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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Impulscodierer mit
einem Taktgeber.
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In Servosystemen für numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen
erfolgt eine Erfassung eines Drehwinkels eines Motors, d.h.
eine Erfassung eines Absolutwerts einer Position eines von
dem Motor bewegten Objekts durch Zählen inkrementaler
Ausgangssignale eines Impulscodierers vom Inkrementaltyp.
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Beim Zählen der Inkremental-Ausgangssignale eines
Impulscodierers, wie er oben erwähnt ist, oder bei der Verarbeitung
von Informationen in der Form eines Signals wird zur
Verbesserung einer Auflösung der Erfassung von Positionen oder
zur Rauschunterdrückung eine Synchronisation durch einen
Taktimpuls durchgeführt.
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Die Verarbeitung von Signalinformation, beispielsweise das
Zählen von Signalen, mit Hilfe eines Taktimpulses wird
üblicherweise in einer numerisch gesteuerten (NC-)Vorrichtung
durchgeführt, indem die inkrementalen Ausgangssignale eines
Impulscodierers empfangen und verarbeitet werden. Was jedoch
das Zählen der Inkremental-Ausgangssignale eines
Impulscodierers oder die Verarbeitung von Signalinformation zum
Verbessern einer Auflösung der Positionserfassung oder zur
Rauschunterdrückung angeht, so erfolgt die Verarbeitung mittels
eines Taktimpulses manchmal auf der Seite des Impulscodierers,
und zu diesem Zweck sind die oben erwähnten Impulscodierer
mit einem Taktgeber ausgestattet.
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Fig. 1 zeigt eine allgemeine Übersicht eines Aufbaus eines
Impulscodierers mit einem Taktgeber, der die Funktion hat,
eine Informationsverarbeitung mit Hilfe eines Taktimpulses
durchzuführen. In Fig. 1 ist ein
Bewegungserfassungsabschnitt, der eine Bewegung eines Objekts erfaßt, dessen
Position gemessen werden soll, und der ein Signal (D), das eine
Information über die Bewegung enthält, ausgibt, mit 1
bezeichnet; ein Taktgeber, der einen Taktimpuls (CLK) ausgibt,
ist mit 3 bezeichnet; und ein
Taktsynchronisierinformationsverarbeitungsabschnitt, welcher das Signal, welches eine
Information über die Bewegung enthält, und den Taktimpuls
empfängt, und der die Information über die Bewegung durch
eine Synchronisation mittels des Taktimpulses verarbeitet,
ist mit 2 bezeichnet. Die JP-A-56-43827 zeigt eine
Impulserfassungsschaltung für einen Impulscodierer, der in etwa
beispielhaft für diesen Stand der Technik ist, wobei sich die
vorliegende Erfindung gegenüber diesen Typ eines Systems nach
dem Stand der Technik abgrenzt.
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Fig. 2 zeigt ein praktisches Beispiel für den Impulscodierer
mit dem Aufbau nach Fig. 1, wobei ein
Bewegungserfassungsabschnitt 1 eine Bewegung eines Objekts erfaßt, dessen Position
gemessen werden soll, und ein Paar Rechteckimpulse PA, PB
ausgibt, die ein A-Phasen-Signal und ein B-Phasen-Signal mit
einem 90º-Unterschied zwischen sich aufweisen, wie in Fig. 3
gezeigt ist. Der
Taktsynchronisierinformationsverarbeitungsabschnitt 2 in Fig. 1 entspricht einem
Absolutwertzählabschnitt 2' in Fig. 2. Der Absolutwertzählabschnitt 2' erfaßt
eine Phasendifferenz zwischen den Rechteckimpulsen PA, PB und
zählt +1 für eine Phasendifferenz entsprechend einer Bewegung
in der positiven Richtung, und zählt -1 für eine
Phasendifferenz entsprechend einer Bewegung in der negativen Richtung,
wie in Fig. 3 gezeigt ist. Der Absolutwertzählabschnitt 2'
ist ein Synchronzählertyp, der die oben erwähnte Zählung
durch Synchronisation seitens des Taktimpulses durchführt.
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Wenn allerdings in dem Impulscodierer, der den oben
erläuterten Aufbau aufweist, d.h. einen Taktgeber enthält, eine
Fehlfunktion in dem Taktgeber 3 auftritt und ein Taktimpuls nicht
ausgegeben wird, so kann die Verarbeitung in dem
Taktsynchronisierinformationsverarbeitungsabschnitt 2 nicht durchgeführt
werden, da ein Taktimpuls nicht eingegeben wird, auch wenn
das Objekt, dessen Position zu messen ist, sich bewegt.
Beispielsweise wird bei dem oben erläuterten Aufbau nach Fig. 1
eine Zählung nicht ausgeführt, auch wenn sich das Objekt
bewegt, und deshalb beurteilt die NC, welche das Ausgangssignal
des Absolutwertzählabschnitt 2' in dem Impulscodierer nach
Fig. 2 empfängt, daß sich das Objekt nicht bewegt habe, weil
die Zählung des Impulscodierers sich nicht geändert hat.
Falls die Informationsverarbeitung über die Bewegung nicht
durchgeführt werden kann, obschon sich das Objekt, dessen
Position gemessen werden soll, bewegt, weil der Taktimpuls
auf Grund einer Fehlfunktion in dem Taktgeber 3 nicht
ausgegeben wird, so ist es notwendig, die NC sofort über eine
Fehlfunktion zu informieren.
Offenbarung der Erfindung
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen
Impulscodierer zu schaffen, der eine Informationsverarbeitung durch
Synchronisation mittels eines Taktimpulses durchführt,
wodurch eine Fehlfunktion sofort erfaßt wird, wenn das Objekt,
dessen Position gemessen werden soll, sich in einem Zustand
bewegt, in welchem der Taktimpuls auf Grund einer
Fehlfunktion in dem Taktgeber oder dergleichen nicht ausgegeben wird.
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Ein Impulscodierer gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt
einen Bewegungserfassungsabschnitt, der eine Bewegung eines
Objekts erfaßt, dessen Position zu messen ist, und der ein
Signal ausgibt, das Information über die Bewegung enthält;
einen Taktgeber, der einen Taktimpuls abgibt; einen
Taktsynchronisierinformationsverarbeitungsabschnitt, der das
Signal mit der Information über die Bewegung und den Taktimpuls
empfängt und die mit dem Taktimpuls synchronisierte
Information über die Bewegung verarbeitet, gekennzeichnet durch
einen Taktfehlfunktionsdetektorabschnitt, der den Taktimpuls
und zumindest einen Teil des Signals mit einer Information
über die Bewegung, das Information darüber enthält, ob das
Objekt, dessen Position zu messen ist, bewegt wurde oder
nicht, empfängt, und, falls der Taktimpuls nicht ausgegeben
wird, ein Taktfehlfunktionssignal ausgibt, wenn Bewegung
erfaßt wird durch den Teil mit Information, die zeigt, ob das
Objekt, dessen Position zu messen ist, bewegt wurde oder
nicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Fig. 1 zeigt einen grundlegenden Aufbau eines herkömmlichen
Impulscodierers;
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Fig. 2 zeigt ein Beispiel für einen Aufbau eines
herkömmlichen Impulscodierers;
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Fig. 3 zeigt die Wellenformen der Signale PA, PB nach Fig. 2
und den zeitlichen Verlauf der Zählung;
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Fig. 4 zeigt den grundlegenden Aufbau eines Impulscodierers
gemäß der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 5 zeigt einen Aufbau einer Ausführungsform eines
Impulscodierers gemäß der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 6 zeigt einen Aufbau eines
Taktfehlfunktionsdetektorabschnitts, der gemäß der vorliegenden Erfindung
geschaffen wird; und
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Fig. 7 zeigt die Wellenformen der Signale zur
Veranschaulichung eines Betriebs des
Taktfehlfunktionsdetektorabschnitts nach Fig. 6.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
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Fig. 4 zeigt einen grundlegenden Aufbau des erfindungsgemäßen
Impulscodierers. Zusätzlich zu dem Aufbau des herkömmlichen
Impulscodierers besitzt der Impulscodierer nach Fig. 1 einen
Taktfehlfunktionsdetektorabschnitt 4, der einen Taktimpuls
und zumindest einen Teil des Signals empfängt, welches eine
Information über die Bewegung enthält, einschließlich
Information, die angibt, ob das Objekt, dessen Position zu messen
ist, bewegt wurde oder nicht, und der, falls der Taktimpuls
nicht ausgegeben wird, ein Taktfehlfunktionssignal ausgibt,
wenn von dem Teil mit Information, die angibt, ob das Objekt,
dessen Position zu messen ist, bewegt wurde oder nicht,
Bewegung erfaßt wird.
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Fig. 5 zeigt den Aufbau eines Impulscodierers für den Fall,
daß der Taktsynchronisierinformationsverarbeitungsabschnitt 2
in Fig. 4 der Absolutwertzählabschnitt 2 ist, wie er bei dem
Aufbau nach Fig. 2 gezeigt ist.
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Als "ein Teil des Signals mit einer Information über die
Bewegung einschließlich Information, die angibt, ob das Objekt,
dessen Position zu messen ist, bewegt wurde oder nicht" (im
folgenden als "Überwachungssignal (CP)" bezeichnet) in Fig. 4
wird PB (Fig. 3) zwischen den zwei Ausgängen des
Bewegungserfassungabschnitts 1 in Fig. 5 verwendet; es kann auch PA oder
die Exklusiv-ODER-Verknüpfung von PA und PB verwendet werden.
In letzterem Fall besitzt die Exklusiv-ODER-Verknüpfung von
PA und PB eine Zykluszeit, die der Hälfte der Zykluszeit von
PA oder PB entspricht, was zu einer rascheren
Ansprechgeschwindigkeit führt, wie später noch erläutert wird.
Alternativ kann, wenn der Impulscodierer ein spezielles Signal (im
folgenden als "ein Z-Phasen-Signal" bezeichnet) jedesmal dann
ausgibt, wenn eine drehende Schlitzscheibe eine Umdrehung
vollzieht, das Z-Phasen-Signal als ein oben erwähntes
Überwachungssignal CP verwendet werden, und ähnlich zu dem
grundlegenden Aufbau nach Fig. 4 wird der Taktimpuls (CLK) von dem
Taktgeber 3 in den Taktfehlfunktionsdetektorabschnitt 4
eingegeben.
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Fig. 6 zeigt ein konkretes Beispiel des Aufbaus des
Taktfehlfunktionsdetektorabschnitts 4 in Fig. 5. In Fig. 6 ist ein
erstes D-Flipflop mit 41, ein zweites D-Flipflop mit 42, eine
Schmitt-Triggerschaltung mit 43 und ein Negator mit 44
bezeichnet.
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Der Taktimpuls wird an einen CLK-Eingangsanschluß des ersten
D-Flipflops 41 angelegt. Das Überwachungssignal (CP)
durchläuft eine Wellenformerschaltung 40, die aus einem
Widerstand, einem Kondensator und der Schmitt-Triggerschaltung 43
besteht, läuft durch den Negator 44 und wird dann an einen
invertierten Rücksetz-Eingangsanschluß (R) des ersten
D-Flipflops 41 gegeben. Das Ausgangssignal der
Wellenformerschaltung 40 wird außerdem an einen CLK-Eingangsanschluß des
zweiten D-Flipflops 42 gegeben. Ein D-Eingang des ersten D-
Flipflops 41 wird auf "H"-Pegel (+V) gehalten, ein -Ausgang
des ersten D-Flipflops 41 ist an einen D-Eingang des zweiten
D-Flipflops 42 angeschlossen und ein Anfangs-Löschsignal
(CLR) wird an einen invertierten Rücksetz-Eingangsanschluß
(R) des zweiten D-Flipflops 42 gelegt.
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Die Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 6 ist in Fig. 7
gezeigt. Zuerst wird ein Anfangs-Löschsignal (CLR) mit einem
"L"-Pegel an einen invertierten Rücksetz-Eingangsanschluß (R)
des ersten D-Flipflops 42 gelegt, und der Q-Ausgang des
zweiten D-Flipflops 42 nimmt "L"-Pegel an. Im normalen Zustand
wird der Taktimpuls konstant eingegeben. Die Phase des
Überwachungssignals (CP) läuft entsprechend der Bewegung des
Objekts, dessen Position zu messen ist, und das
Überwachungssignal (CP) ändert sich vom "L"-Pegel auf "H"-Pegel oder von
"H"-Pegel auf "L"-Pegel jedesmal dann, wenn die Phase des
Signals 180º durchläuft.
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Wenn sich das Überwachungssignal (CP) von "H"-Pegel auf "L"-
Pegel ändert, so wird dieses Signal zweimal negiert, d.h., an
der Schmitt-Triggerschaltung 43 und an dem Negator 44, und
wird dann an den invertierten Rücksetz-Eingangsanschluß (R)
des ersten D-Flipflops 41 gelegt. Deshalb wird das erste D-
Flipflop 41 zurückgesetzt, und der -Ausgang (in Fig. 6 und 7
durch "M" dargestellt) nimmt "H"-Pegel an (t&sub1; in Fig. 7).
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Da der D-Eingang des ersten D-Flipflops 41 auf "H"-Pegel
gehalten wird, ändert sich, wenn die Phase des
Überwachungssignals für (CP) vorläuft, dann der Zustand des
Überwachungssignals (CP), und die Rücksetzung des ersten D-Flipflops 41
wird aufgehoben. Wenn eine Vorderf lanke des nachfolgenden
Taktimpulses an den CLK-Eingangsanschluß des ersten
D-Flipflops 41 gelegt wird, kehrt, nachdem die Rücksetzung des
ersten D-Flipflops 41 aufgehoben ist, der -Ausgang, d.h. "M",
auf den "L"-Pegel zurück (t&sub2;, t&sub2;' in Fig. 7).
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Wenn aber der Taktimpuls nicht eingegeben wird, bleibt,
nachdem entsprechend dem Abfall des Überwachungssignals (CP) auf
Grund der Bewegung des Objekts, dessen Position zu messen
ist, das "M" den "H"-Pegel annimmt, das "M" auf dem
"H"-Pegel, da ein Taktimpuls nicht eingegeben wird, d.h., der D-
Eingang des zweiten D-Flipflops 42 wird auf "H"-Pegel
gehalten. Da unter dieser Bedingung das negierte Signal des
Überwachungssignals (CP) in das zweite D-Flipflop 42
eingegeben wird, nimmt, wenn das Überwachungssignal (CP) auf "L"-
Pegel abfällt, der Q-Ausgang des zweiten D-Flipflops 42 "H"-
Pegel an, d.h., es wird das Taktfehlfunktionssignal (ALM)
ausgegeben (t&sub4; in Fig. 7).
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Wenn an Stelle des Signals PB in Fig. 5 die Exklusiv-ODER-
Verknüpfung des Signale PA und PB als ein Überwachungssignal
(CP) ausgewählt wird, wird die Zykluszeit des
Überwachungssignals (CP) halb so groß wie die Zykluszeit des Signals PB,
und deshalb wird das Intervall zwischen t&sub3; und t&sub4; in Fig. 7
halb so groß wie das Intervall bei Verwendung des Signals PB
als Überwachungssignal (CP), d.h., das Ansprechen der
Schaltung wird schneller.