CH635382A5

CH635382A5 - Vorrichtung zum antreiben einer naehmaschine mit geregelter drehzahl.

Info

Publication number: CH635382A5
Application number: CH1079278A
Authority: CH
Inventors: Wolfgang Angersbach; Juergen Scharffetter
Original assignee: Quick Rotan Becker & Notz Kg
Priority date: 1977-12-10
Filing date: 1978-10-18
Publication date: 1983-03-31
Also published as: JPS5483558A; BE870578A; IT7869816A0; ES474312A1; DE2755235C2; JPS6157039B2; BR7807580A; DE2755235A1; GB2009939B; US4183312A; FR2411261A1; FR2411261B1; GB2009939A; IT1108300B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antreiben einer Nähmaschine mit geregelter Drehzahl, mit einem elektrischen Kupplungsmotor, der ein mit der Nähmaschinenwelle in Triebverbindung stehendes Kupplungsorgan aufweist, das mit einer ständig angetriebenen Hauptantriebswelle des Kupplungsmotors und/oder mit einem Bremswiderlager über eine elektromagnetisch betätigte Reibungskupplung und eine elektromagnetisch betätigte Reibungsbremse kuppelbar ist, sowie mit einem die Reibungskupplung und/ oder die Reibungsbremse mit Strom beaufschlagenden Regler, der zweck Antrieb der Nähmaschinenwelle mit vorgegebener Arbeitsdrehzahl mit einer Regelabweichung beaufschlagbar ist, die durch Vergleich einer die Solldrehzahl darstellenden Spannungsamplitude mit einer von einem Istdrehzahlgeber laufend angelieferten, die Istdrehzahl darstellenden Spannungsamplitude erhalten wird, wobei der Istdrehzahlgeber mit einem in Synchronismus mit der Nähmaschinenwelle angetriebenen Polrad, das eine in Umfangsrichtung in gleichmässigen Abständen verteilte Folge von Induktionsgliedern bildet, sowies mit mehreren Messköpfen versehen ist, die am Umfang des Polrades verteilt angeordnet sind und deren spannungserzeugenden Glieder zur Bildung der die Istdrehzahl darstellenden Spannungsamplitude zusammengeschaltet sind.

Eine Vorrichtung dieser Art ist bekannt (DT-OS 2 134 751 in Verbindung mit US-PS 3 599 764). Dabei sind drei räumlich um 120 gegeneinander versetzte, induktive Messköpfe vorgesehen, in deren in Serie oder parallel geschalteten Spulen gleichphasige Spannungen induziert werden. Am Ausgang des Istdrehzahlgebers wird auf diese Weise eine Wechselspannung erhalten, die einen Mittelwert der von den einzelnen Messköpfen abgegebenen Spannungen darstellt, deren Amplitude proportional der Drehzahl der Nähmaschienen-welle ist und deren Frequenz der Anzahl der Umdrehungen der Nähmaschinenwelle je Sekunde multipliziert mit der Anzahl der Polpaare des Polrades entspricht. Zur Bildung einer Regelabweichung wird diese Wechselspannung gleichgerichtet und mit der die Solldhehzahl darstellenden Spannungsamplitude verglichen. Für den Spannungsvergleich muss die gleichgerichtete Wechselspannung geglättet werden. Dies erfordert zusätzliche Schaltungskomponenten, insbesondere unerwünscht platzraubende Glättungskondensatoren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die es erlaubt, eine zur Bildung der Regelabweichung geeignete, der Istdrehzahl entsprechende Spannung bei einem Antrieb der eingangs genannten Art auf einfachere und wirkungsvollere Weise zu gewinnen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst,

dass die Messköpfe mit Bezug auf die Pole des Polrades derart gegeneinander versetzt sind, dass die in den Messköpfen induzierten Spannungen gegeneinander phasenverschoben sind, dass jedem Messkopf ein Gleichrichter zum getrennten Gleichrichten der von jedem Messkopf erzeugten Spannung zugeordnet ist, und dass der Regler mit einem aus den pulsierenden Gleichrichterausgangssignalen gebildeten Summensignal als Istwert beaufschlagbar ist.

Bei der erfindungsgemässen Anordnung wird ohne Glättungskondensatoren eine verhältnismässig gut geglättete, in ihrer Amplitude der Istdrehzahl entsprechende Gleichspannung erhalten. Die Vermeidung von Glättungskondensatoren gestattet es, den Regelvorgang mit kleinerer elektrischer Zeitkonstante durchzuführen. Da in den Signallücken des einen Messkopfausgangssignals ein oder mehrere zusätzliche Echtzeitsignale von dem oder den anderen Messkopf bzw. Messköpfen anfallen, kann auch bei niedriger Drehzahl vermieden werden, dass der Kupplungsstrom intermittierend zu Null wird. Es wird ein verhältnismässig gleichförmig hohes Drehmoment erhalten.

Vorzugsweise sind die Messköpfe derart mit Bezug auf die Pole des Polrades gegeneinander versetzt, dass die in den

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Messköpfen induzierten Spannungen eine gegenseitige Phasenverschiebung von etwa 180°/n haben, wobei n die Anzahl der Messköpfe ist. Dies gewährleistet, dass die zur Bildung des Summensignals herangezogenen Einzelsignale im wesentlichen gleichförmig zeitlich verteilt sind und die Glättungs-wirkung maximiert wird.

Um noch bessere Glättungseigenschaften zu erzielen, sind die den einzelnen Messköpfen zugeordneten Gleichrichter in weiterer Ausgestaltung der Erfindung jeweils als Brückengleichrichter ausgebildet. Die Gleichrichterausgänge sind zweckmässig parallelgeschaltet.

Als Messköpfe eignen sich insbesondere Induktionsspulen mit Eisenkern und ausgeprägten Polen. Das Polrad ist vorzugsweise ein Magnetring mit einer über den Umfang des Ringes verteilten Folge von magnetischen Polen.

Der beschriebene Istdrehzahlgeber hat einen nur kleinen Raumbedarf und geringes Gewicht. Dadurch wird es möglich, das Polrad am Wellenschaft eines mit dem Handrad der Nähmaschine verbundenen Positionsgebers anzubringen und die Gleichrichter auf einer Leiterplatte im Positionsgebergehäuse anzuordnen, ohne dass die Nähmaschinenwelle übermässig belastet wird.

Die Messköpfe sind vorzugsweise in Radialrichtung des Polrades justierbar angeordnet. Durch entsprechende Justierung kann so auf einfache Weise sichergestellt werden, dass bei vorgegebener Drehzahl die Spitzenamplituden der Spannungen aller Messköpfe untereinander gleich sind.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze einer Antriebsvorrichtung der erfindungsgemässen Art,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die kombinierte Istdrehzahlgeber- und Positionsgebereinheit nach der Erfindung, Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 2, Fig. 4 ein Prinzipschaltbild des Istdrehzahlgebers nach der Erfindung und

Fig. 5 verschiedene der in der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 auftretenden Spannungen.

In Fig. 1 ist bei 1 schematisch ein Kupplungsmotor angedeutet, der eine im Betrieb ständig rotierende Hauptantriebswelle 2 aufweist, die eine Schwungsscheibe 3 trägt. Auf einer Abtriebswelle 4 des Kupplungsmotors 1 sitzen eine Kupplungsscheibe 5 und eine Abtriebsriemenscheibe 6. Die Riemenscheibe 6 ist über einen Keilriemen 7 mit dem Handrad 8 auf der Welle 9 einer Nähmaschine 10 verbunden.

Durch Betätigen einer Kupplungswicklung 12 kann die Kupplungsscheibe. 5 mit der Schwungsscheibe 3 in Eingriff gebracht werden. Durch Erregen einer Bremswicklung 13 lässt sich die Kupplungsscheibe 5 gegen ein Bremswiderlager 14 anpressen. Es versteht sich, dass die Kupplungsscheibe 5 in bekannter Weise (z.B. US-PS 3 945 476) geteilt ausgebildet sein kann.

Die Wicklungen 12,13 werden mittels eines Reglers 16 mit Strom beaufschlagt, dem ein Vergleicher 17 vorgeschaltet ist. Dem Vergleicher 17 gehen Istwertsignale für die Drehzahl und die Winkelstellung der Welle 9 von einer kombinierten, mit dem Handrad 8 verbundenen Istdrehzahl- und Positionsgebereinheit 18 sowie Sollwertsignale für die Drehzahl und gewünschte Anhaltestellungen der Welle 9 von einem Sollwertgeber 20 zu.

Die im einzelnen in den Fig. 2 und 3 veranschaulichte 5 Einheit 18 weist einen Wellenschaft 22 auf, der auf das eine Ende der Welle 9 aufgesteckt und mittels einer Stellschraube 23 gehalten wird. Auf den in Fig. 2 rechten, verringerten Durchmesser aufweisenden Teil des Wellenschafts 22 sind Kugellager 24,25 aufgezogen, deren Aussenringe in stililo stehenden Gehäuseteilen 26 bzw. 27 sitzen. An dem Gehäuseteil 26 sind zwei Messköpfe 30, 31 mit Induktionsspulen 32, Eisenkern 33 und ausgeprägten Polen 34 befestigt. Die Messköpfe 30,31 wirken mit einem Polrad 36 zusammen, das an dem Wellenschaft 32 angebracht und vorzugsweise mit dem 15 Wellenschaft verklebt ist. Das Polrad 36 ist als Magnetring aus dauermagnetischem Werkstoff ausgebildet. Über den Umfang des Ringes ist eine abwechselnde Folge von magnetischen Nord- und Südpolen N, S verteilt. Beispielsweise können insgesamt 24 Pole in Form von jeweils einander abwech-20 selnden, gleich breiten Nord- und Südpolen vorhanden sein, von denen in Fig. 3 nur einige angedeuted sind. Bei der Anordnung nach Fig. 2 und 3 sind die Messköpfe 30,31 derart mit Bezug auf die Pole N, S des Polrades 36 gegeneinander versetzt, dass die in den Messköpfen 30,31 induzierten Span-25 nungen eine gegenseitige Phasenverschiebung von 90° haben.

Die Messköpfe 30,31 sind mit dem Gehäuseteil 26 über Schrauben 28 verbunden, die durch ein Langloch 29 im Eisenkern 33 hindurchreichen. Gegen den Schenkel 35 des Eisenkerns 33 legt sich eine in einer Gewindebuchse 21 des Ge-30 häuseteils 26 sitzende Stellschraube 37 an. Die Schrauben 28, 37 gestatten es, die Messköpfe 30, 31 in Radialrichtung des Polrades 36 zu justieren.

Das Gehäuse 27 nimmt den Positionsgeberabschnitt der Einheit 18 auf, der im wesentlichen aus einem gehäusefest 35 montierten Hallgenerator 38 und zwei Magnetträgern 39,40 besteht. Die Magnetträger 39,40 weisen jeweils einen auf dem gleichen Radius wie der Hallgenerator liegenden Magneten 41 bzw. 42 auf. Über ein Klemmorgan 44 sind die beiden Magnetträger 39,40 bezüglich ihrer Winkellage einstellbar 40 mit dem Wellenschaft 22 verbunden. Positionsgeber dieser Art sind an sich bekannt (US-PS 3 582 739) und bedürfen daher keiner näheren Erläuterung.

Das Prinzipschaltbild nach Fig. 4 zeigt die beiden span-nungserzeugenden Glieder des Istdrehzahlgebers, die von dem 45 Polrad 36 und dem Messkopf 30 bzw. dem Messkopf 31 gebildet werden. Diesen beiden spannungserzeugenden Gliedern ist jeweils ein aus Dioden aufgebauter Brückengleichrichter 46 bzw. 47 nachgeschaltet. Die Brückengleichrichter 46,47 richten die in Fig. 5 beispielshalber bei 48 bzw. 49 dargestell-5o ten Tachospannungen der spannungserzeugenden Glieder getrennt gleich. Durch Parallelschalten der Ausgänge der Brük-kengleichrichter 46,47 wird am Ausgang 50 des Istdrehzahlgebers eine Summenspannung 51 (Fig. 5) erhalten, die ohne Glättungskondensatoren relativ gut geglättet ist und deren 55 Amplitude ein Mass für die momentane Geschwindigkeit der Welle 9 ist. Diese Summenspannung 51 geht dem Vergleicher 17 (Fig. 1) zu. Die Brückengleichrichter 46,47 sind auf einer Leiterplatte 52 der Einheit 18 montiert.

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2 Blätter Zeichnungen

Claims

635382 PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum Antreiben einer Nähmaschine mit geregelter Drehzahl, mit einem elektrischen Kupplungsmotor, der ein mit der Nähmaschinenwelle in Triebverbindung stehendes Kupplungsorgan aufweist, das mit einer ständig angetriebenen Hauptantriebswelle des Kupplungsmotors und/oder mit einem Bremswiderlager über eine elektromagnetisch betätigte Reibungskupplung und eine elektromagnetisch betätigte Reibungsbremse kuppelbar ist, sowie mit einem die Reibungskupplung und/oder die Reibungsbremse mit Strom beaufschlagenden Regler, der zwecks Antrieb der Nähmaschinenwelle mit vorgegebener Arbeitsdrehzahl mit einer Regelabweichung beaufschlagbar ist, die durch Vergleich einer die Solldrehzahl darstellenden Spannungsamplitude mit einer von einem Istdrehzahlgeber laufend angelieferten, die Istdrehzahl darstellenden Spannungsamplitude erhalten wird, wobei der Istdrehzahlgeber mit einem in Synchronismus mit der Nähmaschinenwelle angetriebenen Polrad, das eine in Umfangsrichtung in gleichmässigen Abständen verteilte Folge von Induktionsgliedern bildet, sowie mit mehreren Messköpfen versehen ist, die am Umfang des Polrades verteilt angeordnet sind und deren spannungserzeugen-den Glieder zur Bildung der die Istdrehzahl darstellenden Spannungsamplitude zusammengeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Messköpfe (30, 31) mit Bezug auf die Pole des Polrades (36) derart gegeneinander versetzt sind,

dass die in den Messköpfen induzierten Spannungen gegeneinander phasenverschoben sind, dass jedem Messkopf ein Gleichrichter (46,47) zum getrennten Gleichrichten der von jedem Messkopf erzeugten Spannung zugeordnet ist und dass der Regler (16,17) mit einem aus den pulsierenden Gleichrichterausgangssignalen gebildeten Summensignal (51) als Istwert beaufschlagbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messköpfe (30,31) derart mit Bezug auf die Pole des Polrades (36) gegeneinander versetzt sind, dass die in den Messköpfen induzierten Spannungen eine gegenseitige Phasenverschiebung von etwa 180°/n haben, wobei n die Anzahl der Messköpfe ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichrichter jeweils als Brückengleichrichter (46,47) ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichrichterausgänge parallel geschaltet sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messköpfe (30,31) Induktionsspulen (32) mit Eisenkern (33) und ausgeprägte Pole (34) aufweisen.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Polrad (36) ein Magnetring mit einer über den Umfang des Ringes verteilten Folge von magnetischen Polen vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem mit dem Handrad der Nähmaschine verbundenen Positionsgeber, dadurch gekennzeichnet, dass das Polrad (36) mit dem Wellenschaft (22) des Positionsgebers (18) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichrichter (46,47) auf einer Leiterplatte (52) im Positionsgebergehäuse (26,27) untergebracht sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messköpfe (30, 31) in Radialrichtung des Polrades (36) justierbar angeordnet sind.