DE19825378B4

DE19825378B4 - Vorrichtung zur Übertragung einer Position

Info

Publication number: DE19825378B4
Application number: DE19825378A
Authority: DE
Inventors: Werner Meister; Thomas Kalker
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-06-06
Filing date: 1998-06-06
Publication date: 2008-02-28
Anticipated expiration: 2018-06-07
Also published as: CH694260A5; FR2779552B1; FR2779552A1; ITMI991231A0; ITMI991231A1; DE19825378A1

Abstract

Vorrichtung zum Übertragen einer Position mit einem eine Absolutposition (12) erfassenden Absolutwertgeber, mit einer Inkrementalgebernachbildung (14), die in Abhängigkeit von der Absolutposition (12) ein Inkrementalsignal (16) zur Positionsübertragung an eine Steuerung (18) abgibt, wobei eine erste und eine zweite Inkrementalgebernachbildung (14a, 14b) vorgesehen ist, denen jeweils eine erste und zweite Absolutposition (12a, 12b) zugeführt wird und die jeweils ein erstes und zweites Inkrementalsignal (16a, 16b) an die Steuerung (18) abgeben, wobei der ersten Inkrementalgebernachbildung (14a) ein erster Schalter (32a) und der zweiten Inkrementalgebernachbildung (14b) ein zweiter Schalter (32b) zugeordnet ist und diese Schalter (32a, 32b) in Reihe geschaltet sind, wobei die jeweilige Inkrementalgebernachbildung (14a, 14b) den zugeordneten Schalter (32a, 32b) dann schließt, wenn die Absolutposition (12a, 12b) und ein jeweiliges Zählersignal (30) der jeweiligen Inkrementalgebernachbildung (14a, 14b) übereinstimmt, wobei das Ausgangssignal des zweiten Schalters (32b) ein Fertigsignal (22) darstellt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Übertragung einer Position. Bei Servoantrieben ist es Stand der Technik, die an der Motorwelle von einem Absolutwertgeber erfaßte Position an eine Steuerung weiterzureichen. In den Servoantrieben wird hierzu eine sogenannte Encoder-Simulation vorgesehen, die das Signal des Absolutwertgebers in Inkrementalgebersignale umsetzt. Die Steuerung wertet die inkrementellen Gebersignale aus und bildet hieraus einen Positionswert. Hierbei werden insbesondere Änderungen des Absolutwertgebersignals in eine Impulsfolge entsprechender Dauer umgesetzt. Um jedoch nach der Aktivierung des Antriebs dessen Startposition zu ermitteln, ist üblicherweise eine Referenzpunktfahrt vorgesehen. Bei Erreichen der bekannten Position des Referenzpunkts erfährt die Steuerung einen Referenzimpuls, so daß mit Auftreten dieses Referenzimpulses der Antrieb die vorbekannte Position einnimmt, die in der Steuerung hinterlegt wird. Eine Referenzpunktfahrt zur Bestimmung der aktuellen Startposition ist jedoch zeitaufwendig.
Das Gebrauchsmuster DE 92 12 302 U1 zeigt eine Schnittstelle für einen Absolutmessgeber mit Eingängen für ein Messsignal des Absolutgebers, einem Eingang für ein Initiierungssignal, Mitteln zum Vergleichen, Aufsummieren oder Zählen und zum Erzeugen von Inkrementalsignalen sowie zwei Ausgängen für Inkrementalsignale.
Die Offenlegungsschrift DE 36 04 160 A1 zeigt eine Hilfsvorrichtung in Verbindung mit einer elektronischen Zähler-Steuerungs-Einrichtung mit Positioniererfassung nach dem Inkrement-Verfahren, wobei mit phasenverschobenen Signalen gearbeitet wird.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Übertragung einer Position weist einen Absolutwertgeber auf, dessen Absolutsignal einer Inkrementalgebernachbildung zugeführt ist. Diese setzt das Absolutsignal in ein Inkrementalsignal um, das in einer Steuerung verarbeitet wird. Mit dem Auftreten eines Startsignals wird das Inkrementalsignal solange im Sinne einer Übertragung der Absolutposition verarbeitet, bis ein Fertigsignal das Ende der Übertragung der Absolutposition anzeigt oder eine vorgegebene Zeitdauer – beginnend mit dem Auftreten des Startsignals – verstrichen ist. Durch die gezielte Vorgabe von Start- und Fertigsignal kann auf eine Referenzpunktfahrt zur Bestimmung der Startposition, beispielsweise eines Antriebs, verzichtet werden. Die beschriebene Erfindung ermöglicht die Übertragung der Absolutposition von einem oder mehreren Absolutwertgebern in eine übergeordnete Steuerung. Auf die schon bestehende standardisierte Schnittstellenverbindung zwischen Inkrementalgebernachbildung und Steuerung kann zurückgegriffen werden. Die noch notwendigen Steuersignale „Startsignal, Fertigsignal" lassen sich in einer speicherprogrammierbaren Steuerung sehr einfach programmieren und auswerten.
Abhängig von der Frequenz des Inkrementalsignals läßt sich vereinfachend eine Zeitdauer vorgeben, innerhalb derer erwartet werden kann, daß die Übertragung der Absolutposition abgeschlossen ist. Auf eine Erzeugung des Fertigsignals kann verzichtet werden.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Inkrementalgebernachbildung einen Regler enthält, dessen Reglerausgangssignal einem Oszillator zugeführt ist, dessen Ausgangssignal das Inkrementalsignal ist. Dieses wird einem Zähler zugeführt, der ein Zählersignal abgibt. Dem Regler ist die Differenz von Absolutposition und Zählersignal als Eingangsgröße zugeführt. Das Fertigsignal wird dann an die Steuerung abgegeben, wenn die Differenz zwischen Absolutposition und Zählersignal zu Null wird. Mit dem Startsignal wird die Absolutposition auf den Regler gegeben. Wegen der auftretenden Soll-Ist-Differenz am Reglereingang veranlaßt die Reglerausgangsspannung den Oszillator zur Abgabe eines pulsierenden Inkrementalsignals. Dieses wird sowohl an die Steuerung als auch an den Zähler der Inkrementalgebernachbildung weitergeleitet. Dieser Zähler, der mit dem Empfang des Startsignals in einen definierten Anfangszustand gebracht wurde, wird entsprechend dem Inkrementalsignal hochgezählt. Wenn Absolutposition und Zählersignal übereinstimmen, ist die Absolutposition auch in eine entsprechende Anzahl von Impulsen des Inkrementalsignals umgesetzt. Dadurch hat sowohl der Zähler der Inkrementalgebernachbildung als auch der der Steuerung die Startposition übernommen.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen die 1, 2 und 4 jeweils ein Blockschaltbild, die 3a bis 3d zugehörige Signalverläufe einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Ein Absolutwertgeber 10 gibt eine Absolutposition 12 an eine Inkrementalgebernachbildung 14 ab. Diese erzeugt ein Inkrementalsignal 16 und ein Fertigsignal 22, die eine Steuerung 18 verarbeitet. Die Steuerung 18 gibt ein Startsignal 20 an die Inkrementalgebernachbildung 14 ab.
Die Differenz von der Absolutposition 12 und einem Zählersignal 30 eines Zählers 28 ist als Eingangsgröße einem Regler 24 zugeführt. Der Regler 24 gibt das Fertigsignal 22 und ein Reglerausgangssignal 23 ab. Das Reglerausgangssignal 23 ist einem Oszillator 26 zugeführt, der das Inkrementalsignal 16, das auch dem Zähler 28 als Eingangsgröße dient, erzeugt. Das Startsignal 20 wird von dem Oszillator 26 und dem Zähler 28 als Eingangsgröße benötigt.
Gemäß 4 sind eine erste und eine zweite Inkrementalgebernachbildung 14a, 14b vorgesehen, denen jeweils eine erste und eine zweite Absolutposition 12a, 12b zugeführt wird und die jeweils ein erstes und zweites Inkrementalsignal 16a, 16b an die Steuerung 18 abgeben. Die Steuerung 18 stellt für die Inkrementalgebernachbildungen 14a, 14b jeweils das Startsignal 20 zur Verfügung. Der ersten Inkrementalgebernachbildung 14a ist ein erster Schalter 32a, der zweiten Inkrementalgebernachbildung 14b ein zweiter Schalter 32b zugeordnet. Die Schalter 32a, 32b sind in Reihe geschaltet. Das Ausgangssignal des zweiten Schalters 32b stellt das Fertigsignal 22 dar, das wiederum der Steuerung 18 als Eingangsgröße dient.
Als Absolutwertgeber 10 kommen beispielsweise Resolver oder optische Geber zum Einsatz. Sogenannten Multiturn-Absolutwertgeber erlauben eine Auflösung auf mehrere Umdrehungen. Die Inkrementalgebernachbildung 14 des Absolutwertgebers 10 setzt die Absolutposition 12 in bekannter Weise in ein Inkrementalsignal 16 um. Die Inkrementalgebernachbildung 14 ist beispielsweise wie in 2 gezeigt aufgebaut.
Nachfolgend wird die Bestimmung des Startwerts der Absolutposition 12 beschrieben. Der Absolutwertgeber 10 erfaßt beispielsweise die Absolutposition 12 eines Antriebs. Die Anordnung befindet sich noch außer Betrieb. Die Steuerung 18 erkennt und interpretiert ein Bediensignal in der Weise, daß ein Start der Vorrichtung gewünscht wird. Zum ersten Zeitpunkt t0 wechselt der logische Zustand des Startsignals 20 von Null auf logisch Eins. In der Steuerung 18 wird ein Rücksetzen des entsprechenden Positionszählers veranlaßt. Zum ersten Zeipunkt t0 wird der Zähler 28 zurückgesetzt und der Oszillator 26 gestartet. Das Zählersignal 30 weist zum ersten Zeitpunkt t0 den Wert Null auf. Der Absolutwertgeber 10 gibt entsprechend der Anfangsposition des Antriebs eine Absolutposition 12 ab, die vom Wert Null verschieden ist. Aufgrund der Abweichung von Absolutposition 12 und Zählersignal 30 steuert der Regler 24 den Oszillator 26 in der Weise an, daß er eine Impulsfolge des Inkrementalsignals 16 abgibt. Bekanntermaßen wird der Oszillator 26 zwei phasenverschobene Impulse ausgeben, wobei die Phasenverschiebung zum Zwecke der Drehrichtungserkennung des Antriebs ausgewertet wird. Für die Erfindung ist dies jedoch nicht von Bedeutung. Das Inkrementalsignal 16 veranlaßt sowohl den Zähler 28 der Inkrementalgebernachbildung 14 als auch den Positionszähler der Steuerung 18 zum Hochzählen. Das Zählersignal 30 nimmt gemäß 3c linear zu. Solange noch eine Abweichung von Absolutposition 12 und Zählersignal 30 vorhanden ist, wird der Regler 24 den Oszillator 26 zur Abgabe einer Impulsfolge veranlassen. Zum zweiten Zeitpunkt t1 jedoch ist die Differenz von Absolutposition 12 und Zählersignal 30 zu Null geworden. Der Regler 24 erkennt die Übereinstimmung der beiden Signale und gibt ein Fertigsignal 22 an die Steuerung 18 ab. Der Zählerstand des Positionszählers der Steuerung 18 ist nun ein Maß für die Absolutposition 12, die auch mit dem Zählersignal 30 des Zählers 28 übereinstimmt. Somit ist die Anfangsposition des Absolutwertgebers 10 sowohl in der Inkrementalgebernachbildung 14 als auch in der Steuerung 18 vorhanden. Die Phasenlage der beiden Inkrementalsignale bestimmt, ob der Zähler 28 aufwärts oder abwärts gezählt wird.
Eine Übertragung der Anfangsposition ist auch dann möglich, wenn sich der Antrieb relativ langsam bewegt.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 4 schließt die jeweilige Inkrementalgebernachbildung 14a, 14b den zugeordneten Schalter 32a, 32b dann, wenn Absolutposition 12a, 12b und das jeweilige Zählersignal 30 übereinstimmen. Sind alle Schalter 32a, 32b geschlossen, so erkennt die Steuerung 18 das Ende der Absolutpositionsübertragung und bildet beispielsweise ein Bereitschaftssignal für den weiteren Betrieb. Das Startsignal 20 könnte auch dazu verwendet werden, die Absolutposition 12 beispielsweise über das Schließen eines Schalters der Inkrementalgebernachbildung 14 zuzuführen.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel ändert das Fertigsignal 22 nach einer vorgegebenen Zeitdauer sein Signalzustand. Die Zeitdauer ist hierbei so gewählt, daß innerhalb dieser Zeitdauer – beginnend mit dem Auftreten des Startsignals 20 – mit einer vollständigen Übertragung der Absolutposition gerechnet werden kann. Eine entsprechende Timer-Funktion ist in der Steuerung 18 implementiert, so daß die Leitung zur Übertragung des Fertigsignals 22 zwischen Inkrementalgebernachbildung 14 und Steuerung 18 entfallen könnte.
Die Vorrichtung findet bevorzugte Verwendung bei der Positionsübertragung von Antrieben. Sie ist jedoch hierauf nicht eingeschränkt.

Claims

Vorrichtung zum Übertragen einer Position mit einem eine Absolutposition (12) erfassenden Absolutwertgeber, mit einer Inkrementalgebernachbildung (14), die in Abhängigkeit von der Absolutposition (12) ein Inkrementalsignal (16) zur Positionsübertragung an eine Steuerung (18) abgibt, wobei eine erste und eine zweite Inkrementalgebernachbildung (14a, 14b) vorgesehen ist, denen jeweils eine erste und zweite Absolutposition (12a, 12b) zugeführt wird und die jeweils ein erstes und zweites Inkrementalsignal (16a, 16b) an die Steuerung (18) abgeben, wobei der ersten Inkrementalgebernachbildung (14a) ein erster Schalter (32a) und der zweiten Inkrementalgebernachbildung (14b) ein zweiter Schalter (32b) zugeordnet ist und diese Schalter (32a, 32b) in Reihe geschaltet sind, wobei die jeweilige Inkrementalgebernachbildung (14a, 14b) den zugeordneten Schalter (32a, 32b) dann schließt, wenn die Absolutposition (12a, 12b) und ein jeweiliges Zählersignal (30) der jeweiligen Inkrementalgebernachbildung (14a, 14b) übereinstimmt, wobei das Ausgangssignal des zweiten Schalters (32b) ein Fertigsignal (22) darstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Inkrementalgebernachbildung (14b, 14d)) einen Regler (24) enthält, dessen Reglerausgangssignal (23) einem Oszillator (26) zugeführt ist, dessen Ausgangssignal das Inkrementalsignal (16) ist, das einem Zähler (28) zugeführt ist, der ein Zählersignal (30) abgibt, wobei dem Regler (24) die Differenz von Absolutposition (12) und Zählersignal (30) als Eingangsgröße dient.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (30) mit Auftreten des Startsignals (20) auf einen vordefinierten Anfangswert gesetzt wird.