DE1498082B2 - Vorrichtung zum Bestimmen der Bewe gungsgroße und richtung eines Gegenstandes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen der Bewegungsgröße und -richtung eines Gegenstandes mit Hilfe eines sich gegenüber einem Bezugssystem in Abhängigkeit von der Bewegung zyklisch verändernden Wellenbildmusters und zugeordneten fotoelektrischen Abtasteinrichtungen.

Es sind Systeme bekannt, bei denen die Bewegung eines zyklischen optischen Musters, das z. B. am Arbeitstisch einer Werkzeugmaschine angebracht ist, mit Hilfe von drei oder mehr Fotozellen gemessen wird. Diese Zellen sind im Abstand längs des Musters angeordnet, und ihre Ausgänge werden in elektrische Impulse umgeformt, die die Größe und Richtung der Bewegung des Musters darstellen.

Nachteilig bei diesen bekannten Anordnungen ist, daß für jeden Zyklus der Bewegung des Musters nicht mehr als zwei Impulse abgeleitet werden können, was für eine genaue Messung nicht ausreichend ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Meßgenauigkeit durch Ableitung von mehr als zwei Impulsen zu erhöhen.

Erfindunggemäß wird dies dadurch erreicht, daß η (η mindestens drei) an sich bekannte, mit dem Bezugssystem fest verbundene, in der Bewegungsrichtung des Wellenbildmusters regelmäßig versetzt angeordnete fotoelektrische Abtasteinrichtungen vorgesehen sind, daß die η Abtasteinrichtungen auf eine mit Abgriffen versehene Widerstandskette an entsprechenden, auf der Widerstandskette gleichmäßig versetzten Anzapfungen in zyklischer Reihenfolge geschaltet sind, daß Phasenumkehrschaltungen zur Erzeugung eines symmetrischen iV-Phasensignals (N mindestens zweimal ri) in Abhängigkeit von der «-phasigen Speisung der Widerstandskette mit den Abgriffen der Widerstandskette verbunden sind, daß zur Umwandlung des Signals jeder Phase in Rechteckwellenform den Phasenumkehrschaltungen Rechteck-Signalstufen nachgeschaltet sind und daß eine einen in zwei Richtungen arbeitenden Zähler enthaltende, die Bewegungsmessung auf eine Impulszählung zurückführende Verwertungseinrichtung vorgesehen ist.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnung erläutert, in der

F i g. 1 schematisch ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform zeigt;

F i g. 2 zeigt eine Einzelheit von F i g. 1;

F i g. 3 und 4 zeigen Diagramme von Wellenformen zur Erläuterung der Arbeitsweise der Ausführungsform nach den F i g. 1 und 2;

F i g. 5, 6 und 8 zeigen schematisch Blockschaltbilder von drei weiteren Ausführungsformen der Erfindung; . ,·.■-.

F i g. 7 zeigt Diagramme von Wellenformen zur Erläuterung der Arbeitsweise der Ausführungsformen nach den Fig. 5, 6 und 8.

F i g. 1 zeigt als Beispiel eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bestimmen der Bewegungsgröße und Richtung des Werktisches 10 einer Werkzeugmaschine bezüglich des Maschinengestells 11. Die Vorrichtung enthält ein zyklisches Muster 12, das in herkömmlicher Weise durch zwei optische Gitter gebildet werden kann und das sich in Abhängigkeit von der Bewegung des Werktisches bewegt. Vier Fotozellen Pl bis P 4 sind so an dem Maschinengestell befestigt, daß sie auf die Zustände von um 90° innerhalb der Musterperiode voneinander versetzten Punkten des Wellenbildmusters ansprechen. Die Ausgangsspannungssignale der Zellen werden in zyklischer Reihenfolge über Verstärker mit niederer Impedanz (nicht dargestellt) an vier Eingangsanzapfungen Γ1 bis Γ 4 einer kreisförmigen Widerstandskette 13 geführt. Diese Anzapfungen sind bezüglich des Widerstandes gleichmäßig; versetzt, so daß die Widerstandskette mit 90° Phasenverschiebung durch eine symmetrische Vierphasenspannung gespeist wird, wenn der Werktisch eine Bewegung des Musters verursacht.

Die Phasenumkehrschaltungen enthalten fünf Ausgangsanzapfungen 11 bis t5, welche rund um die Widerstandskette versetzt angeordnet sind, wobei Anzapfung ti mit Eingangsanzapfung Tl zusammenfällt. Die Widerstandswerte zwischen den Anzapfungen sind so gewählt, daß die Phasenwinkel der Potentiale an den Anzapfungen /1 bis /5, beginnend mit ti und, wie in der Zeichnung dargestellt, im Uhrzeigersinn betrachtet, 0, 36, 72, 108 und 144° betragen. In der verbleibenden Hälfte der Widerstandskette sind keine Ausgangsanzapfungen vorhanden. Wie später im einzelnen erklärt werden wird, folgen die Widerstandswerte zwischen aufeinanderfolgenden Anzapfungen bezüglich der resultierenden Phasenwinkel einem Tangensgesetz.

Die Phasenumkehrschaltungen sind mit Rechtecksignalstufen in der Form von fünf Phasenteilerstufen 51 bis 55 verbunden, mit denen wiederum die Ausgangsanzapfungen über Dioden D entsprechend verbunden sind. Jede Stufe hat die üblichen zwei Ausgangsklemmen, welche ein Signal in Phase mit dem Eingangssignal und ein solches in Gegenphase mit dem Eingangssignal vorsehen, wobei diese Signale Rechteckwellenform besitzen. Die Stufen 5 erzeugen somit unter sich eine Gegenphase eines jeden von den Ausgangsanzapfungen t stammenden Signals und schaffen damit ein symmetrisches Zehnphasensignal bzw. zehn Signale, die gleichförmig um 36° phasenverschoben sind.

Dieses Zehnphasensignal wird an eine Verwertungseinrichtung geführt, die Signalumkehrstufen enthält (durch Position 14 allgemein dargestellt), welche bezüglich jeder Periode.der zehn Phasen einen Impuls ableiten, und die einen in zwei Richtungen arbeitenden Zähler 15 enthält, an welchen diese Impulse über einen Additionskanal 16 oder über einen Subtraktionskanal 17 entsprechend der Bewegungsrich-

rung des Musters geführt werden. ;~

"Eine Bewegung des Werktisches und damit des Wellenbildmusters, die im folgenden als Vorwärtsbewegung bezeichnet wird, verursacht, daß die Widerstandskette 13 mit der durch die Fotozellen an die .Eingangsanzapfungen T. geführten Vierphasen-Eingangsspannung gespeist wird. Die durch die Ausgangsanzapfungen t und die Phasenteiler 5 gebildeten Phasenumkehrschaltungen erzeugen, ausgehend von der Widerstandskette, ein symmetrisches Zehnphasen-Ausgangssignal. In den Signalumkehrstufen 14 wird für jede Periode der zehn Phasen ein Impuls abgeleitet und über den Additionskanal 16 an den Zähler 15 geführt. Eine Bewegung des Werktisches und damit des Musters in umgekehrter Richtung verschiebt die Phasen der zehn Signale relativ zueinander, wodurch die Stufen 14 die Impulse in den Subtraktionskanal 17 leiten. Der Zähler arbeitet in der üblichen Art, indem er die über den Additions-

kanal empfangenen Impulse addiert und die über den Subtraktionskanal empfangenen Impulse subtrahiert. So ergibt in jedem Augenblick die durch den Zähler angezeigte algebraische Summe der Impulse eine digitale Anzeige des effektiven Bewegungsausmaßes des Werktisches in Vorwärtsrichtung von einem Ausgangspunkt aus.

Es leuchtet ein, daß, obgleich nur vier Fotozellen zum Empfang der Signale von dem Wellenbildmuster verwendet werden, dem Zähler während jeder in einer Richtung verlaufenden Periode der Musterbewegung zehn Impulse zugeführt werden. Auf diese Weise wird die Messung der Bewegung mit einer Genauigkeit von einem Zehntel der Wellenlänge des Musters ausgeführt.

Um die gewünschten Phasenbeziehungen sicherzustellen, können die Lagen der Ausgangsanzapfungen ί durch Einstellung bestimmt werden, indem ein Oszillograph zur Anzeige der Phasenverschiebungen verwendet wird. Die Lagen der Anzapfungen können aber auch auf Grund der Tatsache berechnet werden, daß zwischen benachbarten Eingangsanzapfungen, die um 90° phasenverschoben gespeist werden, wie z. B. die Anzapfungen Tl und Γ 2, der Tangens des Phasenwinkels an einer dazwischenliegenden Anzapfung gleich dem Verhältnis der Widerstände zwischen dieser Anzapfung und den entsprechenden Eingangsanzapfungen ist. So wird z. B. an der Ausgangsanzapfung ti ein Potential gefordert, das um 36° gegenüber dem Potential an f 1 phasenverschoben ist; der Tangens dieses Winkels ist 0,725; dies entspricht dem geforderten Verhältnis der Widerstände zwischen den Anzapfungen ti und Tl sowie ti und Tl. Wenn 950 Ohm als geeigneter Gesamtwiderstand zwischen den Anzapfungen Tl und Tl angenommen werden, findet man, daß die Anzapfung ti 400 Ohm von der Anzapfung Tl und 550 0hm von der Anzapfung Tl entfernt liegt.

Anzapfung t3 wird in ähnlicher Weise gefunden, indem sie 730 Ohm von der Anzapfung Tl (330 Ohm von ti) und 220 Ohm von Tl entfernt liegt. Die Anzapfungen f 4 und t5 auf der andern Seite von Anzapfung Tl besitzen dieselben »Widerstandsentfernungen« von Tl wie die Anzapfungen i3 bzw. ti.

Die Signalumkehrstufen 14 können gemäß Fig.2 ausgebildet sein. Die zehn Signale werden mit A bis / bezeichnet, wobei die fünf Signale A bis E diejenigen von den Anzapfungen f 1 bis i5 sind und die verbleibenden fünf Signale F bis J die entsprechenden Gegenphasensignale darstellen, welche von den Pha- senteilerstufenS abgeleitet werden. Fig.2 zeigt die Stufen für die Ableitung der Impulse von dem Signale.

In dieser Schaltung wird das Signal ^t in seiner durch die PhasenteilerstufeSl erzeugten Rechteckwellenform über einen Widerstand 21 und eine Torschaltung in Form einer Diode 22 an eine Impulsgeneratorstufe 23 geführt, deren Ausgang mit dem Additionskanal 16 des Zählers verbunden ist. Das Signal C, welches ebenfalls Rechteckwellenform besitzt, wird über eine Kapazität 24 an die Diode 22 und Stufe 23 geführt. . ■ .

In gleicher Weise wird das Signal E (in Rechteckwellenform) über einen Widerstand 25 und eine Diode 26 an eine Impulsgeneratorstufe 27 geführt, deren Ausgang mit dem Zähler über den Subtraktionskanal 17 verbunden ist. Das Signal c wird über eine Kapazität 28 an die Diode geführt. Entsprechende Schaltungen, auf welche später kurz eingegangen wird, sind für die Ableitung der Impulse von den neun andern Signalen vorgesehen.

Die Arbeitsweise dieser Anordnung wird nun in Verbindung mit F i g. 3 beschrieben, welche den Verlauf der Wellenformen zeigt, wenn der Werktisch sich in Vorwärtsrichtung bewegt. F i g. 4 zeigt dieselben Wellenformen, jedoch bei Rückwärtsbewegung des Tisches. Im folgenden werden die positiveren Halbperioden der Rechteckwellen als positive Halbperioden und die andern als negative Halbperioden bezeichnet. " . .

In Fig.3 sind bei (α), (c) und (e) die Rechteckwellenformen der Signale in den Phasen A, C und E, wie sie von den Phasenteilerstufen erhalten werden, dargestellt. Die dazwischenliegenden Wellenformen der Phasen B und D sind als gebrochene Linien dargestellt, da sie mit der Schaltung gemäß F i g. 2 nicht zusammenhängen. Entsprechend eilt die Welle (c) um 72° der Welle (a) nach, und die Welle (e) liegt um weitere 72° hinter der Welle (c). Diese besondere Signalgruppe wurde zur näheren Betrachtung ausgewählt, da die Signale in den Phasen .,4 und E nahezu in Gegenphase zueinander stehen und das Signal in Phase C gegenüber jedem der beiden andern Signale nahezu um 90° phasenverschoben ist. Diese Phasenverschiebung stellt sicher, daß die Flanken der Welle (c) eindeutig innerhalb der gleichzeitig vorhandenen Halbperioden der Wellen (a) und (e) liegen. .

Die Kapazitäten 24 und 28 leiten von dem Signal C einen ins positive gehenden Impuls 31 [Welle (c')] an jeder ins positive gehenden Flanke der Welle und einen ins negative gehenden Impuls 32 an jeder der anderen Flanken ab. Die Impulse 32 werden entweder durch die Diode 22 oder durch die Diode 26 gesperrt. Jeder Impuls 31 kann die zugehörige Diode nur dann passieren, wenn das andere Signal A oder E positiv ist. Für die Vorwärtsbewegung ist ersichtlich, daß von den Halbperioden der Signale A und E ein Impuls 31 ausgeht, wobei derjenige von Signale positiv und derjenige von Signal E negativ ist. Jeder Impuls 31 geht durch die Diode 22 und wird, nachdem er durch den Generator 23 in eine für den Zähler geeignetere Form gebracht wurde, über den Additionskanal 16 an den Zähler geführt. Andererseits werden die Impulse 31 durch die Diode 26 daran gehindert, den Subtraktionskanal zu erreichen, da die gleichzeitig vorhandenen Halbperioden des Signals E negativ sind. ...... -..'."..

Für die Bewegung des Werktisches in umgekehrter Richtung sind die Wellenbeziehungen in Fig.4 dargestellt. Die Signaled und E stehen wieder näherungsweise in Gegenphase zueinander. Jedoch erscheinen in diesem Fall die Impulse 31 während einer negativen Halbperiode der Welle A. Dadurch, daß sich die Signaled und E näherungsweise in Gegenphase befinden, liegt jeder dieser Impulse innerhalb einer positiven Halbperiode des Signals E. Die Impulse werden daher dieses Mal durch die Diode 22 gesperrt, aber über die Diode 26 an den Subtraktionskanal 17 geführt.

Die von andern Signalen ausgehenden Impulse werden nach demselben Prinzip in neun weiteren Schaltgruppen abgeleitet. Wenn z. B. die Impulse von Signal B abgeleitet werden, können D und / die zugehörigen Signale sein, da diese Signale sich nahezu in Gegenphase miteinander befinden und die Flanken von Signal B eindeutig innerhalb deren Halbperioden

liegen. Selbstverständlich ist es nicht notwendig, daß die erforderliche Phasenbeziehung genau wie beschrieben vorhanden ist, solange die abgeleiteten Impulse genügend innerhalb der Halbperioden und nicht zu nahe an den Flanken der beiden andern Signale liegen, um einen einwandfreien Durchlaß- bzw. Sperrvorgang zu gewährleisten.

Wenn jede Phasenteilerstufe nach der Art eines Multivibrators mit einem Treibertransistor, dessen Basis-Emitter-Teil als eine Sperrdiode arbeiten würde, aufgebaut ist, sind Dioden D' vorgesehen, um die negativen Abweichungen des Eingangssignals beim Fehlen einer Diode D' zu verhindern. Ein Vorteil der Verwendung von Phasenteilerstufen ist mehr darin zu sehen, daß das Ausgangssignal jeder Stufe in der für die Signalumkehr'stufen wünschenswerten Rechteckwellenform vorhanden ist," als daß- durch die Stufen alle zehn Signale von der Widerstandskette abgeleitet werden. Andernfalls würden die Signalumkehrstufen »rechteckförmigere« Stufen erforderlich machen, um ihre Eingänge zu speisen.

Die Schaltung gemäß Fi gi 5 kann dann angewandt werden, wenn es erforderlich ist, eine laufende Paritätskontrolle durchzuführen, welche ein Warnsignal liefert, sobald der Zähler mit dem Muster um einen Impulsabstand außer Tritt fällt. Um dies zu erreichen, wird jedes der Zehn-Phasen-Signale an eine Torschaltung ähnlich derjenigen gemäß Fig.2 geführt. Das Signal A wird über eine Kapazität 41 und eine Diode 42 an einen gemeinsamen Leiter 43 geführt, welcher mit dem Triggereingang einer bistabilen Stufe 44, deren Stabilitätszustände mit P und Q bezeichnet werden, verbunden ist. Die Vorspannung für die Diode wird über einen Widerstand 45 erhalten. Jedes der anderen Signale ist über eine Torschaltung und den gemeinsamen Leiter 43 mit der Stufe 44 verbunden, wobei in der Zeichnung lediglich noch die Verbindungen für das Signal B dargestellt sind.

Entsprechende Schaltungen sind für die niederste Dekade des Zählers vorgesehen. Der Ausgangsleiter der Ziffer 0 ist daher über eine vorgespannte Torschaltung 46 mit einem gemeinsamen Leiter 47 verbunden, welcher an den Triggereingang einer anderen bistabilen Stufe 48 führt, deren Stabilitätszustände durch R und S bezeichnet sind. Für die anderen Ziffern sind gleichartige Schaltungen vorgesehen.

Die Ausgänge der Stufen 44 und 48, die positiver sind, wenn sich die Stufen in ihrem P- bzw. S-Zustand befinden, sind als Eingänge mit einem Und-Tor 51 verbunden. Die Ausgänge Q und R sind gleichartig mit einem andern Und-Tor 52 verbunden. Die Ausgänge dieser Tore sind über ein Oder-Tor 53 mit einem Leiter 54 verbunden, welcher zu einer nicht dargestellten Alarmvorrichtung führt.

Während des Betriebs, solange der Zähler mit den von dem Muster abgeleiteten Signalen in Tritt ist, stimmen die bistabilen Stufen 44 und 48 mit dem Ausmaß (der Bewegung) überein, so daß die Ausgänge P und R sich immer in gleichem Zustand (positiv bzw. negativ) befinden. P und S befinden sich gegenseitig in entgegengesetztem Zustand, so daß kein Ausgangssignal an Tor 51 vorhanden ist. In gleicher Weise befinden sich Q und R gegenseitig in entgegengesetztem Zustand, wodurch kein Ausgangssignal von Tor 52 abgeleitet wird. Sobald der Zähler um einen Impuls außer Tritt fällt, fallen auch die Stufen 44 und 48 miteinander außer Tritt mit dem Ergebnis, daß sich die Ausgänge P und S zur selben Zeit im selben Zustand befinden und die Ausgänge Q und R ebenfalls gleich sind. Jedes der Tore 51 und 52 läßt der Reihe nach ein Signal durch das Tor 53 an den Leiter 54 hindurch, um somit eine Fehlerwarnung abzugeben.

Es ist nicht erforderlich, eine geschlossene Widerstandskette zu verwenden. Es kann auch eine offene Kette Verwendung finden, vorausgesetzt, daß sie durch das Eingangssignal in zyklischer Reihenfolge ίο gespeist wird. Wenn daher das Eingangssignal aus η + Phasen besteht, kann die offene Kette durch η gleiche, in Reihe geschaltete Widerstände gebildet werden. Von den so entstehenden (n 4-1) Anzapfungen werden η -F Anzapfungen durch die η + Phasen is in zyklischer Reihenfolge entsprechend und die η + erste Anzapfung durch dieselbe Phase gespeist, die die erste Anzapfung am andern Ende der Kette speist. Die Ausgangssignale werden von den Anzapfungen, die über die ganze Kette oder nur über einen Teil derselben verteilt sind, abgeleitet, was davon abhängt, ob Phasenteilerstufen gemäß dem oben beschriebenen Tangensgesetz vorhanden sind.

Bei Vorhandensein von Phasenteilerstufen ist es unter gewissen Umständen praktischer, die Widerstandskette jenseits der notwendigen Ausgangsanzapfungen zu unterbrechen. So kann z. B. in der Schaltung gemäß Fig. 1 der nicht benutzte Teil der Kette von Anzapfung Γ 3 über Γ 4 nach Tl weggelassen werden. Die Fotozelle P 4 wird dadurch unterbrochen, jedoch ist ihr Vorhandensein zur Einstellung der Vorrichtung und für Prüfzwecke trotzdem wünschenswert.

Die Verwertungseinrichtung kann unter anderem eine gemäß F i g. 6 dargestellte Ausführungsform einnehmen. Bistabile Stufen BSI bis BS5 entsprechen den Phasenteilerstufen 51 bis S 5. In dieser Ausführungsform ist es zweckmäßiger, die Ausgangsklemmen für Stufe BSI mit A und B, für Stufe BS2 mit C und D usw. zu bezeichnen. Diese Klemmen sind mit den Eingängen von Signalumkehrstufen verbunden, welche aus zehn Und-Toren 60 bis 69 mit zwei Eingängen bestehen. Die Klemmen B und C sind mit den Eingängen des Tores 60 verbunden, D und E mit Tor 61 usw. Die Klemmen / und B sind mit Tor 64 und die Klemmen/ und A mit Tor69 verbunden. Die Ausgänge dieser Tore sind entsprechend mit zehn Primärleitungen PO bis P 9 verbunden.

Wie im folgenden unter Bezugnahme auf F i g. 7 beschrieben wird, werden diese Leitungen durch die Bewegung des Werktisches 10 (F i g. 1) nacheinander und zyklisch durch Impulse gespeist — dies soll als Primärimpulsreihe bezeichnet werden —, um die zehn dezimalen Ziffern darzustellen. Wenn der Werktisch sich vorwärts bewegt, werden die Leiter PO, Pl, P2, P3 .. .P 9, PO, Pl usw. in zyklischer Reihenfolge durch die Impulse gespeist. Wenn sich der Werktisch in umgekehrter Richtung bewegt, werden die Leiter in der ReihenfolgeP0, P9,.PS... .usw. gespeist. - ^{: :} — >■■<■-. ..■· :.·■-

Diese Primärleitungen werden als einer von zwei Eingangskanälen an eine Vergleichseinrichtung 71 geführt. Der andere Eingangskanal wird durch zehn Sekundärleitungen SO bis S9 gebildet, welche durch eine sekundäre Impulsreihe, die ebenfalls die zehn Dezimalziffern darstellt, unter der Steuerung eines in zwei Richtungen arbeitenden Einstufen-Schaltzählers 72, der im Dezimalbereich arbeitet, impulsgespeist werden. Jede der Leitungen P ist mit der entsprechen-

den der Leitungen 5, welche dieselbe Dezimalziffer darstellt, verbunden — Leitung P O mit Leitung 50, wobei beide die Ziffer 0 darstellen usw.

Die Vergleichseinrichtung 71 vergleicht die entsprechenden Speisezustände der Primär- und Sekundärleitungen, um zu prüfen, ob die zwei Impulsreihen in Tritt miteinander sind, d. h., daß die entsprechenden Leitungen, welche zur selben Zeit gespeist werden, miteinander verbundene Leitungen darstellen, und daß daher der durch die Leitungen P dargestellte Ziffernwert derselbe ist wie der durch die Leitungen 5 dargestellte. Wenn die Impulsreihen außer Tritt sind, beaufschlagt die Vergleichseinrichtung 71 über einen Leiter 73 eine Servo-Stufe 74 mit einem Fehlersignal. Mit Hilfe eines Additionstors 75 und eines Subtraktionstors 76 steuert diese Stufe den Einsatz von Impulsen aus einer zusätzlichen Quelle 77 über Additions- und Subtraktionskanäle 78 an den Schaltzähler 72 in solch einer Weise, daß, wenn die zurückgefallene Impulsreihe die sekundäre ist, die Impulse der Quelle 77 über das Additionstor 75 an den Zähler geführt werden, um dort addiert zu werden. Ist es jedoch die primäre Impulsreihe, welche nacheilt, werden die Impulse über das Tor 76 geleitet, um subtrahiert zu werden. Die Servo-Stufe arbeitet also dahingehend, daß sie die beiden Impulsreihen in Tritt hält. Die dem Schaltzähler zugeführten Impulse werden auch einem in zwei Richtungen arbeitenden Mehrstufenzähler 79 zugeführt.

Die Arbeitsweise dieser Anordnung wird im folgenden in Verbindung mit F i g. 7 kurz beschrieben. F i g. 7 zeigt bei (a) die Wellenformen der Signale an den entsprechenden Ausgangsklemmen^ bis / der bistabilen Stufen BS. Die Signale A₁ C₁ E₁ G und / kommen von denselben Ausgangspunkten der Stufen und sind um 36° gegeneinander versetzt. Entsprechend befinden sich die verbleibenden Signale in Gegenphase mit ihnen.

In F i g. 7 b sind die Wellenformen der Signale dargestellt, welche die Tore 60 bis 69 als Folge einer Kombination der Signale gemäß F i g. 7 a — B mit C, D mit E usw. passiert haben. Die Tore können leitend werden, wenn sich beide Eingangssignale in mehr positivem Zustand befinden. Die resultierenden Signale bilden die primäre Impulsreihe auf den LeitungenP0bisP9.

Während der Werktisch das Muster über einen Bereich von 0 bis 36° bewegt, wird die Leitung PO gespeist. Eine weitere Bewegung des Musters in derselben Richtung verursacht die Speisung der Leitung Pl an Stelle der Leitung PO. Eine Bewegung des Musters über eine Periode in einer Richtung verursacht daher, daß jede der Leitungen der Reihe nach gespeist wird. Eine Bewegung in entgegengesetzter Richtung verursacht, daß die Leitungen in entgegengesetzter, zyklischer Reihenfolge, wie schon beschrieben, gespeist werden.

Die sekundären Leitungen werden durch den Zähler 72 in ähnlicher Weise gespeist. Die Leitung 50 wird daher gespeist, während der Zähler die Ziffer 0 festhält. Wenn ein Impuls addiert wird, so daß der Zähler die Ziffer 1 festhält, wird an Stelle von 50 die Leitung 51 gespeist usw.

Die Vergleichsstufe und die Servo-Einrichtung halten die zwei Impulsreihen in Tritt. Wenn die dem Schaltzähler 72 zugeführten Impulse algebraisch addiert werden, stellt der Hauptzähler durch die von ihm festgehaltene Totale in jedem gegebenen Augenblick die Größe (d. h. das Ausmaß) der Bewegung des Werktisches in einer gegebenen Richtung von einem gegebenen Punkt aus dar. Durch den Zähler 79 wird daher die erforderliche Messung in ähnlicher Weise wie durch Zähler 15 in der gemäß F i g. 1 beschriebenen Ausführungsform ausgeführt.

Für die Arbeitsweise der Vergleichseinrichtung ist es notwendig, daß keine merklichen zeitlichen Abstände zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen der primären Impulsreihe auftreten. Wenn die Stufen BS oder die folgenden Tore so arbeiten, daß Lücken entstehen könnten, werden diese durch eine entsprechende Ableitung der Primärimpulse verhindert, indem sich aufeinanderfolgende Impulse zeitlich überlappen. Dies kann sehr einfach durch Änderung der Verbindungen von den Stufen BS zu den Toren bewirkt werden (s. Fig. 8), so daß das SignalB mit Signal E anstatt mit Signal C kombiniert wird. Die anderen Kombinationen sind dann DG, FI, HB usw. Die sich daraus ergebenden P-Impulse sind in Fig. 7c dargestellt. Der Überlappungsgrad sollte nicht zu groß sein, um nicht mehr als zwei der Primärleitungen gleichzeitig zu speisen.

Bei normaler Arbeitsweise der Vorrichtung gemäß F i g. 6 werden die Leitungen nacheinander in Abhängigkeit von dem Wellenbildmuster gespeist, mit dem Ergebnis, daß die »Breite« eines jeden solchen Impulses in jeder einzelnen Leitung die Zeitdauer anzeigt, während welcher dieselbe gespeist wird. Geschieht dies der Reihe nach, ist die Zeitdauer proportional zur Geschwindigkeit der Bewegung. Wenn daher das Muster stillsteht und dementsprechend die einzelnen Primär- und Sekundärleitungen, welche dann seine Lage darstellen, stetig gespeist werden, hat der »Impuls« in jeder Leitung eine Breite, die der Dauer des Stillstandes entspricht. Der Ausdruck »Impuls« sollte daher so ausgelegt werden, daß mit ihm der Zustand der Speisung zu erfassen ist.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Bestimmen der Bewegungsgröße und -richtung eines Gegenstandes mit Hilfe eines sich gegenüber einem Bezugssystem in Abhängigkeit von der Bewegung zyklisch verändernden Wellenbildmusters und zugeordneten fotoelektrischen Abtasteinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß η (η mindestens 3) an sich bekannte, mit dem Bezugssystem fest verbundene, in der Bewegungsrichtung des Wellenbildmusters regelmäßig versetzt angeordnete fotoelektrische Abtasteinrichtungen vorgesehen sind, daß die η Abtasteinrichtungen auf eine mit Abgriffen versehene Widerstandskette an entsprechenden, auf der Widerstandskette gleichmäßig versetzten Anzapfungen in zyklischer Reihenfolge geschaltet sind, daß Phasenumkehrschaltungen zur Erzeugung eines symmetrischen iV-Phasensignals (N mindestens zweimal n) in Abhängigkeit von der n-phasigen Speisung der Widerstandskette mit den Abgriffen der Widerstandskette verbunden sind, daß zur Umwandlung des Signals jeder Phase in Rechteckwellenform den Phasenumkehrschaltungen Rechteck-Signalstufen nachgeschaltet sind und daß eine einen in zwei Richtungen arbeitenden Zähler enthaltende, die Bewegungsmessung auf eine Impulszählung zurückführende Verwertungseinrichtung vorgesehen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 009 584/125