DE2554771A1

DE2554771A1 - Rotating shaft monitoring system using direction discriminator - uses pulse counting system which eliminates superposed interference movements

Info

Publication number: DE2554771A1
Application number: DE19752554771
Authority: DE
Inventors: Roland Ing Grad Kugler
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1975-12-05
Filing date: 1975-12-05
Publication date: 1977-06-16
Also published as: DE2554771C3; DE2554771B2

Abstract

A monitoring system for a rotating shaft of a machine employs a scanning system which eliminates errors caused by e.g. superposed interference movements while scanning a scale checking its direction of movement with a direction discriminator. In case of movement opposite to the specified direction delivery of counting pulses is blocked, and incoming pulses are added. When the movement changes to the specified direction, delivery of counting pulses starts only after the number of delivered pulses exceeds the sum of pulses delivered during movement in the opposite direction.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Abtastung eines in einerMethod and device for scanning one in one

festgelegten Richtung bewegten Rastermaßstabs Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abtastung eines in einer festgelegten Richtung bewegten Rastermaßstabs zur Erzeugung von Zählimpulsen unter Vermeidung von durch überlagerten Störbewegungen erzeugten Fehlern, wobei mit einem Richtungsdiskriminator die Bewegungsrichtung des Rastermaßstabs kontrolliert wird.fixed direction moving grid scale The invention relates refers to a method and an apparatus for scanning an in a specified Direction of moving grid scale to generate counting pulses while avoiding them of errors generated by superimposed perturbing movements, with a directional discriminator the direction of movement of the grid scale is controlled.

Es ist bereits eine Anordnung zur Abtastung eines Rastermaßstabs bekannt, mit der eine sichere Abtastung auch bei Pendelungen der den Rastermaßstab oder die Abtastelemente tragenden Teile aufgrund von Maschinenschwingungen möglich ist. Diese Anordnung enthält zwei Abtastelemente, deren gegenseitiger Abstand so gewählt ist, daß beide innerhalb einer Teilungseinheit des Rast ermaß stabs liegen. Die nichtinvertierten und die invertierten Signale der Abtastelemente werden jeweils einem1 zwei Eingänge aufweisenden UND-Glied zugeführt. Ein Flipflop ist mit seinem Setz- und Rücksetz-Eingang je an eines der UND-Glieder angeschlossen (DT-AS 12 79 943). Bei dieser Anordnung können Zähler nur dann vermieden werden, wenn die auf unerwünschten Pendelungen beruhende Verschiebung zwischen den Abtastelementen und dem RastermaSstab kleiner als eine Teilungseinheit für eine Rastermaßstabsmarke ist.An arrangement for scanning a grid scale is already known, with which a reliable scanning even with oscillations of the grid scale or the Parts carrying scanning elements due to machine vibrations is possible. These Arrangement contains two scanning elements, the mutual spacing of which is chosen so that that both are within a pitch unit of the raster measure rod. The non-inverted and the inverted signals of the sampling elements each become one of two inputs having AND gate supplied. A flip-flop has its set and reset input each connected to one of the AND gates (DT-AS 12 79 943). With this arrangement can only be avoided counters if the on undesirable swings based Shift between the scanning elements and the grid scale is smaller than a unit of division for a grid scale mark.

Weiterhin ist es bekannt, von einem Winkelschrittgeber Zählimpulse zu erzeugen, die einem Richtungsdiskriminator zugeführt werden, der je nach der Drehrichtung die Zählimpulse auf zwei verschiedenen Leitungen ausgibt. Diese Zählimpulsewerden bei einer numerischen Steuerung dem Vorwärts- oder Rückwärtszähleingang eines Istwertzählers vorgegeben. Diese Anordnung dient dazu, Zählfehler zu verhindern, obwohl der Drehbewegung des Winkelschrittgebers Torsionsschwingungen überlagert sind. (Druckschrift: ndustrie-Elektronik der Firma Klöckner-Moeller, Liste 27A, 4/74, Seite 62, 63). Bei der bekannten Anordnung muß der zur Erzielung einer genauen Regelung mit zahlreichen Stellen ausgestattete Istwertzähler für Vor- und Rückwartszählung ausgebildet sein.It is also known to generate counting pulses from an angle incremental encoder to generate, which are fed to a directional discriminator, depending on the Direction of rotation outputs the counting pulses on two different lines. These counts will in the case of a numerical control, the up or down counting input of an actual value counter given. This arrangement serves to prevent counting errors despite the rotary movement of the angular encoder are superimposed on torsional vibrations. (Publication: ndindustrie-Elektronik from Klöckner-Moeller, list 27A, 4/74, pages 62, 63). With the known arrangement must be equipped with numerous bodies in order to achieve an exact regulation Actual value counter be designed for forward and backward counting.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Gattung derart weiterzuentwickeln, daß bereits eine geringe Zählkapazität ausreicht, um Fehler zu verhindern, wenn störende Bewegungen zwischen Rastermaßstab und Abtastelementen auftreten.The invention is based on the object of a method and a device of the genus mentioned at the outset in such a way that already a minor one Counting capacity is sufficient to prevent errors when there are disruptive movements between Grid scale and scanning elements occur.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelegt, daß bei Bewegung gegen die festgelegte Richtung unter Sperrung der Ausgabe von Zählimpulsen an nachgeschaltete Verarbeitungselerente die anfallenden Zählimpulseaufsuiert werden und dl nach dem Übergang d.r ßt6Fbeve£ung in die festgelegte Richtung die Ausgabe von Zählimpulsen erst einsetzt, wenn die Anzahl der aufgetretenen Zähliapulse die Summe der in entgegengesetzter Richtung angefallenen Zählimpulse überschreitet. Ala Rastermaßstäbe können linear verschiebbare Elemente oder drehbare Winkel schrittgeber verwendet werden, auf denen abtastbare Marken an-.gebracht sind. Mit diesem Verfahren lässt sich die Weiterleitung von Zählimpulsen vom Zeitpunkt der Umkehr der Bewegungsrichtung bis zum Zeitpunkt verhindern, an dem der Rastermaßstab wieder an der vor Beginn der Störung eingenommenen Lage angekommen ist. Das Verfahren eignet sich auch für die Abtastung von Marken mit kleiner Teilung.The object is set according to the invention that when moving against the specified direction, blocking the output of counting pulses to downstream Processing element the accumulating counting pulses are ascertained and dl after Transition of the output of counting pulses in the specified direction only begins when the number of counting pulses that have occurred is the sum of the opposite Direction exceeded counting pulses. Ala grid scales can be linear Slidable elements or rotatable angle encoders are used on which Scannable marks are attached. This procedure can be used to forward from Prevent counting pulses from the moment of reversal of the direction of movement until the moment at which the grid scale is again at the position assumed before the start of the disturbance has arrived. The method is also suitable for scanning marks with small pitch.

Durch die Größe der im jeweiligen Anwendungsfall auftretenden Störbewegungen ist die Mindestzählkapazität festgelegt.Due to the size of the disturbing movements occurring in the respective application the minimum counting capacity is specified.

Die Störbewegungen müssen für einen einwandfreien Betrieb kleiner als der mit dem Rastermaßstab in einer Anlage zu messende Bereich sein. Deshalb ist nur eine der Größe der Störbewegungen angepaßte Zählkapazität erforderlich, die wesentlich kleiner als die für die Verarbeitung des gesamten Arbeitsbereichs des Rastermaßstabs erforderliche Kapazität ist. Überdies genügt es, wenn die für den gesamten Arbeitsbereich ausgelegten Elemente, z.B. Zähler, nur in einer Richtung arbeiten. Es kann je nach der gewählten Arbeitsrichtung auf die andere Richtung, beispielsweise die Rückwärtszählrichtung, verzichtet werden. Der Aufwand der zur Verarbeitung der Zählimpulse vorgesehenen Anordnung läßt sich dadurch erheblich vermindern.The disruptive movements must be smaller for proper operation than the area to be measured with the grid scale in a system. That's why only a counting capacity adapted to the size of the disturbance movements is required, which are much smaller than those for processing the entire work area the required capacity of the grid scale. Moreover, it is sufficient if the for the entire work area, e.g. counters, only in one direction work. Depending on the direction of work selected, it can be switched to the other direction, for example, the down counting direction can be dispensed with. The effort of the Processing of the counting pulses provided arrangement can thereby be considerably Reduce.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß mit dem Richtungsdiskriminator ein mit den Zählimpulsen beaufschlagbarer Vor-, Rückwärtszähler, dessen vorgebbare Zählkapazität kleiner als die bei Abtastung der gesamten Länge des Rastermaßstabs anfallende Zahl von Impulsen ist, bei Bewegung des Rastermaßstabs in der festgelegten Richtung auf Vorwärtszählung umschaltbar ist, daß bei einer der Zählkapazität entsprechenden Summe von Impulsen über eine Torschaltung die Ausgabe der vom Rastermaßstab abgeleiteten Zählimpulse steuerbar ist und daß bei entgegengesetzter Richtung der Bewegung des Rastetmaßstabs der Vor-, Rückwärtszähler auf Rückwärtszählung umschaltbar ist.A device for carrying out the method according to the invention consists in the fact that the direction discriminator can be acted upon by the counting pulses Up and down counter, the predeterminable counting capacity of which is smaller than that for scanning the total length of the grid scale is the number of impulses when moving of the grid scale can be switched to counting up in the specified direction is that with a counting capacity corresponding sum of pulses over a Gate circuit, the output of the counting pulses derived from the grid scale controllable is and that in the opposite direction of the movement of the detent scale, the front, Down counter can be switched to down counting.

Diese Anordnung arbeitet in beiden Drehrichtungen einwandfrei. Ein eigenes Umschaltsignalq mit dem die Umkehr der Drehrichtung signalisiert werden muß, ist nicht erforderlich.This arrangement works perfectly in both directions of rotation. A own switchover signal with which the reversal of the direction of rotation is signaled must is not required.

Die Zählkapazität des Vor- Rückwärtszählers bestimmt den maximalen Ausschlag des Rastermaßstabs, bis zu dem eine fehlerfreie Weiterleitung der Zählimpulse möglich ist.The counting capacity of the up-down counter determines the maximum Scope of the grid scale, up to which error-free transmission of the counting pulses is possible.

Vorzugsweise ist der Vor-, Rückwärtszähler voreinstellbar ausgebildet. Diese Anordnung knn in einfacher Weise Rastermaßstäben mit unterschiedlicher Anzahl der vorhandenen Marken und verschiedener Größe der Ausschläge bei den Schwingungen angepaßt werden. Der Voreinstellwert richtet sich nach der Größe der im Betrieb einer Anlage entstehenden maximalen Ausschläge, wobei zur Sicherheit ein Zuschlag eingestellt werden kann.The up and down counter is preferably designed to be preset. This arrangement can have different numbers of grid scales in a simple manner of the existing marks and different magnitudes of the deflections in the oscillations be adjusted. The preset value depends on the size of the in operation maximum deflections occurring in a system, with a surcharge to be on the safe side can be adjusted.

Vorzugsweise ist die Zählkapazität oder der Voreinstellwert des Vor-, Rückwärtszählers auf die Größe des Spiels einer Antriebseinrichtung eingestellt. Ein derartiges Spiel tritt z.B. zwischen Zugsspindeln und Spindelmuttern auf.The counting capacity or the preset value of the presetting, Down counter set to the size of the play of a drive device. Such play occurs, for example, between the tension spindles and spindle nuts.

Auch bei Getrieben kann ein Spiel vorhanden sein. Wenn die Drehrichtung umgekehrt wird, dann setzt sich die Spindelmutter oder die Ausgangswelle des Getriebes erst nach Überwindung des Spiels in Bewegung. Der vorwiegend unmittelbar mit dem-Antriebselement verbundene Rastermaßstab beginnt sich demgegenüber sofort zu bewegen. Durch die Einstellung der Zählkapazität oder des Voreinstellwerts auf die Größe des Spiels wird die Abgabe von Zählimpulsen so lange gesperrt, bis das Spiel überwunden ist. Die Anordnung arbeitet ohne die Vorgabe eines eigenen Steuerbefehls, dem die BewegungsricEtung zugeordnet ist. Weiterhin hat die Anordnung den Vorteil, daß nicht nur das Spiel ausgeglichen wird, sondern auch die Abgabe von Zählimpulsen bei störenden Schwingungen bis zum Abklingen dieser Schwingungen verhindert wlrd.There may also be play in gears. When the direction of rotation is reversed, then the spindle nut or the output shaft of the gearbox will settle only after overcoming the game in motion. The predominantly directly with the drive element In contrast, connected grid scale begins to move immediately. Through the Adjustment of the counting capacity or the preset value to the size of the game the delivery of counting pulses is blocked until the game is over. The arrangement works without the specification of its own control command, which the direction of movement assigned. Furthermore, the arrangement has the advantage that not only the game is compensated, but also the delivery of counting pulses in the event of disruptive vibrations until these vibrations have subsided wlrd prevented.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform ist vorgesehen, daß vom Rastermaßstab zwei um 90° gegeneinander phasenverschobene Signale erzeugbar sind, die dem Richtungsdiskriminator zuführbar sind, in dem von einem Signal zwei monostabile Kippstufen je mit der positiv oder negativ verlaufenden Signalflanke anstoßbar sind, daß die Kippstufen je zwei NAND-Glieder speisen, von denen zwei mit dem zweiten Signal und zwei mit dem invertierten zweiten Signal beaufschlagbar sind und daß jeweils die vom nichtinvertierten und invertierten Signal beaufschlagten NAND-Glieder mit einem weiteren NAND-Glied verbunden sind, wobei den weiteren NAND-Gliedern Eingänge eines RS-Flipflop nachgeschaltet sind, mit dessen Ausgang der Voreinstellgang des Zählers verbunden ist. Dieser Richtungsdiskriminator enthält zwei mono stabile Kippstufen sowie einige NAND-Glieder. Der Aufwand an Bauelementen ist daher gering. Neben den die Richtung der Bewegung anzeigenden Signalen liefert die Anordnung auch Impulse, die bei ruhigem Lauf des Rastermaßstabs an nachgeschaltete Einrichtungen für die Zählung weitergeleitet werden.In an expedient embodiment it is provided that the grid scale two signals that are phase-shifted by 90 ° from one another can be generated, which the directional discriminator feedable are, in which two monostable multivibrators each with the positive or from a signal negative signal edge can be triggered that the flip-flops have two NAND gates of which two with the second signal and two with the inverted second Signal can be acted upon and that each of the non-inverted and inverted Signal applied NAND elements are connected to another NAND element, the other NAND elements being followed by inputs of an RS flip-flop, the output of which is connected to the counter's presetting path. This directional discriminator contains two monostable multivibrators as well as some NAND elements. The cost of components is therefore low. In addition to the signals indicating the direction of movement the arrangement also impulses that are connected to downstream when the grid scale runs smoothly Facilities for counting are forwarded.

Die oben beschriebene Anordnung arbeitet auch einwandfrei, wenn ein Richtungsdiskriminator benutzt wird, der statt einer Impulsverdopplung eine der Teilung der Marken des Rastermaßstabs entsprechende Zahl von Zählimpulsen oder eine Impulsvervierfachung bewirkt.The arrangement described above also works fine when a Directional discriminator is used, which instead of a pulse doubling one of the Division of the marks of the grid scale corresponding number of counting pulses or a Pulse quadrupling causes.

Eine günstige Ausführungsform besteht darin, daß der Zähleingang des Zählers über ein ODER-Glied mit dem invertierten Signal des Übertrag-Ausgangs und mit Zählimpulsen des Rastermaßstabs beaufschlagbar ist, daß der Übertrag-Ausgang des Zählers weiterhin an ein NOR-Glied angeschlossen ist, an dessen Ausgang die Zählimpulse abnehmbar sind, und daß dem zweiten Eingang des NOR-Glieds die Zählimpulse über eine, negative Impulsflnnken verzögernde Schaltung zuführbar sind.A favorable embodiment is that the counting input of the Counter via an OR gate with the inverted signal of the carry output and counting pulses of the grid scale can be applied to the fact that the carry output of the counter is still connected to a NOR element, at whose output the Counting pulses are removable, and that the second input of the NOR gate, the counting pulses can be fed in via a circuit which delays negative impulses.

Die Weiterleitung der Zählimpulse an nachgeschaltete Einrichtungen hängt von dem Pegel des Übertragssignals ab, der sich bei maximalem Zählstand mit der Umschaltung von Vorauf Rückwärtszählung ändert. Mit Hilfe der Zeitverzögerung läßt sich erreichen, daß ein auf Vorwärtszählimpulse folgender Rückwärtszählimpuls den Zähler auf Rückwärtszählung umschaltet, den Zählstand um eins vermindert und gegen die Weiterleitung an nachgeschaltete Einrichtungen gesperrt ist.The forwarding of the counting pulses to downstream facilities depends on the level of the carry signal, which is with the maximum count switching from up to down counting changes. With the help of the time delay it can be achieved that a countdown pulse following the countdown pulse switches the counter to count down, decreases the count by one and against the Forwarding to downstream facilities blocked is.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, aus dem sich weitere Merkmale sowie Vorteile ergeben.The invention is illustrated below with reference to a drawing Embodiment explained in more detail, from which further features and advantages result.

Es zeigen: Figur i ein Übersichtsschaltbild einer Anordnung zur Abtastung eines Rastermaßstabs und zur Erzeugung von Zählimpulsen, Figur 2 nähere Einzelheiten der in Figur 1 dargestellten Schaltungsanordnung, Figur 3 ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs von Signalen an bestimmten Stellen der in Figur 2 dargestellten Anordnung.The figures show: FIG. I an overview circuit diagram of an arrangement for scanning a grid scale and for generating counting pulses, Figure 2 for more details the circuit arrangement shown in Figure 1, Figure 3 is a diagram of the time The course of signals at certain points in the arrangement shown in FIG.

Ein Rastermaßstab 1 in Form einer Scheibe, die mit einer nicht näher dargestellten Welle einer Maschine formschlüssig verbunden ist, enthält eine über den Umfang gleichmäßig verteilte Anzahl von optisch, elektrisch oder magnetisch abtastbaren Elementen 2. Nahe an der Scheibe 1 sind zwei Sonden 3,4 für die Abtastung der Elemente 2 angeordnet. Der Abstand zwischen den Sonden 3,4 ist so gewählt, daß an den Sondenausgängen zwei um 90° gegeneinander phasenverschobene Signale auftreten, die jeweils Impulsformerstufen 5,6 zugeführt werden. Die Impulsformerstufen 5,6 geben an ihren Ausgängen 7,8 zwei um 900 gegeneinander phasenverschobene Rechtecksignale A,B ab, deren zeitlicher Verlauf in Figur 3 dargestellt ist.A grid scale 1 in the form of a disc, which is not closer to one shown shaft of a machine is positively connected, contains an about the circumference evenly distributed number of optical, electrical or magnetic scannable elements 2. Close to the disc 1 are two probes 3, 4 for scanning of the elements 2 arranged. The distance between the probes 3.4 is chosen so that two signals that are 90 ° out of phase with each other occur at the probe outputs, each of the pulse shaper stages 5, 6 are supplied. The pulse shaper stages 5,6 provide two square-wave signals phase-shifted by 900 at their outputs 7,8 A, B ab, the course of which over time is shown in FIG.

An die Ausgänge 7,8 ist ein Richtungsdiskriminator 9 angeschlossen, mit der die Richtung der Bewegung der Scheibe 1 überwacht wird. Ea sei angenommen, daß sich die Scheibe 1 bei ordnungsgemäßem Lauf der an die Scheibe 1 angsichlossenen Welle in der in Figur 1 mit 33 bezeichneten Drehrichtung bewegt. Die Bewegungsrichtungserkennungsschaltung 9 enthält zwei Ausgänge 10,11. Am Ausgang 10 steht ein Signal V zur Verfügung, an dessen binärem Wert die Drehrichtung der Scheibe 1 erkennbar ist. Nimmt das in Figur 3 dargestellte Signal V eine binäre t an, dann dreht sich die Scheibe 1 in der Richtung 33. Wenn das Signal V eine binäre ,0" führt, so dreht sich die Scheibe 1 entgegengesetzt zur Richtung 33. Am Ausgang 11 treten die mit dem Abtasten der Elemente 2 gewonnenen Zählimpulse auf.A direction discriminator 9 is connected to the outputs 7, 8, with which the direction of movement of the disc 1 is monitored. Ea suppose that the disc 1 is connected to the disc 1 when it is running properly Shaft moved in the direction of rotation designated by 33 in FIG. The direction of movement detection circuit 9 contains two outputs 10,11. There is a signal V at output 10 The direction of rotation of the disk 1 can be recognized by its binary value. If the signal V shown in FIG. 3 assumes a binary t, then it rotates Disk 1 in the direction 33. If the signal V has a binary "0", then it rotates the disk 1 is opposite to the direction 33. At the exit 11 they come with the scanning of the elements 2 obtained counting pulses.

An die Ausgänge 10,11 ist eine Zähl- und Sperrschaltung 12 angeschlossen. Dreht sich die Scheibe 1 in der mit 33 bezeichneten Richtung, ohne daß der Drehbewegung Schwingungen überlagert sind, dann leitet die Zähl- und Sperrschaltung 12 die über den Anschluß 11 vorgegebenen Zählimpulse an ihren Ausgang 13 weiter. Sobald sich die Scheibe 1 entgegen der Richtung 33 dreht, werden keine Zählimpulse mehr zum Ausgang 13 übertragen. Jedoch werden während dieser Zeit die am Anschluß 11 anfallenden Zählimpulse aufsummiert und gespeichert. Kehrt sich die Bewegung der überlagerten Schwingung wieder um, dann dreht sich zwar die Scheibe 1 wieder in Richtung 33, die Weiterleitung der Zählimpulse bleibt aber noch so lange gesperrt, bis eine der Summe der gezählten Impulse entsprechende Anzahl von Impulsen entstanden ist. Übersteigt die Zahl der angefallenen Impulse den gespeicherten Wert, so werden die Zählimpulse wiederum an den Ausgang 13 übertragen.A counting and blocking circuit 12 is connected to the outputs 10, 11. If the disk 1 rotates in the direction indicated by 33 without the rotational movement Vibrations are superimposed, then the counting and blocking circuit 12 passes over the terminal 11 predetermined counting pulses to its output 13 on. As soon as the disk 1 rotates against the direction 33, no more counting pulses for Transfer output 13. However, during this time, those occurring at connection 11 Counting pulses totaled and saved. Reverses the movement of the superimposed Oscillation reverses again, then although disk 1 rotates again in direction 33, however, the forwarding of the counting pulses remains blocked until one of the Sum of the counted pulses, the corresponding number of pulses has arisen. Exceeds the number of impulses incurred the stored value, then the counting impulses again transmitted to output 13.

Die Bewegungsrichtungserkennungsschaltung 9 enthält zwei monostabile Kippstufen 14, 15, die mit dem Ausgang 7 verbunden sind. Die monostabile Kippstufe 14 wird durch eine positiv;erlaufende Signalflanke an ihrem Eingang zur Abgabe eines Impulses angeregt. Die Kippstufe 15 gibt bei negativ verlaufender Signalflanke einen Impuls ab. Der nichtinvertierende Ausgang der Kippstufe 14 speist zwei NAND-Glieder 16, i7. Weitere zwei NAND-Glieder 18, 19 sind mit dem nichtinvertierenden Ausgang der Kippstufe 15 verbunden. Während die NAND-Glieder 16. 19 unmittelbar an den Ausgang 8 gelegt sind, stehen die NAND-Glieder 17, 18 über ein Invertierglied 20 mit dem Ausgang 8 in Verbindung.The moving direction detection circuit 9 includes two monostable ones Trigger stages 14, 15, which are connected to the output 7. The monostable multivibrator 14 is triggered by a positive signal edge at its input for the output of a Impulse stimulated. The flip-flop 15 gives a negative signal edge Impulse off. The non-inverting output of the flip-flop 14 feeds two NAND gates 16, i7. Another two NAND gates 18, 19 are connected to the non-inverting output the flip-flop 15 connected. While the NAND gates 16. 19 directly to the output 8 are placed, the NAND elements 17, 18 protrude an inverter 20 with output 8 in connection.

Die NAND-Glieder 16, 18 speisen ein NAND-Glied 21. Ein NAND-Glied 22 ist mit den NAND-Gliedern 17, 19 verbunden.The NAND elements 16, 18 feed a NAND element 21. A NAND element 22 is connected to the NAND gates 17, 19.

Beiden NAND-Gliedern 21, 22 sind Invertierglieder 23, 24 nachgeschaltet, an die ein UND-Glied 25 angeschlossen ist, das den Ausgang 11 speist. Die Invertierglieder 23, 24 sind je mit einem Eingang eines aus zwei NAND-Gliedern 26, 27 bestehenden R-S-Flipflop verbunden, dessen nichtinvertierender Ausgang an den Anschluß 10 gelegt ist.Inverters 23, 24 are connected downstream of both NAND elements 21, 22, to which an AND gate 25 is connected, which feeds the output 11. The inverters 23, 24 are each with an input of two NAND gates 26, 27 existing R-S flip-flop connected, the non-inverting output of which is connected to terminal 10 is.

Der Ausgang 10 ist an den Steuereingang für Vor-, Rückwärtszählung eines Zählers 28 gelegt. Der Zähleingang des Zählers 28 steht mit einem ODER-Glied 29 in Verbindung, das von einem Invertierglied 30 und dem Ausgang 11 gespeist wird.Output 10 is connected to the control input for counting up and down a counter 28 placed. The counting input of the counter 28 is connected to an OR gate 29 in connection, which is fed by an inverter 30 and the output 11.

Der Zähler 28 spricht auf positiv verlaufende Signalflanken am Zähleingang an. Der Übertrag-Ausgang des Zählers 28 ist mit dem Invertierglied 30 und einem Eingang eines NOR-Glieds 31 verbunden, das den Ausgang 13 speist. Der zweite Eingang des NOR-Glieds 31 ist über eine Impulsverzögerungsschaltung 32 an den Ausgang 11 gelegt. Die Impulsverzogerungsschaltung 32 enthält nicht näher bezeichnete Elemente, z.B. einen Widerstand2 einen Kondensator und eine Diode, die parallel zum Widerstand gelegt ist. Die Reihenschaltung von Widerstand und Kondensator bildet ein Integrierglied.The counter 28 responds to positive signal edges at the counter input at. The carry output of the counter 28 is connected to the inverter 30 and a Connected to the input of a NOR gate 31, which feeds the output 13. The second entrance of the NOR element 31 is connected to the output 11 via a pulse delay circuit 32 placed. The pulse delay circuit 32 contains unspecified elements, e.g. a resistor2 a capacitor and a diode in parallel with the resistor is laid. The series connection of resistor and capacitor forms an integrating element.

Mit Hilfe der Diode werden die positiv verlaufenden Signalflanken unverzögert über die Verzögerungsschaltung 32 geleitet.With the help of the diode, the positive signal edges passed through the delay circuit 32 without delay.

In dem in Fig. 3 dargestellten Zeitdiagramm von Signalen der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Schaltungen sind in Abzissenrichtung die Zeit t und in Ordinatenrichtung jeweils für jedes Signal die beiden binären Werte "0" und "1" eingetragen.In the timing diagram of signals shown in FIG Circuits shown in Figs. 1 and 2 are time t in the abscissa direction and the ordinate direction Enter the two binary values "0" and "1" for each signal.

In den NAND-Gliedern 16 und 19 werden jeweils ;fie von den monostabilen Kippstufen 14, 15 abgegebenen Impulse mit dem von der Impulsformerstufe 6 erzeugten Rechtecksignal B verknüpft. Es sei angenommen, daß das Signal B gegenüber A um 900 nacheilend phasenverschoben ist, wenn sich die Scheibe 1 in der Richtung 33 dreht. Da die kurzzeitigen Impulse der Kippstufe 14 vor dem Übergang des Signals B auf den binären Wert t abgeklungen sind, steht am Ausgang des NAND-Glieds 16 der binäre Wert tl an. Ebenso sind die von der Kippstufe 15 abgegebenen kurzeitigen Impulse bereits vor dem Übergang des Signals B auf eine binäre ttOt1 abgeklungen, so daß auch der Ausgang des NAND-Glieds 18 eine binäre "i" führt. Demgegenüber treffen lie von den Kippstufen 14, 15 erzeugten Impulse an den NAND-Gliedern 17, 19 mit dem Signal B, bzw.In each of the NAND gates 16 and 19; fie of the monostable Flipping stages 14, 15 emitted pulses with that generated by the pulse shaper stage 6 Square-wave signal B linked. It is assumed that the signal B compared to A around 900 is lagging out of phase when the disk 1 moves in the direction 33 turns. Since the short-term pulses of the flip-flop 14 before the transition of the signal B have decayed to the binary value t, the output of the NAND gate 16 is the binary value tl. Likewise, the short-term emitted by the flip-flop 15 Pulses already decayed before the transition of signal B to a binary ttOt1, so that the output of the NAND gate 18 also carries a binary "i". In contrast, meet lie from the flip-flops 14, 15 generated pulses to the NAND gates 17, 19 with the signal B, or

dem invertierten Signal von B zusammen. Dies bedeutet, daß für die Dauer dieser Impulse die Ausgänge der NAND-Glieder 17, 19 die binären Werte "0" annehmen. Durch die Verknüpfung der Ausgangssignale der NAND-Glieder 17, 19 im NAND-Glied 22 ergibt sich ein Signal, das bei jedem Impuls der Kippstufen 14, 15 den binären Wert 1" aufweist und im übrigen der binären '0" entspricht. Dem vom NAND-Glied 22 abgegebenen Signal, das in Fig. 3 mit Iv bezeichnet ist, ist die Drehrichtung 33 der Scheibe 1 zugeordnet. Das NAND-Glied 21 ist an beiden Eingängen mit binären Signalen beaufschlagt und gibt daher eine binäre "0t' ab. Dem Ausgangssignal des NAND-Glieds 21, dem die zur Richtung 33 entgegengesetzte Richtung zugeordnet ist, entspricht einer binären ttO. Die Zählimpulse des Signals Iv gelangen nach der Invertierung im Element 24 zum UND-Glied 25, dessen Ausgangssignal Z auf den Ausgang 11 übertragen wird. Weiterhin beaufschlagen die Zählimpulse das NAND-Glied 27 des Flipflop, an dessen nichtinvertiertem Ausgang eine binäre 1 ansteht, die über den Ausgang 10 den Zähler 28 auf Vorwärtszählung einstellt. Das Signal am Überlauf-Ausgang des Vor-, Rückwärtszählers ist in Fig. 3 mit Ü bezeichnet. Solange der Zähler 28 seinen maximalen Zählstand nicht erreicht hat, gibt er an seinem Überlauf-Ausgang eine binäre 1 ab. Deshalb herrscht an einem Eingang des ODER-Glieds 29 eine binäre llolt. Die Zählimpulse am Ausgang 11 gelangen deshalb über das ODER-Glied 29 als Signal CL zum Zähler 28 und erhöhen dessen Zählstand. Aufgrund der binären "1 am Überlauf-Ausgang des Zählers 28 wird das NOR-Glied 31 zur Ausgabe einer binären "O" veranlaßt. Die Weiterleitung der Zählimpulse zum Ausgang 13 wird deshalb gesperrt. Das in Fig. 3 mit T bezeichnete Signal weist daher eine binäre ttot auf.the inverted signal from B. This means that for the Duration of these pulses the outputs of the NAND gates 17, 19 the binary values "0" accept. By linking the output signals of the NAND elements 17, 19 in the NAND element 22 results in a signal that with each pulse of the flip-flops 14, 15 the binary Has value 1 "and otherwise corresponds to the binary '0". That of the NAND element 22 The output signal, which is designated by Iv in FIG. 3, is the direction of rotation 33 assigned to the disc 1. The NAND gate 21 is binary at both inputs Signals and therefore emits a binary "0t". The output signal of the NAND element 21, to which the direction opposite to direction 33 is assigned, corresponds to a binary ttO. The counting pulses of the signal Iv arrive after the inversion in element 24 to AND gate 25, whose output signal Z is transmitted to output 11 will. Furthermore, the counting pulses act on the NAND gate 27 of the flip-flop whose non-inverted output is a binary 1, which is transmitted via output 10 sets the counter 28 to count up. The signal at the overflow output of the Up, down counter is designated in Fig. 3 with Ü. As long as the counter is 28 has not reached the maximum count, it gives a at its overflow output binary 1 off. Therefore, there is a binary llolt at an input of the OR gate 29. The counting pulses at the output 11 therefore arrive via the OR gate 29 as a signal CL to counter 28 and increase its count. Because of the binary "1 at the overflow output of the counter 28, the NOR gate 31 is used to output a binary "O" causes. The forwarding of the counting pulses to output 13 is therefore blocked. The signal denoted by T in FIG. 3 therefore has a binary ttot.

Wenn der Inhalt des Zählers 28 die maximale Zählkapazität erreicht hat, dann wechselt das Signal Ü von einer binären "i" auf eine binäre '082 über. Der Zeitpunkt dieses Wechsels ist in Fig. 3 mit t1 bezeichnet. Der Übergang erfolgt mit einer gewissen Signalverzögerung nach der positiv verlaufenden Flanke des Zählimpulses. Die Signalverzögerung ist durch Laufzeiten im Zähler 28 bedingt. Der Zählimpuls, der den Zählstand auf den maximalen Wert erhöht hat, kann aufgrund der Laufzeitverzögerung das NOR-Glied 31 nicht passieren.When the contents of the counter 28 reach the maximum counting capacity has, then the signal Ü changes from a binary "i" to a binary '082. The point in time of this change is denoted by t1 in FIG. 3. The transition takes place with a certain signal delay after the positive edge of the counting pulse. The signal delay is due to the transit times in the counter 28. The count, who has increased the count to the maximum value can, due to the delay in running time the NOR gate 31 does not happen.

Nach der Umschaltung des Signals Ü auf eine binäre ttot ist das ODER-Glied 29 und der Zähleingang des Zählers 28 ständig mit einer binären t beaufschlagt. Der Zähler 28 ist somit gesperrt. Die Impulse des Signals Z gelangen zum NOR-Glied 31, dessen einer Eingang Won der binären tt0tt des Überlauf-Aus -gangs des Zählers 28 beaufschlagt ist. Das NOR-Glied 31 leitet deshalb die Impulse an seinem Eingang invertiert weiter zum Ausgang 13. Nach dem Zeitpunkt tl treten deshalb Zählimpulse am Ausgang 13 auf, die nachgeschalteten, nicht dargestellten Einrichtungen zugeführt werden. Der maximale Zählstand des Zählers 28 ist kleiner als die bei einer Abtastung einer vollen Umdrehung der Scheibe 1 auftretende Zahl von;Impulsen.After switching the signal Ü to a binary ttot, the OR element is 29 and the counting input of the counter 28 is constantly subjected to a binary t. The counter 28 is thus blocked. The pulses of the signal Z reach the NOR element 31, one input Won of which is the binary tt0tt of the overflow output of the counter 28 is applied. The NOR gate 31 therefore conducts the pulses at its input inverted further to output 13. Counting pulses therefore occur after time t1 at the output 13, the downstream devices, not shown, are supplied will. The maximum count of the counter 28 is smaller than that during a scan one full revolution of the disk 1, the number of; pulses.

Wenn die Scheibe i zu Beginn eines Arbeitsgangs anläuft, kann die Freigabe der Zählimpulse des Signals T an nachgeschaltete Einrichtungen zum Zeitpunkt t1 erfolgen.When the disk i starts up at the beginning of an operation, the Release of the counting pulses of the signal T to downstream devices at the time t1 take place.

Es sei angenommen, daß zum Zeitpunkt t2 infolge einer überlagerten Schwingung die Drehrichtung der Scheibe 1 umgekehrt wird, In diesem Fall eilt das Signal B dem Signal A um 900 vor. Bei Verknüpfung des Signals B mit den von den Kippstufen 14, i5 erzeugten Impulsen ergibt sich als Signal Iv am NAND-Glied 22 eine binäre "0". Dagegen treten nun am Ausgang des NAND-Glieds 21 als Signal IR Impulse auf, deren erster über den Inverter ß3 das Flipflop zurücksetzt. Die Zurücksetzung erfolgt mit der positiv verlaufenden Flanke dieses Impulses. Daher wechselt das Signal V am Voreinstelleingang des Zählers 28 von einer binären "ist' auf eine binäre "O" über. Dies bewirkt eine Umschaltung des Signals Ü von einer binären tQ auf eine binäre t , da bei Rückwärtszählung ein anderer maximaler Zählstand für die Überlauf-Anzeige maßgebend ist.It is assumed that at time t2 as a result of a superimposed Oscillation the direction of rotation of the disc 1 is reversed, in this case the hasty Signal B precedes signal A by 900. When the signal B is linked with the Tilt steps 14, i5 generated pulses results as signal Iv a binary "0" at the NAND gate 22. On the other hand now occur at the output of the NAND gate 21 as signal IR pulses, the first of which resets the flip-flop via the inverter ß3. The reset takes place with the positive edge of this pulse. Therefore the signal V at the preset input of the counter 28 changes from a binary "is" to a binary "O" over. This causes the signal Ü to switch from one binary tQ to a binary t, since a different maximum count value when counting down is decisive for the overflow indication.

Da die Umschaltung des Signals Ü von der negativ verlaufenden Flanke des Zählimpulses Z ausgelöst wird, ist trotz der Signallaufzeiten im Flipflop, im Zähler 28 und im Invertierglied 30 die binäre "O' am ODER-Glied 29 vorhanden, wenn die positiv verlaufende Flanke des Zählimpulses am ODER-Glied 29 eintrifft. Der Zählimpuls wird dier gleichzeitig zum Verminderung des Zählstands des Zählers 28 ausgenutzt.Since the switching of the signal Ü from the negative going edge of the counting pulse Z is triggered, is despite the signal transit times in the flip-flop, im Counter 28 and in the inverter 30 the binary "O '" at the OR gate 29, if the positive edge of the counting pulse arrives at the OR gate 29. Of the The counting pulse becomes the same as the count of the counter 28 is decreased exploited.

Durch die Signalverzögerung im Elcment 32 gelangt die negajiv verlaufende Flanke des Zählimpulses in einem Zeitpunkt zum NOR-Glied 31, zu dem das Signal Ü bereits eine binäre t aufweist. Der Zählimpuls wird somit nicht an den Ausgang 13 weitergeleitet. Alle Zählimpulse des Signals IR vermindern den Inhalt des Zählers 28, während am Ausgang 13 kein Zählimpuls auftritt.The signal delay in element 32 causes the negative running Edge of the counting pulse at a point in time to the NOR element 31 at which the signal Ü already has a binary t. The counting pulse is therefore not sent to output 13 forwarded. All counting pulses of the signal IR reduce the content of the counter 28, while at output 13 no counting pulse occurs.

Zum Zeitpunkt t3 kehrt sich die Richtung der überlagerten Schwingung um und verläuft gemäß der Richtung 32. Die Zählimpulse treten daher wieder am Ausgang des NAND-Glieds 22 auf und schalten über das Flipflop den Zähler 28 auf Vorwärtszählung um. Da jedoch der Inhalt des Zählers 28 kleiner als der maximale Zählstand ist, steht am Übertrag-Ausgang weiterhin die binäre i" an, mit der das NOR-Glied 31 gegen die Weiterleitung von Zählimpulsen gesperrt wird. Die Zählimpulse erhöhen aber den Zählstand. Sobald der maximale Zählstand erreicht ist, treten die oben in Verbindung mit dem Zeitpunkt t1 beschriebenen Vorgänge auf und die Zählimpulse gelangen anschließend zum Ausgang 13.At time t3, the direction of the superimposed oscillation is reversed around and runs according to the direction 32. The counting pulses therefore appear again at the output of the NAND gate 22 and switch the counter 28 to count up via the flip-flop around. However, since the content of counter 28 is less than the maximum count, the binary i "is still present at the carry output, with which the NOR element 31 counteracts the forwarding of counting pulses is blocked. The counting pulses increase that Count. Once the maximum count is reached, the above will get in touch with the time t1 described processes and the counting pulses then get to exit 13.

Zählimpulse werden bei überlagerten Schwingungen vom Zeitpunkt der Umkehr der Bewegungsrichtung bis zu dem Zeitpunkt nicht weitergeleitet, an dem die Scheibe 1 wieder an der vor Beginn der Störung eihgenommenen Lage angekommen ist.In the case of superimposed vibrations, counting pulses are from the time of Reversal of the direction of movement not forwarded until the point in time at which the Target 1 has returned to the position it was in before the start of the disturbance.

Es wird dadurch verhindert, daß nachgeschaltete Einrichtungen Zählimpulse erhalten, die von störenden Schwingungen hervorgerufen worden sind.This prevents downstream devices from receiving counting pulses obtained that have been caused by disturbing vibrations.

Verfahren und Vorrichtung der oben beschriebenen Art können vorteilhafterweise bei Werkzeugmaschinensteuerungen mit inkrementaler Messung der Lageistwerte eingesetzt werden. Auch bei der Registerregelung lassen sich das Verfahren und die Vorrichtung verwenden, wenn die Erfassung der Drehwinkel mittels einer rotierenden Scheibe 1 nach dem Inkrement-Verfahren erfolgt.The method and apparatus of the type described above can advantageously Used in machine tool controls with incremental measurement of the actual position values will. The method and the device can also be used for register control use if the detection of the angle of rotation by means of a rotating disk 1 takes place according to the increment method.

Es reicht aus, wenn die mit dem Ausgang 13 verbundenen Schaltkreise, bei denen z.B. Istwertzähler für Lageregeleinrichtungen benutzt werden1 nur in einer Zählrichtung arbeiten. Durch die Verwendung dieser Elemente ergeben sich erhebliche schaltungstechnische Einsparungen. Da die überlagerten Störbewegungen in der Regel nur kleine Amplituden aufweisen, kann die Zählkapazität des Vor-, Rückwärtszählers 28 klein sein. Dies bedeutet eine weitere Reduzierung des Aufwands.It is sufficient if the circuits connected to output 13, where e.g. actual value counters are used for position control devices1 only in one Work counting direction. The use of these elements results in considerable circuitry savings. Since the superimposed disturbance movements usually only have small amplitudes, the counting capacity of the up and down counter can 28 be small. This means a further reduction in effort.

Die oben beschriebene Anordnung arbeitet sowohl bei Bewegung in der Richtung 33als auch bei umgekehrter Bewegung der Scheibe 1 einwandfrei. Mit der Umschaltung der Bewegungsrichtungen wird eine der Zählkapazität bzw. dem Voreinstellwert entsprechende Anzahl von Impulsen gesperrt.The arrangement described above works both when moving in the Direction 33 than also when the disk 1 moves in the opposite direction. With the Switching the directions of movement becomes one of the counting capacity or the preset value corresponding number of pulses blocked.

Diese Eigenschaft kann dazu ausgenutzt werden, die richtige Anzahl von Zählimpulsen trotz Spiel in den Antriebselementen auszugeben. Hierfür wird die Zählkapazität bzw. der Voreinstellwert auf einen dem Spiel entsprechenden Wert eingestellt. Es ergeben sich dabei mehrere Vorteile. So wird trotz Umkehr der Bewegungsrichtung und Spiel in den Antrieben stets die der Lage des zu steuernden Elements entsprechende Zahl von Zählimpulsen ausgegeben. Ein gesondertes Signal, das die Umschaltung der Bewegungsrichtung den nachgeschalteten Lageregelkreisen meldet, ist bereits im Richtungsdiskriminator enthalten. Dieses Signal kann an die Steuereingänge für die Zählrichtung der Istwertzähler der Lageregelkreise gelegt werden.This property can be exploited to get the correct number of counting pulses despite play in the drive elements to spend. For this purpose, the counting capacity or the preset value is set to a value that corresponds to the game Value set. There are several advantages to this. So, despite repentance, the Direction of movement and play in the drives always depend on the position of the one to be controlled Number of counting pulses corresponding to the element. A separate signal the switching of the direction of movement to the downstream position control loops reports is already included in the directional discriminator. This signal can be sent to the Control inputs for the counting direction of the actual value counter of the position control loops will.

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Claims

Claims 1. A method for scanning a specified in a Direction of moving grid scale to generate counting pulses while avoiding them of errors generated by superimposed perturbing movements, with a directional discriminator the direction of movement of the grid scale is controlled, characterized in that that when moving against the specified direction (33) with blocking of the output of counting pulses to downstream processing elements, the counting pulses that occur are added up and that after the transition of the disturbance movement into the fixed Direction (33) the output of counting pulses does not start until the number of Counting pulses the sum of the counting pulses occurring in the opposite direction exceeds.

2. Arrangement for performing the method according to claim 1, characterized characterized in that with the direction discriminator (9) one with the counting pulses loadable up and down counter (28), the prescribable counting capacity of which is smaller than the number obtained when scanning the entire length of the grid scale (i) of pulses when moving the grid scale (1) in the specified direction can be switched to counting up that with one of the counting capacity Sum of pulses via a gate circuit (31) the output of the grid scale (i) derived counting pulses can be controlled and that in the opposite direction the movement of the grid scale (1) the up, down counters (28) to count down is switchable.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the pre-1 Down counter (28) is designed to be preset.

4. Arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the Counting capacity or the preset value of the up / down counter (28) to the size the play of a drive device is set.

5. Arrangement according to claim 2 or one of the following, characterized in that that from the grid scale (i) two signals (A, B) out of phase with each other by 900 can be generated, which can be fed to the direction discriminator (9) by one Signal (A) two monostable multivibrators (14, 15) each with the positive or negative running signal edge can be triggered that the flip-flops (14, 15) each have two NAND gates (i6, 17l 18, i9), two of which (16, 19) with the second signal (B) and two (17, i8) can be acted upon by the inverted second signal (B) and that in each case the NAND elements acted upon by the non-inverted and inverted signal (B) (16, 19 or 17, 18) are connected to a further NAND gate (22, 21), with the other NAND gates t22, 21) inputs of an RS flip-flop (26, 27) are connected downstream are connected to the output (10) of the counting direction input of the counter (28) is.

6. Arrangement according to claim 2 or one of the following, characterized in that that the counting input of the counter (28) via an OR gate (29) with the inverted Signal (Ü) of the carry output and can be acted upon with counting pulses of the grid scale (1) is that the carry output of the counter (28) continues to be connected to a NOR gate (31) is, at whose output (13) the counting pulses can be removed, and that the second Input of the NOR element (31) the counting pulses via a negative pulse edge delaying Circuit (32) can be supplied.