專利名稱：用于使多個驅(qū)動裝置同步化的方法以及可按照該方法運行的驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于使多個相互分離設(shè)置的、也就是分散的、 并且通過^妄口和通訊介質(zhì)與上級單元連4妄的驅(qū)動裝置同步化的方法。
背景技術(shù)：
一種這樣的方法和可才艮據(jù)這樣的方法運行的驅(qū)動裝置是已知 的。在具有多個驅(qū)動裝置的簡單的自動化的機器中，所謂的步進(jìn)驅(qū) 動裝置經(jīng)常在脈沖-方向"^妄口上由上級控制裝置，例如上級單元來才喿 縱。例如，機床和類似的設(shè)備能充當(dāng)這樣的機器。在機床中，然而 也在其它的應(yīng)用中，在其中所包含的驅(qū)動裝置必須盡可能同步運 行。典型的步進(jìn)驅(qū)動裝置在沒有自身的節(jié)拍的情況下連續(xù)地遵循脈
沖-方向額定值或相移，所謂的A - B信號，,人它們的相位確定方向， 從而因此隱含地產(chǎn)生同步性。然而步進(jìn)驅(qū)動裝置越來越多由伺服驅(qū) 動裝置替代，此外，伺服驅(qū)動裝置又運行在脈沖-方向接口或類似物 上。因此，這些驅(qū)動裝置也^皮稱為半伺月l驅(qū)動裝置。然而，這些內(nèi) 部數(shù)字控制的驅(qū)動裝置具有自己的節(jié)拍，對于它們也就是不同的、 也就是在如由一 臺機器包括的驅(qū)動裝置之間不進(jìn)行同步化。這會導(dǎo) 致單個半伺月良驅(qū)動裝置的節(jié)拍的偏移，例如在才幾床中引起4侖廓偏差 (Konturabweichung )和類似情況。
4US-A-2008/036414描述了一種方式，在這種方式中， 一方面向 驅(qū)動裝置傳送用于位置控制的信號，而另一方面向驅(qū)動裝置傳送用 于同步化的信號。單獨的同步化信號被評估用于產(chǎn)生脈沖，該脈沖 使計數(shù)器復(fù)位，該計數(shù)器對生成用于控制連接的電機的PWM信號 產(chǎn)生影響。
在傳統(tǒng)的驅(qū)動裝置中，特別是所謂的步進(jìn)驅(qū)動裝置中，不出現(xiàn) 這樣的節(jié)拍偏移和可能由此引起的輪廓偏差，因為這種驅(qū)動裝置幾 乎是模擬的。在具有數(shù)字驅(qū)動總線的驅(qū)動裝置中，應(yīng)用特殊的、復(fù) 雜的4普施以實現(xiàn)多個驅(qū)動裝置之間的同步。例如這種4普施在個別情 況下也包括附加的/5更件，例如用于時鐘同步(PLL)的電子線^各或 用于同步化目的的發(fā)射電報(控制電報)可作為這種措施的例子。
在半伺服驅(qū)動裝置中，它們的控制通過每個位置調(diào)節(jié)節(jié)拍的一 個連續(xù)的脈沖電流來實現(xiàn)。也就是說， 一個驅(qū)動裝置(各個機器的 一個軸)的所有額定值增量在一個位置調(diào)節(jié)節(jié)拍中依次以恒定的時 間間隔輸出。驅(qū)動裝置之間不進(jìn)4亍同步化。雖然由驅(qū)動裝置之間缺 少同步化而產(chǎn)生的錯誤由于連續(xù)的脈沖電流比在一個具有對于每 個位置調(diào)節(jié)節(jié)拍的恒定額定值的純數(shù)字驅(qū)動總線中少，然而通過同 步化改善輪廓精度在半伺服驅(qū)動裝置中也是可能的，并且這與本發(fā) 明的目的是相應(yīng)的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的目的利用權(quán)利要求1的特征來實現(xiàn)。在用于同步 化多個相互分離i殳置的、并且通過接口和通訊介質(zhì)與上級單元連接 的驅(qū)動裝置的方法中，其中，接口包括至少一個用于驅(qū)動裝置的激 活或去激活的激活輸入端，為此這樣設(shè)計，即對于給定的或可給定 的持續(xù)時間，由上級單元方面施加給激活輸入端一個給定的狀態(tài)用于同步化，而在驅(qū)動裝置方面，激活輸入端轉(zhuǎn)換到給定的狀態(tài)纟皮評 估為用于同步化目的的啟動信號。
因此設(shè)計了 ，在給定的持續(xù)時間內(nèi)施加給激活輸入端一個給定 的狀態(tài)用于觸發(fā)同步化，給定的持續(xù)時間^f氐于閾值，并且評估激活 輸入端的一個長于通過閾值所表示的持續(xù)時間的存在狀態(tài)用于驅(qū) 動裝置的激活或去激活。那么確保了，通過接口的同一個激活輸入 端可以執(zhí)行兩個功能，即一方面是同步化，而另一方面是驅(qū)動裝置 的激活和去激活。
本發(fā)明的優(yōu)點在于總是被接口 (其中通過該接口實現(xiàn)驅(qū)動裝 置的通訊連接)包括在內(nèi)的該輸入端被使用用于同步化，同時不再 提供輸入端至今為止被設(shè)計具有的功能性-在這里即為驅(qū)動裝置的 激活或去激活。當(dāng)激活輸入端的一個持續(xù)的狀態(tài)變換被設(shè)計用于激 活或去激活驅(qū)動裝置時， 一個短時間的狀態(tài)變換能凈皮施加于同一個 輸入端用于同步化，其中，狀態(tài)變換可直接作為用于同步化的起始 點。這種方式對于多個驅(qū)動裝置的同步化是簡單，并且無需額外的 設(shè)備開銷就可以實施。特別是這種方式避免了用于多個驅(qū)動裝置的 同步化的替換的可能性，這些可能性是以使用額外的線路(時鐘線 路)為前提條件的。
本發(fā)明優(yōu)選的實施方式是從屬權(quán)利的內(nèi)容。因此，所應(yīng)用的引 用關(guān)系通過各個從屬權(quán)利的特征指出了獨立權(quán)利要求的內(nèi)容的進(jìn) 一步的設(shè)計；這些關(guān)系應(yīng)該理解為不是放棄獲得對于引用的從屬權(quán) 利的特征組合的獨立的、主題性保護。此外，鑒于權(quán)利要求的設(shè)計， 在在后權(quán)利要求的特征的進(jìn)一步的具體化中看出，這樣的限制在各 自的在先權(quán)利要求中是不存在的。
優(yōu)選的設(shè)計是在給定的持續(xù)時間內(nèi)給激活|俞入端施加一個給 定的狀態(tài)用于觸發(fā)同步化，給定的持續(xù)時間低于閾值；并且評估激活輸入端的一個長于通過閾值所表示的持續(xù)時間的存在狀態(tài)用于
驅(qū)動裝置的激活或去激活。那么確保了通過接口的同一個激活輸 入端扭^亍兩個功能，即一方面是同步4匕，而另一方面是驅(qū)動裝置的
激活或去激活。
本發(fā)明也涉及一種驅(qū)動裝置，其^皮:沒計用于在上面描述和后面 繼續(xù)實施的方法中使用。在具有用于與其它的驅(qū)動裝置和/或上級單 元可通信的可連接性的接口的驅(qū)動裝置中(其中，該接口包括至少 一個用于驅(qū)動裝置的激活或去激活的激活輸入端)，設(shè)計了該驅(qū) 動裝置包括用于評估給定的或可給定的激活輸入端的狀態(tài)的持續(xù) 時間的評估裝置；當(dāng)激活輸入端采用一個給定的狀態(tài)時，該評估裝 置在運行中產(chǎn)生一個同步信號；以及當(dāng)給定的狀態(tài)存在長于由給定 的或可給定的閾值編碼的持續(xù)時間時，該評估裝置在運4亍中產(chǎn)生一 個特殊信號。這樣設(shè)計的驅(qū)動裝置通過接口就能分析被傳送的數(shù) 據(jù)，并在該驅(qū)動裝置的激活輸入端評估存在的狀態(tài)，也就是說考慮 一個確定的、纟會定的或可纟會定的狀態(tài)存在的持續(xù)時間。 一旦一個這 樣的狀態(tài)設(shè)置在激活輸入端，就產(chǎn)生一個同步信號。如果狀態(tài)只存 在一個短時間，不對激活輸入端的狀態(tài)進(jìn)行其它的反應(yīng)。該同步信 號觸發(fā)了驅(qū)動裝置內(nèi)部的同步化過程。當(dāng)狀態(tài)存在長于由閾值編碼 的持續(xù)時間時，該狀態(tài)作為用于驅(qū)動裝置的激活或去激活的信號祐L 評估并相應(yīng)地產(chǎn)生一個特歹朱信號。當(dāng)通過5敫活$釙入端應(yīng)當(dāng)觸發(fā)驅(qū)動 裝置的激活或去激活時，如果要確保不產(chǎn)生同步信號，可以這樣設(shè)
變換在持續(xù)時間內(nèi)進(jìn)行時(該持續(xù)時間低于給定的閾值)，同步信 號才產(chǎn)生。在首先描述的解決方案中同步信號已經(jīng)基于第一邊沿 (Flanke)、即在脈沖開始處被觸發(fā)，那么就好像同時脈沖結(jié)束被評估。
7如果同步信號在驅(qū)動裝置內(nèi)部作為用于同步目的的起始信號 是可評估的，那么驅(qū)動裝置的與此有關(guān)的功能的才莫塊化就此而言是 可能的，即用于同步目的的由驅(qū)動裝置包括的功能性的同步信號， 一方面可由前述的評估裝置供纟會，或者，如果驅(qū)動裝置^皮補充了一 個用于同步目的的附加線路，那么同步信號可根據(jù)該附加線路的狀 態(tài)生成。
優(yōu)選地，這個或這些評估裝置是電路，其按程序控制地以這樣 的方式執(zhí)行每一個方法步驟-從而本發(fā)明也涉及具有通過計算才幾可 執(zhí)行的程序代碼指令的計算機程序-即例如作為評估裝置的電路持
續(xù)監(jiān)控激活輸入端的狀態(tài)；在例如從該激活lt入端的狀態(tài)變換到纟合 定狀態(tài)時產(chǎn)生同步信號；以及當(dāng)該狀態(tài)存在長于給定的持續(xù)時間 時，生成一個特殊信號。就這方面來說，本發(fā)明也涉及存儲介質(zhì)， 例如EPROM或諸如此類的；或者，當(dāng)本發(fā)明的以計算機程序的形 式的實現(xiàn)未包括程序代碼指令而事實上包括微代碼指令時，本發(fā)明 也涉及ASIC、 FPGA或具有這樣的計算才幾程序的類似物，以及涉及 一個其上裝載有這樣的計算機程序的計算機系統(tǒng)；那么特別是涉及 具有這樣的評估裝置的驅(qū)動裝置，或者用于控制多個驅(qū)動裝置的上 級單元，該上級單元是這樣設(shè)計的，即為了使各個待控制的驅(qū)動裝 置同步化而在其激活輸入端發(fā)送給定持續(xù)時間的信號，其中，當(dāng)設(shè) 置了各個驅(qū)動裝置的激活或去激活時，具有肯定超過閾值的持續(xù)時 間的信號被輸出。


下面借助附圖進(jìn)一 步說明本發(fā)明的實施例。；波此對應(yīng)的內(nèi)容或 部件在所有的圖中以相同的標(biāo)號示出。這個或每個實施例不能理解 為對本發(fā)明的限制。相反地，在本發(fā)明7>開的范圍內(nèi)大量#~改或變
化也是可能的。其中示出
圖1是具有多個要同步控制的驅(qū)動裝置的機床的簡要示意圖，
圖2是用于控制驅(qū)動裝置的信號的時間進(jìn)程圖，以及
圖3是一個驅(qū)動裝置的功能性的簡要示意圖，如根據(jù)本發(fā)明建 議地，該功能性用于該驅(qū)動裝置與其它驅(qū)動裝置的同步。
具體實施例方式
圖1簡要地示出了作為用于應(yīng)用目的的示例的機床10，在該目 的中多個驅(qū)動裝置12、 14、 16會被同步。驅(qū)動裝置12-16通過通 訊介質(zhì)20相互連4妄，并與上級單元18連4妄，即例如與才幾床的控制 裝置連接，其中，為了連4妄通訊介質(zhì)20在各個驅(qū)動裝置12-16上 分別設(shè)置接口 22。驅(qū)動裝置12 - 16為伺服驅(qū)動裝置，而接口 22是 月永沖—方向(Puls-Richtung)4妄口 ，也就是這沖羊的4妄口 ，即在該4妄口中 對于每個傳送的電壓脈沖每個驅(qū)動裝置12-16繼續(xù)精確地旋轉(zhuǎn)一 個增量，在下面該*接口也示例性地用作其它相似的4妻口-例如具有A -B信號的接口-的基礎(chǔ)。在此，旋轉(zhuǎn)方向通過由通訊介質(zhì)20包括 的第二線路確定。通訊介質(zhì)20還包括激活或去激活各個驅(qū)動裝置 12-16的線3各，為了與傳統(tǒng)的英語語言習(xí)慣相適應(yīng)，在下面簡稱該 線路為使能線路(Enable-Leitung)。那么，通訊介質(zhì)20至少包括三 個線3各，也#尤是月永沖線3各24、方向線路26 ( Richtungsleitung )牙口 使能線路28。為了連接線路24 - 28，接口 22分別包括一個輸入端， 其中，用于使能電^各28的端口在下面^L稱為激活輸入端30。
圖2通過一個時間軸"t"示例性;也示出了5敫活l俞入端30(圖1 ) 的不同狀態(tài)。激活輸入端30基本上被設(shè)計用于各個驅(qū)動裝置12 -16的激活或去激活，此后存在至少一個,爭止?fàn)顟B(tài)(例如，高)，該靜止?fàn)顟B(tài)通常在激活輸入端30上存在(時間段h至t2 )。為了使各 個驅(qū)動裝置12 - 16與其它的、所屬驅(qū)動裝置12 - 16，也就是例如 在相同的^L器10中剩余的驅(qū)動裝置或用于相同的運動過程/;漠式的 剩余的驅(qū)動裝置同步化，進(jìn)行這樣地設(shè)計對于給定的或可給定的 持續(xù)時間來說， 一個給定的狀態(tài)，也就是與靜止?fàn)顟B(tài)不同的狀態(tài)被 施加給各個驅(qū)動裝置12-16 (通常是所有由機器10包括的驅(qū)動裝 置12 - 16或至少是驅(qū)動裝置組)的激活輸入端30 (在圖2中所示 的時間段*2至13)。在驅(qū)動裝置方面，激活，lr入端30的狀態(tài)的變換 被評估為用于同步化目的的起始信號。給定的狀態(tài)被施加用于同步 目的的激活輸入端30的持續(xù)時間低于給定的閾值，并且激活輸入
驅(qū)動裝置12-16的激活或去激活(在圖2中所示的時間4殳t(至t5
及后續(xù))，其中tt和ts之間的時間間隔可理解為閾值的圖示。
圖3示出了可以這種方式同步的驅(qū)動裝置12-16中的其中之 一的其它細(xì)節(jié)。與此相適應(yīng)地，驅(qū)動裝置12包4舌評估裝置32，該 評估裝置監(jiān)控激活輸入端30的狀態(tài)。特別地，激活輸入端30的這 種監(jiān)控包括評估激活輸入端30的給定的或可纟合定的狀態(tài)的持續(xù)時 間?？紤]到這種給定的或可給定的狀態(tài)的存在，并且特別是考慮到 這種狀態(tài)存在的持續(xù)時間，在運行中該評估裝置32產(chǎn)生同步信號 34或特殊信號36。 一旦激活輸入端30采用了給定的狀態(tài)(在圖中 按照圖2大約就在時間點t2)，或當(dāng)確定了給定的狀態(tài)存在不長于 由閾值所表示的持續(xù)時間時(在圖中按照圖2大約就在時間點t3)， 可以產(chǎn)生同步信號34。與此相比，當(dāng)給定的狀態(tài)延續(xù)長于由閾值所 編碼的持續(xù)時間時(在圖中按照圖2大約就在時間點t5),產(chǎn)生特 殊信號36。
10例如，在驅(qū)動裝置12內(nèi)由驅(qū)動裝置控制單元38評估同步信號 34和特殊信號36，其中，為了同步目的評估同步信號34以及為了 驅(qū)動裝置的激活或去激活評估特殊信號36。
總之，因此本發(fā)明如下面所描述的為了在多個驅(qū)動裝置12 - 16中避免輪廓偏差，并且另一方面為了限制為此必要的同步的花 費，提出了在每種情況下用于控制驅(qū)動裝置12 - 16的必要的線路， 例如附加地使用使能線路(Enable Line) 28,從而同步地把時鐘脈 沖發(fā)送至一方面具有上級單元18而另一方面具有多個互相配合的 作為"輔機"(Slave)的驅(qū)動裝置12-16的層級中的每個驅(qū)動裝置、 發(fā)送至這種輔機。根據(jù)這樣的時鐘脈沖，也就是同步信號34，每個 驅(qū)動裝置12-16能夠同步，其中，為此i殳計了例如軟件PLL。時 鐘脈沖，也就是激活輸入端30的狀態(tài)變換，必須與由上級單元18 纟合定的位置調(diào)節(jié)節(jié)拍(Lagereglertakt)同步i也進(jìn)4亍，并且只允i午具 有短的定義的長度。驅(qū)動裝置12-16必須再這樣地設(shè)計，即它們 識別出定義的長度的脈沖作為時鐘脈沖，并且評估較長的脈沖，也 就是驅(qū)動-使能-信號的較長的關(guān)閉，作為驅(qū)動-使能的取消，也就是 作為各個驅(qū)動裝置12 - 1 6的去激活。
權(quán)利要求
1.用于同步化多個相互分離設(shè)置的并且通過接口(22)和通訊介質(zhì)(20)與上級單元(18)連接的驅(qū)動裝置的方法，其中，所述接口(22)包括至少一個用于將驅(qū)動裝置(12-16)激活或去激活的激活輸入端(30)，其特征在于，在給定的或可給定的持續(xù)時間內(nèi)給所述激活輸入端(30)施加一個給定的狀態(tài)以用于同步化；在驅(qū)動裝置方面，所述激活輸入端(30)轉(zhuǎn)換到所述給定的狀態(tài)被評估為用于同步化目的啟動信號；給定的持續(xù)時間低于閾值；以及評估所述激活輸入端(30)的一個長于通過閾值所表示的持續(xù)時間的存在狀態(tài)，用于所述驅(qū)動裝置(12-16)的激活或去激活。
2. 驅(qū)動裝置(12-16),具有用于與其它的驅(qū)動裝置(12-16)和/或上級單元(18)可通信地連4妄的4妄口 (22),其中，所述4妄口 (22)包括至少一個用于所述驅(qū)動裝置(12)的激活或去激活的〖敫活車#入端(30)，其4爭4正在于，所述驅(qū)動裝置(12 - 16 )包括用于評估所述激活輸入端(30 )的給定的或可給定的狀態(tài)的持續(xù)時間的評估裝置(32 );當(dāng)所述激活輸入端(30)采用一個給定的狀態(tài)時，所述評估裝置(32)在運行中產(chǎn)生一個同步信號(34)，而當(dāng)所述給定的述評估裝置(30)在運行中產(chǎn)生一個特殊信號(36)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的驅(qū)動裝置(12-16 ),其特征在于，所述同步信號(34 )在驅(qū)動裝置內(nèi)部可評估為用于同步目的的起始信號。
4. 具有通過計算機可執(zhí)行的程序代碼指令的計算機程序，當(dāng)所述計算機程序在計算機上運行時，用來執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法。
5 具有々艮據(jù)權(quán)利要求4所述的通過計算4幾可^丸^f于的計算積4i序的存儲介質(zhì)。
全文摘要
為在多個驅(qū)動裝置(12-16)中避免輪廓偏差及為限制同步的花費，提出附加使用用于控制驅(qū)動裝置的必要線路如使能線路(28)，從而同步地把時鐘脈沖發(fā)送至一方面具有上級單元(18)另一方面具有多個互相配合作為“輔機”的驅(qū)動裝置的層級中的每個驅(qū)動裝置、發(fā)送至輔機。在這樣的時鐘脈沖即同步信號(34)上，每個驅(qū)動裝置能同步，為此設(shè)計了如軟件PLL。時鐘脈沖，即激活輸入端(30)的狀態(tài)變換須與由上級單元給定的位置調(diào)節(jié)節(jié)拍同步進(jìn)行，且只允許具有短的定義長度。另一方面驅(qū)動裝置須這樣設(shè)置，即它們將定義的長度的脈沖識別作為時鐘脈沖且將較長的脈沖、也就是驅(qū)動-使能-信號的較長的斷開評估為驅(qū)動-使能的取消，即評估為各個驅(qū)動裝置的去激活。
文檔編號G05B11/30GK101650551SQ200910149069
公開日2010年2月17日 申請日期2009年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月26日
發(fā)明者于爾根·奧洛姆斯基, 托馬斯·格策 申請人:西門子公司