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Interpolationsvorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Interpolationsvorrichtung
mit einem ersten von einer Bezugsspannungsquelle gespeisten Spannungsteiler, der
eine Serie von ' mit jeweils einem Bezugspunkt verbundenen Kontakten besitzt,
die jeweils eine verschiedenen Bruchteilen der Bezugsspannung entsprechende Spannung
liefern, wobei Wählvorrichtungen. unter den Kontakten eine Auswahl treffen und eine
Spannung von einem bestimmten Bezugspunkt ableiten, sowie mit einem zweiten, ebenfalls
mit Bezugsspannung gespeisten Spannungsteiler, der eine andere Wählvorrichtung enthält
und eine Zuwachsspannung liefert, die einem veränderlichen Bruchteil der Spannung
zwischen dem bestimmten Bezugspunkt und seinem Nachbarbezugspunkt entspricht.
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Interpolarisationsvorrichtungen werden in erster Linie bei der Steuerung
automatischer Werkzeugmaschinen verwendet. Die Steuerung erfolgt im allgemeinen
in der Weise, daß die Verschiebungen eines zu steuernden Maschinenteiles als analoge
Spannung abgeleitet werden, welche als Rückkopptungssignal einer Servoschleife zugeführt
und niit einem Befehlssignal verglichen wird. Eine genaue Lagesteuerung des jeweiligen
Maschinenteiles setzt jedoch voraus, daß das Spannungssignal, welches die momentane
Lage des gesteuerten Maschinenteiles wiedergibt, mit hoher Genauigkeit abgeleitet
wird.
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Man hat bereits versucht, dieses Ziel durch Anordnen eines abgegriffenen
Spartransformators als ersten Spannungsteiler zu erreichen. Ein Spartransformator
als Spannungsteiler besitzt jedoch den Nachteil, daß die durch einen Wähler abgegriffene
Spannung sich in diskreten Sprüngen und nicht kontinuierlich ändert, so daß die
Genauigkeit des abgeleiteten Signals nicht ausreichend ist, wenn der Wähler im Bereich
zwischen zwei Abgriffen steht.
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Um diese Schwierigkeit zu beseitigen, kann man für die nachgeschaltete
zweite Stufe einen Drehtransformator als zweiten Spannungsteiler vorsehen. Der Ausgang
eines Drehtransformators ändert sich zwar linear; um jedoch eine exakte Linearität
des Ausganges zu erzielen, muß der Drehtransformator sehr sorgfältig konstruiert
und hergestellt sein, was wiederum mit unerwünscht hohen Kosten verbunden ist.
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Mit der Erfindung werden diese Schwierigkeiten in einfacher Weise
dadurch überwunden, daß der zweite Spannungsteiler einen Band-, Schleifdraht- oder
Streifenwiderstand enthält, der über die Sekundärwicklung eines auf der Primärseite
nüt Bezugsspannung gespeisten Transformators gelegt ist.
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Um dieser erfindungsgemäßen Interpolationsvorrichtung einen kompakten
und widerstandsfähigen Aufbau zu verleihen, sind zweckmäßig die den Spannungsteilern
zugeordneten Kontakte in kreisbogenförmigen Bahnen angeordnet, die von Wählern überstrichen
werden. Diese Wähler drehen sich um eine gemeinsame Achse und sind über epizyklische
Getriebe so miteinander gekoppelt, daß sich die den Spannungsteilem zugeordneten
Wähler relativ zueinander in einem gewünschten Geschwindigkeitsverhältnis bewegen.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend
an Hand der Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt ein Schaltbild des Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Fig. 2 zeigt einen Schnitt des Ausführungsbeispielg der Erfindung; Fig.
3, 4 und 5 zeigen Schnitte in der Ebene X-X, Y-Y, und Z-Z.
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Das in Fig. 1 gezeigte Schaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung
enthält einen ersten Spannungsteiler in der Form eines Spartransformators
1, der
eine Serie von mit jeweils einem Bezugspunkt verbundenen
Kontakten A 1, A 2, A 3 ... besitzt. Der Spartransformator
1 ist auf einen Toroidkern gewickelt. Die Kontakte A 1, A 2,.A
3 ... sind in zwei konzentrischen Kreislinien unterschiedlichen Durchmessers
angeordnet, so daß der eine innerhalb des anderen liegt (zur Vereinfachung sind
sie jedoch in Fig. 1 in einer geraden Linie untereinander dargestellt). Die
ungeradzahligen Kontakte A 1, A 3 ... werden durch einen Wähler 2
überstrichen, während die geradzahligen Kontakte durch einen Wähler 3 überstrichen
werden. Die Wähler 2 und 3 besitzen die Form von Drehbürsten, die von einer
Welle getragen werden, welche so mit dem zu steuernden Maschinenteil verbunden ist,
daß die Welle eine volle Umdrehung ausfährt, wenn-- das Maschinenteil eine Verschiebung
über seinen gesamten Bewegungsbereich oder über einen Teilbereich ausführt. Die
Wähler 2 und 3 sind in Umlaufrichtung gegeneinander versetzt, wobei der Wähler
3 einen geradzahligen Kontakt berührt, be-
vor der Wähler 2 den vorhergehenden
ungeradzahligen Kontakt verläßt. Der Spartransformator 1 wird mit einer Wechselspannung
mit Bezugsamplitude gespeist, die in üblicher Weise einer Spannungsquelle entnommen
wird.
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Die Interpolation der Spannung, die zwischen Kontakten auf dem Spartransformator
1 abgenommen wird, wird mittels eines Widerstands-Spannungsteilers durchgeführt,
der einen Band-, Schleifdraht- oder Streifenwiderstand 4 enthält. Der Widerstand
4 ist bogenförinig über einen Winkel von annähernd 2400 angeordnet und mit der Sekundärwicklung
eines Transformators 5 verbunden, dessen Primärwicklung von derselben Bezugsspannungsquelle
gespeist wird wie der Spartransformator 1. Das Untersetzungsverhältnis des
Transformators 5 ist so gewählt, daß die Spannung über einen Bogen von
1801 des Widerstandes 4 gleich der Spannung zwischen aneinandergrenzenden
Kontakten des Spartransformators 1 ist. Der Widerstand 4 wird von zwei Wählern
6 und 7
überstrichen, und zwar derart, daß die Wähler 6
und
7 eine halbe Umdrehung durchführen, wenn die Wähler 2 und 3 eine Drehung
von dem Mittelpunkt eines Kontaktes (z. B. A 1) zu dem Mittelpunkt
des nächsten Kontaktes (z. B. A 2) durchführen. Der Wähler
6 ist elektrisch durch einen Schleifring 8 mit dem Wähler
3 verbunden und der Wähler 7 durch einen Schleifring 9 mit
dem Wähler 2. Die Ausgangsspannung des Interpolators wird zwischen dem unteren Ende
des Spartransforinators 1 und einem Mittelabgriff der Sekundärwicklung des
Transformators 5 abgeleitet. Diese Ausgangsspannung entspricht der Verschiebung
des Maschinenteiles, das mit den Wählern 2 und 3 über eine Welle
19 verbunden ist, und besitzt keine diskreten Sprünge.
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Wie in den Fig. 2 bis 5 gezeigt, werden der Spartransformator
1 und der Transformator 5 von einem gemeinsamen Gehäuse-
10 umgeben. Die Wähler 2, 3,
6 und 7 drehen sich um eine
gemeinsame Achse, wobei das gewünschte Geschwindigkeitsverhältnis zwischen den Wählern
6 und 7 einerseits und den Wählern 2 und 3 andererseits durch
ein epizyklisches Getriebe hergestellt wird. Die Wähler 6 und 7 werden
als hochtourige Wähler und die Wähler 2 und 3 als niedertourige Wähler bezeichnet.
Die ungeradzahligen Kontakte A 1, A 3. . ..- sind in einem äußeren
Kontaktkreis und die geradzahligen Kontakte A 2, A 4.
. ;
in einem inneren Kontaktkreis auf der Platte 11 angeordnet. Die
Kontaktkreise werden jeweils durch die Bürsten der niedertourigen Wähler 2 bzw.
3 überstrichen. Diese Bürsten sind auf einer Scheibe 12 befestigt, die auf
der den Bürsten entgegengesetzten Seite zwei Schleifringe 13 und 14 besitzt.
Wie in Fig. 3 gezeigt wird, sind in den Kontaktkreisen zwischen den Kontakten
für den Spartransformator 1
I-Elfskontakte vorgesehen, die eine gleichmäßige
Bewegung der Bürsten 2 und 3 sicherstellen. In der praktischen Ausführung
der Erfindung, wie sie in den Fig. 2 bis 5 gezeigt wird, sind mehr Kontakte
A vorgesehen, als in dem Schaltbild der Fig. 1 aufgeführt.
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Die Bürsten 2 und 3 sind jeweils elektrisch mit den Schleifringen
13 bzw. 14 verbunden, die wiederum je-
weils von den Bürsten
16 bzw. 17 berührt werden. Diese Bürsten sind auf einer Scheibe
18 angeordnet, die fest auf der Welle 19 sitzt. Die Bürsten
16 und 17
sind jeweils mit anderen Bürsten 20 bzw. 21 verbunden, die
auf der den Bürsten 16 und 17 entgegengesetzten Seite der Scheibe
18 befestigt sind. Die Bürsten 16 und 20 bilden gemeinsam den Wähler
7 in Fig. 1 und die Bürsten 7 und 21 zusammen den Wähler
6. Der Widerstand 4 (Fig. 2 und 4) wird in engem Kontakt n-At einem Vorsprung
auf einer mit dem Gehäuse fest verbundenen Platte 22 gehalten, und zwar beispielsweise
durch eine Klemmvorrichtung 23. Die Bürsten 20 und 21 sind so angebracht,
daß sie bei der Umdrehung der Scheibe 18 mit dem Widerstand 4 in Kontakt
bleiben. Die Scheibe 18 dreht sich mit der Welle 19. Die Bewegung
wird von der Welle 19 durch zwei Planetenräder 24 und 25 einer in
der Scheibe 18
gelagerten Welle 26 auf die Scheibe 12 übertragen. Das
Planetenrad 24 arbeitet mit einem Getrieberad 27 zusammen, das auf der Platte
22 befestigt ist, während das Planetenrad 25 mit einem mit der Scheibe 12
verbundenen Getrieberad 28 im Eingriff steht, wobei die Scheibe 12 sich frei
auf der Welle 19
drehen kann. Das Getriebe 24, 27 besitzt ein anderes
Übersetzungsverhältnis als das Getriebe 25, 28. Das übersetzungsverhältnis
ist so gewählt, daß sich die Bürsten 2 und 3 von einem Kontakt (z. B.
A 1) zum nächsten drehen, während die Welle 19 gleichzeitig
eine halbe Umdrehung beschreibt. Die Wicklung 30
in dem Spartransformator
1 ist eine bifilar gewickelte Drosselspule, deren eine Windung mit der Leitung
zu dem oberen Ende des Spartransformators 1 und deren andere Windung mit
der Leitung zu dem unteren Ende des Spartransformators 1 verbunden ist.