DE1763645B2 - Solldrehzahl-stellgleid fuer kupplungsmorotantrieb - Google Patents

Description

I 763 645

derartigen Antrieben entspricht. Im Anfangsteil des Fig, I einen Schnitt durch ein Solldrehzahl-Stell-Verstellbereichs steigt die Spannung an der Sekundär- glied nach der Erfindung gemäß der Linie I-I nach

spule relativ langsam an, während später ein ver- Fig, 2, hältnismüßig steiler Spannungsanstieg erfolgt, Diese

Fig, 2 eine Draufsicht auf das SolIdrehzahl-Stcll-

Charakteristik ist für Positionierantriebe besonders 5 glied nach Fi g. I,
günstig, weil sie im unteren Drehzahlbereich eine F i g. 3 ein schematisches Blockschaltbild einer mit feinfühlige Drehzahsteuerung erlaubt, dagegen im dem Solldrehzahl-Stellglied nach der Erfindung ausBereich höherer Drehzahlen ein rasches Hochfahren gestatteten Steuerung und

bzw. Abbremsen gestattet. Beim Schubtrafo stehen Fig. 4 schemalisch ein Blockschaltbild einer mit

lcrner Primär- und Sekundärspannung in einer vor- io dem Solldrehzahl-Stellglied nach der Erfindung ver-

bistimmten, vom Verstellweg praktisch unabhängi- sehenen Regelung.

gen gegenseitigen Phasenbeziehung. Diese bei der be- Das insgesamt mit 1 bezeichnete Solldrehzahlkannten Steuerung der Speisespannung von Glüh- Stellglied gemäß den F i g. 1 und 2 weist zwei Magnetlampen völlig belanglose Eigenschaft spielt vorliegend kerne 2, 3 auf, die, wie bei Schubtransformatoren beeine wichtige Rolle, weil dadurch einer Schwingnei- 15 kannt (deutsche Patentschrift 856 021), beide im gung des angeschlossenen Regelkreises für alle Siel- Ε-Schnitt ausgeführt und aus Dynamoblech lamellungen des Solldrehzahl-Stellgliedes auf einfache liert sind. Der Mittelschenkel des Magnetkerns 2 trägt Weise begegnet werden kann. Da Phasenverzerrun- eine Primärspule 4, der Mittelschenkel des Magnetgen vermieden sind, hat der Regelkreis eine hervor- kerns 3 eine Sekundärsp'i'e 5. Die Magnetkerne 2, 3 ragende Stabilität. _ao sitzen miteinander fluchvnd in nichtmagnetischen Darüber hinaus ist es auch bekannt, durch Linear- Gehäuseteilen 6 bzw. 7. Die einander zugekehrten bewegung veränderbare Induktivitäten als Geber in Stirnseiten der Schenkel der Magnetkerne 2, 3 sind Regelanordnungen einzusetzen, wobei entweder im plangeschliffen. Die Spulen 4, 5 haben zweckmäßig einen Zweig einer Brückenschaltung eine Reaktanz- gleiche Windungszahlen.

spule liegt, deren induktiver Blindwiderstand durch 25 In dem Gehäuseteil 6 sind zwei Führungsunterschiedlich weites Einschieben des Spulenkerns bolzen 8, 9 fest angebracht. Die vorstehenden Enden geändert wird (Fig. 1 und 2 der USA.-Patentschrift der Führungsbolzen greifen mit Gleitsitz in ent-3331285) oder wobei die magnetische Kopplung sprechende Bohrungen der Gehäuseteile7, von denen zwischen Primär- und Sekundärspule eines Trans- in F i g. 1 nur eine bei 10 veranschaulicht ist. Die formators durch verschieden starkes Einfahren des 30 Gehäuseteile 6, 7 besitzen ferner jeweils vier paar-Spulenkerns beeinflußt wird (F i g. 3 und 4 der weise miteinander ausgerichtete, durchgehende Boh-USA.-Patentschrift 3 334 285, französische Patent- rungen 11 bzw. 12. Jedes der Bohrungspaare 11, 12 Schriften 1 267 674 und 1 346 394). Im ersten Fall ist nimmt eine Schrauben-Zugfeder 13 bis 16 auf. In die eine gesonderte, aufwendige Hochfrequenzspeisung voneinander abgekehrten Stirnflächen der Gehäuseerforderlich, wenn nicht Spulen mit extrem großem 35 teile 6, 7 sind je zwei Nuten 17 bzw. 18 eingearbeitet. Raumbedarf in Kauf genommen werden. Außerdem In jede der Nuten ist ein Haltestab 19 bzw. 20 einander* sich in unerwünschter Weise die Phase des gelegt. In Abkröpfungen der Haltestäbe 19, 20 sind Ausgangssignals der Brücke in Abhängigkeit von der die gegenüberl Agenden Enden der Zugfedern 13 bis Bewegung des Spulenkerns. Bei der zweiten Alter- 16 eingehängt.

native ist nur ein begrenzter Regelbereich möglich, 40 Das Gehäuseteil 7 trägt an der vom Magnetkern 3

weil der Luftspalt und auch der Eisenquerschnitt abliegenden Stirnseite eine Gelenkgabel 21, die über

nicht beliebig weit verändert werden können. Außer- ein geeignetes Gestänge 22 mit einem Betätigungs-

derri ist es praktisch unmöglich, für eine definierte organ, beispielsweise einem Fußpedal 23, verbunden

Nullstellung zu sorgen. sein kann (F i g. 3 und 4).

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist jeder 45 In der in F ig. 1 veranschaulichten Betriebsstellung, der Magnetkerne in einem nichtmagnetischen Ge- in der die einander zugekehrten Enden der Schenkel häuseteil untergebracht; diese Gehäuseteile werden der Magnetkerne 2,3 luftspaltlos aneinander anvon Vorspannfedern federnd zusammengehalten und liegen, is,t der Kopplungsgrad zwischen den Spulen mittels eines Betätigungsorgans gegen die Kraft der 4,5 praktisch gleich 1. Wird die Primärspule 4 mit Vorspannfedern um einstellbare Beträge auseinander- 50 einer vorgegebenen Spannung erregt und haben die gedrückt. Mit steigendem Abstand sinkt der Kopp- Spulen 4, 5 gleiche Windungszahlen, wird in der lungsgrad, dementsprechend nimmt die in der Sekun- Sekundr^rspule 5 praktisch die gleiche Spannung indudärspule induzierte Spannung ab. ziert. Wird dagegen das Gehäuseteil 7 entgegen der Die Magnetkerne sind vorteilhaft E-Schnitt-Kerne, Kraft der Zugfedern 13 bis 16 vom Gehäuseteil 6 deren einander zugekehrte freie Stegenden plan- 55 entfernt, ergibt sich zwischen den Magnetkernen 2, 3 geschliffen sind und auf deren Mittelsteg die Spulen ein Luftspalt von einstellbarer Abmessung. Der sitzen. E-Schnitt-Kerae haben einen besonders klei- Kopplungsgrad nimmt ab. Die in der Sekundärspule 5 nen Raumbedarf. Durch den Planschliff kann für eine induzierte Spannung sinkt; sie nimmt mit dem gegendefinierte Nullstellung gesorgt werden. Das Kleben seitigen Abstand der Magnetkerne 2,3 stetig und der Kerne in der Nullstellung liefert einen Druck- 60 exponentiell ab.

punkt, der gegen unbeabsichtigtes Verstellen sichert. Anwe.tdungsmögüchkeiten des Solldrehzahl-Stell-Dies ist besonders günstig, wenn die Verstellung der gliedes 1 sind in den F i g. 3 und 4 in Form von Magnetkerne Wjer ein Gestänge von einem Fußpedal Blockschaltbildern schematisch angedeutet, aus steuerbar ist. Bei der Anordnung nach F i g. 3 ist an die Primär-Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten 6g spule 4 eine Spannungsquelle 30 angeschlossen, die der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Be- eine Wechselspannung konstanter Amplitude abgibt. Schreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung Ein mittels des Stellgliedes 1 einstellbarer Teil der mit den Zeichnungen. Es zeigt Wechselspannung gelangt von der Sekundärspule 5

als Eingangsspannung an eine Steuerschaltung 31, an deren Ausgänge die elektromagnetisch betätigte Kupplung 32 und die ebenfalls elektromagnetisch betätigte Bremse 33 des im übrigen nicht veranschaulichten Kupplungsmotors angeschlossen sind. Die Steuerschaltung 31 kann zweckmäßig derart ausgelegt sein, daß sie die Kupplung und die Bremse in periodischem Wechselspiel wirksam macht (vgl. hierzu die britische Patentschrift 910 884), wobei das Verhältnis zwischen dem Integral des Kupplungsstromes und dem Integral des Bremsstromes von der mittels des Stellgliedes 1 eingestellten Amplitude der der Steuerschaltung 31 zugeführten Steuerspannung abhängt. Statt Kupplung 32 und Bremse 33 in Abhängigkeit von der Steuerspannung des Solldrehzahl-Stellgliedes 1 zu beeinflussen, könnte auch die Kupplung 32 allein gesteuert werden.
F i g. 4 veranschaulicht den Einsatz des Stell-

gliedes 1 in einem Regelkreis. Statt an eine konstante Wechselspannung ist die Primärspule 4 des Stellgliedes 1 in diesem Fall an den Ausgang eines Drehzahlmeßgliedes 36 angeschlossen, das eine von der

S Drehzahl der Abtriebswelle des Kupplungsmotors abhängige Wechselspannung liefert. Die Sekundärspule S des Stellgliedes 1 ist mit dem Eingang einer Regelschaltung 37 verbunden, die ähnlich wie bei der Schaltungsanordnung nach F i g. 3 die Kupplung 32

ίο und die Bremse 33 wechselweise und in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Stellgliedes 1 betätigt. Das Stellglied 1 erlaubt die Vorgabe einer Solldrehzahl, die mit der vom Meßglied 36 ermittelten Istdrehzahl verglichen wird.

Es versteht sich, daß dem Stellglied 1 ein Oleichrichter nachgeschaltet wird, wenn die Steuerschaltung 31 bzw. die Regelschaltung 37 als Eingangssignal eine Steuergleichspannung benötigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 mehrere tausend Mal über seinen gesamten Verstell- Patentansprüche: weg bewegt wird, weil täglich 2000 und mehr Nähte auf der Maschine hergestellt werden. Die Folge davon ist, daß das Potentiometer oft ausfällt und ersetzt

1. Solldrehzahl-Stellglied mit geradliniger Be- 5 werden muß, was zu unliebsamen Produktionsverwegungsrichtung für einen elektrischen Positio- zögerungen und -ausfällen führt. Entsprechende Männierantrieb, der einen Kupplungsmotor mit gel treten auf, wenn der Antrieb für Spulenwickelelektromagnetisch betätigter Kupplung und maschinen und ähnliche Maschinen eingesetzt wird, elektromagnetisch betätigter Bremse aufweist, von bei denen der Antrieb in häufigem Wechsel hochgedenen mindestens die Kupplung in Abhängigkeit io fahren und wieder abgebremst werden muß.

von einer mittels des Solldrehzahl-Stellgliedes Es ist ferner bekannt, als Sollwertgeber für Steue-

vorgegebenen Steuerspannung wirksam gemacht rungen von Fördermaschinen- und Bahnantrieben isi, gekennzeichnet durch die Verwen- Drehtransformatoren zu verwenden, die in Abhängigdung eines an sich bekannten Übertragers, der keit von einer Drehverstellung eine stufenlos ändereine durch eine Wechselspannung beaufschlagte 15 bare Sollwertspannung liefern (deutsche Auslege-Primärspule (4) und eine an die drehzahlbestim- schrift 1 083 404 und Zeitschrift »Elektrische Bahmende Schaltung (31, 37) des Antriebes an- nen«, 1959, S. 241 bis 245). Bei der Verstellung eines geschlossen Sekundärspule (5) aufweist, die auf Drehtransformators ändert sich neben der Aplitude getrennten Magnetkernen (2, 3) sitzen, welche aber auch die Phasenlage der Sekundärspannung zur einander spiegelsymmetrisch zu einer zwischen 20 Primärspannung, was zu unerwünschten Schwingunden Magnetkernen verlaufenden Trenneber.e gen innerhalb eines angeschlossenen Regelkreises fühgegenüberstehenden und deren gegenseitiger Ab- ren kann. Bei einem für Positionierantriebe allenstand durch Relativbewegung in Richtung der falls in Frage kommenden einphasigen Drehtransformiteinander zusammenfallenden Achsen von mator ist ferner die Amplitude der Sekundärspan-Primär- und Sekundärspule verstellbar ist. 25 nung proportional dem Kosinus des Verstellwinkels.

2. Stellglied nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Ein solcher Verlauf ist für die meisten Steuerungen zeichnet, daß jeder der Magnetkerne (2,3) in und Regelungen unbrauchbar, weil normalerweise einem nichonagnetischen Gehäuseteil (6, 7) der Wunsch besteht, den Antrieb zunächst feinfühuntergebracht ist unrl daß ^ie Gehäuseteile von lig, langsam anlaufen zu lassen und dann schnell Vorspannfedern (13 bis 16) federnd zusammen- 30 hochdrehen zu können. Zwar ist es möglich und begehalten und mittels eines Betätigungsorgans kannt (deutsche Auslegeschrift 1 083 404), durch ge-(21, 22, 23) gegen die Kraft der Vorspannfedern eignete Formerschaltungen dem mit Drehtransformaum einstellbare Beträge auseinanderrückbar sind. tor ausgestatteten Sollwertgeber eine vom Kosinus-

3. Stellglied nach Anspruch 2, dadurch gekenn- verlauf abweichende Charakteristik zu geben. Dazeichnet, daß die Magnetkerne (2, 3) E-Schnitt- 35 durch wird jedoch der bei einem Drehtransformator Kerne sind, deren einander zugekehrte freie Steg- ohnehin schon hohe Aufwand veiter vergrößert,
enden plangeschliffcn sind und auf deren Mittel- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein steg die Spulen (4, 5) sitzen. Solldrehzahl-Stellglied für Kupplungsmotorantriebe

4. Stellglied nach Anspruch 2 oder 3, dadurch zu schaffen, das bei wesentlich höherer Lebensdauer gekennzeichnet, daß die Verstellung der Magnet- 40 als Potentiomcterstellglied ein feinfühliges und gekerne (2, 3) über ein Gestänge (22) von einem naues Einfahren in die gewünschte Position erlaubt. Fußpedal (23) aus steuerbar ist. Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß gelöst durch die Verwendung eines an sich bekannten Übertragers,

45 der eine durch eine Wechselspannung beaufschlagte

Primärspule und eine an die drehzahlbestimmende

Schaltung des Antriebes angeschlossene Sekundärspule aufweist, die auf getrennten Magnetkernen sitzen, welche einander spiegelsymmetrisch zu einer

Die Erfindung bezieht sich auf ein Solldrehzahl- 50 zwischen den Magnetkernen verlaufenden Trenn-Stel'glied mit geradliniger Bewegungsrichtung für ebene gegenüberstehen und deren gegenseitiger Abeinen elektrischen Positionierantrieb, der einen stand durch Relativbewegung in Richtung der mit-Kupplungsmotor mit elektromagnetisch betätigter einander zusammenfallenden Achsen von Primärteremse aufweist, von denen mindestens die Kupp- und Sekundärspule verstellbar ist.
lung in Abhängigkeit von einer mittels des Solldreh- 55 Ein derartiger Übertrager ist als Schubtransforma- zahl-Stellgliedes vorgegebenen Steueispannung wirk- tor an sich bekannt (s. zum Beispiel die deutsche sam gemacht ist. Eint derartige Anordnung ist be- Patentschrift 856 021). Er wurde bisher zum Steuern kannt. der Spannung für Stromverbraucher, insbesondere

Als Solldrehzahl-Stellglieder von elektrischen An- Glühlampen, in explosionsgefährdeten Räumen oder trieben der genannten Art werden allgemein Poten- 60 unter Wasser verwendet. Dabei ist die Primärspule tiometer verwendet, an denen eine Bezugsspannung an die Speisspannungsquelle angeschlossen, während anliegt, von der ein mittels des Potentiometerschlei- der Stromverbraucher aus der Sekundärspule mit fers einstellbarer Teil als Steuerspannung abgegriffen einer vom eingestellten gegenseitigen Abstand der wird (vgl. z.B. USA.-Patentschrift 3 160128). Wicklungen abhängigen Spannung gespeist wird. Er-Solche Potentiometer sind in der Praxis häufig einem 65 findungsgemäß wurde erkannt, daß sich ein solcher sehr hohen Verschleiß ausgesetzt. Wird der Antrieb Schubtrafo als Solldrehzahl-Stellglied für Positionierz. B. für eine Industrienähmaschine benutzt, kann es antriebe besonders gut eignet. Er wird geradlinig bedazu kommen, daß der Potentiometerschleifer täglich tätigt, was dem normalen Stellbewegungsverlauf bei