DE1249977C2

DE1249977C2 - Lageregeleinrichtung

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Publication number: DE1249977C2
Application number: DENDAT1249977D
Authority: DE
Priority date: 1965-05-28
Publication date: 1973-03-08
Also published as: DE1249977B

Description

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Die Erfindung betrifft eine Lageregeleinrichtung zur Regelung der Lage eines Maschinenelements, z. B. des Werkzeugs einer Werkzeugmaschine, mit einem Resolver als Istwertgeber und einem Phasendiskriminator als Soll-Istwert-Vergleicher, dem neben dem Istwertsignal ein Rechtecksignal als Sollwertsignal zugeführt wird, wobei der Sollwert und der Istwert der jeweiligen Phasenverschiebung des Soll- und des Istwertsignals gegenüber einem Bezugssignal entspricht.

Zur Erläuterung der Erfindung wird auf eine bekannte Regeleinrichtung Bezug genommen, die in der USA.-Patentschrift 3 173 001 beschrieben ist. Bei dieser bekannten Einrichtung wird ein Maschinenelement, z. B. ein Werkzeug einer Werkzeugmaschine, in Richtung einer oder mehrerer Achsen durch Stellglieder verstellt, die mit Hilfe digitaler Informationen angetrieben werden, welche von einem Lochband oder einer Lochkarte stammen. Diese Informationen, die in Form von elektrischen Signalen vorliegen, werden in analoge Stellungen einer Welle mit Hilfe von Stellgliedern umgewandelt, die mit der Welle verbunden sind. Hierbei wird eine Schaltung mit Festkörperbauelementen verwendet, die mehrere digitale Ringzähler aufweist, welche schrittweise von einer gemeinsamen Impulsquelle betätigt werden. Einer der Zähler ist als Teiler ausgebildet, der stetig arbeitet und Rechteckimpulse liefert. Die dem Band oder der Lochkarte entnommene digitale Information wird dazu benutzt, einen weiteren Ringzähler, der aueh als Sollzähler bezeichnet wird, zu betreiben, derart, daß die Zählwerte der beiden. Zähler verglichen werden. Die Abweichung ist ein Maß für die gewünschte Verschiebung des Maschinenelementes. Die Ringzähler werden von einem Oszillator mit verhältnismäßig hoher Frequenz, z. B. 250 kHz, gespeist, und es sind logische Schaltungen vorgesehen, die den Zählwert der genannten Zähler in getrennte Rechteckschwingungen von 250 Hz umwandeln, die in ihrer Phase entsprechend den Augenblicks werten der Abweichung zwischen dem Sollwertzähler und dem Bezugswertzähler gegeneinander versetzt sind.

Der bei dieser Anordnung verwendete induktive Resolver hat zwei Wicklungen, die 90° Phasenverschiebung aufweisen und von Komponenten einer der obenerwähnten Rechteckschwingungen gespeist werden, die dem Bezugswertzähler entstammen; der Rotor des Resolvers ist über ein entsprechendes Getriebe mit der Welle des Maschinenbauelementes verbunden. Die Phase des dem Rotor des Resolvers entnommenen Signals wird dann in einem Diskriminator mit der Phase der Rechteckschwingufig von 250 Hz des Sollwertzählers verglichen. Die Ausgangsspannung des Diskriminators wird verstärkt und dazu benutzt, das Stellglied anzutreiben, welches die Lage des Maschinenelementes bestimmt, indem es so verstellt wird, daß die Phase des Rotorsignals in Übereinstimmung mit der Phase des Sollwertzählers gebracht wird.

Der Bezugswertzähler und der Sollwertzähler teilen bei der bekannten Anordnung das Signal von 25OkHz im Verhältnis 1000:1. Je höher die Frequenz des Oszillators ist, der die Zähler antreibt, um so feiner sind die Stellschritte der Einrichtung, da in der digital arbeitenden Einrichtung die relativen Phasenlagen der Ausgangssignale der Zähler durch die Differenz der numerischen Zählwerte bestimmt sind. Je höher die Zählwerte sind, um so feiner sind daher die Schritte der gegenseitigen Phasenverschiebung.

Bisher wurden bei digitalen Einrichtungen der beschriebenen Art die Resolver durch sinusförmige Signale gespeist, deren Schnittpunkte mit der Nullachse mit einem Signal geregelter Phase verglichen wurden, um die Verschiebung des Maschinenelementes zu ermitteln. Am Ausgang eines digitalen Zählers ergibt sich jedoch eine Rechteckschwingung. Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Resolvereinrichtung zu schaffen, die direkt von den Rechteckwellen betrieben werden kann, die in dem digitalen System vorhanden sind. Wenn die Statorwicklungen eines Resolvers gemäß der Erfindung durch diese Rechteckwellen erregt werden, enthält die dem Rotor entnommene Komponente, die zwar keine Rechteckwelle ist, eine Grundfrequenz, deren Phasenlage eindeutig mit der Phasenlage der Grund-

schwingungen in Beziehung steht, die in der durch die Lage des Rotors modifizierten Rechteckwellenerregung enthalten ist. Wenn man daher die höheren Harmonischen des Rotors beseitigt, enthält die verbleibende Grundschwingung die gewünschte eindeutige Information über die Phasenlage und kann leicht so geformt werden, daß ein rechteckiges Rückführungssignal erzeugt wird, welches ebenfalls diese Phaseninformation aufweist.

Ein Vorteil der Verwendung der Rechteckschwingung für die Erregung der Resolverwicklungen besteht darin, daß Rechteckschwingungen leichter mit großer Genauigkeit sowohl bezüglich der Phase als auch der Amplitude erzeugt werden können. Wenn die Ausgangsspannungen an verschiedenen Stellen einer Zählkette in an sich bekannter Weise abgenommen werden, ist es einfach, eine einwandfreie Phasenverschiebungsregelung zwischen den beiden Rechteckwellen zu erhalten. Außerdem sind die Maßnahmen zur Regelung der Amplitude einer Rechteckschwingung mit Hilfe einer Schaltung aus Festkörperbauelementen ζ. Β. durch Amplitudenbegrenzung oder durch Verwendung von Sättigungserscheinungen sehr wirksam, um Signale konstanter Amplitude zu erzeugen.

Ein weiterer Vorteil bei der Speisung der um 90° phasenverschobenen Resolverwicklungen direkt aus den Zählketten ist der, daß um 90° phasenverschobene Rechteckwellen mit größerer Genauigkeit erzeugt werden können als elektronisch erzeugte Sinusschwingungen mit 90° Phasenverschiebung.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht also darin, eine Schaltung zur Speisung eines Resolvers anzugeben, bei der die stationären Resolverwicklungen direkt durch Rechteckschwingungen gespeist werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Statorwicklungen 16, 17 des Resolvers 18 an zwei phasenverschobene Rechteckschwingungen erzeugende Schaltungen 20,40 angeschlossen sind und eine am Rotor 19 des Resolvers abgenommene Schwingung, deren Phasenlage dem Istwert entspricht, über ein Oberwellenfilter und eine Rechteckformerschaltung dem Diskriminator als Istwertsignal zugeführt ist.

Die Erfindung wird nunmehr auch an Hand von Figuren näher beschrieben.

F i g. 1 ist ein Blockschaltbild für eine Regeleinrichtung gemäß der Erfindung, und

F i g. 2 ist ein Schaltbild einer Einrichtung, die den Statorwicklungen des Resolvers eine Rechteckschwingung zuführt.

In Fig. 1 ist eine Einrichtung dargestellt, die eine vereinfachte Ausführung der in der USA.-Patentschrift 3173 001 beschriebenen Regeleinrichtung darstellt. Es handelt sich um eine digital arbeitende Einrichtung, bei der zwei im wesentlichen miteinander übereinstimmende Rechteckschwingungen verwendet werden, die gegeneinander zeitlich versetzt sind. Die eine Rechteckschwingung jR bildet ein Bezugssignal und die andere Rechteckschwingung C das Sollwertsignal. Das Bezugssignal R entspricht dem Signal, das auf der Leitung 27 in F i g. 1 der genannten Hauptpatentschrift auftritt und nach rechts zu dem Kastchen 28 führt. Das Sollwertsignal C der vorliegenden Anordnung entspricht dem Signal auf der Leitung 19 in F i g. 1 der genannten Hauptpatentschrift; der Phasendiskriminätor D der vorliegenden Anordnung entspricht dem Diskriminator 18 der Hauptpatentschrift.

Das Sollwertsignal C ist gegenüber dem Bezugssignal R um einen Betrag Z phasenverschoben, wobei dieser Betrag die Nullpunktverschiebung der einen Schwingung gegenüber der anderen darstellt. Diese Nullpunktverschiebung kann entweder von Hand durch eine Bedienungsperson eingestellt oder auch automatisch in die Einrichtung eingegeben

ίο werden. Der Betrag der Phasenverschiebung der Rechteckschwingung C gegenüber der Rechteckschwingung R wird dazu benutzt, um ein Stellglied zu betätigen, welches ein Maschinenelement £ um einen bestimmten Betrag / gegenüber einer NuIl- oder Ausgangsstellung verschiebt. Die Nullstellung ist vorhanden, wenn das Sollwertsignal C mit dem Bezugssignal R in Phase übereinstimmt, so daß die Nullpunktverschiebung Z gleich Null ist.

Als Beispiel, wie die beiden Rechteckschwingungen R und C erzeugt und gegeneinander verschoben werden können, zeigt F i g. 1 zwei Ringzähler A und B. Der Bezugszähler A liefert die Rechteckschwingung R und der Sollwertzähler B die Rechteckschwingung C. Beide Zähler werden von einem gemeinsamen Taktgeberoszillator O angetrieben.

Im vorliegenden Fall liefert der Oszillator Impulse, die mit einer Frequenz von 250 kHz wiederkehren. Sowohl der Zähler A als auch der Zähler B bewirken eine Frequenzteilung von 1000:1, so daß der Zählwert in jedem Zähler mit einer Frequenz von 250 Hz gezählt wird. Wenn beide Zähler zuerst auf Null gebracht und dann mit dem gleichen Ausgangssignal des Oszillators O betrieben werden, dann stimmen die Rechteckschwingungen R und C in der Phase überein. Es sind jedoch Einrichtungen vorgesehen, mit denen man zu Beginn einen von Null abweichenden Zählwert in den Sollwertzähler B eingeben kann, um eine Phasenverschiebung zwischen den Rechteckschwingungen C und R zu erzeugen.

Wenn z.B. der SollwertzählerB aus einer Kette von Multiplikatoren besteht, dann enthält eine Einrichtung M zur Eingabe des Zählwertes in den Sollwertzähler Schaltelemente, die mit jedem der Multiplikatoren verbunden sind und die den Leitfähigkeitszustand derselben beeinflussen und daher nach Wahl einen Zählwert in die Multiplikatorkette einführen, der der gewünschten Nullpunktverschiebung Z entspricht. Diese Eingabeeinrichtung M ist mit einer Handsteuerung S verbunden, die z. B. aus von Hand bedienbaren Dekadenschaltern besteht, die auf einer nicht dargestellten Schalttafel angeordnet sein können und dazu dienen, in dem Sollwertzähler B von Anfang an die gewünschte Nullpunktverschiebung einzustellen. Da der Hauptanwendungszweck der vorliegenden Einrichtung der Betrieb einer Werkzeugmaschine in Übereinstimmung mit einem vorgegebenen Programm ist, wird die Eingabeeinrichtung M bei normalem Betrieb von einem Bandlesegerät T betätigt, das gelochte Bänder oder Karten bzw. magnetisch aufgezeichnete Informationen ablesen kann.

Die Einrichtungen zur Erzeugung der Rechteckschwingungen R und C mit der gewünschten gegenseitigen Phasenverschiebung Z werden im vorliegenden Fall als bekannt vorausgesetzt, da sie der obenerwähnten Hauptpatentschrift zu entnehmen sind. Die Rechteckschwingung R wird durch einen Phasenteiler 10 in zwei um 90° phasenverschobene

Rechteckschwingungen auf den Leitungen 12 und 14 als Sinus- und Kosinuskomponente aufgeteilt. Diese Leitungen erscheinen auch oben in Fig. 2. Da aber zwei Leitungen erforderlich sind, um die Sinuskomponente zuzuführen, sind diese mit 12 und 12' bezeichnet, und die beiden anderen Leitungen, die die Kosinuskomponente zuführen, haben in Fig. 2 die Bezeichnung 14 und 14'. Diese Sinus- und Kosinusrechteckschwingungen, deren Phasenlage von der Bezugsschwingung R abhängt, werden über die erfindungsgemäßen Resolverspeiseschaltungen 20 und 40 den Statorwicklungen 16 und 17 eines Resolvers 18 zugeführt, der eine Rotorwicklung 19 aufweist, welcher eine Ausgangsspannung entnommen wird, deren Phasenlage eine Funktion des Winkels ist, den der Rotor 19 gerade in dem betreffenden Augenblick gegenüber der Statorwicklungen 16 und 17 einnimmt.

Die Erregerspannung für die Statorwicklungen 16 und 17 wird von den zwei Schaltungen 20 und 40 geliefert, die in F i g. 2 im einzelnen dargestellt sind. Für die Erläuterung der F i g. 1 genügt es, darauf hinzuweisen, daß die Schaltungen 20 und 40 die Statorwicklungen 16 und 17 mit um 90° phasenverschobenen Rechteckimpulsen speisen, die phasenstarr mit der Rechteckschwingung R gekoppelt sind.

Das angetriebene Maschinenelement E ist z. B. ein Schlitten K einer Drehbank, der einen Werkzeughalter P trägt. Der Schlitten wird in Lagern von einer Leitspindel L geführt. Die Leitspindel ist mit einem Zahnradgetriebe Gl, G2, G3 verbunden, das mit dem Rotor 19 des Resolvers gekoppelt ist, um die Stellung des Schlittens K zu ermitteln. Das Zahnrad Gl wird von einem Zahnrad G 3 auf der Welle des Stellmotors F getrieben, der einen Teil des Stellgliedes bildet und den Schlitten K auf der Leitspindel L verschiebt. Der Phasendiskriminator D nimmt die Rechteckschwingung C von der Leitung 2 auf. Ihm wird ferner auf der Leitung 3 eine Rechteckschwingung W von dem Resolver 18 zugeführt. Er vergleicht die Phasenbeziehung zwischen den beiden Schwingungen. Die Rechteckschwingung W stellt das Istwertsignal dar, welches die Ist-Stellung des Zahnrades G 2 und daher auch des Maschinenbauelementes E wiedergibt. Wenn die Sollschwingung C und die Istwertschwingung W in Phase sind, liefert der Phasendiskriminator D die Ausgangsspannung Null an den Verstärker 4, und der Motor F läuft nicht. Dieser Zustand tritt ein, wenn das Maschinenbauelement E genau die von dem Sollwertsignal in dem Zähler B eingestellte Lage hat, so daß die Nullpunktverschiebung Z gleich Null ist.

Wenn jedoch die Phasenlage des Istwertsignals W in der einen Richtung gegenüber der Phasenlage des Sollwertsignals C am Diskriminator D verschoben ist, wird ein Richtungssignal auf der Leitung 5 erzeugt und durch den Verstärker 4 verstärkt, so daß der Stellmotor F in einer solchen Richtung angetrieben wird, daß die Phasenverschiebung des Istwertsignals W gegenüber dem Sollwertsignal C vermindert wird. Wenn andererseits die Phasenlage des Istwertsignals gegen das Sollwertsignal in der entgegengesetzten Richtung verschoben ist, dann wird die Richtung der Ausgangsspannung auf der Leitung 5 des Phasendiskriminators D umgekehrt, so daß der Stellmotor F in der entgegengesetzten Richtung angetrieben wird. Hierdurch wird die Phasenverschiebung zwischen den Rechteckschwingungen W und C so weit verringert, daß sie schließlich zu Null wird. Durch Änderung der Eingangsinformation an dem Sollwertzähler B zur Änderung der Nullpunktverschiebung der Sollwertschwingung C gegenüber der Bezugsschwingung/? kann erreicht werden, daß die Lage oder Stellung des Maschinenelementes E einer von Hand oder selbsttätig eingegebenen Bahn folgt. Das Übersetzungsverhältnis der Zahnräder Gl, Gl und G3 wird vorzugsweise so gewählt, daß die

ίο gewünschte Amplitude und Feinheit der Regelung der Schlittenbewegung erreicht wird, wenn der Sollwertzähler einem vorbestimmten Programm folgt. In der Praxis sind häufig mehrere Stellglieder und Resolver vorgesehen, um eine Grob-, Mittel- und Feineinstellung zu ermöglichen.

Die Abmessung des kleinsten Bewegungsschrittes, den die vorliegende Einrichtung ausführen kann, ist durch die Anzahl der Zählwerte bestimmt, die jeder der Zähler A und B während eines vollständigen Zählzyklus ausführt. Dies ist der Grund, warum ein Taktgeberoszillator von 250 kHz benutzt wird, um die Zähler anzutreiben, selbst wenn eine wesentlich niedrigere Frequenz von 250 Hz in dem Resolver und dem Stellglied verwendet wird. Da jeder Zähler A und B 1000 Zählschritte pro Schwingung im Ausgangskreis ausführt, ist die gesamte mögliche relative Phasenverschiebung zwischen der Rechteckschwingung C und der Rechteckschwingung R in 1000 Einzelschritte unterteilt, und die Zahl der Einzelschritte, die eine bestimmte Nullpunktverschiebung Z darstellt, wird durch den Betrag wiedergegeben, um den der Sollwertzähler gegenüber dem Bezugswertzähler versetzt ist.

Unglücklicherweise ist die Ausgangsspannung der Rotorwicklung 19 des Resolvers 18 tatsächlich keine Rechteckschwingung, und zwar aus verschiedenen Gründen. Dazu gehört, daß der Frequenzgang der Wicklungen 16 und 17, die eine Transformatorwirkung gegenüber der Wicklung 19 haben, nicht ausreicht, um eine einwandfreie Rechteckschwingung zu übertragen. Außerdem beeinflussen die internen ohmschen und kapazitiven Widerstände den Oberwellengehalt des in der Rotorwicklung 19 fließenden Stromes. Es ist jedoch wünschenswert, daß die Istwertschwingung W möglichst rechteckig ist, so daß der Diskriminator die Phase der Istwertschwingung W in ihren Augenblickswerten mit der Phase der Rechteckschwingung C vergleichen kann. Aus diesem Grund wird eine Schaltung 6 zur Änderung des Kurvenverlaufs zwischen dem Rotor 19 und dem Phasendiskriminator D eingeschaltet.

Diese Schaltung 6 enthält ein Filter, welches die Grundfrequenz des Ausgangssignals der Rotorwicklung 19 durchläßt. Dieses Filter enthält mehrere Stufen, welche die Grundschwingungen hindurchlassen, aber im wesentlichen alle höheren Harmonischen dämpfen. Dieses Filter kann auch eine interne Phasenkorrektur enthalten, so daß seine Nettophasenverschiebung gleich Null ist, oder es können auch unerwünschte, von außen erzeugte Phasenfehler korrigiert werden. Das Filter liefert daher eine Sinusschwingung der Grundfrequenz, deren Schnittpunkt mit der Nullachse einer Phasenlage entspricht, die dem Schnittpunkt der Rechteckschwingung am Ausgang der Statorwicklungen 16 und 17 mit der Nullachse entspricht. Das von dem Filter 6 abgegebene sinusförmige Signal wird dann durch entsprechende Verstärkung quadriert. In dem

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Wellenfilter 6 sind auch Amplitudenbegrenzer ent- dienen nur zur Verstärkung und nehmen die rechthalten, so daß ein rechteckig verlaufendes Istwert- eckförmig verlaufende Gegentaktschwingung von signal W mit entsprechend liegenden Durchgängen den Leitungen 12, 12' und 14, 14' auf und steuern durch die Nullachse geliefert wird. Auf diese Weise die Leitfähigkeit der Schalttransistoren, die den Rewerden die Verzerrungen durch Oberwellen, die in 5 solver 18 speisen.

dem Rotorstrom 19 vorhanden sind, beseitigt und In dem Kästchen 20 sind die Gegentaktsignale

durch künstlich erzeugte Oberwellen ersetzt, die auf den Leitungen 12 und 12' um 180° in der Phase

nicht nur eine , genau rechteckförmig verlaufende verschoben und steuern die pnp-Transistoren 31 und

Schwingung des Signals W hervorrufen, sondern 32 ins Sättigungsgebiet bzw. bis zum Nullwert. Die

auch eine Wellenform liefern, deren Schnittpunkt io Emitter dieser Transistoren befinden sich auf + 6 V,

mit der Nullachse die gleiche Lage wie die der jedoch halten die Widerstände 33 und 34 die Phasen

Grundkomponente des Stromes in der Wicklung 19 der Transistoren 31 und 32 beim Fehlen eines Ein-

aufweist. gangssignals in den Leitungen 12 und 12' positiv

Wie oben erwähnt wurde, haben die Ausgangs- gegenüber den Emittern, so daß diese Transistoren größen der Zähler A und B einen rechteckförmigen 15 ^beim Fehlen eines Signals gesperrt bleiben. Die Verlauf und werden von dem mit Festkörperbau- Widerstände 36 und 38 dienen als Spannungsteiler, elementen ausgerüsteten digitalen Zähler geliefert. wenn sie mit den Widerständen 33 und 34 zusam-Es ist daher zweckmäßig, die Rechteckschwingungen ^men betrachtet werden, und die Kondensatoren 35 direkt dazu zu benutzen, um die Statorwicklungen und 37 liegen parallel zu den Widerständen 36 und des Resolvers zu speisen, ohne daß sie in die Sinus- 20 38, um die Anstiegszeit der Impulse der Rechteckform verwandelt zu werden brauchen. Darüber hin- ■ schwingung zu verbessern.

aus besteht der weitere Vorteil, daß in den Schaltun- Zwei Zenerdioden 80 und 81 sind vorgesehen,

gen 20 und 40 des Resolvers Transistoren verwendet um die Spannungsdifferenz zwischen den Drähten 72

werden können, die als Schaltglieder arbeiten, so und 73 genau auf 12 V zu regeln, indem ein Strom

daß nicht nur Schwierigkeiten bezüglich der Lineari- *5 dem Innenwiderstand der Speiseschaltung entnom-

tät des Ansprechens beseitigt werden, sondern daß men wird. Wenn die Speisespannung geregelt ist,

auch die Schaltfunktion mit größerem Wirkungsgrad dann können die Zenerdioden 80 und 81 auch weg_r.

durchgeführt werden kann, weil de /²-Ä-Verluste in gelassen werden. Die Transistoren 21, 22, 23, 24 und

den Transistoren sehr niedrig sind, da die Werte der ^{41 bis 44 sind} pnp-Transistoren, so daß sie gesperrt

Innenwiderstände nahezu dauernd in der Nähe von 3<> sind, wenn ihre Basis positiv gegenüber dem Emit-

NuIl liegen. ^ter ist.

Fig. 2 zeigt, daß der Resolver 18 mit seiner Sta- Die oberen Schalttransistoren 21, 24, 41 und 44 torwicklung 16 an einen Belastungswiderstand an- "egen mit ihren Emittern an einer konstanten Spangeschlossen ist, der von der Schaltung 20 gespeist ™ng von +6 V, und ihre Basiselektroden sind über wird, und daß die Statorwicklung 17 als Belastung 35 Widerstände 25, 26, 45 und 46 an eine Leitung 71 für die Schaltung 40 dient. Die Schaltungen in den ^mit +12V angeschlossen, so daß sie gesperrt wer-Kästchen 20 und 40 sind gleich ausgeführt, so daß den. Die Dioden 25 a, 26a, 45a und 46a sind über lediglich das Kästchen 20 im einzelnen beschrieben Widerstände 29, 30, 49 und 50 mit einer Leitung 74 _wj_rd. von — 18 V verbunden, und diese Widerstände

Es sei angenommen, daß Gleichspannungsquellen 4o haben einen niedrigeren Wert als die Widerstände

zur Verfügung stehen, die eine Spannung von 12 V 25, 26, 45 und 46. Beim Fehlen der Transistoren

an der Leitung 71, eine Spannung von 6 V an der 31, 32, 51 und 52 wurden die Transistoren 21, 24,

Leitung 72, ferner - 6 V an der Leitung 73 und 41 und 44 leitend bleiben. Am Beginn der Recht-

-18 V an der Leitung 74 erzeugen. Die Aufgabe der eckschwingung, die in der Nähe der Anschlußdrähte

Schaltungen 20 und 40 besteht darin, die Statorwick- 45 12, 12' dargestellt ist, wird die Basis des Transistors

lungen 16 und 17 zuerst zwischen die Leitung 72 31 vorübergehend negativ und die Basis des Tran-

mit +6 V und 73 mit -6 V zu legen und dann die sistors 32 positiv, so daß der erstere bis zum Sätti-

Anschlüsse zwischen diesen beiden Drähten in gungswert leitend ist und der letztere gesperrt ist.

einem späteren Augenblick umzukehren. Auf diese ^{Da beim} Fehlen des Transistors 32 der Transistor

Weise wird die Wicklung 16 mit einer Rechteck- 5<> 24 normalerweise durch den Widerstand 30 leitend

schwingung wechselnder Polarität und mit einer gehalten wird, kann der Transistor 24 nun als leitend

Amplitude von 12 V gespeist. Das gleiche gilt für betrachtet werden, weil der gesperrte Transistor 32

die Statorwicklung 17, jedoch mit der Abweichung, ^keine Wirkung auf seine Verstärkung hat.

daß der Strom jeweils 90° phasenverschoben ist. Der Transistor 31 jedoch ist gut leitend und hat

Diese periodische Umkehr der Anschlüsse der 55 daher einen sehr niedrigen inneren Widerstand, so Wicklungen 16 und 17 gegenüber den Anschlußlei- daß die negative Spannung, die normalerweise am tungen72und73 wird durch Festkörperbauelemente, oberen Ende des Widerstandes 29 erscheint, im weim vorliegenden Fall durch die Transistoren 21-23, sentlichen beseitigt ist, da dieser Punkt der Schal-22-24, 41-43 und 42-44, erzeugt. Diese Transistoren tung über den Transistor 31 mit einem Punkt von liegen zwischen den Leitungen 72 und 73 in zwei 60 +6V verbunden ist. Die positive Vorspannung, die benachbarten Zweigen, die je zwei Transistoren in über den Widerstand 25 direkt der Basis des Tran-Reihe mit den Mittelpunkten 16a, Ub, Πα, YIb sistors 21 zugeführt wird, überwiegt daher, so daß enthalten. In einem gegebenen Augenblick ist eine der Transistor 21 gesperrt ist.

Gruppe von diagonal verbundenen Transistoren, Wie oben erwähnt wurde, wird der Transistor 21

z. B. 21-23 oder 22-24, leitend, und das andere 65 gesperrt, wenn der Transistor 24 in der ersten HaIb-

Paar ist nichtleitend, so daß sich die Wirkung eines welle der dargestellten Schwingung gesättigt ist. Da

zweipoligen Wechselschalters ergibt. Die Transisto- praktisch durch den Transistor 21 kein Strom fließt,

ren 31, 32, 51 und 52 am oberen Ende der Figur erscheint auch kein Spannungsabfall an der Diode

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27 α, und der Widerstand 27 kann eine negative Vorspannung an der Basis des Transistors 22 von dem Punkt mit —18 V der Leitung 74 liefern.

Da ein Sättigungsstrom über den Transistor 24 zum anderen Ende der Statorwicklung 16 fließt und seinen Weg durch diese Wicklung und vom oberen Ende der Leitung 16 über den Transistor 22 zur Leitung 73 nimmt, erzeugt er einen Spannungsabfall in der Diode 28a. Das obere Ende der Diode 28 a, welches mit der Basis des Transistors 23 verbunden ist, wird positiver als das untere Ende der Diode

28 a, welches an den Emitter des Transistors 23 angeschlossen ist; der Transistor 23 wird daher gesperrt.

In dem betrachteten Augenblick sind daher die Transistoren 22 und 24 leitend und die Transistoren 21 und 23 gesperrt. Sie bleiben so, bis die durch die Leitungen 12 und 12' zugeführte Schwingung ihre andere Halbwelle annimmt, so daß die Leitung 12 positiv und die Leitung 12' negativ wird. Wenn dies eintritt, wird der Transistor 31 gesperrt und der Transistor 32 leitend, während der Transistor 21 leitend ist und der Transistor 24 gesperrt ist. An der Diode 28 α tritt kein Spannungsabfall auf, so daß der Widerstand 28 den Transistor 23 vorspannt. Umgekehrt entsteht ein Spannungsabfall in der Diode 27 a infolge des die Diode durchsetzenden Stromes, der über die Wicklung 16 und über den Emitter und den Kollektor des Transistors 23 zur Leitung 73 fließt. Der Spannungsabfall in der Diode 27 a macht die Basis des Transistors 22 positiv gegenüber dem Emitter, so daß der Transistor 22 gesperrt wird. Die Transistoren 21 und 23 leitend daher, wenn die Transistoren 22 und 24 gesperrt sind.

ίο Wenn die Spannung auf den Leitungen 12 und 12' zwischen positiven und negativen Werten wechselt, kehrt der Strom in der Statorwicklung 16 seine Richtung entsprechend um.

Da die leitenden Transistoren 21, 23 bzw. 22, 24 gesättigt sind, ist ihr innerer Widerstand' sehr niedrig, und die Nennspannung von 12 V liegt fast vollständig an der Statorwicklung 16. Die Schaltung 40 hat den gleichen Aufbau wie die Schaltung 20, mit der Abweichung, daß die Statorwicklung 17 ent-

ao sprechend der Kosinusfunktion der Rechteckschwingung an den Leitungen 14, 14' gespeist wird und daher die Phase des Rechteckstromes, der die Statorwicklung 17 durchfließt, gegenüber der Phase des Rechteckstromes durch die Statorwicklung 16 um

90° verschoben ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Lageregeleinrichtung zur Regelung der Lage eines Maschinenelements, z. B. des Werkzeugs einer Werkzeugmaschine, mit einem Resolver als Istwertgeber und einem Phasendiskriminator als Soll-Istwert-Vergleicher, dem neben dem Istwertsignal ein Rechtecksignal als Sollwertsignal zugeführt wird, wobei der Sollwert und der Istwert der jeweiligen Phasenverschiebung des Soll- und des Istwertsignals gegenüber einem Bezugssignal entspricht,dadurch gekennzeichnet, daß die Statorwicklungen (16, 17) des Resolvers (18) an zwei phasenverschobene Rechteckschwingungen erzeugende Schaltungen (20, 40) angeschlossen sind und eine am Rotor (19) des Resolvers abgenommene Schwingung, deren Phasenlage dem Istwert entspricht, über ein Oberwellenfilter und eine Rechteckformerschaltung dem Diskriminator als Istwertsignal'zugeführt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungen (20, 40) zur Speisung des Resolvers mit Rechteckschwingungen je zwei Zweige aufweisen, die je zwei in Reihe liegende Transistoren (21, 22; 24, 23; 41, 42; 44, 43) enthalten, deren Verbindungspunkte mit den Statorwicklungen (16, 17) des Resolvers verbunden sind, daß ferner jeweils der zweite der beiden in Reihe liegenden Transistoren entgegengesetzten Leitfähigkeitszustand hat wie der erste und daß die beiden Zweige in Gegentakt arbeiten, so daß, wenn die einen Transistoren (22, 24) leitend sind, die anderen Transistoren (21, 23) gesperrt sind und umgekehrt.

3. Einrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Rotor (19) des Resolvers und dem Diskriminator (D) eine Schaltung zur Änderung der Kurvenform angeordnet ist, die aus der Ausgangsspannung des Rotors eine im wesentlichen rechteckförmig verlaufende Spannung erzeugt, deren Frequenz und Phase mit der Ausgangsspannung übereinstimmt.