PROCESS SIGNAL CONVERTER FOR MACHINE TOOL CONTROL

Abstract: 1. Process signal converter, in particular for machine tool controls, whereby process signals, containing messages, with two different marker regions, can be fed to a first threshold value stage (S2) via an absorptive attenuator (D) and a downstream-connected time component (TP, Fig. 2) in the fashion of a low pass filter, which threshold value stage (S2), corresponding to the detected marker regions, emits control signals logical "0" and logical "1", whereby the output of the first threshold value stage (S2) can be switched to a highly resistive state when there is no process signal, whereby control signals logical "0" correspond to the inactive and logical "1" to the active state for downstream-connected process elements, and whereby the first threshold value stage (S2) has a diode in its input wiring, which, in the case of alloying throughout due to an input interference voltage, effects the release of the control signal logical "1", characterised in that the first threshold value stage (S2) has an inverting output, in that a second threshold value stage (S3) with inverting output is connected upstream of the time component (TP), to which threshold value stage (S3) the process signals are fed on the input side via the absorptive attenuator (D), and in that the second threshold value stage (S3) is constructed as a threshold value stage which is suitable for a relatively large setting region, the output of which cannot be switched into a highly resistive state, but which allocates the two standardised voltages on the output side to the two marker regions of the input side process signals, which voltages are fed to the input of the time component (TP).

Description: Prozesssipnalumsetzer für Werkzeuqmaschinensteuerunaen Die Erfindung bezieht sich auf einen Prozesssignalumsetzer, insbesondere für Werkzeugmaschinensteuerungen, wobei Meldungen beinhaltende Prozesssignale mit zwei unterschiedlichen Pegel bereichen über ein Zeitglied einer Schwellwertstufe zuführbar sind, die entsprechend den detektierten Pegel bereichen Steuersignal logisch 11011 und logisch 1 ausgibt, wobei der Ausgang der Schwellwertstufe beim Nichtvorliegen eines Prozesssignals in hochohmigen Zustand schaltbar ist, wobei Steuersignale logisch 11011 dem inaktiven und logisch 11111 dem aktiven Zustand für nachgeschaltete Prozesselemente entsprechen und wobei die Schwellwertstufe eine Eingangsbeschaltung aufweist, die im Fall einer Störung das Auslösen des Steuersignals logisch 1 bewirkt. Umsetzer dieser Art werden in handelsüblichen Werkzeugmaschinensteuerungen zur Anpassung der Prozesssignale an für die Signalverarbeitung vorgesehene Bussystem verwenwendet. Die Eingangsbeschaltung der Schwellwertstufe ist zum Schutz der verwendeten Bauelemente im allgemeinen als mit der Versorgungsspannung für die Schwellwertstufe verbundene Diode ausgebildet, z.B. integrierte Schaltung MM 54 HC / MM 74 HC. Sofern diese Diode durchlegiert, gelangt jedoch die Versorgungsspannung an den Eingang der Schwellwertstufe und löst für diese ein Ausgangssignal logisch "1" aus. Dadurch können unerwünschte Betriebszustände der nachgeschalteten Prozesselemente bewirkt werden. Aufgabe der Erfindung ist, einen Prozesssignalumsetzer der eingangs genannten Art so auszubilden, dass Störungen der Eingangsbeschaltung dazu führen, dass durch die Schwellwertstufe ein Steuersignal logisch 11011 ausgelöst wird. Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Schwellwertstufe eine Inversionsstufe nachgeschaltet ist und dass dem Zeitglied eine weitere Schwellwertstufe, die den detektierten Pegelbereichen normierte Spannungen zuordnet, und eine weitere Inversionsstufe vorgeschaltet ist. Damit wird nicht nur durch zweimalige Inversion eine nichtinvertierende Prozesssignalumsetzung erreicht, bei der die oben gestellte Aufgabe erfüllt wird, sondern dadurch, dass die weitere Schwellwertstufe normierte Spannungen ausgibt, wird das Zeitverhalten des Zeitgliedes stabilisiert. Da die weitere Schwellwertstufe auch nicht das Erfordernis eines hochohmigen Ausgangs bedingt, kann bei dieser Schwellwertstufe auf einen Typ zurückgegriffen werden, bei dem die erwähnte Eingangsbeschaltung entfällt, z.B. CD 4049 M / CD 4049 C bzw. CD 4050 BM / CD 4050 BC. Eine erste vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellwert- und die Inversionsstufe als Schwellwertstufe mit invertierendem Ausgang ausgebildet ist. Ferner ist es auch möglich, dass die weitere Schwellwert- und die weitere Inversionsstufe als weitere Schwellwertstufe mit invertierendem Ausgang ausgebildet ist. In beiden Fällen wird eine bauliche Vereinfachung erreicht. Wenn die Prozesssignale über ein eingangsseitiges Dämpfungsglied führbar sind, ergibt sich eine einfache Möglichkeit der Anpassung der Prozesssignale an die weitere Schwellwert- und Inversionsstufe. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1 einen üblichen Prozesssignalumsetzer und Fig. 2 einen erfindungsgemässen Prozesssignalumsetzer. In der Darstellung gemäss Fig.1 ist ein Prozesssignalumsetzer gezeigt, dem über Eingangsklemmen E0 und El (jeweils durch offene Kreise symbolisiert) Prozesssignale als Meldungen einer der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten Werkzeugmaschine zugeführt werden. Die Prozesssignale genügen dabei folgenden Bedingungen: Logisch 11011 entspricht -3V bis 5V, logisch 11111 entspricht 13V bis 30V. Zur Verarbeitung in logischen Schaltkreisen einer numerischen Steuerung für die Werkzeugmaschine werden für die Zustände logisch 11011 und logisch 1 jedoch wesentlich niedrigere Werte gefordert. Daher werden die Prozesssignale zunächst einem Dämpfungsglied D (gestrichelt dargestellt) zugeführt, das aus drei Widerständen R1, R2 und R3 gebildet wird. Der Widerstand R1 dient dabei dazu, den relativ hochohmigen Eingangswiderstand des Prozesssignalumsetzers entsprechend den Erfordernissen der Prozesssignalgeber, welche der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind, zu senken. Die Widerstände R2 und R3 bilden einen Spannungsteiler, durch den eine Pegelabsenkung der Prozesssignale vorgenommen werden kann, bevor diese über einen Tiefpass TP (gestrichelt dargestellt) einer Schwellwertstufe S1 zugeführt werden. Diese detektiert die zwei möglichen unterschiedlichen Pegelbereiche des Prozesssignals und gibt dementsprechend Steuer signale logisch 11011 und logisch 111 11 aus, die von der der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten logischen Steuerung mit Busstruktur weiterverarbeitet werden, die Prozesssignale erzeugt, die als Befehle für die Werkzeugmaschine dienen. Ferner kann der Ausgang der Schwell wertstufe S1 für den Fall, dass keine Prozesssignale zu detektieren sind, hochohmig geschaltet werden. Der Tiefpass TP dient dazu, hochfrequente Störungen der Prozesssignale auszublenden. Dabei bestimmt die Reihenschaltung der Widerstände R4 und R5 zusammen mit der Kapazität des Kondensators Cl dessen Ladezeitkonstante und der Widerstand R5 bestimmt zusammen mit der Kapazität des Kondensators Cl dessen Entladezeitkonstante. Sowohl die Konfiguration des Dämpfungsgliedes D als auch diejenige des Tiefpasses TP kann beliebig entsprechend den Dämpfungserfordernissen bzw. den erwünschten Zeitkonstanten variiert werden. Schwankungen der Prozesssignalamplituden führen allerdings zu Schwankungen der durch den Tiefpass TP bedingten Verzögerungszeit. Wenn für die als Bustreiber dienende Schwellwertstufe S1 ein üblicher Baustein in C-MOS-Technik eingesetzt wird, weist dieser als Eingangsschutzbeschaltung eine Diode Dl auf, die zwischen den Eingang der Schwellwertstufe S1 und die durch ein Plus-zeichen symbolisierte positive Versorgungsspannung für die Schwellwertstufe Sl geschaltet ist. Sofern beispielsweise durch unbeabsichtigte Spannungsspitzen aufgrund von statischen Entladungen ein Durchlegieren dieser Diode Dl erfolgt, gelangt die positive Versorgungsspannung an den Eingang der Schwellwertstufe S1 und führt dazu, dass an deren Ausgang ein Signal logisch 111 11 ansteht. Ein derartiges Signal logisch 't1", das den jeweils durch offene Kreise angedeuteten Ausgangsklemmen AO und Al des Prozesssignalumsetzers zugeführt wird, veranlasst jedoch die weiteren Verarbeitungseinrichtungen, in ihren aktiven Zustand überzugehen, was im Sinne der Betriebssicherheit als ungünstig sich erweist. Bei der Einrichtung gemäss Fig.2 ist die Schwellwertstufe S1 gemäss Fig.l durch eine Schwellwertstufe S2 mit invertierendem Ausgang, aber am übrigen gleichen Eigenschaften wie die Schwellwertstufe Sl ersetzt worden. Ferner ist zwischen das Dämpfungsglied D und den Tiefpass TP, die ebenfalls denjenigen gemäss Fig.1 entsprechen, eine weitere Schwellwertstufe S3 mit invertierendem Ausgang geschaltet. Die Schwellwertstufe S3 ist für einen relativ grossen Eingangsspannungsbereich ausgelegt. Eine Diode als Eingangsschutzbeschaltung ist nicht vorgesehen. Ein Zustand "Ausgang hochohmig ist nicht erforderlich. Wenn bei einer Anordnung gemäss Fig.2 ein Durchlegieren der Diode D2 der Schwellwertstufe S2 mit invertierendem Ausgang erfolgt, führt dies dazu, dass an der Ausgangsklemme Al ein Signal logisch 11011 ansteht, das für weitere nachgeschaltete Verarbeitungseinrichtungen deren inaktiven Zustand bewirkt. Um jedoch die Entsprechung der Prozesssignale zu den Ausgangssignalen der Schwellwertstufe S2 mit invertierendem Ausgang zu gewährleisten, ist eine weitere Inversion zwischen Eingang El und Ausgang Al erforderlich. Diese erfolgt über die Schwellwertstufe S3 mit invertierendem Ausgang. Das Dämpfungsglied D stellt sicher, dass der Eingangsstrom für die Schwellwertstufe S3 mit invertierendem Ausgang so begrenzt ist, dass diese gegen Überspannungen geschützt ist. Durch die Schwellwertstufe S3 erfolgt bereits vor dem Tiefpass TP ein Umsetzen der Prozesssignale in normierte Spannungen, wodurch auch die Verzögerungszeit durch den als Zeitglied vorgesehenen Tiefpass TP normiert ist. 4 Patentansprüche 2 Figuren

Claims: Patentansprüche 1. Prozesssignalumsetzer, insbesondere für Werkzeugmaschinensteuerungen, wobei Meldungen beinhaltende Prozesssignale mit zwei unterschiedlichen Pegel bereichen über ein Zeitglied einer Schwellwertstufe zuführbar sind, die entsprechend den detektierten Pegelbereichen Steuersignale logisch 11011 und logisch "1" ausgibt, wobei der Ausgang der Schwellwertstufe beim Nichtvorliegen eines Prozesssignals in hochohmigen Zustand schaltbar ist, wobei Steuersignale logisch 11011 dem inaktiven und logisch 11111 dem aktiven Zustand für nachgeschaltete Prozesselemente entsprechen und wobei die Schwellwertstufe eine Eingangsbeschaltung aufweist, die im Fall einer Störung das Auslösen des Steuersignals logisch "1" bewirkt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Schwellwertstufe (S2, Fig.2) eine Inversionsstufe (S2) nachgeschaltet ist und dass dem Zeitglied (TP) eine weitere Schwellwertstufe (53), die den detektierten Pegelbereichen normierte Spannungen zugeordnet, und eine weitere Inversionsstufe (S3) vorgeschaltet ist. 2. Prozesssignalumsetzer nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Schwellwert- und die Inversionsstufe als Schwellwertstufe (S2) mit invertierendem Ausgang ausgebildet ist. 3. Prozesssignalumsetzer nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die weitere Schwellwert- und die weitere Inversionsstufe als weitere Schwellwertstufe (S3) mit invertierendem Ausgang ausgebildet ist. 4. Prozesssignalumsetzer nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Prozesssignale über ein eingangsseitiges Dämpfungsglied (D) führbar sind.

Inventors: ROHRLE, JOSEF, DIPL.-ING., SEIDNER, JOHANN, DIPL.-ING., Röhrle, Josef, Dipl.-Ing.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT BERLIN UND MUNCHEN
Application year: 1984
Main classification: G05B9
IPC codes: G05B9