DE761232C

DE761232C - Device for synchronous transmission of a rotary movement

Info

Publication number: DE761232C
Application number: DES150249D
Authority: DE
Inventors: Erwin Wilke
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1942-04-30
Filing date: 1942-04-30
Publication date: 1954-07-26

Description

Einrichtung zur synchronen Übertragung einer Drehbewegung Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur synchronen Übertragung einer Drehbewegung von einer Geberstelle auf eine Empfängerstelle, bei der an diesen beiden Stellen je eine Wicklung vorhanden ist, in der ein gleichartiges Drehfeld erzeugbar ist, welches in je einer ankerartigen Wicklung eine Spannung hervorruft. Dabei sind diese beiden Wicklungen so gegeneinandergeschaltet, daB sich die beiden Spannungen in den Sollstellungen von Geber und Empfänger aufheben und in allen anderen Stellungen -ein mitdrehendes Moment erzeugen. Ferner ist die Wicklung des Gebers, in der das Drehfeld erzeugbar ist, in einem ortsfesten Eisenkörper eingebettet und von einem damit nach Art eines Gleichstromankers verbundenen Stromwender über um z8o° gegeneinander versetzte, mit der zu übertragenden Drehbewegung synchron verstellbare Bürsten die mit der Empfängerspannung zu vergleichende Spannung abgreifbar. Bekannte Einrichtungen dieser Art besitzen zwei Wicklungen. Ihr Aufbau ist sehr umständlich. Insbesondere müssen die Wicklungen eingefädelt «-erden. Demgegenüber ist der Geber gemäß der Erfindung dadurch besonders einfach gestaltet, daß die Wicklung zusammen mit dem darin eingeschlossenen Eisenkörper einen für sich herstellbaren Gleichstromanker bildet, welcher mit dem Joch für den magnetischen Rückschluß und dem Gehäuse des Gebers starr verbunden. vorzugsweise darin eingepreßt ist.Device for the synchronous transmission of a rotary movement The invention refers to a device for the synchronous transmission of a rotary movement from a donor location to a recipient location, at these two locations there is one winding each in which a similar rotating field can be generated, which creates a voltage in each armature-like winding. Here are these two windings are switched against each other in such a way that the two voltages are in cancel the debit positions of giver and receiver and in all other positions -Create a rotating moment. Furthermore, the winding of the encoder in which the Rotating field can be generated, embedded in a stationary iron body and by a commutators connected to it in the manner of a direct current armature over z8o ° against each other offset brushes, which can be adjusted synchronously with the rotary movement to be transmitted The voltage to be compared with the receiver voltage can be tapped. Well-known institutions of this type have two windings. It is very cumbersome to set up. In particular have to the windings threaded "-ground. In contrast, the encoder is according to the invention thereby made particularly simple that the winding together with the enclosed therein Iron body forms a direct current armature that can be produced by itself, which with the Yoke for the magnetic yoke and the housing of the encoder rigidly connected. is preferably pressed therein.

Die Kraftrückwirkung auf den Geber wirkt sich hierbei zwischen dem Gleichstromanker und dem Joch aus. Sie tritt infolge der starren Verbindung dieser beiden Teile nach außen hin nicht in Erscheinung. Durch die Anordnung gemäß der Erfindung wird nicht nur der Zusammenbau des Gebers wesentlich vereinfacht, sondern auch der Magnetstreufluß auf ein sehr geringes Maß heruntergedrückt.The force reaction on the encoder has an effect between the DC armature and the yoke. It occurs as a result of the rigid connection of these both parts are not visible on the outside. By the arrangement according to the Invention is not only the assembly of the encoder is significantly simplified, but the magnetic leakage flux is also depressed to a very low level.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden beschrieben und in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigen Fig. i und 2 jeweils schematisch eine übertragungsanordnung mit geschnittenem Geber.Two embodiments of the invention are described below and shown in the drawing. FIGS. 1 and 2 each show schematically a transmission arrangement with a cut encoder.

Beim ersten Ausführungsbeispiel ist in einem Gehäuse i ein Gleichstromanker :2 fest eingebaut. Mit 3 ist der fest aufgepreßte Magnetrückschluß für das Drehfeld bezeichnet. Mit der im Gehäuse drehbar gelagerten Geberwelle 5 ist eine Bürstenbrücke .I starr verbunden. Diese Brücke ist an ihrem äußeren Umfang mit Schleifringen 6 und 7 versehen, während an ihrer Innenseite zwei um iSo' gegeneinander versetzte Bürsten 9 und io vorhanden sind, mit deren Hilfe von dem mit dem Gleichstromanker verbundenen Kollektor 8 eine Spannung abgreifbar ist. über die Leitungen 1i, 12 und 13 ist der Gleichstromanker 2 an das gleiche Drehstromnetz angeschlossen, welches auch die Erregung für den Empfänger 16 liefert. Mit den Schleifringen 6 und 7 wirken je eine ortsfeste Bürste 14 und 1,5 zusammen, welche über Leitungen 17 und 18 mit der Wicklung des Ankers ig des Empfängers in leitender Verbindung stehen.In the first exemplary embodiment, a direct current armature: 2 is permanently installed in a housing i. 3 with the firmly pressed magnetic yoke for the rotating field is referred to. A brush bridge .I is rigidly connected to the encoder shaft 5 rotatably mounted in the housing. This bridge is provided on its outer circumference with slip rings 6 and 7, while on its inside there are two brushes 9 and io offset from one another by iSo ', with the aid of which a voltage can be tapped from the collector 8 connected to the DC armature. The direct current armature 2 is connected via the lines 1i, 12 and 13 to the same three-phase network that also supplies the excitation for the receiver 16. With the slip rings 6 and 7 each work together a stationary brush 14 and 1.5, which are in conductive connection via lines 17 and 18 with the winding of the armature ig of the receiver.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Bei Verdrehung der Geberwelle 5 um einen bestimmten Betrag entsteht in den Leitungen 17 und 18 ein Strom, welcher ein Mitdrehen des Ankers ig im Empfänger in gleicher Größe und Richtung zur Folge hat, in der die Geberwelle gegenüber ihrer Ausgangsstellung verstellt wurde. Im Ruhezustand fließt in der Wicklung des Geberankers kein Strom, da die Summe der vom Drehfeld in den einzelnen Spulen der Ankerwicklung erzeugten Spannungen Null ist. Die Gleichstromwicklung kann dabei gleichzeitig zur Erzeugung des Drehfeldes benutzt «-erden, weil eine an drei scmmetrischen Stellen angezapfte und mit Drehstrom erregte Gleich- , stromwicklung ein Drehfeld erzeugt. Bei einer solchen Ausbildung des Gebers wird der Anker nicht mehr verdreht. Deshalb kann auch der Luftspalt zwischen Anker und Joch wegfallen. Dieses kann vielmehr fest auf den Anker aufgepreßt «-erden.The operation of the device is as follows: When the Encoder shaft 5 by a certain amount arises in lines 17 and 18 Current which causes the armature to rotate in the receiver in the same size and direction has the consequence, in which the encoder shaft is adjusted in relation to its starting position became. In the idle state, no current flows in the winding of the encoder armature because the Sum of the voltages generated by the rotating field in the individual coils of the armature winding Is zero. The direct current winding can simultaneously generate the rotating field used «-ground because one is tapped at three scmmetric points and with three-phase current excited DC, current winding generates a rotating field. With such a training of the encoder, the armature is no longer twisted. Therefore, the air gap between Anchor and yoke are omitted. Rather, this can be pressed firmly onto the armature.

Bei der Anordnung gemäß dem eben erläuterten Ausführungsbeispiel besteht lediglich folgender kleiner Nachteil: Da die Kollektorteilung nicht beliebig weit getrieben werden kann, kann die synchrone Übertragung der Drehbewegung nur in wenn auch kleinen Stufen erfolgen.In the arrangement according to the exemplary embodiment just explained, there is only the following small disadvantage: Since the collector division is not arbitrarily wide can be driven, the synchronous transmission of the rotary motion can only in when also take place in small steps.

Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung ist jedoch auch die stufenweise tbertragung bei einer Anordnung gemäß der Erfindung vermieden. Nähere Einzelheiten zur Lösung dieser Aufgabe zeigt das zweite Ausführungsbeispiel. Dabei trägt der Gleichstromanker 21 eine Haupt- und eine Hilfswicklung. 'Mit 22 ist der in das Gehäuse 23 eingefügte, fest auf den Anker aufgepreßte magnetische Rückschluß für das Drehfeld bezeichnet. Die durchgehende Geberwelle 25. welche im Gehäuse 23 drehbar gelagert ist, trägt wiederum eine Bürstenbrücke -2-., welche an ihrer äußeren Zylinderoberfläche mit Schleifringen 26 und 27 und an ihrer Innenseite mit zwei um i 8o' versetzten Bürsten 28 und -29 versehen ist, «-elche auf dem ortsfesten Kollektor 30 schleifen und je mit einem der Schleifringe 26 und 27 in leitender Verbindung stehen. Der Gleichstromanker 2i ist dabei hohl ausgeführt, so daß die Geberwelle 25 frei durch ihn hindurchtreten kann. Das rechte Ende dieser `'Felle steht über ein Untersetzungsgetriebe 39 mit einer Hilfsbürstenbrücke 31 in Antriebsverbindung, welche mit Hilfe des Lagers 32 auf der Welle 25 drehbar gelagert ist und ähnlich wie die Bürstenbrücke 24 an ihrem äußeren Umfang Schleifringe 33 und 3.4 trägt, während an ihrer Innenseite zwei wiederum um iSo' versetzte Bürsten 35 und 36 angeordnet sind, welche auf dem ortsfesten Hilfskollektor 37 schleifen. Auf der Hilfsbürstenbrücke 31 ist ein Polwender 38 befestigt, welcher mit Hilfe zweier auf der Geberwelle 25 befestigter und um iäo° gegeneinander versetzter Nocken 40 und -.i umschaltbar ist. Die Nocken. o und li sind in Wirklichkeit gegenüber den Bürsten 28 und 29 um go' versetzt angeordnet. sind aber in Fig. 2, um sie besser darstellen zu können. in die Zeichenebene eerschwenkt. Die über den Kollektor 3o abgegriffene Hauptwicklung und die über den Kollektor 37 abgegriifetie umpolbare Hilfswicklung sind mit Hilfe der Leitung .I2 hintereinandergeschaltet. Die über die Leitungen 43 und .I.I abgegriitene Gesamtspannung wird in der gleichen Weise wie die Spannung zwischen den Leitungen 17 und t8 beim ersten Ausführungsbeispiel mit der Ankerspannung des Empfängers 16 verglichen. Zur Speisung des Gleichstromankers mit Drehstrom dienen die Leitungen 45, 46 und 47.According to a further embodiment of the invention, however, the stepwise transmission is also avoided in an arrangement according to the invention. The second exemplary embodiment shows more details for solving this problem. The direct current armature 21 carries a main and an auxiliary winding. The magnetic yoke for the rotating field, which is inserted into the housing 23 and pressed firmly onto the armature, is designated by 22. The continuous encoder shaft 25, which is rotatably mounted in the housing 23, in turn carries a brush bridge -2-. Which is provided on its outer cylinder surface with slip rings 26 and 27 and on its inside with two brushes 28 and -29 offset by i 80 ' , «-Which grind on the stationary collector 30 and are each in conductive connection with one of the slip rings 26 and 27. The direct current armature 2i is made hollow so that the encoder shaft 25 can freely pass through it. The right end of these '' heads is in drive connection via a reduction gear 39 with an auxiliary brush bridge 31 , which is rotatably mounted on the shaft 25 with the help of the bearing 32 and, similar to the brush bridge 24, carries slip rings 33 and 3.4 on its outer circumference while on two brushes 35 and 36, which are again offset by iSo ', are arranged on their inside, which brushes slide on the stationary auxiliary collector 37. On the auxiliary brush bridge 31, a polarity inverter 38 is fixed, which two of the encoder shaft 25 mounted with the aid and to IAEA ° offset from each other cams 40 and -.I switchable. The cams. In reality, o and li are offset from brushes 28 and 29 by go '. but are in Fig. 2 in order to be able to show them better. pivoted into the plane of the drawing. The main winding tapped off via the collector 3o and the auxiliary winding which can be reversed in polarity via the collector 37 are connected in series with the aid of the line .I2. The total voltage tapped off via lines 43 and II is compared with the armature voltage of receiver 16 in the same way as the voltage between lines 17 and t8 in the first exemplary embodiment. Lines 45, 46 and 47 are used to supply the DC armature with three-phase current.

Die Wirkungsweise der Einrichtung nach dem zweiten Ausführungsbeispiel -ist folgende: Bei der Verstellung der Geberwelle 25 und damit der Bürstenbrücke 24 um einen bestimmten Winkelbetrag entsteht zwischen den Leitungen 42 und 43 und, falls man zunächst von der Hilfswicklung absieht, zwischen den Leitungen 43 und 44 ein Spannungsunterschied gegenüber der vom Empfänger aus in den gleichen Leitungen erzeugten Spannung, welche eine Mitdrehung des Empfängerankers zur Folge hat. Durch Anordnung der Hilfswicklung und der zugehörigen Abgriffsanordnung entsteht gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel folgende Verbesserung: Das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 39 ist so gewählt, daß bei Verstellung der Bürsten 28 und 29 um eine Lamelle die Bürstenbrücke 31 eine halbe Umdrehung ausführt. DieHilfsspannungverändert dementsprechend ihre Richtung während dieser halben Umdrehung ebenfalls um i8o°. Die Lage der Haupt- zu den Hilfsbürsten und die Größe von Hauptspannung und Hilfsspannung sind nun so gewählt, daß sie unmittelbar vor dem Übergang der Bürsten 28 und 29 auf die nächste Lamelle einen Winkel von 9o° einschließen. Beim Übergang auf die nächste Lamelle springt die Hauptspannung um einen der Lamellenteilung entsprechenden Winkelbetrag weiter, während durch Eingriff eines der Nocken 40 und 41 in das Betätigungsglied des Polwenders 38 gleichzeitig die Hilfsspannung um i8o° verschwenkt wird. Die aus den nunmehr vorhandenen Spannungen (Haupt- und Hilfsspannung) zusammengesetzte Gesamtspannung hat dabei die gleiche Größe und Richtung wie die vor der Umschaltung entstandene Gesamtspannung, wenn man den Abstand zweier Lamellen des Kollektors 3o als unendlich klein annimmt. Da dies praktisch nicht der Fall ist, kann die Größe der Hilfsspannung gegenüber der Hauptspannung so gewählt werden, daß der inzwischen stattgefundenen Verschwenkung Rechnung getragen ist.The operation of the device according to the second embodiment -is the following: When adjusting the encoder shaft 25 and thus the brush bridge 24 at a certain angle arises between lines 42 and 43 and, if the auxiliary winding is initially disregarded, between the lines 43 and 44 a voltage difference compared to that from the receiver in the same lines generated voltage, which causes the receiver armature to rotate at the same time. By Arrangement of the auxiliary winding and the associated tapping arrangement arises opposite the following improvement in the first embodiment: The gear ratio the gear 39 is chosen so that when adjusting the brushes 28 and 29 by one Lamella the brush bridge 31 executes half a turn. The auxiliary voltage changed accordingly their direction during this half turn is also by 180 °. The position of the main to the auxiliary brushes and the size of the main voltage and the auxiliary voltage are now chosen so that they are immediately before the transition of the brushes 28 and 29 Include an angle of 90 ° on the next lamella. When transitioning to the next lamella, the main tension jumps by one corresponding to the lamella pitch Angular amount further while by engaging one of the cams 40 and 41 in the actuator of the pole changer 38, the auxiliary voltage is pivoted through i8o ° at the same time. From Total voltage composed of the voltages that are now present (main and auxiliary voltage) has the same size and direction as the one created before the switchover Total voltage if you consider the distance between two lamellas of the collector 3o to be infinite assumes small. Since this is practically not the case, the size of the auxiliary voltage be chosen in relation to the main stress so that the meanwhile has taken place Pivoting is taken into account.

An Stelle der Speisung der übertragungseinrichtung mit Drehstrom kann auch Gleichstrom zur Speisung Verwendung finden. Dieser kann dabei dem Gleichstromanker des Empfängers über ein umlaufendes Bürstenpaar über den zweckmäßig verlängerten Abgriffskollektor zugeführt werden. Die bei den Ausführungsbeispielen vorgesehenen Speiseleitungen für den Geber dienen nunmehr zweckmäßig als Zuleitungen zum Empfänger, uni dort ein gleiches Drehfeld zu erzeugen.Instead of feeding the transmission device with three-phase current direct current can also be used for supply. This can be the DC armature of the receiver over a rotating pair of brushes over the expediently extended Tap collector are fed. The ones provided in the exemplary embodiments Feed lines for the encoder now serve as feed lines to the receiver, uni to generate an identical rotating field there.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for synchronous transmission of a rotary movement from a donor location to a recipient location, at these two locations there is one winding each in which a similar rotating field can be generated, which in each case creates a voltage in an armature-like winding, at which this two windings are connected against each other so that the two voltages cancel in the debit positions of giver and receiver and in all other positions generate a co-rotating torque, and the winding of the encoder in which the Rotating field can be generated, is embedded in a stationary iron body and from a commutator connected to it in the manner of a direct current armature over about iso ° offset against each other, adjustable synchronously with the rotary movement to be transmitted Brushes the voltage to be compared with the receiver voltage can be tapped, characterized in that the winding together with the enclosed therein Iron body forms a direct current armature that can be produced by itself, which with the Yoke for the magnetic yoke and the housing of the encoder rigidly connected, is preferably pressed therein.

2. Device according to claim i with a two axially juxtaposed slip rings bearing a common bridge for the two Brushes, characterized in that one brush (9 or io) within each of the the slip ring (6 or 7) formed ring and resiliently connected to it is.

3. Device for the approximately continuously synchronous transmission of a rotary movement from a transmitter point to a receiver point, in which a winding is provided at each of these two points, in which a similar rotating field can be generated, which causes a voltage in each armature-like winding, these two Windings are switched against each other in such a way that the two voltages cancel each other out in the target positions of the transmitter and receiver and generate a co-rotating moment in all other positions, the winding of the transmitter, in which the rotating field can be generated, is embedded in a stationary iron body and by a commutator connected to it in the manner of a DC armature via brushes offset by 180 ° against each other, synchronously adjustable with the rotary movement to be transmitted, the voltage to be compared with the receiver voltage can be tapped, in particular according to claim r or -a, characterized. that the armature is provided with a second direct current (auxiliary) winding which is connected in series with the main winding, and wherein the auxiliary voltage is translated by the arrangement of a ratio with the encoder shaft via a ratio corresponding to half the number of lamellas on the main collector (3o) Brush bridge connected to the gearbox can be tapped from the assigned second collector (37), which is connected to the auxiliary winding, and through a suitable position of the auxiliary brushes opposite the main brushes and arrangement of one from the encoder shaft (25 'at the transition of the main brushes (2S. 291) from one collector lamella to the next controlled pole inverter (38 ) on the auxiliary brush bridge (31) is selected in its direction and also in its size so that the encoder-side comparison voltage, composed of main and auxiliary voltage, progresses in its angular position essentially steplessly synchronously with the rotary movement to be transmitted Stand de r Technik, the following publications were considered in the granting procedure: German Patent Specifications -N r. 109 208. 1 57 712-. 167 844.