DE1910311A1 - Vorrichtung zum Steuern der Lageeinstellung eines beweglichen Gegenstandes - Google Patents

Description

l Research Development Oorp, London S.W. 1 / England

.Anwaltsakte : 3400

Vorrichtung zum Steuern der Lageeinstellung eines "beweglichen Gegenstandes

]?ür diese Anmeldung wird die Priorität aus der britischen Anmeldung Nr. 9955/68 vom 29. Pebruar 1968 in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern der Lageeinstellung eines beweglichen Gegenstandes entlang einer vorbestimmten Bewegungsbahn in Übereinstimmung mit einem eingegebenen digitalen Lagebefehl, mit der es möglich ist, die absolute Lage des beweglichen Gegenstandes zu kontrollieren. Insbesondere, jedoch.keineswegs ausschließlich ist die Erfindung bei Original-Ätzmaschi nen, Sternplatten-Abgreifern oder Abgreifern, Tastern od„ dgl. anderer Art anwendbar sowie bei digitalen Hoch— geschwindigkeits-Registriergeräten zur Verarbeitung der Ausgänge von Rechenmaschinen und bei der Herstellung mikro-elektronischer Apparaturen.

Bei der Erfindung werden Techniken angewandt, welche die Erzeugung von Gesamtheiten elektrischer Strom- oder Spannungs-Wellenformen umfassen, die in Beziehung zur absoluten Lageeinstellung des beweglichen Gegenstandes

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KONTEN₁ DRESDNER BANK. KONTO-NS. 8 3 9 POSTSCHECK HAMCURC NR. 19 3 7 6 6

stehen und von optischen Kastern oder anderen, durch, die Verschiebung des Gegenstandes betriebenen Vorrichtungen N,. erzeugt werden, wie in den parallelen Patentanmeldungen P 15 48 741.9 und P 15 48 744.2 sowie P 16 38 088.4 beschrieben ist. Jede dieser Gesamtheiten von Wellenformen, im folgenden auch als Gesamtheit zyklisch wechselnder elektrischer Signale bezeichnet, umfaßt eine Gruppe von beispielsweise zehn gleichen sinusförmigen oder serien~ förmigen, beispielsweise dreieckigen Wellenformen, die alle durch eine Amplitudenbezugsebene, in den meisten Fällen eine 0-Amplitudenbezugsebene, bei verschiedenen Lage— ^:; einstellungen des beweglichen Gegenstandes entlang dessen ' vorbestimmter Bewegungsbahn hindurchgehen« Hierbei kann eine Gesamtheit derartiger zyklisch wechselnder elektrischer Signale oder './ellenformen zur Festlegung der Lageeinstellung des Gegenstandes in Form von 25,4 mm-Schritten dienen, eine andere Gesamtheit kann zur Festlegung der Lage des beweglichen Gegenstandes in Form von 2,54 mm Schritten innerhalb jedes der gröberen 25,4 mm-Schritte benutzt werden, eine weitere Gesamtheit kann zum Pestlegen der Lage des Gegenstandes in Form von 0,254 mm—Schritten innerhalb jedes der 2,54 mm-Schritte dienen, und schließlich ist es möglich, eine weitere Gesamtheit zur Festlegung der Lage des Gegenstandes innerhalb jedes der 0,254mm -» Schritte vorzusehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuervorriehtraig Tbzw_o ein Steuersystem zu schaffen, mit dem die Lageeinstellung eines Gegenstandes mittels einer Kraftantrie'osvorrielr&üng in Abhängigkeit von einem digitalen lagefeefshl erreicht werden kann, wobei hohe Arbeitsgeschwindigkeiten, νηύ. eine hohe Genauigkeit und Wiederholbarkeit erreicht werden sollen«

In einer erfindungsgemäßen Vorrichtung_s die diese Aufgabe

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löst, wird eine Servo- od. dgl. -steuerung für die Kraft— antriebsvorrichtung zur Bewegung des Gegenstandes mit einem Eingangs—Fehlersignal beaifechlagt, das während aufeinanderfolgender Abschnitte des Lageeinstellungs-Vorganges von einem bestimmten zyklisch wechselnden Signal oder einem bestimmten Paar zyklisch wechselnder Signale jeder Gesamtheit abgeleitet wird, wobei diese zyklisch wechselnde Signal oder das Paar zyklisch wechselnder Signale in Übereinstimmung mit dem Wert des zugehörigen digitalen Lagekommandos ausgewählt wird« Das ausgewählte zyklisch wechselnde Signal bzw. die ausgewählten zyklisch wechselnden Signale jeder Gesamtheit werden nacheinander in der Ordnung abnehmender Signifikanz des Schrittabstandes zur Einwirkung gebracht, wobei der übergang von jeder gegenwärtig wirksamen Gesamtheit zur nächsten von der Verminderung des dann sich ergebenden Eingangs—Fehlersignals gegenüber einem Gleichgewichtsniveau, wie z„ B. Null, abhängig ist.

Insbesondere zeichnet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung aus durch eitie Kraftantriebsvorrichtung zum Bewege?: des Gegenstände« ^n jeder .Richtung entlang der Bewegungsbahn; einen Generator zum Erzeugen wenigstens zweier Gesamtheiten zyklisch wechselnder sich auf die absolute Lage dee Gegenstandes beziehender elektrischer Signale bzw. Wellenformen, wobei jede Gesamtheit eine Gruppe unterschiedlicher Wellenformen umfaßt, von denen jede durch ein vorgewähltes Amplituden-Bezugsniveau bzw. eine Amplitudenbezugsebene bei verschiedenen Lagen des Gegenstandes entlang dessen Bewegungsbahn geht und wobei der Einheitsabstandl der Versetzung zwischen benachbarten Wellenformen einer Gruppe ein integrales Vielfaches des Einheit«abStandes der Versetzung der anderen Gesamtheit oder Gesamtheiten ist; eine Lage-¹« ätzvorrichtung zum Auswählen bestimmter, die Lage festlegender Wellenformen, von denen eine von

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jeder der Gesamtheiten der Wellenformen abgeleitet ist unter dem angewandten digitalen Lagebefehl; mindestens einen Be-. zugsniveau- bzw« Bezugsebenen-Detektor, der auf den Durchgang eines angewandten Wellenform-Signals durch das Bezugsniveau bzw, die Bezugsebene anspricht und hierbei ein Steuersignal erzeugt; eine Servosteuerung zum Inbetriebsetzen der Kraftantriebsvorrichtung in der einen oder der anderen Richtung in Abhängigkeit von einem angelegten Pehlersignal sowie wenigstens einen zyklisch betreibbaren Stufenschalter zum aufeinanderfolgenden Aufgeben der die gewählte Lage bestimmenden Wellenformen der Reihe nach und in progressiv abnehmender Ordnung des Einheitsabstands der Versetzung auf den Bezugsniveau-Detektor und die Servosteuerung, wobei die Steuersignale vom Bezugsniveaudetektor zur Steuerung der schrittweisen Betätigung des zyklisch betreib— baren Stufenschalters dienen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den Figurem 1 bis 10 der Zeichnung dargestellten besonders bevorzugten", Ausführungsbeispielen näher erläutert, sie ist jedoch nicht hierauf beschränkt sondern läßt sich unter den hier gegebenen Richtlinien sowie im Rahmen des Gegenstandes der Erfindung und des allgemeinen Erfindungsgedankens in vielfältiger Weise mit Erfolg verwirklichen. Es zeigen :

Fig. 1 eine schematische Dartsellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Steuern, der absoluten Lageeinstellung eines beweglichen Gegenstandes mittels eines digitalen Lagekommandos,

Pig. 2 eine Anzahl von Darstellungen zyklisch wechselnder Signale bzw. Wellenformen zur Erläuterung der Arbeitsweise der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung,

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Fig« 5 eine der ]?ig. 1 ent sprechende schematische Darstellung, die eine abgeänderte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist,

Fig. 4 eine mehr ins einzelne gehende schematische Darstellung, die eine besondere Form der Schaltersteuerung unter Verwendung von elektronischen Festkörper-Schaltkreisen darstellt,

Fig» 5 eine weitgehend schematische Darstellung, die eine modifizierte Form eines Kelvin-Varley-Teilersystems darstellt, das in einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird,

Fig. 6 ein schematisches Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 7 ein schematisches Blockschaltbild, das eine abgeänderte Ausführungsform zeigt, welche für die Verwendung in grundlegenden Anordnungen bei statischen Meßverfahren mit digitaler Ausgabe des gemessenen Wertes geeignet ist,

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer· besonderen und bevorzugten Form eines optischen Rasters zur Verbindung mit dem beweglichen Gegenstand,

Fig. 9 eine hauptsächlich als Blockschaltbild dargestellte veränderte Ausführungsform zur Erleichterung der anfänglichen Abgleiehung und zur nachfolgenden.·. automatischen Korrektur gegenüber einer Querverschiebungsbewegung der Raster und

Fig» 10 eine Wellenform-Darstellung zur Erläuterung der

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Vorrichtungen nach I¹Ig. 9 zur Abgleiehung und automatischen Korrektur.

Das zunächst unter Bezugnahme auf Figuren 1 und 2 zu erläuternde' Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Anordnung für die lageeinstellung eines Gegenstandes 10, "beispielsweise einer Schreibfeder, eines Schreibstifts od, dgl« mit welcher der Gegenstand in jede beliebige Lage entlang eines geradlinigen Weges "von 25,4 cm Länge mit einer Auflösungsgenauigkeit "von 0,o254 mm mit der Steuerung einer Vier-Dezimalstellen-Steuereinheit eingestellt werden kann. Diese Anordnung kann beispielsweise die Steuervorrichtung für die Lageeinstellung bei einer Achse eines X-Y-Schrexbtisches sein; die Anordnung für die Steuerung entlang der anderen Achse eines derartigen Tisches kann identisch ausgebildet sein«

Bei .der dargestellten Anordnung ist der bewegliche Gegenstand 10 mittels einer Verbindung, die schematisch bei 64 angedeutet ist, mit einem vierbahnigen. optischen Easter 11 und zugehörigen photoelektrischen Afalesevorrichtungen, die denjenigen in der Torgenannten parallelen Patentanmeldung P 15 48 741.9 entsprechen, gekoppelt. Die gröbste Basterbahn 11a ist nur mit einem Halbzyklus (180°) der lagelnfor— mation innerhalb ihrer Gesamtlänge von 25,4 cm versehen, die nächst feinere Bahn 11b besitzt einen Informationszyklus pro .25,4 mm, die nächste Bahn 11c weist einen Infor-

pro
mationszyklus 2,54 mm auf, während die feinste Bahn 11d einen Informationszyklus pro 0,254 mm besitzt. Diese letztgenannte Bahn 11d Ist diejenige, welche letztlich die durch den Gegenstand 10 erreichte Endlage bestimmt, diese Bahn wird als Meßbahn bezeichnet·

Unter besonderer Bezugnahme auf I¹Ig. 1 sei darauf hingewiesen, daß di,e Hasterbahn 11a so angeoonet ist, daß sie durch die zugehörige Ablesevorrielrtung 12 drei Ausgangs-

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größen abgibt, die Sinus, Cosinus und Sinus Werte darstellen. Diese Ausgangsgrößen werden über einzelne Verstärker 13, 14 und 15 auf geeignet angeordnete Abgreifstellen einer mit zehn Abschnitten versehenen Widerstands-Potentiometerschaltung 16 gegeben, um eine Mehrzahl bzw» Gesamtheit von zyklisch wechselnden bzw« sich ändernden elektrischen Signalen oder Wellenformen in einer Weise abzuleiten, die derjenigen in der vorgenannten parallelen Patentanmeldung beschriebenen analog ist. Die auf diese Weise erzeugten sich ändernden Steuersignale sind in idealisierter Form bei A in Pig· 2 dargestellt· Wie man in Fig. 2 erkennt, wird ein sieh änderndes Signal, das durch eine O-Amplitudenbezugsebene hindurchgeht» in 25,4 mm-Intervallen erzeugt. Die Widerstands schaltung 16 ist als Kelvin-Varley-Teiler mit einer anderen zehn Abschnitte umfassendes. Widerstands-Teilerschaltung 17 angeordnet? letztere ist über die beweglichen

mit
Abgriffe 18 und 19 der Schaltung 16 verbünden»

Die Lage der Doppelabgriffe 18 und 19 in der Schaltung 16 ist, wie später erläutert ^?.circL_? so angeordnet, daß sie mittels einer sehematisch bei 65 angedeuteten "Vorrichtung durch die bedeutendste Ziffernstelle des in die digitale Steuer« vorrichtung 21 eingegebenen Eingangskommandos 20 gesteuert; wird» Bei der Darstellung nach Pig« 1, ist diese bedeu— tendste Ziffernstelle der Wert "8". Die Lage des einzelnen: beweglichen Abgriffs 22 in der Schaltung 17 wird durch die nächst niedrige bedeutsamste Ziffernstelle des Eingangskommandos 20, das in die Steuervorrichtung 21 eingegeben wird, bestimmt. In Flg. 1 ist diese Ziffernstelle der Wert "5". Die sich an dem Abgriff 22 ergebende resultierende Interpolationswellenform ist entsprechend eine solche, wie in gestrichelten Linien bei 23 in Pig» 2 gezeigt ist, d»h. es handelt sieh um eine Wellenform, die durch das O-Bezugsnlveau hindurchgeht, wenn der Gegenstand 10 ungefähr in der Mitte zwischen der Lage von 8 und 9 Einheiten von je 25.4 mm ist.

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Die in Fig. 1 dargestellte Rasterbahn 11b ergibt über den zugeordneten Ablesekopf 28 vier gegeneinander um 90° in der Phase versetzte Ausgangsgrößen, die über entsprechende Verstärker 24, 25, 26 und 27 auf eine Widerstandsschaltung 29 in Form eines endlosen Hinges gegeben werden. Die vier * Eingänge der Schaltung 29 sind aa in gleichem Abstand voneinander um den Ring herum angeordneten. Stellen; vorgesehen* An-den Ausgangsabgriff en 30 erhält man eine Gesamtheit "b/zw... Mehrzahl von Steuersignalen, die in idealisierter Form bei B in Fig. 2 dargestellt sind» Ein Zyklus jeder Wellenform ~ dieser Gesamtheit entspricht der Bewegung bzw. Verschiebung - des Segenstandes 10 um einen Abstand von einer Einheit von 25,4 ram. In jedem Intervall von 0,1 dieser Einheit, d.h. von. 2*54 mm erhält man eine Wellenform, die durch das 0-Miveau hindurchgeht. Wie in 3?ig. 1 dargestellt, ist die Schaltung 29 ebenfalls als ein Kelvin-Varley-Teiler zusammen mit einer anderen zehnstufigen Potentiometerschal»* tung 33 angeordnet, wobei die Potentiometerschaltung 33 über das bewegliche Abgriffpaar 31, 32 mit. der Schaltung verbunden ist« Die Lage der Abgriffe 31 und 32 wird durch den Wert der bereits genannten nächst bedeutsamen Kommandoziffernstelle (5 im dargestellten Beispiel) bestimmt, während die Lage des einzelnen beweglichen Abgriff's 34 in der fc Schaltung 33 durch den Wert der nächst niedi?ig»nbedeutsameni Ziffemstelle des Eingangskommandos, das in die Kontrollvorrichtung 21 eingegeben wird, bestimmt ist. Gemäß der Darstellung besitzt diese Ziffernstelle ebenfalls den Wert 115« (gezeigtes Beispiel).

Wie aus ,Fig. 1 ersichtlich, ist die nächste Rasterbahn, 11c in mmlicher Welse wie die Rasterbahn 11b angeordnet, so daß durch, die zugehörige Ablesevorriohtung 35 vier um 90° in Ehase gegeneinander verschobene Wellenformen erhalten! werden, die über entsprechende Verstärker 36, 37, 38 und auf ta gleichem Abstand voneinander angeordnete Abgriffstellen, an einer weiteren ringförmigen Widerstandes chaltung 40,

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die mit Ausgarigsabgriffen 41 versehen ist, gegeben werden. Die Ausgangswerte an diesen Abgriffen 41 bilden eine dritte Mehrzahl bzw, Gesamtheit von Steuersignaren, wie sie in. idealisierter Form bei ö in Pig, 2 dargestellt sind. Ein Zyklus jeder Wellenform dieser Gesamtheit entspricht der Bewegung des Gegenstandes 10 um eine Entfernung von'2,54 mm, und bei jedem Intervall von O,'254 mm geht eine Wellenform durch das 0-Bezugsniveau. '.Die Schaltung 40 ist ebenfalls als Eelvin-Varley—Teiler durch Verbindung mit einer weiteren zehnstüfigen Widerstands-Potentiometer-Schaltung 44 über das Abgriffpaar 42, 43, das entlang der Abgriffe 41 wirkt, angeordnet, ' .

Die Lage des Abgriffpaares 42, 43 wird durch die vorgenannte nächst niedrigere bedeutsame Kommando-Ziffernstelle (5) bestimmt, die auch die Lage des Abgriffs 34 steuert, während . die Lage des einzelnen bewegbaren, Abgriffs 45 in der Schaltung 44 durch den Wert der am wenigsten bedeutsamen Ziffernstelle des Eingangskommandοs (ebenfalls als Wert "5" dargestellt) bestimmt wird«,

- Die feinste' oder Meß-Rasterbahn. 11d ist so angeordnet, daß über die zugehörige Ablegevorrichtung 46'vier um 90 gegeneinander in Phase verschobene Wellenformen erhalten werden, die über entsprechende Verstärker 47, 48, 49 und'50 aufbin, gleichem Abstand an einer abschließenden ringförmigen ' Widerstandsschaltung 51, die mit Ausgangsabgriffen 52 versehen ist, gegeben werden. Die Ausgangsgrößen" an diesen Abgriffen 52 bilden eine vierte Gesamtheit von Steuer— Wellenformen', die bei'D in Mg, 2 gezeigt ist. Ein Zyklus dieser Gesamtheit entspricht der Bewegung des Gegenstandes 10 um"einen" Abstand von 0,254 mm, und bei jedem Intervall

• von G,0254'mm ist eine durch das 0-Bezugsniveaü hindurchgehende 'Wellenform vorhanden^ Ein einzelner Ausgangsabgriff 53 "arbeitet Tmi1;^; den Abgriff en 52 zusammen _o Die Lage des·

Eingängsabgriffe

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- ίο -

Abgriffs 53 wird in Übereinstimmung mit dem Wert (5)^_;der am, •wenigsten-bedeutsamen Ziffernstelle des Eingangs der Steuervorrichtung bestimmt, . _ . . ,- .. -..

Die entsprechenden Fehlersignal-Ausgänge der beweglichen Abgriffe 22, 34, 45 und 53 sind mit unterschiedlichen Ein_r. gangen eines vier Stellungen besitzenden liähls ehalt er s 54, , verbunden, so daß jeder Ausgang nacheinander als Eingangs—., fehlersignal über einen Verstärker 55 mit einem Servo-· steuersystem verbunden werden kann. Der Verstärkerausgang . ist mit einer Vorrichtung 56 verbunden, die sowohl den Lauf als auch die Laufrichtung eines elektrischen Servomotors 57 steuert. Dieser Servomotor 57 ist dazu bestimmt, den Gegenstand 10 entlang eines 25,4 cm langen geradlinigen Weges zu verschieben, was mittels einer 3?ührungssciaraube 58 geschieht* Der Fehlersignalausgang des Verstärkers 55· ist . außerdem mit einem Abgleichdetektor 59 verbunden, beispielsweise einem s ρ armungs empfindliche η Kreis zum Ermitteln des Augenblicks, inwelchem die Amplitude des angewandten Fehiersignals bei einem vorgewählten Bezugsniveau, beispielsweise beim O-lIiveau anlangt. Das resultierende Ab— gleichs-Ausgangssignal dient dazu, beispielsweise über einen Trigger-Kreis 60 eine augenblickliche Betätigung der Vorrichtung 61 zum Betrieb .der Schalter zu bewirken. Die . Vorrichtung 61, beispielsweise ein Elektromagnet, ändert so die Stellung des Schalters 44 Schritt um^ Schritt; von.-.dessen-_.. erster Stellung, in vrelcher der Abgriff 22 lait dem" Verstär-r_ ker 55 verbunden ist, bis zur Endstellung, in welcher-der _;: Abgriff 53 an^ diesen Verstärker angeschaltet ist. 3fe .kana;".':;" außerdem ein weiterer Schalter 62 mit vier Stellungen^ vorgesehen sein, der in Bezug auf den Schalter 54 abgegli—.-chen ist und zum Betrieb der mit dem Servomotor--:5Ί verbunf:. denen Geschwindigkeitssteuerung 63 dienti^! " .; ;:,.;■

Beim Betrieb der vorbeschriebenen Anordnung, bewirkt ein _r ;_x:

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.- 11 -

in die Ziffernstellen-Steuervorrichtung 21 eingegebenes digitales'Kommandosignal die Einstellung der verschiedenen· Abgriffe der Teiler-Schaltungen in Übereinstimmung mit den verschiedenen Werten der Ziffernstellen«

Daher bewirkt bei dem dargestellten besonderen Ausführungs— beispiel der Wert "8ⁿ der bedeutsamsten Ziffernstelle, daß der Doppelabgriff 18, 19 in Übereinstimmung mit den Ausgangsabgriffen "8ⁿ und "9" der Schaltung 16 gelangt, während der einzelne Abgriff 22 mit dem Abgriff "5" der zweiten Schaltung 17 übereinstimmt· Mmmt man an, daß der Gegenstand 10 sich noch nicht in der signalisierten lage befindet, dann hat das am Abgriff 22 erhaltene und über den Schalter 54 in dessen erster Stellung auf den Verstärker 55 aufgegebene Signal eine von Null verschiedene Amplitude und eine solche Polarität, daß der Motor 57 über die Richtung— Steuereinrichtung 56 angeschaltet wird, um mit einer schnellen Geschwindigkeit, die durch die Geschwindigkeits—. Steuereinrichtung 63 gegeben ist, den Gegenstand 10 in der richtigen Richtung zu der signalisierten Lage zu bewegen. Wie man deutlicher aus Fig, 2 entnehmen kann* nehmen. die beiden Abgriffe 18 und 19 Wellenformen der Gesamtheit A auf, die effektiv um eine Einheit von 25,4 mm im Sinne der ; Lage des Gegenstandes auseinanderliegen. Die Abgriffe 18 und 19 übertragen diese aufgenommenen Wellenformen' auf das Potentiometer 17, so-daß es möglich ist, durch den Abgriff 21 an letzterem Potentiometer eine interpolations^Wellenform 23 abzuleiten, die an jeder vorgewählten Unterteilungs-Position zwischen "8" und "9" durch das 0-Bezugsniveau geht, dae ist im dargestellten Beispiel bei der dem Wert "5" der nächst niedrigeren bedeutsamen Eingangs-Ziffernstelle entsprechenden Position. Infolgedessen erreicht der zum Verstärker 55 führende FehlerSignalausgang des Abgriffs 22 und der Äbgleichdetektor 59 das 0-Bezugsniveau» wenn der Gegenstand 10 die lage von ungefähr 8,5 Einheiten von 25»4 mm

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in Bezug auf die Meßr-Referenzlage erreicht*' Der Augenblick, in dem das 0-Beaügsniveau erreicht wird, zeichnet sich dadurch aus, daß die Schalterbetätigungsvorrichtung 61 durch den AbgleicMetektor 59 über den Triggerkreis 60 eingeschaltet wird, so daß sich daraufhin die Schalter" 5Φ und 62 in ihre nächsten Stellungen bewegen. Der Schalter 62 bewirkt, daß die Arbeitsgeschwindigkeit des Motors 57 herabgesetzt wird,, während der Schalter 54-den. Verstärker— eingang zur Aufnahme des Fehlersignals an den Abgriff 34 des Potentiometers 33 anschaltet» Wie aus Fig. 2 ersieht— ;

9k lieh 1st, bedeutet dies, daß die lagesteuerung Von der Wellenformen-Gesamtheit A auf die Wellenformeri*äQesämtheii B übergegangen ist, wobei die nun wirksamen: Abgriffe 31 und 32 entspreaäiende Wellenformen aufnehmen, die um 2,54 mm im Sinne der Bewegung des Gegenstandes auseinanderliegen:* Mit dem Abgriff 34 ist es möglich, eine Interpolations-. Wellenform abzuleiten, die durch das 0-Bezugshiveau bei der gewählten Unterteilung (im Beispiel "5") innerhalb des ' 2,54 mm-Schrittes hindurchgeht. Auf Grund des TorhergehenT· den Betriebes der erfindungsgemäßen Yorrichtung unter Verwendung der ersten Wellenformen-Gesamtheit A befindet, sich der Gegenstand 10 bereits innerhalb des genauen 2,54 mm-Bereiches, so daß durch ähnliehe wiederholte Be-

w triebsweise der Richtungsr-Steuereinrichtung 56 der Motor. 57 so betrieben wird, daß sich der Gegenstand ungefähr in die Lage bewegt, welche durch die drei Eingangs-Lage- . Ziffernstellen "8.55ⁿ bestimmt ist. Wenn diese Lage erreicht ist, geht, die vom Abgriff 34 abgeleitete Interpolations-Wellenform durch das 0-Bezugsniveau, woraufhin der Abgleichsdetektor 59 wiederum die Schalterietätigungs·^-, vorrichtung 61 in Betrieb setzt, (Daduroh gelangen die Schalter 54 und 62 um einen Schritt weiter in ihre dritte * Schalterstellung, Wie aus FIg, 2 ersichtlich 1st, führt- ^ dies zu einem Übergang der Steuerung zu der Wellehformen—· Gesamtheit 0, so daß die nunmehr in Betrieb befindlichen. ^

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- Afcgriffe 42 und 43 Wellenformen aufnehmen, die um 0,254 -' im Sinne der Bewegung des Gegenstandes auseinänderliegen» Die Einstellung des Abgriffs 45führt in einer ähnlichen Weise, wie "bereite "vorstehend beschrieben, zu einer Interpolati ons-We 11 enform, welche durch das O-Bezugsniveau in einer Lage hindurchgeht ϊ die ungefähr dem Wert ⁿ5" der am wenigsten bedeutsamen Ziffernstelle des Steuersignals entspricht. Wenn diese Lage erreioht ist, werden die Schalter 54 und 62 erneut über den Abgleichsdetektor 59 betätigt waä. xm eine weitere Schalt stufe in ihre Endstellungen geschaltet, in denen der Motor 57 mit der geringsten Ge-3ol33»i2idigj£eit betrieben wird und zwar unter Steuerung duroh die Wellenformen-Gesamtheit D, bei welcher benachbarte Wellenformen um o,0254 mm im Sinne der Bewegung des Objekts aus.einand'erliegen» Die Einstellung des Abgriffs 53 ergibt . die Auswahl der jenigen Wellenform, die genau an der signalisierten- '!5¹I (0,0254 mm-Sohritt) Lage durch das O-Bezugsniveau hindurchgeht· Wenn daher nunmehr der Gegenstand in seiner endgültigen Lage ankommt, d«h, "8.555" Einheiten TfQXi 25 j4 mm vom Bezugspunkt aus j bewirkt die Schalterbetä— ti^üngsVorrichtung 61 eine Rückkehr der Schalter 54 und 62'"*· in ihre entsprechenden AnfangsStellungen, so daß die Sehalden nächsten Betriebszyklus bereit sind, der nach eines neuen digitalen Kommandosignals beginnt.

Wig· 3 -ist; .eine abgevilnajdelte Anordnung dargestellt>· in der das Kelvin-Yarley-'-Prinzip ausgeweiiret ist, damit die Yerwendung von Hasterbahnen möglich ist| die· in Bezug aufeinander ein /Ee i lungs verhältnis von 100> zu? 1 besitzen,, Amjßtxiiese vWeise kann eine Anordnung mit drei fiasjterbahneni au einer i Lagesteuerung. mit einer Genauigkeit von meinem Te.i3|;?au^ 10 erreicht werden* In dem speziellen darge- ν atellten. Beispiel kann ein bewegbarer Gegenstand in eine; entlang einer -vorsbestimmten; Bewegungsbabin-vott'127 cm: BinliÄiten^:vQn^5»4 w® Länge mit einei* von, Q_r0Q2;§4 ro» gebracht werden.

In der Jig, 3, in welcher diejenigen Teile, die der Mg_o-4, ν entsprechen, gleiche Bezugszeichen erhalten haben» -ist_: · -, .-die erste und größte.Rasterbahn 11x mit einem Hallbjsylclus - _? der Lageinformation innerhalb ihrer gesamten Jiänge.von .·<-;_.; .■ 127 em (50 Einheiten zu 25_f4 mm) versehen* Diese Haster-.. _{rr L} "bahn erzeugt drei um 90° gegeneinander in Phase verschobene:

Wellenformen einer ersten Widerstandssehaltung 68, die ,.;-■. Abgriffe 69 besitzt. Ein Paar beweglicher Abgriffe 70,71 ist mit: den entsprechenden Enden einer zweiten, .mit-Abgr If/-.. fen 73 versehenen Widerstandsschaltung 7.2, verbunden. Ein ■_;

P . zweites Paar beweglicher Abgriffe 74, 75, das mit den , Abgriffen 73 zusammenwirkt, ist mit den entsprechenden ..; Enden einer mit Abgriffen 77 versehenen Widerstandsschal- tung 76 verbunden. Die Abgriffe 77 können in Eingriff mit .. einem einzelnen beweglichen Abgriff■-, 78- gebracht werden, von wo ein Fehlersignal-Ausgang zu dem der ersten Stellung des Schalters 54 entsprechenden; Eontakt- gelangt* Die .Lage _x ;, des Abgriffpaares 70, 71 wird in Übereinstimmung mitr dem Wert der bedeutsamsten Ziffernstelle (1) des Eingangssig- c,:; nals gesteuert, während die Lage des Abgriffpaares /74, 75■■ ..χ. in Übereinstimmung mit dem Wert der danach nächst :bedeut-v,^* samaten Ziffernstelle (2).,gesteuert wird> Der^ Abgriff^Β^-χ,γ,

^ gelangt: in eine Lage, die mit dem Wert der geren bedeutsamen Ziffernstelle (3-X

Die nächste Hasterbahn lly be^itizt einen informations^ zyklus pro 25,4 mm-Iiängeneinheit und erzeugt vier 5um-90°

an

gegeneinander in Phase verschobene Wellenf orme.n.in Abstand voneinander befindlichen Stellen ßi^er Wider at andsschaltung 79. Dies© Widerstan^sschpligmg besitzt Abgriffe 80, an die ein Abgriffspaar; öife greift. Die Lage des Abgriff paares 81^ 82 wird ^ Stimmung iait dem aignallsderten Weri; ueit. drittten: stelle; fä}-- des Eingangs; gesteuer-fe, d*h^£mit vdemjenigen Wert, der; auch dieι Lage des :Abgriff a .78 bestimmt*

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Abgriffe 81, 82 sind mit den entsprechenden Enden einer zweiten Widerstandsschaltung 83 verbunden. Diese ¥iderstandsschaitting weist Abgriffe 84 auf, mit denen ein weiteres Abgriffspaar 85, 86 zusammenwirkt.. Die Lage des letztgenannten Abgriffpaares wird in Übereinstimmung mit dem signalisierten Wert der vierten Ziffernstelle des Eingangs (4)- gesteuert* Die Abgriffe 85, 86 sind entsprechend mit den Enden einer dritten Widerstandssehaltung 87 verbunden.Die dritte Widerstandsschaltung 87 besitzt Abgriffe 88, mit denen ein einzelner beweglicher Abgriff 89 zusammenwirkt, dessen Lage in Übereinstimmung mit dem Wert der fünften Ziffernstelle des Eingangs (5) eingestellt wird· Der Fehlersignalausgang von diesem Abgriff 89 ist mit dem Eontakt des Schalters 54 verbunden, welcher der zweiten Stellung dieses Schalters entspricht.

Die dritte oder Meß-Basterbahn 11 ζ besitzt einen Informationszyklus pro 0,254 mm ihrer Länge und erzeugt vier um 90° in ihrer Phase gegeneinander versetzte Ausgangswellenformen an in gleichem Abstand voneinander angeordneten Abgriffsstellen einer ringförmigen, mit Abgriffen 91 versehenen Widerstandsschaltung 90, diese Abgriffe arbeiten mit einem beweglichen Abgriffpaar 92, 93 zusammen, ' wobei die Lage des beweglichen Abgriffpaares in Übereinstimmung mit dem signalisierten Wert der vorgenannten fünften Ziffernstelle des Eingangs (5) gesteuert wird. Diese Abgriffe sind mit den Enden einer zweiten Widerstandsschaltung 94 verbunden. Letztere besitzt Abgriffe 95, die mit einem einzelnen beweglichen Abgriff 96 zusammenwirken. Die Lage des Abgriffs 96 wird in Übereinstimmung mit dem signalisierten Wert der sechsten oder-letzten bedeutsamen Ziffernstelle des Eingangs (6) gesteuert. Der 3?ehlersignal~ ausgang von diesem Abgriff 96 ist mit dem Kontakt des Schalters 54 verbunden, welcher der dritten Stellung dieses Schalters zugeordnet 'öit. Der Schalter.54 besitzt in der

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vorstehend beschriebenen Ausführungsform nur drei Schalterstellungen. Der damit abgeglichene Schalter 62 weist, sofern ein solcher Schalter vorgesehen wird, ebenfalls nur drei Schaltersteilungen auf.

Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform der erfindungßgemäßen Vorrichtung ist ohne weiteres auf Grund der in Verbindung mit den Figuren 1 und 2 gegebenen Erläuterungen evident. Die zusätzlichen mit Abgriffen versehenen Schaltungen 76, 87 und" 94 dienen im Ergebnis dazu, um eine zusätzliehe Interpolations-Wellenform bei jeder Schaltatufe;des Schalters 54 zu erhalten» r_s. * .

Die verschiedenen Komponenten jeder der beschriebenen Anordnungen können in einer Reihe von unterschiedlichen Aus» führungsformen vorgesehen sein. :

Der Abgleichdetektor 59 und der Triggerkreis 60 können so. beispielsweise eine Vorrichtung vom Schmitt-Trigger-Typ, umfassen. Der digitale Steuereingang kann manueller Art sein, wobei jeder der beweglichen Abgriffe in Form eines manuell betätigbaren Schalters vorgesehen sein kann. Alternatiy hierzu ist es möglich, das erforderliche Schalten elektrisch durchzuführen, wie z. B» mit Relais, deren Einstellungen von EingangsSignalen gesteuert werden, die z.B. von decodierter Information auf Lochstreifen abgeleitet sind. Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform, die besonders für einen Betrieb mit hoher Geschwindigkeit geeignet ist, wobei die Information von einem Magnetband oder dem Ausgang eines Rechners herrührt, können elektronische Schalter angewandt Werden. Diese werden vorzugsweise in der Form von Festkörper- oder integrierten Schaltkreisen benutzt. Ein besonders geeignetes elektronisches Schaltelement ist eine MOST (Metall-Oxyd-Silikon-Transistor) Vorrichtung. Eine Schaltanordnung, bei der derartige Vorrichtungen verwendet werden, um ein einstellbares,

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Abgriff paar zur Verfügung zu hab eil, das dem Abgriff paar 18, 19 in'Fig, 1 ähnlich ist, jedoch" von einem elektrischen Signal gesteuert wird, ist in Fig. 4 dargestellt.

In dieser Figur ist zu sehen, daß jeder Eingangsabgriff 101 ein Paar von MOST-Vorrichtüngen 102, 103 mit Signalen beaufschlagt. Eine der MOST-Einrichtungen 102 jedes Paares bildet "Im leitenden Zustand einen Stromkreisweg niedrigen Widerstandes zu einem ersten Trennverstärker 105, der zu dem einen Ende der nachfolgenden Widerstandsschaltung 106 führt, während die andere MOST-Vorrichtung 103 dieses Paares in ähnlicher Weise im leitenden Zustand einen Strom—' kreisweg niedrigen Widerstandes zu einem zweiten Trennverstarker 104 bildet, welcher mit dem entgegengesetzten Ende der Widerstandsschaltung 106 verbunden ist. Der. Steuereingang 107 der MOST-Yorrichtung 102 ist über eine Sperrdiode 108 mit der einen Leitung des digitalen Steuereingangs verbunden, beispielsweise mit der bei 111 für den Wert "9" gezeigten Leitung, während der Steuereingang 109 der anderen MÖST-Vörrichtung des Paares über eine Sperrdiode 110 mit der Leitung des digitalen nächst benachbarten Steuereingangs, beispielsweise der bei 112 dargestellten Leitung für den Wert "8" verbunden ist. Wenn daher* irgendeine de-r Leitungen des Steue'reingangs, wie z.B. die Leitung 112 mit dem geeigneten Potential beaufschlagt ist, welches der zugehörigen MOST-Vörrichtüng einen niedrigen Widerstand verleiht, dann wirkt die eine MOST-Vorrichtung eines speziellen Paares von MOST-Vorrichtungen In der Weise, daß der zugehörige Eingangsabgriff 101 mit dem Verstärker 104 und einem Ende der Schaltung 106"verbunden wird, während eine MOST-Yorrichtung eines nächst benachbarten Paares ' dahingehend wirkt, daß dessen (d.h. der nächst benachbarte) Eingangsabgriff 101 mit dem anderen. Verstärker 105 und dem anderen Ende der Schaltung 1Ö6 verbunden wird.

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InOrdnungen in ähnlichen fieihen können für die anderen.; Schaltvorgfinge in einer dem Fachmann auf Grund der vorste-r-. henden Erläuterungen ohne weiteres erkennbaren Weise vorge-_ sehen werden. ■ , ..-.-... : ,...,. -. .·

Während bei den vorstehend beschriebenen Anordnungen eine gesteuerte Bewegung des Gegenstandes entlang,einer gerad- . linigen Bewegungsbahn vorgesehen war, ist es .jedoch ohne, weiteres ersichtlich, daß dies nicht notwendig zu sein braucht und daß andere Bewegungsbahnen in Verbindung mit . der Erfindung vorgesehen werden .können. Eine besondere ' . Alternative ist eine Drehbewegung des Gegenstandes über . einen definierten Winkel, Bei, derartigen.Anwendungsfällen . ist selbstverständlich in Anordnungen, welche der Anordnung . nach Pig, 3 ähnlich sind, .ein Teilungsverhältnisvon 60 ..,..-.. gegenüber,dem dort für die Interpolation benutzten Teilungsverhältnis von 1,00 zu bevorzugen...Hierzu kann eine durch ,.,.. 6 teilende Schaltstufe verwendet werden, auf die eine ,durch ■ 10 teilende Sahalt stufe folgt, - . . .. _; -■'..

V/enn sehr feien ßasterbahnen verwendet, werden,. z.B_e solchemit einer Dichte von 1000. Linien oder ,mehr auf eine.. Einheit. von 2,54 ^emi' ^was ^^ei genauen Winkelmessungen der,.Fall ist, ,. dann tendieren die von der.zugehörigen Ablesevorrichtung,, _; abgeleiteten Quadratur-Signale dazu, eine sinusförmige. ;-.-,>Wellenform anstelle der im wesentlichen Serien^·..oder .drei- .. eckförmigen Gestalt anzunehmen, wie sie. in idea.lis_;ie,r4;e_:r, -. :_r:_; Form in J¹Ig. 2 dargestellt ist,. Infolgedessen ist*,es- erfar,-,.. derlich, daß die Widerstandswerte der. verschiedenen>iAb^ ·-,,: schnitte der zugehörigen Schaltung anstelle einem ,linearen.; Gesetz einem Sinusgesetz folgen. Dieser. Umstand führt,.zu _;t .? Schwierigkeiten, mittels einer Teilung nach dem Kelvin-.; > · . Varley-Prinzip-die erforderliche Genauigkeit zuer_:reiph.en_e;_:. Diese Sehwierigkeiten können in der/ Praxis durch die. Anwen_r· dung einer -Me-hrzahl von alternativ angezapften Schaltungen,. verinieden werden, wobei jede Schaltung unterschiedliche _Λ

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Abschnittwerte der Komponenten aufweist, wie die zweite Schaltung und wobei eine bestimmte dieser alternativen zweiten Schaltungen in Übereinstimmung mit der bestimmten Abgriffsstellung, die.in der ersten Schaltung wirksam ist, verwendet wird,

Fig» 5 zeigt eine Anordnung dieser abgeänderten !Form unter Anwendung elektronischer Schalter der in Verbindung mit "Fig. 4 erläuterten Art. Hierbei ist eine erste, in sechs Abschnitte unterteilte Widerstandsschaltung112 mit einer Schaltvorrichtung 113 verbunden. Diese Schaltvorrichtung 113 ist mit MOST-Torrichtungen gemäß Fig_e 4 versehen und wird von den Eingangssignalen an der passenden durch sechs teilenden Gruppe 114 gesteuert. Der Ausgang der durch die Schaltvorrichtung 113-gebildeten Abgriffe ist an die Enden jeder der drei weiteren Widerstandsschaltungen 115, 116 und 117 angelegt. Jede dieser Widerstandsschaltungen besitzt zehn Abschnitte und ist mit je einer eigenen Schalt« vorrichtung 118, 119, und 120 verbunden. Die Steuerung jeder dieser drei Schaltvorrichtungen, die ebenfalls mit MOST-Vorrichtungen gemäß Fig. 4 versehen sind, geschieht durch Signale, die an der jeweils passenden durch zehn teilenden Gruppe der Steuerleitungen 121 auftreten. Diese ■ Steuersignale werden, obgleich sie für jede der drei Schalt*- vorrichtungen 118, 119 und 120 verwendet werden, in die letzteren über Steuertore 122, 123 und 124 eingegeben·. Diese¹ Steuertore werden durch unterschiedliche Paare der durch sechs teilenden Gruppe 114 gesteuert. Auf diese Weise wird das J3te.uertor 122 so betrieben, daß die Steuersignale der durch zehn teilenden Gruppe die Schaltvorrichtung 118 nur dann betätigen und die nachfolgende Anwendung der. Schaltung 115 zulassen, wenn die Schaltung 112 mit der "0" oder "3" Einstellung betrieben wird. In ähnlicher Weise arbeiten die Schaltvorrichtung 119 und die Schaltung 116 nur dann, wenn die Schaltung 112 mit einer Einstellung von "1" oder "4" betrieben wird, während die Schalteinrichtung 120 und

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die Schaltung 117 nur in dem Fall in Tätigkeit treten, wenn die Schaltung 112 mit der Einstellung "2" oder "5ⁿ betrieben wird. Die relativen Werte der unterschiedlichen Widerstands— abschnitte sind in der Fig« 5 der Zeichnung über-jedem Abschnitt angegeben. Die tatsächlichen Werte werden natürlich durch praktische Schaltkreiserwägungen bestimmt.

Der Abgleichdetektor 59 und der zugehörige Triggerkreis oder ein äquivalenter Schaltkreis können so angeordnet werden, daß sie Schalter 54 und 62 in Form von Drehwählschaltern betreiben, wobei jedoch für einen Betrieb mit höherer Geschwindigkeit Stufenschalter des Zungenrelais-Typs zu bevorzugen sind. Für noch höhere Arbeitsgeschwindigkeiten, werden Festkörper-Schaltkreiselemente, beispielsweise MQSiF-Vorrichtungen, die als Tore angeordnet sind, zweckmäßigerweise verwendet; diese Schaltelemente können so angeordnet werden, daß sie durch Aufwärts- und Abwärtszähler betreibbar sind, die ihrerseits vom Abgleichdetektor gesteuert werden*

Bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur automatischen Steuerung von Maschinenwerkzeugen kann leicht Vorsorge getroffen werden, daß die automatische Steuerung der Maschine zum Schneiden von Kurven und Steigungen anstelle einer direkten Punkt-zu-Punkt- Arbeitsweise, wie sie bisher beschrieben worden ist, führt. In einer Ausführungsform einer derartigen Anordnung, die schematisch in Fig. 6 dargestellt ist und für die Bewegung des Werkzeuges in einer oder zwei orthogonalen X-Y-Achsen dient, ist die Endgruppe 126 der von der feinsten oder Meß-Rasterbahn 11z betriebenen Kelvin-Varley-Teiler so angeordnet, daß sie von dem Ausgang eines Aufwärts- und Abwärts-Ringzählers 127 schrittweise vorwärts und rückwärts geschaltet werden kann, wobei der Zähler 127 selbst von einem differentiellen Sinus-Oosinus-Kurven/Steigungs-Generatorkreis 128 gesteuert wird, der die erforderlichen Daten von einem externen Dateneingang:

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erhält. Mit einer derartigen Anordnung wird das Maschinenwerkzeug in diskreten Schritten von beispielsweise 0,oo254 mm entlang jeder der orthogonalen X-Y-Achsen bewegt, wie es für die Erzielung der signalisierten Kontur erforderlich ist* Vor und nach jedem Betrieb können absolute Überprüfungen der Lage vorgenommen werden, um jede etwa auftretende Ungenauigkeit zu begrenzen«,

Bei der Anwendung der Erfindung zur" automatischen Steuerung von Maschinenwerkzeugen erhält man die Eingangsdaten normalerweise von einer automatischen Vorrichtung, wie z. B. von einem Bandlesegerät.. Das Servosystem arbeitet dann in der Weise, daß das Werkzeug in eine Lage bewegt bzw„ verschoben wird, in welcher die Ausgangssignale des Rasters mit dem Mngabewert übereinstimmen. Wenn es erforderlich ist, kann, der Eingangswert dann als digitale Ausgangsanzeige bei der Gleichgewichtsbedingung aufgezeichnet bzw_o angezeigt werden. In bestimmten Fällen kann es jedoch notwendig sein, die Anordnungen anstelle zur Lagesteuerung als Meßvorrichtung zu verwenden, wobei sich die Maschine dann selbst im Ruhezustand befindet. Eine zu diesem Zweck abgewandelte Aus-. f ührungsf orm- der erfindungsgemäßen Anordnung ist schematisch in S¹Ig. 7 dargestellt. Hierin ist das Abgleich-Servosystem 130 so angeordnet, daß es entweder den an das Werkzeug 10 und den zugehörigen Raster-Transduktor 11 angekuppelten Motor 57 in Bewegung versetzen kann, wie bereits beschrieben. Oder das Servo-System kann für den Meßbetrieb so angeordnet werden, daß es den Lagewähler 131 betreibt, welcher die Kelvin-Varley-Schaltung umfaßt, sowie eine zugehörige Schrittvorrichtung, bis eine Abgleichbedingung in Bezug auf den durch .die Rasterausgänge definierten Lageausgang hergestellt ist. Dann erhält man an der visuellen Auslesevor-• richtung 132, die an den Lagewähler 131 angekoppelt ist, eine Ausgangsanzeige, die der augenblicklichen Werkzeuglage entspricht und damit dem geforderten Meßwert» -

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In Pig. 8 ist eine bevorzugte Form eines'Standard-Hasters veranschaulicht. Dieses Raster ist zur Anwendung in der mit Bezug auf Pig, 3 erläuterten Anordnung geeignet, ils umfaßt eine feinste oder Meß-Rasterbahn 133 konventioneller Form mit einer Dichte von 100 Linien pro 2,54 cm; die linien ' ·" verlaufen genau quer zur Bewegungsrichtung d„ Die nächst gröbere Rasterbahn 134 umfaßt eine Reihe von Linien mit einer Dichte von 25 Linien auf 2,54 cm; die Linien sind in Bezug auf die Bewegungsrichtung d so geneigt, daß ein Neigungszyklus bei einer Bewegung um jeweils 2,54 cm er— scheint. Die dritte und gröbste Rasterbchn 135 ist insofern der Rasterbahn 134 ähnlich, als auch hier eine Dichte von 25 Linien auf 2,54 cm vorgesehen sind; sie unterscheidet sich jedoch dadurch, daß ihre Linien eine Neigung besitzen, auf Grund deren sich ein Ausgangszyklus bei einer Bewegung um 2,54 m ergibt. Die vierte Rasterbahn 136 ist eine Registrierbahn mit einer Dichte von 100 Linien auf 2,54' cm, wobei die Linien parallel mit der Länge der anderen Rasterbahnen und der Bewegungsrichtung d verlaufen. Die drei zur ' Abstandsfeststellung dienenden Rasterbahnen 133, 134 und sind mit konventionellen, mit den Rasterbahnen zusammen- ' arbeitenden Index-Abschnitten versehen, von denen jeder vier Quadratur-Ausgangssignale erzeugt, mit denen eine genügende Stabilität in Bezug auf die Lampenhelligkeit und andere Veränderungen erzielt wird, wie in den vorgenannten früheren Anmeldungen beschrieben ist. Die vierte oder Referenz-Rasterbahn 136 ist mit einer zugehörigen Ablesevorrichtung versehen, durch die man nach Verstärkung um 180 in Phase gegeneinander verschobene Signale zwischen 0 und 20 Volt für jede QuerbewOgung des Rastersystems relativ zur Bewegungsrichtung d um 0,254 mm erhält. Eine derartige Anordnung"" gestattet es, eine genaue anfängliche Abgleichung des Rasters über dessen gesamte Länge zu erreichen, indem die von der horizontalen Registrier-Rasterbahn ah den Grenzen der'Rästerbewegung abgeleiteten Ausgangssignale verglichen werden.

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Darüberhinaus kann durch die Anordnung eine automatische Korrektur der Ausgänge der beiden gröberen Lage-Easterbahnen 134 und 135 zum Schutz gegen irgendwelche unerwünschte Querversetzung der Rasterbahnen bei deren Gebrauch erreicht werden. Gemäß der schematischen Darstellung in Fig. 9 wird der Ausgangswert von einer solchen Registrier—Rasterbahn 136 als einer der Eingangswerte in einen Differential-Servoverstärker 137 über einen Abgriff in einer Potentiometerschaltung aus den Widerständen Ri und R2 eingegeben. Ein zweiter Eingang dieses Verstärkers wird über einen Schalter 138 von dem Lagewähler 131 abgeleitet, welcher mit der einen oder der anderen in dem Raster 11 enthaltenen beiden Rasterbahnen 134, t35 verbunden ist· Die Auswahl der wirksamen Rasterbahn ist schematisch durch den Schalter 138 dargestellt. Der damit abgeglichene Schalter 139 dient zur Auswahl des alternativen Werts des Widerstandes R2. Aus Pig. 10 ist ersichtlich, daß der Ausgang OP der Lage-Rasterbahn 134 oder 135 unter genauen Arbeitsbedingungen durch das O-Amplitudenbezugsniveau DL genau in Übereinstimmung mit der erforderlichen Abgleichsposition BAL hindurchgeht. Wenn jedoch eine unerwünschte Querversetzung der Rasterbahn auftritt, dann wird der resultierende Ausgangswert, wie bei OP* gezeigt ist,versetzt und stimmt bei O-Amplitude nicht mit der genauen Abgleidisposition BAL überein. Auf diese Weise ergibt sich eine entsprechend falsche Anzeige. Wenn dem in Fig. 9 dargestellr ten Verstärker 137 einvon der Registrier-Rasterbahn abgelei-_: teter O-Bezugsniveau-Eingangelngegeben wird, dann wird dessen Amplitude ebenfalls bei jeder Querversetzung des Rasters verändert, wie durch die gestrichelte Linie DL¹ in Fig. 10 angedeutet ist. Die Lage des Abgleichpunkts kann auf diese Weise in eine Übereinstimmung mit der Position BAL korrigiert werden.

Da eine gewisse Veränderung der wirksamen Dichte der besonderen Basterbahn, die korrigiert wird, auftritt, ist es

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erforderlich, das Verhältnis der Widerstände R1 und R2 zu ändern, um eine korrekte Lageeinstellung des versetzten Bezugsniveaus zur Übereinstimmung mit dem Rasterausgang zu erreichen. Das kann dadurch geschehen, daß alternative Widerstände R2 vorgesehen sind, von denen einer mittels des Schalters 139 ausgewählt wird.

Anordnungen der beschriebenen Art können in einfacher Weise in Übereinstimmung mit dem vom beweglichen Gegenstand eu erfassenden Gesamtweg bzw. -abstand und mit dem erforderlichen Genauigkeitsgrad der Lageeinstellung erweitert oder verkleinert bzw. vereinfacht werden. Zum Beispiel ist ein System, das demjenigen nach den Figuren 1 und 2 entspricht, jedoch in der Skala um den Faktor 10 nach unten verschoben ist, um eine Auflösegenauigkeit von 0,00254 mm innerhalb eines Hubs von 25,4 mm zu erreichen, besonders für die Verwendung bei der Herstellung von mikroelektronischen. Bauteilengeeignet.

In einer abgeänderten Konstruktion, die bei jedem der beiden in Verbindung mit Fig. 1 und 3 erläuterten Systeme anwendbar ist,wird, nachdem die Schalter 54 und 62 in der Endstellung der Abgleichfolge angelangt sind, die Wirkung des Abgleichdetektors nach einer geeigneten Verzögerungszeit unterdrückt und eine gesonderte Außer-Abgleich-Steuereinheit zur Anwendung gebracht. Eine derartige Einheit ist in dem Fall praktisch, wenn die Servoeinheit aus irgendeinem Grunde aus dem Gleichgewicht gebracht worden ist, beispielsweise auf Grund einer starken Überlastung, um den erneuten Beginn des vollständigen Abtastzyklus von der groben bis zur -feinsten Steuerung zu bewirken. Wenn mit Eingangsdaten gearbeitet wird, die von einem Bandlesegerät od. dgl. abgenommen werden, wird die Vorrichtung so ausgebildet, daß die Eingabe neuer Eingangsdaten eine automatische Rückstellung bewirkt, welche die Rückstellung der Schalter 54 und 62 in ihre Anfangsstellungen umfaßt. Wenn die Eingangsdaten durch manuelle

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■Betätigung einer Wählsohalteinrichtung eingegeben werden, dann wird der Wert der am wenigsten bedeutsamen Ziffernstelle zuletzt eingegeben, und diese Operation leitet den neuen Betriebszyklus ein.

Die Toleranz der Kelvin-Yarley-Teilerschaltung kann duroh die Einfügung eines zusätzlichen Widerstandes in Heihe mit den Eingängen zur letzten Teilerschaltung verbessert werden, wie bei 76a und 87a in Fig. 3 dargestellt. Derartige zusätzliche Widerstände und die Widerstände 76b und 87b an den gegenüberliegenden Enden der Schaltungen besitzen einen; Wert, der gleioh der Hälfte des Einheitswertes R der anderen Widerstände der Schaltung ist«

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Claims (14)

1. DIPL.-ING. O. R. KRETZSCHMAR «** a Hamburg ι

   National Research Development Gorp,
   London S.W, 1 / England

   Anwaltsakte : 3400

   ■ ■IM ITROHHAUH 3*

   Pat ent ansprü ehe

   Anordnung zum Steuern der Lageeinstellung eines "beweglichen Gegenstandes entlang einer vorbestimmten Bewegungsbahn in Übereinstimmung mit einem eingegebenen digitalen Lagebefehl, gekennzeichnet durch eine Kraftantriebsvorrichtung (57, 58) zum Bewegen des Gegenstandes (10) in jeder Richtung entlang der Bewegungsbahn; einen Generator (11, 12, 28, 35, 46) zum Erzeugen wenigstens zweier Gesamtheiten (A, H, G, D) zyklisch wechselnder sich auf die absolute Lage des Gegenstandes (10) beziehender elektrischer Signale bzw. Wellenformen (Pig. 2) , wobei jede Gesamtheit (A, B, G, D) eine Gruppe unterschiedlicher Welienformen umfaßt, von denen jede durch ein vorgewähltes Amplitudenbezugsniveau bzw. e*ine Amplitudenbezugsebene (DL) bei verschiedenen Lagen des Gegenstandes (10)·entlang dessen Bewegungsbahn geht und wobei der Einheitsabstand der Versetzung zwischen benachbarten Wellenformen einer Gruppe ein integrales Vielfaches des Einheitsabstandes der Versetzung der anderen Gesamtheit oder Gesamtheiten (A, B, G, D) ist; eine Lage-Wählvorrichtung (13-19,.. 22-27, 29-34, 36-45, 47-53) zum Auswählen bestimmter die Lage festlegender Wellenformen, von denen eine von jeder der Gesamtheiten (A, B, G, D) der Wellenformen

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   KONTCNi 9IBI DNBB B AN K, KONTO-NB. (Ill · fOJTSCHIOK KAKiBEa U SL. £ 9 S ϊ' ύ ί

   abgeleitet ist unter dem angewandten digitalen Lagebefehl; mindestens einen Bezugsniveau- bzw. Bezügeebenen—DeteK<fcor (59)i der auf den Durchgang eines angewandten Wellenform-Signals durch das Bezugsniveau bzw. die Bezugsebene (DL) anspricht und hierbei ein Steuersignal erzeugt; eine Servosteuerung (56, 63) zum Inbetriebsetzen der Kraftantriebsvorrichtung (57» 58) in der einen oder der anderen Hichtung in Abhängigkeit von einem angelegten Fehlersignal sowie wenigstens einen zyklisch betreibbaren Stufenschalter (54, 62) zum aufeinanderfolgenden Aufgeben der die gewählte Lage bestimmenden Wellenformen der Reihe nach und in progressiv abnehmender Ordnung des Einheitsabstandes der Versetzung auf den Bezugsniveau-Detektor (59) und die Servosteuerung (56), wobei die Steuersignale vom BezugB-niveaudetektor (59) zur Steuerung der schrittweisen Betätigung des zyklisch betreibbaren Stufenschalters (54, 62) dienen»
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage-Wählvorrichtung wenigstens eine Kelvin-Varley-Teilersehaltung umfaßt, in der die Lage der Zwillingsabgriffe (18, 19; 31, 32; 42, 43) an einer ersten Potentiometerschaltung (16, 29, 40) in Übereinstimmung mit dem signalisierten Wert der Ziffernstelle des Steuereingangs und die Lage des Abgriffs (22, 34, 45) an einer zweiten Potentiometerschaltung (17, 33, 44), welche von den Zwillingsabgriffen (18, 19; 31,32; 42, 43) beaufschlagt wird, in Übereinstimmung mit dem signalisierten Wert der Ziffernstelle des Steuereingangs der nächst niedrigen Wichtigkeit gesteuert wird.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kelvin-Varley-Teilerschaltung eine erste Potentiometerschaltung (68, 79) umfaßt, die einstellbare erste Zwillingßabgriffe (70,71; 81,82) aufweist, über welche

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   eine zweite Potentiometerschaltung (72, 83) beaufschlagt wird, die mit einstellbaren zweiten Zwillingsabgriffen (74,75; 85,8.6) versehen ist, über welche eine dritte Potentiometerschaltung (76, 87) beaufschlagt wird, die . einen einstellbaren dritten Abgriff (78,89) besitzt, wobei die Stellungen der zweiten (74, 75J 85,86) und dritten Abgriffe (78, 89) in Übereinstimmung mit den Werten dreier aufeinanderfolgender Ziffernstellen des Eingangs von progressiv abnehmender Wichtigkeitsordnung gesteuert werden,
4. 4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentiometerschaltungen alle Widerstandscharakter besitzen.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 2· und 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl zweiter Widerstandsschaltungen (115» 116, 117) mit Jeweils unterschiedlichen Widerstandswerten der Abschnitte vorgesehen ist und diese zweiten Widerstandsschaltungen für einen selektiven Betrieb in Übereinstimmung mit dem signalisierten Wert der Ziffernstelle des Eingangs, welche die Lage der Abgriffe der ersten Widerstandeschaltung (112) steuert, eingerichtet sind.
6. 6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator zum Erzeugen zyklischer wechselnder elektrischer Signale bzw. Wellenformen ein optisches Rastersystem (11) umfaßt, das eine Mehrzahl von Rasterbahnen (11a - 11d) unterschiedlicher Einheiten der Teilungsdimensionen aufweist, sowie zugeordnete photoelektrische Ableseköpfe (12, 28, 35, 46), welche zum Zusammenwirken über den beweglichen Gegenstand (10) gekoppelt sind.

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7. 7« Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch, gekennzeichnet, daß die Lage-Wählvorrichtung mindestens einen manuell betätigbaren Wählschalter zur Auswahl der erforderlichen lagebestimmenden Wellenformen aufweist_β
8. 8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage-Wählvorrichtung mindestens eine elektrisch betätigbare .Schaltvorrichtung aufweist, wie beispielsweise Heiais, die .durch elektrische Eingangssignale betätigbar ist, welche die Werte der Ziffernstellen des Eingangs-Lagekommandos darstellen.
9. 9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage-Wählvorrichtung mindestens eine elektronische Festkörper-Schalteinrichtung (Fig.4) aufweist, die durch elektrische Eingangssignale betätigbar ist, welche di'e Werte der Ziffernstellen des'Eingangs— Lagekommandos darstellen,
10. 10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Steuerung einer Werkzeugmaschine, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (Fig. 6) zum progressiven Verändern des Wählzustands der Lage-Wählvorrichtung (126) in Übereinstimmung mit einer Reihe signalisierter Daten von Eingangswerten welche eine nichtlineare von dem Werkzeug (10) der Werkzeugmaschine auszuführende Bearbeitungs—Betriebsweise definieren.
11. 11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage-Wählvorrichtung (131) mindestens eine elektronische Festkörper-Schaltvorrichtung (Fig. 4) aufweist sowie einen reversiblen Ringzählerkreis (127)» eine Daten-Eingabevorrichtung (129) zur Aufgabe von Daten, welche die gewünschte nichtlineare Bearbeitungskontur bestimmen, einen Konturgenerator (128), der von der Daten-Eingabevorrichtung (129) gesteuert wird und

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    Aufwärts- und Abwärtseingangsimpulse für den. Ringzählkreis "(127) erzeugt, wobei der Zählzustands-Ausgang des Ringzählkreises in der Lage ist, die Schaltstellung der Schaltvorrichtung zu steuern.
12. 12. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Unterbrechen des Betriebes der Kraftantriebsvorrichtung (57) durch die Servosteuerung (130) und eine Vorrichtung zum pro— gressiven Ändern des Lagewählzustandes der Lage-Wählvorrichtung (131) um den Bezugsniveau-Detektor bis zum Erreichen des Abgleiche zu betreiben unter Verwendung der lagebestimmenden Wellenform der kleinsten Dimension der Abstandseinheit und einer visuellen Auslesevorrichtung (132) , welche durch die Lage-Wählvorrichtung (131) zur Anzeige bzw. Ausgabe der Lage des Gegenstandes (10) betreibbar ist.
13. 13. Anordnung nach Anspruch 6 oder einem davon abhängigen Anspruch, di-durch gekennzeichnet, daß das optische Haster (133, 134, 135) eine weitere Hasterbahn (136) umfaßt, welche eine Vielzahl in gleichem Abstand voneinander verlaufenden Linien und dazwischenliegenden transparenten Bereichen aufweist, die parallel zur Längsdimension der anderen lagebestimmenden Rasterbahnen (133, 135) verlaufen, wobei die weitere Rasterbahn (136) zur Zusammenarbeit mit einem photoelektrischen Ablesekopf angeordnet ist, welcher ein Paar von Ausgangssignalen abgibt, die sich mit einer Anti-Phasenbeziehung in Abhängigkeit von der Versetzung bzw. Verschiebung des Rasters in einer Richtung quer zu dessen Bewegungsrichtung ändern·
14. 14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale so verarbeitet werden, daß sie

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    einen veränderlichen Bezugsreferenz-Signaleingang an dem Bezugsniveau-Detektor ergeben, so daß eine automatische Zusammenarbeit für Querverschiebungen des Hasters erreicht wird (Fig· 9 und 10),

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