Rechteck» spannung wird, wie schon bei Fig. 3 erläutert, durch die Leitung 314 dem Filter 32 zugeführt.

Der Entschlüssler 510 erzeugt auf zwei weiteren Auegangeleitungen 316 und 315 je einen kurzen Impuls, wenn der Zählerstand den Wert 1250 bzw. 3750 durchlauft. Beide Steuerspannungen gelangen, wie bei Fig. beschrieben und aus Fig. 5a ersichtlich, an den Synchronisier- bzw. Entladungs eingang des Kosinus ve r stärker s 33 und an den Entladung·- bzw. Synchronis ie reingang des Sinusverstärkers 34.

HOHE ZÄHLERSTELLEN-STEUERUNGEN

Die in Fig. 5a als Blockschaltung 56 gezeichneten Steuerungen für die hohen Zählerstellen 52 sind in Fig. 5c genauer dargestellt. Nach Fig. 5a wird der beim letzten Nulldurchgang der Sekundärspannung des Gebers durch einen Null X-Impuls au· dem Zähler 50 in die höchste (4.) Stelle des Register· 325 X übertragene Stellenwert fiber Leitungen 57 eur Steuerschaltung 56 weitergeleitet. Nach Fig. 5c gelangt dieser z.B. binär verschlüsselte Ziffernwert dort in einen Entschlüssler 512, der bei einem 5 überschreitenden Ziffernwert eine Ausgang·spannung ~^-5 abgibt. Dieses

do

-ρ-5-Signal bereitet zwei UND-Kreise 515 und 519 vor. War der Ziffernwert dagegen 5 oder kleiner, so bereitet der Entschlüssler 512 über die Inverter 575 und 514 die UND-Kreise 516 bzw. 518 vor.

Der genannte Null X-Impuls betätigt über Leitung 319 einen monostabilen Kippkreis 520 (auch Single Shot genannt), der einen Rechteckimpuls abgibt, dessen Dauer etwa dem halben Zeitabstand zweier aufeinanderfolgender Null X-Impulse entspricht. Über einen Inverter 513 betätigt die Rückflanke dieses Rechteckimpulses einen zweiten monostabilen Kippkreis 595, der jedoch einen nur kurzen Impuls über Leitung 596 an die zweiten Eingänge der UND-Kreise 515 und 516 legt und den jeweils vorbereiteten dieser beiden UND-Kreise betätigt (vgl. Fig. 9c). War nun der zuletzt in die höchste Stelle des Registers 325 X übertragene Wert ~>-S, so hat der Entschlüssler 512 den UND-Kreis 515 vorbereitet, so daß letzterer eine halbe Durchlaufzeit des Zählers danach den Ausgangsimpuls des Kippkreises 595 zum S-Eingang eines Flip-Flop 521 durchläßt und diesen in den 1-Zustand schaltet. Die 1-Aus gangs spannung des Flip-Flop 521 bereitet daraufhin den UND-Kreis 518 vor. Wenn dagegen der zuletzt übertragene Wert in der 4. Registerstelle ^t. 5 war und demzufolge der UND-Kreis 516 vorbereitet ist, so läßt dieser den Ausgangsimpuls des Kippkreises 595 zum R-Eingang des Flip-Flop 521 durch, und dieser bereitet nun mit seiner 0-Ausgangsspannung den UND-Kreis 519 vor.

Durch das nächste Null X-Signal auf Leitung 319 kann der UND-Kreis 518

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nur dann betätigt werden, wenn es gleichzeitig die Übertragung einer Ziffer*^ 5 in die höchste Register stelle steuert, wodurch der Entschlüssler 512 über den Inverter 514 auch den Mitteleingang dieses UND-Kreises 518 betätigt. Also nur dann, wenn die höchste Register stelle den vorbestimmten Wert 5 zwischen zwei Messungen fallend durchläuft, wird der UND-Kreis 518 wirksam und legt über seine Ausgangsleitung 58 einen Aufwärts zäh hing -Impuls an die hohen Zähler stellen 52, die dadurch um einen Schritt vorwärts geschaltet werden. Entsprechend kann der zweite Null X-Impuls auf Leitung 319 den UND-Kreis 519 nur dann betätigen, wenn gleichzeitig eine Ziffer "^=- 5 in die 4. Registerstelle übertragen wird, wodurch der Entschlüssler 512 auch den Mitteleingang dieses UND-Kreises 519 betätigt. Letzterer wird demnach nur dann wirksam, wenn die 4. Registerstelle den Wert 5 zwischen zwei Messungen steigend durchläuft, und liefert einen Abwärts zählung -Impuls über die Leitung 59 an die hohen Zählerstellen 52, die dadurch einen Schritt rückwärts geschaltet werden.

Um Mehrdeutigkeit bei einem Meßwert 5 in der 4. Registerstelle zu vermeiden, kann der Entschlüssler 512 z.B. auch so ausgelegt sein, daß er nur bei Ziffernwerten kleiner als 3 und größer als 7 arbeitet.

Durch diese hohen Zählerstellen wird somit die Kapazität des Registers 325 X erhöht ohne Änderung der Kapazität bzw. Durchlaufdauer des Zählers 50, indem die Durchläufe des Inhaltes der höchsten Registerstelle

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durch einen vorbestimmten Ziffernwert (z.B. 5) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Nulleignalen bzw. Messungen in Abhängigkeit von der Durchlauf richtung mit entgegenge set stern Vorseichen registriert werden.

KOSINUS VERSTÄRKER MIT STEUERUNG

Der schon in Fig. 3 als Blockschaltung 33 geseigte Kosinusverstärker mit Steuerung ist genauer in Fig. 6a dargestellt. Diese Blockechaltung gilt sinngemäß auch für den Sinus ve r stärker mit Steuerung 34. Die Sinus-Aus -gangsspannung des Filters 32 gelangt über Leitung 327 in eine 45 -Phaeensteuerung 63 und wird dort um 4-45 , also nacheilend, phasenverschoben, während sie gleichseitig in einer entsprechenden 45 -Phasensteuerung des Sinusveretärkers 34 um -45°, also voreilend· phasenverschoben wird. Dadurch eilt die Ausgangs spannung des Kosinusverstärkers 33 der des Sinusver stärke rs um den für diese beiden Speisespannungen der Magnet -geber erforderlichen Gesamtwinkel von 90 nach (vgl. Fig. 9b).

Der eigentliche Verstärker 60 erhält außer der Kosinus Spannung aus der 45°-Phasensteuerung 63 aber Leitung 65 noch das Ausgangssignal einer Amplitudenkontrolle 61 über Leitung 64. Die Kosinus-Ausgangsspannung des Verstärkers 60 wird fiber Leitung 66 je einem ersten Eingang der Amplitudenkontrolle 61 und einer SynchronkontroU· 62 zugeführt. Dem

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zweiten Eingang der Amplitudenkontrolle 61 leitet die Entschlüsselung (Fig. 5b) der Zählersteuerung 31 (Fig. 5a, 3) über die Leitung 315 einen Impuls beim Zählerstand 3750 und dem zweiten Eingang der Synchronkontrolle 62 über Leitung 316 einen 1250-Zählerimpuls zu.

Die Synchronkontrolle 62 vergleicht den Zeitpunkt des ersten Nulldurchgangs der Kosinus spannung mit dem des 1250-Impulses, die nach Fig. 6b ja zusammenfallen sollen, und erzeugt bei Abweichungen ein Korrektur signal, das über Leitung 67 die 45 -Phasensteuerung 63 entsprechend beeinflußt, so daß die Nulldurchgänge genau bei den Zählerständen 1250 und 6250 erfolgen.

Die Amplitudenkontrolle vergleicht ähnlich den Zeitpunkt des ersten Scheitelpunktes der Ko sinus spannung mit dem des 3750-Impulses und erzeugt bei Abweichungen von ihrer Soll-Koinzidenz ein Korrektursignal, das über Leitung 64 den Verstärker 60 so steuert, daß er die Scheitelspannungen genau bei den Zählerständen 3750 und 8750 erzeugt.

Der Sinus verstärker mit Steuerung 34 (Fig. 3) entspricht weitgehend dem vorstehend beschriebenen Kosinusverstärker mit Steuerung 33 mit dem Unterschied, daß die zur Amplitudenkontrolle 61 und Synchronkontrolle 62 führenden Zählerimpulsleitungen 315 bzw. 316 vertauscht sind und die 45 -Phasensteuerung 63 eine gegenüber der Filter spannung auf Lei-

1 C ■ / Γ; ο ₁ Q

JLJL₁

tung 327 vim -45 statt +45 phasenverschobene Sinus spannung erzeugt, die somit der Kosinus spannung um den erforderlichen Phasenwinkel von 90 voreilt. Auf eine genauere Darstellung des Sinus Verstärkers 34 kann deshalb verzichtet werden.

Zur "Wirkungsweise der beschriebenen Schaltungen ist noch folgendes zu bemerken. Der Zähler 50 (Fig. 5a) ist als Binär -Dezimal-Zähler bekannter Art, also mit binär kodierten Dezimalstellen, angenommen. Die Arbeitsweise der einzelnen Binärstufen von zwei Dezimalstellen bei ihrer Fortschaltung durch die Rechteckimpulse des Oszillators 30 zeigt Fig. 9a. Die von der rein binären Zahlweise abweichende dezimale Funktion der Binärstufen jeder Stelle, d.h. ihre Rückkehr nach Null schon nach 9 statt nach 15, wird durch bekannte 6-Überschußschaltungen erreicht.

Fig. 9b stellt nur einen Durchlauf des Zählers als Ausschnitt aus der ununterbrochen fortgesetzten Folge von Zähler durchlauf en dar. Während jedes Zählerdurchlaufes erfolgen Messungen mit allen Meßgebern (17, 18, 19, Fig. 1 bis 3). Sie beginnen sämtlich gleichzeitig beim Zählerstand Null und enden unterschiedlich beim jeweiligen (1.) Nulldurchgang der Sekundärspannung des betreffenden Gebers.

Für einen bestimmten Geber, 17 für die X-Abmessuhg des Werkstücks, wurden in den beiden Meßstellungen beiderseits des Werkstücks die Zäh-

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ι / / J O j 4

as·

!.erstände 7500 bzw. 9500 zu den Zeitpunkten der entsprechenden Null X- " Impulse (Fig. 9c) auf Leitung 319 angenommen. Der erste Null X-Impuls steuerte die Übertragung des Zählerstandes 7500 über die UND-Schaltung 322 (Fig. 3) in das Register 325 X (Fig. 5a). Da dessen höchste (4.) Stelle demnach die Ziffer 7 aufnahm und diese über Leitung 57 zum Entschlüssler 512 (Fig. 5c) der Steuerung 56 für die hohen Zählerstellen weiterleitete, erzeugte der Entschlüssler 512 eine Aus gangs spannung -^-S und bereitete mit dieser den UND-Kreis 515 vor. Dadurch schaltete der um einen halben Zähler durchlauf gegenüber dem Null X-Impuls verzögert auf der Leitung 596 auftretende Abfrageimpuls des monostabilen Kippkreises 595 (Fig. 9c) den Flip-Flop 521 um, so daß dessen 1-Aus gangs spannung den UND-Kreis 518 an seinem linken Eingang vorbereitete. Wenn nun beim zweiten Null X-Impuls der Zählerstand 9500 in das Register 325 X übertragen wird, so erzeugt der Entschlüssler 512 wegen der höchsten Wertziffer 9 wieder eine Aus gangs spannung ^"S, so daß der Mitteleingang des UND-Kreises 518 durch die invertierte Spannung nicht betätigt und folglich auch kein Ausgangsimpuls auf der Leitung 58 erzeugt wird. Das Signal 3>-5 leitet wie beim ersten Null X-Impuls erneut eine verzögerte Vorbereitung des linken Eingangs des UND-Kreises 518 durch den Flip-Flop 521 ein.

Wird nun angenommen, daß bei einem größeren und komplizierteren Werkstück als dem in Fig. 1 und 2 dargestellten der Meßfühler 14 bzw. Geber 17 noch in derselben Richtung weiterbewegt und mit einer anderen Werk-

t 0 Ci'; 1 5 / 0 8 1 8

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stückfläche in Berührung gebracht wird, wobei er noch über diejenige Stellung hinausbewegt wird, die dem höchsten möglichen Meßwert 10 des Zählers 50 entspricht, und schließlich eine dritte Stellung mit dem Meßwert 1500 erreicht (Fig. 9c), dann bewirkt der dritte Null X-Impuls die Übertragung dieses Zählerstandes 1500, der eigentlich einen Meßwert 11 500 entspricht, in das Register 325 X. Da dessen höchste Stelle jetzt den Wert 1 aufnimmt, erzeugt der Entschlüssler 512 (Fig. 5c) keine Ausgangs spannung ^5, so daß der Inverter 514 nun auch den Mitteleingang des UND-Kreises 518 betätigt und dieser auf seiner Ausgangsleitung 58 einen Aufwärtszählung-Impuls erzeugt, der die hohen Zähler stellen 52 um einen Schritt vorwärts schaltet. Dieser Zähler 52 zusammen mit den entsprechenden Stellen 54 des Stellungsanzeigers 326 (Fig. 5a) zeigen also an, daß die Kapazität des Registers 325 X in positiver Richtung einmal überschritten wurde.

Die Arbeitsweise der hohen Zählerstellen 52 bei einer Unterschreitung der Kapazität des Registers 325 X ist im rechten Teil der Fig. 9c dargestellt. Wenn der Meßfühler 14 z.B. von der dem Meßwert 1500 entsprechenden Meßstellung in der umgekehrten Richtung in eine denx Zählerstand 0500 entsprechende Stellung bewegt wird, so erzeugt in beiden Fällen wegen des 4. Stellenwertes^ 5 der Entschlüssler 512 (Fig. 5c)kein Signal ^=-5, so daß über den Inverter 575 und den UND-Kreis 516 der Flip-Flop 521 verzögert in den 0-Zustand geschaltet und dadurch der UND-Kreis 519 an

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seinem linken Eingang vorbereitet wird. Da aber in beiden Fällen am Mitteleingang dieses UND-Kreiseβ 519 kein *=~ 5-Signal wirksam ist, erzeugt er kein Ausgangs signal. Wenn aber der Meßfühler 14 in derselben Richtung weiterbewegt wird und den Meßwert 0 unterschreitend eine dem Zählerstand 9500 entsprechende Meßstellung erreicht (Fig. 9c), dann steuert der Null X-Impuls den Wert 9 in die 4. Registerstelle und den Entschlüssler 512, der nun mit seinem ^=- 5 -Aus gangs impuls den UND-Kreis 519 betätigt, der über Leitung 59 einen Abwärts zählung-Impuls an die hohen Zählerstellen 52 liefert, die dadurch einen Schritt rückwärts geschaltet werden. Dadurch wird angezeigt, daß die Kapazität des Registers 325 in negativer Richtung einmal unterschritten wurde.

Dieselbe Kapazitätserweiterung durch entsprechende hohe Zählerstellen erfolgt auch bei den Registern 325 Y und 325 Z für die Meßwerte der anderen Koordinaten Y und Z.

SCHALTUNGEN

Ein Schaltungsbeispiel für einen Verstärker 60 nach Fig. 6a zeigt Fig. 6b. über Leitung 65 wird eine hinsichtlich Ihrer Nulldurchgänge genaue Kosinus -Be zug β spannung zugeführt. Die entsprechende, über die Leitungen 42 und 43 an die Geberwicklungen gelieferte Kosinus-Ausgangs spannung

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a?

wird mittels einer über Leitung 64 von der Amplitudenkontrolle 61 gelieferten Korrektur spannung reguliert. Die Transistoren T5, T6 und T7 sorgen für die Symmetrie der Wechselspannung, so daß der Mittelwert des durch die Leitung 43 fließenden Stromes Null ist. Der Transistor T8 liefert eine Kosinus spannung entsprechend der Steuerung durch den Transistor T3, der seinerseits von dem Differenz-Transistorpaar Tl₁ T2 gesteuert wird. Der durch die Leitung 43 fließende Strom kehrt über die Leitung 42 und den Widerstand 612 nach Erde zurück. Vom stromproportionalen Spannungsabfall am Widerstand 612 wird durch einen Spannungsteiler aus den Widerständen 61IB und 613 ein Teil abgegriffen und der Basis des Transistors T2 zugeführt. Diese Teilspannung und somit die Amplitude des Aus gangs stromes in der Leitung 43 wird gesteuert durch den Photowiderstand 61IB, der seinerseits entsprechend der über Leitung 65 die Lampe 61IA speisenden Korrektur spannung verändert wird.

Die in Fig. 6a als Blockschaltung gezeigte 45 -Phaseneteuerung 63 ist in Fig. 6c genauer dargestellt. Ihr wird über Leitung 327 eine genau sinusförmige Spannung zugeführt. Diese wird mittels eines Übertragers und eines Kondensators um annähernd +45 (in der im Sinusverstärker verwendeten, nicht gezeichneten Ausführung um -45 ) phasenverschoben. Ein Photowiderstand 68v"zwischen der Ausgangsleitung 65 und dem übertrager 69 wird durch eine über Leitung 67 von einer Korrektur spannung gespeiste Lampe >68A gesteuert und reguliert die Phasenverschiebung laufend

auf den genauen Wert 45 ein.

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Die Blockschaltung 62 Synchronkontrolle aus Fig. 6a wird genauer in Fig. 6d gezeigt, Sie prüft, ob die Nulldurchgänge der über Leitung 66 vom Verstärker 60 zugeführten Kosinus spannung tatsächlich zu den Sollzeitpunkten erfolgen, die vom Zähler 50 durch seine über Leitung 316 zugeführen 1250-Zählimpulse festgelegt sind. Bei Abweichungen erzeugt sie auf der Aus gangs leitung 67 eine entsprechende Korrekturspannung für die 45 -Phasensteuerung 63. Vier Transistoren Till bis T114 bilden zusammen mit den zugehörigen Schaltelementen einen klassischen Vier-Dioden-Prüfkreis, der die Kosinus spannung auf Leitung 66 während eines Zähler impulses 1250 auf Leitung 316 abtastet und den in diesem Augenblick herrschenden Kosinus -Spannungswert in einem Kondensator 617 speichert. Wenn der 1, (positive) Nulldurchgang der Ko sinus spannung phasenverzögert ist, so wird zum Soll-Zeitpunkt desselben eine positive Spannung gespeichert, dagegen bei Phasenvoreilung eine negative Spannung. Diese vom Kondensator 617 gespeicherte Fehler spannung wird durch die Transistoren T115 bis Tl 18 verstärkt und einem Abgleichpotentiometer 618 zugeführt. Die diesem nachgeschalteten Transistoren T120 bis T122 steuern eine der Fehlerspannung entsprechende Korrektur spannung (bzw. -strom) am Ausgang 67.

Die Amplitudenkontrolle 61 der Fig. 6a ist in Fig. 6e ausführlich gezeichnet, Ihr wird über Leitung 66 die Kosinus spannung aus dem Verstärker und über Leitung 315 der 3750-Zählerimpuls zugeleitet. Die Transistoren T9 und TlO bilden ein Differenzpaar, das die Amplitude der Kosinus span-

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nung auf der Leitung 66 mit einer an einem Potentiometer 614 eingestellten Bezugsspannung vergleicht. Wenn die positive Scheitelspannung der Kosinus spannung die Be zugs spannung übersteigt, wird ein Kondensator 615 über einen von den Transistoren TU und T12 gebildeten Verstärker entsprechend positiv aufgeladen. Wenn die Spannung am Kondensator 615 positiver wird, so erhöht auch der aus den Transistoren T14, T15 und T16 gebildete Verstärker die positive Spannung an einem Potentiometer 616, wodurch der nachgeschaltete Verstärker aus den Transistoren T17, T18 und Tl9 höhere Spannung über Leitung 64 an den Verstärker 60 (Fig. 6b) liefert und dadurch dessen Verstärkung verringert. Wenn umgekehrt die Scheitelspannung kleiner als die Bezug8spannung des Potentiometers 614 ist, dann muß die Spannung des Kondensators 615 wieder erniedrigt werden. Dies geschieht durch kurze Entladungsimpulse, die von einem Transistor T13 aus den über die Leitung 315 im Soll-Zeitpunkt der Scheitelspannung zugeführten 3750-Zählerimpulsen gebildet werden. Diese Entladungen, die jetzt nicht durch eine positive Aufladung durch den Transistor T12 kompensiert werden, haben eine niedrigere Spannung der Ausgangsleitung 64 und somit auch am Verstärker 60 zur Folge, wodurch dessen Verstärkung nun vergrößert wird. Diese Ampli-

' tudenkontrolle 61 hält die Amplitude der Ko sinus spannung normalerweise . auf Bruchteile eines Prozents konstant.

Vom Filter 32 aus Fig. 3 ist in Fig. 7 die ausführliche Schaltung dargestellt. Es wandelt die vom bistabilen Kippkreis 511 der Entschlüsselung

_{n n A} ORIGINAL INSPECTED 9G15/0818

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55 (Fig. 5b) in der Zählersteuerung 31 über die Leitung 314 gelieferte symmetrische Rechteckspannung in eine Sinus spannung am Ausgang 327 um. Der Anpassung der Eingangsleitung 314 an die eigentliche Filter schaltung 620 und der Amplitudenregelung dient ein zwischengeschalteter Transistor T124 mit Zehnerdiode 619. Der Filterkreis 620 bildet ein steilflankiges Tiefpaßfilter mit maximaler Sperrwirkung im Bereich der unerwünschten ungeradzahligen Harmonischen, so daß eine Sinus spannung mit extrem niedriger Verzerrung und mit unveränderter genauer Phase an einen nachgeschalteten Verstärker aus den Transistoren T125 und T gelangt, der die nötige Anpassung an die über Leitung 327 gespeiste 45 Phasensteuerung 63 (Fig. 6a, c) bewirkt.

Jeder einem der Geber 17 - 19 (Fig. 3) nach.geschaltete Nulldetektor 311 bis 313 ist gemäß Fig. 8 geschaltet. Die Sekundär spannung z.B. des Gebers 17 wird zunächst durch einen hochwertigen Vorverstärker 38 verstärkt und über die Leitung 80 dem Nulldetektor 311 zugeführt. Diese

T Eingangs spannung wird zunächst durch die Transistoren^ 127 bis T130 verstärkt. Ihnen folgen vier gleiche Verstärker- und Begrenzer stufen mit den Transistoren T 131 bis T134, welche die ursprüngliche Sinusspannung in eine Rechteckspannung mit extremer Flankensteilheit und somit sehr genau fixierten Nulldurchgängen umwandeln. Zwei weitere Transistoren T 137 und T 136 speisen schließlich einen monostabilen Kippkreis 81, der genau im Zeitpunkt des positiven Nulldurchgangs der

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ursprünglichen Sekundärspannung auf der Auegangeleitung 319 einen kurzen Null X-Impuls ereeugt, dessen Phasenlage ein Maß für die augenblickliche Stellung des Gebers 17 ist.

Von der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung ist vorstehend ein Aus führung β · beispiel für Fertigungsstraßen in Fabrikationeanlagen beschrieben. Die An-W wendung ist jedoch nicht auf diesen Bereich beschränkt, sondern für entsprechende Messungen universell verwendbar.

03 18

Claims (1)

1. - 34" - Böblingen, 22. März I968

   Io-hn

   PATENTANSPRUCH

   Meßeinrichtung für die Stellungen von mehreren magnetischen Meßwertgebern, die vorzugsweise durch mechanische Meßfühler zur Abtastung der Abmessungen von Werkstücken eingestellt werden und ihre Stellung in elektrische Signale umsetzen, mit einem ersten Zähler, der von einem hochfrequenten Impulsgenerator ständig gespeist wird und von dessen vorbestimmten Zählimpulsen durch zwei unterschiedliche Verzögerungskreise zwei um 90 phasenverschobene niederfrequente Sinus spannungen abgeleitet werden, die als gemeinsame Speisespannungen für die Primärwicklungen aller magnetischen Drehgeber dienen, mit einem Nullspannungs-Detektor, der nacheinander die Nulldurchgänge einer primären Speisespannung und der in ihrer Phase stellungsabhängigen Sekundär spannungen der Geber ermittelt und jeweils zwischen beiden Nulldurchgangen die Generatorimpulse in einen zweiten Zähler steuert als Maß für die stellungsabhängige Phasenverschiebung der Sekundär spannung des jeweiligen Gebers mit einem Zwischenspeicher, der diesen Zählerstand des zweiten Zählers übernimmt und an eine Anzeigeeinrichtung und bzw. oder eine Datenverarbeitungsanlage weitergibt, mit einer Kontrollschaltung für die Amplitudengleichheit der Geber-Speisespannungen, die nach der Messung eines 45 -Kon-

   109815/0818 PO 9-66-003

   troUgeber· prflft» ob der «weite Zähler den dieeem 45*-Fha*enwinkel entsprechenden vorbestimmten Soll - Zähler stand erreicht hat oder nicht und mittels der Resultattpannung eine enteprechende Amplitudenkorrektur steuert, und mit einer Kontrollschaltong Hr die 90°- Phaeenverschiebung zwischen den Geber-Speisespannungen, die nach der Amplitudenmessung beider Speisespannungen prttit, ob der »weite Zähler den ihrem 90°-Soll-Phasenwinkel entsprechenden vorbestimm· ten Zählerstand erreicht hat oder nicht und mittels der Resultatspannung über einen variablen Versdgerungskrels eine entsprechende Fhar senkorrektur steuert, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale:

   a.) ein einsiger ständig von hochfrequenten Rechteckimpulsen eines Ossiilators (30) gespeister Zähler (50), von dessen vorbestimmten Zählimpulsen (0, 5000) die swei um 90° phasenverschobenen (Sinus-, Konsums-) Speisespannungen fir die Magnetgeber (17, 18, 19) abgeleitet werden, sählt auch gleichseitig die Rechteckimpulse des OssUlators (30) »wischen dem 1. Nulldurchgang der resultierenden Speisespannung (ans dem Filter (32) und aller etellungsabhänglgen Geber -Sekundär spannungen und liefert ferner swel vorbestimmte Zählimpulse (1250, 3750) sur Synchronisierung der Nulldurchginge «ad sur Amplituden-

   ORfGJNAt INSPECTED ^

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   35·

   regelung beider (Sinus-, Kosinus-) Speisespannungen;

   b. ) jedem Geber (17, 18, 19) ist ein gesonderter Nulldetektor (311, 312, 313) zugeordnet, der während jedes Durchlaufs des Zählers (50) den Nulldurchgang der Sekundär spannung seines Gebers ermittelt und die Übertragung des jeweiligen Zählerstandes in ein jedem Geber gesondert zugeordnetes Register (325 X, 325 Y, 325 Z) mit zugehörigem Stellungsanzeiger (326 X, 326 Y, 326 Z) steuert;

   c.) jedem einzelnen Register (325 X, Y, Z) ist ein zusätzlicher Zähler (52) für Vorwärts- und Rückwärts zählung mit einer Überlaufschaltung (56) zugeordnet, die bei der Geberbewegung zwischen zwei Messungen über eine der der Kapazitäts grenze (z.B. 10 000 bzw. 0) des Registers entsprechende Stellung hinaus den Wechsel des Zählwertes in der höchsten (4. ) Stelle des Registers aus einem vorbestimmten Bereich (^=-5 bzw. ^~7) Unterhalb dieser Kapazitäts grenze (0) in einen vorbestimmten Bereich (-=-5 bzw. -^3) oberhalb derselben oder umgekehrt ermittelt und durch einen Zählimpuls mit einem der Richtung dieses Wechsels entsprechenden Vorzeichen im zusätzlichen Zähler (52) registriert;

   "· / Γ Ί 1 8

   d.) die beiden um 90 phasenverschobenen (Kosinus-, Sinus-)

   Speisespannungen werden durch positive und negative 45 -Phasenverschiebung mittels zweier 45 -Phasensteuerungen (63) aus der sinusförmigen Aus gangs spannung eines Filters (32) gewonnen;

   fe e.) von den zwei vorbestimmten Zählimpulsen (0, 5000) des Zählers (50) wird eine symmetrische Rechteckspannung und aus dieser mittels des Filters (32) eine phasengleiche Sinusspannung abgeleitet;

   f.) die Synchronisierung der Nulldurchgänge der Speisespannungen erfolgt durch Abtastung der letzteren im Durchgangs Zeitpunkt durch die vorbestimmten Zählimpulse (1250, 3750) und Umwandlung der abgetasteten Spannungen in Korrektur spannungen zur

   ^^ ο

   Beeinflussung der 45 -Phasensteuerungen (63) mittels Synchronkontroll-Schaltungen (62)

   g.) die Amplitudenregelung der Speisespannungen erfolgt durch Vergleich der Scheitelspannungen mit einer Bezugs spannung und Umwandlung der Differenzspannungen in Korrektur spannungen zur Beeinflussung der den 45 -Phasensteuerungen (63) nachge-·

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   schalteten Verstärker (60) mittels Amplitudenkontr oll -Schaltungen (61);

   h.) die Magnetgeber (17, 18» 19) sind von der bekannten Schieber-Art ffir lineare Bewegung einer Wicklung.

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