DE1513467C3 - Einrichtung zum Verstärken des von einem elektrischen Schrittmotor abgebbaren Moments - Google Patents

Description

Die bekannten, durch elektrische Pulse fortgeschaltete Schrittmotoren haben den Nachteil, daß die mögliche Schrittfrequenz in hohem Maße von der anzutreibenden Schwungmasse und dem benötigten Drehmoment abhängig ist (vgl. zum Beispiel »Maschinenmarkt« Würzburg, 1964, Nr 75. S. 96 bis 98 oder Zeitschrift »Control Engineering« Juni 1964, Heft 6, S. 79).

Man hat daher elektrohydraulische Schrittmotoren benutzt, bei denen das Moment hydraulisch verstärkt wird. Ein derartiger elektrohydraulischer Schrittmotor hat aber den Nachteil, daß eine nicht immer erwünschte hydraulische Einrichtung an der Arbeitsmaschine vorhanden sein muß und daß sich außerdem die Regel- und Verstärkereigenschaften des Antriebsaggregates kaum verändern lassen (vgl. zum Beispiel »Maschinenmarkt« Würzburg 1964, Nr. 75, S. 119 bis 122 oder Zeitschrift »Control Engineering« Januar 1962, S. 73 bis 75).

Zur Verstärkung von Drehmomenten ist es fernerhin bereits bekannt, zwischen einem Steuermotor und einem Verstärker eine elektrische Gleichlaufeinrichtung in Form einer Drehwinkeldifferenzmeßeinrichtung mit Drehmeldern zu schalten und abhängig vom Signal der Drehwinkeldifferenz-Meßeinrichtung den Verstärkermotor auszusteuern (vgl. zum Beispiel USA.-Patentschrift 27 95 748 oder »Feinwerktechnik« 1958, Jahrgang 62, S. 336, Bild 9).

Zur Verbesserung der Dynamik und Stabilität derartiger Nachlaufsysteme ist es auch bekannt, den Differentialquotienten der Regelgröße zu bilden und zusätzlich in die Regelung einzuführen (vgl. zum Beispiel AEG-Mitteilungen, 45 (1955), S. 138 bis 140).

Die vorliegende Erfindung bezieht sich demgemäß auf eine Einrichtung zum Verstärken des von einem elektrischen Schrittmotor abgebbaren Moments, bei der der Schrittmotor mechanisch mit einem mit Wechselspannung gespeisten Geberdrehmelder und ein drehzahlregelbarer Elektromotor mechanisch mit einem Empfängerdrehmelder gekuppelt ist und das Ausgangssignal der elektrisch zu einer Drehmelderkette zusammengeschalteten Drehmelder den Elektromotor im Nachlaufsinne steuert.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei dieser Einrichtung das Eingangssignal des Schrittmotors und die Aussteuerung des Verstärkermotors so miteinander zu verknüpfen, daß eine hohe Regeldynamik der Gesamtanordnung erreichbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-S löst, daß dem Eingang des Schrittmotors ein Puls-Spannungsumsetzer parallel geschaltet ist, dessen Ausgangssignal als Führungsgröße dem Drehzahlregler des Elektromotors zuführbar ist und daß das Ausgangssignal der Drehmelderkette als zusätzliche Korrekturgröße

ίο dem Drehzahlregler aufgeschaltet ist, der seinerseits eine den Elektromotor speisende Thyristorschaltung aussteuert.

Auf diese Weise ergibt sich ein dynamisch optimaler Regelkreis, bei dem die Ausgangsgröße fast trägheitslos der Eingangsgröße folgt.

An Hand einer Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert:

Bei der in der Figur gezeigten Schaltung, die z. B. zum Steuern des Schlittens einer Werkzeugmaschine dient, wird der elektrische Schrittmotor 1 mit Pulsen gespeist, die z. B. von einem Geber einer Bahnsteuerung stammen. Der Rotor des Schrittmotors 1 ist mechanisch, eventuell über ein Getriebe, mit dem Rotor 5 eines Geberdrehmelders 2 gekuppelt. Dieser Rotor 5 trägt eine einphasige Wicklung, die mit einer hochfrequenten Wechselspannung von z. B. 10 kHz gespeist wird; der Stator 6 besitzt drei um je 120° gegeneinander versetzte Wicklungen, die in Stern geschaltet sind. In diesen Siatorwicklungen werden Spannungen induziert, deren Größe außer von der speisenden Wechselspannung noch von der geometrischen Lage, d. h. von dem Drehwinkel des Rotors, abhängt. Die Wicklungsenden des Geberdrehmelders 2 sind mit drei Wicklungen im Stator 7 des gleichartig aufgebauten Empfängerdrehmelders 3 verbunden. Im Rotor 8 wird dadurch eine Fehlerspannung induziert, die von seinem Drehwinkel abhängt. Der Rotor 8 ist über ein Getriebe 9 mit der Welle eines Gleichstrommotors 4 gekuppelt, der eine Spindel eines Werkzeugschlittens od. dgl. antreibt.

Durch phasenrichtige Gleichrichtung erhält man aus der Fehlerspannung unmittelbar Richtung und Größe der Abweichung des Winkelistwertes (Winkellage des Rotors 8) vom vorgegebenen Winkelsollwert (Winkellage des Rotors 5). Die aus dem Empfängerdrehmelder 3 entnommene Fehlerspannung wird zu diesem Zweck über einen Verstärker 11 und Demodulator 12 einem Winkelregler 13 als phasenrichtiges Gleichspannungssignal zugeführt. Stimmt die Winkellage des Rotors 5 mit der Winkellage des Rotors 8 überein, so ist die Fehlerspannung Null und der Winkeiregler 13 erhält kein Signal. Durch den Winkelregler 13 könnte der Gleichstrommotor 4 stets derart gesteuert werden, daß die Fehlerspannung stets gegen Null geht.

Zum Verbessern der Regeldynamik ist dem geschilderten Winkelregelkreis jedoch noch ein Geschwindigkeitsregelkreis unterlagert. Der Geschwindigkeitsregler 14 des Geschwindigkeitsregelkreises erhält seine Führungsgröße vorzeichenrichtig aus einem Frequenz-Spannungsumsetzer 20, in dem die gleichen Pulse, die dem Schrittmotor 1 zugeführt werden, eingeleitet werden. Diese Führungsgröße wird mit einem Istwertsignal verglichen, weiche von einer mit dem Gleichstrommotor 4 gekuppelten Tachometermaschine 10 geliefert wird.. Das vom Winkelregler 13 kommende Signal dient dabei als Korrekturwert für den Geschwindigkeitsregelkreis. Durch das Ausgangssignal des Geschwindigkeitsreglers 14 wird eine an ein Wechselspannungsnetz

angeschlossene Thyristorschaltung 15 ausgesteuert, die ihrerseits den Ankerkreis des konstant erregten Gleichstrommotors 4 speist.

Vorteilhaft hat bei der hier geschilderten Einrichtung der Geschwindigkeitsregler 14 JPD-Verhalten und der Winkelregler 13 JP-Verhalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einrichtung zum Verstärken des von einem elektrischen Schrittmotor abgebbaren Momentes, bei der der Schrittmotor mechanisch mit einem mit Wechselspannung gespeisten Geberdrehmelder und ein drehzahlregelbarer Elektromotor mechanisch mit einem Empfängerdrehmelder gekuppelt ist und das Ausgangssignal der elektrisch zu einer Drehmelderkette zusammengeschalteten Drehmelder den Elektromotor im Nachlaufsinne steuert, d a durch gekennzeichnet, daß dem Eingang des Schrittmotors (1) ein Puls-Spannungsumsetzer (20) parallel geschaltet ist, dessen Ausgangssignal als Führungsgröße dem Drehzahlregler (14) des Elektromotors (4) zuführbar ist und daß das Ausgangssignal der Drehmelderkette als zusätzliche Korrekturgröße dem Drehzahlregler (14) aufgeschaltet ist, der seinerseits eine den Elektromotor speisende Thyristorschaltung (15) aussteuert.