DE1950350C3

DE1950350C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Impulsen zum Beispiel zur Steuerung von Schrittmotoren in Werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE1950350C3
Application number: DE19691950350
Authority: DE
Inventors: Ritsuzo Tokio Yamanaka
Original assignee: Iwatsu Electric Co Ltd
Current assignee: Iwatsu Electric Co Ltd
Priority date: 1969-10-06
Filing date: 1969-10-06
Publication date: 1974-01-17
Also published as: DE1950350A1; DE1950350B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Anzahl von Impulsen z. B. zur Steuerung von Schrittmotoren in Werkzeugmaschinen, wobei" eine oder mehrere Impulsreihen entsprechend numeiischen Eingangsinformationen ausgewählt werden.

Ein derartiges Verfahren ist aus der Zeitschrift »Computer Hand Book (1962)«, S. 21-72 bis 21-77,

bekannt. . ,

Dieses Verfahren wird an einem zweidimensionalen Fall erläutert. Zuerst werden die Informationen dX und dY von einem /i-Bit-Binärzähler, der für die Speicherung von Informationen dX und dY vorgesehen ist, die dk Differenz zwischen zwei Punkten darstellen, und Gleichintervall-Impulsreihen /(1) /(2), /(4), /(8), .../(2" '), die jeweils aus 1, 2, 4, 8, ... s'""'¹ Gleichintervallimpulsen bestehen, die in einem konstanten Zeitintervall erzeugt werden, zu Und-Glicdern geleitet. Hierbei wird eine einzige Impulsreihe oder werden mehrere Impulsreihen ausgewählt. Die ausgewählten Impulsreihen werden einem Oder-Glied zugeführt. Die Impulsreihen, die für die lineare Interpolation zwischen zwei Punkten erforderlich sind, werden von dem Oder-Glied erhalten. Es wird eine Impulsreihe mit kleinem η verwendet, wenn die Informationsmengen dX und dY klein sind, und es wird eine Impulsreihe mit großem N verwendet, wenn die Mengen groß sind. Da die Impulssendezeit in beiden Fällen konstant ist, ist die Interpolationszeit für einen Datensatz gleich der notwendigen Interpolationszeit für den Fall der maximalen Informationsmenge. Im Falle von kleinen Informationsmengen ist das Impulsfolgeintervall der Impulsreihe, die man von dem Oder-Glied erhalt, im Durchschnitt sehr groß, und es wird unnötige Zeit verbraucht. Um die Forderung nach einer schnellen Steuerung von verschiedenen Geräten zu erfüllen, ist es erforderlich, die notwendige Zeit für die Impulserzeugung durch Verminderung der zuvor erwähnten unnütz verbrauchten Zeit zu verkleinern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Gattung hinsichtlich der für die Impulserzeugung erforderlichen Zeit zu verbessern.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch Ermittlung der maximalen Zifferninformation wenigstens zweier Eingangsinformationen, Bestimmung der Impulssendezeit, die der maximalen Zifferninformation entspricht, Auswahl einer einzigen Impulsreihe bzw. mehrerer Impulsreihen entsprechend den Eingangsinformationen aus mehreren vorbestimmten Impulsreihen entsprechend der maximalen ZifTerninformation und den Eingangsinformationen, und Bildung der Impulsreihensummen durch Aussendung der ausgewählten Impulsreihen in dem Intervall der ermittelten Impulssendezeit.

Vorteilhafterweise geschieht dies dadurch, daß zur Bildung der logischen Summen die Zifferninfermationen jeder Eingangsinformation Oder-Gliedern zugeführt werden und daß die maximale Zifferninformation als das Ausgangssignal ermittelt wird, das der logischen Summe mit der größten ZifTernanzahl in den logischen Summen entspricht, die nicht Null ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Fig. 1 bis 8 beispielsweise erläutert. Es zeigi

F i g. 1 den zeitlichen Verlauf von Impulsreihen bei einen: bekannten Verfahren,

Fig. 2A und 2B Blockschaltbilder eines dX- bzw. </K-Registers der Vorrichtung zur Impulserzeugung gemäß der Erfindung,

Fi g. 3 Λ ein Blockschaltbild eines Binärzählers der Vorrichtung gemäß der Erfindung,

F i g. 3 B ein Blockschaltbild der logischen Schaltung, die an den Binärzähler der Fig. 3A angeschlossen ist,

Fig. 4 den zeitlichen Verlauf der Impulse bei dem Verfahren gemäß der Erfindung,

Fi g. 5 ein Blockschaltbild der logischen Schaltung zur Ermittlung der maximalen Zifferninformation,

F i g. 6 ein Blockschaltbild der logischen Schaltung zur Bestimmung der Impulssendezeit.

Fig. 7 ein Diagramm, aus dem die Beziehung /wischen den Impulsreihen und der Impulssendezeit hervorgehi, und

Fi g. 8 ein Blockschaltbild der logischen Schaltung, mittels der die Impulsreihensumme gebildet tvird.

In der digitalen Steuerung oder ähnlicher· Anwendungsfällen ist zur linearen Interpolation zweier Punkte in einem zwei- oder dreidimensionalen Raum das Verfahren der Impulsverteilung als das einfachste Verfahren bekannt. Dieses Verfahren zur Impulsverteilung wird an einem zweidimensionaien Fall erläutert. Zuerst werden die Information dX und dY von dem «-Bit-Binärzähler, der für die Speicherung von Informationen dX und dY vorgesehen ist, die die Differenz zwischen zwei Punkten darstellen, und die Gleichintervali-Impulsreihen/O), /(2), /(4), /(8),

.../(2"-'). die jeweils aus 1, 2, 4, 8 2c-¹»

Glcichintervallimpulsen bestehen, die in einem konstanten Zeitintervall erzeugt werden, wie in Fig. 1 für den Fall von η — 5 gezeigt ist, zu dem jeweiligen Und-Gatter bzw. der Und-Schaltung geleitet. Durch dieses Verfahren wird eine einzige Impulsreihe oder werden mehrere Impulsreihen ausgewählt. Diese ausgewählten Impulsreihen werden dem Oder-Gatter bzw. der Oder-Schaltung zugeführt; die Impulsreihen, die für die lineare Interpolation zwischen zwei Punkten erforderlich sind, werden von der Oder-Schaltung erhalten. Mittels der zuvor erwähnten Methode wird eine Impulsreihe mit kleinem η verwendet, wenn die Informationsmengen dX und dY klein sind, und es wird eine Impulsreihe mit großem N verwendet, wenn die Mengen groß sind. Da die Impulssendezeit in beiden Fällen konstant ist, ist die Interpolationszeit für einen Datensatz gleich der notwendigen Interpolationszeit für den Fall der maximalen Informationsmenge, unabhängig von den Informationsmengen dX und dY. Im Falle von kleinen Informationsmengen wird das Impulsfolgeintervall der Impulsreihe, die man von der Oder-Schaltung erhält, im Durchschnitt sehr groß, und es wirt! unnötige Zeit verbraucht. Um die Forderung einer Schnellsteuerung von verschiedenen Geräten zu erfüllen, ist es erforderlich, die notwendige Zeit für die Iinpulsvertcilung durch Verminderung der zuvor erwähnten unnütz verbrauchten Zeit zu verkleinern und eine SchnelJ-impulsverteilung zu erreichen.

Gemäß der Erfindung wird die zuvor erwähnte unnötige Zeit dadurch vermindert, daß die Impulsreihe auch in dem Fall, in dem die Informationsmengen klein sind, mit einem kurzen Impulsfolgeintervall verwendet wird.

Die Logik für die Methode der Impulsverteilung ίο gemäß der Erfindung wird im folgenden erläutert.

Wenn jede Ziffer von Informationen dX und dY, die in dem ί/ΛΓ-Register bzw. dem i/F-Register gespeichert sind, dargestellt wird und

dX — .v„ j, X_n ., r.„ .C₁, x₀ ,

dY = y_n__vy_n .„ ...y₂,y_vy₀,

in denen

.ν,- = 1 bzw. O und y, = 1 bzw. O

»ο ist, ist die maximale Ziffer durch die folgenden Verfahren bestimmt.

Die logische Summe P₁ einer jeden Ziffer von dX und dY wird erhalten durch:

* η- ι ·*η ι ^ ^νπ ι > P '--■ χ ^- ν

Logische Produkte /V₁ (sie werden im folgenden als die maximale Ziffeminformution bezeichnet) der logischen Summe P₁ einer jeden Ziffer und die Nein-Werte der logischen Summe p] aller Ziffern über der /-ten Ziffer, weiden für jede Ziffer erhalten durch:

N₁,

¹ η -

-P₁₁... Ι -Ρ«_₃...

P₁₁ :...ρ

₁-P₁-

Diese maximalen Zifferninformationen /V,- werden nur für die Ziffer »1«, in der 1 zuerst in dem dX- bzw. dem r/V-Registcr gespeichert ist. Daher könnte die maximale Informationsmenge durch die maximalen Zifferninformationen /V₁- bestimmt werden.

Wenn die Impulssendezeit T für die maximale Informationsmengc N₁,., ist, wird T bestimmt durch:

7=7„, fÜrN„., = l,

Γ -T₁₁. ,/2 fürN„_,= l,

T = T_n ,/2i"-^;l1 für M, = 1,

T=T_n ,/2'»--" fiirJV; = l,

T = T_n ,/21»-» für N_n * i.

Die dem I ud-Gatter bzw. der Und-Schaltung zugeführten Signale zum Zwecke der Bestimmung der notwendigen Impulsreihen für die Information dX werden dargestellt durch:

N_n

N₁,

x_n.., + ... + N₁-x_t
für/(2"-^ä),

für I (2),
für/(1).

Die Signale für den Fall von dY werden durch gleiche Verfahren erhalten.

Daher sind die Impulsreihensummen NdX und NdY gegeben durch:

NdX = '(N_n., · .τ-, + N_n , ■ X_n + N₁- .ν,

+ N₀-x_u)-1 (2'-')+ (N_n^-χ_π^.₂ + N_n_„ · x„.., + . . . + N, ■ xj ■ 1 (2«-^ä)

NdY

^y₁ + N₉-V₀)-Hl-*) + (N^₁-y_K__t „__t- y„_ 3 + ... + N₁ .y₀). /(2-2) ^₁-V₁+N„__t-y₀)· 1(2)

Durch die zuvor erwähnten Verfahren könnten die Impulssendezeit T und die Impulsreihensummen NdX und NdY erhalten werden.

Am Ende der Impulssendezeit T wird die nächste Information dX und dY eingebracht, und die nächste Impulsverteilung wird ohne unnötige Zeitverzögerung durchgeführt, um eine Schnellimpulsverteilung zu erreichen.

Die obenerwähnte Logik wird nun im einzelnen an Hand einer Vorrichtung zur Impulsverteilung erläutert, die in den Fig. 2 bis 8 dargestellt ist, und zwar für den Fall, in dem die Informationen dX und dY 5 Bits sind. Die Fig. 2a und 2B zeigen das dAT-Registerll und das rfV-Register 12. In dem dX- bzw. dem dY-Register sind ;c₀ ,bis x_i und y₀ bis y₄ gespeichert; sie werden durch andere Eingangsinformationen ersetzt, wenn eine Impulsverteilung beendet ist. Fig. 3A zeigt einen Binärz'ihler 13 mit Bina'rzählerelementcn ?₀ bis /₅. Wenn der Taktimpuls CP und der Startimpuls S dem Und-Gattcr 14 zugeführt werden, beginnt jedes Binärzählerelement t₀ bis i. zu arbeiten und erzeugt die Ausgangssignale /₀ bis f. mit der-in Fig. 4 gezeigten Wellenform. Diese Ausgaiigssignaie r₀ bis f. und ihre Nein-Ausgangssignale J^ bis iT werden jeweils Und-Gattern bzw. Und-Schaltungen 15 bis 19 in dem in Fig. 3B gezeigten Zustand zugeführt, und die Impulsreihen von gleichem Intervall"/(1),./(2), /(4\ 7(8) und /(16) mit der in F i g. 4 gezeigten Weilern"; · ;n werden erzeugt.

Fig. 5 erläutert die !■.-•fische Schaltung zur Bestimmung der Lage der maximalen Zifferninformation in den Eingangsinformationen dX und dY. Wenn die gleiche Ziffeminformntion des dX- und des rfY-Registers jeweils Oder-Gattern bzw. Oder-Schaltungen 20 bis 24 zugeführt sind, werden logische Summen P₀ bis P₄ als Ausgangssignaie dieser Oder-Schaltungen 20 bis 24 erhalten. Diese logischen Summen P₁ bis P. werden den Nein-Schaltungen 25 bis 28 und die Nein-Werte P~ bis P^ der logischen Summen P₁ bis P₄ werden als Ausgangssignale der Nein-Schaltungen 25 bis 28 erhalten. Diese Ausgangssignaie P_c bis P₄ und P] bis P₄" werden Und-Schaltungen 29 bis 33 in dem in F i g. 5 gezeigten Zustand zugeführt; die maximalen Zifferninformation^n TV₀, N₁, TV, und N₄ werden jeweils als die Ausgangssignaie der Schaltung η 29 bis 33 erhalten.

lic 6 zeigt ein Blockschaltbild einer logischen ion

Schaltung zur Bestimmung der Impulssendezeit T. Dadurch, daß das Startsignal S dem Flipflop 35 über das Und-Gatter 34 zugeführt wird, werden das Ausgangssignal des Flipflops 35 und der Taktimpuls CP dem Und-Gatter 36 zugeführt und öffnen das Und-Gatter 36. Wenn das Und-Gatter 36 geöffnet ist, wird der Taktimpuls CP jedem Zählerelement T_n bis T₅' des Zeitzählers 37 zugeführt, um diesen in Betrieb zu nehmen. Die Impulssendezeit T wird durch die ίο Steuerung des Flipflops 35 mit den Ausgangssignalen T₁' bis T₅' des Zeitzählers 37 und die maximale Zifferninformation bestimmt. Ein Impuls wird nur ausgesendet, wenn das Flipflop 35 »1« darstellt.

Fig. 7 zeigt ein Wellenformdiagramm der lmpulsserie / und der Impulssendezeit T und die Beziehung zwischen diesen. In Fig. 7 stellt T₄ die Impulssendezeit für den Fall dar, wenn die Anzahl der maximal übermittelten Impulse 16 bis 32 ist. In gleicher Weise stellen T₃, T₂, T₁ und T_? die Impulssendezeit dar. »o wenn die Anzahl der maximal übermittelten Impulse jeweils 8 bis 15, 4 bis 7, 3 bis 2 und 1 ist. Die Impulssendezeit 7' nimmt ab, wenn die Anzahl der maximal übermittelten Impulse, mit anderen Worten die Endimpulsreihensumme NdX, die verteilt weiden »5 soll, abnimmt. Die Inipulssendezeit T und du- Betriebszeit des Flipflops 35 sind äquivalent.

Fig. 8 zeigt ein Blockschaltbild der logisiivu Schaltung für die Bestimmung der Endimpulsrciluüsumme NdX. Maximale Zifferninformationen V₁, bis /V₄ und Informationen Jt₀ bis x_v die Informatu einer jeden ZifTerninformation dX sind, werden Und-Gattern 38 bis 52 in dem in Fig. 8 gczciiiu-n Zustand zugeführt. Das Ausgangssignal des 1 1 J-Gatters 38 und die Impulsreihe /(1) werden ■.:·;·.;ι Oder-Gatter 57 zugeführt. Die Ausgangssignale ■<■■ Und-Gatter 39 und 40 werden dem Oder-Gaiu -3 zugeführt und das Ausgangssignal des Oder-Ga . -. 53 und die Impulsreihe /(2) werden dem Oder-CSS zugeführt. Die Ausgangssignale der Und-G ■:■... 41. 42 und 43 werden dem Oder-Gatter 54 ιιιΐυ ; Ausgangssignal des Oder-Gatters 54 und die Ir. ■■■> folge /(4) werden wiederum dem Oder-Gatter 5" ■ ■■.-geführt. Die Ausgangssignale der Und-Gatter 44 :-. 47 werden dem Oder-Gatter 55 und das Ausga:iL--signal des Oder-Gatters 55 und der Impulsrcilu· .' ι^s > werden wiederum dem Oder-Gatter 60 zugeführt, i >■■ Ausgangssignale der Und-Gatter 48 bis 52 weuui dem Oder-Gatter 56 und das Ausgangssignai — Oder-Gatters 56 und die Impulsreihe /(16)" weuK-ii wiederum dem Oder-Gatter 61 zugeführt. Da Hu-Ausgangssignaie der Oder-Gatter 57 bis 61 >Ui; Oder-Gatter 62 zugeführt werden und das Ausganl— signal des Oder-Gatters 62 dem Und-Gattcr 63 zusammen mit dem Ausgangssignal D des Flipflops 35 zugeführt wird, erhält man eine Impiilsreihensumnu NdX von dem Und-Gatter 63.

Obwohl nur die Verarbeitung der Information <.'A im einzelnen näher erläutert wurde, könnte die In formation dY in gleicher Weise verarbeitet werden, um die Impulsreihensumme NdY zu erhalten. Für dreidimensionelle Fälle kann die Impulsreihen summe in gleicher Weise durch Anordnung eines dZ-Register, das die. Information dZ speichert, dm eh Bestimmung der Maximalziffer und durch Besiirnmung der Impulssendezeit erhalten werden. Die Erfindung ist auch auf den Fall anwendbar, in dem die Anzahl der Informationen vier und mehr beträgt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

37-1?

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung einer Anzahl von Impulsen z. B. zur Steuerung von Schrittmotoren in Werkzeugmaschinen, wobei eine oder mehrere Impulsreihen entsprechend numerischen Eingangsinformationen ausgewählt werden, gekennzeichnet durch Ermittlung der maximalen Zifferninformation wenigstens zweier Eingangsinformationen, Bestimmung der Impuls-Sendezeit, die der maximalen ZifTerninformation entspricht, Auswahl einer einzigen Impulsreihe bzw. mehrerer Impulsreihen entsprechend den Eingangsinformationen aus mehreren vorbestimmten Impuisreihen entsprechend der maximalen ZifTerninformation und den Eingangsinformationen, und Bildung der impulsreihetisumme durch Aussendung der ausgewählten Impulsreihen in dem Intervall der ermittelten Impulssendezeit.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch ge- so kennzeichnet, daß zur Bildung der logischen Summen die Zifferninformationen jeder Eingangsinformation Oder-Gliedern zugeführt werden und daß die maximale Zifferninformation als das Ausgangssignal ermittelt wird, das der logischen Summe mit der größten Ziffernanzahl in den logischen Summen entspricht, die nicht Null ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulssendezeit sich verdoppelt bzw. halbiert, wenn die Anzahl der Eingangsinformationsziffern in der maximalen Zifferninformation sich um eine Ziffer erhöht bzw. erniedrigt.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche I bis 3, gekennzeichnet durch mehrere Register (11, 12) zur Speicherung mehrerer Eingangsinformationen. (dX, dY), eine Einrichtung (Fig. 5) zur Ermittlung der maximalen Zifferninformation der Eingangsinformationen, eine Einrichtung (F i g. 6) zur Bestimmung der Impulssendezeit, einen Impulsgenerator zur Erzeugung mehrerer vorbestimmter Impulsreihen, eine Wähleinrichtung zur Auswahl einer einzigen Impulsreihe oder mehrerer Impulsreihen entsprechend den Eingangsinformationen der vorbestimmten Impulsreihen in Übereinstimmung mit der maximalen Zifferninformation und der Eingangsinformation und eine Einrichtung (Fig. 8) zur Bildung der Impulsreihensumme durch Aussendung der ausgewählten Impulsreihen in der Impulssendezeit.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (F i g. 6) zur Bestimmung der Impulssendezeit ein Flip-Flop (35) aufweist, das von dem Ausgangssignal eines Zeitzählers (37) und der maximalen Zifferninformation gesteuert wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (F i g. 8) zur Bildung der Iinpulsreihensumme mehrere Und· Glieder (38 bis 52) aufweist, denen die maximale Zifferninformation und die Eingangsinformationen zugeführt werden, mehrere erste Oder-Glieder (53 bis 56), denen die Ausgangssignnle der ersten Und-Glieder (39 bis 52) zugeführt werden, mehrere zweite Und-GIieder (57 bis 6i), denen jeweils die Ausgangssignale der ersten Oder-Glieder (53 bis 56) bzw. die Auseangssignale der ersten Und-Glieder und eine der vorbestimmten Impulsreihen zugeführt werden, ein zweites Oder-Glied (621, dem alle Ausgangssienale der zweiten Und-Glieder (57 bis 61) zugeführt werden, und ein drittes Und-Glied (67), dem das Ausgangssignal des zweiten Oder-Gliedes (62) und das Ausgangssignal (D) der Einnchtung (Fig. 6) zur Bestimmung der Impulssende/tit zugeführt werden.