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Steuerung für eine elektromagnetische 13remsvorri chtunfr Die Erfindung
betrifft eine Steuerung fär eine elektromagnetische Bremsvorrichtung mit mindestens
einer Bremsmagnetwicklung, deren Erregung den Bremsvorgang auslöst, und ari die
eine erste Stromquelle für einen schnellen Feldaufsau und rJesJebenenfalls eine
zweite Stromquelle anschliesshar ist, insbesondere zum völligen Abbremsen einer
Last, vorzugsweise zum Abbremsen eines Webstuhls, ab einer vorbestimmten Stellung
der Last.
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Es ist schon eine derartige Stenerung bekannt geworden (US-Patentschrift
2 692 353 der Anmelderin), bei der zum schnellen Feldaufbau in einer elektromagnetischen
Bremse
einem 1Ialtestrom bein Einschalten der Bremse der Entladestrom
mindestens eines zuvor aufgeladenen Kondensators überlagert wird. Für diesen Kondensator
ist ein Lädeicreis vorgesehen, der stets geschlossen ist und einen verhältnismässig
hohen Ladewiderstand ent,lcil t, der die Poren eines Potentiometers aufweist, welches
einen einstellbaren Vorwiderstand bildet. Nur am Rande sei vermerkt, dass zur Begrenzung
des Haltestroms irn Stromkreis der Bremsma£netwicklung ebenfalls ein als einstellbarer
Vorwiderstand geschaltetes Potentiometer vorgesehen ist.
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Es gibt nun Maschinen, die an eine Steuerung der eingangs erwähnten
Art die Forderung stellen, dass beim Anhalten mindestens bestimmte Maschinenteile
stets eine ganz bestimmte Stellung einnehnen milssen, das heisst, dass die Maschine
beim Abbremsen stets in einer bestimrnten Position zur Ruhe kommt. Beschickt man
aber die Bremsmagnetwicklung stets mit einem Bremsstrom gleicher Stroinstärke /
der Naltepunkt so ist der maschine entweder von ihrer Drehzahl abhängig oder man
nuss. den Einsatzpunkt der elektromagnetischen Bremsvorrichtung der Drehzahl entsprechend
verstellen, was die Verstellung eines Positionsgebers bedingen würde. Bei dem heutzutage
üblichen Einsatz anJelernter Bedienungskräfte stellt dies einen erheblichen Nachteil
dar.
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Der Erfinder lag nun die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung der eingangs
erwähsten Art so zu verbessern, dass sie
trotz einfachen Aufbaus
und einfacher Bedienung an die jeweilige Geschzlindi£keit-der Last so angepasst
werden kann, dass stets ein Annalten der Last an einem bestimmten Haltepunkt gewährleistet
ist. Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die Spannung der
ersten Stromquelle zur Anpassung an die Geschwindigkeit der abzubremsenden Last
einstellbar ist. Bei der einfachsten Ausführungsform der erfindungsgemässen Steuerung
umfasst die erste Stromquelle einen aufladbaren Ladungsspeicher und eine diesen
aufladende, einstellbare Spannungsquelle wobei die Klemmenspannung dieser Spannungsquelle
mittels eines einfachen Potentiometers eingestellt werden kann. Es muss also lediglicil
die Skala des Potentioneters beispielsweise in der Drehzahl eines Webstuhls geeicht
werden, um stets denselben Ilaltepunkt beispielsweise der Kurbelwelle eines Webstuhls
auch bei sich ändernder Webstuhldrehzahl erreichen zAkönnen.
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Wie bereits erwähnt, ist der Ladekreis des durch einen Kondensator
dargestellten Ladungsspeichers der bekannten Schaltung stets geschlossen, d.h. auch
während des Bremsvorgangs, was einen relativ hohen Widerstand im Ladekreis bedingt
und relativ lange Ladezeiten für den Kondensator zur Folge hat. Würde nun ein derartiger
Ladekreis bei einer erfindungsgemässen Steuerung verwendet, so könnte diese bei
schnell aufeinanderfolgenden Bremsvorgängen ein exaktes Anhalten der Last dann nicht
gewährleisten, wenn der Ladungsspeicher noch nicht ausreicnend aufgeladen ist. Es
ist deshalb zwec;rmässig, zwischen Spannungsquelle und Ladungsspeicher
einen
Ladestrom-Torschalter vorzusehen, dessen Steuerung mit derjenigen eines im Stromkreis
der Bremsmagnetwicklung liegenden Brems stro:ntorschalters so verknüpft ist, dass
bei geschlossenem Bremsstromtorschalter der Ladestromtorschalter geöffnet ist, wobei
dieser Bremsstromtorschalter über eine ein Bremssignal führende Steuerleitung steuerbar
ist und diese Steuerleitung den Ausgang einer Und-Schaltun, bildet, an deren Eingänge
Signalleitungen für ein Positionsmeldesignal für die abzubremsende Last und einen
Bremsbefehl angeschlossen sind. Auf diese Weise kann der Widerstand des Ladekreises
relativ klein erhalten werden, so dass der Ladungsspeicher rasch wieder aufgeladen
wird.
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Weitere Einzelheiten und Jjerkmale der Erfindung können den beigefügten
Ansprüchen und oder der folgenden Beschreibung entnommen weiden, die der Erläuterung
von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung dient; es
zeigen: Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer ersten Ausführungsfor der erfindungsgemässen
Steuerun; Fig. 2 ein Diagramm des zeitlichen Potentialverlaufs an einer Bremswicklung,
und Fig. 3 ein detailliertes Schaltbild einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Bremsmagnetwicklung
mit 10 bezeichnet; ihre Anschlüsse sind durch eine Freilaufvorrichtung überbrückt,
die eine Reihenschaltung
aus einer Freilaufdiode 12 und einem Begrenzungswiderstand
111 umfasst. Das eine Ende der Bremsmagnetwicklung So ist über einen Bremsstromtorschalter
16 an Masse gelegt, während das andere Ende über eine als Ganzes mit 18 bezeichnete
Exclusiv-Oder-Schaltung einerseits mit einem einstellbaren Netzteil 20 und andererseits
mit einem Betriebsspannungsnetzteil 22 verbunden ist. Der Ausgang des einstellbaren
Netzteils 20 führt zu einer Reihenschaltung aus einem Ladestromtorschalter 24 und
einem Kondensator 26, dessen vom Ladestromtorschalter abgekehrter Anschluss an Masse
liegt. Der dem Schalter 24 und dem Kondensator 26 gemeinsame Schaltungspunkt 28
ist r:it dem einen Eingang der Oder-Schaltung 13 verbunden.
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Der Bremsstromtorschalter 16 wird über eine Leitung 30 gesteuert,
die mit den Ausgang einer Und-Schaltung 32 verbunden ist und ein Bremssignal führen
kann. An den beiden Eingängen der Und-Schaltung 32 können ein Bremsbefehl und ein
Signal "Positionsmeldung" liegen, wobei der Bremsbefehl beispielsweise von Hand
oder durch eine Fehlermeldung ausgelöst, während das Signal "Positionsmeldung" von
einem Stellungsgeber für die Last hervorgerufen werden kann. Da. einstellbare :etzteil
20 enthält eine Spannungsquelle 202, einer einstellbaren Innenwiderstand 2o4 sowie
einen Spannungsteiler, der sich aus einer Serienschaltung aus einem Potentiometer
206 und einem Festwiderstand 208 zusammensetzt. Der Ausgang des Netzteils 20 ist
mit dem Abgriff des Potentiometers 206 verbunden.
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Die Oder-Schaltung 18 enthält lediglich eine Parallelschaltung aus
zwei Dioden 182 und 184, von denen die letztere
gegebenenfalls entfallen
kann.
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Es ist noch darauf hinzuweisen, dss die Polung der Netztelle 2d und
22 selbstverstendlich auch umgedreht werden kann, Wobei dann lediglich aucti die
Diodenrichtung in der Oder-Schaltung 18 umgekehrt werden rauss. Ausserdem muss bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel der vom Netzteil 20 abgegebe ne Spannung sbetrag
stets grösser als derjenige des Netzteils 22 sein.
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ne stets grösser als derjenige des i-etzteils 22 sein.
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Nach dem Schliessen des Bremsstromtorschalters 16 bezieht die Oder-Schaltung
18 zunächst Strom aus dem Kondensator 26, da bei geschlossenem Schalter 16 der Ladestromtorschalter
24 geöffnet ist. Die Diode 182 verhindert einen Rückstrom in das Betriebsspannungsnetzteil
22. Vor ein der Entladung, des Kondensators 26 ar dieser über den Schalter 24 auf
die Klemmenspannung des Netzteils 20 aufgeladen worden, wobei der Ladevorgang durch
ein den Schalter 24 steuerndes Signal "Laden" ausgelöst wurde, auf dessen Erzeugung
anhand der Fig. 3 noch näher eingegangen erden soll.
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Tn Fig. 2 ist ein Diagramm für die tntladunr und Aufladung des Kondensators
26 dargestellt, wobei mit Up das Potential @ des Netzteils 20 und Uh das Potential
des Netzteils 22 bezeichnet wurde; P hedeutet den eitraum beim Entladen des Kondensators
26 zwischen dem Schliessen des Schalters 16 und dem Zeitpunkt, in der; das Potentlul
zum Schaltpunkt 23 unter das Potential am Ausgang des Netsteils 22 abgesunken ist.
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Mit T1 ist die Ladezeitkonstante für den Kondensator 26 bezeichnet.
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Während eines Bremsvorgangs ist also nach der Zeit P die Spannung
am Kondensater 26 soweit abgesunken, dass nunmehr
ein lialtestrom
aus dem Netzteil 22 über die Oder-Schaltung 18 zur Bremsmagnetwicklung 10 und von
dortüber den Schalter 16 nach iiasse fliesst, so dass sich der Kondensator 26 nicht
weiter entladen kann. Der lialtestrom aus dem Netzteil 22 ist konstant und ausreichend,
die Bremswirkung so lange aufrecht zu erhalten; bis das Signal "Bremsen" am Ausgang
der Schaltung 32 verschwindet.
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Ein zweites Ausfünrungsbeispiel der Erfindung wird in Fig. 3 dargestellt.
Ein Eingabekanal 3oo gestattet, ein Signal "Positionsmeldung" und andere Rückmeldesignale,
Führungsgrössen, Programme, Wahlschaltereingaben und Meldungen von Netz- und Dauteileausfällen
in ein Leitwerk 3o2 einzugeben.
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Aus diesem entspringen auf einer Leitung 304 ein Signal "Vorwärtslauf",
wenn eine elektromagnetische Vorwärtskupplung 306 erregt werden soll, sowie auf
einer Leitung 308 ein Signal "Rückwärtslauf", wenn eine Rückwärtskupplung 310 aktiviert
sein soll. Beide letzterwähnten Signale schliessen einander in dem Sinne aus, dass
nur eines der zwei Signale hoch sein kann, beide Signale jedoch gleichzeitig tief
sein können. Das Verschwinden beider Signale geschieht nur zur Zeit "Positior,smcldung"
zum Zwecke des Bremsen. Die Leitung 304 erreicht über einen Wißerstand 312 die Basis
eines Emitterfolgertnnsistors 1, dessen Kollektor über einen niederohmigen Bedämpfungswiderswand
316 an eine positive Betriebsspannung Uo und dessen Emitter an den Basiseingang
eines Ausgangstransistors 318 gelegt ist.
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Letzterer liest mit seinem Emitter an Nasse, hat aber zwischen seinem
Kollektor und der Spannung Uo die Vorwärtskupplung 3o6 samt einer Freilaufdiode
32o und einem i3egrenzungswiderstand 322 liegen.
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In gleicher Weise wie die Vorwärtskupplung 306 an das Signal "Vorwärtslauf"
angeschlossen ist, wird auch die Rückwärtskupplung 310 durch das Signal "Rückwärtslauf"
gesteuert. Die Lauteile gleichen denen der Vorwärtssteuerung (312 bis 322) und sind
entsprechend mit 412 bis 422 bezeichnet. Die Leitungen 3D4 und 3a3 erreichen überdies
die Eingänge eines Oder-Gatters, das aus Bedämpfungswiderstanden 324,326, Trenndioden
328,330, und einem Ableitwiderstand332 besteht. Der Ausgang des Oder-Gatters führt
an den Eingang eines Inverters cus einen Transistor 3311 und ciiiein Widerstand
336, dessen Ausgang ohne weitere Phasendrehung über einen Impedanzw pdler aus einem
Transistor 533 und einem Widerstand 340 ein Signal "Bremsen" erstellt. Es gilt also
die Boele' sche Beziehung "Bremsen = "Vorwärtalaufen . "Rückwärtslaufen". Oder-Gatter,
Inverter und Impedanzwandler erhalien ihre Spannungsversorgung vorzugsweise aus
einem für das Leitwerk 302 zuständigen Netzteil mit einer Spannungsquelle 342 und
einem Ladungsspeicher 344 zur kurzzeitigen Aufrechterhaltung der Plus-Minus-Spannung
auch nach Ausfall des Netzes.
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Eine das Signal "Bremsen" führende Leitung 346 verzweigt einerseits
an einen Emitterfolger aus einem Basisdämpfungswiderstand 348, einem Transistor
350 und einem Kollektorbedämpfungswiderstand 352, der an eine Betriebsspannung @h
führt; andererseits wird das Signal "Eremsen" zum Eingang eines Inverters (354 bis
358) gebracht, dessen Ausgangssignal "Laden" ist.
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Der Ausgang des letzterwähnten Emitterfolgers (348 bis 352) beaufschlagt
die Basis eines als Bremsstromtorschalter dienenden Ausgangstransistors 360, dessen
Emitter an Masse
liegt und dessen Kollektor zu einer Bremsmagnet
362 führt.
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An den Anschlüssen des Magnets sind eine Freilaufdiede 364 und ein
Begrenzungswiderstand 366 in Serie zu dieser in der üblichen Beschaltung angebracht.
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Zum zweiten Anschluss des Bremsmagneten führen erstens über eine Trenndiode
370 die Betriebsspannung ITh sowie zweitens eine Leitung 372 aus dern gemeinsamen
Schaltungspunkt einer Serienschaltung eines Tyristors 374 mit einem Ladugnsspeicher
376, dessen zweiter Pol an Masse liegt. Während die Katod des Tyristors 374 zum
Ladungsspeicher 376 weist, ist die Anole über einen Begrenzungswiderstand 378 mit
einer 100 V Wechselspannung führenden Klemme der Sekundärseite eines Trenntransformators
380 verbunden. Der Gateeingang des Tyristors fährt über eine Triggerdiode 382 mit
Zündcharakteristik in beiden Richtungen an den Ausgang eines Spannungsteilers aus
einerGleichrichterdilde 384 in Serie mit einem Potentiometer 386 und einem Widerstand
388, der nach Masse fünrt; die Katode der Diode 384 ist mit dem Petentiometer 386,
ihre Anode dagegen an denselben 100 V Wechselspannungsausgung des Trenntransformators
380 verbunden.
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Zwischen Gate und Katode des Tyristors 374 liegt ein Widerstand @@@,
zwischen der dem Gate abgewandten Seite der Triggerdiode 382 und der Katode des
Tyristors 374 aber ist ein Kondensator 392 angebracht. Desweiteren liegen zwei in
Serie @@@@@@@@@@, Widerstande 357, 358 zwischen dem Ausgang des Spannung@@@@@@rs
384 bis 388 und der der dem Gate abgewandten Seite der Triggerdiode 382. Der Mittelabgriff
eines
Spannungsteilers aus den Widerständen 357, 358 führt an den
Kollektor eines Transistors 356, dessen Emitter an Masse und dessen Basis am Ausgang
eines Spannungsteilers 354, 355 liegt. Letzterer hat einen Anschluss an Masse, den
zweiten Anschluss aber an der das Signal "Bremsen" führenden Leitung 346 Der Trenntransformator
380 hat eine Primärwicklung mit Anschlüssen nach 220 bzw. 380 V Wechselspannung.
Dabei liegen zwischen 220 @@@ 0 V Anschluss ein Kondensator 394.
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Eine dritte Wicklung hat zwei je 9 V Wechselspannung führende gleche
Teile, deren g@meiasamer oder Mittelausgang Plusspannung fübrt. @@@@@@@@ weg @@@ienrichtung
wird dadurch erreicht, dass zwischen die zwei äusseren Anschlüsse und Masse jeweils
Gleichrien@erdioden 396, 398 zwischengeschaltet sind. Die Mittelleitung führt die
Spannung U0 gegen Masse, die durch einen grösseren Pufferkondensator 400 überbrückt
ist. Über eine Trennd @@e 408 wird aus der Spannung Uo die Betriebsspannung Uh erzeuge,
die wiederum durch Überbrückung mit einem grösseren Pufferkondensator 404 nach Masse
"Notlaufeigenschaften" aufweist. Bei Netzausfall wird die Spannung Uh infolge d@eses
Pufferkondensators 404 so lange aufrecht erhalten, bis die Gast völlig abgebremst
ist.
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Zur Wirkungsweise der @@@@dnung der Fig. 3 ist zu sagen, dass durch
Signal "Vorwärtalaufen" und die damit verbundene Erregung der Vorwärtskupplung 306
die Last vorwärts läuft; dass durch Sig@@l "@@@@@@@@sl@ufen" die Last entsprechend
rückwärts läuft; und das durch Ver@chwinden beider Signale zu einem Zeitpunkt "Rosisionsmeldung
das "Signal "Bremsen"
erscheint, das nun erstens über den Inverter
354 bis 358 ein bei nicht vorhandenem Signal "Bremsen" erstelltes Signal "Laden"
wegnimmt und zweitens über den Transistor 36o einen Stromfluss durch den Bremsmagneten
362 einleitet. In der ersten Zeit der Bestromung des Bremsmagneten 362 sperrt die
Trenndiode 370, da das Potential an ihrer Katode positiver als das an der Anode
liegende Uh Potential ist.
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Hat sich jedoch der während einer früheren Ladezeit aufgeladene Ladungsspeicher
376 so weit entladen, dass sein Potential unter das der Spannung Uh su sinken anfängt,
wird die Diode 370 leitend, so dass nunmehr Strom aus dem +Uh-Betriebsspannungsnetzteil
durch die Wicklung des Bremsmagneten 362 fliesst. Dieser "Haltestrom" dauert so
lange an, wie das Signal "Bremsen" den Transistor 36o offen hält.
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Bei Wegfall des Signals "Bremsen" und Sperrung des Transistors 360
beginnt sich die im Bremsmagnet enthaltene Energie über die Freilaufvorrichtung
364, 366 totzulaufen, was eine geringe Verzögerung des Abfalls des Bremsmagneten
verursacht.
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Andererseits wird nun der Invertertransistor 356 sperrend gemacht;
die Verbindung zwischen dem Spannungsteiler 384 bis 388 einerseits und der Triggerdiode
38-2 andererseits ist nicht mehr nach 0 Volt gezogen, sondern freigemacilt, indem
nun die Kollektorleitui;g zum Transistor 3HG als hochohmig und vernachlässigtar
angesehen werden kann. Da der Querstrom durch den Spannungsteiler 3U4 bis 338 infolge
der Einweggleichrichtung durch die Diode 3UI1 pulsierende positive Halbwellen aufweist,
wird die Triggerdiode 382 je nach Einstellung am Potentiometer 386 an einem entsprechenden
Punkt
des positiven Anstiegs des Nalbwelle leitend und zündet damit
den Tyristor 374, so lange ein ausreichendeg Zündpotentialgefälle zwischen Gate-und
Katodenanschluss des Tyristors 374 besteht.
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Spätestens bei Aufhören der positiven Nalbwelle bzw. ausreichender
Brennspannung zwischen Anode und Katode des Tyr3.stors verlischt dieser wieder,
wird aber zur nächsten positiven Nalbwelle entsprechend der den Phasenanschnittspunkt
bestimmenden Potentiometereinstellung des Potentiometers 336 d wieder leitend, wenn
noch ein ausreichendes Zündpotentialgefälle zwischen seinem Gate-und Katodenanschluss
besteht. Eine solche schrittweise Aufladung des Laeunrvssl)eichers 376 endigt also
dann, wenn zum Zeitpunkt des Phasenanschnitts, spätestens zum Zeitpunkt der Spannungsspitze
der positiven Nalbwelle, kein ausreichendes Zündpotentialgefälle zum Zünden des
Tyristors 374 mehr besteht.
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Der Abzug restlicher positiver Ladung am Gateanss erfolgt jeweils
über den Widerstand 390 sewie über die Triggerdiede 382 in entgegengesetzter Leitrichtung.
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Bei Netzausfall bleihen die Werte der für eine dann durchzuführende
Nobbremsung erforderlichen Spannung noch so lange aus- reichend bis der Bremsvorgang
sicher beendet wurde. So wird die Spannung Uh infolge der gross bemessenen Kondensatoren
400 und 404, die Plus- und Minusspannung aus dem Leitwerk 302 aber durch den Ladungsspeicher
344 ausreichend lange aufrecht erhalten. Im Rahmen des Erfindungsgedankens wäre
es
möglich, andere Spannungs vers orgungs anordnungen für die Plus-Minus-Spannung aus
dem Leitwerl sowie für die Spannungen U0 und Uh zu treffen, etwa in der Weise, dass
sie alle zu einer Spannungsquelle mit zeitlich begrenzter Notspeichereigenschaft
zusammengefasst werden.