DE1207643B

DE1207643B - Arrangement for displaying changes in position of an object that can be moved in relation to another object

Info

Publication number: DE1207643B
Application number: DEH40800A
Authority: DE
Inventors: Melvin Ray Mcelroy
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1959-11-02
Filing date: 1960-10-28
Publication date: 1965-12-23

Description

Anordnung zur Anzeige von Lageänderungen eines gegenüber einem anderen Objekt Z, bewegbaren Objektes Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Anzeige von Lageänderungen eines gegenüber einem anderen Objekt bewegbaren Objektes nach Größe und Richtung, insbesondere in Verbindung mit automatischen Steuerun-en an Werkzeugmaschinen od. dgl.Arrangement for displaying changes in position of an object that is movable with respect to another object Z .

Bei bekannten Anordnungen dieser Art wird die Strecke der Verschiebung in diskrete Schritte unterteilt, und diese werden abgetastet. Hierzu verwendet man eine Skala, die in kleine Maßeinheiten eingeteilt ist, die die einzelnen Schritte bilden. In der Nachbarschaft der Skala ist ein Abtastorgan angordnet, das die Skala abtasten kann, so daß bei einer Relativbewegung zwischen der Skala und dem Abtastorgan an dessen elektrischem Ausgang eine Änderung oder Schwankung zwischen zwei elektrischen Zuständen entsteht, sobald das Abtastorgan von einer Zone der Skala auf die benachbarte Zone bewegt wird. Die so erzeugten elektrischen Ausgangssignale können, gegebenenfalls nach Beschneidung der Amplitude oder Siebung und Umformen in eine Rechteckkurve, zu einem Zähler gegeben werden, der die durch die augenblickliche Verschiebung überquerte Anzahl Zonen der Skala zählt.In known arrangements of this type, the distance of displacement divided into discrete steps and these are scanned. For this one uses a scale that is divided into small units of measurement that shows the individual steps form. In the vicinity of the scale there is arranged a scanning element that controls the scale can scan, so that with a relative movement between the scale and the scanning member at its electrical output a change or fluctuation between two electrical ones States arise as soon as the scanning element moves from one zone on the scale to the next Zone is moved. The electrical output signals generated in this way can, if necessary after cutting the amplitude or sieving and transforming it into a rectangular curve, be given to a counter that crossed that by the current shift The number of zones on the scale counts.

Das Abtastorgan, das zum Abtasten der Skala und zur Erzeugung der Zählimpulse verwendet wird, kann auf verschiedenste Weise ausgebildet sein. Beispielsweise ist eine Anordnung bekannt, bei der eine lineare magnetische Skala verwendet wird, deren ,Skalenteile durch ausgesparte Striche gebildet sind, wobei jeder Strich und der benachbarte stehengebliebene Teil der Skalenoberfläche beispielsweise eine volle Skalenteilung bilden. Mit dieser Skala steht ein elektromagnetischer Abtastkopf in Flußverbindung und ist in einem geeigneten Abstand von der Skala angeordnet. Seine Polflächen können die ausgesparten Striche und die stehengebliebenen Teile anzeigen. Wenn dieser Abtastkopf längs der durch die ausgesparten Striche und die stehengebliebenen Teile gebildeten Skala bewegt wird, so ist der magnetische Widerstand des Magnetflusses über einem Strich groß, über einem stehengebliebenen Teil jedoch klein, so daß der Abtastkopf bei seiner Verschiebung längs der Skala zwischen zwei elektrischen Widerstandswerten hin- und herschwankt. Der elektrische Ausgang eines derartigen Abtastkopfes ist daher eine Funktion seiner relativen Verschiebung und kann für den Idealfall als Rechteckwelle angenommen werden.The scanning element, which is used to scan the scale and generate the Counting pulses are used, can be designed in a wide variety of ways. For example an arrangement is known in which a linear magnetic scale is used, whose, scale parts are formed by recessed lines, each line and the adjacent remaining part of the scale surface, for example, a full one Form scale division. An electromagnetic scanning head stands with this scale in flux and is spaced a suitable distance from the scale. Its pole faces can contain the recessed lines and the remaining parts Show. When this readhead is along the lines indicated by the recessed lines and the The remaining parts formed on the scale is moved, so is the magnetic resistance of the magnetic flux is large over a line, but over a stopped part small, so that the scanning head when it is shifted along the scale between two electrical resistance values fluctuates back and forth. The electrical output of a such scanning head is therefore a function of its relative displacement and can be assumed for the ideal case as a square wave.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, mehrere derartige Magnetköpfe in einem geeigneten Abstand voneinander längs der Skala anzuordnen, beispielsweise zwei MagnetkÖpfe. Die Verwendung von zwei Magnetköpfen bei derartigen Anordnungen hat zwei Vorteile: Ein erster Vorteil der Verwendung von zwei Magnetköpfen liegt darin, daß bei zwei miteinander verbundenen Magnetköpfen die Zählimpulse ein höheres Auflösungsvermögen erlauben, als dem wirklichen Abstand zwischen den SKalenteilen entspricht. Der andere Vorteil der Verwendung von zwei Magnetköpfen liegt in der Möglichkeit des Aufnehmens von bestimmten elektrischen Zuständen der Köpfe in einer Position bezüglich der Skala während eines bestimmten Zeitintervalls und in einem darauffolgenden zweiten Zeitintervall, wenn die Köpfe aus der vorhergehenden Position um weniger als eine Skalenteilung verschoben wurden. Die Anordnung ist so getroffen, daß in diesem Fall einer der Köpfe stets seinen elektrischen Zustand geändert hat und man auf diese Weise die Richtung der stattgefundenen Verschiebung bestimmen kann.Several such magnetic heads have also been proposed to be arranged at a suitable distance from each other along the scale, for example two magnetic heads. The use of two magnetic heads in such arrangements has two advantages: A first advantage of using two magnetic heads is in the fact that with two magnetic heads connected to one another, the counting pulses are higher Allow resolving power than the real distance between the scale divisions is equivalent to. The other advantage of using two magnetic heads is that Possibility of recording certain electrical states of the heads in one Position with respect to the scale during a certain time interval and in one subsequent second time interval when the heads from the previous position shifted by less than one division. The arrangement is made so that in this case one of the heads has always changed its electrical state and in this way one can determine the direction of the displacement that has taken place can.

Bei der schon vorgeschlagenen Anordnung werden diese Vorteile dadurch erreicht, daß zwei Köpfe längs der Skala in einem solchen Abstand - voneinander angeordnet werden, daß die durch die Köpfe erzeugten Ausgangssignale um einen bestimmten Betrag phasenverschoben sind. Der Abstand der zwei Köpfe ist beispielsweise so gewählt, daß er etwa ein Viertel einer Skalenteilung größer ist, als einem ganzzahligen Vielfachen der Skalenteilung entspricht. Wenn also eine Skala eine Skalenteilung in der Größenordnung von 4 mm aufweist, kann bei Betrachtung der Ausgänge der beiden Köpfe schon eine Verschiebung in der Größenordnung' von 1 mm festgestellt werden. Bei derartig angeordneten Köpfen kann auch durch das Aufzeichnen des elektrischen Zustandes der Köpfe in irgendeiner besonderen Lage eine Richtungsabhängigkeit erreicht werden. Beispielsweise stehen zwei Köpfe gleichzeitig über einem ausgesparten Strich oder über einem stehengebliebenen Abschnitt oder ein Kopf -über einem ausgesparten Strich und der andere Kopf über einem stehengebliebenen Teil, oder umgekehrt. Für jede dieser Bedingungen kann der elektrische Zustand sowie die Verschieberichtung bestimmt werden. Diese Bedingungen wiederholen sich und ergeben eine Aufzeichnung, aus der die Richtung der Bewegung ge- genüber einer vorhergehenden Lage abgelesen werden kann.In the arrangement already proposed, these advantages are achieved in that two heads are arranged along the scale at such a distance from one another that the output signals generated by the heads are phase-shifted by a certain amount. The distance between the two heads is selected, for example, so that it is approximately a quarter of a scale division greater than corresponds to an integral multiple of the scale division. So if a scale has a scale division in the order of 4 mm, a shift in the order of 1 mm can be determined when looking at the outputs of the two heads. With heads arranged in this way, a directional dependency can also be achieved by recording the electrical state of the heads in any particular position. For example, two heads stand simultaneously over a recessed line or over a section that has remained, or one head over a recessed line and the other head over a section that has remained, or vice versa. For each of these conditions, the electrical state and the direction of movement can be determined. These conditions are repeated and result in a record, of which the direction of movement can be read overall genüber a previous location.

Bei der schon vorgeschlagenen Anordnung dieser Art sind getrennte Speichervorrichtungen, beispielsweise Flip-Flop-Kreise, für jede der vier elektrischen Zustände erforderlich, die zur Bestimmung der Verschieberichtung aufgespeichert werden müssen. Zwei Flip-Flop-Kreise sind zur Speicherung des elektrischen Zustandes Köpfe in einem ersten Zeitintervall und zwei Flip-Flop-Kreise zur Speicherung der elektrischen Zustände in einem zweiten Intervall erforderlich. Durch die Feststellung, welcher Kopf am Ende des zweiten Zeitintervalls seinen elektrischen Zustand geändert hat, wird die Richtung der Verschiebung bestimmt.In the already proposed arrangement of this type are separate Storage devices such as flip-flops for each of the four electrical States required that are stored for determining the direction of movement Need to become. Two flip-flop circuits are used to store the electrical status Heads in a first time interval and two flip-flop circles to store the electrical states are required in a second interval. By noting which head changed its electrical state at the end of the second time interval the direction of the shift is determined.

Das vorerwähnte Prinzip ist in gleicher Weise auf nichtlineare Skalen anwendbar. Beispielsweise können Winkeländerungen mit einer Anordnung bestimmt werden, in der die Skala auf der Oberfläche einer Trommel oder Walze angeordnet ist. Jede Skalenteilung stellt in diesem Fall einen Drehwinkel der Trommel dar. In ähnlicher Weise können die Skalentelle durch radiale Striche auf der Oberfläche einer Scheibe aus magnetischem Material bestehen. Auch hier sind wiederum die Köpfe in einem Ab- stand und gegebenenfalls schiefwinklig zueinander der Oberfläche der Scheibe benachbart und in Wirkverbindung mit den Skalenteilungen angeordnet, so daß sie den Skalenweg auflösen, der durch Aussparungen und dazwischen stehengebliebene Teile zusammengesetzt ist.The above-mentioned principle is equally applicable to non-linear scales. For example, changes in angle can be determined with an arrangement in which the scale is placed on the surface of a drum or roller. In this case, each scale division represents an angle of rotation of the drum. Similarly, the scale marks can consist of radial lines on the surface of a disk made of magnetic material. Here, too, the heads are again at a distance and possibly at an oblique angle to one another, adjacent to the surface of the disk and in operative connection with the scale divisions, so that they dissolve the scale path, which is composed by recesses and parts left in between.

Auch können andere Arten von Abtastköpfen und Skalen verwendet werden. Geeignet hierfür sind beispielsweise fotoelektrisch- Anordnungen mit einer Lichtquelle und Foto7ellen, die ähnlich der oben beschriebenen Weise angeordnet sind und mit einer Skala zusammenarbeiten, die durchsichtige und undurchsichtige Abschnitte aufweist und auf diese Weise Änderungen des elektrischen Zustandes der Fotozellen bewirkt. Auch kann eine an ihrem Umfang mit Zähnen versehene Scheibe zur Unterbrechung des auf die Fotozellen fallenden Lichtstrahles verwendet werden, um das gleiche Ergebnis zu erzielen. In anderen Anwendungsbeispielen können Fotowiderstände an Stelle der Fotozellen verwendet werden.Other types of readheads and scales can also be used. Photoelectric arrangements with a light source, for example, are suitable for this and photocells arranged in a manner similar to that described above and having work together on a scale that has clear and opaque sections and in this way causes changes in the electrical state of the photocells. A disk provided with teeth on its circumference can also be used to interrupt the The light beam falling on the photocells can be used to achieve the same result to achieve. In other application examples, photoresistors can be used in place of the Photocells are used.

Die relative Verschiebung zwischen den Abtastköpfen und der Skala kann durch irgendwelche, zweckmäßig möglichst einfache Vorrichtungen erfolgen. Für die vorliegenden Erläuterungen wird angenommen, daß entweder die Abtastköpfe oder die Skala durch eine geeignete Antriebsvorrichtung bewegt werden. Bei einer Anwendung der erwähnten Meßanordnungen bei Werkzeugmaschinen ist beispielsweise etie Verschiebung längs einer bestimmten Werkzeugmaschinenachse zu bestimmen.The relative displacement between the readheads and the scale can be done by any, expediently simple as possible devices. For the present explanations assume that either the scanning heads or the scale can be moved by a suitable drive device. In one application of the aforementioned measuring arrangements in machine tools is, for example, etie displacement to be determined along a specific machine tool axis.

Wird eine der vorerwähnten, bereits vorgeschlagenen Anordnungen zur Steuerung von Werkzeugmaschinen verwendet, so ist beispielsweise eine Taktimpulsquelle erforderlich, um eine Synchronisierung des Systems zu erhalten und um ein Zeitintervall zu bekommen, das die Grundlage für die Betrachtung der einzelnen elektrischen Signalkonfiguration der beiden Magnetköpfe während aufeinanderfolgender Zeitintervalle bildet, so daß man eine Richtungsanzeige erhalten kann. Dies erfordert aber, daß die Taktimpulsquelle eine Periode hat, die beträchtlich kleiner als das kürzeste Zeitintervall ist, in dem sich die elektrischen Zustände der Abtastköpfe bei der höchsten zu erwartenden Verschiebegeschwindigkeit längs der vorerwähnten Maschinenachse ändern können. Denn nur wenn diese Bedingung erfüllt ist, wird verhindert, daß die Köpfe ihren elektrischen Zustand innerhalb eines einzigen Zeitintervalls ändern; tritt dies ein, so wird die Anzeige der Verschieberichtung falsch. Anordnungen dieser Art erfordern jedoch noch andere Zähler zusätzlich zu den Zählern der Skalenteile, die Zeitintervalle festlegen, in denen die elektrischen Änderungen der Köpfe und andere Signale des Systems berücksichtigt werden.If one of the aforementioned, already proposed arrangements for Control of machine tools is used, for example, a clock pulse source required to get the system synchronized and to set a time interval to get that the basis for considering each electrical signal configuration of the two magnetic heads during successive time intervals, so that you can get a direction indicator. But this requires that the clock pulse source has a period considerably smaller than the shortest time interval in which the electrical states of the scanning heads at the highest to be expected Can change the speed of movement along the aforementioned machine axis. Because only when this condition is met will the heads be prevented from their electrical Change state within a single time interval; if this occurs, then will the display of the shift direction is wrong. However, arrangements of this type require there are other counters in addition to the counters for the scale divisions, the time intervals specify in which the electrical changes of the heads and other signals of the System must be taken into account.

Die vorliegende Erfindung geht von einer Anordnung zur Anzeige von Lageänderungen eines gegenüber einem anderen Objekt bewegbaren Objektes nach Größe und Richtun g mittels mindestens zweier in einem ganz bestimmten Abstand voneinander an einem dieser Objekte angeordneten Abtastorgane mit »NULL«-»EINS«-Aussage aus, bei welcher das Maß der Lageänderung aus der Anzahl der gezählten Abtastsignale bestimmbar ist. Die Erfindung besteht darin, daß bei einer solchen Anordnung eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen von Hilfssignalen in Form von zu den von den Abtastorganen erzeugten Abtastsignalen invertierten Signalen, weiterhin eine Schaltungsanordnung zur Differentiation sowohl der Abtastsignale als auch der Hilfssignale und ferner eine Entscheidungs-Schaltungsanordnung, mittels welcher aus den sich für eine Einstellung des bewegten Objektes ergebenden Signalkombinationen aus allen diesen Signalen die Richtung der Bewegung bestimmbar ist, gemeinsam vorhanden sind.The present invention proceeds from a device for displaying changes in position of an over another object movable object according to size and Richtun g by at least two in a certain distance from each other at one of these objects arranged Abtastorgane with "NULL" - "ONE" GO indication of, at which the extent of the change in position can be determined from the number of counted scanning signals. The invention consists in that in such an arrangement a circuit arrangement for generating auxiliary signals in the form of signals inverted to the scanning signals generated by the scanning elements, furthermore a circuit arrangement for differentiating both the scanning signals and the auxiliary signals and also a decision circuit arrangement by means of which The direction of the movement can be determined from the signal combinations resulting from a setting of the moving object from all these signals, are present together.

Bei der erfindungsgernäßen Anordnung wird beim Abtasten eines Merkmalträgers aus den möglichen vier elektrischen Zuständen (Signalkombinationen) das Kriterium für die Richtung der Bewegung abgeleitet, und zwar durch Bildung einer Hilfsgröße. Durch diese Maßnahme wird die Anordnung eines Taktgebers entbehrlich. Selbstverständlich soll die Erfindung nicht auf die Verwendung von zwei in bestimmtem Abstand, z. B. längs einer Skala, angeordnete Abtastorganen beschränkt sein. Es können vielmehr bei Bedarf auch mehr als zwei derartige Abtastorgane Verwendung finden. In solch einem Fall findet man den zusätzlichen Abstand, um den zwei benachbarte Abtastorgane über den ein ganzzahliges Vielfaches der Skalenteilung entsprechenden Abstand zusätzlich in einer Richtung längs der Skala angeordnet sein müssen, mit Hilfe des Ausdrucks 180' N, wobei die Zahl der Abtastorgane bedeutet. Wenn beispielsweise drei Abtastorgane verwendet werden, so können diese in einem Sinne längs der Skala je um ein Sechstel einer Skalenteilung gegeneinander verschoben angeordnet sein.In the arrangement according to the invention, when a feature carrier is scanned, the criterion for the direction of movement is derived from the possible four electrical states (signal combinations), specifically by forming an auxiliary variable. This measure eliminates the need for a clock generator. Of course, the invention is not intended to apply to the use of two spaced apart, e.g. B. be limited along a scale, arranged scanning elements. Rather, more than two such scanning elements can be used if necessary. In such a case, the additional distance by which two adjacent scanning elements must also be arranged in one direction along the scale over the distance corresponding to an integer multiple of the scale division, can be found with the help of the expression 180 'N, where the number of scanning elements means. For example, if three Abtastorgane be used, these may in a sense of the scale along each one-sixth of a scale division may be arranged shifted from each other.

Die Erfindung:wird an Hand von Ausführungsbeispielen im folgenden noch näher erläutert.The invention: is based on exemplary embodiments in the following explained in more detail.

F i g. 1 zeigt schematisch die Anordnung mit als Beispiel dargestellten Abtastköpfen; F i g. 2 zeigt eine graphische Darstellung von idealisierten Ausgangssignalen der zwei Abtastköpfe nach F ig. 1 bei Bewegung in einer Richtung; F i g. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsforin der erfindungsgemäßen Anordnung; F i g. 4 und 5 zeigen die durch die Anordnung nach F i g. 3 erzeugten Signale für positive und negative Verschiebungen der Abtastköpfe relativ zu der Skala; F i g. 6 zeigt einen Einzelheiten enthaltenden Schaltplan der die Position anzeigenden, in dem Blockschaltbild nach Fig.3 dargestellten Schaltungsanordnung, und F i g. 7 zeigt einen Schaltplan der logischen UND-und ODER-Schaltkreise der F i g. 3. F i g. 1 shows schematically the arrangement with scanning heads shown as an example; F i g. 2 shows a graphic representation of idealized output signals of the two scanning heads according to FIG. 1 when moving in one direction; F i g. 3 shows a block diagram of an embodiment of the arrangement according to the invention; F i g. 4 and 5 show the through the arrangement according to F i g. 3 generated signals for positive and negative displacements of the scanning heads relative to the scale; F i g. 6 shows a circuit diagram containing details of the position indicating circuit arrangement shown in the block diagram of FIG. 3, and FIG . Figure 7 shows a circuit diagram of the AND and OR logic circuits of Figure 7. 3.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsforin der Erfindung wird ein fotoelektrisches oder nach Art eines Fotowiderstandes ausgebildetes Abtastorgan (Abtastkopf) verwendet. Es können aber auch beispielsweise Magnetköpfe verwendet werden. Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsforin der Erfindung wird von einer Welle 1 eine Zahnscheibe 2 angetrieben. Diese Welle kann zu einer ein bewegliches Teil längs einer bestimmten Richtung oder Achse der Werkzeugmaschine verschiebenden Schraubspindel gehören oder kann von einer derartigen Schraubspindel in geeigneter Weise angetrieben sein. Die Scheibe trägt an ihrem Umfang vorzugsweise in gleichmäßigem Abstand voneinander angeordnete Zähne 3, die einen von einer Lichtquelle 5 erzeugten Lichtstrahl 4 unterbrechen. Zwei lichtempfindliche Detektorköpfe, die mit HMxl und HMx2 bezeichnet sind, sind in diesem Lichtstrahl angeordnet und bezüglich der Ränder der Zähne3 auf der Scheibe 2 so angeordnet, daß je nach der Drehrichtung der Scheiba entweder die eine lichtempfindliche Zelle oder die andere lichtempfindliche Zelle zuerst geschaltet wird. Dadurch können einer Drehungsrichtung zugeordnete Ausgangssignale erzeugt werden, die idealisiert als Rechteckwellen in Fig.2 dargestellt sind und die gegeneinander um 900 phasenverschoben sind. Wie oben erwähnt, wird während eines vollständigen Arbeitszyklus innerhalb einer Skalenteilung ein bestimmter Detektorkopf von einem Zustand zum anderen geschaltet, im vorliegenden Beispiel also vom einen Widerstandswert zu einem anderen Widerstandswert. Auf jeder dieser Kurven kann ein vollständiger Operationszyklus als Abstand zwischen zwei benachbarten entsprechenden Punkten definiert werden. Die beiden Ausgänge der DetektorköpfeHMxl und HMx2 geben einen Skalenzählimpuls, dessen Lage genauer bestimmt ist als durch den Abstand zwischen zwei entsprechenden Punkten benachbarter Zähne auf der Scheibe, 2, also entstehen im vorliegenden Fall vier derartige Zählimpulse für jede Skalenteilung.In the case of the in FIG. 1 illustrated embodiment of the invention, a photoelectric or a photo-resistor type scanning member (scanning head) is used. However, magnetic heads, for example, can also be used. In the case of the in FIG. 1 , a toothed disk 2 is driven by a shaft 1. This shaft can belong to a screw spindle which displaces a movable part along a specific direction or axis of the machine tool, or it can be driven in a suitable manner by such a screw spindle. On its circumference, the disk has teeth 3 which are preferably evenly spaced from one another and which interrupt a light beam 4 generated by a light source 5. Two light-sensitive detector heads, designated HMxl and HMx2, are arranged in this light beam and with respect to the edges of the teeth3 on the disk 2 so that, depending on the direction of rotation of the disk, either one light-sensitive cell or the other light-sensitive cell is switched first . As a result, output signals assigned to a direction of rotation can be generated, which are shown idealized as square waves in FIG. 2 and which are phase-shifted by 900 with respect to one another. As mentioned above, a specific detector head is switched from one state to another within a scale division during a complete working cycle, that is to say from one resistance value to another resistance value in the present example. On each of these curves, a complete cycle of operation can be defined as the distance between two adjacent corresponding points. The two outputs of the detector heads HMxl and HMx2 give a scale counting pulse whose position is more precisely determined than by the distance between two corresponding points of adjacent teeth on the disk, 2, so in the present case there are four such counting pulses for each scale division.

Bei der in F i g. 3 dargestellten Anordnung ist die Skalenteilung 3a durch ausgesparte Striche und dazwischen stehengebliebene Teile einer magnetischen Skala 2a dargestellt, wie dies oben beschrieben ist. Die übertragerköpfe HMx 1 und HMx 2 sind in diesem Fall elektromagnetische Köpfe, die Skalenteilungen ablesen können und in einem Abstand voneinander von etwa einem Viertel der Skalenteilung diese abtasten, wobei diese Magnetköpfe wiederum mit geeigneten Meßsehaltungen verbunden sind. Die Ausgangssignale der Magnetköpfe sind wiederum idealisiert und für eine Richtung der relativen Bewegung in F i g. 2 dargestellt.In the case of the in FIG. In the arrangement shown in FIG. 3, the scale division 3a is represented by recessed lines and parts of a magnetic scale 2a that have remained in between, as described above. The transfer heads HMx 1 and HMx 2 are electromagnetic heads in this case, which can read scale divisions and scan them at a distance of about a quarter of the scale division, these magnetic heads in turn being connected to suitable measuring circuits. The output signals of the magnetic heads are again idealized and for one direction of relative movement in FIG. 2 shown.

Eine weitere Ausführungsform einer Skala 2a ist durchsichtig und weist dunkle Linien auf, wobei wiederum fotoelektrische Ableseköpfe verwendet werden.Another embodiment of a scale 2a is transparent and has dark lines, again using photoelectric reading heads.

Die Ausgänge der Ableseköpfe sind mit die Position messenden Schaltkreisen verbunden, die als Ganzes mit 5 und 6 bezeichnet sind. Diese die Position messenden Kreise sind einander gleich, und jeder dieser Kreise weist Verstärkungsstufen zur Verstärkung der von den Ableseköpfen kommenden Eingangsimpulse und zwei Ausgangskreise auf, von denen der eine eine Inversionsschaltung enthält, die ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt, dessen Phase um 1800 gegenüber dem anderen Signal verschoben ist (auch als »komplementäres Signal« bezeichnet). Die Ausgangssignale sind mit M 1 und M 1 bezeichnet, das letztere wird durch die Inversionsschaltung erzeugt. Die Ausgangssignale des die Position anzeigenden, entsprechend aufgebauten Schaltkreises 6 sind mit M2 und M2 bezeichnet. Die Änderungsgeschwindigkeit der Ausgangssignale erhält man in Differentiationskreisen 7, 8, 9 und 10, an die die Signale Ml, Yll, M2 und N12 angelegt werden. Diese sind, wie weiter unten beschrieben wird, bekannte Differentiationsschaltkreise, in denen positiv sich verändernde Spannungen am Eingang durch geeigpete polarisierte Diodenkreise blockiert werden. Die Ausgänge dieser Differentiationskreise sind mit d(M1), d(M1), d(M2), d(H2) bezeichnet.The outputs of the reading heads are connected to the position measuring circuits, which are designated as a whole by 5 and 6 . These position measuring circles are identical to one another and each of these circles has amplification stages for amplifying the input pulses coming from the reading heads and two output circuits, one of which contains an inversion circuit which generates an electrical output signal whose phase is around 1800 with respect to the other signal is shifted (also referred to as "complementary signal"). The output signals are denoted by M 1 and M 1 , the latter is generated by the inversion circuit. The output signals of the correspondingly constructed circuit 6 indicating the position are denoted by M2 and M2. The rate of change of the output signals is obtained in differentiation circuits 7, 8, 9 and 10, to which the signals Ml, Yll, M2 and N12 are applied. As will be described further below, these are known differentiation circuits in which positively changing voltages at the input are blocked by suitable polarized diode circuits. The outputs of these differentiation circuits are denoted by d (M1), d (M1), d (M2), d (H2).

Die Ausgangssignale der Positionsmeßkreise 5 und 6 sind mit den Ausgangssignalen der Differentiationskreise zwei logischen Schaltkreisen 11 und 12 zugeführt. Die Art, wie diese logischen Kreise wirken, ist in den Diagrammen F i g. 4 und 5 sowohl für positive als auch für negative relative Verschiebungen der beiden gegeneinander beweglichen Teile dargestellt. In F ig. 4 sind die Ausgänge der Positionsmeßkreise 5 und 6 durch ein erstes Paar von Signalen M 1 und M 2 und durch ein zweites Paar von Signalen Hl und M2 dargestellt, wobei die letzteren Signale um 1800 gegenüber den erstgenannten phasenverschoben sind. Außerdem ist die zeitliche Beziehung des Signals Ml zu dem Impuls d(M1) dargestellt. Diese Impulse werden durch den Differentiationskreis bei einer negativen Änderung der Spannung des Signals M 1 erzeugt. Ähnlich e Impulse d (M 2) werden bei einer negativen Änderung der Spannung des Signals M2 erzeugt. Die Impulse d(M1) werden durch eine negative Änderung des Signals Ml und die Impulse d(M2) werden durch eine negative Änderung der Spannung des Signals M2 erzeugt. Aus dem Diagramm ergibt sich auch, daß die Signale MI, M2, Ml, N12 zwischen 0 und -2 Volt pendeln. Alle diese Impulse haben also einen ähnlichen Spannungsbereich. Die Art, wie die Spannungssignale aufeinanderfolgen, hängt von der willkürlich gewählten Bewegungsrichtung der Abtastköpfe bezüglich der Skala ab. Die Bewegungsrichtung, die der F i g. 4 zugrunde liegt, wird im folgenden als positive Richtung bezeichnet. In diesem Fall eilt die Spannung M 1 der Spannung M 2 um 901 nach. Die Phase der Spannung HI eilt der Phase der Spannung N12 ebenfalls um 900 nach.The output signals of the position measuring circuits 5 and 6 are fed to two logic circuits 11 and 12 with the output signals of the differentiation circuits. The way in which these logical circles work is shown in the diagrams F i g. 4 and 5 are shown for both positive and negative relative displacements of the two mutually movable parts. In Fig. 4, the outputs of the position measuring circuits 5 and 6 are represented by a first pair of signals M 1 and M 2 and by a second pair of signals Hl and M2, the latter signals being phase-shifted by 1800 with respect to the former. In addition, the time relationship between the signal Ml and the pulse d (M1) is shown. These pulses are generated by the differentiation circuit in the event of a negative change in the voltage of the signal M 1. Similar pulses d (M 2) are generated in the event of a negative change in the voltage of the signal M2. The pulses d (M1) are generated by a negative change in the signal Ml and the pulses d (M2) are generated by a negative change in the voltage of the signal M2. The diagram also shows that the signals MI, M2, Ml, N12 oscillate between 0 and -2 volts. So all of these impulses have a similar voltage range. The way in which the voltage signals follow one another depends on the arbitrarily chosen direction of movement of the scanning heads with respect to the scale. The direction of movement that the FIG. 4 is based on, is referred to below as the positive direction. In this case, the voltage M 1 lags the voltage M 2 by 901 . The phase of voltage HI also lags the phase of voltage N12 by 900 .

Im folgenden werden die Bedingungen für die Erzeugung eines Zählimpulses für eine Verschiebung in positiver Richtung erläutert. Diese Bedingung erfordert einfach das Zusammenschalten der negativen Spannungsimpulse mit den negativen Spannungszuständen von Ml, M2, Tvll. und M2. Im Fall der Fig. 4 erscheinen die negativen Impulse d(M1) immer während des negativen Spannungszustandes M2. Also kann eine Bedingung für die Erzeugung eines positiven Zählimpulses geschrieben werden als d(M1) - M2. Eine weitere Bedingung d(H1) - 792 ergibt sich ebenfalls aus F i g. 4. Eine dritte Bedingung lautet d(M2) - Hl-, und eine vierte, letzte Be-C din-una wird durch dM2 - Ml ausgedrückt. Für die C Z, Impulse der positiven Richtung kann nun geschrieben werden: Impulse für positive Richtung = d (M 1) - M 2 + d - (M1) - 7V12 + d(M2) - Ml + d(M2) . Ml. Dieser Ausdruck stellt eine Schaltung dar, die vier UND-Schaltkreise aufweist, deren Ausgänge an einen ODER-Schaltkreis angelegt sind, der einen einzigen Ausgang hat. Ein Ausgangssignal an dem ODER-Schaltkreis erscheint jedesmal, wenn an einem der UND-Kreise zwei Signale gleichzeitig eingehen. Die UND-Kreise für die UND-Glieder des obigen Ausdrucks sind mit 13, 14, 15 und 16 bezeichnet. Die Ausgänge dieser Kreise sind an einen einzi- n ODER-Kreis 17 an-ele-t. Der Ausaanc, des e C-ODER-Kreises 17 ist mit dem Eingang eines Verstärkers und einer Inversionsschaltung verbunden, die als Ganzes mit 18 bezeichnet sind und die ein A-usgangssignal jedesmal dann erzeugen, wenn ein Signal Ml oder M2 in seinem necafiven Zustand ist und zugleich der in den obigen Ausdrücken dazugehörige C negative Impuls ankommt, wodurch ein Zählimpuls erzeugt wird, und zwar viermal innerhalb einer Skalenteilung der verwendeten Skala. Diese Zählimpulse erscheinen nur bei positiver Richtung der el Bewegung.The following explains the conditions for generating a counting pulse for a shift in the positive direction. This condition simply requires the interconnection of the negative voltage pulses with the negative voltage states of Ml, M2, Tvll. and M2. In the case of FIG. 4, the negative pulses d (M1) always appear during the negative voltage state M2. So a condition for the generation of a positive counting pulse can be written as d (M1) - M2. Another condition d (H1) - 792 also results from FIG. 4. A third condition is d (M2) - Hl-, and a fourth, final Be-C din-una is expressed by dM2 - Ml. For the CZ, pulses of the positive direction can now be written: pulses for positive direction = d (M 1) - M 2 + d - (M1) - 7V12 + d (M2) - Ml + d (M2) . Ml. This term represents a circuit that has four AND circuits with their outputs connected to an OR circuit that has a single output. An output signal on the OR circuit appears every time two signals are received simultaneously on one of the AND circuits. The AND circles for the AND gates of the above expression are labeled 13, 14, 15 and 16. The outputs of these circuits are connected to a single OR circuit 17 . The output of the C-OR circuit 17 is connected to the input of an amplifier and an inversion circuit, which are designated as a whole by 18 and which generate an output signal each time a signal M1 or M2 is in its negative state and at the same time the corresponding C negative pulse in the above expressions arrives, whereby a counting pulse is generated, namely four times within one division of the scale used. These counting pulses only appear with a positive direction of the movement.

F i g. 5 erläutert die Beziehung der Spannungssignale M 1, M 2, NI 1, M 2 f ür die negative Richtung, die der vorerwähnten Richtung entgegengesetzt ist. In diesem Fall eilt das Signal M2 dem Signal Ml um 901 nach. In ähnlicher Weise eilt das Signal M2 der Phase des komplementären Signals Hl um 901 nach. Auch hier werden wiederum bei einer Änderung des Spannungszustandes in Richtung einer höheren negativen Spannung durch die Differentiationskreise 9 und 10 Spannungsimpulse erzeugt. Durch logische Kombination der Spannungszustände und der Impulse findet man in ähnlicher Weise wie bei F i g. 4 folgende logische UND-Beziehungen für die Impulse, die die negative Bewegungsrichtung anzeigen: d(M1) - H2; d(M1) - M2; d(M2) - MI.; d(H2) - Hl. F i g. 5 explains the relationship of the voltage signals M 1, M 2, NI 1, M 2 for the negative direction, which is opposite to the aforementioned direction. In this case, the signal M2 lags the signal Ml by 901 . Similarly, the signal M2 lags the phase of the complementary signal HI by 901 . Here, too, when the voltage state changes in the direction of a higher negative voltage, the differentiation circuits 9 and 10 generate voltage pulses. A logical combination of the voltage states and the impulses can be found in a similar way to FIG. 4 the following logical AND relationships for the pulses, which indicate the negative direction of movement: d (M1) - H2; d (M1) - M2; d (M2) - MI .; d (H2) - St.

Wie im vorhergehenden stellt jeder dieser Ausdrücke einen Zählimpuls dar, in diesem Fall für die negative Bewegungsrichtung. Man kann daher als Bedingung für das Auftreten von Impulsen für die negative Richtung, den Ausdruck schreiben: Impulse für negative Richtung d (M 1) - M 2 d - (M1) - 792 + d(M2) - Nll d(-M2) - Ml. Die obererwähnten Ausdrücke stellen einen Stromkreis dar, der als Ganzes mit 12 bezeichnet ist und UND-Schaltkreise 19, 20, 21 und 22 für die UND-Beziehungen der obigen Gleichung aufweist. Jeder der UND-Schaltkreise hat einen einzigen Ausgang, der an einen ODER-Schaltkreis 23 angelegt ist, dessen Ausgang wiederum an den Eingang eines Verstärkers und einer Inversionsschaltung 24 angelegt ist, die in gleicher Weise wie die mit 18 bezeichnete Schaltung ausgebildet sind.As before, each of these expressions represents a count, in this case for the negative direction of movement. As a condition for the occurrence of impulses for the negative direction, one can therefore write the expression: Impulse for negative direction d (M 1) - M 2 d - (M1) - 792 + d (M2) - Nll d (-M2) - Ml. The above expressions represent a circuit which is designated as a whole by 12 and has AND circuits 19, 20, 21 and 22 for the AND relationships of the above equation. Each of the AND circuits has a single output which is applied to an OR circuit 23 , the output of which is in turn applied to the input of an amplifier and an inversion circuit 24 which are designed in the same way as the circuit designated by 18.

Bei der Betrachtung der beiden obenerwähnten Ausdrücke erkennt man, daß jeder der UND-Ausdrücke einmal während des Abstandes zwischen zwei Skalenteilen erscheint. Wenn beispielsweise die Abtastköpfe sich in positiver Richtung bewegen, so entspricht der Abstand zwischen zwei einander entsprechenden Punkten A und B auf der Kurve MI in der F i &-. 4, der auch den Abständen zwischen entsprechenden Punkten der anderen Kurven entspricht, einer Skalenteilung auf der Skala. Prüft man die einzelnen Glieder des Ausdrucks für die Impulse in positiver Richtung, so erkennt man, daß zu Beginn dieses Zeitintervalls oder zu Beginn dieser Skalenteilung der Impuls d(M1) und der negative Spannungszustand des Signals M2 gleichzeitig existieren. In dem zweiten Viertel der Skalenteilung erscheinen der Impuls d(M2) und der negative Spannungszustand des Signals Ml gleichzeitig; in dem dritten Viertel der Skalenteilung werden der Impuls d(M1) und der negative Spannungszustand des Signals M2 gleichzeitig erzeugt. Im letzten Viertel dieser Skalenteilung existieren der Impuls d(M2) und der negative Spannungszustand des Signals (M 1) gleichzeitig, Das Ende des Intervalls A, B, das mit dem Beginn der nächsten Skalenteilung zusammenfällt, ist durch den nächstfolgenden Spannungsimpuls d(M1) markiert. Der vorerwähnte Operafionszyklus wiederholt sich dann. Ähnliche Betrachtungen gelten für die Bewegung in negativer Richtung.When considering the two expressions mentioned above, it can be seen that each of the AND expressions appears once during the distance between two scale divisions. For example, if the scanning heads move in the positive direction, the distance between two corresponding points A and B on the curve MI in FIG. F i & -. 4, which also corresponds to the distances between corresponding points on the other curves, a scale division on the scale. If you check the individual terms of the expression for the pulses in the positive direction, you can see that at the beginning of this time interval or at the beginning of this scale division, the pulse d (M1) and the negative voltage state of the signal M2 exist at the same time. In the second quarter of the scale division, the pulse d (M2) and the negative voltage state of the signal Ml appear simultaneously; In the third quarter of the scale division, the pulse d (M1) and the negative voltage state of the signal M2 are generated simultaneously. In the last quarter of this scale division, the pulse d (M2) and the negative voltage state of the signal (M 1) exist simultaneously.The end of the interval A, B, which coincides with the beginning of the next scale division, is determined by the next following voltage pulse d (M1) marked. The aforementioned cycle of operation is then repeated. Similar considerations apply to movement in the negative direction.

Die Überlegungen zeigen, daß alle vier UND-Kreise, an die die Spannungssignale und die Spannungsimpulse angelegt sind, bei jeder Richtung der Bewegung bei jeder überquerung einer Skalenteilung erregt werden. Die Eingänge zu den Verstärkern und Inversionsschaltungen 18 und 24 erhalten daher Zählimpulse. Am Ausgang jedes Verstärker- und Inversionskreises erscheint ein Spannungssignal, das in der in F i g. 3 dargestellten Art zwischen 0 und - 2 Volt wechselt.The considerations show that all four AND circuits, to which the voltage signals and the voltage pulses are applied, are excited for each direction of movement with each crossing of a scale division. The inputs to the amplifiers and inversion circuits 18 and 24 therefore receive counting pulses. At the output of each amplifier and inversion circuit, a voltage signal appears, which in FIG. Type illustrated between 0 and 3 - 2 volts substituted.

Einzelheiten der Positionsmeßkreise einschließlich der zwei Differentiationsschaltungen sind in F i g. 6 dargestellt. Die in F i g. 6 dargestellte Schaltung entspricht sowohl der Schaltung 5 als auch der Schaltung 6 in F i g. 3. Der einfachen Darstellung halber wird in dem Schaltschema der F i g. 6 der Detektorkopf als ein Widerstandselement 26 dargestellt, das durch einen lichtempfindlichen Detektor HMx 1 gebildet sein kann. Die Schaltuno, verwendet Transistoren als Verstärkerelemente und enthält zwei durch Transistoren Q 1 und Q 2 dargestellte Verstärkerstufen. Diese Transistoren sind vom Typ p-n-p und bilden zwei in Kaskade geschaltete Verstärkerstufen. Jeder dieser Transistoren wird mittels der Basisspannung gesteuert. Der beispielsweise als Fotowiderstand ausgebildete übertragerkopf HMxl variiert seinen Widerstand in Abhängigkeit von der Intensität des Lichtstrahles und ist mit einer 25-Volt-Stromquelle verbunden, die in der Reihe mit dem Widerstand R 1 ist. Widerstandsänderungen des Widerstandselements 26 in diesem Serienkreis erzeugen Spannungsänderangen des Spannungsabfalles an dem Widerstand R 1 und damit Spannungsänderungen an der Basis des Transistors Q 1. Der Emitter des Transistors Q 1 liegt an dem Abgriff des Potentiometers R2, mit dem ein Widerstand R 3 in Serie geschaltet ist. Dieser Emitterkreis liegt ebenfalls an der 25-Volt-Spannungsquelle. Der Abgriff des Potentiometers R 2 gibt die Emitterspannung von Q 1 und daher die Sperrspannung an der Basis von Ql. Die Einstellung erlaubt die Anpassung für Abtastorgane, beispielsweise Fotowiderstände mit einem Dunkelwiderstand in einem bestimmten Widerstandsbereich, beispielsweise zwischen 4-0 und 80 kOhm. Der Abgriff des Potentiometers R 2 kann auch dazu dienen, um für eine konstante Verschiebegeschwindigkeit des Abtastorgans am Ausgang des Transistors QI eine Rechteckwelle zu erzeugen.Details of the position measuring circuits including the two differentiation circuits are shown in FIG. 6 shown. The in F i g. The circuit shown in FIG. 6 corresponds to both circuit 5 and circuit 6 in FIG. 3. For the sake of simplicity, the circuit diagram in FIG. 6 the detector head is shown as a resistance element 26 which can be formed by a light-sensitive detector HMx 1. The circuit uses transistors as amplifier elements and includes two amplifier stages represented by transistors Q 1 and Q 2. These transistors are of the pnp type and form two amplifier stages connected in cascade. Each of these transistors is controlled by means of the base voltage. The transmitter head HMxl, designed for example as a photoresistor, varies its resistance as a function of the intensity of the light beam and is connected to a 25-volt power source which is in series with the resistor R 1 . Changes in resistance of the resistance element 26 in this series circuit produce voltage changes in the voltage drop across the resistor R 1 and thus voltage changes at the base of the transistor Q 1. The emitter of the transistor Q 1 is connected to the tap of the potentiometer R2, with which a resistor R 3 is connected in series is. This emitter circuit is also connected to the 25 volt voltage source. The tap of the potentiometer R 2 gives the emitter voltage of Q 1 and therefore the reverse voltage at the base of Ql. The setting allows the adaptation for scanning elements, for example photoresistors with a dark resistance in a certain resistance range, for example between 4-0 and 80 kOhm. The tap of the potentiometer R 2 can also serve to generate a square wave at the output of the transistor QI for a constant displacement speed of the scanning element.

Das von dem Kollektor des Transistors Ql abgenomm ene Signal wird in dem Transistor Q 2 verstärkt und an den Eingang eines Verzögerungskreises gelegt, der Kondensatoren Cl und C2 sowie dazugehörige Widerstände und Dioden in der in F i g. 6 dargestellten Weise enthält. Der Ausgang dieses Verzögerungskreises ist mit der Basis des Transistors Q3 verbunden, der einen Teil eines Triggerkreises bildet, der noch den Transistor Q 4 enthält. Die Transistoren Q 3 und Q4 sind über einen gemeinsamen Ernitterschaltkreis miteinander verbunden. Der Ausgang dieses Triggerkreises an dem Kollekter des Transistors Q4 ist über eine Diode D5 mit der Spannungsklemme -2Volt verbunden und daher auf die Spannung -2Volt vorgespannt. Der Ausgang des Kollektorkreises des Transistors Q4 liefert daher das Signal MI, das OVolt beträgt, wenn der Fotowiderstand nicht belichtet ist, und das -2Volt beträgt, wenn der Fotowiderstand belichtet ist.The signal removed from the collector of the transistor Ql is amplified in the transistor Q 2 and applied to the input of a delay circuit, the capacitors C1 and C2 and the associated resistors and diodes in the circuit shown in FIG. 6 contains manner shown. The output of this delay circuit is connected to the base of transistor Q3, which forms a part of a trigger circuit, which still contains the transistor Q. 4 The transistors Q 3 and Q4 are connected to one another via a common cutter circuit. The output of this trigger circuit at the collector of the transistor Q4 is connected to the voltage terminal -2Volt via a diode D5 and is therefore biased to the voltage -2Volt. The output of the collector circuit of transistor Q4 therefore provides the signal MI which is 0 volts when the photoresistor is not exposed and -2 volts when the photoresistor is exposed.

Der Verzögerungskreis soll verhindern, daß der Triggerkreis einschließlich der Transistoren Q 3 und Q4 ihren elektrischen Zustand mit höherer Geschwindigkeit ändern, als die anderen Stromkreiselemente folgen können. Obgleich dies bei der beschriebenen Ausführungsforin der Erfindung nicht der Fall ist, können an die Ausgänge 18 und 24 der Gesamtschaltung Flip-Flop-Zähler angeschlossen sein. Derartige Zähler haben notwendigerweise eine begrenzte Zählgeschwindigkeit. Das Verzögerungsnetzwerk verzögert daher die Schaltoperationen des Triggerkreises so, daß die maximale Schaltgeschwindigkeit nicht höher ist als die maximale Zählgeschwindigkeit eines solchen Zählers.The purpose of the delay circuit is to prevent the trigger circuit including transistors Q 3 and Q4 from changing their electrical state at a faster rate than the other circuit elements can follow. Although this is not the case in the described embodiment of the invention, flip-flop counters can be connected to the outputs 18 and 24 of the overall circuit. Such counters necessarily have a limited counting speed. The delay network therefore delays the switching operations of the trigger circuit so that the maximum switching speed is not higher than the maximum counting speed of such a counter.

Der nun mit MI bezeichnete Ausgang des Triggerkreises wird an einen Verstärker und eine Inversionsschaltung angelegt, die einen Transistor QS enthält, dessen Emitter auf Massepotential liegt. Der Ausgangskreis dieses Verstärkers und Inverters wird durch den Kollektorkreis des Transistors Q 5 gebildet, der ein Signal Nll erzeugt, das das Komplement des Signals M 1 ist und 1801 phasenverschoben zu diesem ist. Das Ausgangssignal Ml wird in einer Differentiationsschaltung differentiiert, die einen Kondensator C3 enthält. Der Eingangskreis dieser Differentiationsschaltung, an die das Signal Ml angelegt wird, enthält eine Diode D 6, die entgegengesetzt zu den positiv verlaufenden Teilen des Signals M 1 gepolt ist. Bei der vorliegenden Ausführungsforin werden nämlich nur die negativ verlaufenden Teile des Signals Ml in der Differentiationsschaltung differentiiert. Dieser Kreis wird von der + 25-Volt-Spannungsquelle über Widerstände R18 und R19 gespeist, die parallel zu dem Differentiationskondensator C3 liegen. Der Ausgang dieses Kreises ist über eine Diode D7 mit Masse verbunden, so daß die Ausgangsklemme d(M1) negativ verlaufende Impulse fährt, die zwischen dem Massepotential oder 0 Volt oder - 2 Volt variieren.The output of the trigger circuit, now designated MI, is applied to an amplifier and an inversion circuit which contains a transistor QS, the emitter of which is at ground potential. The output circuit of this amplifier and inverter is formed by the collector circuit of the transistor Q 5 , which generates a signal N11 which is the complement of the signal M 1 and is 1801 out of phase with it. The output signal Ml is differentiated in a differentiation circuit which contains a capacitor C3 . The input circuit of this differentiation circuit, to which the signal Ml is applied, contains a diode D 6, which is polarized opposite to the positive parts of the signal M 1. In the present embodiment, only the negative-going parts of the signal Ml are differentiated in the differentiation circuit. This circuit is fed by the +25 volt voltage source through resistors R18 and R19 which are in parallel with the differentiation capacitor C3 . The output of this circuit is connected through a diode D7 to earth, so that the output terminal d drives (M1) negative going pulses between the ground potential or 0 volts or - vary 2 volts.

Die Differentiationsschaltung für das Signal NU enthält einen Kondensator C4 und eine Eingangsdiode D 9 und entspricht dem vorher erläuterten Differentiationskreis, so daß eine weitere Erklärung unnötig erscheint. Dieser zweite Differentiationskreis erzeugt ein Ausgangssignal d(M1), das zwischen 0 und -2Volt variiert.The differentiation circuit for the signal NU contains a capacitor C4 and an input diode D 9 and corresponds to the previously explained differentiation circuit, so that further explanation appears unnecessary. This second differentiation circuit generates an output signal d (M1) which varies between 0 and -2 volts.

Die logischen UND- und ODER-Kreise und die zwei Inversionsschaltungen und Verstärker, die in Fig. 3 iin Blockschaltbild dargestellt sind, sind in F i g. 7 im einzelnen erläutert. Die Verwendung von negativen Spannungsimpulsen und Spannungszuständen erfordert einen negativen logischen Kreis. Jeder UND-Kreis in Fig. 7 enthält Eingangsdioden D10 und D11, deren Anoden die,angeschriebenen Eingangssignale empfangen. Die Kathoden der Dioden sind an ihrem einen Ende mit einem Widerstand R 20 verbunden, dessen anderes Ende mit der -25-Volt-Spannungsquelle verbunden ist. Die gemeinsame Endklemme jedes UND-Kreises ist mit der Kathode einer Diode D12 verbunden. Die Dioden D12, die mit dem Eingang der beiden Inversions- und Transistoren Q6 enthaltenden Verstärkerschaltungen verbunden sind, bilden die ODER-Dioden für den ODER-Kreis, der zusätzlich noch je eine Diode D 13 und einen Widerstand R21 aufweist, dessen eines Ende mit der 25-Volt-Spannungsquelle verbunden ist. Wie erwähnt, wechselt die, Spannung des Eingangssignals an den UND-Kreisen zwischen 0 und 2 Volt. Die Vorspannung an der Basis jedes Inversions- und Verstärkungstransistors Q 6 schwankt daher zwischen 0 und -2 Volt. Die Emitter der beiden Transistoren Q 6 sind durch einen gemeinsamen Emitterschaltkreis miteinander verbunden und liegen auf Massepotential, das im vorliegenden Fall 0 Volt beträgt. Der Transistor Q 6 ist daher nichtleitend, wenn die Eingangssignale auf 0 Volt liegen. Wenn jedoch gleichzeitig zwei negativ werdende Signale an einem der UND-Kreise eintreffen, so fällt die Spannung an dem gemeinsamen Ausgang des UND-Kreises von 0 auf - 2 Volt ab. Diese Spannung wird durch die Diode des ODER-Schaltkreises als Eingangsspannung an die Basis des Transistors Q 6 angelegt, so daß die Basisspannung von 0 Volt auf - 2 Volt absinkt. Diese Vorspannung zwischen dem Emitter und der Basis bewirkt unter diesen Umständen ein Leitendwerden des Transistors, so daß dieser ein Ausgangssignal erzeugt.The logical AND and OR circuits and the two inversion circuits and amplifiers shown in block diagram form in FIG. 3 are shown in FIG. 7 explained in detail. Using negative voltage pulses and voltage states requires a negative logic circuit. Each AND circuit in FIG. 7 contains input diodes D10 and D11, the anodes of which receive the input signals as described. The cathodes of the diodes are connected at one end to a resistor R 20, the other end of which is connected to the -25 volt voltage source. The common end terminal of each AND circuit is connected to the cathode of a diode D12 . The diodes D12, the amplifier circuits comprising the input of the inversion and transistors Q6 are connected, form the OR diodes for the OR circuit additionally a respective diode D 13 and a resistor R21 having its one end connected to the 25 volt power source is connected. As mentioned, the voltage of the input signal at the AND circuits changes between 0 and 2 volts. The bias voltage at the base of each inversion and amplification transistor Q 6 therefore varies between 0 and -2 volts. The emitters of the two transistors Q 6 are connected to one another by a common emitter circuit and are at ground potential, which in the present case is 0 volts. The transistor Q 6 is therefore non-conductive when the input signals are at 0 volts. However, when arriving at the same time two negative going signals to one of the AND circuits, so the voltage drops at the common output of the AND circuit from 0 to - 2 volts. This voltage is applied through the diode of the OR circuit as an input voltage to the base of the transistor Q 6, so that the base voltage of 0 volts to - 2 volt drop. This bias voltage between the emitter and the base causes the transistor to become conductive under these circumstances, so that it produces an output signal.

Der Kollektorkreis jedes Transistors Q 6 ist über einen Widerstand R25 mit der -25-Volt-Spannungsquelle verbunden. Die Kollektorspannung ist jedoch über eine Diode D 14 auf - 2 Volt gehalten, deren Anode mit der -2-Volt-Spannungsquelle verbunden ist und deren Kathode unmittelbar mit dem Kollektorkreis verbunden ist. Der Kollektor#reis steht daher normalerweise auf einem Spannungspotential von - 2 Volt. Wenn der Transistor leitend wird, so steigt diese Spannung auf 0 Volt. Die beiden Transistoren Q6 kehren daher das zwischen 0 und -2 Volt verlaufende Eingangssignal in ein Ausgangssignal um, das zwischen - 2 Volt und 0 Volt schwingt. Wie oben erwähnt, erscheint dieses Signal viermal im Verlauf des Abstandes zwischen zwei Skalenteilen und stellt das Zählsignal dar. Durch Anlegen der einzelnen näher bezeichneten Signale an logische Kreise erhält man also sowohl eine Anzahl von positiven Zählimpulsen Pp, 'die dadurch erzeugt werden, daß die Abtastorgane sich relativ zu der Skala in einer bestimmten, als positive Richtung bezeichneten Richtung verschieben. Man erhält außerdem für die Verschiebung in der entgegengesetzten oder negativen Richtung zwischen den Abtastorganen und der Skala an dem Ausgang des anderen Inversions- und Verstärkungskreis Impulse N.. The collector circuit of each transistor Q 6 is connected to the -25 volt voltage source through a resistor R25. The collector voltage is, however, via a diode D 14 - held for 2 volts, the anode of which is connected to the -2 volt voltage source and whose cathode is directly connected to the collector circuit. The collector # reis therefore normally set to a voltage potential of - 2 volts. When the transistor becomes conductive, this voltage rises to 0 volts. Therefore, the two transistors Q6 reverse the running between 0 and -2 volts input signal into an output signal between - oscillates 2 volts and 0 volts. As mentioned above, this signal appears four times in the course of the distance between two scale divisions and represents the counting signal. By applying the individual signals specified in more detail to logic circuits, one receives both a number of positive counting pulses Pp, which are generated by the Sensing members move relative to the scale in a certain direction, called the positive direction. For the displacement in the opposite or negative direction between the scanning elements and the scale at the output of the other inversion and amplification circuit, pulses N are also obtained.

Zur Erklärung der Wirkungsweise dieser Schaltung kann wieder Bezug auf eine Werkzeugmaschine genommen werden, die in einer bestimmten Achse eingestellt werden soll. In solch einem Fall wird die Skala 2a an dem Maschinenbett befestigt, und die Abtastköpfe können an Maschinenteilen befestigt werden, die über dieses Bett bewegt werden. Auch kann eine Anordnung nach F i g. 1 durch eine Schraubspindel angetrieben sein, die in j der Achse der gewünschten Einstellung verläuft und die zur Erzeugung der Zählimpulse verwendet wird. Nor-#nalerweise wird ein Zähler verwendet, um die Zählimpulse anzuzeigen, Ein derartiger Zähler kann die Zählimpulse summieren und speichern oder eine voreingestellte Anzahl auf Null herunterzählen. Im letzteren Fall wird aus irgendeiner Form eines numerischen Programms eine bestimmte Anzahl in den Zähler eingesetzt, das beispielsweise aus einem Streifen ausgelesen wird. Der Zähler wird dann für den Gesamtzählbetrag eingestellt, der die gesamte Verschiebung und die Endposition des Werkstückes oder des Werkzeuges gegebenenfalls in der interessierenden Achse anzeigt. Durch geeignete Schaltkreise, die durch den Zähler gesteuert werden, kann ein Signal erzeugt werden, das anzeigt, daß die Bewegung längs der Achse in einer gegebenen Richtung aus einer vorbestimmten Position durchgeführt ist. Ein derartiges Signal kann auf den Servoantrieb des Werkzeuges in der gewünschten Richtung ein-' wirken. Sobald das Werkzeug sich in dieser Richtung bewegt, werden durch die Abtastköpfe die in den F i g. 4 oder 5 dargestellten Signale erzeugt. Für jedes Viertel des Abschnittes zwischen zwei Skalenteilen werden Signale d (M 1) - M 2 usw. erzeugt, wobei vier Signalkombinationen während der Bewegung von einem Skalenteil zum nächsten-Skalenteil erzeugt werden. Durch die logische Verknüpfung der Signale, die in den verschiedenen UND-Kreisen und ODER-Kreisen erfolgt, wird ein Ausgangssignal an den Inversions- und Verstärkerkreis abgegeben, der in diesem Fall den Verstärker18 viermal innerhalb eines Skalenabschnittes zwischen zwei Skalenteilen erregt und so die positiven ZählimpulsePp erzeugt. Diese Ausgangssignale sind zu einem nicht gezeichneten Zähler geführt, der durch die eingehenden Impulse auf Null heruntergezählt wird. Erreicht der Zählbetrag in dem Zähler Null oder ein vorbestimmtes Minimum, das abhängig von der Art der gewünschten Steuerung sein kann, so kann die Bewegung in der vorerwähnten Richtung gestoppt werden oder auf eine vorbestimmte niedrigere Geschwindigkeit verringert werden, beispielsweise zum Zuführen eines Schneidewerkzeuges oder um vor dem letzten Abstoppen in der NuRposition des Zählers die Operation mit einer geringeren Geschwindigkeit zu Ende zu führen.To explain the mode of operation of this circuit, reference can again be made to a machine tool that is to be set in a specific axis. In such a case, the scale 2a is attached to the machine bed, and the scanning heads can be attached to machine parts which are moved over this bed. An arrangement according to FIG. 1 be driven by a screw spindle, which runs in j the axis of the desired setting and which is used to generate the counting pulses. A counter is normally used to display the counting pulses. Such a counter can total and store the counting pulses or count down a preset number to zero. In the latter case, a certain number is inserted into the counter from some form of a numerical program, which is read out, for example, from a strip. The counter is then set for the total count, which indicates the total displacement and the end position of the workpiece or the tool, if applicable in the axis of interest. Suitable circuitry controlled by the counter can generate a signal indicating that movement along the axis has been made in a given direction from a predetermined position. Such a signal can act on the servo drive of the tool in the desired direction. As soon as the tool moves in this direction, the scanning heads show the functions shown in FIGS . 4 or 5 generated signals shown. For every quarter of the section between two scale divisions, signals d (M 1) - M 2 etc. are generated, with four signal combinations being generated during the movement from one scale division to the next scale division. Due to the logical combination of the signals, which takes place in the various AND circles and OR circles, an output signal is sent to the inversion and amplifier circuit, which in this case excites the amplifier18 four times within a scale segment between two scale divisions and thus the positive counting pulsesPp generated. These output signals are fed to a counter, not shown, which is counted down to zero by the incoming pulses. If the count in the counter reaches zero or a predetermined minimum, which may be dependent on the type of control desired, the movement in the aforementioned direction can be stopped or reduced to a predetermined lower speed, for example to feed a cutting tool or to advance the last stop in the counter's original position to complete the operation at a lower speed.

Die Abtastorgane können auch auf anderen elektrischen Prinzipien aufgebaut sein, beispielsweise auf dem kapazitiven Prinzip, oder können beispielsweise Schalter sein, die Betätigungsglieder haben, die eine eingravierte Skala abtasten.The scanning elements can also be based on other electrical principles be, for example on the capacitive principle, or can be, for example, switches be that have actuators that scan an engraved scale.

Claims

Claims: 1. Arrangement for displaying changes in position of an object that is movable in relation to another object according to size and direction by means of at least two scanning elements arranged at a certain distance from one another on one of these objects with "ZERO" - "ONE" statement, in which the measure of the change in position from the number of counted sampled signals is determined, i.e. in urch a circuit arrangement (5 a, 6 a) for generating -Hilfssignalen in the form of inverted to the generated from the Abtastorganen scanning signals signals, further characterized by a circuit arrangement (7 to 10) for Differentiation of both the scanning signals and the auxiliary signals and also by means of a decision circuit arrangement (13 to 24), by means of which the direction of the movement can be determined from the signal combinations resulting from all these signals for an adjustment of the moving object.

2. Arrangement according to claim 1, characterized by means for suppressing the differentiation signal in one of the two directions. Considered publications: Deutsche Auslegesehrift No. 1060 609; USA. Patent Nos. 2,808,650, 2848 6983 '2,866,506th