DE1947721A1

DE1947721A1 - Sewing machine drive

Info

Publication number: DE1947721A1
Application number: DE19691947721
Authority: DE
Inventors: Manfred Hepperle
Original assignee: GEORGII KOBOLD ELEKTROMOTOREN
Current assignee: GEORGII KOBOLD ELEKTROMOTOREN
Priority date: 1969-09-20
Filing date: 1969-09-20
Publication date: 1971-04-08

Abstract

The electric motor is fitted with a disc brake on its main rotor and switching to reverse the polarity of drive current. When the motor is stopped the current is reversed and the motor brings its rotor back to a pre-set position for the seamstress to start the next sewing movement.

Description

Antriebsvorrichtung Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für eine am Ende eines Arbeitsspiels in einer vorbestimmten Stellung stillzusetzenden Maschine, insbesondere-eine in einer bestimmten Winkellage ihrer Antriebswelle stillzusetzende Nähmaschine, mit einem Drehstrommotor, einer Einrichtung zur Erzeugung einer Annäherungsdrehzahl und einer Bremse, Weyen der sowohl in den bewegten Teilen der angetriebenen Maschine als auch den rotierenden Teilen der Antriebsvorrichtung enthaltenen kinetischen Energie ist es in der Regel nicht möglich, die Positionierung, das heißt die Stillsetzung der Maschine in einer bestimmten Stellung der sich bewegenden Teile relativ zu den unbewegten Teilen, von der Arbeitsdrehzahl aus vorzúnehmen. Vielmehr ist es erforderlich, zunächst auf eine wesentlich unter der Arbeitsdrehzahl liegende Ännäherungsdrehzahl überzugehen und von dieser aus die Positionierung durchzuführen.Drive device The invention relates to a drive device for one to be stopped at the end of a work cycle in a predetermined position Machine, in particular one that is to be shut down in a certain angular position of its drive shaft Sewing machine, with a three-phase motor, a device for generating an approach speed and a brake, Weyen’s both in the moving parts of the driven machine as well as the rotating parts of the drive device contained kinetic Energy, it is usually not possible to position, that is, to stop of the machine in a certain position of the moving parts relative to the unmoved parts, to be carried out from the working speed. Rather, it is necessary initially to an approach speed that is significantly below the working speed and to carry out the positioning from this point.

Bei einer bekannten Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art wird die Annäherungsdrehzahl durch eine Polumschaltung des Drehstrariunotors erreicht. Nachteilig ist hierbei, daß die Annäherungsdrehzahl für viele Fälle noch zu hoch liegt und daß die Ausnutzung des Drehstrommotors vermindert ist. Bei einer anderen bekannten Antriebsvorrichtung wird die Annäherungsdrehzahl mittels eines vam Drehstrommotor angetriebenen Untersetzungsgetriebe erzeugt, wobei die Abtriebswelle mittels einer elektromagnetischen Kupplung wahlweise direkt an die Motorwelle oder an die Abtriebswelle des Untersetzungsgetriebes angekuppelt werden kann. Nachteilig; ist hierbei in erster Linie ebenso wie bei Verwendung.eines p-uinschaltbaren Motors, daß die Annäherungsdrehzahl in einem festen Verhältnis zur Arbeitsdrehzahl steht, also nicht den sich unter Umständen ändernden Erfordernissen angepaßt werden kann. Es ist zwar auch eine Antriebsvorrichtung bekannt, bei der das Verhältnis zwischen Arbeits- und Annäherungsdrehzahl verändert werden kann. Hier wird ein schlupfqeregeltes Kupplungs-Bremssystem verwendet. Nachteilig ist hierbei in erster Linie die starke Abhängigkeit der Betriebsverhältnisse vom verschleiß sowie der erhebliche Aufwand,um die gewünschte Schlupfdrehzahl möglichst lastunabhangig zu halten.In a known drive device of the type mentioned above the approach speed is achieved by changing the pole of the three-phase motor. The disadvantage here is that the approach speed is still too high for many cases lies and that the utilization of the three-phase motor is reduced. With another known drive device, the approach speed by means of a vam three-phase motor Driven reduction gear generated, the output shaft by means of a electromagnetic coupling either directly to the motor shaft or to the output shaft the reduction gear can be coupled. Disadvantageous; is here in the first place Line as well as when using a p-switchable motor that the approach speed is in a fixed ratio to the working speed, i.e. not the ones below Circumstances can be adapted to changing requirements. True, it is also a propulsion device known, in which the ratio between working and approaching speed changes can be. A slip-controlled clutch-brake system is used here. Disadvantageous is primarily the strong dependency of the operating conditions on the wear and tear as well as the considerable effort required to achieve the desired slip speed to be kept independent of the load.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die es bei einem verhältnismäßig geringen Aufwand ermöglicht, das Verhältnis zwischen Annäherungsdrehzahl und Arbeitsdreh zahl zu verändern und es gestattet, so niedrig liegende Annäherungsdrehzahlen zu wählen, daß eine hohe Genauigkeit der Positionierung erreicht werden kann. Ausgehend von einer Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Einrichtung zur Erzeugung der Annäherungsdrehzahl ein Scheibenläufermotor vorgesehen ist.The invention is based on the object of a drive device of the type mentioned to create it at a relatively low Effort enables the ratio between approach speed and working speed number to change and it allows to approach speeds as low as possible choose that high positioning accuracy can be achieved. Outgoing of a drive device of the type mentioned at the beginning is this According to the invention, the object is achieved in that as a device for generating the approximate speed a pancake motor is provided.

Ein Scheibenläufermotor besitzt ein hohes Drehmoment bei kleinen Drehzahlen, wobei die niedrigste Drehzahl unterhalb einer Umdrehung pro Minute liegen kann. Er besitzt eine kurze elektrische Ansorechzeit, hohe Raschleunigungswerte, einen grossen Drehzahl-Regelbereich von beispieslweise l:lO0 und eine hohe Kurzzeitbelastbarkeit, während deren ein Drehmoment mit dem etwa fünffachen bis zehnfachen Wert des Nenndrehmomentes erreicht wird.A disc motor has a high torque at low speeds, the lowest speed can be less than one revolution per minute. It has a short electrical response time, high rapid acceleration values, a large speed control range of for example 1: 100 and a high short-term load capacity, during which a torque with about five to ten times the value of the nominal torque is achieved.

Die Vorteile der erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung lassen sich an den Möglichkeiten erkennen, die die Antriebsvorrichtung in Verbindung mit einer Nähmaschine bietet. Hier kann beispielsweise für den Langsamnähgang mit einet Pedal die Drehzahl von 0 bis zu einer Maximaldrehzahl, die der höchsten Annäherungsdrehzahl entspricht, stufenlos gewählt werden. In gleicher Weise ist die Nachdrehgeschwindigkeit in weiten Grenzen einstellbar. Dabei kann die Drehzahl stufenweise geändert werden, das heißt, es kann mit verschiedenen Drehzahlen zum Beispiels die Annäherung durchgeführt und dann ein Abschneidevorgang eingeleitet werden. Durch Umpolen der Anker spannung und damit der Drehrichtung des Scheibenläufermotors kann auch auf einfache Weise ein Rückdrehvorgang verwirklicht werden, der in manchen Fällen erforderlich ist. Während des Bremsvorgangs kann durch-einen Kurzschluß der Ankerwicklung des Scheibenläufermotors der Drehzahlübergang beschleunigt werden.The advantages of the drive device according to the invention can be recognize by the possibilities that the drive device in connection with a Sewing machine offers. Here, for example, you can use a pedal for slow sewing the speed from 0 to a maximum speed, that of the highest approach speed can be selected continuously. The post-rotation speed is the same adjustable within wide limits. The speed can be changed in stages, that is, it can be done with different speeds for example the approximation and then a cutting process can be initiated. By reversing the armature voltage and thus the direction of rotation of the pancake motor can also be done in a simple manner a reverse rotation process can be realized, which is required in some cases. During the braking process, a short circuit in the armature winding of the disc motor the speed transition can be accelerated.

Einen besonders einfachen Aufbau der Antriebsvorrichtuna erhält man dann, wenn man die Ankerscheibe des Scheibenläufermotors auf die Rotorwelle des Drehstrommotors setzt.A particularly simple structure of the drive device is obtained when you place the armature disk of the disc motor on the rotor shaft of the Three-phase motor sets.

Um trotz Verwendung eines Drehstrommotors, der nicht ständig läuft und mittels einer Kupplung an die Abtriebswelle angekuppelt wird, eine hohe Schalthäufigkeit zu erreichen, ist bei einer bevorzugten Ausführungsforin eine Fremdbelüftung vorgesehen.To despite the use of a three-phase motor that does not run constantly and is coupled to the output shaft by means of a coupling, a high switching frequency To achieve this, an external ventilation is provided in a preferred embodiment.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines auf der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert.The invention is illustrated below with reference to one of the drawings Embodiment explained in detail.

Es zeigen: Fig. 1 eine teilweise im Längsschnitt dargestellte Ansicht des Ausführungsbeispiels, Fig. 2 ein Drehzahl-Zeit-Diagramm eises Arbeitsspiels mit veränderbaren Arbeitsbereichen.The figures show: FIG. 1 a view partially shown in longitudinal section of the exemplary embodiment, FIG. 2 is a speed-time diagram of ice working cycle with changeable work areas.

Eine als Ganzes mit 1 bezeichnete Antriebsvorrichtung besitzt einen als Ganzes mit 2 bezeichneten Drehstrommotor mit Kurzschlußläufer. :iit dem Drehstrommotor 2 ist eine elektrisch steuerbare Magnetbremse zusammengebaut. Diese Magnetbrense ist in bekannter Weise ausgebildet und daher nicht dargestellt. Ferner besitzt die Antriebsvorrichtung leine Fremdbelüftung, die ein Lüfterrad und einen dieses antreibenden rotor aufweist. Diese Fremdbelüftung ist ebenfalls in bekannter Weise ausgebildet und deshalb nicht dargestellt, Auf seinem der Fremdbelüftung abgekehrten' freien Wellenende 3 ist. die eisenlose Ankerscheibe 5 eines als-Ganzes mit 4 bezeichneten Scheibenläufermotors drehfest und axial unverschiebbar angeordnet. Die Ankerscheibe 5 ragt in einen Luftspalt 6 in Form eines Ringschlitzes, der einerseits von einem Dauermagneten 7 und andererseits von einara scheibenförmigen Polteil 8 begrenzt ist, wodurch im Luft spalt 6 ein axiales magnetfeld vorhanden ist, Das Polteil 8 ist an seinem äußeren Rand auf der dem Dauermagneten zugekehrten Seite mit einem ringförmigen Vorsprung 8' versehen, der den magnetischen Rückschluß ergibt.A drive device designated as a whole by 1 has a as a whole with 2 designated three-phase motor with squirrel cage rotor. : iit the three-phase motor 2 an electrically controllable magnetic brake is assembled. This magnetic lens is designed in a known manner and is therefore not shown. Furthermore, the Drive device leine external ventilation that has a fan wheel and one that drives it rotor has. This external ventilation is also designed in a known manner and therefore not shown, on its' free ventilation turned away from the external ventilation Shaft end 3 is. the ironless armature disk 5 of a designated as a whole with 4 Disc motor rotatably and axially immovable. The armature disk 5 protrudes into an air gap 6 in the form of an annular slot, which on the one hand by a permanent magnet 7 and, on the other hand, by a disk-shaped pole part 8 is limited, whereby an axial magnetic field is present in the air gap 6, The Pole part 8 is at its outer edge on the side facing the permanent magnet provided with an annular projection 8 ', which gives the magnetic yoke.

Der Strom für die Ankerscheibe 3 wird über Kohlebürsten 9 zugeführt, deren alter in einem lagerschildartig ausgebildeten Deckel befestigt sind.The current for the armature disk 3 is supplied via carbon brushes 9, whose age are fixed in a cover designed like a bearing plate.

Der Scheibenläufermotor 4 wird mit Gleichstrom gespeist.The pancake motor 4 is fed with direct current.

In die Zuleitung zu den Kohlebürsten 9 ist ein der Einstellung der Drehzahl dienender, nicht dargestellter Vorwiderstand veränderbarer Grösse sowie ein ebenfalls nicht dargestellter Polwendeschalter gelegt, mittels dessen die Drehrichtung des Scheibenläufermotors 4 umgekehrt werden kann. Die Schalt- und Stellfunktionen können auch kontaktlos mit Halbleiterelementen erzeugt werden.In the supply line to the carbon brushes 9 is a setting of the Speed serving, not shown series resistor of variable size and a pole reversing switch, also not shown, is placed, by means of which the direction of rotation of the pancake motor 4 can be reversed. The switching and setting functions can also be produced without contact with semiconductor elements.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Arbeitsspiel entspricht die Strecke A-B dem Beschleunigungsvorgang, wenn die Antriebsvorrichtung und die von ihr angetriebene «4Maschine vom Stillstand aus durch Einschalten des Drehstrommotors 2 beschleunigt wird. Der Bereich, in den der Hochlaufvorgang mit Hilfe des Scheibenläufermotors 4 beliebig gewählt werden kann, ist schraffiert dargestellt. An seinen Ecken stehen die Buchstaben C', D!, D und C. In diesem Bereich kann also beispielsweise langsam genäht werden, wobei zwischen der Minimaldrehzahl nmin und der Maximaldrehzahl nmax ein stufenloser Betrieb möglich ist.In the work cycle shown in FIG. 2, the distance corresponds A-B the acceleration process when the drive device and that driven by it «4Machine is accelerated from a standstill by switching on the three-phase motor 2 will. The area in which the run-up process is carried out with the help of the pancake motor 4 can be chosen arbitrarily is shown hatched. Stand at its corners the letters C ', D !, D and C. In this area, for example, slow sewn with between the minimum speed nmin and the maximum speed nmax a stepless operation is possible.

Von jeder Drehzahl zwischen nmin und nmax aus kann der Hochlauf bis zur Arbeitsdrehzahl na durch Einschalten des Drehstrawnotors 2 vollendet werden, wobei die Drehzahlzunahme mit der Steigung der Linie A - B erfolgt.From any speed between nmin and nmax, the run-up can be up to can be completed at the working speed na by switching on the twist motor 2, where the increase in speed takes place with the slope of the line A - B.

Nach Beendigung des Arbeitsvorganges (Strecke B - E in Fig. 2) wird der Drehstrommotor2 abgeschaltet und der Bremsvorgang eingeleitet. Dieser kann durch Gleichstromerregung des Drehstrommotors 2,mechanische Bremsung mit der Magnetbremse, durch Kurzschließen der Ankerscheibe 5 des Scheibenläufermotors 4 oder eine Kombination von zwei oder allen drei dieser Möglichkeiten erfolgen. Bei -Erreichung der Annährungsdrehzahl, die zwischen nmax und nmin einstellbar ist, wird die Bremswirkung aufgehoben, der Scheibenläufermotor 4 dreht die Welle der Antriebsvorrichtung bis in eine vorgeschriebene Position weiter und wird dann abgeschaltet. Gleichzeitig wird die Magnetbremse wirksam gemacht, wodurch die Antriebsvorrichtung und die von ihr angetriebene Maschine zum sofortigen Stillstand gebracht wird. Vorzugsweise arbeitet die Bremse nach dem Ruhestromprinzip (Dauermagnet- oder Federdruckbremse), so daß bei Stillstand der Antriebsvorrichtung der Drehstrommotor 2, der Scheibenlaufmotor 4 und die Magnetbremse vom Netz getrennt ist. Anschließend lüfter die Bremse wieder selbsttätig. Der Bereich, in dem der Verlauf des Bremsvorgangs -mit Hilfe des Scheibenläufermotors 4 beliebig gewählt werden kann, ist in Fig. 2 ebenfalls schraffiert dargestellt und durch die Buchstaben F, G, G', F an seinen Ecken gekennzeichnet.After completion of the work process (route B - E in Fig. 2) the three-phase motor2 is switched off and the braking process is initiated. This can go through DC excitation of the three-phase motor 2, mechanical braking with the magnetic brake, by short-circuiting the armature disk 5 of the pancake motor 4 or a combination by two or all three of these possibilities. When reaching the approximate speed, which can be set between nmax and nmin, the braking effect is canceled Disc motor 4 rotates the shaft of the drive device up to a prescribed one Position and is then switched off. The magnetic brake is activated at the same time made, whereby the drive device and the machine driven by it to immediate standstill is brought. The brake preferably works according to the closed-circuit principle (Permanent magnet or spring pressure brake), so that when the drive device is at a standstill the three-phase motor 2, the disc motor 4 and the magnetic brake are disconnected from the mains is. Then the brake is automatically released again. The area in which the Course of the braking process - with the help of the pancake motor 4 selected as desired can be, is shown in Fig. 2 also hatched and by the letters F, G, G ', F marked at its corners.

Eine stufenweise Stillsetzung nach der strichpunktierten Linie J - K - L - ;M ergibt sich, wenn mit zwei Annäherungsdrehzahlen gearbeitet wird, wobei J - K beispielsweise die eigentliche Annäherungsdrehzahl ist, während L M zum Beispiels die Schneidedrehzahl für eine Abschneidevorrichtung ist.A gradual shutdown according to the dash-dotted line J - K - L -; M results when working with two approach speeds, where For example, J - K is the actual approach speed, while L M is for example the cutting speed for is a cutter.

Für den Rückdrehvorgang wird der Scheibenläufermotor umgepolt. Es läßt sich dann wieder innerhalb der Drehzahlgrenzen dieses Motors jede beliebige RUckdrehgeschwindigkeit einstellen. Ebenso ist ein stufenförmiger Drehzahlverlauf, zum Beispiel entsprechend der LinieN - R - P möglich. Selbstverständlich kann auch der Drehstrommotor 2 für Rückwärtsbetrieb mit voller Arbeitsdrehzahl eingeschaltet werden.The polarity of the disc motor is reversed for the reverse rotation process. It can then be any again within the speed limits of this motor Set reverse speed. There is also a stepped speed curve, for example according to the line N - R - P possible. Of course you can too the three-phase motor 2 switched on for reverse operation at full working speed will.

Claims

Patent claims:

Drive device for one end of a work cycle in one machine to be shut down in a predetermined position, in particular one in a specific position Angular position of your drive shaft to be shut down sewing machine, with a three-phase motor, means for generating an approach speed and a brake thereby characterized in that a disk is used as the device for generating the approximate speed rotor motor (4) is provided.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the armature disk (5) of the disc motor (4) on the rotor shaft (3) of the three-phase motor (2) sits.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the pancake motor (4) is assigned a device for controlling its armature current is.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized by a known external ventilation device.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the brake in a manner known per se as an electrically controllable magnetic brake is trained.

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