DD285535A7 - Schaltungsanordnung zur lageistwertermittlung aus den relativen lagemesswerten eines wegzyklisch arbeitenden lagemesswertgebers - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Lageistwertermittlung aus den relativen Lagemeszwerten eines wegzyklisch arbeitenden Lagemeszwertgebers in getasteten Systemen mit einem Verfahrweg kleiner als ein halber Wegzyklus pro Tastzeitintervall und eignet sich besonders fuer die Anwendung an Zahnflankenschleifmaschinen. Aus dem aktuellen und dem vorangegangenen relativen Lagemeszwert wird die Wegdifferenz D errechnet und mit der der Haelfte des Wegzykluswertes z verglichen. Ist D0,5 z, wird ein Basispositionswert um einen vollen Wegzykluswert z reduziert; ist D0,5 z, wird der Basispositionswert um einen vollen Wegzykluswert z erhoeht. Liegt D innerhalb der genannten Grenzen (0,5 zD0,5 z), bleibt der Basispositionswert unveraendert. Der Lageistwert ergibt sich aus der vorzeichenbehafteten Summe des aktuellen relativen Lagemeszwertes und dem gegebenenfalls korrigiertem Basispositionswert. Figur{wegzyklisch arbeitender Lagemeszwertgeber; relativer Lagemeszwert; Lageistwertermittlung; Tastzeitintervall; Wegzykluswert; Wegdifferenz; Basispositionswert}

Description

Diese Methode der Lage-Ist-Wort-Ermittlung ist ebenfalls sehr aufwendig und außerdem noch an konstante Tastzeitintervalle gebunden, weil die Ermittlung der Geschwindigkeit bzw. des Verfahrweges im aktuellen Tastzeitintervall auf der Basis der im vorangegangenen Tastzeitintervall erreichten Geschwindigkeit erfolgt.

Ein ähnlicher Weg wird in der Patentschrift DD-PS 145435 (G 05 B-1/01) beschriften. Im aktuellen Tastzeitintervall wird die Augenblicksgeschwindigkeit aus dem neuen und alten relativen Lagemeßwert bestimmt. Diese ist fehlerbehaftet, sofern der neue relative Lagemeßwert in einem anderen Wegzyklus liugt als der alte relative Lagemeßwert. Zur Korrektur wird die Geschwindigkeitsdifferenz zum vorangegangenen Tastzeitintervall bestimmt und festgestellt, ob dieso größer oder kleiner Null bzw. größer als der halbe positive oder kleiner als der halbe negative Wegwert eines Wegzyklus pro Tastzeitintervall ist. Je nach Ergebnis wird der Wert der Geschwindigkeitsdifferenz um einen oder mehrere Wegzyklen korrigiert und daraus der Lage-Ist-Wert ermittelt. Auch diese Lösung ist nachteiligerweise an konstante Ta&tzeitintervall gebunden, weil auch hier zur Lage-Ist-Wert-Ermittlung auf die im vorangegangenen Tastzeitintervall ermittelte Geschwindigkeit zurückgegriffen werden muß. Mit den Lösungen des bekannten Standes der Technik können alle innerhalb eines Tastzeitintervalls praktisch auftretenden Verfahrwege erfaßt und daraus der Lage-Ist-Wert ermittelt werden.

Für Anwendungsfälle mit einem Verfahrweg pro Tastzeitintervall, der stets kleiner als der halbe Wegzyklus ist, wie z. B. bei Bewegungsabläufen in Zahnflankenschleifmaschinen oder bei entsprechend kurzen Tastzeitintervallen, ist der damit verbundene relativ hohe technische Aufwand jedoch nicht gerechtfertigt.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Reduzierung des Aufwandes und der Beschleunigung der Schaltabläufe zur zeitlich besseren Auslastung der Baugruppen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Lage-lst-Wert-ErmiUlung zu schaffen, die lediglich die relativen Lagemeßwerte rim aktuellen und zum vorangegangenen Tastzeitpunkt benötigt und dabei variable Tastzeitintervalle zuläßt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabeineiner Schaltungsanordnung zur Lage-Ist-Wert-Ermittlung der vorgenannten Art, in der dem Lagemeßwertgeber ein Meßwe.-tspeicher nachgeschaltet ist, der auf den Minuendeneingang eines Differenzbildners und über einen Zwischenspeicher auf dessen Subtrahendeneingang geführt ist, und in der ein den vollen Wegzykluswert enthaltender Festwertspeicher über eine erste Torschaltung mit dem negativen Richtungseingang eines Summationsregisters und über eine zweite Torschaltung mit dessen positivem Richtungseingang verbunden ist und in der ein Vergleicher verwendet wird, auf den der Differenzbildner geschattet ist und der einen Ausgang „Differenzgrößer als der halbe positive Wegzykluswert" und einen Ausgang „Differenz kleiner als der halbe negative Wegzykluswert" hat, dadurch gelöst, daß der Ausgang „Differenz größer als der halbe positive Wegzykluswert" des Vergleichers mit dem Steuereingang der ersten Torschaltung verbunden ist, daß der Ausgang „Differenz kleiner als der halbe negative Wegzykluswert" des Vergleichers mit dem Steuereingang der zweiten Torschaltung in Verbindung steht, und daß der Meßwertspeicher sowie der Ausgang des Summationsregisters auf ein Addierglied geführt sind, welches ausgangsseitig auf einen Istwertspeicher geschaltet ist. Zweckmäßiger Weise sind die vorgenannten Baugruppen und deren Verbindungsleitungen durch mindestens einen Mikroprozessor realisiert. Aus dem aktuellen und dem vorangegangenen relativen Lagemeßwert wird die Wegdifferenz errechnet und mit dem halben Wegzykluswert verglichen. Ist diese größer als dei halbe positive Wegzykluswert, wird ein Basispositionswert um einen vollen Wegzykluswert reduziert; ist die Wegdifferenz kleiner als der halbe negative Wegzykluswert, wird der Basispositionswert um einen vollen Wegzykluswert erhöht. Liegt die Wogdifferenz innerhalb der genannten Grenzen, bleibt der Basispositionswert unverändert. Der Lage-Ist-Wert ergibt sich aus der vorzeichenbehafteten Summe des aktuellen relativen Lagemeßwertes und dem gegebenenfalls korrigierten Basispositionswert.

Ausführungsbeispiel Die zugehörige Figur zeigt die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung anhand eines Blockschaltbildes. Dabei ist einem Lagemeßsystem 1, zu dem ein wegzylindrisch arbeitender Lagemeßwertgeber und eine Digitalisierungseinrichtung gehören (nicht dargestellt), ein Meßwertspeicher 2 nachgeschaltet. Der Meßwertspeicher 2 enthält

den jeweils aktuellen relativen Lagemeßwert und ist ausgangsseitig mit dem Eingang eines Zwischenspeichers 3 verbunden. Ein

Differenzbildner 4 ist mit seinem Minuendeneingang an den Ausgang des Meßwertspeichers 2 und mit seinem Subtrahendeneingang an den Ausgang des Zwischenspeichers 3 angeschlossen. Ein Festwertspeicher 5 für einen vollen Wegzykluswert ζ ist mit seinem Ausgang über eine Torschaltung 6 auf den negativen Richtungseingang eines Summationsregisters 7 und über eine Torschaltung 8 auf den positiven Richtungseingang des Summationsregisters 7 geführt. Der Differenzbildner 4 ist ausgangsseitig auf einen Vergleicher 9 geschaltet, dessen Ausgang „Differenz größer als der halbe

positive Wegzykluswer!" auf den Steuereingang der Torschaltung 6 und dessen Ausgang „Differenz kleiner als der halbe negative Wegzykluswert" auf den Steuereingang der Torschaltung 8 geführt ist.

Der Ausgang des Meßwertspeichers 2 steht weiterhin mit einem Additionsglied 10 in Verbindung, an welches außerdem das Summationsregister 7 angeschlossen ist. Der Ausgang des Additionsgliedes 10 ist mit einem Lage-Ist-Wert-Speicher 11

verbunden.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung ist wie folgt: Eine nicht dargestellte Ablaufsteuerung aktiviert die einzelnen Glieder der Schaltungsanordnung in der nachstehend beschriebenen Weise.

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Der im Lagemeßsystem 1 enthaltene Lagemeßwei tgeber stellt die erfaßten relativen Lagemeßwerte, d. h. die auf den Nullpunkt des Wegzyklus bezogenen Lagemeßwerte zum Abruf bereit. Dieser Abruf geschieht einmal während eines TasUeitintervalls, der von einem nicht dargestellten Geber ausgelöst wird. Der jeweils aktuelle relative Lagemeßwert wird nach erfolgter Digitalisierung im Meßwertspeicher 2 zeitweilig abgelegt. Vom Meßwertspeicher 2 gelangt der relative Lagemeßwert während jedes neuen TasUeitintervalls zum einen direkt auf den Differenzbildner 4, zum anderen in den Zwischenspeicher 3. Letzterer speichert ihn für die Dauer eines Tastzeitintervalls. Dadurch steht am Ausgang des Differenzbildners 4 die errechnete Wegdifferenz Δ aus dem rolativen Lagemeßwert zum aktuellen Tastzeitpunkt und dem relativen Lagemeßwert zum vorangegangenen Tastzeitpunkt.

Diese errechnete Wegdifforenz Δ wird im Vergleicher 9 bei positiver Wegdifferenz Δ mit der Hälfte des positiven und bei negativer Wegdifferenz Δ mit der Hälfte des negativen Wegzykluswertes ζ verglichen.

Ist die Wegdifferenz Δ kleiner als plus 0,5z und größer als minus 0,5z, dann entspricht die errechnete Wegdifferenz Δ unter der eingangs genannten Bedingung, daß der Verfahrweg pro Tastzeitintervall kleiner als der halbe Wegzykluswert ζ ist, der tatsächlichen Wegänderung zwischen den beiden betreffenden Tastzeitpunkten. In diesem Fall wird der aktuelle relative Lagemeßwert auf das Additionsglied 10 durchgeschaltet. Dort wird mit einem im Summationsregister 7 gespeicherten Basispositionswert die Summe gebildet. Das Ergebnis ist der Lage-Ist-Wert, d. h. der auf den festgelegten Referenzpunkt in der zu steuernden Einrichtung bezogene Lagemeßwert, welcher in den Lage-Ist-Wert-Speicher 11 übernommen wird. Der Basispositionswert setzt sich zusammen aus der vorzeichenbehafteten Summe der bezogen auf den Referenzpunkt überfahrenen vollen Wegzyklen einschließlich des Wegzyklus, in welchem der Referenzpunkt liegt, und dem negativen relativen Lagemeßwert d*v i^f -renzpunktes. Das Vorzeichen für die Wegzyklen wird durch die Verfahrrichtung bestimmt. Das vorzeichenbeha\f .; summieren der vollen Wegzykluswerte ζ erfolgt im Ergebnis der Bewertung der errechneten Wegdifferenz Δ durch den Vergleicher 9, wie unten näher ausgeführt wird.

Ist die errechnete Wegdifferenz Δ größer als plus 0,5z, dann wurde in dem betreffenden Tastzeitintervall der Nullpunkt des Wegzyklus für den vorangegangenen relativen Lagemeßwert in negativer Verfahrrichtung überschritten. Der aktuelle relative Lagemeßwert liegt dann im benachbarten Wegzyklus. In diesem Fall betätigt der ^vergleicher 9 die Torschaltung 6, wodurch ein voller Wegzykluswert ζ von dem im Summationsregister 7 befindlichen Basispcsitionswert abgezogen wird. Aus der Summe dieses reduzierten Basispositionswertes und dem aktuellen relativen Lagemoßwert wird dann, wie bereits erläutert, der Lage-Ist-Wert bezogen auf den festgelegten Referenzpunkt bestimmt.

Ergibt die Bewertung der errechneten Wegdifferenz Δ im Vergleicher 9, daß diese kleiner ist als der negative halbe Wegzykluswert z, dann wurde im betreffenden Tastzeitintervall der Wegzyklus für den vorangegangenen relativen Lagemeßwert in positiver Verfahrrichtung überschritten. Der aktuelle relative Lagemeßwert liegt dann in dem in positiver Verfahrrichtung benachbarten Wegzyklus. Der Vergleicher 9 betätigt die Torschaltung 8, wodurch der im Summationsregister 7 abgelegte Basispositionswert um einen vollen Wegzykluswert ζ erhöht wird. Der Lage-Ist-Wert ergibt sich dann aus der Summe des aktuellen relativen Lagemeßwertes und dem erhöhten Basispositionswert.

Ist im Ergebnis des Vergleichs die Wegdifferenz Δ gleich Null, so hat keine Bewegung stattgefunden. In diesem Fall wird das Additionsglied 10 nicht aktiviert, weil der letzte Lage-Ist-Wert weiterhin aktuell ist.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung läßt variable Tastzeitintervalle bei relativ geringem technischen Aufwand zu, weil zur Lage-Ist-Wert-Ermittlung lediglich die relativen Lagemeßwerte zum aktuellen Tastzeitpunkt und zum vorangegangenen Tastzeitpunkt benötigt werden. Durch die variablen Tastzeitintervalle ist in Grenzfällen von realen Gesamtsystemen die zeitlich vollständige Auslastung des Systems gewährleistet.

Claims (2)

1. Schaltungsanordnung zur Lage-Ist-Wert-Ermittlung aus den relativen Lagemeßwerten eines wegzyklisch arbeitenden Lagemeßwertgebers in einem getasteten System mit einem Verfahrweg kleiner als ein halber Wegzyklus pro Tastzeitintervall, in der dom Lagemeßwertgeber ein Meßwertspeichar nachgeschaltet ist, der auf den Minuendeneingang eines Differenzbildners und über einen Zwischenspeicher auf dessen Sübt» ahendeneinganrj geführt ist, und in der ein den vollen Wegzykluswert enthaltender Festwertspeicher über eine Torschaltung mit dem negativen Richtungseingang und über eine zweite Torschaltung mit dem positiven Richtungseingang eines Summationsregisters verbunden ist, welches ausgangsseitig auf ein Addierglied mit nachfolgendem Lage-Ist-Wert-Speicher geführt ist, und in der ein Vergleicher mit den Ausgängen „Differenz größer als der halbe positive Wegzykluswert" und „Differenz kleiner als der halbe negative Wegzykluswert" verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang „Differenz größer als der halbe positive Wegzykluswert" (Δ> + 0,5z) des Vergleichers (9) in an sich bekannter Weise mit dem Steuereingang der ersten Torschaltung (6) verbunden ist, daß der Ausgang „Differenz kleiner als der halbe negative Wegzyklus" (Δ< - 0,5z) des Vergleichers (9) in an sich bekannter Weise mit dem Steuereingang der zweiten Torschaltung (8) verbunden ist, daß der Differenzbildner (4) ausgangsseitig auf den Vergleicher (9) und der Meßwertspeicher (2) mit seinem Ausgang auf das Addierglied (10) geschaltet ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Baugruppen (2,6,7,8,9, 10,11) und deren Verbindungsleitungen durch mindestens einen Mikroprozessor realisiert sind.

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Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Lage-ist-Wert-Ermittlung aus den relativen Lagemeßwerten eines wegzyklisch arbeitenden Lagemeßwertgebers in getasteten Systemen mit einem Verfahrweg kleiner als ein halber Wegzyklus pro Tastzeitintervall und eignet sich besonders zur Lage-Ist-Wert-Ermittlung bewegter Baugruppen an Zahnflankenschleifmaschinen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bei zyklisch arbeitenden Lagemeßwertgebern ist der relative Lagemeßwert im Bereich nur eines einzigen vollen Wegzyklus eindeutig. Dies betrifft beispielsweise Lagemeßwertgeber vom Typ Resolver oder Inductosyn. Soll sich der erfaßbare Meßbereich nicht nur innerhalb dieses einen Wegzyklus des Lagemeßwertgebers bewegen, müssen Voraussetzungen geschaffen werden, damit trotz eines Verfahrweges über den einen Wegzyklus hinaus der relative Lagemeßwert, als absoluter Lage-Ist-Weri eindeutig bestimmt werden kann.

Wird ein solcher wegzyklisch arbeitender Lagemeßwertgeber in einem getasteten System eingesetzt, dann werden die relativen Lagemeßwerte nur zu ausgewählten Tistzeitpunkten für die weitere Verarbeitung abgefragt, wobei in dem Tastzeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Tastzeitpunkten ein Verfahrweg von einem Bruchteil des Wegzyklus bis zu mehreren Wegzyklen möglich ist. Die Tastzeitintervalle sind entweder von konstanter Zeitdauer odor bezüglich ihrer Zeitdauer variabel. !^Anwendungsbereich von Grenzfällen der Anforderungen an reale Gesamtsysteme wie komplexe Funktionsumsetzung in unveränderlicher Reihenfolge bei gleichzeitig minimiertem Baugruppenaufwand ist eine vollständige zeitliche Ausnutzung der Schalt- und anderen Baugruppen eine Bedingung. Die Notwendigkeit der Erfaßbarkeit von allen zeitlichen Extremfällen in den Schaüobläufen bei Einsatz getasteter Systeme mit konstanten Tastzeitintervallen hat ohne aufwendige Vorkehrungen bei Umsetzung von zeitlichen Normalabläufen nachteiligerweise eine unvollständige zeitliche Ausnutzung der Schaltbaugruppen und damit insgesamt eine Verlangsamung der Schaltabläufe im Vergleich zur vollständigen zeitlichen Ausnutzung zur Folge. Aus dor Patentschrift DD-PS 146212 (G 01 R-25/08) ist bekannt, den über einen einzigen Wegzyklus des Lagemeßwertgebers hinausgehenden Verfahrweg mit Hilfe eines Vor-/Rückwärtszählers zu erfassen, der die Anzahl der überschrittenen vollen Wegzyklen richtungsabhängig erfaßt.

Bei derartigen Lösungen sind zwar variable Tastzeitintervalle zulässig, nachteilig ist jedoch der relativ hohe technische Aufwand. Bedingt durch das Erfassen der v.~ .ien Wegzyklen in beiden Verfahrrichtungen während der Verfahrbewegung mittels VorVRuckwartszahler müssen komplizierte Zeitbedingungen im Interesse einer genauen Lage-Ist-Wert-Ermittlung gewährleistet sein. Die Schaltungsanordnung nach der Patentschrift DD-PS151822 (G 01 R-25/00) nutzt für die Lage-Ist-Wert-Ermittlung in getasteten Systemen einen Geschwindigkeitsbereich, dessen Breite von der zulässigen Geschwindigkeitsänderung von Tastzeitintervall zu Tastzeitintervall und dessen Lage von der im vorangegangenen Tastzeitintervall erreichten Geschwindigkeit bestimmt wird. Die erfaßte Änderung von neuem zum alten relativen Lagemeßwert wird mit diesem Geschwindigkeitsbereich verglichen und solange um jeweils den Wegwert eines vollen Wegzyklus verändert, bis die Summe aus genannter Änderung und η Wegzyklen im zugelassenen Geschwindigkeitsbereich liegt. Die ermittelte Wegänderung wird mit dem bisherigen Verfahrweg zum Lage-Ist-Wert aufaddiert.