DE2361649A1

DE2361649A1 - Digitale zeichenvorrichtung

Info

Publication number: DE2361649A1
Application number: DE2361649A
Authority: DE
Inventors: David Jay Schaap; Marcel Roger Sommeria
Original assignee: HYPER LOOP
Current assignee: HYPER LOOP
Priority date: 1972-12-11
Filing date: 1973-12-11
Publication date: 1974-07-04
Also published as: IT1000817B; SE394383B; US3786331A; DE2361649B2; CA996656A; CH588750A5; DE2361649C3; GB1453842A; JPS4987977A; FR2211809A1

Description

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HYPER=LOOP, INC₀, ERIDGEVIEW, ILLINOIS/USA

Digitale Zeichenvorrichtung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine. Zeichenvorrichtung und insbesondere auf eine digitale Zeichenvorrichtung zum Ableiten eines digitalen Signales von einem Zeichenkopf in Abhängigkeit vom·Ablenkwinkel des Zeichen-Stiftes des Zeichenkopfes„

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Die digitale Zeichenvorrichtung erzeugt einen Ausgange der aus zwei getrennten Impilszügen für den Betrieb eines Geräteantriebs in zx\rei aufeinander, senkrecht stehenden Richtungen besteht, abhängig vom Ausgang eines Zeichenkopfes. '

Aus der DT-PA P23 32 5φ.1 ist ein Gerät bekannt, das einen vom einem Zug von Eingangsimpulsen abhängigen Motorantrieb aufweist, wobei die Eingangsimpulse der gewünschten Bewegung des Geräteantriebs längs einer Achse zugeo rdnet sind« Derartige Impulse können von einer Anzahl von Quellen, wie einem Bandleser oder ähnlichem abgeleitet werden. Es ist wünschenswert, eine Zeichenvorrichtung aim Erzeugender durch das in der oben erwähnten Patentschrift beschriebene Gerät erforderlichen Impulszüge,zu schaffen, so dass der Geräteantrieb ges'teuert werden kann, um die erforderlichen Änderungen in der Lage zwischen einem Werkzeug und dem Arbeitsstück in Übereinstimmung mit einer durch den Zeichenstift eines Zeichenkopfes verfolgten Spur zustandezubringen«,

Bekannt sind Zeichenköpfe, bei denen ein Wechseistroraausgangssignal von einem Wechselstromeingangs- oder err©?» gungssignal abgeleitet ist, wobei die ßrösse und die Phase des Ausgangssignales von der Richtung und der Grosse der Zeichenstiftablenkung abhängig sind. Der Ausgang derartiger Zeichenköpfe wurde gewöhnlich durch eine Analoge inri oh tung abgeändert, um ein oder mehrere Gleichspannungsebenen zu erzeugen, die die Betriebssteuerung eines Servosystems bewirken. Eine derartige Anordnung

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leidet jedoch infolge einer Driftneigung bei relativ langen Zeitperioden. Das heisst, das Verhältnis zwischen Eingangs- und Ausgangsfunktion ist nicht konstant. Es ist wünschenswert, eine derartige Drift auszuschalten und insbesondere eine digitale Vorrichtung zu verwenden, bei der keine derartige Drift auftritt. Es ist ebenfalls* wünschenswert, die Zuverlässigkeit der Vorrichtung durch Benutzung eines integrierten Schaltkreises so hoch als möglich zu machen, und eine Vorrichtung zum Auswählen einer Geschwindigkeit innerhalb eines weiten Bereiches von Arbeitsgeschwindigkeiten auszuwählen, um eine konstante Zuggeschwindigkeit des Geräteantriebs, unabhängig von der Bewegungsrichtung zu schaffen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass Einrichtungen zürn ' Ableiten des Impulses^ der bei jedem Zyklus der Anregung des Zeichenkopfes entsprechend der Ablenkrichtung des Zeichenstiftes auftritt, eine Einrichtung zum Umwandeln der zeitlichen Lage des Impulses innerhalb des Zyklus in ein den Ablenkwinkel· darstellendes, digitales Signal, eine Einrichtung zum Erzeugen einer trigonometrischen Funktion in Abhängigkeit vom Ablenkwinkel, und eine Vervielfacheinriehtung zum Erzeugen eines Ausgangsimpulszuges, der das Produkt aus der trigonometrischen Punktion und einer manuell ausgerichteten Amplitudenfunktion vorhanden sind. .

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

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Fig. 1 ein Arbeits-Blockdiagramm eines in Übereinstimmung mit dem gezeigten Ausführungsbeispiel konstruiertes System;

Fig. 2 . ein Arbeits-Blockdiagramm eines Teiles des in Pig. I dargestellten Gerätes;

Fig. 3 eine grafische Darstellung des Verhältnisses zwischen der Richtung der Zeichenstiftablenkung und des entsprechenden erzeugten digitalen Signales;

Fig. 4 eine grafische Darstellung der Sinus- und Cosinusfunktionen eines Ablenkwinkelsj und

Fig. 5 bestehend aus Fig. 5A und 5B, ein sohematisches Kreisdiagramm, teilweise in Form eines Arbeits-Blockdiagramtns des in Fig. 2 gezeigten Gerätes.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemässes Aufzeichnungssystem dargestellt. Der Zeichenkopf 10 ist mit der digitalen Zeichenvorrichtung 12 verbunden, die zwei Ausgänge auf den Verbindungslinien 14 und 16 erzeugt, abhängig vom Eingang aus dem Zeichenkopf 10. Die Verbindungslinie 14 trägt mehrere Impulse, die der gewünschten Bewegung des Geräteantriebs in Richtung X entsprechen, während die Verbindungslinie 16 einen entsprechenden Impulszug trägt, der die Bewegung des Maschinenantriebs in Richtung Y, rechtwinklig zur Richtung X, trägt. Die Verbindungslinie

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14·ist mit einem Eingang einer Auslösesperre 18 verbunden, die einen mit einem Servoverstärker 20 verbundenen Ausgang erzeugt, der seinerseits einen P4o tor 22 antreibt. Ein Tachometer 24 ist mechanisch mit der Welle des Motors 22 yerbunden. und bewirkt ein Signal auf der Verbindungslinie 26, das mit einem zweiten Eingang des ServoVerstärkers 20 verbunden ist„ Ein Auslöser 28 ist ebenfalls mit der Welle des Motors 22 verbunden und variiert die Phasendifferenz zwischen dem Ausgang der Auslösesperre 18 auf der Verbindungslinie 30 und einem zweiten Eingang zur Auslösesperre 18, die durch den Auslöser 28. über eine Verbindungslinie 32 zustandekommt« Das Gerät mit der Auslösesperre "18> dem Servoverstärker 20 und dem Motor 22 ist genau in der DT-PA P 23 32 569.1 beschriebene Ein für den Antrieb in Y-Richtung vorgesehenes identisches System ist mit einer Verbindungslinie 16 verbunden und enthält einen Motor 34, der mit dem Y-Antrieb des Gerätes verbunden ist und in Übereinstimmung mit Impulsen auf der Verbindungslinie 16 unter Spannung gesetzt wird» -

Der Zeichenkopf 10 wird durch eine Wechselstrom-Signalquelle 9 in Tätigkeit gesetzt, um das geforderte Signal auf der Verbindungslinie 11 zu erzeugen. Der Zeichenkopf" 10 ist konventionell und das· Signal auf der Verbindungslinie 11 ist ein Wechselstromsignal mit der gleichen Frequenz wie das Signal,' das dem Zeichenkopf 10 durch die Quelle 9 zugeführt wird, aber in der Phase um einen Betrag geändert, der der Ablenkrichtung des Zeichenstiftes des Zeichenkopfes 10 entspricht_ff und mit einer Amplitude,

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die der Grosse dieser Ablenkung entspricht. ·

Die digitale Zeichenvorrichtung 1 · ist mehr detailiert in Fig. 2 gezeigt. Die vom Zeichenkopf 10 ausgehende Verbindungslinie 11 ist mit einem Zeichenkopf-Adressen-Wandler 36 verbunden, der die Phase des Signals auf der Verbindungslinie 11 in ein digitales Signal umwandelt, das einer Speicherstellung oder Adresse in einer Speichereinrichtung entspricht. Der Ausgang des Wand-1 ers 36 ist auf der Verbindungslinie 38 vorgesehen* der mit dem Eingang eines Adressenzählers 4o verbunden ist. Der Adressenzähler 40 ist mit mehreren Ausgängen versehen. Eine Gruppe von Ausgängen ist über Verbindungslinien 41 mit einem Sinus-ROM 42 verbunden, der bei einer Reihe von Ausgängen ein digitales Signal erzeugt, das dem Sinus des Ablenkwinkels entspricht. Diese Ausgänge werden über Verbindungslinien 43 mit entsprechenden Eingängen eines Interpolators 44 verbunden, der als digitaler Vervielfacher wirkt, um die Frequenz eines Impulszuges zu vervielfachen, der einem Ausgang des Interpolators 44 über eine Verbindungslinie 46 zugeführt wird. Der Ausgang wird auf einer Verbindungslinie 48 erzeugt und stellt einen Impulszug mit einer Impulswiederholrate, die mit der Rate.auf der Eingangsverbindungslinie 46 des Impulszuges gleich ist, dar, vervielfacht um eine Zahl, die den digitalen Signalen entspricht, die den Eingängen des Interpolators 44 vom ROM 42 zugeführt wurden. Diese Zahl liegt zwischen und 1, so dass die Impulswiederhol rate des Impulszuges an der Ausgangsverbindungslinie 48 immer weniger als diejenige an der Eingangsverbindungslinie 46 ist.

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Eine andere Reihe von Ausgängen des Adressenzählers 4Ö ist über Verbindungslinien 49 mit entsprechenden Eingängen eines Cosinus-ROM 50 verbunden, die an ihren Ausgängen eine digitale Funktion erzeugt, die dem Cosinus des Ablenkwinkels entspricht. Diese digitale Funktion ist über Verbindungslinien 51 mit Eingängen eines Interpolators 52 verbunden, der wie der Interpolator 44 die Impulswiederholfrequenz des Pulszugesj der an der Eingangs Verbindungslinie 46 erscheint, vervielfacht, um einen Ausgangsimpulszug an der Ausgangsverbindungslinie 54 mit einer Impulswiederholrate, die derjenigen des Impulszuges auf der Verbindungslinie 46 gleich ist, zu erzeugen, vervielfacht um einen Betrag, der den durch die Verbindungslinien 51 zugeführten digitalen Signalen entspricht. Entsprechend sehen die Verbindungslinien 48 und 54 jeweils Impulszüge vor,, die als Eingänge zur Auslösesperre 18 für den X-Antrieb und die entsprechende Auslösesperre für den Y-Antrieb betrieben werden (Fig. 1).

Die Impulswiederholungsrate auf der Verbindungslinie 46 ist aus einem Zeitgeber 56 hergeleitet, der Zeitimpülse mit einer konstanten Rate liefert. Der Zeitgeber 56 ist mit dem Eingang eines Interpolators 58 verbunden und die Verbindungslinie 46 ist mit dem Ausgang des Interpolators 58 verbunden. Die Eingänge des Interpolators 58 sind mit einer Schalterreihe 60 verbunden, die manuell in Übereinstimmung mit der gewünschten Impulswiederholungsrate des "Impulszuges für die Verbindungslinie 46 betrieben werden. Der Interpolators 58 dient zum Vervielfachen der Impulswiederholungsrate des durch den Zeitgeber 56 erzeugten

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Signals um einen Betrag, der den von der Schalterreihe 60 gelieferten digitalen Signalen entspricht* so dass die Impulswiederholungsrate des Impulszuges auf der Verbindungslinie 46 dessen Produkt ist. Der durch das Setzen der Schalter 60 dargestellte Wert liegt zwischen 0 und 1, so dass die Impulsfrequenz auf der Ausgangsverbindungslinie 46 immer kleiner ist als die Zeitgeberfrequenz.

'Die Frequenz des Zeitgebers 56 ist viel höher als die Frequenz der Quelle 9, welche zweckmässiger Weise einen Frequenzteiler oder ähnliches enthält, so dass das Erregungssignal für den Zeichenkopf 10 aus dem Ausgang des Zeitgebers 56 abgeleitet wird.

In Fig. J5 ist eine diagrammatische Darstellung dieser Art gezeigt, auf welche ein digitales Signal in Abhängigkeit vom Ablenkwinkel des Zeichenstiftes des Zeichenkopfes 10 erzeugt wird. Der in Fig. J5 dargestelltB Kreis ist in vier Quadranten geteilt, wobei der Quadrant oben rechts als Quadrant I und die anderen drei Quadranten aufeinanderfolgend entgegen dem Uhrzeigersinn als Quadranten II, III und IV bezeichnet sind. Ein digitaler Wert zwischen O und 127 wird erzeugt, wenn der Zeichenkopf in Richtung des ersten Quadranten abgelenkt wird, ein Wert zwischen 128 und 255# wenn die Ablenkung im zweiten Quadranten erfolgt, ein Wert zwischen 256 und 383* wenn die Ablenkung im dritten Quadranten erfolgt, und ein Wert zwischen 384 und 5H₁ wenn die Ablenkung im vierten Quadranten erfolgt. Es wird bemerkt, dass die 512 diskreten, digitalen Signale, die in Abhängigkeit von der

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Richtung der Ablenkung der Zeichenvorrichtung erzeugt werden, in einem binären Zähler mit 9 Stufen untergebracht werden* wobei jede der 512 Werte durch eine diskrete Kombination von 9 binären Bits angezeigt wird. Die zwei wesentlichsten Bits zeigen den Quadranten an, in dem die Ablenkung auftritt und werden in Fig. 3 für jeden entsprechenden Quadranten dargestellt„ Im Quadranten I sind die zwei wesentlichsten Ziffern beide O₃* im Quadranten II sind die zwei wesentlichsten Ziffern 01 (wobei die unwesentlichste Ziffer rechts angeordnet ist), im Quadranten III sind die zwei wesentlichsten Ziffern lOj und im Quadranten TV sind die zwei wesentlichsten Ziffern 11. Die sieben Ziffern jeder Binärnummer, welche die weniger wichtigen Rangplätze einnehmen, reichen in jedem Quadranten von 0 bis 127".

Es ist notwendig, den Sinus und Cosinus des Ablenkwinkels herauszuziehen. Es ist offensichtlich aus der Darstellung der Fig. 3, dass das durch Benutzung von nur sieben Binärbits geschehen kann, die einem einzelnen Quadranten der Ablenkung zugeordnet sind, da die zwei verbleibenden Bits den Quadranten identifizieren_β In Fig. 4 sind die Sinus- und Cosinus-Funktion des ersten Quadranten dargestellt. Beiirt Quadranten II ist die Cosinüsfunktion gleich der Sinusfunktion des Quadranten I mit umgekehrtem Vorzeichen, und die Sinusfunktion ist gleich der Cosinusfunktion des Quadranten I. Beim Quadranten III sind die Vorzeichen beider Funktionen umgekehrt, und beim Quadranten IV sind die Sinus- und Cosinusfunktionen die gleichen wie beim Quadranten II mit umgekehrten Vorzeichen,

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So sind also die Sinus- und Cosinusfunktionen für alle vier Quadranten aus den Daten für einen Einzelquadranten hergeleitet und erfordern lediglich sieben Binärbits, Die zwei wesentlichsten Bits werden zum Auswählen der geeigneten Vorzeichen für die Sinus- und Cosinusfunktionen benützt. .

In Fig. 5 ist ein schematisches Diagram gezeigt, das die Art des Herausziehens der Sinus- und Cosinusfunktionen darstellt. Das vom Zeichenkopf 10 hergeleitete Signal wird einem Kontakt 62 zugeführt, der über einen Widerstand 64 mit einem Eingang eines Differentialverstärkers 66 verbunden ist, welcher einen Rückkopplungskreis 68 mit einem Widerstand 6j und einem Kondensator 69 aufweist. Der Ausgang des Verstärkers 66 ist über einen Widerstand 70 mit dem Eingang eines Differentialverstärkers 72 verbunden, der einen RUckkopplungswiderstand 74 aufweist.

Der Ausgang des Verstärkers 72 ist über einen Widerstand 76 mit einer Kontaktleiste vom zweipoligen Wechselschalter-Kontakten 78 und dann über eine Gleichrichtdiode mit einer anderen Leiste von umkehrenden Kontakten 78 verbunden. Die Kontakte 78 werden durch eine Relaisspule 82 betrieben, die zwischen einer Steuereingangsleiste 84 und Erde verbunden und so ausgelegt ist, um die Polarität der Diode 80 umzudrehen, wenn ein Steuersignal an die Leiste 84 zugeführt wird, um die Zugrichtung des Geräteantriebs im Verhältnis zur Spur umzudrehen, die durch den Zeichenstift des Zeichenkopfes 10 vorgegeben wird.

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Das Ende eines Kondensators 86 ist über den Kontakt 78 mit der Diode 80 verbunden und das andere Ende ist mit Erde verbunden und eine Wechselspannung wird am Kondensator 86 erzeugt,, die der Amplitude des We.chselstromsignales entspricht, welches vom Zeichenkopf an den Eingang 62 angelegt wird. .""·.'■

Das. nichtgeerdete Ende des Kondensators 86 ist über einen Widerstand 88 mit dem Eingang eines DifferentialVerstärkers 90 verbunden, der mit einem Rückkopplungswiderstand 92 ausgestattet ist. Der Eingang des Verstärkers 90 ist ebenfalls über einen ..Widerstand 94 mit dem Abgriff eines Potentiometers 96 verbunden, welches zwischen einer positiven Spannungsquelle und Erde geschaltet ist.

Die Lageeinstellung des Abgriffs des Potentiometers dient zum Steuern der Höhe des dem Verstärker 90 zugeführten Signales bei gleichbleibenden Werten für die Widerstände 88 und 94 mit dem Ergebnis, dass die Höhe des dem Eingang des Verstärkers 90 zugeführten Signales die durchschnittliche Höhe der gleichgerichteten Spannung am Kondensator 86 aufweist, und dass die Höhe der Spannung durch das Potentiometer'96 gewählt wird. Das Potentiometer 96 ist eingestellt, um die gewünschte Grosse der Ablenkung des Zeichenstiftes des Zeichenkopf es 10 zu wählen, wobei die Ablenkung durch das System beibehalten wird.

Der Ausgang des Verstärkers 66 ist^ ebenfalls mit dem Eingang eines DifferentialVerstärkers 98 über einen

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Widerstand 100 verbunden. Der Verstärker 98 dient als Zeilenempfänger, um das Wechselstromsignal am Eingang des Verstärkers 66 in eine Querwelle umzuwandeln, wobei die senkrechten Abschnitte oder Übergänge der Querwelle den den Nullpunkt überquerenden Punkten der Wechselstromwellenform entsprechen und eine Höhe aufweisen, das für den Schaltkreis geeignet ist, der mit einem Ausgang verbunden ist. Der Ausgang des Verstärkers 98 ist mit einem monostabilen Multifibrator 102 verbunden, der einen kurzen, positiven Puls erzeugt, wobei er bei den positiven Übergängen der durch den Verstärker 98 erzeugten Querwelle beginnt.

Der Ausgang des Multifibratörs 102 ist mit der Basis eines Transistors 104 verbunden, dessen Kollektor über einen Widerstand I06 mit einer positiven Spannungsquelle verbunden ist und dessen Emitter über einen Widerstand 108 im Abgriff eines Potentiometers 110 verbunden ist, das zwischen einer negativen Spannungsquelle und Erde geschaltet ist. Das Potentiometer 110 ist zur anfänglichen Justierung des Systems bestimmt.

Der Emitter des Transistors 104 ist ebenfalls mit dem doppelumkehrenden Eingang eines Differentialverstärkers 112 verbunden, der einen Rückkopplungskondensator 114 aufweist, welcher seinen Ausgang mit seinem Eingang verbindet, so dass der Verstärker 112 als Integrator dient, um eine anwachsende Flankenspannung zu erzeugen, wann immer der Transistor 104 ausgeschaltet ist. Die Neigung der Flanke ist abhängig

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νοίϊ der Kapazität des Kondensators 114 und dem Wider-' standswert des Widerstandes .108, der im Verhältnis - zum Widerstand des Potentiometers 110 sehr hoch 1st, so dass der letztere keinen Einfluss auf die Neigung der' Flanke hat> sondern nur die durchschnittlichespannüngshöhe der Flankenwellenform beeinflusst. -

Die vom monostabilen Multifibrator 102 gelieferten positiven Impulse dienen zum Bringen des Transistors Io4 in Sättigüngszuständ,. wobei der Kondensator 114 über den Widerstand 106 aufgeladen wird» Der Wert des Widerstandes 106 ist kleiner als derjenige des Widerstandes 1O8, so dass der Kondensator sehr schnell aufgeladen wird und am Ende jedes Eingangsimpulses vom monostabilen Multifibrator die gleiche Ladüngshöhe erreicht* Nach dem Ende Jedes Eingangsimpulses wird der Kondensator 114 über -""den Wider st and. 108 entladen, wobei er zum Erzeugen der Flankenwellenform am Ausgang des Verstärkers 112 dient.- "'-" '

Jede Flanke beginnt am Ende eines durch den Multifibrator erzeugten Impulses, so dass die Phase des Flankensignäles ungefähr die gleiche ist wie diejenige des dem Eingang 62 zugeführten Wechselstromsignales und sich davon nur durch die vom Multifibrator 102 erzeugte konstante Breite unterscheidet.

Das am Ausgang des Verstärkers 112 erzeugte Flankensignäl wird zu dem am Ausgang des Verstärkers 90 erzeugten Gleichstromsignals durch ein summierendes

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Netzwerk mit einem Widerstand 116 addiert, wobei der Widerstand 116 vom Ausgang des Verstärkers 90 her mit einem Verbindungspunkt 118 verbunden ist, und ein Widerstand 120 den Ausgang des Verstärkers 112 mit dem Verbindungspunkt 118 verbindet. Daraus ergibt sich, dass der Verbindungspunkt 118 ein Flankensignal aufweist, dessen Phase von der Phase des Eingangssignales vom Zeichenkopf 10 abhängt und dessen Höhe von der Amplitude des Zeichenkop'fsignales und ebenfalls von der vom Potentiometer 96■ 6^ewählten Spannungshöhe abhängt.

Der Verbindungspunkt II8 ist mit dem Eingang eines DifferentialVerstärkers 122 verbunden, der mit einem Rückkopplungsnetzwerk 124 ausgestattet ist, das einen Widerstand 126 und damit parallel verbunden einen Reihenschaltkreis mit einem Widerstand 128 und einem Kondensator I30 enthält. Der Verstärker 122 dient als Zeilenempfänger, um einen positiven Impuls zu erzeugen, wenn die augenblickliche Spannungshöhe des Signals am Verbindungspunkt 118 über dem Schwellenpotential liegt (d.h., dem Wertpotential). Dies hängt sowohl von der Phase der Plankenfunktion als auch von ihrer durchschnittlichen Gleichstromhöhe ab, und so wird ein Impulszug von abwechselnder Dauer am Ausgang des Verstärkers 122 erzeugt, und zwar für jede Planke einer, wobei der Plankenanstieg in einer Phasenlage auftritt, die eine lineare Funktion der Phase der Flanke für jedes Einstellen des Potentiometers 26 ist, vorausgesetzt die Ablenkungsgrösse ist konstant. Das Potentiometer 110 ist anfänglich justiert,

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um in jedem Zyklus, wenn der Ablenkungswinkel Null ist, zu einer bestimmten Zeit die notwendigen Impulse zu erzeugen.

Der' Ausgang des Verstärkers 122 ist über einen Widerstand 132 mit dem Eingang eines Verstärkers Ij4 verbunden, dessen Ausgang mit einem Eingang eines Flip-Flop 136 verbunden ist. Der Verstärker 134 dient als Zeilenverstärker und regelt die Höhe des durch den Verstärker 122 erzeugten Signals auf den vom Flip-Flop I36 geforderten Wert. .

Der andere Eingang des Flip-Flop ist über eine Verbindungslinie 38 mit dem Zeitgeber 56 (Fig. 5B) verbunden, so dass das Flip-Flop an einer Ausgangsverbindung l4o Impulse, erzeugt, die mit den Zeitgeberimpulsen des Zeitgebers 56 synchronisiert sind. Die Verbindung l4o ist mit dem Eingang eines monostabilen Multifibrators 142 verbunden, der zum Erzeugen eines kurzen Impulses von Standardlänge und einer Ausgangsverbindung 144 bei der Anstiegsflanke jedes positiven Impulses an der Verbindung 14O dient.

Die Verbindung 144 ist mit dem wirksamen Eingang jedes von mehreren Gattern L.46 (Fig. 5B) verbunden. Der Block von Gattern 146 enthält neun individuelle Daten, von denen jedes zum Verbinden eines einzelnen Eingangs mit einem einzelnen Ausgang dient, wenn an die-Verbindung 144 Spannung angelegt wird, so dass ein am Eingang' eines Gatters anwesendes Signal in diesem Augenblick an seinen Ausgang übertragen wird.

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Der Zeitgeber 56 ist über eine Verbindung 154 mit einem Frequenzteiler 156 verbunden, der die Impulswiederholungsfrequenz des Zeitgebers 56 durch einen Paktor teilt, dass an einer mit dem Ausgang des Frequenzteilers 156 verbundenen Verbindung I58 ein Impulszug mit einer Impulswiederholungsfrequenz von annähernd 512 gegenüber der Frequenz des zum Zeichenkopf 10 zugeführten anregenden Signales erzeugt wird, die ebenfalls das 512-fache der Impulswiederholungsfrequenz des an der Verbindung 144 erscheinenden Impulszuges ist. Die Verbindung I58 ist mit dem Eingang eines Zählers I60 verbunden, der ein Neun-Stufen-Binärzähler ist, deshalb 512 Zustände hat. Der Zähler 160 durchläuft aufeinanderfolgend jeden dieser 512 Zustände, wobei jedes Durchlaufen ein Durchlaufen der anregenden dem Zeichenkopf 10 zufteführten Frequenz darstellt und einer Drehung um den Jn Fig. 3 dargestellten Kreis durch alle vier Quadranten darstellt. Die Zeit des Auftretens jedes Impulses an der Verbindung 144 während jedes Zyklus des Zählers I60 bestimmt den Ablenkwinkel und zu diesem Zeitpunkt wird der Inhalt des Zählers I60 durch die Gatter 122 den Eingängen einer Gruppe von ausschlicsslichen ODER-Gattern 162 zugeführt, wobei für den Ausgang jeder Stufe des Zählers I60 ein Gatter vorgesehen ist. Ein zweiter Eingang jedes der ausschliesslichen ODER-Gatter 162 ist mit der 8. Stellung des Zählers I60 verbunden, die das zweite der wesentlichsten Bits davon darstellt. Der Zähler I60 ist mit der durch die Quelle 9 erzeugten anregenden Spannung mit Hilfe eines mit dem Ausgang der

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Quelle 9 verbundenen Zeilenempfängers 146 synchron, dessen Ausgang mit dem Eingang eines monostabilen Multifibrators 148 verbunden ist. Der Ausgang des Multifibrators 148 ist ein Impuls bei jedem positiven .Null-Durchgang des Ausgangs der Quelle 9 und ist über eine Verbindung 150 mit einem Rückstelleingang des Zählers l6o verbunden* Entsprechend wird der Zähler I6o am Beginn jedes Zyklus zu Null zurückgestellt.

Jedes der ausschliesslichen GDER-Gatter 162 nimmt einen zweiten Eingang von der 8. Stellung des Zählers 160 über ein Gatter 162 auf., Die Eingänge der ODER- · Gatter 1Ö2 ergänzen deshalb die vom Zähler ΙβΟ zugeführten Impulse, wenn ein Ausgangsimpuls am 8. Ausgang des Zählers l60 da ist, und überführen die Impulse in nichtergänzter Form, wenn kein Ausgangsimpuls am· 8. Ausgang des Zählers 160 da ist,. Aus. Fig. 3 ist zu ersehen, dass die 8. SteHu-ng des Zählers, die der zweithöchsten Ordnung des digitalen Signals entspricht, dann da ist, wenn der Ablenkwinkel im zweiten oder vierten Quadranten ist. In diesem Quadranten ist es notwendig, dass der Winkel Vor dem Herausziehen des Sinus des Winkels ergänzt wird, da die Speichereinrichtung lediglich Werte für den ersten Quadranten speichert. Beim zweiten Quadranten, der Winkel zwischen 90° und 180° enthält, ist der Sinus des Winkels B dem Sinus des Winkels (.90-B) im ersten Quadranten gleich.Endlich ist im vierten Quadranten,der Winkel zwischen 270° und 3βθ° enthält, der absolute Viert des Sinus dein Sinus von (90-B) im ersten Quadranten gleich. Der

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Winkel (90-B) ist der Ergänzungswinkel des Winkels B. Deshalb wird im zweiten und vierten Quadranten der durch ■ die sieben niedrigsten Stellungen des Zählers I6o dargestellte Winkel durch die ausschliesslichen ODER-Gatter 162 ergänzt, bevor er zum Herausziehen des Sinus dieses Winkels verwendet wird. Die Vorzeichen der trigonometrischen Funktionen sind infolge von zwei zusätzlichen Ausgängen eindeutig, die in der höchsten Stellung des Zählers 1βθ erzeugt werden. Die Eingänge eines ausschliesslichen ODER-Gatters 164 sind mit den zwei Ausgängen des Zählers I60 in der höchsten Stellung durch die Gatter 146 verbunden, so dass der Ausgang des Gatters 164 hoch ist, wenn der Ablenkwinkel im zweiten und dritten Quadranten ist und so anzeigt, dass die Cosinusfunktion negativ ist. Ein Wandler I66 ist mit dem Ausgang des Zählers I60 in der höchsten Stellung über ein Gatter 146 verbunden, um einen Ausgang zu erzeugen, wenn der Ablenkungswinkel im ersten und zweiten Quadranten ist, und zeigt so an, dass das Vorzeichen des Sinus positiv ist. Das Gatter 164 und der Wandler I66 sind entsprechend mit Kontakten I68 und I70 verbunden, welche die vom Servosystem benötigte Information in Form der Vorzeichen der trigonometrischen Funktionen liefern. Falls ein hoher Wert erforderlich ist, wenn der Cosinus positiv ist, kann ein Wandler in Serie mit dem Ausgangskontakt 168 geschaltet werden. In ähnlicher Weise kann der Wandler I66 vernachlässigt werden, falls ein hoher Wert gefordert ist ,wenn der Sinus negativ ist.

Die Ausgänge aller ausschliesslichen ODER-Gatter 162

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sind mit den sieben Eingängen eines reinen Lesespeichers ROM 172 verbunden, der ausgelegt ist, um an mehreren Ausgangsverbindungen IJk ein digitales Signal zu erzeugen, das dem Sinus des durch das digitale Signal dargestellten Winkels entspricht, wobei das digitale Signal den Eingängen des ROM 172 von den Gattern I62 zugeführt wird. _;

Die Gatter l62 sind ebenfalls individuell über mehrere. Wandler 176 mit den sieben Eingängen eines zweiten ROM 168 verbunden. Das Umwandeln der an den Ausgängen der Gatter l62 erzeugten Signale schafft ein einem Winkel entsprechendes digitales Signal, das gleich ist 90° weniger dem durch die Ausgänge der Gatter 1Ö2 dargestellten Winkel. Deshalb erzeugt der ROM l48 .an mehreren Ausgängen .180 ein dem Cosinus des Ablenkwinkel entsprechendes digitales Signal.

Aus Fig. 4, wo die Sinus- und Cosinus-Funktionen dargestellt sind, geht hervor, dass der Cosinus eines Winkels θ gleich ist dem Sinus eines Winkels (90.-9).

Die Ausgangsverbindungen 174 sind mit Eingängen eines binären Vervielfachers 182 verbunden, der einen anderen mit einer Verbindung 184 verbundenen Eingang aufweist. Die Verbindung 184 sieht einen Itapulszug mit einer Impulswiederholungsfrequenz vor, die der gewünschten Zuggeschwindigkeit entspricht, die durch das Gerät bewirkt werden soll. Aufgabe des binären Vervielfachers 182 ist es, an einer Ausgangsverbindung 186 einen Impulszug mit einer Impulswiederholungsfrequenz vorzusehen,

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der proportional ist dem Produkt aus der Impulswiederholungsfrequenz eines Zuges an der Verbindung 184 und der Funktion, die durch das dem: Vervielfacher Io2 über die Verbindungslinien 174 zugeführte digitale Signal dargestellt wird. Entsprechend ist die Bnpulswladerholungsfrequenz des Impulszuges an der Verbindungslinie 186 A . cos O^ wobei Ädie gewünschte Geschwindigkeit und Θ· der* Ablenkungswinkel ist, und das Produkt gleich ist. mit der gewünschten Bewegungsgeschwindigkeit des Gerätes in einer ersten senkrechten Richtung. In ähnlicher Weise sind die Ausgangsverbindungen 180 mit den Eingängen eines binären Vervielfachers 188 verbunden, der mit dem binären Vervielfacher 182 identisch ist,. Der Vervielfacher 182 ist ebenfalls mit der Verbindung 184 verbunderium an einer Ausgangs verbindung 190 einen Impulszug zu erzeugen. Entsprechend ist die Impulswiederholungsfrequenz des Impulszugos an der Verbindung 190 proportional A . cos 9, wobei A die gewünschte Geschwindigkeit und 9 der Ablenkungswinkel ist und das Produkt der gewünschten Geschwindigkeit in einer zweiten senkrechten Richtung gleichst. Die Ausgangslinien 186 und 190 sind mit der Verbindung 14 und l6 dos in Fig. 1 gezeigten Systems verbunden. Aus dem Vorhergehenden ist zu ersehen, dass die erfindungsgemässe Vorrichtung ausgelegt ist, um digitale Impulszüge in Abhängigkeit vom Ausgang des Zeichenkopfes 10 zu erzeugen, wobei jeder der Impulszüge für jede gevöinsehte Bewegung des Maschinenantriebs in einer der zv;ei aufeinander senkrecht stehenden Richtungen einen Impulr. aufweist. Die erfindungsgemässe Vorrichtung weist keine Drift.auf und ist

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für eine unbegrenzte Zeitdauer stabil.

Kennzeichnend für das' aufsummieren eines Signales, das der Grosse eines Wechselstromsignales am Kontakt 62 proportional ist, wobei das Plankensignal durch *■ den Verstärker 112 erzeugt wird, ist/ zu bewerkstelligen, dass die Ablenkungsgrösse einen Einfluss auf das durch die Vorrichtung gemäss Fig. 5 erzeugte Signal hat. Falls die Ablenkungsgrösse anwächst, so ändert dies die kombinierte Signalhöhe und bringt ein Überführen der Phase des Ausganges des Verstärkers 122 zustande, wobei die Richtung der durch den Ausgang des Zählers I60 dargestellten Ablenkung um einen geringen Winkel geändert wird. Die A'nderungsrichtung des Ausgangs des Zählers I60 ist so, dass die Richtung des Geräteantriebs geändert wird, so dass der Geräteantrieb anstelle des Bewegens des Zeichenstifs in eine Richtung tangential zur Oberfläche, der damit in Verbindung stehenden Zeichenspur eine relative Bewegung zwischen der Zeichenspur und dem Zeichenstift ausführt, um die Ablenkungsgrösse auf den richtigen Betrag zu bringen. Die Einstellung 'eines Potentiometers 96 bewirkt das Wählen der für die Ablenkung des Zeichenstifts gewünschten Grosse.

Der Impulszug an der Verbindung 184, der der Verbindung 46 von Figi 1 entspricht, ist vom Zeitgeber mittels einer Teilereinheit I92 abgeleitet,welche die Impulswiederholungsfrequenz des Zeitgebers durch einen geeigneten Faktor, wie I80, teilt, und seinen Ausgang einem binären Vervielfacher 196 zuführte"

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Der Vervielfacher I92 ist identisch mit den Vervielfacheml82 und 188 und dient zum Erzeugen eifiers Impulszuges an der Verbindung 202, die eine Wiederhol ungsfrequenz gleich dem Produkt aus der durch die Teilereinheit 192 erzeugten Frequenz und einer Funktion, die durch das Setzen der Schalter 60 dargestellt wird, die mit Eingängen des Vervielfachers 196 verbunden sind. Entsprechend wählen die Schalter 60 die Impulsfrequenz für den Impulszug an der Verbindung 202, die über einen Schalter 204 in einer seiner Stellungen direkt mit der Verbindung 184 verbunden ist. In seiner anderen Stellung verbindet der Schalter 204 die Verbindung 202 über eine weitere Teilereinheit 206 mit der Verbindung 184 die zum Teilen der Impulsrate, um den Faktor 10 dient. So bewirkt der Schalter 204 eine Erhöhung des Einstellbe reichs 'der Impulsfrequenz an der Verbindung 184 um den Paktor 10.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vmrden für die in Fig. 5 aufgeführten Teile folgende Komponenten benutzt:

Zeichenempfcänger 98, 134 und 146	N8TI6A
Multifibratoren 102, 142 und l48	SN74123N
Flip-Flop I36	SN7474N
Widerstände: 68	22K
74	lOOK
76	47K
88	lOOK
92	lOOK
94	lOOK
96	2K
106	IK
108	2OK
116	47K
₁₂₀ 409827/0653	2O0K

126 1 Meg.

Kondensatoren 69 510. pfd

86 ' .047 mfd

114 . .05 mfd¹ Vervielfacher 182, 184 und I96 SN7497N ■

ROM I72 und 178 . S877I

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Claims

Pate nt a η s ρ r ti c h e

Digitale Zeichenvorrichtung zum Ableiten eines digitalen Signales von einem Zeichenkopf in Abhängigkeit vom Ablenkwinkel des Zeichenstiftes des Zeichenkopfes, gekennzeichnet durch Einrichtungen (102, 122) zum Ableiten eines Impulses, der bei jedem Zyklus der Anregung des Zeichenkopfes entsprechend der Ablenkrichtung des Zeichenstiftes auftritt, eine Einrichtung (l6o) zum Umwandeln der zeitlichen Lage des Impulses innerhalb des Zyklus in ein den Ablenkwinkel darstellendes digitales Signal, eine Einrichtung (17?-) zum Erzeugen einer trigonometrischen Funktion in Abhängigkeit vom Ablenkwinkel, und eine Vervielfacheinrichtung (182) zum Erzeugen eines Ausgangsimpulses, der das Produkt aus der triginometrischen Funktion und einer manuell ausgewählten Amplitucenfunktion darstellt.

2. Digitale Zeichenvorrichtung nach Anspruch !,gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Auswählen einer bestimmten Impulswiederholungsrate als Eingang zur Vervielfacheinrichtung (182), wobei diese auswählende Einrj chtung umfasst einen binären Vervielfacher (I96), der mit einer Quelle (56) von Steuerimpulsen und mit mehreren Schaltern (60) zum Erzeugen eines Ausgangsimpulses mit einer Impulswiederholungsrate proportional dem Produkt aus

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der Impulswiederholungsrate der Steuerimpulse und einer der Stellung der Schalter (βθ) entsprechenden Funktion proportional ist, und aus einer Einrichtung (184) zum Verbinden des Ausgangs des binären Vervielfachers (196) mit dem Eingang der Vervierfacheinrichtung (182) „

Digitale Zeichenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Einrichtungen (164j, 166) zum Peststellen des Quadranten des' Ablenkwinkels, und eine Einrichtung (I76) zum Ergänzen der binären Darstellungp wenn der Ablenkwinkel im zweiten und vierten Quadranten ist.

Digitale Zeichenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Einrichtungen (I76, 1-7'')■ zum Erzeugen einer zweiten, dem Ablenkwinkel entsprechenden trigonometrischen Funktion und eine zweite Vervielfacheinrichtung (I88) zum Erzeugen eines zweiten, dem Produkt aus der zweiten trigonometrischen Funktion und der manuell ausgewählten Amplitudenfunktion entsprechenden Ausgangsimpulszuges.

Digitale Zeichenvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η ζ ~e i c h η e t ,' dass die Einrichtungen zum Erzeugen einer zweiten trigonometrischen Funktion eine Einrichtung (I76) zum Erzeugen eines dsr Ergänzung des Winkels entsprechenden Signales, und eine Einrichtung (I78) zum Erzeugen einer dementsprechenden

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trigonometrischen Funktion, die die gleiche trigonometrische Funktion* wie die erste triginometrische Funktion ist, enthält.

6. Digitale Zeichenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zum Ableiten des Impulses eine Einrichtung (102) zum Umwandeln des Ausgangssignales des Zeichenkopfes in einen Impulszug enthält, wobei die Vorderflanke jedes Impulses proportional dem Ablenkwinkel in Phasenbeziehung mit dem Ausgangssignal steht.

7. Digitale Zeichenvorrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche, gekenn ze i ohne t durch Einrichtungen (86, 90) zum Erzeugen eines dem Ausgangssignal entsprechenden Wiederholungssignales, wobei das V/iederholungssignal eine Wellenform mit schräger Flanke aufweist, und eine Einrichtung (123) zum Erzeugen des Impulszuges in Abhängigkeit von einer bestinmten Höhe, die' von der Wellenform mit schräger Flanke überschritten wird.

δ. Digitale Zeichenvorrichtung nach Anspruch 7, g e kennzeichnet, d'irch eine manuell betätigbare Einrichtung (96) zum Gteuern der durchschnittlichen Höhe der ^T..^rel] enform mit schräger Flanke.

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