-
Anordnung zur selbsttätigen Steuerung der Winkellage der Antriebsachse
von Abstimmorganen Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur selbsttätigen
Steuerung der Winkellage. der Antriebsachse von Abstimmorganen der elektrischen
Nachrichtenübertragungs- und Meßtechnik, wobei die aus einem #dekadischen Zahlencode
bestehenden elektrischen Steuersignale, die in digital einstellbaren elektrischen
Schaltebenen (Steuervorrichtung) erzeugt werden, in Winkeldrehungen einer Achse
umgesetzt werden.
-
Die genaue Einstellung der Winkellage einer Antriebsachse ist in ferngesteuerten
Anlagen zur Fernmessung, zu überwachungszwecken und zur Fernbedienung, insbesondere
von Abstimmorganen in Geräten der elektrischen Nachrichtenübertragungstechnik von
wesentlicher Bedeutung.
-
Es,sind Anordnungen bekannt, die z. B. unter Verwendung von Schrittschaltwerken
die Einstellung einer Achse, jedoch nur in relativ groben Stufen, gestatten. Der
erzielbaren Genauigkeit solcher Winkeleinstellung ist durch die erreichbare mechanische
Genauigkeit eine Grenze gesetzt.
-
Aus der Getriebetechnik sind bereits Additioisgetriebe bekannt, die
aus mehreren hintereinandergeschalteten Getriebeeinheiten bestehen und unabhängig
voneinander betätigt werden, wobei die Drehbewegung des Ausgangs einer Getriebeeinheit
auf den Eingang der nächstfolgenden Getriebeeinheit übertragen wird.
-
Zur selbsttätigen Steuerung von Werkzeugmaschineu ist es bekannt,
die Schlittenbewegung mittels Zahnstange und Ritzel auf ein mehrstufiges, z. B.
dekadisch untersetztes Getriebe, dessen Stufen starr miteinander gekoppelt sind,
zu übertragen. Dabei .sind auf den untersetzten Getriebewellen elektrische Steuervorrichtungen
vorgesehen, die aus Soll- und Istwertzählscheiben bestehen, von denen die Sollwertzählscheiben
einstellbar sind. Die Einstellung der Istwertzählscheiben, die durch die Schlittenbewegung
gegeben ist, löst bei übereinstimmung mit der Sollwerteinstellung über einen Kontakt
die Stillsetzung des Schlittens aus.
-
Aus der Technik der Werkzeugmaschinensteuerung ist auch eine Anordnung
zur genauen Messung der Winkellage einer Antriebsspindel bekannt, bei der eine oder
mehrere über Zahnräder gekuppelte, elektrisch, magnetisch oder optisch abtastbare
Skalenscheiben einen digitalen codierten Meßwert liefern.
-
Für die Einstellung der Winkellage der Antriebsachse von Abstimmorganen
der elektrischen Nachrichtenübertragungs- und Meßtechnik, für die eine möglichst
schnelle Änderung der Einstellung erforderlich ist, sind die bekannten Steuereinrichtungen
nicht geeignet.
-
Gemäß der Erfindung sind die einzelnen Stufen eines an sich bekannten
Additionsgetriebes unabhängig voneinander mittels je einer eigenen Antriebs-
und dieser fest zugeordneten Steuervorrichtung einstellbar. Die Summierung der in
den Stufen in eine Winkeldrehung der Steuervorrichtungen umgesetzten digitalen Einstellwerte
erfolgt durch den Steuervorrichtungen zugeordnete Rastgetriebe und die Stufen miteinander
verbindende Untersetzungsgetriebe.
-
# Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgedankens
besteht jede Getriebeeinheit aus einem mit je einem Antriebsmotor gekuppelten
Untersetzungsgetriebe, das über eine lösbare Kupplungseinrichtung und weitere Getriebeteile
mit der eigenen Steuervorrichtung und mit der Steuervorrichtung der in Richtung
auf die Antriebsachse vorgeschalteten Getriebeeinheit im Eingriff steht.
-
Bestehen die Steuersignale zur Steuerung der einzelnen Getriebeeinheiten
aus einem #dekadischen Zahlencode, so ist der übertragung der Drehbewegung von einer
Getriebeeinheit auf die vorgeschaltete zwan äufig ein übersetzungsverhältnis von
1: 10
91 t.' zugrunde gelegt. Wird das Additionsgetriebe aus drei Getriebeeinheiten
gebildet, so ' besteht das jeweilige Steuersignal aus drei Ziffern. Die Anzahl
der Getriebeeinheiten eines Additionsgetriebes ist nicht auf drei Einheiten beschränkt.
-
Zur Kontrolle der jeweils ausgeführten Einstellung der Antriebsachse
ist es zweckmäßig, der Schalteinrichtung außer zwei Kontaktebenen für den Vor-und
Rücklauf der Getriebeeinheiten in Weiterbildung der Erfindung eine weitere Kontaktebene
zur Rückmeldung zuzuordnen.
Ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung
zur Einstellung der Winkellage einer Antriebsachse gemäß der Erfindung wird an Hand
der F i g. 1 bis 4 näher erläutert.
-
F i g. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Additionsgetriebes
aus drei Getriebeeinheiten mit den zugeordneten elektrischen Schalteinrichtungen;
in der F i g. 2 ist die elektrische Schalteinrichtung für die Steuerung jeder
#einzelnen Getriebeeinheit wiedergegeben; F i g. 3 stellt eine aus drei Kontaktebenen
be, stehende Schalteinrichtung im Schnitt dar; F i g. 4 a und 4
b zeigen ein Aufbauschema eines Additionsgetriebes.
-
Das in der F i g. 1 im Prinzip dargestellte Additionsgetriebe
aus drei Getriebeeinheiten ist für Steuersignale aus drei dekadischen Ziffern ausgelegt.
Dementsprechend gestattet diese Anordnung die Einstellung der Ziffern von
000 bis 999, wobei die Schaltschritte der einzelnen Schalteinrichtungen
als Summe von 100er-, 10er- und Einerschritten in einen Drehwinkel der Antriebswelle
1 umgesetzt werden. Jede der drei zum Additionsgetriebe gehörenden Getriebeeinheiten
besteht aus einem Motor mit einem Unters,etzungsgetriebe, das über eine Magnetkupplung
mit der der jeweiligen Getriebeeinheit zugeordneten Schalteinrichtung gekuppelt
ist.
-
Im Ausführungsbeispiel. der F i g. 1 ist die Getriebeeinheit
mit der Steuervorrichtung 1 und der Antriebswelle 1 für die Einstellung
der 100er-Einstellschritte vorgesehen und besteht aus dem Antriebsmotor
3, der Magnetkupplung 4, dem zwischen Antriebsmotor und Magnetkapplung vorgesehenen
Untersetzungsgetriebe und einem weiteren Getriebeteil, das die Antrieb swelle
1 und die Steuervorrichtung antreibt.
-
Die Wirkungsweise des Additionsgetriebes wird nachstehend beschrieben.
Bei der ersten Ziffer des dreistelligen Steuersignals läuft der Motor
3 an und dreht die mit Kontaktsegmenten bestückte Rastscheibe 2 der Steuervorrichtung
1 über die Getriebeteile und -die Magnetkupplung 4 in die befohlene
100er-Stellung, in der sie nach Einrastung der Klinke 5 gehalten wird.
-
Die auf einen bestimmten Drehwinkel einzustellende Antriebswelle
1, die mit der ersten Getriebeeinheit direkt im Eingriff steht, hat
damit im wesentlichen ihre angestrebte Winkellage angenommen. Mittels der Magnetkupplung
4 wird jetzt der Antriebsmotor abgetrennt.
-
Durch die zweite Zifferdes Steuersignals wird der Motor
6 der folgenden Getriebeeinheit für die 10er-Einstellung in Betrieb gesetzt.
Die Drehbewegungdn des Motors 6 werden -über die Kupplung 7
und eine
weitere Untersetzung durch die Zahnräder 9
und 10 auf das Rastrad
8 der Steuervorrichtung U
übertragen. Die Einstellung des Rastrades
8 wird zur Durchführung des Additionsvorgangs über Beine durch die Anwendung
des - dekadischen Systems bedingte Untersetzung 10 : 1 iiiittels der Zahnräder
9, 10 und 11 auf das Antriebsrad 19, das auf der Antriebs--welle
1 drehbar angeordnet ist, über die Klinke 5 auf das Rastrad 2 und
damit auf die Antriebswelle 1
übertragen.
-
Der nächste Schritt des Einstellvorgangs wird ,durch die dritte Ziffer
des Steuersignals ausgelöst, indem der Motor 12 der dritt-en Getriebeeinheit anläuft
und über die Magnetkupplung 13 die Zahnräder 16 und 15, die
Einer-Einstellung des Rastrades 14 der Steuervorrichtung III durchgeführt. über
die Zahnräder 15, 16 und 17 erfolgt zunächst :die Nachstellung der
10er-Einstellung (Rastrad 8) der zweiten Getriebeeinheit ebenfalls über Beine
Untersetzung 10: 1 und vom Rastrad 8 aus über die Zahnräder
9,
10 und 11 die Nachstellung der Antriebswelle in der bereits
beschriebenen Weise. Eine Rückwirkung beim Drehen des Rastrades einer Steuervorrichtung
auf die Rasträder der übrigen Steuervorrichtungen ist durch die übersetzung der
Rastkräfte zwischen zWei Rasträdern auf das Zehnfache nicht möglich.
-
Die jetzt eingestellte Winkellage der Antriebswelle 1 ist die
Summe der drei voneinander unabhängig eingeleiteten Einstellungen, die durch,ein
dreiziffriges Steuersignal ausgelöst wurden. Die Ausbildung- des Additionsgetriebes
ist nicht auf die Verwendung von drei Getriebeeinheiten mit drei Steuervorrichtungen
beschränkt.
-
Die Einstellbewegungen der Getriebeeinheiten werden durch Zusammenwirken
der in -den Steuervorrichtungen 1" 11 und III zusammengefaßten Rastgetriebe und
den zugeordneten Schalteinrichtungen elektrisch gesteuert. In der F i
g. 2 ist die elektrische Schalteinrichtung näher dargestellt. Sie besteht
aus drei Kontaktebenen A, B und C, die mit dem Rastrad
2 (bzw. 8, 14) des Rastgetriebes gekuppelt sind, und den zugehörigen Fühlerkontakten
M., 0 ... 9,
M2; MI, 0' . . . 9', MJ; S, 0"
. . . 9". Die beiden Kontaktebenen A und B der elektrischen ]Ein-richtungen
-dienen der Steuerung von Vor- und Rücklauf des Antriebsmotors, und die Kontaktebene
C dient der Rückmeldung der durchgeführt-en Einstellung der drei Getriebeeinheiten.
Die Kontaktebenen A und B bestehen aus je zwei Kontaktsegmenten a
und b
bzw. a' und b, die isoliert auf dem Rastrad 2 angeordnet sind
und mit dem zugehörigen Rastrad umlaufen. Auf den Kontaktsegmenten a und
b schleifen die am Isolierstück 20 befestigten Kontakte M" 0,.. 9
und M.. Die entsprechenden Kontakte der Kontaktebeneh sind mit M,', 0'.
.. 9' und M2, die Kontaktebene C zur Rückmeldung ist mit einem geschlossenen
Kontaktring c, der einen nockenartigen Ansatz d trägt, versehen. Der Ansatz
d wird bei einer Drehbewegung des Rastrades 2 nacheinander von den Kontakten
0" . . . 9"' abgetastet, während ein Kontakt S ständig auf dem Kontaktring
c schleift. Die Kontakte aller drei Ebenen sind mit gleichem Abstand zueinander
etwa auf einem Halbkreis angeordnet. Die Kontakte M,_ und M2'- sind an eine
Klemme
des Antriebsmotors M und die dazu parallelgeschaltete Magnetkupplung 4 gelegt, die
Kontakte M2 und M.' führen an die zweite Anschlußklemme des Motors M. Alle Kontakte
0 ... 9 und 0'. .. 9'
sind einzeln mit den Kontakt-en eines aus zwei
entsprechenden Kontaktebenen bestehenden Wahlschalters D, dessen Kontaktarme
e und f mechanisch gekuppelt sind, und mit je einem Pol einer Stromquelle
verbunden.
-
Wenn z. B. durch den Wahlschalter D an die Kontakte
6 und 6' der Kontaktebenen A und B eine Spannung gelegt wird,
läuft der Motor inder durch die, Polarität bestimmten Richtung an. Gleichzeitig
wird die Magnetkupplung 4 erregt und dreht das Rastrad 2, bis die Kontakte
6 und 6' in der Lücke zwischen den Kontaktsegmenten a,
b und a', b' liegen. Der Motor und die Magnetkupplung werden spannungslos
und bleiben stehen. Die erforderliche
genaue Einstellung des jeweiligen
Rastrades erfolgt durch Rastung, z. B.der Klinke 5 (F i g. 1).
-
In der F i g. 3 ist eine zweckmäßige Anordnung der Kontaktebenen
A, B und C in Verbindung mit der Antriebswelle
1, der Rastscheibe 2 und dem Antriebsrad 19 dargestellt.
-
In den F i g. 4 a und 4 b ist in einer Ansicht und im
Schnitt das Aufbauschema eines aus drei Ge-
triebeeinheiten bestehenden Additionsgetriebes
mit den zugeordneten Steuervorrichtungen I, II und 111
gezeigt. Um das Additionsgetriebe
auf möglichst kleinem Raum unterzubringen, wird die mit der Rastscheibe 2 fest verbundene
Antriebswelle 1 gleichzeitig als Achse für die nachfolgenden Steuervorrichtungen
II und III verwendet. Die Vorgelegeräder 16,
10 und 22 sind ebenfalls
auf einer gemeinsamen Achse 21 gelagert. Die Numerierung der Teile entspricht im
übrigen der in F i g. 1.