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Positionsanzeigegerät
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die Arbeitsweise und Anordnung seiner Bestandteile. Fig. 4 zeigt das Positionsanzeigegerät gemäss der Er- findung in Verbindung mit einem Nachstellsystem. Fig. 5 ist eine Vorderansicht einer andern Ausfüh- rungsform des Gerätes nach der Erfindung und Fig. 6 zeigt schliesslich ein Gerät nach der Erfindung in einem- weiteren Nachstellsystem.
In allen Figuren sind für die Bezeichnung gleicher Teile gleiche Bezugszeichen verwendet. Der
Hauptbestandteil des in Fig. 1 dargestellten Positionsanzeigegerätes ist ein BrUckennetzwerk 10. Die eine
Seite dieses Bruckeunetzwerkes 10 enthält vier seriengeschaltete Induktivitäten oder Spulen 12,13, 16 und 17, die um zugeordnete Kerne 22,23, 26 und 27 aus magnetisierbarem Material gewickelt sind. Die vier Spulen 12. 13,16 und 17 und ihre Kerne 22, 23, 26 und 27 haben untereinander gleiche physikali- sche und elektrische Eigenschaften. Auf der andern Seite des Brückennetzwerkes 10 befindet sich eine ge- eignete Wechselspannungsquelle. Die Wechselspannung für die Speisung der Brücke 10 kann von der Se- kundärwicklung 32 eines Transformators 30 geliefert werden, dessen Primärwicklung 34 an das Wechsel- stromnetz angeschlossen wird.
Die Anwendung eines Transformators 30 empfiehlt sich, weil hiebei für die Brlickenspannung leicht ein gewünschter Wert gewählt werden kann und zugleich eine Trennung vom
Netz erreicht wird. Die Sekundärwicklung 32 ist mit einer Mittelanzapfung 36 versehen, die sich so ge- nau wie möglich im elektrischen Mittelpunkt der Wicklung befinden soll. Der tatsächliche Aufbau sowie die Anordnung der Spulen 12, 13,16 und 17 sowie ihrer Kerne 22, 23,26 und 27 gehen aus der perspek- tivischen Darstellung in Fig. 2 hervor. Die Kerne 22,23, 26 und 27 haben im wesentlichen C-Form und rechteckigen Querschnitt. Die beiden Kerne 22,23 bilden eine erste Kerneinheit 21, die beiden andern Kerne 26,27 eine zweite Kerneinheit 25.
Die beiden Kerne jeder Kerneinheit 21 bzw. 25 sind in bezug auf die Achse 24 bzw. 28 der betreffenden Kerneinheit einander gegenüberliegend in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, welche durch die Achse 24 bzw. 28 verläuft. Diese Ebenen der beiden Kerneinheiten 21. 25 liegen im wesentlichen parallel zueinander. Auch die Achsen 24, 28 sind parallel zueinander. Die freien Stirnflächen der zusammengehörigen Kerne sind eben und rechteckig und liegen in geringem Abstand voneinander, so dass sie in jeder der Kerneinheiten 21, 25 zwei praktisch gleiche Luftspalte bilden. Alle vier Luftspalte sind vorzugsweise so geformt, dass sie gleiche elektrische Eigenschaften haben und dass sie in bezug auf die Achsen 24,28 symmetrisch sind.
Zweckmässig liegen auch die freien Stirnflächen der Kerne 22. 26 auf der einen Seite der beiden Achsen 24,28 und die freien Stirnflächen der Kerne 23,27 auf der andern Seite der Achsen 24, 28 ebenfalls in je einer gemeinsamen Ebene, wobei vorteilhaft diese beiden Ebenen parallel zueinander und zu den Achsen 24, 28 sind und gleichen Ab stand von den Achsen 24,28 haben. Die Spulen 12, 13 der ersten Kerneinheit 21 sind vorzugsweise so gewickelt und in Serie geschaltet, dass der Fluss, der von der Spule 12 erzeugt wird, den von der Spule 13 erzeugten Fluss unterstlitzt. Analog sind die Spulen 16, 17 der zweiten Kerneinheit 25 vorzugsweise so gewickelt und in Serie geschaltet, dass der von der Spule 16 erzeugte Fluss den von der Spule 17 erzeugten Fluss unterstützt.
Die Spulen 12,13 der ersten Kerneinheit 21 sind mit den Spulen 16, 17 der zweiten Kerneinheit 25 über einen Abgleichwiderstand 40 in Serie geschaltet, der einen Schiebekontakt 42 aufweist. Zu den in Serie geschalteten Spulen 12, 13, 16 und 17 ist die Sekundärwicklung 32 des Transformators 33 parallelgeschaltet, so dass eine an der Sekundärwicklung 32 auftretende Spannung diese Se- rienschaltung von Spulen speist.
Als Wechselstromquelle kann das normale Wechselstromnetz Anwendung finden. Eine höhere Frequenz, etwa von 420 Hz oder mehr, ist aber vorzuziehen, weil dann einige Bestandteile der Schaltung kleiner ausgeführt werden können. Bei Anlegen einer Spannung an die Primärwicklung 34 erscheint an der Sekundärwicklung 32 eine Sekundärspannung, die auf die seriengeschalteten Spulen 12, 13, 16 und 17 wirkt.
Wenn die Mittelanzapfung 35 der Sekundärwicklung 32 im elektrischen Mittelpunkt dieser Wicklung liegt und wenn sich der Schiebekontakt 42 des Abgleichwiderstandes in solcher Lage befindet, dass die Impedanz des einen Spulensatzes 12, 13 und des benachbarten Teiles des Abgleichwiderstandes 40 gleich der Impedanz des andern Spulensatzes 16, 17 und des restlichen Teiles des Abgleichwiderstandes 40 ist, dann ist der Spannungsabfall von jeder Klemme der Sekundärwicklung 32 zu deren Mittelnzapfung 36 und zum Schiebekontakt 42 des Abgleichwiderstandes 40 gleich der Hälfte der Spannung an der Sekundärwicklung 32. In diesem Abgleichzustand ist die Spannung zwischen der Mittelanzapfung 36 und einem vorgegebenen Punkt gleich der Spannung zwischen dem Schiebekontakt 42 und dem gleichen Punkt und es tritt daher zwischen der Mittelanzapfung 36 und dem Schiebekontakt 42 keine Spannung auf.
Dementsprechend erscheint auch an den Ausgangsklemmen des Gerätes keine Spannung. Wenn jedoch in einer der Spulen 12,13, 16 und 17 eine Impedanzänderung auftritt, dann wird der Spannungsabfall an dem einen Spulensatz 12,13 von dem Spannungsabfall am andern Spulensatz 16, 17 verschieden und das Potential am Schiebekontakt 42 weicht dementsprechend vom Potential an der Mittelanzapfung 36 ab.
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Infolgedessen erscheint an den Ausgangsklemmen des Gerätes eine Spannung, deren Betrag und Polarität vom Betrag und vom Richtungssinn der Impedanzänderung zwischen den beiden Spulensätzen 12,13 bzw.
16,17 abhängt.
Die erwähnte Impedanzänderung wird gemäss der Erfindung vorteilhaft mit Hilfe einer Vielzahl von zylindrisch geformten Stiften 50 aus magnetisierbarem Material hervorgerufen. Bei der in den Fig. 2 und
3 dargestellten Ausführung werden die Stifte 50 von einer Klammer 52 so festgehalten, dass ihre Längs- achsen im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und eine vorgegebene Bezugslinie kreuzen, wobei die zylindrischen Mantelflächen der Stifte miteinander in Berlihrung stehen. Der Verlauf der vorgegebe- nen Bezugslinie hängt von der Art der gewünschten Relativbewegung zwischen den Stiften 50 und den
Kerneinheiten 21 und 25 ab. In den Fig. 2 und 3 ist angenommen, dass diese Relativbewegung längs einer geraden Linie erfolgen soll. Demnach sind die Längsachsen der Stifte 30 so angeordnet, dass sie diese ge- rade Bezugslinie kreuzen.
Wenn die Relativbewegung nicht einer geraden Linie, sondern etwa einem Bo- gen oder einem geschlossenen Kreis folgen soll, so müssen die Stifte 50 so angeordnet werden, dass ihre
Längsachsen diesen Bogen bzw. geschlossenen Kreis kreuzen. Die von der Klammer 52 festgehaltenen
Stifte bilden eine Oberfläche, die sich aus einer Aufeinanderfolge von halbzylindrischen Profilen zusam- mensetzt. Diese Profilierung ist in der Draufsicht nach Fig. 3 erkennbar. Die Länge der Stifte 50 ist vor- zugsweise etwas grösser als der Abstand zwischen den beiden freien Stirnflächen der Kerne, so dass die volle Breite aller Luftspalte von den Stiften erfasst wird.
Wenn die Stifte 50 und die Kerne 22,23, 26 und
27 eine Relativbewegung zueinander ausführen, so ändert sich der magnetische Widerstand jedes Luftspaltes in Abhängigkeit von dem Spaltquerschnittsteil, der von den Stiften jeweils im Luftspalt eingenommen wird. Durch diese Änderung des magnetischen Widerstandes in den Luftspalten wird auch der magnetische
Widerstand der Kerne 22,23, 26 und 27 geändert. Die Änderung des magnetischen Widerstandes der Kerne hat ihrerseits eine Impedanzänderung der Spulen 12, 13, 16 und 17 zur Folge. Wenn die Impedanzänderung der Spulen 12,13 der ersten Spuleneinheit 21 verschieden von der Impedanzänderung der Spulen 16, 17 der zweiten Spuleneinheit 25 ist, so tritt ein Fehlabgleich an der Brücke 10 auf, der zur Anzeige ausgewertet werden kann.
Dieser Fehlabgleich bewirkt eine Ausgangswechselspannung, deren Betrag und Polarität den Grad und Richtungssinn des Abgleichfehlers angehen. Die Ausgangsspannung kann zur Anzeige der Relativlage der Stifte 50 bezüglich der Kerne 22,23, 26 und 27 verwendet werden.
Die bei einer Relativbewegung der Stifte 50 bezüglich der Kerne 22,23, 26 und 27 auftretende Amplitudenänderung der Ausgangsspannung kann verschiedenartige Verläufe haben. Für Nachstellzwecke ist ein Sinusverlauf vorteilhaft, zumal Sinuswellen häufig bei üblichen Nachstellsystemen mit induktiven Einrichtungen angewendet werden. Wenn daher das Positionsanzeigegerät gemäss der Erfindung einen modulierten Wechselstrom liefert, dessen Amplitude sich sinusförmig ändert, so kann es ohne weiteres in solchen Nachstellsystemen benutzt werden.
Wenn die Stifte 50 zylindrische Gestalt, d. h. also kreisförmigen Querschnitt, haben und wenn die freien Stirnflächen der Kerne 22,23, 26 und 27 im wesentlichen eben und rechteckig sind und eine Breite aufweisen, die der Hälfte des Durchmessers D der Stifte entspricht, dann ergibt die Relativbewegung der Stifte 50 und der Kcrneinheiten 21,25 gemäss den Fig. 2 und 3 eine Ausgangswechselspannung, deren Amplitude sich sinusförmig mit der Relativbewegung ändert. Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel sind zwar in jeder Kerneinheit zwei Spulen und Kerne vorgesehen, doch ist es auch möglich, nur eine einzige Spule und nur einen einzigen Kern in jeder Einheit zu verwenden.
Die Anwendung von zwei Spulen und zwei Kernen in jeder Kerneinheit ist aber empfehlenwert, weil dann der Einfluss einer allfälligen Bewegung der Stifte in Richtung zu den Kernen vermindert wird. Dadurch wird die Genauigkeit und Güte des Anzeigegerätes erhöht.
Aus Fig. 3 ist erkennbar, dass die Achse 24 der ersten Kerneinheit 21 um ein ganzzahliges Vielfaches von Stiftdurchmessern D plus einem halben Stiftdurchmesser (elektrisch gleichwertig einem ganzzahligen Vielfachen von 3600 plus 180 ) von der Achse 28 der Kerneinheit 25 entfernt ist. Diese Abstandswahl ist empfehlenswert, weil sie bei vorgegebener Relativlage der Stifte 50 und der Kerneinheiten 21, 25 zu den stärksten Amplitudenänderungen der Ausgangsspannung fuhrt. Die in Fig. 3 gezeigte Relativlage 00 der Stifte 50 und der Kerne 22, 23, 26 und 27 entspricht dem mit einem bestimmten Vorzeichen behafteten maximalen Abgleichfehler des Bruckennetzwerkes 10.
Dies ist darauf zurückzufuh- ren, weil der Luftspalt zwischen den Kernen 22,23 der ersten Kerneinheit 21 minimal, der Luftspalt zwischen der Kernen 26,27 der zweiten Kerneinheit 25 hingegen maximal ist. Bei dieser Relativlage hat die Ausgangsspannung einen Maximalwert in der einen, beispielsweise positiven Richtung. Wenn sich die Kerneinheiten 21,25 und die Stifte 50 relativ zueinander bewegen, so ändern sich die Luftspalte.
Sobald sich die Kerneinheiten 21,25 und die Stifte 50 um eine Strecke, die gleich einem Viertel des Stiftdurchmessers D ist (elektrisch gleichwertig 900), bezüglich Fig. 3 relativ verschoben haben, haben
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alle Luftspalte gleichen magnetischen Widerstand. Demnach ist die Ausgangsspannung bei dieser Relativlage gleich Null. Im Verlaufe einer weiteren Änderung der Relativlage der Kerneinheiten 21,25 und der Stifte 50 wird der Luftspalt zwischen den Kernen 22, 23 der ersten Kerneinheit 21 maximal und der Luftspalt zwischen den Kernen 26, 27 der zweiten Kerneinheit minimal, sobald die Relativverschiebung gegenüber der in Fig. 3 dargestellten Lage die Hälfte des Stiftdurchmessers D (elektrisch gleichwertig 1800) beträgt.
In dieser Relativlage zeigt das Brückennetzwerk 10 maximalen Abgleichfehler in der andern Richtung und dementsprechend hat die Ausgangsspannung wieder einen Maximumwert, aber in der andern, beispielsweise negativen Richtung. Während einer weiteren Relativbewegung in der gleichen Richtung wird die Ausgangsspannung Null, sobald die Relativverschiebung 3/4 des Stiftdurchmessers D (elektrisch gleichwertig 2700) beträgt. Sobald sich schliesslich die Relativlage um einen vollen Stiftdurchmesser D geändert hat, befinden sich die Kerneinheiten 21,25 und die Stifte 50 wieder in der ursprünglichen Relativlage gemäss Fig. 3. Demgemäss liefert das Gerät nach der Erfindung eine Wechselspannung, deren Amplitude sich in Abhängigkeit von der Relativbewegung sinusförmig ändert.
Die Relativbewegung eines Stiftes um eine dem Stiftdurchmesser D entsprechende Strecke ergibt also eine veränderliche Ausgangsspannung, die in ihrem Verlauf ähnlich der Spannung am Rotor eines Gleichlaufsystems bei einer vollen Umdrehung des Rotors ist. Diese Ausgangsspannung kann in verschiedener Weise zur Anzeige oder Nachsteuerung der Relativlage der Stifte 50 bezüglich der Kerneinheiten 21,25 verwendet werden.
Beim dargestellten Anzeigegerät werden vorzugsweise zylinderförmige Stifte verwendet, weil solche Stifte leicht in grosser Menge und mit hoher Genauigkeit bei geringen Kosten hergestellt werden können. Beispielsweise können Stifte mit einer Vurchmessertoleranz von : I : 0, 5. 10-6 mm leicht und billig erzeugt werden. Anderseits können aber auch andere Profilierungen und Profilanordnungen angewendet werden. Beispielsweise können zwei halbzylindrische Profile auch durch entsprechende spanabhebende Bearbeitung von einstückigen Platten hergestellt werden. Bei einer solchen Ausführung entfällt das Erfordernis von Klammern oder sonstigen Haltern für die einzelnen Stifte. Die Profilierungen können auch andern Querschnitt haben, wie dreieckigen oder anders als kreisförmig gekrümmten.
Es ist auch möglich, die sich wiederholenden Profile nur auf einer Seite des Materials auszubilden und die andere Seite des Materials glatt, insbesondere eben zu belassen. In einem solchen Fall ist es auch möglich, nur auf einer Seite Kerne anzuordnen, u. zw. auf jener Seite, die profiliert ist ; auf der glatten bzw. ebenen Seite sind keine Kerne erforderlich. Wie schon erwähnt, sind aber halbzylindrische Profilierungen, die durch zylindrisch geformte Stifte gebildet werden, vorzuziehen, weil sie ohne hohe Kosten genau angefertigt werden können und eine Ausgangsspannung ergeben, deren Amplitude sich sinusförmig mit der Relativbewegung ändert.
Es sind schon mehrere Geräte nach den Fig. l, 2 und 3 hergestellt und mit Erfolg betrieben worden.
Bei einem Ausführungsbeispiel wurde eine Wechselspannung von 40 V und 240 Hz an die Spulen gelegt.
Die Spulenkerne jeder Spuleneinheit bildeten einen Luftspalt von etwa 3 mm Spaltweite. Es wurden mehrere Stifte mit einem Durchmesser von 2,5 mm verwendet. Bei einer Relativbewegung zwischen den Stiften und den Kernen wurde eine Ausgangsspannung von 420 Hz erhalten, deren Amplitude sich sinusförmig änderte, u. zw. für jede Relativbewegung von 2, 5 mm um eine volle Sinusperiode. Die Ausgangsspannung hatte einen Spitzenwert von ungefähr 0, 85 V.
Ein praktisches Anwendungsbeispiel des erfindungsgemässen Pösitionsanzeigegerätes in einem Nachstellsystem ist in Fig. 4 dargestellt. In diesem Beispiel ist angenommen, dass das Nachstellsystem einen Werktisch 60 umfasst, der unter einem Werkzeug verschoben werden soll, welches an dem am Werktisch befestigten Werkstück einen Arbeitsgang ausführen soll. Der Werktisch 60 wird mit Hilfe einer Zahnstan- ge 62 verschoben, die von einem Zahnritzel 64 angetrieben wird. Das Ritzel 65 ist mit einem Motor 66 gekoppelt, der das Ritzel in entsprechender Richtung in Drehung versetzt, um den Werktisch 60 je nach den Erfordernissen zu verschieben. Der Motor wird von einem Steuergerät 68 aus gespeist, das beispielsweise gemäss der USA-Patentschrift Nr. 2,764, 720 ausgebildet sein kann.
Das Steuergerät 68 wird vom elektrischen Ausgangssignal eines Diskriminator 70 gespeist ; ein solcher Diskriminator ist ebenfalls in der zitierten USA-Patentschrift beschrieben. Der Diskriminator 70 vergleicht das Ausgangssignal eines Übernahmekreises 72, der ebenfalls in der zitierten USA-Patentschrift beschrieben ist, mit einem Signal, das von einer geeigneten Wechselspannungsquelle kommt, und liefert im Ausgang ein Fehlersignal, dessen Betrag proportional der ermittelten Differenz zwischen dem Wechselspannungssignal und dem vom Übernahmekreis 72 kommenden Ausgangssignal ist. Der Übernahmekreis dient dazu, nacheinander selektiv Steuersignale seitens mehrerer Steuerquellen aufzunehmen.
Ein Steuersignal (oder mehrere solcher Signale) wird von der Wicklung 74 des Rotors (oder mehrerer Rotoren) eines oder mehrerer Gleichlaufsy-
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steme abgeleitet und ein weiteres Steuersignal wird von einem Vergleichskreis 78 erhalten, der seiner- seits mit einem Signal vom Brückennetzwerk J 0 gemäss der Erfindung versorgt wird. Wie dem Fachmann bekannt ist, können die Statorwicklungen 79 der Gleichlaufsysteme 76 in Übereinstimmung mit einem bestimmten Programm von einer geeigneten Quelle, wie etwa von einem angezapften Transformator 80, mit vorgegebenen Spannungen versorgt werden. Die Anzapfungen des Transformators können verschoben oder umgeschaltet werden, um die Statorwicklungen 79 mit einer Spannung zu beaufschlagen, die an- zeigt, welche Lage der Werktisch 60 einnehmen soll.
Die Anzapfungen des Transformators 80 können mit Hilfe eines Digital-Analog-Wandlers 82, der von einem Abtastgerät 84 mit Signalen versorgt wird, mechanisch verschoben oder umgeschaltet werden. Das Abtastgerät 84 liest Daten ab, die in einem Spei- chermedium 86, z. B. in einer Lochkarte oder einem Lochstreifen, aufgezeichnet sind.
Mit dem Rotor 74 ist ein Anzeigerad 88 gekuppelt, das in Eingriff mit dem Zahnritzel 64 steht. Die
Arbeitsweise des Gleichlaufsystems 76 ist so gewählt, dass der Rotor 74 eine Spannung aufnimmt, die über den Übernahmekreis 72, den Diskriminator 70 und das Motorsteuergerät 68 das Bestreben hat, den
Motor 66 in solchen Drehsinn in Drehung zu versetzen, dass keine Spannung mehr am Rotor 74 auftritt.
Gleichzeitig damit wird der Werktisch 60 in der gewünschten Richtung verschoben. Diese Anordnung be- wirkt somit eine gewünschte Einstellung des Werktisches 60. Es versteht sich, dass auch mehrere Gleich- laufsysteme 76 benutzt werden können, wie dies in der zitierten USA-Patentschrift beschrieben ist. So- bald der Motor 66 das Ritzel 64 und damit auch das den Rotor 74 verstellende Anzeigerad 88 gedreht hat, um den Rotor 74 in jene Stellung zu bringen, in der er nur noch eine sehr geringe Spannung aufnimmt, wählt der Übernahmekreis 72 die am Vergleichskreis 78 auftretende Spannung aus. Solche Vergleichs- kreise sind an sich bekannt und können verschiedenartig aufgebaut sein, etwa wie dies auf den Seiten 33, "j bis 3 ! J6 des Bandes 19 ("Wave Forms") der "Radiation Laboratory Series", 1.
Ausgabe rI959], McGraw
Hill Book Company Inc., beschrieben ist. Der Vergleichskreis 78 liefert eine Spannung, welche vom
Verhältnis der Ausgangsspannung des Brlickennetzwerkes 10 zu einer vorgegebenen, vom Transformator 80 gelieferten Spannung abhängt. Diese vorgegebene Spannung wird ebenfalls nach einem vorgegebenen
Programm so ausgewählt, dass sie (bezüglich des Brlickennetzwerkes 10 und der Stifte 50) die gewünschte
Lage des Werktisches 60 angibt.
Die Differenz zwischen der Ausgangsspannung des Brückennetzwerkes 10 und der vorgegebenen Vergleichsspannung wird dem Übernahmekreis 72 und von diesem über den Diskri- minator 70 dem Motorsteuergerät 68 zugeführt, welches mittels des Motors 66 das Ritzel 64 in Drehung versetzt, um den Werktisch 60 so lange zu verstellen, bis die Stifte 50, welche auf das Brückennetzwerk 10 einwirken, in dessen Ausgang eine Spannung bewirken, die gleich der vorgegebenen Vergleichsspannung ist. In diesem Zustand ist kein Steuersignal mehr am Motor 6G wirksam und die gesamte Steuereinrichtung kommt zur Ruhe. Nach Ausübung des gewünschten Arbeitsvorganges können bestimmte neue Spannungen an der Sekundärwicklung des Transformators 80 fur die weitere Steuerung des Werktisches in eine neue Lage ausgewählt werden.
Bei dem an Hand von Fig. 4 beschriebenen Anwendungsfall des erfindungsgemässen Positionsanzeigegerätes ist eine Steuerbewegung in nur einer Koordinatenrichtung in Betracht gezogen worden. Es versteht sich aber, dass die Positionsanzeige, die gemäss der Erfindung erhalten wird, auch verwendet werden kann, um eine Nachsteuerung in mehreren Koordinatenrichtungen zu bewirken.
Beispielsweise ist die Anwendung in einem Nachstellsystem denkbar, welches einen Gegenstand sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung verstellt.
Der Differentialquotient einer sinusförmigen Welle ist im Bereich der Scheitel dieser Welle bekanntlich sehr gering. Demnach ändert sich bei Positionsanzeigegeräten der eben beschriebenen Art in diesen Bereichen die Amplitude der sinusförmigen Ausgangsspannung des Brückennetzwerkes 10 bei relativ gro- ssen Rclativbewegungen zwischen den Stiften und den Kernen nur relativ wenig. Aus diesem Grunde kann die Einstellung, die durch ein solches Signal bewirkt wird, unter Umständen nicht hinreichend genau sein. Die Einstellgenauigkeit kann aber durch Anwendung eines Nachstellsystems verbessert werden, dessen Motorsteuergerät in Abhängigkeit von der Phase eines Steuersignals arbeitet.
Ein Steuersignal, dessen Phase die Relativlage anzeigt, kann gemäss der Erfindung durch Kombination von zwei Brückennetzwerken 10 gemäss den Fig. l, 2 und 3 erhalten werden. Jedes dieser Netzwerke umfasst zwei Kerneinheiten 21, 25 und 21', 25'sowie vier Spulen 12, 13,16, 17 und 12', 13', 16', 17', die gemäss Fig. 5 ange- ordnet sind.
Die benachbarten Kerneinheiten 25, 21'haben voneinander einen Abstand, der ein ganzzahliges Vielfaches von Stiftdurchrnessern D plus einem Viertel eines Stiftdurchmessers D (elektrisch gleichwertig einem Vielfachen von 3600 plus 900) beträgt. Eine der Brücken wird durch eine Speisespannung mit vorgegebener Phase erregt, während die andere Brücke durch eine Speisespannung erregt wird, die gegenüber der erstgenannten Spannung um 900 vor-oder nacheilt. Die Ausgangssignale der beiden
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Brücken werden kombiniert und ergeben ein resultierendes Signal von praktisch konstanter Amplitude, dessen Phase sich in Abhängigkeit von der Relativlage der Stifte und der beiden BrUckennetzwerke ändert.
Die Phase dreht sich bei einer Relativbewegung im Betrage eines Stiftdurchmessers D um 3600. Diese Phasenänderung erfolgt linear mit der Relativbewegung. Auf diese Weise kann die Erfindung in Verbindung mit einem phasenempfindlichen Nachstellsystem verwendet werden.
Ein praktisches Anwendungsbeispiel für ein Positionsanzeigegerät der eben beschriebenen Art in einem Nachstellsystem ist in Fig. 6 dargestellt. Die nicht zur Erfindung gehörenden Teile dieses Systems sind an sich bekannt und beispielsweise in der USA-Patentschrift Nr. 2, 866. 145 beschrieben. Das System umfasst einen Werktisch 60, der in der durch einen Doppelpfeil angegebenen Richtung verschoben werden soll. Der Werktisch 60 kann in der gleichen Weise wie in Fig. 4 bewegt werden, nämlich mit Hilfe einer Zahnstange 62 und eines Zahnritzel 64. das von einem Motor 66 angetrieben wird. Der Motor wird in Abhängigkeit von Signalen seitens eines Motorsteuergerätes 68 in der gleichen Weise wie beim System nach Fig. 4 gesteuert.
Wie schon in Verbindung mit Fig. 5 erläutert worden ist, liefert das dort dargestellte Positionsanzeigegerät ein Signal konstanter Amplitude, dessen Phase sich in Abhängigkeit von der Relativlage der Stifte 50 bezüglich der Brückennetzwerke 10 und 10'ändert. Jedes der beiden Brtickennetzwerke 10, 10'enthält zwei vollständige Spulensätze 21,25 bzw. 21', 25'samt den zugehörigen Spulen. Die Brtickennetzwerke 10, 10'werden mit Spannungen gespeist, die um 900 gegeneinander phasenverschoben sind und beispielsweise von einem Phasenteiler 90 stammen. Ein Phasenteiler leitet von einem Signal zwei oder mehr Spannungen mit vorgegebener Phasenbeziehung (im vorliegenden Falle mit 900 Phasenverschiebung) ab. Ein solcher Phasenteiler ist in der zuletzt zitierten USA-Patentschrift beschrieben.
Der Phasenteiler 90 wird mit einem Signal aus einem Bezugskanal versorgt, der durch eine Aufzeichnung in einem Speichermedium 92, wie beispielsweise auf einem Magnetband, gebildet wird.
Das Signal dieses Bezugskanals wird durch eine geeignete Abtasteinrichtung 93 abgetastet, in einem Verstärker 94 verstärkt und dem Phasenteiler 90 zugeführt.
Die Ausgangssignale der Brückennetzwerke 10, 10'werden zusammengesetzt und ergeben ein resul-
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dessenkennetzwerke 10. 10'und der Stifte 50 ändert. Wie ebenfalls schon in Verbindung mit Fig. 5 beschrieben worden ist, haben die Spulen und Kerneinheiten der einzelnen Brückennetzwerke 10, 10'voneinan- der einen vorgegebenen Abstand. Das Ausgangssignal der Brückennetzwerke 10. 10'wirkt auf einen Phasendiskriminator 95, der die relative Phase dieses Signals mit der Phase eines Signals vergleicht, welches von einem Signalkanal im Speichermedium 92 abgeleitet wird. Der Signalkanal enthält eine Information, die befolgt werden soll.
Dieses Signal wird durch eine geeignete Abtasteinrichtung 96 abgetastet, einem Verstärker 97 zugeführt und wirkt sodann auf den Diskriminator 95. Der Diskriminator 95 vergleicht die Phase des Signals von den Brückennetzwerken 10, 10'mit der Phase des Signals vom Signalkanal bzw. vom Speichermedium 92 und erzeugt ein Ausgangssignal, welches das Phasenverhältnis anzeigt.
Dieses Signal enthält die Angaben, die erforderlich sind, um das Motorsteuergerät 68 mit der notwendigen Information zu versehen, um den Motor 66 so in Drehung zu versetzen, dass das Zahnritzel 64 die Lage des Werktisches 60 in Abhängigkeit von den Signalen des Signalkanals einstellt. Wenn der Werktisch 60 die durch das Signal des Signalkanals angegebene Lage einnimmt, so liefert der Diskriminator 95 kein weiteres Signal mehr und der Motor 66 kommt zum Stillstand. Wie schon erwähnt, ist ein derartges System, das allerdings an Stelle von Positionsanzeigegeräten gemäss der Erfindung Gleichlaufsysteme verwendet, im Prinzip aus der USA-Patentschrift Nr. 2, 866, 145 bekannt, so dass hierauf zur weiteren Erläuterung verwiesen werden kann.
Wie ferner schon in Verbindung mit Fig. 4 erwähnt worden ist, kann die Erfindung allgemein, also auch in Verbindung mit Systemen gemäss Fig. 6, angewendet werden, um Bewegungen in verschiedenen Koordinatenrichtungen zu steuern.
Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, dass ein Positionsanzeigegerät gemäss der Erfindung leicht hergestellt werden kann, u. zw. aus Bestandteilen, die relativ billig sind und mit hoher Genauigkeit angefertigt werden können. Das Positionsanzeigegerät nach der Erfindung lässt sich in Verbindung mit üblichen Gleichlaufsystemen verwenden und kann im Zusammenwirken mit solchen Gleichlaufsystemen, als Ergänzung derselben oder als Ersatz für diese, angewendet werden. Ausser der hohen Genauigkeit und Billigkeit haben Positionsanzeigegeräte gemäss der Erfindung noch den Vorteil, dass die bewegten Teile nicht in körperliche Berührung miteinander gelangen, wodurch die Möglichkeit von Ungenauigkeiten infolge von Abnutzung entfällt.
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele lassen natürlich im Rahmen des allgemeinen Erfindungsgedankens noch verschiedene, dem Fachmann ohne weiteres erkennbare Abwandlungen zu.