DE1103639B

DE1103639B - Photoelectric angular position encoder for balancing machines

Info

Publication number: DE1103639B
Application number: DESCH21055A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Klaus Federn
Original assignee: Carl Schenck Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Carl Schenck AG
Priority date: 1956-11-07
Filing date: 1956-11-07
Publication date: 1961-03-30

Description

Foto elektrischer Winkellagengeber für Auswuchtmaschinen Die Erfindung betrifft einen Winkellagengeber für Auswuchtmaschinen mit wattmetrischer Phasenwinkelbestimmung, bei dem durch Abtastung einer relativ schmalen Marke am Umfang des Prüflings erzeugte Impulse in eine sinusförmige Wechselspannung verwandelt werden, die dem Wattmeter zugeführt wird.Photo of electrical angular position encoder for balancing machines The invention relates to an angular position encoder for balancing machines with wattmetric phase angle determination, in which generated by scanning a relatively narrow mark on the circumference of the test object Pulses are converted into a sinusoidal alternating voltage, which the wattmeter is fed.

Die Erzeugung einer für die wattmetrische Phasenwinkelbestimmung besonders günstigen sinusförmigen Spannung von einer der Umlauffrequenz des Prüflings entsprechenden Frequenz mittels fotoelektrischer Abtastung ist bereits mit Hilfe einer sich mindestens über die Hälfte des abzutastenden Umfangs des Prüflings erstreckenden Marke bekannt. Der zur Anbringung einer solchen Marke erforderliche Aufwand stellt jedoch einen wesentlichen Nachteil derartiger Einrichtungen dar. The generation of a for the wattmetric phase angle determination particularly favorable sinusoidal voltage from one of the rotational frequency of the test object corresponding frequency by means of photoelectric scanning is already using one that extends over at least half of the scope of the test object to be scanned Brand known. The effort required to affix such a mark represents however, is a major disadvantage of such devices.

Es ist daher weiterhin schon bekanntgeworden, zur Abtastung eine relativ schmale Marke am Prüfling anzubringen, jedoch sind dann besonders aufwendige Maßnahmen erforderlich, um die durch die Abtastung dieser Marke erzeugten Impulse in eine sinusförmige Wechselspannung zu verwandeln. Um dies zu erreichen, sind bei bekannten Einrichtungen als wesentliche Mittel Filteranordnungen vorgesehen. Bei Filteranordnungen, die den hohen Anforderungen bezüglich der Oberwellenfreiheit gerecht werden, ist aber eine für die für Auswuchtzwecke gewünschte Empfindlichkeit erforderliche große Amplitude nur in Nähe der Resonanz gewährleistet. Weiterhin ist bei genügend scharfen Filtern die Phasenänderung in Resonanznähe sehr groß, so daß eine bestimmte Wuchtdrehzahl außerordentlich genau eingehalten werden muß. It is therefore still known to scan a Applying a relatively narrow mark on the test item, however, is then particularly complex Action required to avoid the pulses generated by scanning this mark to convert it into a sinusoidal alternating voltage. To achieve this, are at known devices provided as essential means of filter assemblies. at Filter arrangements that meet the high requirements with regard to freedom from harmonics but is a sensitivity desired for balancing purposes The required large amplitude is only guaranteed in the vicinity of the resonance. Farther If the filters are sufficiently sharp, the phase change in the vicinity of the resonance is very large, so that a certain balancing speed must be adhered to extremely precisely.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine die erwähnten Nachteile der bekannten Einrichtungen vermeidende und wenig störanfällige Einrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, die durch die Abtastung relativ schmaler Marken erzeugten Impulse in einfacher Weise in eine gleichfrequente sinusförmige Spannung umzuwandeln und hierbei über weite Drehzahlbereiche hinweg eine weitgehendst gleichbleibende Empfindlichkeit sicherzustellen, wodurch die Verwendung der Auswuchtmaschine in weiten Grenzen für verschiedene Wuchtdrehzahlen ermöglicht wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Impulse zur Steuerung einer Umpoleinrichtung für den Speisestrom eines Kondensators dienen, so daß an diesem bei entsprechender Bemessung eine mit sägezahnförmigem Verlauf und der halben Umlauffrequenz des Prüflings pulsierende Spannung anliegt, deren Wechselstromanteil nach erfolgter Gleichrichtung und nochmaliger Abspaltung des Gleichstromanteils als Wechselspannung sägezahnförmigen Verlaufs und einer der Umlauffrequenz des Prüflings gleichen Frequenz in einer Anordnung spannungsabhängiger Widerstände in einen sinusförmigen Wechselstrom gleicher Frequenz umgewandelt wird. It is the object of the invention to overcome the mentioned disadvantages of the known Establish facilities avoiding and less susceptible to failure that it allows the pulses generated by the scanning of relatively narrow marks in easy way to convert into a constant frequency sinusoidal voltage and here A largely constant sensitivity over wide speed ranges ensure that the use of the balancing machine within wide limits for different balancing speeds is made possible. According to the invention, this is thereby achieved achieved that the pulses for controlling a polarity reversal device for the supply current serve a capacitor, so that on this one with appropriate rating sawtooth-shaped course and half the rotational frequency of the test object pulsating Voltage is present, the alternating current component of which after rectification has been carried out and again Splitting off of the direct current component as alternating voltage sawtooth-shaped curve and a frequency equal to the rotational frequency of the test object in an arrangement voltage-dependent resistances in a sinusoidal alternating current of the same frequency is converted.

Zufolge dieser Ausführung wird eine sinusförmige Erregerspannung für das Wattmeter erzeugt, die umgekehrt proportional zur Frequenz wächst. Die bei wattmetrischen Methoden üblichen Schwingungsgeschwindigkeitsgeber (Tauchspulen) geben eine proportional mit der Frequenz wachsende Spannung ab, so daß es ohne weiteres möglich ist, durch geeignete Bemessung zu erreichen, daß sich die beiden Frequenzabhängigkeiten gegenseitig kompensieren, wodurch die Auswuchtmaschine über weite Bereiche eine konstante Anzeigeempfindlichkeit erhält. As a result of this design, a sinusoidal excitation voltage is generated generated for the wattmeter, which increases in inverse proportion to the frequency. The at Wattmetric methods of usual vibration speed sensors (moving coils) emit a voltage that increases proportionally with the frequency, so that it can be easily it is possible to achieve by suitable dimensioning that the two frequency dependencies compensate each other, whereby the balancing machine has a maintains constant display sensitivity.

Die für die Anzeige der Unwucht in der zweiten Komponentenrichtung erforderliche, um eine Viertelperiode phasenverschobene sinusförmige Spannung wird gemäß der Erfindung durch eine an sich bekannte Phasenschiebereinrichtung erzeugt und auf das zweite wattmetrische Meßsystem zur Anzeige gebracht. The one for displaying the imbalance in the second component direction sinusoidal voltage required to be phase-shifted by a quarter of a period generated according to the invention by a phase shifter device known per se and displayed on the second wattmetric measuring system.

Weitere Merkmale der Erfindung sind den schematischen Zeichnungen sowie der nachstehenden Beschreibung zu entnehmen. Further features of the invention are the schematic drawings as well as the description below.

Der auszuwuchtende Rotor 1 weist, wie Abb. 1 zeigt, an seinem Umfang 2 eine relativ schmale schwarze Marke 5 auf, die verhältnismäßig leicht anzubringen und auch wieder zu entfernen ist. Die Optik 6 wirft das Licht der Lichtquelle 3 auf den Umfang 2 des Rotors 1, und die mit einer fotoelektrischen Zelle ausgerüstete Abtasteinrichtung 4 tastet den Umfang ab. The rotor 1 to be balanced has, as Fig. 1 shows, on its circumference 2 has a relatively narrow black mark 5 that is relatively easy to apply and must also be removed again. The optics 6 cast the light from the light source 3 on the circumference 2 of the rotor 1, and equipped with a photoelectric cell Scanning device 4 scans the circumference.

Jedesmal, wenn die Marke 5 durch den Strahlengang geht, wird ein elektrischer Impuls erzeugt. Every time the mark 5 goes through the beam path, a electrical impulse generated.

Abb. 2 zeigt die die Fotozelle verlassenden Stromimpulse von der Größe 1F in Abhängigkeit von der Zeit t. Der Abstand zweier Impulse T entspricht einer Rotorumdrehung. Die Stromimpulse werden dazu benutzt, eine Umpoleinrichtung 7 (Abb. 1), beispielsweise ein Wechselrichterrelais, zu betätigen, welches einen Gleichstrom so umpolt, daß ein rechteckförmiger Stromverlauf mit der Stromamplitude Io entsprechend Abb. 3 entsteht.Fig. 2 shows the size of the current pulses leaving the photocell 1F as a function of time t. The distance between two pulses T corresponds to one Rotor rotation. The current pulses are used to generate a polarity reversal device 7 (Fig. 1), for example an inverter relay, to operate, which a direct current reversed the polarity so that a rectangular Current curve with the current amplitude Io is created as shown in Fig. 3.

Dieser Strom speist einen Rondensator 8 oder eine Kondensatorbatterie, deren Spannung U, wie Abb. 4 zeigt, bei entsprechender Auslegung sich dann linear mit der Zeit ändert. Beispielsweise steigt U, wenn J0 positiv ist, und fällt, wenn lo negativ ist. This current feeds a round capacitor 8 or a capacitor bank, whose voltage U, as shown in Fig. 4, is then linear with an appropriate design changes over time. For example, U increases when J0 is positive and decreases when J0 is positive lo is negative.

Durch eine an sich bekannte Kondensator-Induktivitätschaltung 9 werden der Gleichspannungsanteil und der Wechselspannungsanteil Uw getrennt und die in Abb. 5 dargestellte Wechselspannung in dem Trockengleichrichter 10 gleichgerichtet, so daß der Spannungsverlauf nach Abb. 6 entsteht. An Stelle des Trockengleichrichters kann auch jede andere Gleichrichtertype, beispielsweise ein Röhrengleichrichter, verwendet werden. Anschließend an die Gleichrichtung wird durch eine weitere Rondensator-Induktivitätschaltungit wieder der Gleichspannungsanteil vom Wechselspannungsanteil UWGW getrennt. Die erhaltene Sägezahnspannung (Abb. 7), die bereits die Frequenz des umlaufenden Rotors aufweist, wird mittels einer Anordnung von spannungsabhängigen Widerständen 12 zur sinusförmig verlaufenden Spannung Utrr umgewandelt (Abb. 8), die wiederum den betreffenden Wattmeterspulen zugeleitet wird. By means of a capacitor-inductance circuit 9 known per se the direct voltage component and the alternating voltage component Uw separately and the in Fig. 5 shown alternating voltage rectified in the dry rectifier 10, so that the stress curve according to Fig. 6 arises. Instead of the dry rectifier can also be any other type of rectifier, for example a tube rectifier, be used. Subsequent to the rectification, a further condenser inductance circuit is used again the DC voltage component is separated from the AC voltage component UWGW. The received Sawtooth voltage (Fig. 7), which already has the frequency of the rotating rotor, becomes sinusoidal by means of an arrangement of voltage-dependent resistors 12 running voltage Utrr converted (Fig. 8), which in turn is the relevant wattmeter coils is forwarded.

PATENTANSPROCHE: 1. Fotoelektrischer Winkellagengeber für Auswuchtmaschinen mit wattmetrischer Phasenwinkel- bestimmung, bei dem durch Abtastung einer relativ schmalen Marke am Umfang des Prüflings erzeugte Impulse in eine sinusförmige Wechselspannung verwandelt werden, die dem Wattmeter zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse zur Steuerung einer Umpoleinrichtung (7) für den Speisestrom eines Kondensators (8) dienen, so daß an diesem bei entsprechender Bemessung eine mit sägezahnförmigem Verlauf und der halben Umlauffrequenz des Prüflings (1) pulsierende Spannung anliegt, deren Wechsel st rom anteil nach erfolgter Gleichrichtung und nochmaliger Abspaltung des Gleichstromanteils als Wechselspannung sägezahnförmigen Verlaufs und einer der Umlauffrequenz des Prüflings gleichen Frequenz in einer Anordnung spannungsabhängiger Widerstände (12) in einen sinusförmigen Wechselstrom gleicher Frequenz umgewandelt wird. PATENT CLAIM: 1. Photoelectric angular position encoder for balancing machines with wattmetric phase angle determination in which by scanning a relative The narrow mark on the circumference of the test object generates pulses in a sinusoidal alternating voltage which is fed to the wattmeter, characterized in that the pulses for controlling a polarity reversal device (7) for the feed current of a capacitor (8) are used, so that on this one with a sawtooth-shaped And half the rotational frequency of the test object (1) pulsating voltage is present, their alternating current share after rectification and repeated separation of the direct current component as alternating voltage sawtooth-shaped curve and one of the The rotational frequency of the test object is the same frequency in a voltage-dependent arrangement Resistors (12) converted into a sinusoidal alternating current of the same frequency will.

2. Fotoelektrischer Winkellagengeber nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch eine an sich bekannte Phasenschiebereinrichtung zur Erzeugung einer zweiten, um eine Viertelperiode phasenverschobenen sinusförmigen Spannung für das zweite wattmetrische Meßsystem des Anzeigegerätes. 2. Photoelectric angular position encoder according to claim 1, characterized by a phase shifter device known per se for generating a second, sinusoidal voltage phase shifted by a quarter period for the second Wattmetric measuring system of the display device.

Claims

In: References considered: U.S. Patent No. 2,534 918; French patent specification No. 946 781.