DE1114894B

DE1114894B - Interpolation device

Info

Publication number: DE1114894B
Application number: DEE16956A
Authority: DE
Inventors: Sidney Clifton Ansell; Richard Herbert Booth; Rex Brown; Donald Peter Franklin; William Clifford Rayward
Original assignee: EMI Ltd
Current assignee: EMI Ltd
Priority date: 1958-01-03
Filing date: 1959-01-02
Publication date: 1961-10-12

Description

Interpolationsvorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Interpolationsvorrichtung mit einem ersten von einer Bezugsspannungsquelle gespeisten Spannungsteiler, der eine Serie von ' mit jeweils einem Bezugspunkt verbundenen Kontakten besitzt, die jeweils eine verschiedenen Bruchteilen der Bezugsspannung entsprechende Spannung liefern, wobei Wählvorrichtungen. unter den Kontakten eine Auswahl treffen und eine Spannung von einem bestimmten Bezugspunkt ableiten, sowie mit einem zweiten, ebenfalls mit Bezugsspannung gespeisten Spannungsteiler, der eine andere Wählvorrichtung enthält und eine Zuwachsspannung liefert, die einem veränderlichen Bruchteil der Spannung zwischen dem bestimmten Bezugspunkt und seinem Nachbarbezugspunkt entspricht.Interpolation The invention relates to an interpolation device having a first fed by a reference voltage source voltage divider having a series of 'each having a reference point linked contacts, each providing a different fraction of the reference voltage corresponding voltage, said selectors. Make a selection among the contacts and derive a voltage from a certain reference point, as well as with a second voltage divider, also fed with reference voltage, which contains another selection device and supplies an incremental voltage which corresponds to a variable fraction of the voltage between the certain reference point and its neighboring reference point .

Interpolarisationsvorrichtungen werden in erster Linie bei der Steuerung automatischer Werkzeugmaschinen verwendet. Die Steuerung erfolgt im allgemeinen in der Weise, daß die Verschiebungen eines zu steuernden Maschinenteiles als analoge Spannung abgeleitet werden, welche als Rückkopptungssignal einer Servoschleife zugeführt und niit einem Befehlssignal verglichen wird. Eine genaue Lagesteuerung des jeweiligen Maschinenteiles setzt jedoch voraus, daß das Spannungssignal, welches die momentane Lage des gesteuerten Maschinenteiles wiedergibt, mit hoher Genauigkeit abgeleitet wird.Interpolarizers are primarily used in steering automatic machine tools used. The control takes place in general in such a way that the displacements of a machine part to be controlled as analog Voltage can be derived, which is fed as a feedback signal to a servo loop and is compared with a command signal. A precise attitude control of the respective Machine part assumes, however, that the voltage signal, which is the momentary Reproduces the position of the controlled machine part, derived with high accuracy will.

Man hat bereits versucht, dieses Ziel durch Anordnen eines abgegriffenen Spartransformators als ersten Spannungsteiler zu erreichen. Ein Spartransformator als Spannungsteiler besitzt jedoch den Nachteil, daß die durch einen Wähler abgegriffene Spannung sich in diskreten Sprüngen und nicht kontinuierlich ändert, so daß die Genauigkeit des abgeleiteten Signals nicht ausreichend ist, wenn der Wähler im Bereich zwischen zwei Abgriffen steht.Attempts have already been made to achieve this goal by arranging a tapped To achieve autotransformer as the first voltage divider. An autotransformer as a voltage divider, however, has the disadvantage that the tapped by a selector The voltage changes in discrete jumps and does not change continuously, so that the Accuracy of the derived signal is insufficient when the voter is in the range stands between two taps.

Um diese Schwierigkeit zu beseitigen, kann man für die nachgeschaltete zweite Stufe einen Drehtransformator als zweiten Spannungsteiler vorsehen. Der Ausgang eines Drehtransformators ändert sich zwar linear; um jedoch eine exakte Linearität des Ausganges zu erzielen, muß der Drehtransformator sehr sorgfältig konstruiert und hergestellt sein, was wiederum mit unerwünscht hohen Kosten verbunden ist.To eliminate this difficulty, one can go for the downstream second stage provide a rotary transformer as a second voltage divider. The exit a rotary transformer changes linearly; however, to ensure exact linearity To achieve the output, the rotary transformer must be very carefully designed and manufactured, which in turn is associated with undesirably high costs.

Mit der Erfindung werden diese Schwierigkeiten in einfacher Weise dadurch überwunden, daß der zweite Spannungsteiler einen Band-, Schleifdraht- oder Streifenwiderstand enthält, der über die Sekundärwicklung eines auf der Primärseite nüt Bezugsspannung gespeisten Transformators gelegt ist.The invention solves these difficulties in a simple manner overcome by the fact that the second voltage divider is a tape, grinding wire or Contains strip resistance, which is connected to the secondary winding one on the primary side is applied to the reference voltage of the supplied transformer.

Um dieser erfindungsgemäßen Interpolationsvorrichtung einen kompakten und widerstandsfähigen Aufbau zu verleihen, sind zweckmäßig die den Spannungsteilern zugeordneten Kontakte in kreisbogenförmigen Bahnen angeordnet, die von Wählern überstrichen werden. Diese Wähler drehen sich um eine gemeinsame Achse und sind über epizyklische Getriebe so miteinander gekoppelt, daß sich die den Spannungsteilem zugeordneten Wähler relativ zueinander in einem gewünschten Geschwindigkeitsverhältnis bewegen.To this interpolation device according to the invention a compact The voltage dividers are useful for imparting a robust structure Associated contacts arranged in circular arc-shaped paths that were swept over by voters will. These voters revolve around a common axis and are about epicyclic Gear coupled together so that the voltage divider assigned Move selectors relative to each other at a desired speed ratio.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.Further advantages and details of the invention are set out below explained in more detail with reference to the drawings in an exemplary embodiment.

Fig. 1 zeigt ein Schaltbild des Ausführungsbeispiels der Erfindung; Fig. 2 zeigt einen Schnitt des Ausführungsbeispielg der Erfindung; Fig. 3, 4 und 5 zeigen Schnitte in der Ebene X-X, Y-Y, und Z-Z.Fig. 1 shows a circuit diagram of the embodiment of the invention; Fig. 2 shows a section of the embodiment of the invention; 3, 4 and 5 show sections in the plane XX, YY and ZZ.

Das in Fig. 1 gezeigte Schaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung enthält einen ersten Spannungsteiler in der Form eines Spartransformators 1, der eine Serie von mit jeweils einem Bezugspunkt verbundenen Kontakten A 1, A 2, A 3 ... besitzt. Der Spartransformator 1 ist auf einen Toroidkern gewickelt. Die Kontakte A 1, A 2,.A 3 ... sind in zwei konzentrischen Kreislinien unterschiedlichen Durchmessers angeordnet, so daß der eine innerhalb des anderen liegt (zur Vereinfachung sind sie jedoch in Fig. 1 in einer geraden Linie untereinander dargestellt). Die ungeradzahligen Kontakte A 1, A 3 ... werden durch einen Wähler 2 überstrichen, während die geradzahligen Kontakte durch einen Wähler 3 überstrichen werden. Die Wähler 2 und 3 besitzen die Form von Drehbürsten, die von einer Welle getragen werden, welche so mit dem zu steuernden Maschinenteil verbunden ist, daß die Welle eine volle Umdrehung ausfährt, wenn-- das Maschinenteil eine Verschiebung über seinen gesamten Bewegungsbereich oder über einen Teilbereich ausführt. Die Wähler 2 und 3 sind in Umlaufrichtung gegeneinander versetzt, wobei der Wähler 3 einen geradzahligen Kontakt berührt, be- vor der Wähler 2 den vorhergehenden ungeradzahligen Kontakt verläßt. Der Spartransformator 1 wird mit einer Wechselspannung mit Bezugsamplitude gespeist, die in üblicher Weise einer Spannungsquelle entnommen wird.The circuit diagram of the device according to the invention shown in FIG. 1 contains a first voltage divider in the form of an autotransformer 1, which has a series of contacts A 1, A 2, A 3 ... Each connected to a reference point. The autotransformer 1 is wound on a toroidal core. The contacts A 1, A 2, .A 3 ... are arranged in two concentric circular lines of different diameters, so that one lies within the other (for simplification, however, they are shown in a straight line below one another in FIG. 1). The odd-numbered contacts A 1, A 3 ... are swept over by a selector 2, while the even-numbered contacts are swept over by a selector 3. The selectors 2 and 3 are in the form of rotary brushes which are carried by a shaft which is connected to the machine part to be controlled in such a way that the shaft extends a full revolution when the machine part is displaced over its entire range of motion or over a Section executes. The selector 2 and 3 are offset from each other in the circumferential direction, wherein the selector 3 touches an even contact sawn leaves the preceding odd contact before voters. 2 The autotransformer 1 is fed with an alternating voltage with a reference amplitude, which is taken in the usual way from a voltage source.

Die Interpolation der Spannung, die zwischen Kontakten auf dem Spartransformator 1 abgenommen wird, wird mittels eines Widerstands-Spannungsteilers durchgeführt, der einen Band-, Schleifdraht- oder Streifenwiderstand 4 enthält. Der Widerstand 4 ist bogenförinig über einen Winkel von annähernd 2400 angeordnet und mit der Sekundärwicklung eines Transformators 5 verbunden, dessen Primärwicklung von derselben Bezugsspannungsquelle gespeist wird wie der Spartransformator 1. Das Untersetzungsverhältnis des Transformators 5 ist so gewählt, daß die Spannung über einen Bogen von 1801 des Widerstandes 4 gleich der Spannung zwischen aneinandergrenzenden Kontakten des Spartransformators 1 ist. Der Widerstand 4 wird von zwei Wählern 6 und 7 überstrichen, und zwar derart, daß die Wähler 6 und 7 eine halbe Umdrehung durchführen, wenn die Wähler 2 und 3 eine Drehung von dem Mittelpunkt eines Kontaktes (z. B. A 1) zu dem Mittelpunkt des nächsten Kontaktes (z. B. A 2) durchführen. Der Wähler 6 ist elektrisch durch einen Schleifring 8 mit dem Wähler 3 verbunden und der Wähler 7 durch einen Schleifring 9 mit dem Wähler 2. Die Ausgangsspannung des Interpolators wird zwischen dem unteren Ende des Spartransforinators 1 und einem Mittelabgriff der Sekundärwicklung des Transformators 5 abgeleitet. Diese Ausgangsspannung entspricht der Verschiebung des Maschinenteiles, das mit den Wählern 2 und 3 über eine Welle 19 verbunden ist, und besitzt keine diskreten Sprünge.The interpolation of the voltage, which is picked up between contacts on the autotransformer 1 , is carried out by means of a resistance-voltage divider which contains a ribbon, sliding wire or strip resistor 4. The resistor 4 is arranged in an arc shape over an angle of approximately 2400 and connected to the secondary winding of a transformer 5 , the primary winding of which is fed by the same reference voltage source as the autotransformer 1. The reduction ratio of the transformer 5 is chosen so that the voltage over an arc of 1801 of the resistor 4 is equal to the voltage between adjacent contacts of the autotransformer 1 . The resistor 4 is swept by two selectors 6 and 7, in such a way that the selector 6 and 7 perform a half turn when the selector 2 and 3, a rotation from the center of a contact (z. B. A 1) to the Carry out the midpoint of the next contact (e.g. A 2). The selector 6 is electrically connected to the selector 3 through a slip ring 8 and the selector 7 through a slip ring 9 to the selector 2. The output voltage of the interpolator is derived between the lower end of the autotransformer 1 and a center tap of the secondary winding of the transformer 5 . This output voltage corresponds to the displacement of the machine part, which is connected to the selectors 2 and 3 via a shaft 19 , and has no discrete jumps.

Wie in den Fig. 2 bis 5 gezeigt, werden der Spartransformator 1 und der Transformator 5 von einem gemeinsamen Gehäuse- 10 umgeben. Die Wähler 2, 3, 6 und 7 drehen sich um eine gemeinsame Achse, wobei das gewünschte Geschwindigkeitsverhältnis zwischen den Wählern 6 und 7 einerseits und den Wählern 2 und 3 andererseits durch ein epizyklisches Getriebe hergestellt wird. Die Wähler 6 und 7 werden als hochtourige Wähler und die Wähler 2 und 3 als niedertourige Wähler bezeichnet. Die ungeradzahligen Kontakte A 1, A 3. . ..- sind in einem äußeren Kontaktkreis und die geradzahligen Kontakte A 2, A 4. . ; in einem inneren Kontaktkreis auf der Platte 11 angeordnet. Die Kontaktkreise werden jeweils durch die Bürsten der niedertourigen Wähler 2 bzw. 3 überstrichen. Diese Bürsten sind auf einer Scheibe 12 befestigt, die auf der den Bürsten entgegengesetzten Seite zwei Schleifringe 13 und 14 besitzt. Wie in Fig. 3 gezeigt wird, sind in den Kontaktkreisen zwischen den Kontakten für den Spartransformator 1 I-Elfskontakte vorgesehen, die eine gleichmäßige Bewegung der Bürsten 2 und 3 sicherstellen. In der praktischen Ausführung der Erfindung, wie sie in den Fig. 2 bis 5 gezeigt wird, sind mehr Kontakte A vorgesehen, als in dem Schaltbild der Fig. 1 aufgeführt.As shown in FIGS. 2 to 5 , the autotransformer 1 and the transformer 5 are surrounded by a common housing 10 . The selectors 2, 3, 6 and 7 rotate about a common axis, the desired speed ratio between the selectors 6 and 7 on the one hand and the selectors 2 and 3 on the other hand being established by an epicyclic gear. Voters 6 and 7 are referred to as high-speed voters and voters 2 and 3 as low-speed voters. The odd-numbered contacts A 1, A 3.. ..- are in an outer contact circle and the even-numbered contacts A 2, A 4 .. ; arranged in an inner contact circle on the plate 11 . The contact circles are swept over by the brushes of the low-speed selector 2 or 3. These brushes are attached to a disk 12 which has two slip rings 13 and 14 on the side opposite the brushes. As shown in Fig. 3 , I-Eleven contacts are provided in the contact circles between the contacts for the autotransformer 1 , which ensure a smooth movement of the brushes 2 and 3 . In the practice of the invention, as shown in Figs. 2 to 5, more contacts A are provided, as shown in the diagram of FIG. 1.

Die Bürsten 2 und 3 sind jeweils elektrisch mit den Schleifringen 13 bzw. 14 verbunden, die wiederum je- weils von den Bürsten 16 bzw. 17 berührt werden. Diese Bürsten sind auf einer Scheibe 18 angeordnet, die fest auf der Welle 19 sitzt. Die Bürsten 16 und 17 sind jeweils mit anderen Bürsten 20 bzw. 21 verbunden, die auf der den Bürsten 16 und 17 entgegengesetzten Seite der Scheibe 18 befestigt sind. Die Bürsten 16 und 20 bilden gemeinsam den Wähler 7 in Fig. 1 und die Bürsten 7 und 21 zusammen den Wähler 6. Der Widerstand 4 (Fig. 2 und 4) wird in engem Kontakt n-At einem Vorsprung auf einer mit dem Gehäuse fest verbundenen Platte 22 gehalten, und zwar beispielsweise durch eine Klemmvorrichtung 23. Die Bürsten 20 und 21 sind so angebracht, daß sie bei der Umdrehung der Scheibe 18 mit dem Widerstand 4 in Kontakt bleiben. Die Scheibe 18 dreht sich mit der Welle 19. Die Bewegung wird von der Welle 19 durch zwei Planetenräder 24 und 25 einer in der Scheibe 18 gelagerten Welle 26 auf die Scheibe 12 übertragen. Das Planetenrad 24 arbeitet mit einem Getrieberad 27 zusammen, das auf der Platte 22 befestigt ist, während das Planetenrad 25 mit einem mit der Scheibe 12 verbundenen Getrieberad 28 im Eingriff steht, wobei die Scheibe 12 sich frei auf der Welle 19 drehen kann. Das Getriebe 24, 27 besitzt ein anderes Übersetzungsverhältnis als das Getriebe 25, 28. Das übersetzungsverhältnis ist so gewählt, daß sich die Bürsten 2 und 3 von einem Kontakt (z. B. A 1) zum nächsten drehen, während die Welle 19 gleichzeitig eine halbe Umdrehung beschreibt. Die Wicklung 30 in dem Spartransformator 1 ist eine bifilar gewickelte Drosselspule, deren eine Windung mit der Leitung zu dem oberen Ende des Spartransformators 1 und deren andere Windung mit der Leitung zu dem unteren Ende des Spartransformators 1 verbunden ist.The brushes 2 and 3 are each electrically connected to the slip rings 13 and 14, which in turn are each touched by the brushes 16 and 17 , respectively. These brushes are arranged on a disk 18 which is firmly seated on the shaft 19. The brushes 16 and 17 are connected to other brushes 20 and 21, respectively, which are mounted on the side of the disc 18 opposite the brushes 16 and 17 . The brushes 16 and 20 together form the selector 7 in FIG. 1 and the brushes 7 and 21 together form the selector 6. The resistor 4 (FIGS. 2 and 4) is fixed in close contact with a protrusion on the housing connected plate 22 held, for example by a clamping device 23. The brushes 20 and 21 are mounted so that they remain in contact with the resistor 4 as the disc 18 rotates. The disk 18 rotates with the shaft 19. The movement is transmitted to the disk 12 from the shaft 19 through two planet gears 24 and 25 of a shaft 26 mounted in the disk 18. The planet gear 24 cooperates with a gear wheel 27 which is fastened on the plate 22, while the planet gear 25 meshes with a gear wheel 28 connected to the disk 12, the disk 12 being able to rotate freely on the shaft 19. The gear 24, 27 has a different gear ratio than the gear 25, 28. The gear ratio is selected so that the brushes 2 and 3 rotate from one contact (z. B. A 1) to the next, while the shaft 19 at the same time describes half a turn. The winding 30 in the autotransformer 1 is a bifilar wound choke coil, one turn of which is connected to the line to the upper end of the autotransformer 1 and the other turn of which is connected to the line to the lower end of the autotransformer 1 .

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Interpolation device with a first voltage divider fed by a reference voltage source, which has a series of contacts each connected to a reference point, each of which supplies a voltage corresponding to different fractions of the reference voltage, whereby selection devices make a selection among the contacts and a voltage of one derive certain reference point, as well as with a second voltage divider, also fed with reference voltage, which contains another selection device and supplies an incremental voltage which corresponds to a variable fraction of the voltage between the certain reference point and its neighboring reference point, characterized in that the second voltage divider has a band- , Slip wire or strip resistor (4) which is placed across the secondary windings of a transformer (5) fed with reference voltage on the primary side.

2. Interpolation device according to claim 1, characterized in that the contacts assigned to the voltage dividers (1, 4) are arranged in circular arc-shaped paths and are swept over by selectors (2 and 3, 6 and 7) which rotate about a common axis and over epicyclic gears (24, 25, 27, 28) are coupled to one another in such a way that the selectors assigned to the voltage dividers move relative to one another at a desired speed ratio. 3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the contacts of the first voltage divider (1) are arranged alternately in two Kreisbegenfönnigen tracks and yon two brushes (2, 3) are swept over, each intended for a track and at the transition touch a contact from one contact to the next in one lane before the other brush has left the contact in front of it, while the selectors for the second voltage divider (4 ) contain two brushes (6, 7) , each with one of the brushes ( 2, 3) of the first voltage divider (1) are electrically connected via slip rings (8, 9) , and an output terminal of the device is electrically connected to the Uttelabgriff of the transformer (5) (Fig. 1). 4. Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that the second voltage divider (4) on a plate (22) is fastened together with a fixed gear (27) which meshes with a planet gear (24) which is to be together with a Another planet gear (25) is mounted in a disc (18) which sits firmly on a shaft (19) and also carries the brushes (20, 21) for the voltage divider (4), while the second planet gear (25) has a gear (28) which is attached to a disc (12) which is freely rotatable on the shaft (19) and which also carries the brushes (2, 3) for the first voltage divider (1) , the electrical connection between the brushes (2 , 3) and the brushes (20, 21) via slip rings (13, 14), which are located on the disc (12) and are conductively connected to the brushes (2, 3) and which are connected to the brushes (16, 17) are painted over, which are located on the disc (18) and are conductively connected to the brushes (20, 21). Documents considered: French Patent No. 1 114 433.