DE3809201A1

DE3809201A1 - Wegmesseinrichtung

Info

Publication number: DE3809201A1
Application number: DE19883809201
Authority: DE
Inventors: Klaus-Peter Dipl Siebenbuerger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1988-03-18
Filing date: 1988-03-18
Publication date: 1989-09-28
Also published as: DE3809201C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wegmeßeinrichtung mit einem Wegimpulsgeber und einer jeden zu verfahrenden Weg in einem vor gegebenen Raster bewertenden Verarbeitungseinrichtung, wobei der Weg zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Impulsen zur Länge eines Rasterschrittes ein fest vorgegebenes Übersetzungs verhältnis aufweist.

Die Verarbeitung der physikalischen Größe "Weg" bei einer numerisch gesteuerten Maschine erfolgt so, daß die von einem Weg geber ermittelten Weginformationen in duale Zahlenwerte gewandelt werden, die auf das rechnerinterne Zahlenformat angepaßt sein müssen. Dazu wird bei handelsüblichen Wegmeßeinrichtungen der eingangs genannten Art deren Raster so gewählt, daß zwischen diesen Rasterschritten und den rechnerinternen Wegschritten ein ganzzahliges Verhältnis besteht.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wegmeßeinrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß beliebige Übersetzungsverhält nissen zwischen dem Wegimpulsgeberraster und den von der Verarbei tungseinrichtung zu bewertenden Wegschritten möglich sind.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Übersetzungsverhältnis durch den Quotienten eines natürlichen Multiplikanden und eines natürlichen Divisors gebildet wird, daß zunächst die jeweils aktuelle Anzahl von Wegimpulsen mit dem Multiplikanden vervielfältigt wird, daß das Ergebnis in einem Dividierglied mit dem vorgegebenen Divisor bewertet wird, daß der ganzzahlige Anteil des Ergebnisses als erste Eingangs größe einer ersten Addierstufe zuführbar ist, daß der Divisions rest als erste Eingangsgröße einer zweiten Addierstufe zuführbar ist, der als zweite Eingangsgröße ein jeweils vom vorangegange nen zu verfahrenden Weg zugeordneter Korrekturwert zuführbar ist, daß das Additionsergebnis der zweiten Addierstufe minde stens einer Schwellwertstufe zuführbar ist, daß dann, wenn das Additionsergebnis der zweiten Addierstufe den Wert des Divisors erreicht oder überschreitet, der ersten Addierstufe als zweite Eingangsgröße ein Wert +1 zuleitbar ist und zur Bildung des momentanen Korrekturwertes der Ausgangswert der zweiten Addier stufe um einen dem Divisor entsprechenden Wert verringerbar ist, daß dann, wenn das Additionsergebnis der zweiten Addierstufe den negativen Wert des Divisors erreicht oder unterschreitet, der ersten Addierstufe als zweite Eingangsgröße ein Wert -1 zuleit bar ist und zur Bildung des momentanen Korrekturwertes der Aus gangswert der zweiten Addierstufe um einen dem negativen Wert des Divisors entsprechenden Wert vergrößert wird, daß das Ergeb nis am Ausgang der ersten Addierstufe als repräsentatives Weg meßergebnis weiteren Verarbeitungseinrichtungen zuführbar ist und daß mit dem Erreichen des jeweils zu verfahrenden Weges der jeweilige momentane Korrekturwert für den weiteren Betrieb als vorangegangener Korrekturwert speicherbar ist. Dadurch, daß die entstehenden Reste zwischengespeichert und aufsummiert werden, bis sie zu einer Wegeinheit verrechnet werden können, wird auch dann, wenn aufeinanderfolgend eine größere Anzahl von einzelnen Wegen verfahren wird, sichergestellt, daß der resultierende Fehler der Wegmessung maximal einen Wegschritt ausmachen kann.

Eine erste vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn das Additionsergebnis der zweiten Addierstufe den halben Wert des Divisors erreicht oder über schreitet, aber den eineinhalbfachen Wert des Divisors unter schreitet, der momentane Korrekturwert um einen dem einfachen Wert des Divisors entsprechenden Wert verringert wird und der ersten Addierstufe als zweite Eingangsgröße ein Wert +1 zugeführt wird, daß dann, wenn das Additionsergebnis der zweiten Addier stufe den eineinhalbfachen Wert des Divisors erreicht oder über schreitet, der momentane Korrekturwert um einen den doppelten Wert des Divisors entsprechenden Wert verringert wird und der zweiten Addierstufe als zweite Eingangsgröße ein Wert +2 zuge führt wird, daß dann, wenn das Additionsergebnis der zweiten Addierstufe den negativen halben Wert des Divisors erreicht oder unterschreitet, aber den eineinhalbfachen negativen Wert des Divisors überschreitet, der momentane Korrekturwert um einen dem einfachen Wert des Divisors entsprechenden Wert vergrößert wird und der ersten Addierstufe als zweite Eingangsgröße ein Wert -1 zugeführt wird und daß dann, wenn das Additionsergebnis der zwei ten Addierstufe den eineinhalbfachen Wert des Divisors erreicht oder unterschreitet, der momentane Korrekturwert um den doppel ten Wert des Divisors vergrößert wird und der ersten Addierstufe als zweite Eingangsgröße ein Wert -2 zugeführt wird. Dadurch läßt sich der resultierende Fehler auf jeweils einen halben Wegschritt reduzieren.

Dadurch, daß die Schaltungselemente integrale Bestandteile einer Datenverarbeitungsanlage sind, erübrigt sich ein zugeschnitte ner Schaltungsaufbau.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar gestellt und wird im folgenden näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Erfindung,

Fig. 2 signifikante Diagramme,

Fig. 3 eine erweiternde Schaltung.

In der Darstellung gemäß Fig. 1 ist eine Steuerung ST gezeigt, welche ein der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigtes Werkzeug einer Werkzeugmaschine M veranlaßt, Verfahrwege +x 1, +x 2 und -x 3 usw. auszuführen. Die Bewegung des Werkzeugs der Werkzeug maschine M kann dabei über einen Wegimpulsgeber erfaßt werden, der eine Impulsscheibe I aufweist, die beispielsweise N Impulse pro Umdrehung auslöst, die in einer Zählerstufe Z für jeden der Verfahrwege +x 1, +x 2 bzw. -x 3 saldiert werden. Im Ausfüh rungsbeispiel sei angenommen, daß die Anzahl der Wegimpulse mit einem Faktor 10/11 zu bewerten ist, um zu Wegschritten zu kommen, die von der Steuerung ST erfaßt werden können. Dazu ist eine die Wegimpulse zählende Zählstufe Z mit einem Multiplizierglied M verbunden, das das Zählergebnis der Zählstufe Z um einen Faktor A = 10 multipliziert. Dieses Ergebnis wird einem Divi dierglied D zugeleitet, das das Multiplikationsergebnis durch einen Divisor B = 11 teilt. Das Dividierglied D ist so ausgebil det, daß der ganzzahlige Anteil der Rechnung als Wert "INT" einer ersten Addierstufe A 1 zuleitbar ist, während der Rest als "FRAC _Z" (Zähleranteil des echten Bruches) einer zweiten Addier stufe A 2 zuleitbar ist.

Wenn zunächst davon ausgegangen wird, daß der Anteil FRAC _Z nicht berücksichtigt wird, wird das Werkzeug aufgrund eines Steuerbe fehls von der Steuerung ST an die Maschine M solange bewegt, bis der Wert von INT dem Wert +x 1 entspricht. Dazu werden die ange strebten Verfahrwege von der Steuerung ST einem Vergleicher V zugeleitet, dem der Istweg, d. h. der Wert INT, als zweite Ein gangsgröße zugeleitet wird. Bei Erreichen des Sollweges durch den Istweg wird dieser Zustand dann der Steuerung ST rückgemel det und die Zählstufe Z kann wieder rückgesetzt werden.

Es sei angenommen, daß als +x 1 ein Wert +4 Wegschritte von der Steuerung ST ausgelöst wird. Der dadurch bewirkte Vorgang läßt sich anschaulich im Diagrammschema gemäß Fig. 2 erläutern. Das obere Diagramm zeigt das Raster der Wegimpulse n, das mittlere Diagramm zeigt dazu die Folge der Wegschritte x und das untere Diagramm zeigt in seinem oberen Teil den vom Dividierglied D erfaßten Weg, d. h. den Wert INT, sowie in seinem unteren Teil den Rest, d. h. den Wert FRAC _Z.

Ein erster Wegimpuls +1 erfolgt früher, als daß ein zu erfassen der Weg +1 erreicht ist. Das Dividierglied D bildet die Größe Zählerstand 1, multipliziert mit Faktor A = 10 dividiert durch Divisor 11. Es ergibt sich zum Zeitpunkt des ersten Wegimpulses für den ganzzahligen Anteil INT ein Wert 0 für den Rest FRAC _Z ein Wert +10. Mit dem Eintreffen des zweiten Wegimpulses +2 ergibt sich INT als +1 und FRAC _Z als +9, mit dem Eintreffen des dritten Wegimpulses +3 ergibt sich INT = +2 und FRAC _Z = 8, mit dem Eintreffen des vierten Wegimpulses +4 ergibt sich INT = +3 und FRAC _Z = +7 und erst mit dem Eintreffen des fünften Wegim pulses +5 ergibt sich INT = +4 und FRAC _Z = +6. Zu diesem Zeit punkt wird vom Vergleicher V festgestellt, daß der angestrebte Weg +x 1 mit INT = +4 erreicht ist. Tatsächlich hat sich dabei die Anordnung jedoch nicht nur um 4 Wegschritte sondern um wei tere 6/11 Wegschritte bewegt. Bei einem Rücksetzen des Zählers Z würden diese 6/11 Wegschritte für die weitere Verarbeitung nicht mehr berücksichtigt, so daß sich mit der Zeit ein nicht uner heblicher Wegversatz aufbauen kann.

Hier setzt die Erfindung ein, denn der Rest FRAC _Z der Division wird nach Ablauf jeweils eines zu verfahrenden Weges in einem Speicher S hinterlegt. Wie diese Hinterlegung erfolgt, wird im folgenden noch dargelegt. Nach Verfahren des Verfahrweges +x 1 wird im Speicher S also der oben angegebene Wert +6 als voran gegangener Korrekturwert hinterlegt. Wenn nun von der Steuerung ST das Abfahren des Verfahrweges +x 2, beispielsweise +3 ausge löst wird, steht im Speicher S bereits ein Korrekturwert +6. Bei einem Zählerstand +1 der Zählerstufe Z ergibt sich zunächst INT = 0 und FRAC _Z = +10. In einer zweiten Addierstufe A 2 wird der Wert FRAC _Z = +10 zum im Speicher S befindlichen Wert +6 addiert. Es eribt sich INT = 0 und FRAC _Z = 10 + 6 = 16. Das Ausgangssignal der Addierstufe A 2 gelangt zum einen als erstes Eingangssignal der Addierstufe A 3 zum anderen an die Ein gänge zweier Schwellwertstufen S 1 und S 2, die gemeinsam einen gestrichelt angedeuteten Verarbeitungsblock bilden. Stets dann, wenn der Wert am Ausgang der Addierstufe A 2 größer oder gleich B, d. h. in diesem Fall größer oder gleich 11 ist, wird von der Schwellwertstufe S 1 ein Wert +1 an den zweiten Eingang einer Addierstufe A 1 geführt, deren erster Eingang mit dem Wert INT beaufschlagt ist und deren Ausgangssignal dem Vergleicher V den jeweiligen Istweg meldet. Stets dann, wenn ein Wert +1 von der Schwellwertstufe S 1 gemeldet wird, wird aber auch gleichzeitig an den zweiten Eingang der Addierstufe A 3 ein Wert -B = -11 weitergeleitet. Wenn also das Additionsergebnis am Ausgang der Addierstufe A 1 größer 11 ist, werden diese Bruchanteile eines Wegschrittes durch die Schwellwertstufen S 1 und S 2 so zerlegt, daß sich ein ganzer Wegschritt +1 bzw. -1 und ein Restbruch er gibt. Dieser Restbruch steht mit seinem Zählerantrieb jeweils am Ausgang der Addierstufe A 3 an. In gleicher Weise, jedoch mit umgekehrtem Vorzeichen arbeitet die Schwellwertstufe S 2, die stets dann, wenn der Wert am Ausgang der Addierstufe A 2 kleiner oder gleich -B, d. h. kleiner oder gleich -11 ist, die Anzahl der Wegschritte um -1 beeinflußt und gleichzeitig dem zweiten Ein gang der Addierstufe A 3 einen Wert +B = +11 im Gegenzug weiter leitet.

Beim Abfahren des Verfahrensweges +x 2 wird demzufolge beim ersten Wegimpuls +1 von der Schwellenwertstufe S 1 ein Wert +1 dem zweiten Eingang der Addierstufe A 1 mitgeteilt und gleichzeitig liegt am Ausgang der Addierstufe A 3 als momentaner Korrekturwert ein Wert 16 - 11 gleich +5 vor. Der Ausgangswert des Dividiergliedes D als INT = 0 wird demzufolge von der Addierstufe A 1 zu einem Wert INT gleich 1 korrigiert, der am Vergleicher V ansteht.

Mit dem Eintreffen des zweiten Wegimpulses +2 ergibt sich am Ausgang des Dividiergliedes D ein Wert für INT = +1 und FRAC _Z = 9. Am Ausgang der Addierstufe A 2 ergibt sich daher ein Wert 9 + 6 = 15. Dieser Wert überschreitet den Schwellwert der Schwellwertstufe S 1, der Wert INT = 1 wird in der Addierstufe A 1 auf INT = 2 angehoben und am Ausgang der Addierstufe A 3 liegt als momentaner Korrekturwert ein Wert 15 - 11 = +4.

Mit dem Eintreffen des dritten Wegimpulses +3 wird vom Dividier glied D ein Wert INT = +2 und ein Wert FRAC _Z = +8 ermittelt. Am Ausgang der Addierstufe A 2 liegt dann ein Wert 6 + 8 = 14 vor. Dieser Wert führt zu einem Ansprechen der Schwellwertstufe S 1 und die Addierstufe A 1 gibt einen Weg INT = +3 frei. Am Ausgang der dritten Addierstufe A 3 liegt nun ein Wert 14 - 11 = +3. Der resultierende Weg INT = +3 veranlaßt das Ansprechen des Ver gleichers V, wegen der Korrespondenz zwischen Ist- und Sollweg. Dabei wird über eine Schaltstufe SCH der momentane Korrekturwert +3 am Ausgang der dritten Addierstufe A 3 als vorangegangener Korrekturwert +3 in den Speicher S eingeschrieben. Gleichzeitig wird die Zählstufe Z rückgesetzt und von der Steuerung ST kann das Abfahren des Verfahrweges -x 3 ausgelöst werden, der nun von der Tatsache ausgeht, daß von der vorangegangenen Verfahrweg einen im Speicher S hinterlegten Korrekturwert +3 hinterlassen hat.

Wenn stets dann, wenn der FRAC _Z Anteil mehr als einen halben Wegschritt erreicht hat, ein Aufrunden auf einen vollen Weg schritt ausgelöst werden und in entsprechender Weise ein Er reichen bzw. Überschreiten von eineinhalb Wegschritten zu zwei ganzen Wegschritten zu runden sein soll - sei dies in positiver oder negativer Richtung - ist es möglich, den durch gestrichelte Linien angedeuteten Block in Fig. 1 durch einen Block gemäß Fig. 3 zu ersetzen, bei dem diese Schwellwertbedingungen in Schwellwertstufen S 3, S 4, S 5 und S 6 hinterlegt sind. Die Aus gänge für die Werte +1, -1, +2 bzw. -2 können in entsprechender Weise an den zweiten Eingang der Addierstufe A 1 geführt werden, die Ausgänge für die Signale -B, -2B, +B und +2B können an den zweiten Eingang der Addierstufe A 3 gelegt werden.

Claims

1. Wegmeßeinrichtung mit einem Wegimpulsgeber und einer jeden zu verfahrenden Weg in einem vorgegebenen Raster bewertenden Verarbeitungseinrichtung, wobei der Weg zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Impulsen zur Länge eines Rasterschrittes ein fest vorgegebenes Übersetzungsverhältnis aufweist, da durch gekennzeichnet, daß das Übersetzungs verhältnis durch den Quotienten eines natürlichen Multiplikanden (A) und eines natürlichen Divisors (B) gebildet wird, daß zu nächst die jeweils aktuelle Anzahl von Wegimpulsen mit dem Multi plikanden (A) vervielfältigt wird, daß das Ergebnis in einem Dividierglied (D) mit den vorgegebenen Divisor (B) bewertet wird, daß der ganzzahlige Anteil (INT) des Ergebnisses als erste Eingangsgröße einer ersten Addierstufe (A 1) zuführbar ist, daß der Divisionsrest (FRAC _Z) als erste Eingangsgröße einer zweiten Addierstufe (A 2) zuführbar ist, der als zweite Eingangsgröße ein jeweils dem vorangegangenen zu verfahrenden Weg zugeordneter Korrekturwert zuführbar ist, daß das Additionsergebnis der zweiten Addierstufe (A 2) mindestens einer Schwellwertstufe (S 1, S 2) zuführbar ist, daß dann, wenn das Additionsergebnis der zweiten Addierstufe (A 2) den Wert des Divisors (B) erreicht oder überschreitet, der ersten Addierstufe (A 1) als zweite Eingangs größe einen Wert +1 zuleitbar ist und zur Bildung des momentanen Korrekturwertes der Ausgangswert der zweiten Addierstufe (A 2) um einen dem Divisor (B) entsprechenden Wert verringerbar ist, daß dann, wenn das Additionsergebnis der zweiten Addierstufe (A 2) den negativen Wert des Divisors erreicht oder unterschrei tet, der ersten Addierstufe (A 1) als zweite Eingangsgröße ein Wert -1 zuleitbar ist und zur Bildung des momentanen Korrektur wertes der Ausgangswert der zweiten Addierstufe (A 2) um einen dem negativen Wert des Divisors (B) entsprechenden Wert ver größert wird, daß das Ergebnis am Ausgang der ersten Addierstufe (A 1) als repräsentatives Wegmeßergebnis weiteren Verarbeitungs einrichtungen (V) zuführbar ist und daß mit dem Erreichen eines jeweils zu verfahrenden Weges (+x 1, +x 2, -x 3) der jeweilige momentane Korrekturwert für den weiteren Betrieb als vorange gangener Korrekturwert speicherbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß dann, wenn das Additionsergebnis der zweiten Addierstufe (A 2) den halben Wert des Divisors (B) er reicht oder überschreitet, aber den eineinhalbfachen Wert des Divisors (B) unterschreitet, der momentane Korrekturwert um einen dem einfachen Wert des Divisors (B) entsprechenden Wert verringert wird und der ersten Addierstufe (A 1) als zweite Ein gangsgröße ein Wert +1 zugeführt wird, daß dann, wenn das Addi tionsergebnis der zweiten Addierstufe (A 2) den eineinhalbfachen Wert des Divisors (B) erreicht oder überschreitet, der momenta ne Korrekturwert um einen den doppelten Wert des Divisors ent sprechenden Wert verringert wird und der ersten Addierstufe (A 1) als zweite Eingangsgröße ein Wert +2 zugeführt wird, daß dann, wenn das Additionsergebnis der zweiten Addierstufe (A 2) den negativen halben Wert des Divisors erreicht oder unterschreitet, aber den eineinhalbfachen negativen Wert des Divisors (B) über schreitet, der momentane Korrekturwert um einen dem einfachen Wert des Divisors (B) entsprechenden Wert vergrößert wird und der ersten Addierstufe (A 1) als zweite Eingangsgröße ein Wert -1 zugeführt wird und daß dann, wenn das Additionsergebnis der zweiten Addierstufe (A 2) den eineinhalbfachen Wert des Divisors erreicht oder unterschreitet, der momentane Korrekturwert um den doppelten Wert des Divisors (B) vergrößert wird und der ersten Addierstufe (A 1) als zweite Eingangsgröße ein Wert -2 zugeführt wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Schaltungselemente integra le Bestandteile mindestens einer Datenverarbeitungsanlage sind.