DE2062706B2 - Movement monitor comprising NOR gates only - forms both logic and three bistable flip-flops for use in machine tool control - Google Patents
Movement monitor comprising NOR gates only - forms both logic and three bistable flip-flops for use in machine tool controlInfo
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Abstract
Description
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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Richtungsbestimmung und/oder richtungsabhängigen Überwachung von Bewegungsabläufen durch Auswertung zweier von zumindest einer Impulsgeberanordnung gelieferter, gegeneinander versetzter Impulsfolgen.The invention relates to a circuit arrangement for determining and / or direction-dependent directional determination Monitoring of motion sequences by evaluating two of at least one pulse generator arrangement supplied, mutually offset pulse trains.
In der Meß-, Steuerungs- und Regeltechnik, beispielsweise in Beschickungsüberwachungen und bei der Steuerung von Werkzeugmaschinen werden vor- und rückwärts zählende Zählschaltungen eingesetzt, um die in Form von Impulsen bzw. Impulsfolgen vorliegenden Meßwerte zu erfassen und auswerten bzw. miteinander vergleichen zu können. Zur Steuerung derartiger Zählschaltungen ist es bereits bekannt, die Meßwerte durch Impulsgeberanordnungen in Form zweier gegeneinander versetzter bzw. phasenverschobener Impulse bzw. Impulsfolgen darzustellen (Siemens-Zeitschrift, 34. Jg., Okt. 1960, S. 670).In measurement, control and regulation technology, for example in loading monitoring and at for the control of machine tools, up and down counting circuits are used, in order to record and evaluate the measured values in the form of pulses or pulse trains. to be able to compare with each other. To control such counting circuits, it is already known that Measured values by pulse generator arrangements in the form of two mutually offset or phase-shifted To represent impulses or impulse sequences (Siemens-Zeitschrift, 34th vol., Oct. 1960, p. 670).
Bei dieser bekannten Schaltung wird zur Bildung von »Vorwärts«- und »Rückwärts«-Signalen auf Grund von zwei ausgangsseitig anliegenden, gegeneinander versetzten Impulsen bzw. Impulsfolgen eine Auswerteanordnung benutzt, die aus verschiedenen elektronischen Schaltelementen, wie Gedächtnissen, UND-Gattern sowie Zeitkippern besteht. Eine bestimmte Bewegungsrichtung bzw. Drehrichtung wird dabei dadurch festgestellt, daß den UND-Gattern in bestimmter Zuordnung die in Sinus- bzw. Kosinuskurvenform am Eingang der Auswerteeinrichtung an stehenden Impulsfolgen sowie deren zeitliche Änderung zugeführt sind.In this known circuit, "forward" and "reverse" signals are generated One reason for two offset pulses or pulse trains on the output side Evaluation arrangement is used, which consists of various electronic switching elements, such as memories, AND gates as well as time flippers. A certain direction of movement or direction of rotation is thereby determined that the AND gates in a certain assignment in sine or cosine wave form at the input of the evaluation device on standing pulse trains as well as their change over time are supplied.
Eine weitere Schaltung zur Bestimmung der Drehrichtung von zwei gegeneinander um eine halbe Impulsbreite versetzten Impulsfolgen ist in der deutschen Auslegeschrift 12 75 127 beschrieben. Die beiden Impulsfolgen haben also eine elektrische Phasenverschiebung von 90° C. Das Auftreten und Verschwinden eines Impulses, d. h. die Richtung der Impulsflanken der einen Impulsfolge während des stationären Zustands der anderen Impulsfolge wird als Kriterium für die Richungsumkehr der zu überwachenden Bewegung ausgewertet. Die Auswerteeinrichtung beseht ebenfalls aus verschiedenen elektronischen Schaltelementen, wie Umkehrstufen, Differenzierstufen, UND-Gattern und ODER-Gattern.Another circuit for determining the direction of rotation of two against each other by half a pulse width staggered pulse trains is described in the German Auslegeschrift 12 75 127. The two Pulse trains have an electrical phase shift of 90 ° C. The appearance and disappearance of an impulse, d. H. the direction of the pulse edges of a pulse train during the stationary one The state of the other pulse train is used as a criterion for reversing the direction of the one to be monitored Movement evaluated. The evaluation device also consists of various electronic ones Switching elements such as inverters, differentiators, AND gates and OR gates.
Schließlich ist aus der deutschen Auslegeschrift 12 48 720 eine Einrichtung zur Bestimmung der Richtung von zwei gegeneinander versetzten Impulsfolgen mit gleichzeitiger Impulsvervielfachung bekannt. Auch diese Einrichtung ist aus uterschiedlichen elektronischen Schaltelementen, nämlich aus UND-Gattern, UND-Gattern mit einem oder zwei invertierten Eingängen, Kippstufen und ODER-Gattern aufgebaut. Finally, from the German Auslegeschrift 12 48 720 a device for determining the direction of two mutually offset pulse trains with simultaneous pulse multiplication known. This device is also made up of various electronic switching elements, namely AND gates, AND gates built with one or two inverted inputs, flip-flops and OR gates.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den Aufbau und damit auch die Wartung einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu vereinfachen. The invention is based on the object of the construction and thus also the maintenance of a circuit arrangement to simplify the type mentioned above.
Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch möglich, daß eine erste NOR-Stufe einer aus zwei NOR-Stufen bestehenden bistabilen Kippstufe über eine dritte NOR-Stufe mit dem ersten Impuls und die zweite NOR-Stufe der bistabilen Kippstufe über eine vierte NOR-Stufe mit dem zweiten Impuls belegbar, der Ausgang der dritten NOR-Stufe mit dem Setzeingang und über eine fünfte NOR-Stufe mit dem Löscheingang einer weiteren zweiten bistabilen Kippstufe sowie der Ausgang der vierten NOR-Stufe mit dem Setzeingang und über eine sechste NOR-Stufe mit dem Löscheingang einer weiteren dritten bistabilen Kippstufe verbunden, der Ausgang der ersten NOR-Stufe an einen freien Eingang der fünften NOR-Stufe und an den Eingang einer siebenten, eingangsseitig auch mit dem Ausgang der dritten Kippstufe verbundenen NOR-Stufe sowie der Ausgang der zweiten NOR-Stufe an einen freien EingangThe solution to this problem is possible according to the invention that a first NOR stage a bistable multivibrator consisting of two NOR stages via a third NOR stage with the first pulse and the second NOR stage of the bistable multivibrator via a fourth NOR stage with the second Pulse assignable, the output of the third NOR stage with the set input and via a fifth NOR stage with the reset input of a further second bistable multivibrator and the output of the fourth NOR stage with the set input and via a sixth NOR stage with the clear input of another third bistable multivibrator connected, the output of the first NOR stage to a free input of the fifth NOR stage and to the input of a seventh, on the input side also to the output of the third Flip-flop connected NOR stage and the output of the second NOR stage to a free input
der sechsten NOR-Stufe und an den Eingang einer achten eingangsseitig auch mit dem Ausgang der zweiten Kippstufe verbundenen NOR-Stufe angeschlossen ist derart, daß am Ausgang der siebenten NOR-Stufe für den Bewegungsablauf in der eraen Richtung und am Ausgang der achten NOR-Stufe für den Bewegungsablauf in der anderen Richtung repräsentierende Signalwerte abnehmbar sind.the sixth NOR stage and at the input of an eighth on the input side also with the output of the second Flip-flop connected NOR stage is connected such that at the output of the seventh NOR stage for the sequence of movements in the direction and at the output of the eighth NOR stage for the sequence of movements signal values representing signal values in the other direction can be removed.
Eine derartige Anordnung ist universell einsetzbar, da sie nur mit gleichartigen Schaltstufe > arbeitet. Dieser Vorteil ist nicht mit einer Vergrößerung der notwendigen Anzahl an elektronischen Schaltstufen verbunden, vielmehr kann ihre Zahl gegenüber vergleichbaren Einrichtungen vermindert werden. Die Einrichtung erlaubt darüber hinaus eine hohe Schaltfrequenz. Pendelungen des in seinem Bewegungsablauf zu erfassenden oder zu überwachenden Gegenstands führen nicht zu einer Verfälschung der Auswerteergebnisse. Such an arrangement can be used universally, since it can only be used with the same type of switching stage> is working. This advantage does not result in an increase in the necessary number of electronic switching stages rather, their number can be reduced compared to comparable institutions. the The facility also allows a high switching frequency. Pendulum of the in its movement Objects to be detected or monitored do not lead to a falsification of the evaluation results.
Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Anwendung der erfindungsgemäßen Anordnung für eine richtungsabhängige Wagenzählung und/oder Wagenlaufüberwachung dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsgeberanordnung aus durch die Wagenradkränze erregbare Impulsgeber, insbesondere zwei berührungs- und kontaktlose Endschalter, besteht, die in Fahrtrichtung gesehen in einem solchen Abstand zueinander angeordnet sind, der kleiner bzw. größer ist als der Abstand zweier aufeinanderfolgender Wagenachsen zueinander.According to a particular embodiment of the invention is the use of the arrangement according to the invention for a direction-dependent wagon counting and / or wagon movement monitoring characterized in that that the pulse generator arrangement from pulse generators which can be excited by the wagon wheel rims, in particular two contact and contactless limit switches, seen in the direction of travel in one such a distance from each other are arranged, which is smaller or larger than the distance between two successive Car axles to each other.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment.
Von einer Impulsgeberanordnung, die aus zwei berührungs- und kontaktlos arbeitenden Endschaltern, beispielsweise aus zwei Hallgeneratorschaltungen, besteht, die bei einer Wagenzähl- und/oder Wagenlaufüberwachungseinrichtung in geringerem oder größerem Abstand als der zweier aufeinanderfolgender Wagenachsen in Fahrtrichtung und in der Gleisebene angeordnet und beim Überfahren von den Wagenradkränzen erregt sind, wird jeweils ein Impuls bzw. eine bestimmte Impulsfolge (/i bzw. /2) an Eingänge £1 bzw. El gegeben. Zwei Signale oder Signalfolgen gleicher Frequenz mit den Nullphasenwinkeln ψ 1 und ψ 2 sind dann gegeneinander phasenversetzt, wenn der die Phasenverstirrmung kennzeichnende Phasenwinkel ψ positiv (Phasenvoreilung der zweiten gegenüber der ersten Größe) oder negativ (Phasennacheilung der zweiten gegenüber der ersten Größe) ist. Phasengleichheit besteht bei 7=0.From a pulse generator arrangement, which consists of two contact and contactless working limit switches, for example two Hall generator circuits, which in the case of a car counting and / or monitoring device are arranged at a greater or lesser distance than that of two successive car axes in the direction of travel and in the track level and when being driven over are excited by the wagon wheel rims, a pulse or a specific pulse sequence (/ i or / 2) is given to inputs £ 1 and El . Two signals or signal sequences of the same frequency with the zero phase angles ψ 1 and ψ 2 are phase-shifted from one another if the phase angle ψ characterizing the phase distortion is positive (phase lead of the second compared to the first variable) or negative (phase lag of the second compared to the first variable). There is phase equality when 7 = 0.
Der Funktionsablauf sei an Hand von drei verschiedenen Betriebszuständen beschrieben:The functional sequence is described using three different operating states:
Ausgangs- und Ruhezustand: Die Eingänge El und £2 führen O-Signal, da keine Ansteuerung erfolgt. Die Signalzustände werden von den NOR-Stufen Ni und N4 negiert und den NOR-Stufen Nl und Nl zugeführt, deren Ausgänge dadurch O-Signal annehmen. Die Signale werden an die NOR-Stufen Nl bzw. NS weitergegeben. Gleichzeitig mit den NOR-Stufen Nl und Nl werden auch die NOR-Stufen Λ/9 bzw. N12 der zweiten bzw. dritten bistabilen Kippstufe (N9, NlO bzw. NU, NU) sowie die NOR-Stufen NS und N6 mit L-Signal belegt. Die Stufen N9, WlO sowie NU, NU bilden jeweils miteinander sogenannte Gedächtnisfunktionen, indem die beiden jeweiligen NOR-Stufen nach Art einer bistabilen Kippstufe miteinander verschaltet sind. Das »Setzen« der Gedächtnisse erfolgt mit L-Signal an den jeweiligen Setzeingängen der NOR-Stufe N9 bzw. WIl. Das »Löschen« des gesetzten Gedäditnisses erfolgt jeweils mit einem L-Signal an dien Löscheingängen der NOR-Stufen NlO bzw. N12. Dieses Löschsignal wird von den NOR-Stufen N5 bzw. N6 erzeugt und zwar durch Negation der an weiteren Eingängen dieser Stufen NS bzw. N6 anliegenden O-Signale, wenn gemäß den Schaltbedingungen der NOR-Stufen an allen Eingängen dieser Stufen G-Signale anstehen Die Ausgänge der NOR-Stufen Λ/10 bzw. NIl der zweiten bzw. dritten bistabilen Kippstufe führen somit nach dem Setzen, was in der Ausgangsstellung oder Ruhelage der Schaltung erzwungen wird, ein L-Signal, das von den Ausgangs-NOR-Stufen Nl bzw. NS negiert wird. Die Ausgänge Al bzw. Al führen somit O-Signal.Initial state and idle state: The inputs El and £ 2 have an O signal, since no activation takes place. The signal states are negated by the NOR stages Ni and N4 and fed to the NOR stages Nl and Nl , the outputs of which thereby assume a 0 signal. The signals are passed on to the NOR stages Nl and NS . Simultaneously with the NOR stages Nl and Nl , the NOR stages Λ / 9 and N12 of the second and third bistable flip-flop (N9, N10 or NU, NU) and the NOR stages NS and N6 with an L signal proven. The stages N9, W10 and NU, NU each form so-called memory functions with one another, in that the two respective NOR stages are interconnected in the manner of a bistable multivibrator. The memories are “set” with an L signal at the respective set inputs of the NOR stage N9 or WIl. The set memory is »deleted« with an L signal at the delete inputs of the NOR stages N10 and N12. This cancellation signal is generated by the NOR stages N5 and N6 , namely by negating the O signals present at the other inputs of these stages NS and N6, if G signals are present at all inputs of these stages according to the switching conditions of the NOR stages Outputs of the NOR stages Λ / 10 or NIl of the second or third bistable multivibrator thus lead after setting, which is forced in the starting position or rest position of the circuit, an L signal, which from the output NOR stages Nl or . NS is negated. The outputs A1 and A1 thus carry an O signal.
Ansteuerung mit positiver Phasenverschiebung: Der Signalhub der Frequenz /2 steht für eine Impulsdauer t2 am Eingang El als L-Signal an. Die Stufe /V4 negiert dieses Signal, so daß ein O-Signal am Ausgang dieser Stufe erscheint. Da der Eingang £1 erst um den Betrag der Phasenverschiebung und somit zeitlich nachfolgend angesteuert wird, liegt an dem mit dem Ausgang der NOR-Stufe Nl verbundenen »5 Eingang der NOR-Stufe N2 der nach Art einer bistabilen Kippstufe miteinander verschalteten NOR-Stufen Nl und N2 ebenfalls ein O-Signal. Am Ausgang N2 erscheint nun ein L-Signal, das als Sperrsignal an den mit dem Ausgang von N2 verbundenen Eingang von Nl gelangt. Die als Gedächtnis arbeitende bistabile Kippstufe Nil, Nl2 bleibt in der von der Ruhestellung der Schaltung erzwungenen, gesetzten Lage. Der Ausgang von N12 führt L-Signal. Der Ausgang Al von NS führt O-Signal. Al hat 1 Signal.Control with positive phase shift: The signal swing of frequency / 2 is available for a pulse duration t2 at input El as an L signal. The stage / V4 negates this signal, so that an 0 signal appears at the output of this stage. Since the input £ 1 is first driven by the amount of the phase shift and thus subsequently in time, the NOR stages N1 connected to the output of the NOR stage N1 is connected to the »5 input of the NOR stage N2, which is interconnected in the manner of a bistable multivibrator and N2 also have a 0 signal. An L signal now appears at output N2, which reaches the input of N1 connected to the output of N2 as a blocking signal. The bistable flip-flop Nil, Nl2 working as a memory remains in the set position forced by the rest position of the circuit. The output of N12 has an L signal. The output A1 from NS carries an O signal. Al has 1 signal.
Erscheint nun am Eingang El der um die Phasenverschiebung zeitlich versetzte Signalhub von /;, so hat der Ausgang der NOR-Stufe Nl O-Signal. Dieses Signal gelangt zur Stufe N5 und wird dort mit dem anstehenden O-Signal von Ni nach Art einer LJND-Bedingung verknüpft. Die Stufe NS führt somit an ihrem Ausgang ein L-Signal, das die zweite bistabile Kippstufe N9, NlO (Gedächtnis) löscht, so daß der Ausgang von NlO 0-Signal führt.If the signal swing of /; appears at the input El, which is offset in time by the phase shift, the output of the NOR stage N10 has a signal. This signal arrives at stage N5, where it is linked with the pending O signal from Ni in the manner of an LJND condition. The stage NS thus carries an L signal at its output, which clears the second bistable multivibrator N9, N10 (memory), so that the output of N10 has a 0 signal.
Zu diesem Zeitpunkt besteht also zwischen den beiden Eingangssignalen Koinzidenz. Dieser Zustand ändert sich jedoch mit Ablauf von I2 (Impulsdauer J2). Das Eingangssignal am Eingang E2 wechselt von L-Signal in 0-Signal über; die Stufe NA negiert dieses Signal zum L-Signal, das am Ausgang von N2 ein 0-Signal erzwingt. Dieses Signal und das noch anstehende 0-Signal vom Ausgang der Stufe NlO sind gemäß den Schaltbedingungen einer NOR-Stufe am Eingang der Stufe NS nach einer UND-Bedingung verknüpft. Am Ausgang der Stufe NS erscheint somit als Ausgangssignal Al ein L-Signal, das nun zu einer weiteren Verarbeitung, z. B. von Zählstufen, Steuerungs- und digitalen Regelungsanlagen sowie Rechenschaltungen, zugeführt werden kann. Ansteuerung mit negativer Phasenverschiebung: Der Funktionsablauf bei der Erfassung von Eingangsimpulsen mit negativer Phasenverschiebung zueinander ist auf einfache Weise aus dem zuvor beschriebenen Funktionsablauf abzuleiten, wenn man berücksichtigt, daß sich die Schaltvorgänge, die nun zu einem L-Signal am Ausgang Al führen, im rechten Schaltungsteil der dargestellten Schaltung vollziehen und der Eingang El in diesem Fall zuerst von demAt this point in time there is therefore coincidence between the two input signals. However, this state changes when I2 expires (pulse duration J2). The input signal at input E2 changes from a low signal to a 0 signal; the stage NA negates this signal to the L signal, which forces a 0 signal at the output of N2. This signal and the still pending 0 signal from the output of stage N10 are linked according to the switching conditions of a NOR stage at the input of stage NS according to an AND condition. At the output of the stage NS thus appears as an output signal Al an L signal, which is now used for further processing, e.g. B. of counting stages, control and digital regulation systems and computing circuits can be supplied. Control with negative phase shift: The functional sequence for the detection of input pulses with a negative phase shift to each other can be derived in a simple manner from the functional sequence described above, if one takes into account that the switching processes, which now lead to an L signal at output A1 , are in the right Perform circuit part of the circuit shown and the input El in this case first of the
Signalhub der Frequenz /; mit der Impulsdauer (; angesteuert wird. Eine Forderung, daß // = I2 oder angenähert gleich sein muß, besteht dabei nicht.Signal swing of the frequency /; with the pulse duration (; is controlled. There is no requirement that // = I2 or must be approximately the same.
Wird die erfindungsgemäße Anordnung z. B. für eine richtungsabhängige Wagenzählung eingesetzt, beispielsweise zur Zählung von zweiachsigen Förderwagen, die sich auf einem Gleis in einer bestimmten Richtung bewegen, so können in vorteilhafter Weise z. B. als Impulsgeber im Gleisprofil untergebrachte berührungs- und kontaktlos arbeitende Endschalter verwendet werden. Der Abstand der Impulsgeber voneinander steht dabei in einem bestimmten Verhältnis zum Achsenabstand der Achsen der Förderwagen. Zweckmäßigerweise werden die Impulsgeber in einem solchen Abstand zueinander angeordnet, der größer ist als der Achsabstand der Wagenachsen, da die Differenz der beiden Abstände für den Phasenwinkel zwischen den an den Eingängen El und El eingegebenen Impulsen maßgebend ist.If the arrangement according to the invention z. B. used for a direction-dependent car counting, for example for counting two-axle trolleys moving on a track in a certain direction, so can advantageously z. B. be used as a pulse generator in the track profile housed contact and contactless working limit switches. The distance between the pulse generators is related to the distance between the axes of the truck axles. The pulse generators are expediently arranged at a distance from one another that is greater than the center distance of the car axles, since the difference between the two distances is decisive for the phase angle between the pulses entered at the inputs El and El.
Verdoppelt man bei einer derartigen Anlage die Zahl der Impulsgeber von 2 auf 4, ordnet jedem Rad einer Achse einen Impulsgeber zu und schaltet die einander auf gleicher Höhe gegenüberliegenden Impulsgeber parallel, so kann man sogenannte »Dreibeiner«, d. h. Wagen, bei denen durch Beschädigungen nur drei Räder fest dem Gleisprofil folgen, erfassen. If you double the number of pulse generators from 2 to 4 in such a system, you assign each wheel a pulse generator to an axis and switches the opposite pulse generator at the same height parallel, so-called "three-legged", i. H. Wagons that have suffered damage only three wheels firmly follow the track profile, record.
Sollte eine Wagenfolge auf der Meßstelle ins Pendeln geraten, so können diese Pendelungen das Zählergebnis z. B. durch »Aufschaukeln« nicht verfälschen. Pendelungen einer Achse und der zugehörigen Radkränze über einen Impulsgeber werden zwar von der Schaltung registriert, führen aber nicht zur Bildung eines Impulses an einem der Ausgänge Al oder Al. Pendeln beide Achsen im Schaltbereich der Impulsgeber, ohne den Schaltbereich bzw. deren Ansprechbereich zu verlassen, so führt auch dieser Vorgang nicht zur Auslösung zusätzlicher Signale an den Ausgängen A\ und Al. Pendeln die Achsen im Schaltbereich der Impulsgeber und verläßt der zu erfassende Wagen die Meßstelle in der Richtung, aus der er gekommen war, so führt dies ebenfalls nicht zu einer gesonderten Impulsauswertung. Pendeln beide Achsen über den Ansprechbereich der Itnpulsgeber hinaus, so erscheint als Ausgangssignal der Schaltung jeweils das richtungsbezogene Signal, so daß an den Ausgängen installierte Zähler abwechselnd addieren und subtrahieren in dem Maße, wie der Wagen seine richtungsändernden PendelungenIf a train of wagons starts to oscillate at the measuring point, these oscillations can reduce the counting result e.g. B. do not falsify it by "rocking". Oscillations of an axle and the associated wheel rims via a pulse generator are indeed registered by the circuit, but do not lead to formation of a pulse to one of the outputs Al or Al. If both axes oscillate in the switching range of the pulse generator without leaving the switching range or its response range, this process does not trigger additional signals at outputs A \ and A1 either. If the axes oscillate in the switching area of the pulse generator and the carriage to be detected leaves the measuring point in the direction from which it came, this also does not lead to a separate pulse evaluation. If both axes oscillate beyond the response range of the pulse generator, the direction-related signal appears as the output signal of the circuit, so that counters installed at the outputs alternately add and subtract to the same extent as the car's direction-changing oscillations
2S ausführt. 2 S executes.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BHJ | Nonpayment of the annual fee |