Automatische elektrische Steueranordnung, insbesondere für Werkzeugmaschinen Die Erfindung betrifft eine automatische elek trische Steueranordnung, die sich insbesondere für Werkzeugmaschinen eignet.
Bei einer bekannten automatischen Steueranord nung für Werkzeugmaschinen werden Signale von einem Band oder einem anderen Registriermittel ab geleitet, welche die Sollwerte einer Koordinate be stimmter Bezugspunkte des gewünschten Weges des Werkzeuges darstellen. Von diesen Signalen wird durch Interpolation ein kontinuierlich variables elek trisches Steuersignal erzeugt, welches als ein Ein gangssignal für Servomittel benützt wird, welche zur Verschiebung des Werkzeuges oder des Werkzeugträ gers in der betreffenden Koordinatenrichtung dienen.
Ferner ist eine Stellungsanalogievorrichtung vorgese hen, welche ein elektrisches Signal erzeugt, das die von den Servomitteln erzeugte Ist-Verschiebung dar stellt; dieses Analogiesignal wird an die Servomittel zurückgekoppelt und bildet ein zweites Eingangssignal für dieselben, während die Servomittel in bekannter Weise so arbeiten, dass Gleichheit zwischen dem Steuersignal und dem rückgekoppelten Analogiesignal erreicht wird. Es ist oft zweckmässig, einen binären Dezimalkode zur Registrierung der Steuersignale zu verwenden, und es ist dann erwünscht, diese Signale zwecks Speicherung und Interpolation in elektrische Analogiesignale umzuwandeln.
In einem bekannten Apparat zur Ausführung solcher Umwandlungen wer den einzelne Spannungen aufgebaut, welche sukzessive Dezimalziffern der registrierten Signale darstellen, und werden diese Spannungen durch eine Reihe von ab- wärtstransformierenden Transformatoren addiert, um das gewünschte Analogiesignal zu erzeugen. Ferner kann man auch zur Erzeugung des Stellungs- analogiesignals eine Reihe von Transformatoren ver wenden, deren Ausgangssignale die Beiträge von Zif- fern verschiedener Stellungen darstellen und welche passend kombiniert werden, um das gewünschte Ana- logiesignal zu erzeugen.
Eine automatische Steueranordnung der im vor stehenden Abschnitt beschriebenen Art soll gewöhn lich mit hoher Genauigkeit arbeiten, wobei z. B. eine Genauigkeit gefordert wird, die<B>1 : 10 000</B> des Ver- stellbereiches übersteigt. Ein Weg, um eine hohe Genauigkeit zu erzielen, besteht darin, die Ziffern spannungen, welche zur Erzeugung der Analogiespan- nungen summiert werden, so gross wie möglich zu machen.
In anderen Worten muss der Spannungs bereich, welcher der höchsten Stellenordnung ent spricht, die bei der Erzeugung der Analogiespannun- gen benützt wird, so gross sein, dass er viele Unter teilungen gestattet, die den Ziffern der niedrigeren Stellenordnungen entsprechen. Es ist jedoch eine praktische Grenze für den Spannungsbereich der höchsten Stellenordnung vorhanden.
Eine weitere Er höhung der Genauigkeit kann erhalten werden durch Weglassen der Ziffer oder Ziffern höchster bzw. höherer Ordnung in den Steuer- und Rückkopplungs signalen, vorausgesetzt, dass diese Ziffern sich nur um eine Einheit ändern, während irgendeiner Zeitdauer, in welcher dieselben Bezugspunkte benützt werden. Diese Massnahme ist jedoch mit einer Schwierigkeit verbunden, weil in dem Steuer- und in dem Rück kopplungssignal ein Sprung ün Werte der Einheit der Ziffer höchster Ordnung stattfindet, jedesmal, wenn diese Ziffer ihren Wert ändert.
Ausserdem kann in folge des Bestehens eines Fehlers ein solcher Sprung im Rückkopplungssignal zu einer anderen Zeit statt finden als ein Sprung im Steuersignal, so dass eine unzulässige Diskontinuität im Fehlersignal auftreten kann. Angenommen, dass die beibehaltene Ziffer höch ster Ordnung im Steuersignal z. B. acht ist und dass die entsprechende Ziffer im Stellungsanalogiesignal zwei ist.
Die von einem Servoverstärker festgestellte Differenz wäre dann plus sechs und in Ermangelung von weiteren Massnahmen würde der Servomotor das gesteuerte Element um sechs Einheiten in positiver Richtung verschieben, während tatsächlich die erfor derliche Verschiebung vier Einheiten in negativer Richtung betragen könnte. Es ist denkbar, von der Voraussetzung auszugehen, dass der Fehler immer kleiner ist als die Hälfte des Maximalwertes der bei behaltenen Ziffer höchster Ordnung im Steuersignal<B>*,</B> und die Arbeitsweise der Anordnung von der Grösse des Fehlers abhängig zu machen; aber eine solche Arbeitsweise würde ebenfalls auf grosse praktische Schwierigkeiten stossen, wenn eine kontinuierliche Steuerung wichtig ist.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, die im vor stehenden Abschnitt angegebenen Schwierigkeiten zu vermindern.
Die Erfindung betrifft demnach eine automatische elektrische Steueranordnung, in welcher die Verstel lung eines Teiles durch einen Servomotor gesteuert wird, der auf ein Fehlersignal anspricht, das die Dif ferenz zwischen einem Steuersignal und einem von der tatsächlichen Verstellung des Teiles abhängigen Rückführungssignal darstellt.
Die Steueranordnung nach der Erfindung zeich net sich dadurch aus, dass derjenige Teil des Fehler signals, der der höchsten numerischen Stelle der Soll verstellung entspricht, abgeleitet wird durch automati sches Einstellen eines Wählers auf den dem Wert die ser Stelle entsprechenden Anzapfpunkt einer Span- nungsteilereinrichtung, durch die von einer Vergleichs einrichtung bewirkte Bewegung des genannten zu ver stellenden Teiles die Anzapfung der Spannungsteiler- einrichtung im Sinne der Rückführung des genannten Teiles des Fehlersignals auf Null geändert wird.
In der beiliegenden Zeichnung sind Ausführungs beispiele der Steueranordnung nach der Erfindung dargestellt: Fig. <B>1</B> zeigt das Schema eines ersten Ausführungs- beispieles.
Fig. 2 ist eine ausführlichere Darstellung einer Einzelheit von Fig. <B>1.</B>
Fig. <B>3</B> zeigt, aufgeteilt in zwei Fig. 3a und<B>3b,</B> eine Abänderung der Anordnung nach Fig. <B>1,</B> welche<B>Ab-</B> änderung eine Vereinfachung eines Nachlaufwähl- schalters bezweckt, und Fig. 4 zeigt eine weitere Abänderung der Anord nung nach Fig. <B>1,</B> wobei mechanische Rückführmittel für einen Sollwertwählschalter benützt werden.
Nach Fig. <B>1</B> treibt ein Servomotor<B>1</B> eine Leitspin- del 2 an, deren Mutter an einem Tisch<B>3</B> befestigt ist, der im vorliegenden Beispiel der Tisch einer Werk zeugmaschine ist. Die Leitspindel 2 betätigt auch zwei Schalter Sl und<B>S2,</B> welche zu einer Stellungs- analogleeinheit (Istwert-Geber) gehören. Der Klarheit halber sind die Schalter Sl und<B>S2</B> in der Zeichnung getrennt dargestellt.
Der Schalter Sl umfasst zehn Schaltarme AO bis A9, die miteinander mechanisch gekuppelt sind, so dass sie als Einheit rotieren, wenn die Leitspindel 2 gedreht wird. Die Schaltarme sind nur der Einfachheit halber in der Zeichnung auf einer geraden Linie dargestellt, in Wirklichkeit handelt es sich aber um rotierende Schaltarme, wie aus der Be schreibung von Fig. 2 noch besser hervorgehen wird. Die Schaltarme sind ferner so angeordnet, dass sie einen Kreis von Kontakten B berühren, wenn die Leit- spindel 2 rotiert.
Es sind zehn Paare solcher Kontakte vorgesehen, von denen das erste Paar mit BO und BOA, das zweite Paar mit Bl und BlA, bezeichnet ist usw. Die Kontaktpaare B2, B2A bis<I>B8,</I> B8A sind durch Leiter in der in Fig. 2 angedeuteten Weise mit Anzapfpunkten <B>C2,</B> C2A bis<B><I>C8,</I></B> C8A eines Auto transformators Tl verbunden, der einen torusförmigen Kern aufweist,
wobei die genannten Leiter auf ver schiedene Weise durch torusförmige Kerne 4 und<B>5</B> hindurchgeführt sind, die zwischen den Kontaktpaaren und dem Transformator Tl angeordnet sind. Die im folgenden als Injektorkerne oder auch als Injek- tortransformatoren bezeichneten Kerne 4 bzw. <B>5</B> sind mit Primärwicklungen<B>6</B> bzw. <B>7</B> versehen, die<B>je</B> an einem Ende geerdet und am entgegengesetzten Ende mit einem Schaltarm<B>8</B> respektive<B>9</B> verbunden sind, die einen Teil des zweiten Schalters<B>S2</B> bilden, wobei diese Schaltarme durch die Leitspindel 2 an getrieben werden.
Geeignete Zahnräder sind zwischen der Leitspindel 2 und den Schaltarmen der Schalter Sl respektive<B>S2</B> vorgesehen, so dass die Schaltarme des Schalters<B>S2</B> sich zehnmal schneller drehen als diejenigen des Schalters Sl, wobei z. B. im Schalter Sl ein Untersetzungsgetriebe mit dem übersetzungs- verhältnis <B>10 : 1</B> zwischen der Leitspindel 2 und der Achse des Schalters Sl vorgesehen ist.
Die Schalterarme<B>8</B> und<B>9</B> des Schalters<B>S2</B> kom men mit Anzapfpunkten eines als Spannungsteiler wirkenden Autotransformators<B>10</B> in Kontakt, welcher von einer auf dem Kern dieses Transformators TI selbst angeordneten Sekundärwicklung<B>11</B> eine Be zugsspannung erhält.
Alle Schaltarme<B>A</B> des Schalters Sl sind von der Art, die zuerst einen Kontakt schliesst, bevor sie einen anderen Kontakt öffnet ( Schliessen- vor-öffnen -Typ), so dass, wenn infolge der Drehung der Leitspindel die Schaltarme<B>A</B> mit den Kontakten B zusammenarbeiten, die elektrischen Spannungen, die den zu den Anzapfungspunkten <B>C</B> führenden Leitern durch die Injektorkerne zugeführt (in dieselben in jiziert ) werden, eine allmähliche Änderung des Po tentials an den Kontakten<B>A</B> bewirken. Wenn z.
B. der Schaltarm AO sich in der Mitte des Kontaktes B7A befindet, befindet sich der Schaltarm<B>8</B> in der Mitte des Spannungsteilers<B>10,</B> so dass durch den Transfor mator 4 keine Spannung in die zum Anzapfpunkt C7A des Transformators Tl führende Leitung ein geführt wird, und zwar, weil die Mittelanzapfung der den Spannungsteiler<B>10</B> speisenden Wicklung<B>11</B> ge erdet ist. Die Spannung am Schaltarm AO ist also in diesem Zeitpunkt derjenigen des Anzapfpunktes C7A gleich.
Während der Schaltann AO sich auf den Kon takt B8 hin bewegt, bewegen sich die Schaltarme<B>8</B> und<B>9</B> im Gegenuhrzeigersinne, so dass ein kontinuier lich zunehmender Anteil der an der oberen Hälfte der Wicklung<B>11</B> herrschenden Spannung über den Trans formator 4 in die Leitung zu C7A eingeführt wird. Kurz bevor der Schaltarm AO den Kontakt B8 be rührt, berührt der Schaltarm<B>9</B> das linke Ende des Spannungsteilers<B>10,</B> so dass über den Transformator <B>5</B> eine maximale Zusatzspannung in den vom Kontakt B8 zum Anzapfpunkt <B>C8</B> führenden Leiter eingeführt wird.
In diesem Zeitpunkt ist die Spannung am Kon takt B7A gleich derjenigen am Kontakt B8, weil die Spannungszunahme, die durch den Transformator 4 im Leiter von B7A zu C7A, und die Spannungs abnahme, die durch den Transformator<B>5</B> im Leiter von<I>BA zu</I><B>C8</B> bewirkt wird, gleich der Spannung zwischen C7A und<B>CA</B> sind, infolge entsprechender Dimensionierung der Wicklung<B>11.</B> Während sich der Schaltarm AO so bewegt, dass er zunächst B7A allein, dann zugleich B7A und B8 und dann B8 allein be rührt,
erfolgt durch die Injektortransformatoren 4 und<B>5</B> eine kontinuierliche Spannungszunahme, so dass also am Schaltarm AO keine plötzliche Spannungs änderung auftritt. Wenn der Schaltarm AO den Kon takt B7A verlässt, verlässt der Schaltarm<B>8</B> das rechte Ende des Spannungsteilers <B>10,</B> ohne irgendwelche Spannungskontinuität am Schaltarm AO hervorzu rufen.
Dieser Vorgang findet bei jedem übergang der Schaltarme<B>A</B> zwischen zwei Kontakten B statt, wobei alle Schaltarme<B>A</B> sich gleichzeitig über die 20 Kon takte B hinweg bewegen unter Wahrung eines gegen seitigen Abstandes von zwei Kontakten zwischen be nachbarten Schaltarmen<B>A,</B> wie in Fig. 2 näher dar gestellt ist.
Der Motor<B>1</B> hat eine Feldwicklung 12, deren Strom durch einen Leistungsverstärker<B>13</B> gesteuert wird, dem das Ausgangssignal einem Diskriminator 14 zugeführt wird. Eine erste Eingangsklemme des Diskriminators 14 ist an den Mittelpunkt<B>C5</B> des Transformators Tl und eine zweite Eingangsklemme an eine Interpolationsvorrichtung <B>15</B> angeschlossen, deren Funktion später näher erläutert werden soll und deren konstruktive Ausführung aus dem schweizeri schen Patent Nr. 344570 bekannt ist.
Man kann vor läufig von der Interpolationsvorrichtung <B>15</B> absehen und sich vorstellen, dass die zweite Eingangsklemme des Diskriminators 14 anstelle der mit<B>26</B> bezeich neten Klemme der Interpolationsvorrichtung <B>15</B> mit der Sekundärwicklung eines Transformators T4 ver bunden ist, die anderseits an den Wähler 21 an geschlossen ist.
Der Diskriminator 14 liegt somit in einem Stromkreis 14,<B><I>C5,</I></B> C4A, B4A, <B>A7, D7,</B> 21, T4,<B>(26, 15),</B> in welchem, wie aus der weiteren Be schreibung hervorgehen wird, ein Vergleich des Soll wertes der Lage des Tisches<B>3</B> mit seiner Ist-Lage stattfindet, sodass eine Fehlerspannung an den Ein gangsklemmen des Diskriminators 14 wirksam ist. Der Diskriminator 14 liefert dem Verstärker<B>13</B> ein entsprechendes Gleichstromsignal, mit einem solchen Vorzeichen, dass der Servomotor<B>1</B> sich im Sinne einer Verminderung des Fehlersignals dreht.
Ein Tachometergenerator <B>16,</B> der ebenfalls von der Leitspindel 2 aus angetrieben wird, ist vorgese hen, um in bekannter Weise eine Geschwindigkeits rückkopplung für den Servomotor zu erzielen. Diese Geschwindigkeitsrückkopplung dient lediglich zur Dämpfung bzw. Vermeidung von Schwingungen der Spindel 2, so dass der Tisch<B>3</B> sanft und genau bewegt wird.
Wie in dem zuletzt genannten Schweizer Patent erläutert ist, benötigt die Interpolationsvorrichtung <B><I>15</I></B> Spannungsanalogiesignale, welche die Soll-Werte einer Koordinate von verschiedenen Bezugspunkten des von dem Werktisch<B>3</B> durchlaufenden Weges darstellen, wobei diese Koordinate diejenige ist, die unter Steue rung durch den Motor<B>1</B> verändert wird. Die Inter- polationsvorrichtung <B>15</B> hat fünf Eingangsklemmen, von welcher die Analogiesignale in zyklischer Reihen folge zur Interpolation abgenommen werden.
In Fig. <B>1</B> ist der Einfachheit halber nur die mit<B>26</B> bezeichnete Eingangsklemme des Interpolators <B>15</B> angeschlossen dargestellt, die<B>-</B> wie bereits erwähnt<B>-</B> über die Sekundärwicklung des Transformators T4 mit dem Arm des Wählers 21 verbunden ist.
Die Primärwick lung des Transformators T4 erhält ihre Spannung über einen weiteren Transformator<B>T3</B> sowie vier Wähler 22 (Bankkontakte EO bis<B>E9),23</B> (EO bis E9), 24 (EO bis<B>E9)</B> und<B>25</B> (EO bis E'9). Jede der vier andern Eingangsklemmen des Interpolators <B>15</B> ist in gleicher Weise mit<B>je</B> einem zugehörigen Wähler (21) verbun den, und ebenso sind jeder Eingangsklemme Wähler 22 bis<B>25</B> und Transformatoren<B>T3</B> und T4 zugeord net, deren Wirkungsweise mit Bezug auf die Ein gangsklemme<B>26</B> nachfolgend noch näher erläutert werden wird.
Die Teile<B>26,</B> 21 bis<B>25, T3</B> und T4 sind nur einmal dargestellt worden, um die Fig. <B>1</B> nicht zu überlasten.
Die Interpolationsvorrichtung <B>15</B> hat den Zweck, dem Diskriminator 44 ein in Funktion der Zeit kon tinuierlich veränderliches Signal zuzuführen, während ihren fünf Eingangsklemmen zyklisch der Reihe nach kontinuierlich veränderliche Signale zugeführt wer den, die auf später näher erläuterte Weise von einer Registrierung abgeleitet werden. Zur Interpolation werden jeweils drei aufeinanderfolgende Eingangs signale benützt, aus denen z. B. mittels Anzapftransfor- matoren und Drehschalter das Interpolationssignal ab geleitet wird, während die beiden anderen Eingangs signale provisorisch gespeichert werden.
Wenn man die Eingangssignale, die den fünf Eingangsklemmen von einem beliebig gewählten Zeitpunkt an zyklisch zugeführt werden, mit<B>1,</B> 2,<B>3 ...</B> usw. numeriert, so dienen zuerst die Signale<B>1,</B> 2,<B>3,</B> dann die Signale 2, <B>3,</B> 4 bzw. <B>3,</B> 4,<B>5</B> bzw. 4,<B>5, 6</B> usw. zur Interpolation.
Der Zweck der Schalter Sl und<B>S2</B> ist, zu bewir ken, dass die Spannung, die an dem Schaltarm AO auftritt, in Überein1.,timmung mit der Bewegung des Werktisches kontinuierlich variiert. Diese Spannung (Analogspannung) besteht aus zwei Teilen, deren grö sserer bestimmt wird durch den Kontakt<B>D</B> bzw. B, auf dem der Schaltarm AO liegt, während der kleinere Teil bestimmt wird durch den Anteil der Spannung an der Wicklung<B>11,</B> der durch die Schaltarme<B>8</B> oder <B>9</B> am Spannungsteiler abgegriffen durch die Injektor- transformatoren 4 oder<B>5</B> eingeführt wird.
Der grö ssere Teil der Analogspannung wird natürlich dar gestellt durch den grösseren Teil der Steuerspannung, die durch den Schaltarm 21 an den Kontakten<B>D</B> vor gewählt ist, wobei tatsächlich nicht die am Schaltarm AO auftretende Spannung dem Servoverstärker zu geführt wird, sondern die Spannung von denjenigen der Schaltarme<B>A,</B> die durch den Sollwertwähler 21 für die erste Dezimale vorgewählt werde. Der kleinere Teil der Analogspannung wird verglichen mit dem kleineren Teil des Steuersignals, das von den Trans formatoren T2 und T2' abgeleitet wird.
Jedes der Interpolationsvorrichtung <B>15</B> zugeführte Signal kann unter Anwendung eines Lochbandes oder einer Lochkarte oder eines ähnlichen Registriermittels erhalten werden, das in bekannter Weise mittels eines Motors an einer Ableseeinrichtung vorbeibewegt wird. Die Bewegung des Lochbandes oder dergleichen muss selbstverständlich mit der Rotation des im Inter- polator <B>15</B> enthaltenen Drehschalters oder dergleichen synchronisiert sein.
Die Anwendung eines derartigen Registriermittels setzt voraus, dass die Signale ziffern mässig registriert werden, so dass eine Umwandlung dieser Signale in elektrische Analogiesignale erforder lich ist, um diese Signale der Interpolationsvorrichtung zuführen zu können. Die Zeichnung zeigt einen Teil der Mittel, und zwar<B>21-25,<I>T3,</I></B><I> T4,</I> die erforderlich sind, um das Analogiesignal zu erzeugen, das einer Eingangsklemme zugeführt wird, und es ist zu ver stehen, dass die anderen Analogiesignale durch ähn liche Mittel erhalten werden.
Eine Genauigkeit von <B>1 : 100 000</B> wird von der Steueranordnung gefordert, und der Umwandler weist fünf Wähler 21 bis<B>25</B> auf, von denen jeder einer der fünf Dezimalstellen ent spricht, die zur Erzielung dieses Genauigkeitsgrades notwendig sind. Diese Wähler könnten in gewissen Fällen von Hand eingestellt werden, sie werden aber vorzugsweise mit Hilfe von Relais oder dergleichen in Stellungen gebracht, welche den Dezimalstellenziffern entsprechen, die auf dem Registriernüttel, angegeben sind. Das Einstellen von Wählern in Abhängigkeit von registrierten Signalen ist an sich bekannt. Eine geeig nete Anordnung ist z. B. im Schweizer Patent Num mer<B>354278</B> beschrieben.
Die Zeichnung zeigt die Wähler in Stellungen, die der Dimension<B>75,624</B> Zoll entsprechen und die Spannungsskala ist so gewählt, dass <B>10</B> Volt<B>100</B> Zoll darstellen. Die erststellige Zif fer wird durch den Wähler 21 dargestellt, der im dar gestellten Beispiel mit dem achten Stift<B>D7</B> einer Reihe von Kontaktstiften DO bis<B>D9</B> Kontakt macht. Diese Kontaktstifte sind elektrisch mit den entsprechenden Schaltarmen AO bis<B>A 9</B> verbunden.
Obwohl man nach Fig. <B>1</B> annehmen könnte, dass die Stifte sich mit den Schaltarmen bewegen, ist in Wirklichkeit der Schalter Sl so ausgebildet, dass die Stifte trotz der Rotation der Schaltarrne stationär bleiben, wie dies aus der Beschreibung von Fig. 2 hervorgehen wird, so dass durch die Rotation der Schaltarnie der von dem Wäh ler 21 ausgewählte Stift nicht geändert wird.
Die Wähler 22 und 24 sind vorgesehen, um Sam melschienen EO bis<B>E9</B> auszuwählen, welche von Zapf- punkten eines Transformators T2 ausgehen, welcher an dieselbe Spannungsquelle<B>1000</B> angeschlossen ist wie der Transformator Tl. Die Wähler 22 und 24 dienen zur Darstellung der an der zweiten Stelle und der an der vierten Stelle vorhandenen Ziffer eines ge wünschten Analogiewertes. Auf ähnliche Weise sind die Wähler<B>23</B> und<B>25</B> vorgesehen, um die dritte Stelle und die fünfte Stelle der Ziffer darzustellen, durch Wahl zwischen den Sammelschienen EO und E'l bis<B>E9,
</B> die von Zapfpunkten eines Transfor mators TT ausgehen, welcher durch eine Sekundär wicklung gebildet wird, die auf dem Kern des Trans formators T2 angebracht ist. Die Zahl der Windun gen von T2' ist so vorausbestimmt, dass die Spannung zwischen benachbarten, mit T2' verbundenen Sam melschienen ein Zehntel der Spannung zwischen be nachbarten, mit T2 verbundenen Sammelschienen be trägt.
Transformatoren<B>T3</B> und T4 sind vorgesehen, welche<B>-</B> in passendem Verhältnis<B>-</B> zu jeder mittels des Wählers 21 abgegriffenen Spannung einerseits die Spannung zwischen den Wählern 22 und<B>23</B> und anderseits die Spannung zwischen den Wählern 24 und <B>25</B> addieren. Der Transformator<B>T3</B> hat eine Unter setzung von<B>100 . 1</B> und der Transformator T4 eine Untersetzung von<B>10 : 1.</B> Bei der gezeigten Lage der Wähler beträgt die Spannung an der Primärwicklung des Transformators<B>T3</B> 2,4 Volt und diese auf 0,024 Volt herabgesetzte Spannung ist an der Primärwick lung von T4 zur Spannung zwischen den Wählern 22 und<B>23</B> hinzugefügt. Die letztere Spannung beträgt <B>5,6</B> Volt, so dass die Spannung an der Primärwicklung von T4 5,624 Volt ist.
Diese Spannung wird nun durch den Transformator T4 auf 0,5624 Volt herab gesetzt und zu der Spannung zwischen dem Wähler 21 und dem Mittelpunkt des Transformators Tl addiert.
Bei der Erklärung der Arbeitsweise der beschrie benen Anordnung wird die Wirkung der Interpola- tionsvorrichtung <B>15</B> nicht mit einbezogen werden, in dem lediglich der Einfachheit halber angenommen wird, dass deren Ausgangssignal gleich der Spannung ist, die ihrer Eingangsklemme<B>26</B> zugeführt wird, näm lich gleich der vom Wähler 21 gewählten Spannung vermehrt um die vom Transformator T4 gelieferte Spannung, z. B. 0,5624 Volt. Das Ausgangssignal der Interpolationsvorrichtung <B>15</B> wird natürlich in einem gewissen Punkt diesen Wert haben, während sie in der diesen Bezugspunkt enthaltenden Spanne interpoliert, wobei eine deren Koordinaten durch das Eingangs signal an der Klemme<B>26</B> definiert ist.
Es ergibt sich, dass alle Schaltarme des Schalters Sl gedreht werden, bis der Schaltarm<B>A7</B> in die Stellung gelangt, die 0,5624 Volt unter der Mitte des Kontaktes B5 liegt, der mit dem Mittelpunkt des Transformators TI und von dort direkt mit der oberen Eingangsklemme der differenzbildenden Vorrichtung 14 verbunden ist.
Wenn die Injektorkerne 4 und<B>5</B> nicht vorhanden wären, so würde sich der Kontakt B4A auf einer ein halbes Volt niedrigeren Spannung befinden als der Kontakt B5, aber der Schalter<B>S2</B> wirkt so, dass er die Spannung am Kontakt B4A variiert, um die beiden Eingangsspannungen der differenzbildenden Vorrich tung 14 einander gleich zu machen. Auf ähnliche Weise würde der Schaltarm<B>A7</B> sich genau auf die Mitte des Kontaktes B5 setzen, wenn alle Wähler 22 bis<B>25</B> auf die Null-Sammelschiene eingestellt worden wären.
Durch den Schalter<B>S2</B> und die den Kernen 4 und<B>5</B> zugeordneten Verbindungen ergibt sich eine stetige Veränderung des Potentials an den Kontakten B, wenn der Tisch<B>3</B> durch den Servomotor<B>1</B> verstellt wird, und dies gestattet, dass der vom Wähler 21 aus gewählte Schaltarm<B>A</B> mit einem höheren Genauig keitsgrad in einer dem Steuersignal entsprechenden Stellung eingestellt wird. Ausserdem können die Schaltarme in der gesteuerten Stellung stehenbleiben, wenn sich in der Zwischenzeit das von der Interpola- tionsvorrichtung <B>15</B> gelieferte Steuersignal nicht ge ändert hat.
Die Fig. 2 zeigt mit mehr Einzelheiten einen Teil des Schalters Sl in einer praktischen Ausführungs form. Jeder der Schaltarme AO bis<B>A9</B> arbeitet mit einer eigenen Kontaktbank zusammen. Nur drei der Schaltarme sind in Fig. 2 dargestellt, aber alle Schalt arme sind<B>-</B> wie für<B>A 6</B> bis<B>A 8</B> gezeigt, in äquivalen ten Winkellagen auf der Ausgangswelle des Schalters Sl montiert, und der Effekt, dieselben winkelmässig um diese Welle zu versetzen, wird dadurch erzielt, dass die Reihenfolge der Verbindungen der entspre chenden Kontaktbänke zu den Zapfpunkten <B>C</B> in zy klischer Weise geändert wird.
Die Schaltarme AO bis <B>A9</B> sind ihrerseits elektrisch verbunden mit den Kon takten des mit den Kontakten DO bis<B>D9</B> versehenen Wählers 21 umfasst. Es ist ein eigener Drehschalter mit Kontakten DO bis<B>D9</B> vorgesehen für jede Ana- logiespannung, welche Spannungen nacheinander benötigt werden.
Die Kontakte<B>D</B> von all diesen Drehschaltern. sind in Parallelschaltung mit den Schaltarmen<B>-<I>A</I></B> ver bunden.
Für die Analysierung der Wirkungsweise ist es zweckmässig, die Kontakte B, die Schaltarme<B>A,</B> die Kontakte<B>D</B> und die Schaltarme der Wähler 21 als einen zusammengesetzten Wählschalter zu betrachten. Dieser zusammengesetzte Schalter gestattet, den auf Grund der höchsten Dezimale der Differenz zweier Sollwerte eingestellten Kontakt des Wählers 21 mit einem Zapfpunkt <B>C</B> des Autotransformators, an welche die von den Kontakten B kommenden Leiter an geschlossen sind, auf einen nächsten zu schalten, und zwar unter der Einwirkung des Servomotors von einem Bezugspunkt auf Tl auf den nächsten zu schal ten, aber in umgekehrtem Sinne, um eine entspre chende Veränderung der Variablen, nämlich die Ver stellung des Werktisches, darzustellen.
Das Analogie- signal, welches der Eingangsklemme<B>26</B> zugeführt wird und ebenso all die den anderen Eingangsklem- men zugeführten Signale stellen daher nach der Posi tionierung nicht die geforderte Verstellung des Tisches <B>3</B> mit Bezug auf irgendeinen festen, gegebenen Punkt dar, sondern ein Fehlersignal in bezug auf die momen tane Lage des Tisches. Dieser Umstand ist für die Tatsache unwesentlich, dass die Vorrichtung<B>15</B> eine Interpolation ausführt.
In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel beträgt die maximale Spanne, innerhalb welcher die Steuerung samt Interpolationsvorrichtung <B>15</B> arbeiten kann,<B>30</B> Zoll, in beiden Richtungen entsprechend dem Span nungsunterschied der Abgriffe<B>C5</B> bis<B>C2</B> bzw. <B>C5</B> bis<B>C8.</B> Aus diesem Grunde sind Verbindungen<B>zu</B> den Kontakten B, welche die Indexe 0,OA, <B><I>1,</I></B> IA, <B>9</B> und<B>9A</B> haben, weggelassen worden. In der Tat muss der Kontakt BO vom Transformator Tl gelöst sein, um der Möglichkeit eines Kurzschlusses über den Transformator Tl vorzubeugen.
Der Schalter Sl kann jedoch so oft gedreht werden, als es erwünscht wird, vorausgesetzt, dass der Tisch<B>3</B> weit genug bewegt werden kann, wobei jede Drehung einer Ver schiebung von<B>100</B> Zoll entspricht. Es ist so an sich keine Grenze für die erzielbare Verschiebung vor handen. Ausserdem kann ein viel höherer Genauig keitsgrad erreicht werden, als es möglich wäre, wenn das Steuersignal die grösstmögliche Verschiebung von einem festen Punkt darstellen würde, unter Anwen dung desselben Spannungsbereiches wie beim dar gestellten Ausführungsbeispiel. Die Kontakte B müs sen paarweise angeordnet werden, da es notwendig ist; -die Schaltarme<B>A</B> zwei Kontakte voneinander zu halten.
Zum Beispiel müssen die Spannungen an den Kontakten BS und A5 durch die mittels des Schalters <B>S2</B> zugeführten Potentiale so geändert werden, dass sie einander gleich sind, wenn irgendeiner der Schaltarme sie überbrückt, und dasselbe trifft auch für die an deren Kontakte zu. Wenn die Schaltarme zwei be nachbarte Kontakte verbinden könnten, könnte ein Schaltarm zwei dieser Kontakte berühren, während ein anderer Schaltarm einen dieser Kontakte und einen weiteren Kontakt berühren würde, wodurch ein Teil des Transformators Tl kurzgeschlossen würde.
In, der Zeichnung ist eine verhältnismässig ein fache Anordnung gezeigt, um die Spannung an den Kontakten B aufzubauen und in der Praxis kann eine kompliziertere Anordnung notwendig sein, um eine -Genauigkeit zu erhalten, die der für das Steuersignal angegebenen Genauigkeit entspricht.
In der in Fig. <B>3</B> gezeigten Ausführungsform ist die Zahl der Schaltarme<B>A</B> auf fünf reduziert, um die Anzahl der erforderlichen Kontaktbänke mit den Kon takten B zu reduzieren. Die fünf Schaltarme sind jetzt mit den Bezugszeichen<B>A01,<I>A23</I> ... A89</B> bezeichnet. Die Zahl der Kontakte<B>D</B> ist jedoch unverändert, in dem der- Schaltarm<B>A01</B> mit dem Mittelpunkt der Transformatorwicklung <B>T50</B> verbunden ist, deren Enden an die Kontakte DO und<B>Dl</B> angeschlossen sind. Ebenso ist jeder andere Schaltarm<B>A23</B> bis<B>A89</B> durch Transformatorwicklungen <B><I>T51</I></B> bis T54 mit Kontaktpaaren<B>D2, D3</B> bis<B>D8, D9</B> verbunden.
Die Wicklungen<B>T50</B> bis T54 haben eine gemeinsame Pri märwicklung<B>T5,</B> die an die Stromquelle<B>1000</B> an geschlossen ist. Das Windungsverhältnis zwischen den Primärwicklungen<B>T5</B> und den Sekundärwicklungen <B>T50</B> bis T54 ist derart, dass die Spannungen an den Kontakten DO bis<B>D9</B> dieselben sind, wie sie bei ent sprechender Lage der Welle 2 im Falle der Anord nung nach Fig. <B>1</B> erhalten werden. Ausserdem sind in der Anordnung nach Fig. <B>3</B> die Kontaktpaare B, z. B.
B2 und B2A, mit demselben Anzapfpunkt des Auto transformators Tl verbunden, wobei der Abstand zwi schen benachbarten Anzapfpunkten doppelt so gross ist wie bei der Anordnung nach Fig. <B>1.</B> Diese Anord nung bedingt eine Änderung des Autotransformators <B>10.</B> Die Punkte, welche am Autotransformator<B>10</B> elektrisch einander diametral gegenüberliegen, sind mit entsprechenden Enden der Primärwicklungen<B>6</B> und<B>7</B> der Injektionstransformatoren 4 und<B>5</B> ver bunden.
Die Wicklung<B>6</B> wird durch denjenigen Teil des Autotransformators<B>10</B> erregt, der jeweils zwi schen dem Schaltarin <B>8</B> und einem der festen Anzapf- punkte liegt. In gleicher Weise wird die Wicklung<B>7</B> erregt durch denjenigen Teil des Autotransformators <B>10,</B> der jeweils zwischen dem Schaltarin <B>9</B> und dem anderen festen Anzapfpunkt liegt. Die ganze Wick lung des Autotransformators<B>10</B> ist an die Erreger wicklung<B>11</B> angeschlossen, die nun an einem Ende geerdet ist, statt in ihrer Mitte. Die Wicklungen<B>6</B> und <B>7</B> sind in entgegengesetztem Sinne gewickelt.
Die torischen Kerne 4 und<B>5</B> sind in der Fig. <B>3</B> durch gestrichelte Rechtecke dargestellt und ferner weisen nach dieser Figur die verschiedenen, auf die sen Kernen vorgesehenen Wicklungen mehr als eine Windung auf.
Es wird beispielsweise angenommen, dass der Schaltarm<B>A01</B> sich, wie dargestellt, auf dem Kontakt B4 befindet. Die Phase zwischen den Schaltern Sl und<B>S2</B> ist derart, dass die Bürste<B>9</B> die Kontakte z<B>.</B> - schen den diametral entgegengesetzten Punkten des Autotransformators<B>10</B> abtastet und der Wicklung<B>7</B> eine Spannung zuführt, die von einem Maximalwert auf Null abnimmt, welche Wicklung diese Spannung mittels des toroidischen Kernes mit umgekehrter Phase dem Leiter C4 zuführt;
dadurch wird erreicht, dass die Spannung am Kontakt B4 sich praktisch stetig von V47A V/2 auf V4 ändert, wobei V4 die Spannung am Anzapfpunkt des Autotransformators Tl ist, an welchen C4 angeschlossen ist, und wobei<B><I>A</I></B><I> V</I> die Spanriungsdifferenz zwischen benachbarten Anzapf- punkten von Tl ist.
Hierauf bewegt sich der Schaltarm <B>A01</B> zum Kontakt B4A und während er mit letzterem in Berührung ist, tastet die Bürste<B>8</B> die Kontakte zwischen den diametral entgegengesetzten Punkten des Autotransformators<B>10</B> ab, was zur Folge hat, dass die Spannung am Kontakt B4A sich von V4 auf <I>V4<B>+ A</B></I> V/2 ändert. In diesem Falle findet keine Pha senumkehr zwischen der Wicklung<B>6</B> und dem Leiter C4A statt.
Man kann auch andere Anordnungen vorsehen, um stetige Änderungen der Spannung zu bewirken, die von den Schaltarmen<B>A</B> aufgenommen werden, wenn die Welle 2 rotiert. Zum Beispiel kann der Auto transformator<B>10</B> ersetzt werden durch einen Trans formator mit veränderlicher Verkettung, durch wel chen die an die Wicklungen<B>6</B> und<B>7</B> angelegte Span nung stufenlos verändert wird, durch Rotation von Sekundärwicklungen gegenüber einer Primärwicklung. Eine derartige Anordnung ist z. B im Schweizer Patent Nr. <B>339748</B> beschrieben.
Das Zahnradübersetzungs- verhältnis zwischen den Schaltern Sl und<B>S2</B> muss in diesem Falle entsprechend geändert werden, da diese Sekundärwicklungen mit der halben Geschwindigkeit der Schaltarme<B>8</B> und<B>9</B> rotieren müssen. Es ist ferner nicht notwendig, dass die Schaltarme<B>A</B> kontinuierlich rotieren und der Schalter Sl kann einen Impulsmotor umfassen, um die Schaltarme<B>A</B> in einer Reihe von einzelnen Schritten vom einen Kontakt auf den näch sten zu bewegen, in zeitlicher Zuordnung zu den Bewegungen der Schaltarme<B>8</B> und<B>9</B> oder der Sekun därwicklungen eines Transformators mit variabler Verkettung.
In Fig. <B>3</B> sind drei Wähler 21 dargestellt, wobei der zweite und der dritte mit 21a respektive<B>21b</B> be zeichnet sind. Jeder dieser Schaltarme kann einzeln eingestellt werden, um aufeinanderfolgende, ge wünschte Werte der höchsten Dezimale der Verschie bung des Tisches darzustellen, in der durch die Achse der Welle 2 dargestellten Koordinatenrichtung. Der Schaltarm des Wählers 21a und<B>21b</B> ist mit der Sekundärwicklung des Transformators T4a bzw. T4b verbunden, wodurch Spannungsbeiträge addiert wer den können, welche vier Dezimalstellen von sukzes sive niedrigerer Ordnung darstellen.
Diese Beiträge werden geliefert durch eine Anordnung von Wählern, wie 22,<B>23,</B> 24 und<B>25</B> und durch Transformatoren, wie<B>T3,</B> doch sind diese Schaltungselemente der Ein fachheit halber nur durch Blöcke<I>Va und</I> Vb dar gestellt. Die über die Wähler 21a und<B>21b</B> abgegriffe nen Spannungen werden an die Klemmen 26aund <B>26b</B> der Interpolationsvorrichtung angelegt. Andere auf genau dieselbe Art erzeugte Spannungen können an die anderen Eingangsklemmen<B>26e, 26d</B> der Inter- polationsvorrichtung angelegt werden.
Es ist verständlich, dass die Zahl der Schaltarme<B>A</B> noch weiter reduziert werden kann, im Vergleich zu Fig. <B>3</B> durch Änderung der Sekundärwicklungen von <B>T5</B> und Vergrösserung der Zahl der mit denselben verbundenen Kontakte. Ausserdem ist es nicht nötig, dass die Schaltarme<B>A</B> in gleichmässigen Abständen angeordnet sind, und dass die Anzahl der Anzapf- punkte in den Sekundärwicklungen von<B>T5</B> gleich ist. Offenbar ist es ferner nicht notwendig, eine Dezimal skala zu verwenden, z. B. wenn Winkelkoordinaten verwendet werden.
Im allgemeinen sollten natürlich die tatsächlichen Abstände der Kontakte<B>D</B> ihren elek trischen Abständen in bezug auf den Autotransfor mator Tl entsprechen, welcher letzten Endes die Quelle der Bezugsspannung ist, und die elektrischen Abstände sollten gleich sein. Ferner können einer oder mehrere Schaltarme<B>A</B> direkt mit einem Kontakt<B>D</B> oder mit Kontakten<B>D</B> zusammenwirken, während andere Schaltarme<B>A</B> über die Sekundärwicklungen von <B>73 je</B> mit mehr als einem Kontakt verbunden sein kön nen.
Im Grenzfall kann ein Schaltarm<B>A</B> mit einem ausgewählten Punkt einer einzigen Sekundärwicklung des Transformators<B>T5</B> verbunden sein, wobei die vollständige Reihe von Kontakten<B>D</B> dann mit An- zapfpunkten von dieser Sekundärwicklung verbunden ist.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei welcher von den Schaltarmen<B>A</B> und den Kontakten<B>D</B> abgesehen ist. Die Schaltarme von Wählern 21, 21a, <B>21b</B> und irgendwelche andere ähnliche Schaltarme kommen mit den Kontakten B direkt in Berührung. Die Schaltarme werden dann einerseits durch Mecha nismen<B>27</B> bis<B>27b</B> auf der Welle 2 bezüglich Ist-Wert der geforderten Verstellung sowie mittels einer Schritt- schalteinrichtung bezüglich Soll-Wert verstellt. Solche Mechanismen können von üblicher Bauart sein und sind durch in die Welle 2 eingefügte Rechtecke dar gestellt.
Es wird verständlich sein, dass die Verstellung irgendeines Schaltarmes mit Bezug auf die Bezugs punkte auf dem Autotransformator Tl, dann der Summe der Rotationen entspricht, welche dem Schalt arm 21 durch die betreffende Schrittschalteinrichtung und durch die Drehung der Welle 2 erteilt werden; da der Servomotor<B>11</B> bestrebt ist, die Eingangsspan nung zum Verstärker<B>13</B> gleich Null zu machen, wird die Drehung der Welle 2 in einem solchen Sinne er folgen, dass die durch die Schrittschalteinrichtung er zeugte Verstellung des Wählerschaltarmes das Bestre ben hat, zu Null zu werden.
Die Schrittschalteinrich- tung kann in bekannter Weise auf von einem Regi- striermittel für die geforderte Verstellung abgenom mene Signale ansprechen.
Ein mechanisches Äquivalent der Anordnung nach Fig. 4 kann z. B. dadurch realisiert werden, dass man jeden Schaltarm auf die Ausgangswelle eines Dif ferentialgetriebes montiert. Eine Eingangswelle dieses Getriebes wird so eingestellt, dass sie die betreffende Ziffer einer gewünschten Verstellung darstellt, wäh rend die andere Eingangswelle so angetrieben wird, dass sie mit der Welle 2 rotiert.