Steuereinrichtung für einen Servomechanismus Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerein richtung für einen Servomechanismus, in welcher in einem digitalen Code gegebene Befehlssignale mit digitalen, die Lage des Mechanismus anzeigenden Signalen verglichen werden und ein Fehlersignal er zeugt wird, dessen Grösse und Richtung durch die relativen Werte des Befehlssignals und des Lage signals gegeben sind. Die Steuereinrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung eignet sich insbesondere zur Steuerung von Werkzeugmaschinen, #line hierauf beschränkt zu sein.
Analogierechenmaschinen zur Steuerung beispiels weise von Werkzeugmaschinen und entsprechenden Apparaten sind allgemein bekannt. Sie besitzen bei spielsweise eine Steuerspannungsquelle, wobei diese Spannung ihre Grösse und Polarität (Richtung) gemäss der gewünschten Lage eines gesteuerten Elementes hinsichtlich eines Bezugspunktes ändert. Dieses Steuer signal wird mit einer Spannung verglichen, welche die momentane, tatsächliche Lage des zu steuernden Elements repräsentiert. Die Differenz zwischen diesen beiden Signalen stellt ein Fehlersignal dar, welches zur Steuerung eines Motors verwendet wird, der die Lage des Elements einstellt. Die Bewegungsrichtung des Motors ist dabei derart, dass das Fehlersignal ab nimmt.
Derartige Systeme sind bei manchen Anwen dungen Teile einer programmgesteuerten Steuerein richtung, welche beispielsweise auf magnetischen Bändern, auf<B>-</B> Lochkarten oder Lochstreifen gespei cherte Informationen verarbeitet. Es wurden bereits Massnahmen getroffen, Digitalrechner für die Aus arbeitung dieser Programme zu verwenden.
Entspre chend müssen an irgendeiner Stelle des Gesamt systems, bestehend aus einem Digitalrechner, einem Speichermedium, einem Abtastsystern und dem Servo- systern, Mittel vorgesehen sein, welche die digitale Information in Analogiesignale um-wandeln, wenn der Servomech-anismus auf Analogiesignale anspricht.
Es wurde bereits vorgeschlagen, statt der Analo- giesteuersysteme digitale Steuersysteme zu verwenden, wobei die gewünschte Lage bezüglich eines Bezugs punktes eines Elementes durch eine Zahl in einem Digitalcoide, beispielsweise einen binarischen Code, angegeben wird. Gleichzeitig wird hierbei die tatsäch liche Lage des zu steuernden Elementes durch eine zweite Zahl in einem Digitalcode angegeben, wobei ein Analogiespannungssignal erzeugt wird, dessen Grösse und Polarität die relativen Grössen der zwei Zahlen anzeigt.
Andere digital arbeitende Servo mechanismen verwenden Serien von Steuerimpulsen, wobei jeder Impuls einem sehr kleinen Wert einer Lageänderung entspricht und einen Rückkopplungs impuls erzeugt. Die Steuerimpulse und Rückkopp- 'lungsimpulse werden miteinander verglichen, wobei eine Analogiespannfung als Fehlersignal erzeugt wird.
Diese Systeme können als Impuls,abweichungssystenie bezeichnet werden; sie können beigrösserer Genauig keit wirtschaftlicher sein als die entsprechenden Analogiegeräte, da die Befehlssignale und die Lage signale durch mehrere diskrete Spannungen der glei chen Grössenordnunggegeben sind, wobei diese Span- nungendurch sehr genau arbeitende elektrische oder mechanische Elemente erzeugt werden können.
Die einzigen Elemente dieses Systems, die analoge Grö ssen verwenden, sind die Geräte zur Umwandlung der digitalen Signale in die Analogiesignale und die Stromkreise des Servosteuermotors. Die Vorrichtun gen zur Umwandlung von digitalen Informationen in Analogieinforniationen, anschliessend Konverter ge nannt, besitzen normalerweise nur Widerstandscle- mente, in welchen die Fehler durch die, Verwendung von entsprechenden Widerstandsmaterialien sehr klein gehalten werden können.
Die Schwierigkeit bei diesen bisherigen, digitale Informationen verwendenden Steuergeräten für Servo- mechanismen und insbesondere bei denjenigen, die Steuergrössen im binarischen Code verwenden, liegen in der Tatsache, dass äusserst grosse und komplizierte binarische Zahlen ausgewertet werden müssen, wo durch grosse Speicher und Register und grosse Kon verter erforderlich sind. Wenn beispielsweise ein Signal auf eine Drehbank Übermittelt werden soll, welche mit einer Genauigkeit von<B>2,5/1..</B> mm arbei tet und das herzustellende Werkstück<B>60</B> cm lang ist, ist zur Bestimmung jeder diskreten Lage entlang der Maschine durch eine mindestens fünfzehnstellige bi narische Zahl<B>-</B> eben.
Es ist ohne weiteres einz#u ce9 sehen, dass ein erheblicher Prozentsatz des Vorteils, der aus der Verwendung eines digital gesteuerten Servomech#anismus resultiert, verlorengeht, wenn zwei Gruppen von z. B. fünfzehnstelligen binarischen Zahlen pro Lage erforderlich sind. In derartigen Systemen wäre ein Konverter erforderlich, welcher <B>30</B> einzelne Stufen besitzt, wobei weiterhin Speicher erforderlich wären, um<B>30</B> einzelne Ziffern zu spei chern.
Es ist daher ein Zweck der vorliegenden Erfin dung, eine digital arbeitende Steuervorrichtung für einen Se>rvomechanismus zu schaffen, welche die Aus wertung von in binarischen Zahlen gegebenen Infor mationen ermöglicht, wobei diese Informationen durch ein Minimum an Ziffern übermittelt werden können, ohne die Genauigkeit des Systems zu beein trächtigen, das heisst eine Steuervorrichtung, welche in einem zyklisch binarischen Code gegebene Infor mationen der tatsächlichen und der gewünschten Lage des zu steuernden Elements verwendet, wobei eine relativ kleine Zahl von Ziffern erforderlich ist, um die tatsächliche und die gewünschte Lage anzugeben.
Zur Erläuterung der Theorie eines Beispiels der vorliegenden Erfindung sei auf die weiter unten auf geführte Tabelle der binarischen Zahlen verwiesen. Die Tabelle enthält zwei Gruppen von fünfstelligen binarischen Zahlen, denen rechts<B>je</B> eine Spalte Dezi malzahlen zugeordnet sind, die den Dezimalwert der hinarischen Zahlen in der linken Spalte Befehl bzw. Lage wiedergeben. Die linke Spalte der binarischen Zahlenigibt eine Serie von<B>18</B> Befehlen wieder, wobei <B>jede</B> Zahl einer bestimmten Lage eines Motors bzw. eines von dem Motor angetriebenen Elements ent spricht. Die binarischen Zahlen der rechten Spalte repräsentieren die tatsächliche Lage des zu steuern den Teils.
Es sei zum Zwecke der Erläuterung ange nommen, dass der die Lage beeinflussende Mecha nismus derart ausgebildet ist, dass die die tatsächliche Lage repräsentierende Zahl um zwei Zahleneinheiten unter der jeweiligen Befehlszahl liegt, die der ge wünschten Lage entspricht, das heisst es sei beispiels- weiseangenommen, dass jede Zahleneinheit gegenüber der Nachbarzahl einer Verschiebung von 2,511,), nun entspricht, wobei die tatsächliche Lage der gewünsch ten Lage um 5/100 mm nacheilt.
Wenngleich die Tabelle jeweils nur zwei binarische Zahlen von<B>je</B> fün-f Stellen angibt, ist ohne weiteres einzusehen, dass erheblich grössere binarische Zahlen als die angege benen dann erforderlich sind, wenn eine Auflösung von<B>2,5/100</B> mm bei der Gesamtlänge von<B>60</B> cm gewünscht wird.
Wie bereits angegeben, ist es ein Zweck der vor liegenden Erfindung, eine digitale Steuereinrichtung für einen Servomechanismus zu schaffen, bei welchem nicht die dessen ganzem Verstellbereich entsprechende Zahl durch die Steuereinrichtung übertragen werden muss, sondern nur einige der letzten bezeichnenden Ziffer einer Zahl bezüglich der Lage und des Befehls.
Es sei beispielsweise angenommen, dass nur die letzten beiden bezeichnenden Stellen von beiden Spal ten mit #binarischen Zahlen in Betracht gezogen wer den müssten. Da zwei binari,sche Stellen vier Zahlen bzw. Lagen. wiedergeben können, und da angenom men wird, dass das Gerät nur durch zwei Einheiten vonder gewünschten Lage getrennt ist, ist die Diffe renz zwischen der Befehls- und der La#gezahl (2) kleiner als die Kapazität (4) der digitalen Ziffern.
Eine Folge hiervon ist, dass, solange der Mechanismus unter normalen Bedingungen arbeitet, nur binarische Ziffern mit zwei Stellen als Befehl und als Lage- inforraation erforderlich sind.
EMI0002.0037
EMI0003.0001
Befehlsinformation <SEP> Lageinformation
<tb> <B><I>5</I></B> <SEP> 4 <SEP> <B>3</B> <SEP> 2 <SEP> <B>1</B> <SEP> Stellen <SEP> <B><I>5</I></B> <SEP> 4 <SEP> <B>3</B> <SEP> 2 <SEP> <B>1</B>
<tb> Sollage <SEP> Istlage
<tb> <B>0 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 10 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 8</B>
<tb> <B>0 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 11 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 9</B>
<tb> <B>0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0</B> <SEP> 12 <SEP> <B>0 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 10</B>
<tb> <B>0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 13 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 11</B>
<tb> <B>0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0</B> <SEP> 14 <SEP> <B>0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0</B> <SEP> 12
<tb> <B>0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> <I>15</I> <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1
<SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 13</B>
<tb> <B>1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 16 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0</B> <SEP> 14
<tb> <B>1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 17 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> <I>15</I></B> Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass bei den Lage-Dezimalziffern 4 und<B>5, 8</B> und<B>9,</B> 12 und<B>13</B> sowie<B>16</B> und<B>17</B> der linken, den Befehlszahlen ent sprechenden Spalte die Befehlsinformation einem ge ringeren Wert entspricht als die entsprechend-- Zahl der Lageinformation, das heisst, dass bei diesen Zahlen umgekehrte.
Verhältnisse existieren gegenüber den Zahlen<B>0</B> bis<B>3, 6</B> und<B>7, 10</B> und<B>11</B> sowie 14 und<B>15.</B> Bei dem beschriebenen System würde der Steuermotor um den ersten Punkt oszillieren und das System unbrauchbar machen, da die algebraische Summe der Differenzen seine Richtung bei jeweils zwei Zahlen umkehrt.
Gemäss dem vorliegenden Beispiel wird die er wähnte Schwierigkeit dadurch überwunden, dass jeweils eine, weitere binarische Stelle sowohl bei der Befehls- als auch bei der Lageinformation mit über tragen wird. Es seien nun die ersten drei Ziffern der Spalte Information der beiden Gruppen Befehl, Lage bis zur Dezimalziffer<B>17</B> betrachtet. Es zeigt sich, dass eine einzigartige Kombination der beiden nächst höheren Stellen, sowohl bei der Befehlsinformation als auch beider Lageinformation vorkommt. Bei den Dezimalzahlen 4 und<B>5</B> und 12 und<B>13</B> der Sollage sind in der Befehlsinformation die Ziffern der zweiten und dritten Stelle<B>0</B> und<B>1,</B> während die entsprechen den Ziffern der Lageinformation<B>1</B> und<B>0</B> sind.
Diese Kombination von Ziffern besteht nur bei diesen Soll- lagen. Bei<B>8</B> und<B>9</B> und<B>16</B> und<B>17</B> anderseits sind die zweite und dritte Stelle des Befehls<B>0 0,</B> wäh rend die entsprechenden Ziffern der Lageinformation <B>1 1</B> sind. Da nur hier diese Kombinationen der zwei höheren Stellen vorkommen und da diese Kombi nation unabhängig von der Zahl der Ziffern zutrifft, können die Ziffern der beiden höchsten Stellen zur Steuerung eines Stromkreises verwendet werden, wel cher eine Spannung abgibt, die die Polarität de-s Fehlersignals verändert, wodurch die Unsicherheit bzw. Fehlerquelle ausgeschaltet wird.
Wenn unter Verwendung der beschriebenen Verhältnisse ein Stromkreis vorgesehen wird, welcher die Spannung, die durch den Konverter erzeugt wird, und die eine Grösse besitzt, die einer binarischen Zahl entspricht, die um eine Stelle grösser ist als die Kapazität der Ziffern der binarischen Zahl, ausser der höchsten Stelle, wird die genaue Differenzspannung entspre- chenddem Befehl und der Lage erzeugt.
Wenn bei dem gezeigten Beispiel eine binarische Spannung ent sprechend dem Wert<B>8</B> dem Stromkreis zum Sub trahieren der Lagezahl vonder Befehlszahl zugeführt wird, findet eine Umwandlung der Polarität des Fehlersignals nicht statt, so dass eine Spannung ent steht, die, direkt der Differenz zwischen den beiden Zahlen entspricht. Es sei nun auf die horizontale Reihe in der Tabelle Bezug genommen, und zwar bei der Dczimalziffer <B>3.</B> In dieser Zeile ist die Sollzahl <B>3</B> und die Istzahl <B>1.</B> Bei der Subtraktion der Lage zahl von der Befehlszahl wird eine Spannung erzeugt, die einer positiven Differenz einer Grösse von 2 ent spricht.
Bei den Dezimalzahlen 4 und<B>5</B> ergibt sich beider Subtraktion der Lagezahl von der Befehlszahl der Wert -2. Wenn nun eine positive Spannung hin zugegeben wird, entsprechend einem Wert von 4, bleibt die Fehlerspannung positiv, weil nun die Span nung entsprechend dem Wert -2 von der hinzu gefügten Spannung entsprechend einem Wert von<B>+</B> 4 ,subtrahiert wird, wodurch ein Wert von<B>+</B> 2 ent steht, welcher dem richtigen Fehlersignal entspricht.
Es -sei darauf hingewiesen, dass die Ziffer der höch- ,sten Stellle nicht als ein Teil der Lage- bzw. Befehls zahl aufgefasst werden soll, sondern lediglich aus dem Grunde mit übermittelt wird, um die Unsicherheit bzw. den Fehler zu beheben, wenn eines der beiden Register (entweder das Befehlsregister oder das Lage register) das andere an Höhe Übertrifft. Dies ist ohne weiteres verständlich, wenn -erneut die Tabelle mit den binarischen Zahlen betrachtet wird, wobei insbe sondere auf die dritte Stelle der Lage- und Befehls zahlen Bezug genommen, werden soll.
Es ist zu er sehen, dass <B>-</B> wenn diese Ziffer nur als ein Teil der binarischen Zahl betrachtet wird<B>-</B> bei den der Lage entsprechenden Zahlen<B>8, 9, 16</B> und<B>17</B> die gleichen Schwierigkeiten auftreten wie bei den Ziffern 4,<B>5,</B> 12 und<B>13.</B> Wenndaherdie Ziffer der höchsten Stelle nur als ein Teil der binarischen Gesamtzahl betrach tet wird, dann erscheint diese Unsicherheit an meh reren Punkten in dem System, es sei denn, die Gesamtzahl wird übertragen. Nur dann, wenn eine weitere Stelle als Markierung mit Übertragen wird, das heisst als eine Ziffer, die nur dazu verwendet wird, die Unsicherheit bzw. den sonst auftretenden Fehler auszuschalten, ist dieses Problem gelöst.
Wie bereits ausgeführt wurde, entspricht der Wert jeder binarischen. Zahl einem bestimmten Abstand oder einer bestimmten Verschiebung bezüglich eines gegebenen Bezugspunktes, wobei die Zahl<B>0</B> anzeigt, dass der Mechanismus sich an diesem Bezugspunkt befindet, bzw. wenn die Ziffer<B>0</B> als<B>Befehl</B> übertra gen wird, dass der Mechanismus sich zu dem 0-Punkt hinbewegen, muss. Bei dem oben gegebenen Beispiel, bei welchem angenommen wurde, dass die Befehlszahl in der linken Spalte und die Lagezahl in der rechten Spalte aufgeführt sind, bewegt sich das Gerät von der Bezugslage fort.
Es ist jedoch auch die eneegen- gesetzte Be-wegungsrichtung möglich, das heisst, dass das Gerät während des Betriebes zunächst<B>zu</B> einem Punkt wandern muss, der von der Bezugslage entfernt ist, um anschliessend wieder zu diesem zurückzu kehren. Die oben gegebene Erläuterung bezüglich der Unsicherheit und der Massnahmen, welche getroffen werden müssen, um diese Zweideutigkeit auszuschal ten, wenn nicht der gesamte binarische Befehl und die gesamte. binarische Lageangabe verwendet werden sollen, kommt bei beiden Bewegungsrichtungen vor, das heisst sowohl bei der Bewegung zu dem Bezugs punkt hin als auch bei der Bewegung von dies= weg.
Bei der Bewegung zu dem Bezugspunkt hin sind die Lage-zahlen grösser als die Befehlszahlen, da das Gerät immer den Befehlszahlen nachläuft. In die sem Fall kann angenommen werden, dass die rechte Spalte die Befehlszahlen und die linke Spalte die Positionszahlen angibt. Es sei erwähnt, dass die Un sicherheit nur bei den Zahlen 2,<B>3, 6, 7, 10, 11,</B> 14 und<B>15</B> auftritt.
Es sei weiterhin erwähnt, dass bei diesen Lagen die Ziffern der beiden höchsten Stellen gleich sind, unabhängig von den Zahlen in allen ande ren Lagen und daher das gleiche Kriterium zum Er fassen der unsicheren Stellen verwendet werden kann wie zur Erfassung der unsicheren Stellen bei der ent- ge,gengesetzten Bewegungsrichtung.
Es kann somit festgestellt werden, dass unabhängig von der Bewe gungsrichtung des Gerätes, das heisst sowohl bei einer Bewegung zu dem Bezugspunkt hin als auch von diesem weg, alle Unsicherheiten vermieden werden können, welche sonst auftreten, wenn nicht die Ge samtzahl. des binarischen Befehls bzw. der binarischen Lage übertragen wird, welche zur eindeutigen Be stimmung der Lage erforderlich wäre. Die erwähnte Unsicherheit tritt dann nicht auf, wenn die Ziffer der höchsten Stelle nicht als Element der Zahl, sondern als Anzeiger bzw. als Markierung übertragen wird.
Folgende Tatbestände sind bei einem Gerät, das nach den oben beschriebenen Grundsätzen arbeitet, zu berücksichtigen. Ein entsprechendes Gerät kann nur verwendet werden, wenn nicht die augenblicklich verwendete maximale Zahl, die durch die binarischen Ziffern gegeben ist, höchstens halb so gross ist wie die Gesamtzahl, da, wie allgerneinbekannt, bei einer binarischen Zahl durch die Zufügung einer Ziffer eine Gesamtzahl ausgedrückt werden kann, die einen doppelten Wert gegenüber der Ausgangszahl hat. Weiterhin muss die Zahl, die durch die binarische Ziffer gegeben, ist und die Lage bestimmen soll, grösser sein als die Zahlendifferenz zwischen der Be fehls- und der Positionszahl, da sonst die Lagezahl hinter die Befehlszahl um einen Betrag fallen kann, welcher zwei Lagen kennzeichnet.
Ein nach den obigen Angaben arbeitendes Gerät kann bei diesen Voraussetzungen nicht arbeiten, da es nur Unsicher heiten der Lage bezüglich einer Grösse bewältigen kann.
Die eingangs erwähnte Steuereinrichtung zeichnet sich nach vorliegender Erfindung dadurch aus, dass die maximalen Werte der Befehls- und Lagesignale zu jedem Zeitpunkt grösser sind als ein einer vorbe stimmten Nacheilung des Mechanismus gegenüber der gewünschten Stellung entsprechendes Fehlersignal, und dass e-ine Abtasteinrichtung vorgesehen ist, die auf vorbestimmte Werte der Befehls- und Lagesignale anspricht, welche die beiden am höchsten bewerteten Stellen der beiden Gruppen von Signalen darstellen, und dass weiterhin eine Korrektureinrichtung vorge sehen ist,
die von der Abtasteinrichtung gesteuert ist und eine Umkehr der Richtung des Fehlersignals ver hindert, wenn sich ein Befehls- oder Lagesignal von seinem einen Extremwert zum andern Extremwert ändert.
Die Erfindung soll anschliessend anhand einiger Amführungsbeispiele näher erläutert werden, wobei im einzelnen zeigen: Fig. <B>1</B> ein Blockdiagramm eines Steuersysterns für eine Werkzeugmaschine, Fig. 2 und<B>3 je</B> eine Tabelle<B>C</B> und P und<B>je</B> ein Spannungsdiagramm<I>e"</I> ep und e, welche die den jeweiligen Zahlen entsprechenden Analogiespan- nungen zeigen, Fig. 4 ein Schaltdiagramm der Korrekturschaltung und des Umwandlers der digital gegebenen Werte in Analogiewerte,
Fig. <B>5</B> ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kor rekturschaltung, Fig. <B>6</B> ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Um- wandlers digitaler Informationen in Analogiespannun- gen und Fig. <B>7</B> ein Schaltdiagramm eines weiteren Aus führungsbeispiels eines Korrekturstromkreises und eines Umwandlers digitaler Informationen in Ana- logiespannungen.
Bei dem in Fig. <B>1</B> gezeigten Steuersystem wird die Lage eines mit<B>1</B> bezeichneten Elernentes einer Werk- zeuginaschine durch einen Motor 2 gesteuert, der die Befehle ausführt, welche von einem Lese- bzw. Ab- tastgerät <B>3</B> geliefert werden. Das Lesegerät<B>3</B><U>nimmt</U> diese Befehlsinformationen von irgendeinem Speicher ab. Das Element<B>1</B> kann ein Teil der Werkzeug maschine sein, welches seine Lage derart verändert, dass ein Werkstück eine vorgegebene Form annimmt.
Das Element<B>1</B> kann der Schlitten einer Werkzeug- maschine# ein Werkzeughalter beispielsweise einer Drehbank oder einer Bohrmaschine sein. Das Lesen gerät<B>3</B> kann ein Abtastkopf für magnetische Bänder, eine Vorrichtung zum Abtasten von Lochkarten oder zum Abtasten von Lochstreifen oder ein Gerät sein, we!ches Informationen von einem Film abnimmt,<B>je</B> nachdem, auf welchem Medlum die Befehlsinfor mationen gespeichert sind.
Das Lesegerät<B>3</B> tastet beispielsweise aufeinanderfolgende Speicherflächen ab, oder erfasst parallele Informationen gleichzeitig und wandelt die in dem Speicher festgehaltenen Infor mationen in Spannungsimpulse um, welche über eine Leitung 4 zu einem Befehlsspeicher bzw. Register<B>6</B> übermittelt werden, welcher die Stufen<B>Co)<I>Cl,</I> C,</B> und C* aufweist. Die von dem Lesegerät<B>3</B> zu dem Re- gi!ster <B>6</B> übermittelten Informationen sind beispiels weise Zahlen in einem binarischen Code, die eine bestimmte Lage des Elementes<B>1</B> bezüglich eines Bezugspunktes angeben. Diese Information stellt den Beginn eines Ziffernblocks dar.
Ein ZiffeTnblock ist eine binarische Zahl mit so vielen Stellen, wie erfor derlich sind, um das Register von der höchstmöglichen Zahl auf<B>0</B> zurückzustellen. Die Form der dem Re gister<B>6</B> übermittelten Zahl hängt von dem verwen deten Code ab; bei dem zu beschreibenden Ausfüh rungsbeispiel wird ein zyklischer binarischer Code verwendet. Es können jedoch auch andere Codes als digitales Soll- oder Befehlssignal verwendet werden.
Wenn ein zyklischer, binarischer Code verwendet wird, speichert jede Stufe des Registers<B>6</B> eine Ziffer einer andern Stelle einer binarischen Zahl; die ge samte gespeicherte Information ist dann die von dem Lesegerät erfasste Zahl, Das Register muss die von d-.m Lesegerät<B>3</B> abgegebene Information speichern, unabhängig davon, ob die Informationen von Loch karten oder Lochstreifen abgenommen werden.
Die bei der Abtastung derartiger Speichermittel erzeugten Spannungen sind diskontinuierlich; um aus diesen Informationen ein kontinuierliches Signal zu erzeu gen, ist die Verwendung eines Registers<B>6</B> erforder- ]ich. Wenn das Speichermittel ein Band oder ein Film ist, von welchem die gespeicherten binarischen Ziffern kontinuierlich abgenommen werden können, kann auf das Register<B>6</B> verzichtet werden.
Die in dem Register<B>6</B> gespeicherten Informa tionen gelangen üb,-r mehrere Leitungen<B>7</B> zu einem Korrektur- und Konvertergerät <B>8.</B> Für jede Stufe des Registers<B>6</B> ist dabei eine Leitung<B>7</B> vorgesehen. In dem Gerät<B>8</B> wird der Befehl ermittelt, das heisst die Zahl, welche in dem Register<B>6</B> gespeichert ist, wird mit einer bin:arischen Zahl als Ist- oder Lagesignal verglichen, die in einem Register<B>9</B> gespeichert ist und di-. Lage des zu steuernden Elementes angibt. Das Register<B>9</B> ist mittels mehrerer Leitungen<B>11</B> mit dem Gerät<B>8</B> verbunden.
Die in dem Register<B>9</B> ge speicherte binarische Zahl zeigt die tatsächliche Lage des Elements<B>1</B> bezüglich des Bezugspunktes an. Die Differenz zwischen der Befehlszahl in dem Befehls register<B>6</B> und der Lagezahl in dem Lageregister<B>9</B> zeigt den Abstand des Elementes<B>1</B> gegenüber der gewünschten Lage an. Dieser Abstand des Elementes <B>1</B> gegenüber der gewünschten Lage wird durch ein Fehlersignal repräsentiert, welches in Form eines Analogiesignals das Element<B>1</B> derart steuert, dass diese Differenz bzw. der Abstand verkleinert wird.
Die in dem Lageregister<B>9</B> gespeicherte Infor mation wird durch eine die Lage des Elementes<B>1</B> ,messende Vorrichtung 12 erzeugt und dem Register<B>9</B> mittels mehrerer Leitunc:"-.n <B>13</B> zu-geführt. Die Lage- messvorrichtung 12 ist entweder mechanisch, optisch oder elektrisch mit dem Arb.-itselement <B>1</B> derart ver- bunden"dass in jedem Augenblickdiedurch die Lage- messvorrichtung 12 erzeugte Information, die in dem Lageregister<B>9</B> gespeichert wird,
eine Anzeige für die augenblickliche Lagedes Arbeitselementes<B>1</B> mit der Genauigkeit des Systems ist. Vorrichtungen 12 zur Erzeugung dieser Lageinfonnation sind allgemein be kannt; die Vorrichtung kann beispielsweisedie Form einer optischen Scheibe hab-.ii, mit mehreren konzen trischen Kreisen, von welchen jeder in mehrere dureW sichtige urA undurchsichtige Teilkreisbögen aufge teilt ist, wobei die Grösse und der Abstand zwischen den Kreisbögen in jedem der Kreise durch die Stelle der binarischen Ziffer bestimmt ist, welche durch. das Hindurchtreten von Licht durch einen speziellen kon zentrischen Kreis erzeugt wird.
Ein ähnliches System, welches ebenfalls allgemein bekannt ist, besteht aus mehreren Abnehmerorganen, welche so angeordnet sind,dass sie mit Spuren eines Speicherorgans zusam- menwirke,n, wobei die Spuren durch abwechselnd ein, ander folgende Segmente aus leitendem und nicht leitendem Material bestehen.
Die zu der Einheit<B>8</B> übermittelte Information in einem zyklisch binarischen Code wird in ein Analogie- spannungssignal umgewandelt, deren Grösse und Pola rität durch die relativen Grössen der binarischen Zahlen in den Registern<B>6</B> und<B>9</B> gegeben ist.
Die Differenzspannung, welche das Fehlersignal des Systems darstellt, erscheint an der Leitung 14, gelangt über eine Kombinationsschaltung<B>16</B> und eine Leitung<B>17</B> zu einem Motorsteuerstromkreis <B>18.</B> Der Motorsteuerstromkreis <B>18</B> steuert die Richtung und die Drehgeschwindigkeit des Motors 2, welcher mit dem Antrieb des Arbeitselementes<B>1</B> verbunden ist, über eine mechanisch.- Kupplung<B>19.</B> Die Richtung des Antriebes ist dabei derart, dass die von der Lage- niessvorrichtun- 12 ermittelte Zahl näher an die in dem Register<B>6</B> gespeicherte Befehlszahl herankommt.
Der Motor 2 kann weiterhin einen Tachometer- generator 21 antreiben, welcher ein Rückkopplungs- Geschwindigkeitssignal über eine Leitung 22 der Kombinierschaltunor <B>16</B> zuführt, so dass die an der <B>9</B> Leitung<B>17</B> erscheinende Fehlerspan-nung um einen Faktor herabgesetzt wird, der von der Zunahme der Geschwindigkeit des Motors 2 abhängt, wodurch die Spannung an der Leitung<B>17</B> abnimmt.
Wenn der Motor sich einer korrekten Lage nähert, vermindert sich das Lagefehlersignal 14, so dass die Drehge schwindigkeit abnimmt, wenn das Element<B>1</B> sich der gawünschten Lage nähert.
Wie bereits ausgeführt, ist die binarische Zahl, welche normalerweise in digitalen Servosystemen ge- speichert werden muss, um die gewünschte Genauig keit bezüglich einer vorgeschriebenen Verlagerung -einzuhalten, sehr gross. Wenn die Gesamtverschie# bung das gesteuerten Eleinentes im Mechanismus <B>60</B> cm ist und die erforderliche Genauigkeit 2,5/", mm beträgt, sind fünfzehn binarische Ziffern als Befehls zahl erforderlich und<B>15</B> Ziffern für die, Lage, um die gewünschte Genauigkeit einhalten zu können.
Jede binaxische Zahl, die durch fünfzehn binarische, Ziffern gegeben ist, entspricht einer bestimmten Lage des Elementes<B>1</B> bezüglich des Bezugspunktes. Da die Genauigkeit<B>2,5/1..</B> mm beträgt, muss für jedes der artige Teilstück eine bestimmte Zahl gegeben sein und, da das Werkstück<B>60</B> cm lang ist, müssen 24<B>000</B> Lagen einschliesslich der Nullage wiedergegeben wer den können. Diese Zahl der erforderlichen binarischen Ziffern wird nun herabgesetzt, da bei der Verwendung von fünfzehnstelligen binarischen Ziffern auch die von dem Lesegerät<B>3</B> erfassten Speichermittel fünfzehn diskrete Angaben pro Befehlszahl übermitteln müssen.
Ferner muss das Lesegerät gegebenenfalls an fünf zehn verschiedenen Stellen gleichzeitig abtasten. Weiterhin muss in diesem Fall das Register<B>6</B> fünf zehn Ziffern speichern können, die Lagemessvorrich- tung 12 fünfzehnst-,llige Ziffern,erfassen und die Ein heit<B>8</B> muss aus zwei fünfzelinstelligen Ziffern ein Analogiefehlersignal erzeugen.
Es wird nun angestrebt, das Erfordernis für der artige Speichermittel zu vermindern und die Grösse der zu verarbeitenden Zahlen derart herabzusetzen, dass nur noch die vorbestimmte Differenz zwischen der Befehls- und der Lageinformation bewältigt wer den muss. Es sei lediglich zu Erläuterungszwecken an genommen, dass das Arbeitselement zu keinem Zeit punkt um mehr als 5/1.. mm hinter der gewünschten Lage. zurückbleibt;
dies bedeutet, dass die, binarisch gegebene Information, die in dem System gegebenen falls gespeichert werden muss, lediglich so viele Ziffern enthalten muss, dass die binarische Zahl 2 wieder gegeben werden kann. Es müssten demnach nur zwei binarische Ziffern pro Zahl gespeichert werden. Aus Sicherheitsgründen werden bei dem zu beschreiben den Gerät drei binarische Ziffern pro Befehls- und Lagezahl verwendet.
In Fig. 2 zeigt die linke Kolonne<B>C</B> von Zahlen die aufeinanderfolgenden Ziffern des Befehlsregisters <B>6,</B> und die rechte Kolonne P die aufeinanderfolgen- den Zahlen das Lageregisters<B>9,</B> wobei die in einer horizontalen Reihe gelegenen Ziffern einander ent sprechen und die Differenz C-P von zwei Dezimal zahlen auftritt.
Die linke graphische Darstellung e, von treppenförmigen Spannungen entspricht der Analogiespannung der Befehlszahlen<B>C,</B> die rechte treppenförinige Spannung ep der Analogiespannung P in dem Lageregister, während die rechte Spalte e" die Spannungsdifferenz zwischen den beiden treppenför- migen Spannungen wiedergibt.
Die Figur entspricht dem Fall, dass sich das Arbeitselement<B>1</B> von der Bezugslage wegibewegt. Die binarischen Zahlen, wel- che durch die Ziffer in den senkrechten Spalten C(" C, <I>und</I><B><U>C,</U></B> gegeben sind, entsprechen einer gewünsch ten Lage des Arbeitselementes, während die Ziffern in der senkrechten Spalte<B>C *</B> den Wechsel des zykli schen Codes in den anderen Stufen des Registers bildet und dazu verwendet wird, eine Doppeldeutig- keit infolge der Wiederholung des zyklischen Codes in den Stufen<B><I>Co, C,</I></B><I> und<B>C.,</B></I> des Registers zu ver meiden.
Entsprechend sind äie binarischen Zahlen in dem Lageregister durch die Ziffern Po, <I>P,</I> und<U>P,</U> gcgeben, welche die tatsächliche Lage des Arbeits- eleinentes wiedergeben. Wenngleich die P*-Ziffer einen Teil des zyklischen binarischen Codes bildet, wird sie nicht als ein Teil der die Lage kennzeich nenden Zahl betrachtet, sondern entspricht der Ziffer <B><I>C</I> 1</B> und dient zur Vermeidung von Fehlern.
Die den Zahlen in der Befehls- und Lagekolonne entsprechen den Analogie-spannungen sind also in den vertikal auf getragenen, treppenförmigen Spannungsdiagrammen e, und ep wiedergegeben, während das Diagramm e" einer Analogiespann#ung entspricht, deren Grösse und Polarität eine Anzeige für die Differenz zwischen den Spannungen e, und ep ist. Es sei angenommen, dass sich der Arbeitstisch von dem Bezugspunkt weg bewegt, so dass die Zahlen in dem Befehls- und dem Lageregister nach unten zunehmen, wobei die Zahl in dem Lageiregister hinter der Zahl in dem Befehls register zurückbleibt.
Es sei weiterhin angenommen, dass, wenn sich der Arbeitstisch von der Bezugslage wegbewegt, die Fehlerspannung zum entsprechenden Antrieb des Motors negative Polarität besitzen muss.
Anschliessend sollen die Spannungsdiagramme e, und ep näher erläutert werden. Die treppenförmigen Spannungswellen wiederholen sich, wobei die Zahl der Stufen in dieser Welle durch die maximale Zahl gegeben ist, welche:durch die in den Registern spei cherbaren Ziffern maximal wiedergegeben werden kann, jedoch ausser der der höchsten Stelle en#tspre- chenden Ziffer. Wenn wie bei dem zu beschreibenden Beispiel dreiziffrig,-, binarische Zahlen verwendet werden, ist die höchsterreichbare bin#arische Zahl<B>7,</B> während die minimale Zahl selbstverständlich<B>0</B> ist.
Die in dem Register gespeicherte Zahl erhöht sich schrittweise auf die Maximalzahl<B>7</B> und kehrt dann auf<B>0</B> zurück, wobei jede Zahl eine bestimmte Lage ineinein gegebenen Verstellbereichabschnitt, das heisst in einem gegebenen Block vort möglichen Lagen be stimmt; die Zahl ist jedoch keine Anzeige für eine bestimmte Lage in dem gesamten, von dem Arbeits element<B>1</B> erreichbaren Bereich.
An denjenigen Stellen, an denen die Befehlszahl infolge übertrag zur nächst höheren nicht mitgelieferten Stelle kleiner als die Lagezahl wird, das heisst infolge des überganges von einem Bereichabschnitt bzw. Block zu dem nächsten Block, tritt eine Zweideutigkeit auf, wenn keine Mass nahmen zur Korrektur getroffen werden; die Maschine würde dann zwischen vier Befehlszahllagen oszillie ren, da diese unter Berücksichtigung der bei dem System auftretenden, erwarteten Differenz ausreichen, die Polarität der Fehlerspannung umzukehren. Dieser Effekt kann durch den Vergleich der drei Spannungsdiagramme<I>e" e,</I> und e" ohne weiteres ersehen werden.
Solange die Spannung e, grösser als die Spannung e, ist, ist die Diffe-renz positiv; wenn <B>jedoch</B> die Spannung e, von dem Wert<B>7</B> auf den Wert<B>0</B> absinkt und die Spannung ep dem Wert<B>6</B> entspricht, ist die Differenz zwischen den Lage- und Befehlsspannungen<B>-6</B> statt +2.
Um diese Zwei deutigkeit bzw. diese Spannungsumkehr zu vermei den, wird die zusätzliche Ziffer C* bzw. P* sowohl in dem Befehls- bzw. auch in dem Lageregister mit übertragen, wobei diese Ziffern in Zusammenhang mit den Ziffern<B>C,</B> und P, dazu verwendet werden, eine dem positiven binarischen Wert von<B>8</B> entspre chende Spannung dem Konverter-Stromkreis zuzu fügen, so dass der Wert<B>6</B> vondem positiven Wert<B>8</B> subtrahiert wird und eine Spannung von<B>+</B> 2 entsteht, was der Spannung entspricht, die während des rest lichen Betriebes des Systems erzeugt wird.
Das System muss fehlerfrei arbeiten, unabhängig davon, ob sich der Arbeitstisch von der Bezugslage weg- oder auf diese zubewegt. Zur Erläuterung der letzteren Möglichkeit sei nun auf Fig. <B>3</B> Bezug ge nommen. In Fig. <B>3</B> entsprechen die angegebenen Werte dem Fall, dass sich der Arbeitstisch auf die Bezugslage zu bewegt. In diesem Fall nimmt der Wert der Zahlen ab und die Befehlszahlen müssen daher in den Tabellen von unten nach oben gelesen wer den. Da die Lagezahl hinter der Befehlszahl zurück bleibt, ist die Zahl in den Lageregistern immer grösser als die Zahl in dem Befehlsregister.
Da die Zahl in dem Lageregister grösser ist als die Zahl in dem Befehlsregister, ist das Fehlersignal normalerweise negativ, so dass, wenn die Zahl in dem Befehlsregister grösser wird als die Zahl in dem Lageregister, ein positives Signal erzeugt werden muss, dessen Grösse eine Anzeige für die positive binarische Zahl<B>6</B> ist. Um die Möglichkeit auszuschliessen, dass ein positives Signal erzeugt wird, werden die Ziffern<B>C<I>*,</I></B><I> P<B>*, C,</B></I> und P, überprüft und gegebenenfalls eine Spannung entsprechend einem Wert von<B>-8</B> erzeugt, so dass die Differenzspannung von<B>+ 6,</B> wenn sie von<B>- 8</B> sub trahiert wird, den Spannungswert von -2 ergibt, was der korrekten Spannung entspricht.
Fig. 4 zeigt ein Schaltbild einer Korrektur- und Umwandlungs- bzw. <B>-</B> Konvertereinrichtung, welches die binarischen Werte in Analogiewerte umwandelt. Bei dieser Figur ist<B>jede</B> Stufe des Befehlsregisters<B>6</B> (Fig. <B>1)</B> mit einer eigenen Eingangsklemme <B>30</B> ver bunden, von welcher jeder mit dem Bezugszeichen der Stufe versehen ist, von welcher er die Informa tion erhält.
In ähnlicher Weise ist ein zweite Gruppe von Klemmen<B>31</B> vorgesehen, von welchen jede mit dem Bezugszeichen der Stufe des Lageregisters<B>9</B> (Fig. <B>1)</B> versehen ist, von welcher er eine Information erhält. Der Anschluss <B>C2</B> der Klemme<B>30</B> ist über einen Widerstand<B>33</B> mit dem Widerstandswert R mit einer SammeIleitung <B>32</B> verbunden, während die Anschlüsse Ci und C, über Widerstände 34 und<B>35</B> mit der Sammelleitung<B>32</B> verbunden sind, welche einen Widerstandswert von 2R bzw. 4R besitzen.
Diese Anordnung ist bei Konvertern von digitalen auf Analogiesignale üblich; sie begründet sich auf die Tatsache,dass jede binarische Ziffer ein Gewicht hat welches doppelt so gross ist wie die Ziff, er der nächst- niederen Stedle. Wenn sämtlichen Klemmen<B>30</B> die gleiche Spannung zugeführt wird, ist die, an der Sem melleitung<B>32</B> erscheinende Spannung eine Summen spannung, die den entsprechenden Werten der bina rischen Informationen entspricht, bezogen auf eine Spannung entsprechend dem binarischen Wert<B>1.</B> Eine an der Klemme<B>C,</B> übermittelte Spannung wird entsprechend um einen Widerstandswert R vermin dert,
während eine an die Klemme<B>C,</B> übermittelte Spannung entsprechend um einen Widerstandswert 2R vermindert wird, das heisst die resultierende, Span nung ist halb so gross wie die Spannung, die über einen Widerstand mit dem Wert R übermittelt wird.
Die an der Sammelleitung<B>32</B> erscheinendenspan- nungen von den Anschlüssen<B><I>Co, C,</I></B> und<B>C,</B> summie ren sich an dein Widerstand<B>37</B> und gelangen zu einem Ausgangskontakt<B>38,</B> bezeichnet mit e. Die Anschlüsse P., Pl und P, sind über Widerstände 41 mit den Werten 4R, 2h und R mit der Sammell- leitung <B>39</B> verbunden. Diese Anordnung ist somit identisch mit der Anordnung zum Umwandeln der binarisch gegebenen Befehlsinformationen. Die auf die Sammelleitung<B>39</B> übermittelten Spannungen er scheinen an einem Widerstand 43.
An den S,2mriel- leitungen <B>32</B> und<B>39</B> stehen somit Spannungen, deren Grössen den binarischen Zahlen entsprechen, die in den Registern<B>6</B> und<B>9</B> gespeichert sind. Wenn an die Anschlüsse<B>30</B> und<B>31</B> positive Spannungen über mittelt werden, würden die an den Leitungen<B>32</B> und <B>39</B> erscheinenden Spannungen sun=ert statt sub trahiert. In der Sammelleitung<B>39</B> ist daher eine, Um kehrstufe 42 vorgesehen, so dass an dem Widerstand 43 eine negative Spannung erscheint, welche die gleiche Höhe besitzt wie die positive Spannung, die an dem Widerstand 43 erschiene, wäre er direkt mit der Leitung<B>39</B> verbunden.
Die beiden Spannungen werden somit an einem Widerstand 44 subtrahiert, der mit einem Bezugspotential, beispielsweise Masse, verbunden ist. Die an der Ausgangsklemme<B>38</B> er scheinende Spannung besitzt somit eine Grösse, die durch die relative Grösse der binarischen Zahlen in den Registern<B>6</B> und<B>9</B> gegeben ist, wobei die Pola rität davon abhängt, welche von diesen beiden Zahlen grösser als die andere ist. Wenn die Zahl in dem Befehlsre,gister grösser ist, ist die Spannung an der Ausgangsklemme<B>38</B> positiv, wenn hingegen die Zahl in dem Lageregister<B>9</B> grösser ist, ist die an der Klemme<B>38</B> erscheinende Spannung negativ.
Ausser in den Fällen, bei welchen die Zweideutigkeit auf tritt, ist die absolute Grösse der Spannung an der Ausgangsklemme<B>38</B> äquivalent dex Fehlerspannung. Infolge einer logischen Korrektureinrichtung (iin fol genden auch Korrekturstromkreis genannt) 46 ist dies auch in den Bereichen der Zweideutigkeit zutreffend. Der Korrekturstromkreis 46 besitzt eine erste<B>UND-</B> Sperre 47 mit zwei Eingängen und eine zweite, zwei Eingänge aufweisende UND-Sperre 48.
Die Aus gangszeiten beider UIND-Sperren 47 und 48 sind mit der ODER-Sperre 49 verbunden., deren Ausgangs spannung jeweils einem Eingang einer dritten und einer vierten UND-Sperre <B>51</B> bzw. <B>52</B> übermittelt wird. Die Einganassi)annunzen für die UND-Sperre 47 wird der C*-Stufe des Befehlsreigisters <B>6</B> und der P#'-Stufe des Lag"rcgisters entnommen. Die Polarität der Spannung der P-Stufe, die zu der Sperre 47 übermittelt wird, wird in ihrer Spannung umgekehrt.
Diese umgekehrte Spannung soll mit T* bezeichnet werden, wobei der Querstrich die Polaritätsumkehr bedeuten soll. Eine Folge dieser Polaritätsumkehr ist, dass, wenn die P-'-":-Stufe die binarische Ziffer<B>0</B> ent hält, die zu der UND-Sperre 47 gelangende Spannung positiv ist, während, wenn die binarische Stufe<B>1</B> in dieser Stufe gespeichcrt ist, die zu der UND-Sperre 47 gelangende Span,#nung, <B>0</B> ist. Diese Umkehr kann dadurch bewirkt werden, dass die von dem Register kommende Spannung durch eine Umkehrstufe 45 ge leitet wird.
Die Eingänge der Sperre 48 sind mit der P'--' -Stufe des Lageregisters und über eine Umkehr stufe mit der C*-Stufe des Befehlsregisters verbun den. Die UND-Sperrc <B>51</B> erhält zusätzlich zu der Ausgangsspannung, der ODER-Sperre 49 die Span nung der Stufe P., des Lageregisters, während die andere EingangssAte der UND-Sperre <B>52</B> mit der Stufe P, des Befehlsregisters<B>6</B> verbunden ist.
Es sei erneu-t auf Fig. 2 Bezug genommen, und zwar auf die Bereiche der Unsicherheit. Wie aus den graphischen Darstellungen ersehen werden kann treten diese Zweideutigkeit= bei den Dezimalzahlen <B>0, 1, 8, 9, 16</B> und<B>17</B> auf. Bei diesen Zahlen sind jeweils nur zwei Einer in den C--'--, P*-, C"- und P.- Stufen vorhanden, wobei die Ziffern. in diesen Stufen verschieden sind. Wenn beispielsweise das Lage register die binarischen Zahlen<B>0</B> und<B>1</B> oder<B>16</B> und <B>17</B> speichert, enthalten die Stufen<U>P"</U> und P* Einer und die Stufen<B><U>C.,</U></B> und<B>C\</B> Nullen.
Unter diesen Vor- aussetzunggen ist das Signal C;-, welches in Fig. 4 zu der Sperre 48 gelangt, positiv und auch das Signal P* positiv, welches der gleichen Sperre übermittelt wird, so dass ein Signal durch die ODER-Sperre 49 zu einem Eingang der UND-Spcrre <B>51</B> und<B>52</B> gelangt.
Da die Spannung P, positiv und die Spannung<B><U>C.,</U></B> negativ ist, gelangt eine Spannung lediglich durch die Sperre<B>51</B> zu einem Widerstand<B>53,</B> dessen Wider standswert #'2R entspricht und somit zu der Sam- melleitung <B>32.</B> Da der Wert des Widerstandes 531/2R ist, ist die Spannung, die über die Sperre<B>51</B> zu der Sammelleitung<B>32</B> gelangt, zweimal so gross wie die Spannung, die über den Anschluss <B>C,</B> zugeführt wird, das heisst,die Spannunc", die von der Stufe<B><U>C,</U></B> erzeugt wird, so dass die durch den Widerstand<B>53</B> erzeugte Spannung dem binarischen Wert von<B>8</B> entspricht.
Da in dieser Lage die an dem Ausgang<B>38</B> erschei nende Spannung ohne den Korrekturstromkreis<B>-6</B> sein würde, wird durch die Zufügung einer dem bi- narischen Wert von<B>+ 8</B> entsprechende Spannung eine Ausgangsspannung erzeugt, die dem binarischen Wert von<B>+</B> 2 entspricht. Es seien nun die Bedin gungen betrachtet, die auftreten, wenn die den bina rischen Werten<B>8</B> und<B>9</B> entsprechenden Werte in den Registern o,-zspeichert sind und die Ziffern P", P*-", <B><I><U>C.,</U></I></B> und C* übermittelt werden.
Die C*-Stie speichert den Wert<B>1,</B> die Stufe P, speichert ebenfalls den Wert<B>1,</B> während die anderen im vorliegenden Zusammenhang zu untersuchenden Stufen<B>C.,</B> und P* den Wert<B>0</B> speichern. Wenn die Stufe C* den Wert<B>1</B> und die Stufe, P* den Wert<B>0</B> speichert, so dass die Spannung P* positiv ist, gibt die UND-Sperre 47 eine positive Spannung ab und die ODER-Sperre 49 zu<B>je</B> einem Eingang der Sperren<B>51</B> und<B>52</B> ein Signal.
Die Stufe<U>P,</U> des Lageregisters enthält ein positives Signal, so dass durch die Sperre<B>51</B> und den Widerstand<B>53</B> eine Spannung auf die Sammelleitung <B>32</B> gelangt. Bei keinen andern in den Registern ge speicherten Werten ist eine Kombination von Ziffern der b-.zeichnenden Stufen möglich, die die Weiter gabe einer Information durch die Sperren<B>51</B> und<B>52</B> hindurch bewirkt. Es seien nun die Verhältnisse bei Bewegung des Elementes<B>1</B> auf die Bezugslage hin untersucht, wobei die Fig. <B>3</B> und 4 zur Erläuterung herangezogen wer den. Eine Zweideutigkeit würde auftreten, wenn das Befehlsregister die binarischen Zahlen<B>6, 7,</B> 14 und <B>15</B> speichert.
Zu den Zeiten, in denen das Befehls register die binarischen Zahlen<B>6</B> oder<B>7</B> speichert, speichert die Stufe P* die binarische Ziffer<B>1</B> und die Stufe<B>C.,</B> die binarische Ziffer<B>1</B> und die anderen bezeichnenden Stufen C*-" und P2 die Ziffer<B>0.</B> Unter diese-n Voraussetzungen sin#d die Eingangsleitungen P'-" und ##* zu der Sperre 48 erregt, so dass ein Eingangsimpuls zu<B>je</B> einem der Eingänge der Sper ren<B>51</B> und<B>52</B> durch die ODER-Sperre 49 über mittelt wird.
Da weiterhin die Leitung (#, zu der Sperre<B>52</B> erregt ist, gelangt eine Spannung über den Wi & rstand 54 zu der Leitung<B>39.</B> Der Wider stand 54 besitzt einen Wert von R/2, so dass zu der Sammelleitung eine Spannung mit dem binarischen Wert<B>8</B> übermittelt wird, welche durch die Um kehrstufe 42 umgekehrt wird, so dass ein Wert von <B>-8</B> an dem Widerstand 44 erscheint und die Span nung an dem Ausgang<B>38</B> den korrekten Wert von -2 statt<B>+ 6</B> annimmt. In ähnlicher Weise gelangt, wenn in dem Befehlsregister die binarischen Ziffern.
14 oder<B>15</B> gespeichert sind, eine positive Spannung durch die Leitungen C* und F* zu der Sperre 47, so dass die Sperre<B>52</B> geöffnet ist und eine entspre chende Spannung auf die Sammelleitung<B>39</B> über tragen wird.
Das dargestellte System ist somit un abhängig von, der Beweigungsrichtung des Arbeits elementes<B>1</B> und trotz der verminderten Speicher kapazität der Befehls- und Lageregister<B>6</B> bzw. <B>9</B> in der Lage, die Lage des Arbeitstisches oder eines anderen beweglichen Teils mit der gewünschten Ge nauigkeit zu steuem. Bei dem Korrekturstromkreis 46 der Fig. 4 werden auf jeweils eine der beiden Sammelleitungen Korrekturspannungen übermittelt, wenn ein Bereich von falscher Fehlersignalbildung (sog. Zwei- oder Mehrdeutigkeit) bei den binarischen Zahleen besteht.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel, welches in Fig. <B>5</B> dargestellt ist, werden Korrekturspannungen auf beide Sammelleitungen<B>32</B> und<B>39</B> immer über tragen, ausser wenn die Zweideutigkeit erfasst wird, in welchen Fällen die Korrekturspannung von einer der beiden Sammelleitungen entfernt wird. Der in Fig. <B>5</B> dargestellte Korrekturstromkreis ist mit 461 bezeichnet, Er besitzt eine erste ODER-Sperre <B>56,</B> deren Ausgang zu einem ersten Eingang einer UND- Sperre <B>57</B> übermittelt wird.
Der Stromkreis 46'<B>be-</B> sitzt eine zweite ODER-Spe-tre <B>58,</B> deren Ausgang mit dem zweiten Eingang der UND-Sperre <B>57</B> ver bunden ist. Der Ausgang der UND-Sperre <B>57</B> ist mittels der Leitung<B>60</B> mit<B>je</B> einem Eingang der ODER-Sper#re <B>59</B> und<B>61</B> verbunden. Der Ausgang der ODER-Sperre <B>59</B> ist über den Widerstand<B>53</B> mit der Sammelleitung<B>32</B> verbunden, während der Aus gang der ODER-Sperre <B>61</B> über den Widerstand 54 mit der Sammelleitung <B>39</B> verbunden ist.
Die Ein gangsleitungen zu der ODER-Sperre <B>56</B> sind mit C* und T* bezeichnet und sind mit der Stufe C* des Befehlsregisters<B>6</B> bzw. über die Umkehrstufe 45' mit der Stufe P* des Lageregisters<B>9</B> verbunden. Die ODER-Sperre <B>58</B> besitzt zwei Eingangsleitungen, die mit #Ü* und P* bezeichnet sind und die über eine Umkehrstufe 45' mit der Stufe C* des Befehls registers bzw. mit der Stufe P* des Lageregisters ver bunden sind.
Die ODER-Sperre <B>59</B> besitzt eine zweite Eingangsleitung, die mit E., bezeichnet ist und über eine Umkehrstufe an die StGfe, <B>C,</B> des Befehls registers<B>6</B> angeschlossen ist, während die, ODER- Sperre <B>61</B> eine zweite Eingangsleitung besitzt, die mit P, bezeichnet ist und über eine Umkehrstufe mit der Stufe P, des Lageregisters<B>9</B> verbunden ist.
Aus Fig. 2 kann entnommen werden, dass in den Teilen 2,<B>3</B> des Befehls- und Lageregisters die Stufen C2 und P2 die Werte<B>0</B> speichern, so dass bei der in Fig. <B>5</B> gezeigten Schaltung bei den ODER-Sperren <B>59</B> und<B>61</B> ein Eingang eine positive Spannung führt, so dass durchdie Widerstände<B>53</B> und 54 Spannungen auf die Sammelleitungen <B>32</B> und<B>39</B> übertragen wer den.
In den Teilen 4 bis<B>7</B> der Tabelle für das Be fehls- und das Lageregister in Fig. 2 enthalten die Stufen C* und P* die Werte<B>0,</B> so dass durch beide ODER-Sperren <B>56</B> und<B>58</B> eine Spannung zu der UND-Sperre <B>57</B> gelangt, die eine Spannung durch die Sperre<B>59</B> und<B>61</B> zu den Sammelleitungen<B>32</B> und<B>39</B> übermitteln.
Es sei erwähnt, dass in den ersten beiden Zeilen oder Reihen<B>0, 1</B> der Register tabellen in Fig. 2 die Stufe<B>C,</B> des Befehlsregisters die Werte<B>0</B> enthält, so dass die Sperre<B>59</B> eine Span nung weitergibt, während die Stufe P2 des Lage registers den Wert<B>1</B> enthält, so dass keine Spannung zu der ODER-Sperre <B>56</B> gelangt und somit keine Spannung über die ODER-Sperre, <B>61</B> zu der Sammel leitung<B>39</B> gelangen kann.
Bei diesem Punkt der Zweideutigkeit erhält lediglich die Sammelleitung <B>32</B> eine Kompensationisspannung. In den Reihen<B>8, 9</B> der Tabellen der Fig. 2 wird die Leitung 'E, zu der Sperre<B>59</B> erregt, da in dem Register<B>C,</B> der Wert<B>0</B> gespeichert ist; da jedoch die Stufe P2 die binarischen Werte<B>1</B> speichert und die ODER-Sperre <B>58</B> nicht erregt ist, ist die ODER-Sperre <B>61</B> blockiert, so dess keine Spannung zu der Sammelleitung <B>39</B> gelangen kann.
Eine ähnliche Analyse kamidurchgeführt, wer den, wenn die Tabellen und graphischen Darstellun gen der Fig. <B>3</B> ist Betracht gezogen werden; es<U>kann</U> dannergehen werden, dass die Sammelleitungen <B>39</B> in den Bereichen der Zweideutigkeit allein eine, Span nung übertragen erhält, während in allen übrigen Fällen beide Sanimelleitungen eine, Spannung über tragen erhalten. Es ist somit zu ersehen, dass verschie den-, Wege möglich sind, um die Fehlerspannung zu korrigieren.
Der in Fig. 4 gezeigte Konverter zur Umwandlung von digital gegebenen Informationen in Analogie- signale ist nicht der einzige, welcher bei dem be schriebenen System angewendet werden kann. In Fig. <B>6</B> ist ein weiterer derartiger Konverter dargestellt. Bei diesem System sind die Stufen<B>C., C,</B> und<B>C,</B> des Befehlsregisters<B>6</B> (Fig. <B>1)</B> mit den Anschlüssen<B>62</B> des Konverters verbunden, wobei jeder dieser An schlüsse<B>62</B> über einen bestimmten Widerstand<B>63</B> mit der Sammelleitung 64 verbunden ist.
Die ver schiedenen Werte der Widerstände<B>63</B> sind wiederum so bemessen, dass die von dem BefehLsregister <B>6</B> über die Anschlussklemme Ci auf die Sammelleitung 64 übertragene Spannung halb so gross ist wie die über die Klemme<B><U>C,</U></B> und doppelt so gross wie die üb--r die Klemme<B>C,</B> übermittelte Spannung. Die Stufen des Lageregisters sind mit Anschlussklemmen <B>66</B> verbun den, dieüber Widerstände<B>67</B> an die Sammelleitung 64 angeschlossen sind.
Die Widerstände<B>67</B> sind ül gleicher Weise, bemessen. Die Sammelleitung 64 ist mit der Ausgangsklemnie <B>68</B> verbunden. Die An schlüsse<B>66</B> sind so angeschlossen, dass sie von deni Lageregister<B>9</B> negative Spannungen erhalten.
Bei dem in Fig. 4 gezeigten Stromkreis wurden dein Kon verter positive Spannungen zu.geführt, sowohl von dem Befehls- als auch von dem Lageregister, so dass die Spannungen unabhängig voneinander summiert wurden undeine der summierten Spannungen umge kehrt wurde, so dass eine Subtraktion stattfand.
In dem Stromkreis der Fig. <B>6</B> sind die von dem Befehls register zugeführten Spannungen positiv, während die von dem Lageregister zugeführten Spannungen ne.ga- tiv sind, so dass eine direkte Summation der Span-nun- gen möglich ist, da die Spannungen eine entgegen gesetzte Polarität besitzen und sich direkt subtrahie ren.
Der Korrckturstromkreis <B>69,</B> der ini Zusammen hang mit dem Konverter der Fig. <B>6</B> verwendet werden kann, kann entweder der in Fig. 4 oder der in Fig. <B>5</B> dargestellte Korrekturstromkreis sein, jedoch mit dem Unterschied, dass die Leitung T* nun P* wird und die Leitung P* zur Leitung P* wird, da die negative Spannung nun die normale Spannung ist, die von dem Lageregister ausgegeben wird, wäh rend die positive Spannung die umgekehrte Span nung ist.
Schliesslich muss noch eine weitere Ver änderung vorgenommen werden, da nur eine emzige Sammelleitung 64 statt der zwei Sammelleitungen<B>32</B> und<B>39</B> vorgesehen ist. Da die Umkehrstufe nicht mehr verwendet wird und der Korrekturstromkreis<B>69</B> nur positive Spannungen verarbeiten kann, muss eine Umkehrstufe<B>71</B> in die negative Korrekturausgangs- leitung des Korrekturstromkreises<B>69</B> eingeschaltet werden. Wenn die Umkehrstufe<B>71</B> in der Ausgangs leitung des Korrekturstromkreises vorgesehen ist, ist die Spannung an der unteren Ausgangsleitung des Kreises<B>69</B> negativ, während die obere Leitung posi tiv ist.
Bei den Digital- und Analogiestromkreisen, die bisher beschrieben worden sind, repräsentieren alle Spannungen beider Register binarische Einheiten. Solche Systeme bedingeln möglicherweise Fehler in folge deir Änderung der Werte der die Spannungen bestimmenden Widerstände, infolge Änderung der Spannungen, die den Widerständen zugeführt werden, welche Änderungen auf die nicht konstanten Röhren- kenndaten und auf Schwankungen der Spannung der Anodanspannungsquelle zurückzuführen sind.
Wenn ausser-ordentliche Genauigkeit erforderlich ist, die in folge der unkontrollierbaren Änderungen der ver schiedenen Spannungen und Kreisparameter bei den bisher gezeigten Anlagen nicht notwendigerweise gegeben ist, kann der in Fig. <B>7</B> gezeigte Konverter für digital gegebene Werte auf Analogiespannungen ver wendet werden.
Der Zweck dieses Stromkreises be steht darin, bei der Spannungssummation die Span nungen auszuschalten, welche Ziffern der gleichen Stelle in beiden Registern entsprechen und den glei- che,n Wert aufweisen, so dass nur die Spannungen verwendet und subtrahiert werden, welche Ziffern werten entsprechen, die keinem Wert in dem anderen Speicher entsprechen. Es sind UND-Sperren <B>U,</B> UM- KEHR-Sperren <B>N</B> und ODER-Sperren <B>0</B> vorhanden.
In Fig. <B>7</B> sind die Stufen C., Cli C, und C* des Be fehlsregisters mit den Eingangsklemmen<B>72</B> des Kon- vorters verbunden und die Stufen P., Pl, P, und P* des Registers<B>9</B> mit den Eingangsklommen <B>73.</B> Jede der Eingangsklemmen<B><I>C., C,</I></B> und<B>C,</B> ist über eine UND-Sperre 74 mit einem Ende eines Widerstandes <B>76</B> verbunden, dessen anderes Ende an eine Sammel leitung<B>77</B> angeschlossen ist.
Der Wert des Wider standes<B>76</B> zwischen der Eingangsklemnie Ci von den Eingängen<B>72</B> und der Sammelleitung<B>77</B> besitzt einen Wert, der zweimal so gross ist wie der Widerstand<B>76</B> zwischen der Eingangsklemme<B>C,</B> und der Sammel leitung<B>77</B> und halb so gross wie der Widerstand zwi schen der Eingangsklemme<B>C,</B> und der SammelIeitung <B>77.</B> Die Anordnung der relativen Werte der Wider stände<B>76</B> entspricht somit den relativen Werten der Widerstände<B>33</B> in Fig. <B>6</B> und besitzt die gleiche Auf- gabe. Jeder der Anschlüsse<B>73,
</B> das heisst die An- schlüss#e PO' Pl und P., ist über eine eigene UND- Sperre <B>78</B> mit einem Widerstand<B>79</B> verbunden, des sen anderes Ende an eine Sammelleitun,g <B>81</B> ange schlossen ist.
Die Werte der Widerstände<B>79</B> entspre chen den relativen Werten der Widerstände<B>76.</B> Sämt liche UND-Sperren 74 und<B>78</B> besitzen zwei Ein gänge, von welchen jeweils der zweit-, Eingang der Sperren<B>78</B> von<B>je</B> einem der Eingänge C,), <B><I>C,</I></B> und C", über jeweils eine Umkehrstufe<B>82</B> gespeist wird.
Der Anschluss <B>C,</B> ist über eine Umkehrstufe<B>82</B> mit dem zweiten Eingang der UND-Sperre <B>78</B> verbunden, des sen weiterer Eingang mit der Anschlussklemme P, verbunden ist. Je-de UND-Sperre <B>78</B> der Lagen P, und P2 erhält das Ausgangssignal von<B>je</B> einer Um kehrstufe<B>82,</B> deren Eingänge von den Eingangsklem men Ci bzw. <B>C,</B> gespeist werden.
Der zweite Eingang jeder UND-Sperre 74 ist mit dem Ausgang<B>je</B> einer Umkehrstufe<B>83</B> verbunden, wobei deren Eingänge von<B>je</B> einem der Eingangsklemmen<B>73</B> gespeist wer den; die UND-Sperren 74 der Stellen<B><I>C., C,</I></B> und<B>C,</B> werden von Umkehrstufen gespeist, die ein Eingangs: signal von den Anschlüssen<B>73,</B> das heisst von den Stufen P., Pl und P2 erhalten.
Der in Fig. <B>7</B> gezeigte Korrekturstromkreis ist identisch mit dem in Fig. 4 gezeigten Korrekturstromkreis, so dass er mit den glei chen Bezugszeichen wie in Fig. 4, nämlich 46, be zeichnet ist. Der einzige Unterschied zwischen dem Korrekturstromkreis 46 in Fig. 4 und in Fig. <B>7</B> be steht darin, dass die Umkehrstufe zur Erzeugung der Spannung P* als Umkehrstufe 84 und die Umkehr stufe zur Erzeugung der Spannung #7* als Umkehr- stu#fe <B>86</B> dargestellt ist.
Alle übrigen Elemente des Kürrekturstromkreises 46 tragen die gleiche Bezugs nummer wie die entsprechenden Elemente in Fig. 4. Die Funktion des Korrekturstromkreises soll hier nicht nochmals erläutert werden, da sie gleich ist wie bei der Schaltung der Fig. 4.
Wenn bei dem Konverter von digitalen 1nforma- tionen auf Analogiespannungen der Fig. <B>7</B> sowohl die Stufe P" als auch die Stufe<B>C.,</B> des Lage- bzw. Befehls registers die binarischen Mierte <B>1</B> speichern, liefert weder die UND-Sperre 74 noch die UND-Sperre <B>78</B> ein Ausgangssignal, da die Spannung<B>C.,</B> nachdem sie durch die Umkehrstufe<B>82</B> gelangt ist, kein positives Signal auf die Sperre<B>78</B> übermittelt und anderseits die Spannung P",
wenn sie die Umkehrstufe<B>83</B> ver- lässt, eine negative oder die Spannung<B>0</B> auf den Ein gang der UND-Sperre 74 übermittelt, so dass die Sper ren 74,und <B>78</B> blockiert werden. Wenn die Spannung P, positiv ist, hingegen die Spannung<B>C,</B> nicht, ist die Sperre 78,der Stelle<U>P.,</U> geöffnet, da die negative Span nung oder die Spannung<B>0</B> bei<B><U>C,</U></B> in der Umkehr stufe in eine positive Spannung umgewandelt worden ist und die UND-Sperre <B>78</B> speist, während die Span nung<U>P,</U> die andere positive Spannung darstellt, die erforderlich ist, um diese Sperre zu öffnen.
Wenn anderseits eine positive Spannung in die Eingangs klemme<B><U>C,</U></B> der Eingänge<B>72</B> gelangt, aber keine Span- nung zu der Anschlussklemme <U>P,</U> der Anschlüsse<B>73,</B> dann ist die Sperre 74 der Stelle<B>C2</B> geöffnet und eine entsprechend bernessene positive Spannung gelangt zu der S#ammelleitung <B>77.</B> Auf diesem Wege setzen sich die Analogiespannungen an den Sammelleitungen <B>77</B> und<B>81</B> aus Einzelspannungen zusammen, welche keine gleichen Werte in dem anderen Register bzw. der anderen Sammelleitung besitzen,
so dass alle Feh ler der Ausgangsspannung deswegen herabgesetzt sind, weil nur eine geringe Anzahl von Spannungen verwendet wird und die Wahrscheinlichkeit sowie das Ausmass von Fehlern erheblich herabgesetzt ist.
Es sei noch darauf hingewiesen, dass der in Fig. <B>7</B> gezeigte Stromkreis, das heisst die Verwendung von Sperren und Umkehrstufen, damit nur Spannungen summiert werden müssen<B>'</B> welche sich nicht durch eine entsprechende Spannung in dem anderen Re gister ausgleichen lassen, auch auf Stromkreise des in Fig. <B>6</B> gezeigten Typs anwenden lassen.
Wenngleich die Ausführungsbeispiele einen zy klisch binarischen Code verwenden, sei darauf hin gewiesen, dass auch andere numerische bzw. digitale Codes verwendet werden können. Fernerhin sei er wähnt, dass als elektrische Analogiewerte immer Spannungen angegeben worden,sind, wenngleich auch andere elektrische Grössen wie z. B. Ströme verwendet werden können.