DE3106429A1 - Schaltungsanordnung zum elektronischen koppeln zweier inkrementalgeber - Google Patents
Schaltungsanordnung zum elektronischen koppeln zweier inkrementalgeberInfo
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Description
- Schaltungsanordnung
- zum elektronischen Koppeln zweier Inkrementalgeber Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum elektronischen Koppeln mindestens zweier Inkrementalgeber nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- In der Technik stellt sich des öfteren die Aufgabe, die exakte Position eines bewegten Punktes gegenüber einem Festpunkt anzugeben, wobei der bewegte Punkt sich auf einem Gegenstand befindet, der auf einem zweiten Gegenstand beweglich angebracht ist, der gegenüber dem Festpunkt eine Längsbewegung ausführen kann. Ein Beispiel dafür ist eine Drehbank die zwei Supporte in Richtung der Z-Achse besitzt. Der erste Support ist der große Support, auf dem sich der gesamte Quersupport befindet.
- Der zweite Support wird als Zustellsupport bezeichnet und ist auf dem Quersupport angebracht. Bisher wurden für solche Maschinen zwei Glasmaßstäbe und zwei Digitalanzeigen benutzt.
- Der Bedienungsmann mußte während seiner Arbeit die Achsenwerte auf den Digitalanzeigen addieren oder subtrahieren, um sein effektives Maß zu erhalten.
- Ähnliches gilt bei Bohr- und Fräswerken, die eine bewegliche Tischachse und eine Pinole besitzen. Auch hier wurden für die Abstandsangabe zwei Glasmaßstäbe und zwei Digitalanzeigen benutzt.
- Wünschenswert wäre die Angabe eines einzigen Maßwertes unter gleichzeitiger Angabe des Vorzeichens einer Bewegungsrichtung.
- Dies scheiterte.jedoch bisher daran, daß sich die beiden die Werte darstellenden Impulsfolgen nicht ohne weiteres addieren lassen, wobei noch die mögliche unterschiedliche Bewegungsrichtung zu beachten ist.
- Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine. Schaltungsanordnung zur elektronischen Kopplung.von Inkrementalgebern zu schaffen, bei der eine einzige Anzeige des Maßwertes samt Vorzeichen für die Gesamtbewegung mindestens zweier zueinander und bezüglich eines Festpunkts beweglicher Gegenstände ermöglicht wird.
- Gemäß der Erfindung wird dies durch eine Schaltungsanordnung gemäß den Merkmalen des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 erreicht.
- Dadurch, daß die von den Inkrementalgebern erzeugten Impulsfolgen abwechselnd durch den Taktgenerator getaktet werden, kann keine Überlappung der Impulse vorkommen, so daß eine Falschzählung vermieden wird. Die weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gemäß den Unteransprüchen läßt auch eine additive/subtraktive Koppelung zu.
- Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird nun anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung gemäß dem Ausführungsbeispiel, Fig. 2 ein Impulsdiagramm, das die Arbeitweise der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 veranschaulicht, Fig. 3 ein Schaltbild des bei der Schaltungsanordnung gemäß dem Ausführungsbeispiel verwendeten Impulsumformers und Fig. 4 ein Schaltbild des bei der Schaltungsanordnung gemäß dem Ausführungsbeispiel verwendeten Impulsrückformers.
- Bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel werden zwei nicht gezeigte Inkrementalgeber I, II verwendet, die beispielsweise mit dem großen Support bzw. dem Zustellsupport einer Drehbank verbunden sind. -Abhängig von dem Ausmaß der Bewegung des einzelnen Supports erzeugt der jeweilige Inkrementalgeber I bzw. II Impulsfolgen, wobei jeder Impuls einer bestimmten Wegeinheit-entspricht, beispielsweise kann einer Strecke von 0,01 mm jeweils ein Impuls zugeordnet sein.
- Prinzipiell wäre es möglich, mit einer Impulsfolge pro Inkrementalgeber auszukommen, wenn das Vorzeichen der Bewegungsrichtung eigens festgestellt und bei der Koppelung berücksichtigt wird.
- Beim Ausführungsbeispiel erzeugt jedoch jeder Inkrementalgeber I, II zwei zueinander phasenversetzte Impulsfolgen, wobei die Phasendifferenz vorzugsweise 900 beträgt. Die Bewegungsrichtung bestimmt sich aus dem Vor- bzw. Nacheilen der beiden Impulsfolgen.
- Die Impulsfolgen der beiden Inkrementalgeber I, II werden je einem Impulsumformer 14 bzw. 16 zugeführt. Diese Impulsumformer stellen die Bewegungsrichtung fest und geben an dem einen bzw. anderen ihrer beiden Ausgänge 18, 20 bzw. 22, 24 je nach Bewegungsrichtung eine Impulsfolge ab.
- Von Bedeutung ist dabei, daß eine Überlappung der Ausgangsimpulsfolge der beiden Impulsumformer vermieden werden muß. Deshalb ist ein Taktgeber 26 vorgesehen, der die beiden Impulsumformer 14 bzw. 16 abwechselnd taktet. Da die Frequenz der Impulsfolgen abhängig ist von der Bewegungsgeschwindigkeit der beiden Supporte, muß die Frequenz des Taktgebers 26 derart gewählt werden, daß sie höher als die Frequenz bei der größtmöglichen Bewegungsgeschwindigkeit ist. Beim Ausführungsbeispiel kann diese Frequenz bei 1 MHz liegen.
- Die Impulsumformer 14, 16 stellen die Bewegungsrichtung des zugeordneten Supports anhand der Phasenlage der 0°-Impulsfolge zur 900-Impulsfolge fest. Bei positiver Verfahrrichtung, also wenn der Abstand des Supports gegenüber dem Festpunkt größer wird, gibt der Ausgang 18 des Impulsumformers 14 bzw. der Ausgang 22 des Impulsumformers 16 AUF-Impulse ab. Ist die Verfahrrichtung negativ, dann erscheint die Impulsfolge am Ausgang 20 bzw. 24.
- Fig. 2 zeigt in einem Impulsdiagramm die zeitlichen Zusammenhänge für einen Inkrementalgeber. In der Zeile (a) ist die Impulsfolge des 00-Geberkanals, in der Zeile (b) die des 90°-Geberkanals dargestellt, und zwar links für positive Verfahrrichtung und rechts für negative Verfahrrichtung.
- Nach der Taktung durch den Taktgenerator 26 ergibt sich bei positiver Verfahrrichtung die Impulsfolge in Zeile (c) in Form von AUF-Impulsen am Ausgang 18 bzw. 22 der Impulsumformer, bei negativer Verfahrrichtung tritt die Impulsfolge, wie in Zeile (d) gezeigt, als AB-Impulse am Ausgang 20 bzw. 24 der Impulsumformer 14, 16 auf, während an den jeweils anderen Ausgängen keine Impulse erscheinen.
- In der Summiervorrichtung werden die Impuls folgen an den Ausgängen 18, 22 bzw. 20 r 24 zusammengeführt. Beim Ausführungsbeispiel besteht die Summiervorrichtung aus zwei ODER-Gliedern 10, 12. Die beiden Eingänge des ODER-Gliedes 10 sind mit den Ausgängen 18, 22 für die AUF-Impulse, die Eingänge des ODER-Gliedes 12 mit den Ausgängen 20, 24 für die AB-Impulse verbunden. Da die Impulsumformer 14, 16 abwechselnd getaktet werden, kann keine Überlappung der Impulsfolgen auftreten, so daß am Ausgang 28 des ODER-Gliedes 10 jeweils die Summe der AUF-Impulse und am Ausgang 30 des ODER-Gliedes 12 die Summe der AB-Impulse abgegeben wird. Hierbei gibt es vier mögliche Kombinationen. Werden die beiden Supporte in der gleichen Richtung entweder in positiver oder in negativer Verfahrrichtung bewegt, dann wird von nur einem der beiden ODER-Glieder 10, 12 eine Summenimpulsfolge abgegeben. Findet jedoch eine Bewegung in unterschiedlicher Verfahrrichtung statt, dann erscheinen an den Ausgängen beider ODER-Glieder Impulsfolgen, die dann gerade der Bewegung des einen bzw. anderen Inkrementalgebers entsprechen.
- ist Obwohl im Prinzip die Möglichkeit gegeben, die Impulsfolgen gegebenenfalls unter nochmaliger Versetzung zueinander durch eine abwechselnde Taktung auf einen Auf/Ab-Zähler zu geben, an den die Digitalanzeige zur Anzeige des Summenabstandswertes verbunden ist, wird bei dem Ausführungsbeispiel ein Impulsrückformer 32 verwendet, dem die AUF-Impulsfolge und die AB-Impulsfolge zugeführt werden, und in dem eine Rückwandlung in zwei zueinander versetzte Impulsfolgen, nämlich die 00-Impulsfolge und die 900-Impulsfolge, ähnlich denjenigen gemäß Fig. 2a und b.
- Dies ermöglicht die Verwendung üblicher Digitalanzeigen, wie sie bereits für die Einzelbewegungen der Supporte verwendet wurden.
- Auf der Digitalanzeige erscheint der jeweilige absolute Abstand von einem gewählten Festpunkt, sowie eine Anzeige des Vorzeichens, so daß im Vierquadrantenbetrieb gearbeitet werden kann.
- Obwohl beim Ausführungsbeispiel lediglich die algebraische Summierung einer Koordinatenrichtung beschrieben wurde, ist es selbstverständlich möglich, die gleiche Anordnung für eine zweite und gegebenenfalls dritte Koordinatenrichtung vorzusehen. Es sind dann zwei bzw. drei Digitalanzeigen vorhanden, die dann die jeweiligen Koordinatenwerte angeben.
- Die Fig. 3 und 4 zeigen Einzelheiten für eine beispielsweise Ausführung der Impulsformer 14, 16 bzw. des Impulsrückformers 32.
- Gemäß Fig. 3 verwendet ein Impulsformer 14 bzw. 16 des Ausführungsbeispiels vier bistabile Kippschaltungen 34, 36, 38, 40 sowie eine Verknüpfungsschaltung 42. Die beiden bistabilen Kippschaltungen 34 und 36 dienen zur Aufnahme und Weitergabe der Impulse von dem 0°- bzw. 900-Geberkanal, während die anderen beiden bistabilen Kippschaltungen 38 und 40 das Vorzeichen der Verfahrrichtung feststellen. An die Setzeingänge der bistabilen Kippschaltungen 34 und 36 werden die 0°- bzw. 90°-Impulsfolgen angelegt, während die Setzeingänge der bistabilen Kippschaltungen 38 und 40 mit dem hohen Ausgang der bistabilen Kippschaltungen 34 und 36 in Verbindung stehen. Die Rückstelleingänge der bistabilen Kippschaltungen 34 bis 40 erhalten den Takt T vom Taktgeber 26, der auch der Verknüpfungsschaltung zugeführt wird. Die Ausgänge der bistabilen Kippschaltungen 34 bis 40 sind an die Verknüpfungsschaltung 42 geführt, die zwei Ausgänge besitzt, welche den Ausgängen 18 und 20 des Impulsumformers 14 bzw. 22 und 24 des Impulsumformers 16 entsprechen.
- Der Impulsrückformer 32 gemäß Fig. 4 verwendet eine bistabile Kippschaltung 44 zur Feststellung, ob eine positive oder negative Verfahrrichtung vorliegt. Hierzu sind die beiden Eingänge mit den Ausgängen 28 bzw. 30 der ODER-Glieder 10 bzw. 12 verbunden. Diese Ausgänge liegen auch an den Eingängen eines UND-Gliedes 60, an dem die AUF- und AB-Impulse zusammengefaßt werden und dessen Ausgangssignal zur Triggerung zweier bistabiler J-K-Kippschaltungen 46, 48 verwendet wird. Es sind ferner vier ausschließlich ODER-Glieder 52, 54, 56, 58 vorgesehen, deren einer Eingang mit dem Ausgang der bistabilen Kippschaltung 44 verbunden ist. Die Ausgänge der ausschließlich ODER-Glieder 56 und 58 liegen an dem J- bzw. K-Eingang der bistabilen Kippschaltung 48, die Ausgänge der ausschließlich ODER-Glieder 52 und 54 an dem J- bzw. K-Eingang der bistabilen Kippschaltung 46.
- Der andere Eingang des ausschließlich ODER-Gliedes 52 ist mit dem hohen Ausgang der bistabilen Kippschaltung 48, derjenige des ausschließlich ODER-Gliedes 54 mit dem niedrigen Ausgang dieser Kippschaltung, der andere Eingang des ausschließlich ODER-Gliedes 56 mit dem hohen Ausgang und derjenige des ausschließlich ODER-Gliedes 58 mit dem niedrigen Ausgang der bistabilen Kippschaltung 46 verbunden. Die 00-Ausgangsimpulsfolge wird vom niedrigen Ausgang der bistabilen Kippschaltung 48, die 90°-Ausgangsimpulsfolge vom hohen Eingang der bistabilen Kippschaltung 46 abgenommen.
- Die in den Fig. 3 bzw. 4 gezeigten Schaltungseinheiten stellen lediglich Beispiele für die Realisierung der Impulsumformung bzw. Impulsrückformung dar, die durch andere Einheiten mit der gleichen Funktion ersetzt werden könnten. Die gesamte Elektronik läßt sich in Form einer TTL-Schaltung in integrierter Form aufbauen und kann entweder in einem eigenen Gehäuse, als geräteunabhängig, oder aber in dem Anzeigegehäuse untergebracht werden. Bei Verwendung von opto-elektronischen Kopplern an den Eingängen und Ausgängen der Schaltung kann diese mit einer beliebigen Spannung betrieben werden, obwohl beim Ausführungsbeispiel eine Spannung von 5 Volt zum Einsatz kommt.
- Wie bereits erwähnt, wird die Frequenz des Taktgebers 26 wesentlich höher, und zwar um ein Mehrfaches höher als diejenige Frequenz gewählt, die bei maximaler Bewegungsgeschwindigkeit der Supporte auftreten kann.
- Leerseite
Claims (8)
- Patentansprüche: Schaltungsanordnung zum elektronischen Koppeln mindestens zweier Inkrementalgeber, die abhängig von der Längsbewegung zweier Gegenstände relativ zueinander bzw. zu einem festen Punkt Impulse abgeben, deren Anzahl dem jeweiligen Bewegungsausmaß entspricht, insbesondere für Verstelleinrichtungen an Werkzeug-Meßmaschinen oder dgl., dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die Impulsfolgen der beiden Inkrementalgeber (I, II) von einem Taktgeber abwechselnd mit einer Frequenz getaktet werden, die höher als die der maximalen Bewegungsgeschwindigkeit der Gegenstände entsprechendenFrequenz ist, und daß eine Summiervorrichtung (10, 12) zur Summierung der beiden Impulsfolgen vorgesehen ist, deren Ausgangsimpulsfolge einer Anzeigevorrichtung oder ähnlichen Auswertevorrichtung zugeführt wird.
- 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß zur additiven/subtraktiven Koppelung die Inkrementalgeber (1, II) zueinander phasenverschobene Impulsfolgen abgeben, daß für jeden Inkrementalgeber (I, II) ein Impulsumformer (14, 16) vorgesehen ist, der aufgrund der Phasenlage der beiden Impulsfolgen (0°, 900) die Bewegungsrichtung erkennt und der zwei Ausgänge (18, 20; 22, 24) besitzt, wobei je nach Bewegungsrichtung die vom Taktgeber (26) getaktete Impulsfolge an dem einen oder anderen Ausgang (18, 20; 22, 24) abgegeben wird.
- 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die Summiervorrichtung aus zwei Summiergliedern (10, 12) besteht, die mit je einem Ausgang (18, 22 bzw. 20, 24) der beiden Impulsumformer (14, 16) verbunden sind.
- 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die Summierglieder ODER-Glieder (10, 12) sind.
- 5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die Summiervorrichtung zwei Ausgänge (28, 30) besitzt, die für die eine bzw. andere Bewegungsrichtung die Summenimpulsfolge abgibt, und daß ein Impulsrückformer (32) vorgesehen ist, der die beiden Summenimpulsfolgen subtrahiert.
- 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß der Impulsrückformer (32) als Ergebnis der Subtraktion der beiden Impuls folgen zwei zueinander phasenversetzte Impulsfolgen abgibt, die zur Steuerung der Anzeige dienen.
- 7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß jeder Impulsumformer (14, 16) aus vier bistabilen Kippschaltungen (34, 36, 38 und 40) sowie einer Datenauswahl-Verknüpfungsschaltung (42) besteht, die vom Taktgenerator (26) getaktet werden, wobei an den Setzeingang von zwei bistabilen Kippschaltungen die eine bzw. andere der beiden phasenversetzten Impulsfolgen des Inkrementalgebers (I, II) angelegt werden, je ein Ausgang der beiden Kippschaltungen (34, 36) mit je einem Eingang der beiden anderen (38, 40) und die Kippschaltungen Ausgänge aller bistabile Kippschaltungen (34, 36, 38, 40) mit der Datenauswahl-Verknüpfungsschaltung (42) verbunden sind, die zwei Ausgänge für die Abgabe der einen bzw. anderen je einer Bewegungsrichtung zugeordneten Impuls folge besitzt.
- 8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß der Impulsrückformer (32) aus einer bistabilen Kippschaltung (44) sowie zwei weiteren bistabilen Kippschaltungen (46 und 48) besteht, die von der ersten bistabilen Kippschaltung (44) über ausschließlich ODER-Glieder (52, 54, 56, 58) umgeschaltet werden, wobei je ein Eingang der ausschließlich ODER-Glieder (52, 54, 56, 58) mit einem entsprechenden Ausgang der beiden bistabilen Kippschaltungen (46, 48) verbunden ist6 und daß ferner ein UND-Glied (60) zur Subtraktion der beiden Impulsfolgen vorgesehen ist, deren Ausgangssignal mit den Takteingängen der beiden bistabilen Kippschaltungen (46, 48) verbunden ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19813106429 DE3106429A1 (de) | 1981-02-20 | 1981-02-20 | Schaltungsanordnung zum elektronischen koppeln zweier inkrementalgeber |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19813106429 DE3106429A1 (de) | 1981-02-20 | 1981-02-20 | Schaltungsanordnung zum elektronischen koppeln zweier inkrementalgeber |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3106429A1 true DE3106429A1 (de) | 1982-09-09 |
Family
ID=6125390
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19813106429 Ceased DE3106429A1 (de) | 1981-02-20 | 1981-02-20 | Schaltungsanordnung zum elektronischen koppeln zweier inkrementalgeber |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE3106429A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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DE102014215841A1 (de) * | 2014-08-11 | 2016-02-11 | Zf Friedrichshafen Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von eine Bewegung eines bewegbaren Teils repräsentierenden Signalen, Verfahren und Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Bewegung eines bewegbaren Teils sowie Antriebssystem |
-
1981
- 1981-02-20 DE DE19813106429 patent/DE3106429A1/de not_active Ceased
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