DE2054501C - Verfahren und Vorrichtung zum Stillsetzen einer Arbeitswelle in vorbestimmter Winkellage, i - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Gegensatz zu dem bekannten Verfahren steht, bei Stillsetzen einer Arbeitswelle in vorbestimmter Win- dem das Abbremsen nach Erreichen der Abschalt-

kellage mit einem elektrischen Kupplungsmotor, dessen drehzahl und Ansprechen des Synchronisators un-

mit der Arbeitswelle in Triebverbindung stehendes geregelt verläuft; Dadurch kann die Anhaltegenauig-Kupplungsorgan zwecks Antrieb der Arbeitswelle mit 5 keit trotz Verkürzung des Stillsetzvorgangs durch

vorgegebener Arbeitsdrehzahl unter dem Einfluß Wegfall des Verweilens auf der Abschaltdrehzahl

eines von der Regelabweichung zwischen gemessener weiter verbessert werden.

Istdrehzahl und eingestellter Solldrehzahl beaufschlag- ' In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann beim

ten Reglers mit einer ständig angetriebenen Haupt- Einleiten des Stillsetzvorganges die Bremse zunächst antriebswelle des Kupplungsmotors und/oder mit io voll erregt und erst nach erreichter Teilabbremsung

einem Bremswiderlager elektromagnetisch kuppelbar auf den geregelten Bremsvorgang übergegangen wer-

ist, und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des den. Die Abbremsung setzt in einem solchen Falle mit

Verfahrens. voller Kraft ein, um erst" in einem späteren Teil

Bekannte Positionierantriebe dieser Art arbeiten — jedoch ohne Verweilen auf einer Zwischendrehzahl allgemein in der Weise, daß die — während des 15 entsprechend der durch die deutsche Auslegeschrift

Betriebs gegebenenfalls drehzahlgeregelte — Arbeits- 1 291 014 bekannten Vorrichtung — gemäß einer im

welle beim Einleiten des Stillsetzvorganges, von der Drehzahl-Drehwinkel-DiagrammdurchNüH führenden

Arbeitsdrehzahl ausgehend, auf eine vorgegebene, Funktion abzulaufen.

relativ niedrige Abschaltdrehzahl heruntergebremst Der Drehzahlistwert kann aus der Änderungsund dann vom Regler auf der Abschaltdrehzahl ge- ao geschwindigkeit des Istwinkelmeßwertes abgeleitet halten wird, bis ein mit der Arbeitswelle in Trieb- werden. Statt dessen ist es auch möglich, den Winkelverbindung stehendes, die Soll-Anhaltestellung be- istwert aus dem Drehzahlistwert zu bestimmen, indem stimmendes Schaltglied (der sogenannte Synchroni- die Impulse eines der Istdrehzahlmessung dienenden sator) wirksam wird und die Endabbremsung von der Drehzahlistwertgebers aufsummiert werden. Abschaltdrehzahl auf die Drehzahl Null einleitet 45 Ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver-(deutsche Auslegeschrift 1 291 014, deutsche Offen- fahrens bestimmter Antrieb mit einem elektrischen legungsschrift 1 513 773). Der Anhaltevorgang erfolgt Kupplungsmotor, der ein mit der Arbeitswelle in also nicht stetig, sondern stufenweise mit einem Triebverbindung stehendes Kupplungsorgan aufweist, zwischenzeitigen Verweilen auf der Abschaltdrehzahl. das mit einer ständig angetriebenen Hauptantriebs-Die Verweildauer der Arbeitswelle auf der Abschalt- 30 welle des Kupplungsmotors und/oder mit einem drehzahl ist in Abhängigkeit von der Winkelstellung, Bremswiderlager elektromagnetisch kuppelbar ist, mit die die Arbeitswelle beim Erreichen der Abschaltdreh· einem den Eingriff des Kupplungsorgans mit der zahl gerade einnimmt, mehr oder minder lang. Sie Hauptantriebswelle und/oder dem Bremswiderlager kann einen Wert erreichen, der einer vollen Umdrehung bestimmenden Regler, der zwecks Antrieb der Arbeitsder Arbeitswelle mit der niedrigen Abschaltdrehzahl 35 welle mit vorgegebener Arbeitsdrehzahl mit einer entspricht. Regelabweichung beaufschlagbar ist, die durch Ver-

Bei vielen Anwendungsfällen, so beispielsweise beim gleich eines Drehzahlsollwertes mit einem durch einen Antrieb von Industrienähmaschinen, ist es wesentlich, Istdrehzahlgeber laufend gemessenen Drehzahl-Istwert den Anhaltevorgang nicht nur mit größter Genauig- erhalten wird, sowie mit einem die vorbestimmte keit, sondern auch in kürzester Zeit auszuführen. 40 Winkellage vorgebenden Sollwinkelgeber, ist erfin-Dies wird verständlich, wenn man berücksichtigt, daß dungsgemäß gekennzeichnet durch ein an den Ist-Industrienähmaschinen täglich lOOOOmal und mehr drehzahlgeber angeschlossenes Bremsfunktionsrechengeschaltet werden, so daß auch schon geringe Ver- glied, das aus der Istdrehzahl kontinuierlich den bei kürzungen eines einzelnen Anhaltevorgangs von er- einem vorgegebenen, unterhalb des maximalen Bremsheblichem Einfluß auf die Produktivität sind. 45 moments liegenden Bremsmoment erforderlichen

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bremswinkel errechnet, sowie einen an das Brems- Stillsetzzeit eines Positionierantriebes zu verkürzen funktionsrechenglied und einen Istwinkelgeber ange-

und die Anhaltegenauigkeit zu verbessern. schlossenen Vergleicher, der mit dem Regler für den

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Verfahren Anhaltevorgang koppelbar ist.

der eingangs genannten Art, erfindungsgemäß da- 50 Vorzugsweise werden an einem dem Regler vorgedurch gelöst, daß aus der Ist-Drehzahl der Arbeits- schalteten zweiten Vergleicher das Ausgangssignal des welle kontinuierlich der jeweils bei einem vorgegebe- Bremsfunktion-Istwinkel-Vergleichers sowie das Istnen, unterhalb des maximalen Bremsmoments liegen- und das Solldrehzahlsignal zusammengefaßt, um die den Bremsmoment erforderliche Bremswinkel er- den Stillsetzvorgang bestimmende Regelabweichung zu rechnet wird, daß der Ist-Winkel der Arbeitswelle, 55 bilden, f ür die oben erläuterte anfängliche Schnellbezogen auf die vorbestiinmte Winkellage bis zur er- abbremsung vor dem Übergang auf den winkelabhänfolpten Stillsetzung, gemi-ssen und mit dem errechneten gig geregelten Bremsvorgang sorgt zweckmäßiger-Hreuiswinkel verglichen wird und daß dem Regler die weise ein mit dem Isldrehzahlgeber verbundenes Sperriiui diesem \ erbleich und dem Dich/.ahl-Soll-lshveri- steuerglied, das den Ausgang des Bremsfunktionveigli'h Ii iihalk'iie Grüße als das SiilUd/cn in der (io Islwinkel-V'erglc-ichers sperrt, solange die Istdrehzahl viii I)L' iiiiimkii Winkellage¹ bewirkende Kegelabwei- oberhalb einer vorbestimmten Abschaltdrehzahl liegt, cluing aufgedruckt wird. His zum Erreichen der Abschaltdrehzahl erfolgt daher

Hei dem erlindungsgemüßen Verfahren ist das Ver- das Abbremsen ausschließlich auf Grund des Dreh-

weiliMi aiii einer niedrigen Ahschaltdrch/.ahl vermieden. /ahl-SoIlistwcrlvergleiches.

Dk Arheilsvvelle wird vielmehr entsprechend einer 65 Während des Arbeitens mit einer am Solldrehzahl- VOi hi ,liininlen IJremsfunklion in einem Zuge auf Null geber beliebig voreingestellten Arbeitsdrehzahl kann

abgebremst. Der Stillsclzvorgang ist bis zum völligen ein unerwünschtes Positionieren in besonders zwec!,-

Anlialleii kontinuierlich geregelt, was ebenfalls im mäßiger Weise durch eine mit dem Solldrehzalilgeber

verbundene Sperrstufe verhindert werden, die den wird während jeder Umdrehung einmal zurückgs-

Ausgang des Bremsfunktion-Istwinkel-Vergleichers stellt.

sperrt, solange die eingestellte Solldrehzahl ungleich Das Bremsfunktionsrechenglied weist vorzugsweise Mull ist. Erst wenn der Solldrehzahlgeber zwecks An- einen Operationsverstärker auf, dessen Rückkopphalten der Arbeitswelle in vorbestimmter Winkel- 5 lungsnetzwerk derart ausgelegt ist, daß bei Anlegen stellung auf Null gestellt wird, gibt die Sperrstufe einer Eingangsspannung jc(r) am Ausgang des Operaden Ausgang des Bremsf unktion-Istwinkel-Vergleichers tionsverstärkers eine Ausgangsspannungy(t) = e^x + C frei. entsteht.

Dem Regler kann eine Steuerstufe vorgeschaltet ■ Der Bremsfunktion-lstwinkel-Vergleicher und der

sein, die in Abhängigkeit von dem Erreichen der Soll- io dem Regler vorgeschaltete zweite Vergleicher können

haltestellung ein Entregen der Steuerwicklungen des zweckmäßig einen als Summenverstärker ausgelegten.

Kupplungsmotor erzwingt. Die Arbeitswelle wird Operationsverstärker aufweisen. Derartige Operations-

dadurch — wie an sich durch die deutsche Offenle- verstärker stehen bekannterweise als preiswerte minia-

gungsschrift 1 513 773 bekannt ist — nach Erreichen turisierte Bausteine hoher Genauigkeit zur Verfü-

der vorbestimmten Winkellage freigegeben und kann, 15 gung.

falls erwünscht, beispielsweise von Hand gedreht In der Praxis stellt sich häufig die Aufgabe, nach

werden. Anhalten der Arbeitswelle in einer ersten Sollhalte-

Für die erfindungsgemäße winkelabhängig geregelte stellung in eine zweite Sollhaltestellung überzugehen. Abbremsung ist die genaue Erfassung des Istwinkels die von der ersten Sollhaltestellung um weniger als bis herab zu sehr niedrigen Drehzahlen von ent- ao 360° entfernt liegt. Für diesen Zweck kann in weiterer scheidender Bedeutung. Diesen Bedingungen wird in Ausgestaltung der Erfindung ein an den Istwinkelhervorragender Weise ein Winkelmeßglied mit einem geber angeschlossenes Steuerglied vorhanden sein, Hallgenerator gerecht, der durch eine mit der Arbeits- mittels dessen der Regler nach Anhalten der Arbeitswelle gekuppelte Magnetscheibe beeinflußt ist, die welle in der ersten Sollhaltestellung mit einem Steuereinen von einem größten zu einem kleinsten Wert as signal beaufschlagbar ist, das ein Nachdrehen der kontinuierlich abnehmenden Radius besitzt, der sich Arbeitswelle in die zweite Sollhaltestellung bewirkt. — bei gleicher Umlaufrichtung — vom kleinsten zum Dabei sind vorzugsweise Schaltglieder vorhanden, die größten Wert sprunghaft ändert. Ein solches Winkel- wechselweise den Ausgang des Bremsfunktion-Istmeßglied mißt frequenz- und damit drehzahlunab- winkel-Vergleichers und den Ausgang des der Vorgabe hängig. Infolgedessen kann auch bei kleinen Dreh- 30 der zweiten Sollhaltestellung dienenden Steucrgliedes zahlen noch genau und reproduzierbar gemessen sperren, und es sind Programmschaltstufen vorgewerden. Außerdem ist das Winkelmeßglied kontaktlos, sehen, mittels deren diese Schaltglieder derart steuerwas hohe Betriebssicherheit und lange Lebensdauer bar sind, daß dem Anhalten in der zweiten Sollhaltesicherstellt. Die Sprungstelle im Profilverlauf der stellung stets ein Abbremsen der Arbeifswelle auf die Magnetscheibe kann in einfacher Weise zur Markie- 35 erste Sollhaltestellung vorangeht,
rung des Sollanhaltewinkels der Arbeitswelle heran- Der Befehl für den übergang von der ersten in die gezogen werden, so daß das Winkelmeßglied zugleich zweite Sollhaltestellung kann mittels eines beliebigen die Funktionen eines Istwinkel- und eines Sollwinkel- gesonderten Schaltgliedes gegeben werden. Eine begebers erfüllt. sonders einfache Bedienung des Antriebes wird da-

AIs Istdrehzahlgeber kann grundsätzlich jedes be- 40 durch ermöglicht, daß mittels des Solldrehzahlgebers kannte Drehzahlmeßglied verwendet werden, z. B. auch der Befehl für den Übergang von der ersten in die ein Tachogenerator, der eine drehzahlabhängige zweite Sollhaltestellung auslösbar ist. In einem solchen Spannung oder eine Impulsfolge liefert, deren Impuls- Falle ist zweckmäßig eine zwischen dem Solldrehzahlfolgefrequenz durch die Drehzahl bestimmt ist. In geber und dem Regler liegende Sperrstufe vorgesehen, besonders vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der 45 die eine Beeinflussung des Reglers durch das Ausgangs-Erfindung kann aber zur Drehzahlmessung auch der signal des Solldrehzahlgebers während des Laufs der Istwinkelgeber, insbesondere das vorstehend ge- Arbeitswelle von der ersten in die zweite Sollhaltenante Hallgenerator-Winkelmeßglied, in der Weise stellung verhindert.

mit ausgenutzt werden, daß als Istdrenzahlgeber ein Die Genauigkeit des vorstehend erwähnten, mit Rechenglied vorgesehen ist, das die Istdrehzahl aus 50 einem Hallgenerator versehenen Winkelmeßgliedes dem gemessenen Istwinkel errechnet. Da die Drehzahl kann dadurch weiter erhöht werden, daß Vergleieherdas Zeitdifferential des Drehwinkels ist, kann das die stufen vorhanden sind, die den Kleinstwert und den Istdrehzahl aus dem Istwinkel bestimmende Rechen- Höchstwert der vom Hallgenerator abgegebenen Hallglied grundsätzlich eine Differentiationsstufe beliebiger spannung mit Referenzspannungen vergleichen, sowie bekannter Ausführung sein. Nun führt eine unmittel- 55 daß Regelglieder vorgesehen sind, die in Abhängigkeit bare Differentiation aber leicht zu regeltechnischen von diesem Vergleich die Hallspannungskieinst- und Unslabilitäten. Diese lassen sich vermeiden, wenn -höchstwerte auf die Referenzwerte einregeln.
gemäß einer Weiterbildung der Erfindung das die Weitere Ausgestaltungen und Anwendungsnit'iglich-Istdrehzahl auf dem Istwinkcl bestimmende Rechen- keiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden lilied zwei hinlereinandergeschaltetc Operationsver- ή.ι Beschreibung bevorzugter Ausfiihrimgsbeispiele. In stärker aufweist, von denen der erste als Summen- den Zeichnungen stellt dar

verstärker und der zweite als Integrator geschaltet ist F i g. 1 ein Priiuipschaltbild einer erfinduiigsgeinäh

und die derart rückgekoppelt sind, daß bei Anlegen aufgebauten Anordnung,

einer Eingangsspannung.v(/)am Ausgang des Summen- F i g. 2 ein Prinzipschaltbild einer abgewandelten

Verstärkers eine Alisgangsspannung \^ri Aiisführungsl'orm der Erfindung,

, . ■ ι h > f 1 \t F i g. 3 ein thematisches Schaltbild einer weiteren

^X ·''J ·*'^c abgewandelten Ausführiingsform der Erfindung,

entsteht. Dabei hat b gegen I zu gehen; der Integrator F i g. 4 und .S ein Funktionsschema bzw. ein Prinzip-

schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform des Bremswinkel mit dem auf die Sollhallestellung bezo-

Bremsfunktionsrechengliedes, genen, ebenfalls ständig gemessenen Istwinkel ver- F i g. 6 und 7 ein Funktionsschema bzw. ein Prinzip- glichen wird und einem in an sich bekannter Weise die

schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform des zur Erregung der Brems- und/oder der Kupplungswick-

Ermittlung der Istdrehzahl aus dem Istwinkel verwen- 5 lung des Kupplungsmotor steuernden Regler die aus

deten Rechengliedes, dem Vergleich zwischen Bremswinkel und Istwinkel

F i g. 8 einen Schnitt eines bevorzugten Winkelmeß- ermittelte Größe zusammen mit einer aus einem

gliedes, Drehzahl-Soll-lstwertvergleich erhaltenen Größe als

F i g. 9 eine Draufsicht auf die Polbleche des Regelabweichung aufgedrückt wird. Dadurch wird die Winkelmeßgliedes nach F i g. 8, ao Arbeitswelle gezwungen, entsprechend der von dem F i g. 10 in größerem Maßstab einen Teilschnitt des Rechenglied vorgegebenen Bremswegfunktion in die Winkelmeßgliedes entlang der Linie X-X der Fig. 11, * Sollhaltestellung einzulaufen. Dieser Einlauf wird F i g. 11 in größerem Maßstab einen Teilschnitt praktisch bis zum Erreichen der Sollhaltestellung stän-

entlang der Linie Xl-Xl der F i g. 10, dig überwacht. Damit kann eine theoretisch unbegrenzt

F i g. 12 in größerem Maßstab eine Ansicht des 15 hohe Anhaltegenauigkeit erzielt werden. In der Praxis Meßkopfes des Winkelmeßgliedes nach den F i g. 8 wird die Genauigkeit nur durch die Genauigkeit der

bis 11, von unten gesehen, benutzten Baukomponenten, insbesondere der Winkel-

F i g. 13 den Verlauf des von dem Winkelmeßglied geber, begrenzt. Der Auslegung des Bremsfunktions-

nach den Fi g. 8 bis 12 abgegebenen Istwinkelsignals rechengliedes ist nicht das maximale Bremsmoment,

und ao sondern ein Bremsmoment zugrunde zu legen, das

F i g. 14 eine Stabilisierungsschaltung für das Win- um einen gewissen, eine Regelung auch in Richtung

kelmeßglied nach den F i g. 8 bis 12. stärkerer Abbremsung zulassenden Betrag unterhalb

Das Bremsverhalten eines Kupplungsmotors ist im des maximalen Bremsmomentes liegt. Andernfalls Einzelfalle bekannt oder kann in einfacher Weise wären beim Abbremsen entsprechend der errechneten

empirisch ermittelt- werden. Im allgemeinen verhalten 35 Bremsfunktion keine Regelabweichungen zu beherr-

sich Kupplungsmotoren derart, daß bei Anlegen einer sehen, die momentan eine Erhöhung des ausgeübten

konstanten Spannung an die Bremswicklung der Bremsmomentes erfordern.

Kupplung ein konstantes Abbremsmoment auf die F i g. 1 zeigt eine schematische Blockdarstellung Arbeitswelle ausgeübt wird. Bezeichnet man mit w den eines erfindungsgemäß aufgebauten Positionieran- Drehwinkel und mit η die Drehzahl der Arbeitswelle 30 triebes. Der insgesamt bei 1 angedeutete Kupplungs-

sowie mit m die abzubremsende Masse, dann gilt für motor weist eine ständig mit maximaler Drehzahl

das abbremsende Drehmoment rotierende Motorwelle 2 auf, die eine Schwung-

, scheibe 3 trägt. Auf einer Abtriebswelle 4 sitzen eine

tjf _ d'w _ d/i_ „« Kupplungsscheibe S und eine Abtriebsriemenscheibe 6.

~ df* df* 35 Durch Betätigen einer Kupplungswicklung 7 kann die

Kupplungsscheibe 5 mit der Schwungscheibe 3 in

Da die Masse m konstant ist, wird für ein konstantes Eingriff gebracht werden. Durch Erregen einer Brems-Bremsmoment M auch wicklung 8 läßt sich die Kupplungsscheibe 5 gegen

ein Bremswiderlager 9 anpressen. Neben dieser Form

dn _ ,γ. 4o des Kupplungsmotors sind auch Kupplungsmotoren

_df ~ ^¹""" ^K) bekannt (deutsche Offenlegungsschrift 1613 346) und

im Rahmen vorliegender Erfindung verwendbar, die

Andererseits gilt eine geteilte Kupplungsscheibe aufweisen, mittels

deren die Abtriebswelle gegebenenfalls gleichzeitig mit

w=fndt= Γ dn. (3) 45 der Schwungscheibe und dem Bremswideriager in

' Λ" mehr oder minder starken Eingriff gebracht werden

kann. Die Wicklungen 7, 8 werden mittels eines Reglers 10 gesteuert

Aus den Gleichungen 2 und 3 folgt Ein Drehzahlmeßglied 11 mißt ständig die Istdreh-

2 ,A\ 50 zahl einer von der Abtriebswelle 4 des Kupplungs-

^w ~ ⁿ " *■ ' motors I aus angetriebenen, nicht veranschaulichten

Das heißt, zwischen dem Bremswinkel und der Arbeitswelle. Mittels eines Gebers 12 ist die Solldreh-Drehzahl besteht bei konstantem Bremsmoment ein zahl der Arbeitswelle einstellbar. Die Ausgangsquadratischer Zusammenhang. Ein bekanntes, kon- signale des DrehzahlmeBgüedes 11 und des Gebers 12 stantes Bremsmoment vorausgesetzt kann nach dieser 55 werden in einem Vergleicher 13 miteinander verquadratischen Beziehung also jedem Drehzahlwert ein glichen. Der Differenzwert wird dem Eingang des Bremswinkel zugeordnet werden. Reglers 10 zugeführt Die insoweit beschriebene An-

Es versteht sich, daß eine entsprechende Zuordnung Ordnung ist bekannt (deutsche Offenlegungsschrift auch bei einem anderen als einem konstanten Brems- 1 513 773). Sie arbeitet in der Weise, daß der Regler 10 momentverlauf möglich ist. Im folgenden sei der 60 über den Kupplungsmotor 1 für einen Antrieb der Einfachheit halber jedoch von einem konstanten Arbeitswelle mit der am Geber 12 eingestellten Soll-Bremsmoment ausgegangen. drehzahl sorgt

Das erfindungsgemäße Prinzip besteht nunmehr im Erfindungsgemäß ist an das Drehzahlmeßglied 11

wesentlichen darin, daß mittels eines in Abhängigkeit ein Rechenglied 14 angeschlossen, das in Abhängigkeit von der bekannten Bremscharakteristik des Kupp- 65 von dem ihm zugeführten Istdrehzahlsignal ein Auslungsmotors ausgelegten Rechengliedes während des gangssignal abgibt das kennzeichnend für «ea Brems-Stillsetzvorganges zu jedem gemessenen Istdrehzahl- winkel ist der zum Stillsetzen der Arbeitswelle unter wert der Bremswinkel errechnet wird, der errechnete Anwendung eines unterhalb des maximalen Brems-

f dn

J τ.

moments Hegenden Breinsmoments erforderlich ist. wird sichergestellt, daß während eines ersten Teiles Beispielsweise kann der Auslegung des Rechen- des Anhaltevorganges die Bremswicklung 8 auf Grundgliedes 14 ein Bremsmoment zugrunde gelegt werden, der großen Differenz zwischen den Ausgangssignalen das bei einer vorbestimmten Teilerregung der Brems- der Glieder 11,12 unabhängig vom Ausgangssignal wicklung 8 erzielt wird. Das Ausgangssignal des 5 des Vergleichers 16 voll erregt wird. Erst wenn die Rechengliedes 14 wird zusammen mit dem Ausgangs- lsldrehzahl auf eine vorbestimmte Drehzahl abgesignal eines Winkelmeßgliedes 15 an einen Ver- fallen ist, spricht das Steuerglied 18 an und öffnet das gleicher 16 angelegt. Das Winkelmeßglied 15 mißt Gatter 17, worauf die weitere Abbremsung geregelt in ständig den Winkel, den die Arbeitswelle bis zum Abhängigkeit sowohl von dem Drehzahl-Soll-lstwert-Erreichen der Sollanhaltestellung noch zurückzulegen io vergleich als auch von dem Vergleich zwischen dem hat. Im Vergleicher 16 wird dieser auf die Sollhalte- gemessenen Istwinkel und dem errechneten Bremsstellung bezogene Istwinkel mit dem vom Rechenglied winkel erfolgt. Dadurch wird ohne Verminderung der 14 bestimmten, bei der jeweiligen Drehzahl erforder- Anhaltegenauigkeit die Dauer des Anhaltevorgangs liehen Bremswinkel verglichen. Das Ausgangssignal weiter herabgesetzt, des Vergleichers 16 liegt am Vergleicher 13 an. 15 Das Gatter 19 ist während des Anhaltevorganges

Die beschriebene Schaltungsanordnung arbeitet wie aufgesteuert, so daß das Ausgangssignal des Verfolgt: Sobald die Arbeitswelle angehalten werden soll, gleichers 13 zum Regler 10 gelengen kann. Sobald der wird der Drehzahlgeber 12 auf Null gestellt. Gleich- Istwinkel mit dem berechneten Bremswinkel übereinzeitig werden die Schaltungsteile 14, 15, 16 wirksam stimmt, d. h. die Sollanhaltestellung erreicht ist, vergemacht. Für diesen Zweck kann beispielsweise ein ao schwindet auf der Leitung 20 das Entsperrsignal für nicht veranschaulichtes, zwischen dem Ausgang des das Gatter 19. Das Gatter 19 sperrt. Der Regler 10 Vergleichers 16 und dem Eingang des Vergleichers 13 wird abgeschaltet. Beide Wicklungen 7,8 werden liegendes Gatter aufgesteuert werden, so daß das stromlos. Die Abtriebswelle des Kupplungsmotors Ausgangssignal des Vergleichers 16 zum Vergleicher 13 und damit die Arbeitswelle sind infolgedessen in der gelangen kann. Zunächst ist die Abweichung der Ist- as Anhaltestellung sowohl von der Schwungscheibe als drehzahl von der eingestellten Solldrehzahl Null groß. auch vom Bremswiderlager gelöst, was in vielen Dem Regler 10 wird dadurch über den Vergleicher 13 Fällen zweckmäßig ist. Wird der erfindungsgemäße ein Signal aufgedrückt, daß eine Erregung der Brems- Antrieb beispielsweise für Industrienähmaschinen wicklung 8 bewirkt. Es erfolgt eine kräftige Abbrem- verwendet, wird die Nähmaschinenwelle — wie bereits sung der Abtriebswelle 4 des Kupplungsmotors und 3° bekannt (deutsche Offenlegungsschrift 1 513 773) — in infolgedessen auch der damit in Antriebsverbindung der Anhaltestellung freigegeben und kann, falls erstehenden Arbeitswelle. Je näher sich die Istdrehzahl wünscht, am Handrad verstellt werden, der eingestellten Drehzahl Null nähert, desto stärkeren Bei Antrieben der vorliegend betrachteten Art ist es Einfluß gewinnt das Ausgangssignal des Vergleichers 16 häufig erforderlich, nach dem Bremsen der Arbeitsauf die Steuerung des Reglers 10. Dadurch wird die 35 welle in einer ersten Position in eine zweite Position Arbeitswelle auf die durch die Auslegung des Rechen- Oberzugehen, die weniger als 360° von der ersten gliedes 14 vorgegebene Bremsfunktion gezogen und Position entfernt ist. Zum Beispiel soll bei Industrieüber den Regler 10 entsprechend dieser Funktion ge- nähmaschinen oft in der untersten Nadelstellung angeregelt abgebremst, bis sowohl die Ausgangssignale der halten und dann auf die oberste Nadelstellung überGlieder 11,12 als auch die Ausgangssignale der 40 gegangen werden, oder umgekehrt Das heißt, die Glieder 14,15 einander gleich und damit die Regel- Arbeitswelle, in diesem Fall die Nähmaschinenwelle, abweichung am Ausgang des Vergleichers 13 zu Null soll, nachdem sie, ausgehend von der Arbeitsdrehzahl, geworden ist in der ersten Position abgebremst worden war, um

F i g. 2 zeigt das Schaltschensa einer aus der An- 180° in die zweite Position nachgedreht werden. Eine Ordnung nach F i g. 1 weiterentwickelten Stfllsetz- 45 dafür geeignete Ausführungsform der Erfindung ist

automatik. Dabei sind von dem Kupplungsmotor 1 in F i g. 3 schematisch dargestellt. Bei der Anordnung

der Einfachheit halber nur die Kupplungs- bzw. nach F i g. 3 finden sich sämtliche Baugruppen der in

Bremswicklungen 7,8 veranschaulicht. Zusätzlich zu F i g. 2 veranschaulichten Anordnung wieder, mit der

den Komponenten nach F i g. 1 weist die Anordnung Ausnahme, daß neben dem Winkelmeßglied 15 kein

nach F i g. 2 ein zwischen dem Ausgang des Ver- 5° davon unabhängiges Drehzahlmeßglied entsprechend

gleichers 16 und dem Eingang des Vergleichers 13 dem Drehzahlmeßglied 11 vorhanden ist, sondern der

hegendes Gatter 17, ein mit'dem Ausgang des Dreh- jeweilige Istdrehzahlwert mittels einer Differentiations-

zahlmeßgliedes 11 verbundenes Steuerglied 18, mittels stufe 24 aus dem Ausngssnal des Winkelmeß-

welchem das Gatter 17 geöffnet und gesperrt werden gliedes 15 abgeleitet wird. Der Vergleicher 13 weist

kann, sowie ein zwischen dem Ausgang des Ver- 55 einen Summenverstärker 26 auf. Zusätzlich sind eine

gleichers 13 und dem Eingang des Reglers 10 liegendes P2-Schaltung 27, zwischen dein Gatter 17 bzw. der

Gatter 19 auf, das über eine Leitung 20 in Abhängig- P2-Schaltung 27 und dem Summenverstärker liegende,

keit von dem Ausgangssignal des Vergleichers 16 zum Vergleicher 13 gehörende Pl- bzw. P2-Freigabe-

gesteuert wird. stufen 28,29, eine dem Drehzahlgeber 12 nachge-

Bei der normalen Arbeitsdrehzahl der Arbeitewelle 60 schaltete Sperrstufe 30, zwei Flip-Flops 31,32, eine

sperrt das Gatter 17 den Durchgang des Ausgangs- monostabile Kippschaltung 33, eine UND-Schaltung

signals vom Vergleicher 16-zum Eingang des Ver- 34 und ein zeitverzögert ansprechendes Schaltglied 35

gleichers 13. Das Gatter 17 wird über das Steuer- vorhanden.

glied 18 erst geöffnet, wenn die vom Drehzahlmeß- Das Winkebneßgfied 15 liefert eine Sägezahnspanglied 11 bestimmte Istdrehzahl der Arbeitswelle wäh- 65 nung, deren Amplitude, ausgehend von aast der rend des Anhaltevorganges auf einen durch die Aus- Position 1 entsprechenden Winkelstellung, linear anlegung des Steuergliedes 18 vorgegebenen Wert abge- steigt und nach einer Drehung der Arbeitswelle um fallen ist. Durch die Verwendung der Glieder 17,18 360° von einem Höchstwert auf den Ausgangswert

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zurückfällt (F i g. 13). Eine besonders zweckmäßige zunächst nur das noch verhältnismäßig hohe Istdreh-Ausführungsform eines derartigen Winkelmeßgliedes zahlsignal und das Solldrehzahlsignal Null an. Der ist weiter unten in Verbindung mit den F i g. 8 bis 14 Regler 10 sorgt für eine volle Erregung der Bremsnäher erläutert. Der Drehzahlgeber 12 liefert eine der wicklung 8. Die Arbeitswelle wird unabhängig vom Solldrehzahl der Arbeitswelle analoge Gleichspannung 5 Ausgangssignal des Vergleichers 16 mit maximalem vorbestimmter Polarität. Mittels des Drehzahlgebers 12 Bremsmoment rasch heruntergebremst. Ist die Istdrehkann zugleich der Befehl für den Übergang von der zahl auf die vorbestimmte Abschaltdrehzahl abgefallen, Position 1 in die Position 2 gegeben werden. Dieser spricht das Steuerglied 18 an, und das Gatter 17 wird Befehl hat beispielsweise die Form einer Gleichspan- entsperrt. Über die weiterhin aufgesteuerte Pl-Freinung entgegengesetzter Polarität. io gabestufe 28 gelangt das aus dem Istwinkelsignal und

Die Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt: Die dem Bremsfunktionssignal gebildete Differenzsignal Arbeitswelle befinde sich zunächst in Ruhestellung. zum Summenverstärker 26. Dem Drehzahl-Sollis: · Wird nunmehr der Drehzahlgeber 12 in der einen wertvergleich wird infolgedessen das Istwinkel-Brems- Richtung verstellt, entsteht am Ausgang des Dreh- winkelvergleichssignal überlagert, was eine Schwä-

zahlgebers eine Gleichspannung, deren Amplitude 15 chung der Erregung der Bremse zur Folge hat. Die

die Solldrehzahl der Arbeitswelle bestimmt. Das Soll- weitere Abbremsung erfolgt winkelabhängig geregelt

drehzahlsignal läuft über die in diesem Betriebs- entsprechend der vom Rechenglied 14 vorgegebenen

zustand entsperrte Sperrstufe30 zu dem Eingangel Bremswegfunktion. Sobald das Istdrehzahläignal und

des Flip-Flops 31. Das Flip-Flop 31 wird eingestellt das Ausgangssignal des Vergleichers 16 Null geworden

und gibt über eine Leitung 38 ein Entsperrsignal an ao sind, ist die Position Pl erreicht. Die Arbeitswelle

das Gatter 19, so daß Signale vom Summenverstärker steht still.

26 zum Regler 10 gelangen können. Das mit dem Das Schaltglied 35 ist so ausgelegt, daß es ein Solldrehzahlsignal angesteuerte Flip-Flop 32 sperrt Ausgangssignal abgibt, wenn an seinem Eingang das über die Leitung 40 die P2-Freigabestufe 29. Von der der Position/¹I entsprechende Istwinkelsignal eine P2-Schaltung 27 kann infolgedessen kein Signal zum as größere als eine vorbestimmte Zeitspanne anliegt. Summen verstärker 26 lauf en. Die Pl-Freigabestufe 28 Diese Zeitspanne ist so bemessen, daß das Schaltwird über die Leitung 41 entsperrt, doch ist dies wegen glied 35 beim Überlaufen der Position Pl während der Sperrung des Gatters 17 zunächst ohne Einfluß auf des Rotierens der Arbeitswelle mit Arbeitsdrehzahl den Funktionsablauf. sowie während des Abbremsens nicht anzusprechen

Das Solldrehzahlsignal gelangt außerdem zum 30 vermag. Nachdem jetzt aber die Arbeitswelle in der Summenverstärker 26. Da die Arbeitswelle zunächst Position Pl stillgesetzt ist, wird das Schaltglied 35

noch stillsteht, ist das von der Differentiationsstufe 24 betätigt. Es gibt ein Signal an den Eingang el des

an den Summenverstärker 26 gegebene Istdrehzahl- Flip-Flops 31. Das Flip-Flop 31 wird zurückgestellt,

signal noch gleich Null. Das infolgedessen große wodurch über die Leitung 38 das Gatter 19 gesperrt

Differenzsignal am Ausgang des Verstärkers 26 ge- 35 wird. Der Regler 10 wird dadurch vom Vergleicher 13

langt über das Gatter 19 zum Regler 10 und beeinflußt abgetrennt. Kupplungs- und Bremswicklung 7,8 sind

diesen in der Weise, daß die Kupplungswicklung 7 entregt. Die Arbeitswelle kann, falls erwünscht, von

unter Strom kommt Die Abtriebswelle 4 des Kupp- Hand frei gedreht werden.

lungsmotors wird mit der Motorwelle 2 gekuppelt; Wird nunmehr der Drehzahlgeber 12 in entgegendie Arbeitswelle wird beschleunigt. Das Solldrehzahl- 40 gesetzter Richtung verstellt, geht Ober die noch entsignal sperrt gleichzeitig Ober die Leiung39 das sperrte Sperrstufe 30 ein Steuersignal entgegengesetzt« Gatter 17, wodurch zunächst verhindert wird, daß Polarität an das Flip-Flop 32. Das Flip-Flop 32 wird der Vergleicher 13 mit dem Ausgangssignal des eben- umgestellt und stößt mittels des an seinem Ausgang^ 1 falls als Sumtnenverstirker ausgebildeten Vergleichers erscheinenden Ausgangssignals die monostabile Kipp-16 beaufschlagt wird. Infolge des Umlaufensder Ar- 45 schaltung 33 an. Am Ausgang der Kippschaltung 33 beistwelle liefert das Winkelmeßglied 15 für jeden Um- erscheint ein Ausgangssignal für eine Zeitspanne, die lauf der Arbeitswelle eine von einem Kleinstwert bis größer als die Zeitdauer ist, die zum Verdrehen dei zu einem Höchstwert linear ansteigende Spannung, Arbeitswelle von der Position 1 in die Position 2 erderen Anstiegsgeschwindigkeit durch Differenzieren forderlich ist. Dieses Ausgangssignal stellt das Flipin der Differentiationsstufe 24 ermittelt und als Ist- 50 Flop 31 am Eingang e3 erneut ein, wodurch über die drehzahlsignal im Summenverstärker 26 mit dem Soll- Leitung 38 das Gatter 19 entsperrt wird. Gleichzeitig drehzahlsignal verglichen wird. Sobald die am Ausgang wird über die Leitung 42 die Sperrstufe 30 gesperrt des Summenverstärkers 26 erscheinende Differenz so daß vom Drehzahlgeber 12 kein Signal zum Verzwischen dem Soll- und dem Istdrehzahlsignal zu Null gleich χ 13 gelangen kann. Das am Ausgang Al de: wird, ist der Drehzahlsollwert erreicht und schaltet 55 Flip-Flops 32 erscheinende Ausgangssignal entsperrl der Regler 10 die Kupplungswicklung 7 wieder ab. In über die Leitung 40 die P2-Freigabestufe 29. Die EntAbhängigkeit von dem Ausgangssignal des Summen- sperrung der Pl-Freigabestufe 28 wird aufgehoben Verstärkers 26 hält der Regler 10 die Arbeitswelle auf Vom Vergleicher 16 kann kein Signal zum Summender eingestellten Solldrehzahl oder zieht die Arbeits- verstärker 26 gelangen.

welle im Falle einer Verstellung des Drehzahlgebers 12 60 Die P2-Schaltung 27 vergleicht das Istwinkelsigna

auf einen neuen Drehzahlsollwert nach. des Winkelmeßgliedes 15 miteiner Bezugsspannung U_B

Das Anhalten aus der Arbeitsdrehzahl in der Posi- Solange das Istwinkelsignal kleiner als die Bezugs

tion Pl wird dadurch eingeleitet, daß am Drehzahl- spannung ist, geht an den Vergleicher 13 ein Signal

geber 12 der Drehzahlsollwert auf Null gestellt wird. das ein Erregen der Kupplungswicklung 7 bewirkt

Dadurch verschwindet das Sperrsignal auf der Lei- 65 Die Arbeitswelle beginnt, sich erneut zu drehen

tung39. Das Gatter 17 bleibt jedoch unter dem Sobald das Istwinkelsignal den Wert der Bezugs

Einfluß des Steuergliedes 18 vorläufig noch weiter spannung U_B erreicht hat, gibt die P2-Schaltung übe

gesperrt. Infolgedessen liegen am Summenverstärker 26 die P2-Freigabestufe 29, den Summenverstärker 2)

. ¹S.

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11 12

und das Gatter 19 einen Bremsbefehl an den Regler 10. Hinblick auf Betriebssicherheit und hohe Lebensdaue¹" Die Arbeitswelle wird abgebremst und in der Position soll das Winkelnießglied kontaktlos sein. Es sol' Pl festgehalten. ferner zu jeder Winkelstellung unabhängig von der Sobald die monostabile Kippschaltung 33 in die jeweiligen Drehzahl einen genau reproduzierbaren Ruhestellung zurückkehrt, wird dasFlip-Flop31 wieder 5 analogen Spannungswert liefern. Ein Winkelmeüglied, zurückgestellt. Das Gatter 19 wird gesperrt, der Regler das diese Forderungen in hervorragender Weise er-10 vom Ausgang des Summenverstärkers 26 abge- füllt, ist in den F i g. 8 bis 12 veranschaulicht. Das trennt. Beide Wicklungen 7, 8 werden stromlos. Zur Winkelmeßglied weist einen Drehkörper 60 auf, der Vorbereitung eines neuen Arbeitsspiels wird die auf das eine Ende der nicht veranschaulichten Arbeits-Sperrung der Pl-Freigabestufe28 und der Sperr- io welle aufgesteckt und mittels einer Stellschraube gestufe30 aufgehoben; die Pl- Freigabestufe 29 wird halten wird, die in eine Gewindebohrung61 des Dreh-, wieder gesperrt. körpers 60 eingeschraubt ist. Auf den in F i g. 8 Die UND-Schaltung 34 stellt sicher, daß das Flip- rechten, einen verringerten Durchmesser aufweisenden Flop 32 erst umgestellt werden kann, nachdem zuvor Teil des Drehkörpers 60 ist ein Kugellager 62 aufgedie Arbeitswelle in der Position Pl angehalten worden 15 zogen, dessen Außenring in einem stillstehenden war. Dadurch wird erreicht, daß dem Positionieren Gehäuseteil 63 sitzt. An dem Gehäuseteil 63 ist mittels in der Position Pl immer ein Positionieren in der Schrauben 64 ein insgesamt mit 65 bezeichneter Meß· Position Pl vorausgehen muß. kopf befestigt.

Wie oben gezeigt (Gleichungen 1 bis 4), besteht bei Der Meßkopf 65 weist ein Winkelblech 66 auf, mit

konstantem Bremsmoment ein quadratischer Zusam- ao dem isolierende Platten67, 68 (Fig. 10 bis 12) ver-

menhang zwischen Bremswinkel und Drehzahl. Die bunden sind. Zwischen den Platten 67,68 sitzen vier

Quadratbildung ist jedoch schaltungsmäßig verhältnis- hakenförmige Anschlußkontakte 69, mit deren durch

mäßig kompliziert. Die quadratische Funktion Ausnehmungen der Platte 68 hindurchreichenden kurzen Schenkeln 70 die Kontaktfahnen 71 eines HaIl-

w ~ n* (4) as generators 72 verlötet sind. Der Hallgenerator 72 sitzt

zwischen den abgebogenen Endteilen 73,74 zweier

kann angenähert werden durch magnetisch leitender Meßstreifen 75,76. Die Meßstreifen 75,76 sind nebeneinanderliegend radial mit

w ~ e* + C (5) Bezug auf die Achse der Arbeitswelle bzw. des Dreh-

30 körpers 60 ausgerichtet. Das Winkelblech 66 trägt an

Diese Gleichung läßt sich unter Verwendung ei- der von den Platten 67,68 abliegenden Seite eine

nes rückgekoppelten Operationsverstärkers 45 gemäß U-förmige äußere Abschirmung 78 sowie eine umge-

F i g. 4 darstellen. Weil bei einer in Durchlaßrichtung kehrt U-förmige innere Abschirmung 79, die gegen·

betriebenen Germaniumdiode die bekannte Dioden- über der äußeren Abschirmung 78 um 90° gedreht ist.

gleichung gilt, nach der die an der Diode anliegende 35 Die Breite der inneren Abschirmung 79 entspricht im

Spannung proportional dem Logarithmus des durch wesentlichen dem gegenseitigen Abstand der voneinan-

die Diode fließenden Stromes minus dem Logarithmus der abgewendeten Außenkanten der Meßstreifen 75,76.

des Sperrsättigungsstromes ist, kann das Rückkopp- In den Raum zwischen den Schenkeln der äußeren

lungsnetzwerk 46 nach F i g. 4 gemäß dem Schalt- Abschirmung 78 einerseits sowie den Schenkeln der

schema nach F i g. 5 durch einen Widerstand 47 und 40 inneren Abschirmung 79 und den Meßstreifen 75,76

eine Germaniumdiode 48 in einfacher Weise realisiert andererseits reichen zwei Polbleche 80,81. Diese sind

werden. mittels einer Schraube 82 zwischen je einem Isolier-

Auch die mittels der Differentiaüonsstufe 24 er- stück 83 bzw. 84 und magnetisch leitenden Ringen 85

folgende Differentiation des Istwinkelsignals erfolgt bzw. 86 eingeklemmt uad drehen sich gemeinsam mit

vorzugsweise nach einem Näherungsverfahren, weil 45 dem Drehkörper 60 und damit auch gemeinsam mit

die unmittelbare Differentiation leicht zu Unstabili- der Arbeitswelle. Zwischen den Ringen 85,86 sitzt

täten im Regelkreis führt. Es kann leicht gezeigt ein axial gepolter ringförmiger Dauermagnet 87. Die

werden, daß die Gleichung Polbleche 80,81 haben die aus F i g. 9 ersichtliche

Form. Ihre Außenkante bildet eine Spirale, die die

v_{W =} ifL (6) so Bedingung

df dw

= const

dr ausgedrückt werden kann durch

„ _ _ , _h„ _ f „ _{A t} ,ή 55 erfüllt, wenn mit r der Radius der Spirale bezeichnet

y - χ -+- oy jyai, v) _{wird Dje} ^^ _K ^ _hMm ^ _Ummantdung J₀₁.

den Magneten 87, die verhindert, daß die Polbleche 80,

wenn b gegen 1 geht Die Gleichung 7 kann durch 81 in die Sättigung kommen, die den Streufluß stärk zwei Operationsverstärker gemäß F i g. 6 dargestellt herabsetzt und die durch ihren definierten magnetiwerden, von denen der erste (49) als Summenverstärker 60 sehen Widerstand die Feldstärke an den Polen festlegt und der zweite (50) als Integrator geschaltet ist Die Mittels des Hallgenerators 72 und der Meßstreifen 75, Realisierung der Prinzipschaltung nach F i g. 6 erfolgt 76 wird der magnetische Fluß zwischen den PoI-nach dem Schaltschema gemäß F i g. 7. blechen 80,81 im Bereich der Meßstreifen 75,76 ge-

Für ein einwandfreies Funktionieren der Schaltungs- messen. Wegen der in F i g. 9 dargestellten Form der anordnungen nach den F i g. 1, 2 und 3 ist die genaue 65 Polbleche ist dieser Fluß und damit auch die vom Erfassung des Istwinkels von besonderer Bedeutung. Hallgenerator 72 abgegebene Spannung proportional Das Winkelmeßglied 15 spislt infolgedessen im Rah- dem Drehwinkel des mit der Arbeitswelle auf Drehung men des Gesamtgerätes eine entscheidende Rolle. Im verbundenen Drehkörpers 60. Am Ausgang des HaIi-

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generators entsteht eine Spannung gemäß F i g. 13.Es versteht sich, daß durch Einjustieren der Winkelstellung des Drehkörpers 60 mit Bezug auf die ■Arbeitswelle der Sollhaltewinkel (bzw. bei der Anordnung nach F i g. 3 die Position Pl) in einfacher Weise vorgegeben werden kann.

Als Drehzahlgeber 12 kann ohne weiteres eine Anordnung verwendet werden, die mit dem zuvor beschriebenen Winkelmeßglied 15 übereinstimmt, mit der Ausnahme, daß der Drehkörper 60 nicht mit der Arbeitswelle, sondern mit einem von Hand oder Fuß betätigbaren Stellorgan verbunden ist. Ein anderer, ebenfalls kontaktloser Drehzahlgeber, der sich für die vorliegenden Zwecke signet, ist in einer älteren Anmeldung der Anmelderin vorgeschlagen werden.

F i g. 14 zeigt datf Hallgenerator-Winkelmeßglied 15 nach den Fig.8 bis 12 in Verbindung mit einer Stabilisierungsschaltung, die die im Rahmen der Erfindung besonders wichtige Istwinkelbestimmung weiter verbessert.

Wie erläutert, liefert das Winkelmeßglied 15 eine zwischen einem niedrigsten Wert IZ₀ und einem höchsten Wert U₁ (F i g. 13) linear ansteigende sägezahnförmige Spannung. Mittels der Schaltungsanordnung nach F i g. 14 werden die Spannungswerte U₉ und IZ₁, as die beispielsweise OVoIt bzw. +6VoIt betragen, konstant gehalten, wodurch auch die zwischen diesen Extremwerten liegende Gerade exakt bestimmt ist. Für diesen Zweck werden die am Ausgang eines Operationsverstärkers 90 erfaßten Spannungswerte IZ₀ und U₁ auf Integratoren mit großen Zeitkonstanten gegeben, die im wesentlichen von einem Widerstand 91, einer Diode 92 und einem Kondensator 93 bzw. einer Diode 94 und einem Kondensator 95 gebildet werden. Die Ausgangsspannungen der Integratoren werden mit Referenzspannungen verglichen, von denen die eine das Massepotential darstellt und die andere von einer Zenerdiode96 vorgegeben wird. Mittels der Regelabweichung des Spannungswertes U₁ wird über Transistoren 97,98 und einen Widerstand 99 der Arbeitepunkt des Operationsverstärkers 90 entsprechend beeinflußt. Die Regelabweichung des Spannungswertes U₀ verändert über Transistoren ICO, 101 und 102 den Hallgeneratorstrom. Steht z. B. an der Diode 94 während einer längeren Zeitspanne eine positive Spannung an, was bedeutet, daß die Verstärkung zu gering ist, wird über die drei Transistoren 100,101,102 der Hallgeneratorstrom erhöht. Die Anordnung nach F i g. 14 erlaubt es, alle Temperatur- und Bauteilevariablen auszuschalten.

Gemäß einer abgewandelten Ausfuhrungsform der Erfindung kann die Istdrehzahl der Arbeitswelle in bekannter Weise (deutsche Auslegeschrift 1 243 264) auch mit Hilfe eines Drehzahlmeßtachos bestimmt werden. Ein derartiger an sich bekannter (deutsche Auslegeschrift 1 243 264) Tachogenerator weist beispielsweise eine mit der Abtriebswelle 4 des Kupplungsmotors 1 auf Drehung verbundene Dauermagnetscheibe auf, deren Mantelfläche eine abwechselnde Folge von magnetischen Nord- und Südpolen bildet, δο Der Dauermagnetscheibe steht eine auf einen Magneten gewickelte Spule gegenüber, in der eine Spannung induziert wird, deren Amplitude und Frequenz im wesentlichen proportional zur Drehzahl der Abtriebswelle 4 ist.

In einem solchen Falle kann aus der so gemessenen Istdrehzahl der Istwinkel mittels einer dem Tachogenerator nachgeschalteten Integrationsstufe abgeleitet werden, die die Impulse des Tachogenerators aufsummiert und die mittels eines der Vorgabe des Sollhaltewinkels dienenden Synchronisators während jeder Umdrehung der Arbeitswelle einmal zurückgestellt wird. Der Synchronisator kann dabei die in der. deutschen Offenlegungsschrift 1 763 657 beschriebene Form haben. Der Vorteil eines Drehzahlmeßtachos liegt in einer sehr hohen, störsicheren Ausgangsspannung, die dem Regler unmittelbar als Istwert zugeführt werden kann. Bei Benutzung eines Synchronisators gemäß der deutschen Offenlegungsschrift 1 763 657 können bei jedem "Umlauf der Arbeitswelle an einem Hallgenerator reproduzierbare Spannungsimpulse für die gewünschte Sollanhaltestellung abgenommen werden.

Claims (22)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Stillsetzen einer Arbeitswelle in vorbestrnmter Winkellage mit einem elektrischen Kupplungsmotor, dessen mit der Arbeitswelle in Triebverbindung stehendes Kupplungsorgan zwecks Antrieb der Arbeitswelle mit vorgegebener Arbeitsdrehzahl unter dem Einfluß eines von der Regelabweichung zwischen gemessener Istdrehzahl und eingestellter Solldrehzahl beaufschlagten Reglers mit einer ständig angetriebenen Hauptantriebswelle des Kupplungsmotors und/ oder mit einem Bremswiderlager elektromagnetisch kuppelbar ist, dadurchgekennzeichnet, daß aus der Istdrehzahl der Arbeitswelle kontinuierlich der jeweils bei einem vorgegebenen, unterhalb des maximalen Bremsmoments liegenden Bremsmoment erforderliche Bremswinkel errechnet wird, daß der Istwinkel der Arbeitswelle, bezogen auf die vorbestimmte Winkellage bis zur erfolgten Stillsetzung, gemessen und mit dem errechneten Bremswinkel verglichen wird und daß dem Regler die aus diesem Vergleich und dem Drehzahl-Soll-Istwertvergleich erhaltene Größe als das Stillsetzen in der vorbestimmten Winkellage bewirkende Regelabweichung aufgedrückt wild.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einleiten des Stillsetzvorganges die Bremse zunächst voll erregt und erst nach erreichter Teilabbremsung auf den geregelten Bremsvorgang übergegangen wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlistwert aus der Änderungsgeschwindigkeit des Istwinkelmeßwertes abgeleitet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelistwert durch Aufsummieren der von einem der Istdrehzahlmessung dienenden Istdrehzahlgeber abgegebenen Impulse bestimmt wird.

5. Verfahren räch einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler abgeschaltet wird, nachdem die Arbeitswelle in der vorbestimmten Winkellage stillgesetzt ist.

6. Antrieb zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem elektrischen Kupplungsmotor, der ein mit der Arbeitswelle in Triebverbindung stehendes Kupplungsorgan aufweist, das mit einer ständig angetriebenen Hauptantriebswelle des Kupplungsmotor und/oder mit einem Bremswiderlager

/ο

elektromagnetisch kuppelbar ist, mit einem den Eingriff des Kupplungsorgans mit der Hauptantriebswelle und/oder dem Bremswiderlager bestimmenden Regler, der zwecks Antrieb der Arbeitswelle mit vorgegebener Arbeitsdrehzahl mit einer Regelabweichung beaufschlagbar ist, die durch Vergleich eines Drehzahlsollwertes mit einem durch einen Istdrehzahlgeber laufend gemessenen Drehzahlistwert erhalten wird, sowie mit einem die vorbestimmte Winkellage vorgebenden Sollwinkelgeber, gekennzeichnet durch ein an den Istdrehzahlgeber (11, 24) angeschlossenes Bremsfunktionsrechenglied (14), das aus der Istdrehzahl kontinuierlich den bei einem vorgegebenen, unterhalb des maximalen Bremsmoments liegenden Bremsmoment erforderlichen Bremswinkel errechnet, sowie einen an das Bremsfunktionsrechenglied und einen Istwinkelgeber (15) angeschlossenen Vergleicher (16). der mit dem Regler (101 für den Anhaltevorgang koppelbar ist.

7. Antrieb nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen dem Regler (10) vorgeschalteten zweiten Vergleicher (13), der mit dem Ausgangssignal des Bremsfunktion-lstwinkel-Vergleichers (16) sowie mit dem Ist- und dem Solldrehzahlsignal beauf- »5 schlagbar ist.

8. Antrieb nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch ein mit dem .Istdrehzahlgeber (11, 24) verbundenes Sperrsteuerglied (17, 18), das den Ausgang des Bremsfunktion-lstwinkel-Vergleichers (16) sperrt, solange die Istdrehzahl oberhalb einer vorbestimmten Abschaltdrehzahl liegt.

9. Antrieb nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch eine mit dem Solldrehznhlgeber (12) verbundene Sperrstufe (17), die den Ausgang des Bremsfunktion-Istwinkel-Vergleichers (16) sperrt, solange die eingestellte Solldrehzahl ungleich Null ist.

10. Antrieb nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Regler (10) eine Steuerstufe (19) vorgeschaltet ist, die in Abhängigkeit von dem Erreichen der Sollhaltestellung ein Entregen der Steuerwicklungen (7,8) des Kupplungsmotors (1) erzwingt.

11. Antrieb nach einem der Ansprüche 6 bis 10, gekennzeichnet durch ein Winkelmeßglied (15) mit einem Hallgenerator (72), der durch eine mit der Arbeitswelle gekuppelte Magnetscheibe (80, 81) beeinflußt ist, die einen von einem größten zu einem kleinsten Wert kontinuierlich abnehmenden Radius besitzt, der sich — bei gleicher Umlaufrichtung — vom kleinsten zum größten Wert sprunghaft ändert.

12. Antrieb nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Istdrehzahlgeber ein Rechenglied (24) vorgesehen ist, das die Istdrehzahl aus dem gemessenen Istwinkel errechnet.

13. Antrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das die Istdrehzahl aus dem Istwinkel errechnende Rechenglied (24) zwei hintereinandergeschaltete Operationsverstärker (49, 50) aufweist, von denen der erste als Summenverstärker und der zweite als Integrator geschaltet ist und die derart rückgekoppelt sind, daß bei Anlegen einer Eingangsspannung x(t) am Ausgang des Summenverstärkers (49) eine Ausgangsspannung

entsteht.

14. Antrieb nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremsfunktionsrechenglied (14) einen Operationsverstärker (45) aufweist, dessen Rückkopplungsnetzwerk (46) derart ausgelegt ist, daß bei Anlegen einer Eingangsspannung x{t) am Ausgang des Operationsverstärkers eine Ausgangsspannung y(t) = e^x + C entsteht.

15. Antrieb nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsfunktionlstwinkel-Vergleicher (16) ein als Summenverstärker ausgelegter Operationsverstärker ist.

16. Antrieb nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Regler (10) vorgeschaltete zweite Vergleicher (13) einen als Summenverstärker ausgelegten Operationsverstärker aufweist.

17. Antrieb nach einem der Ansprüche 6 bis 16, gekennzeichnet durch ein an den Istwinkelgeber (15) angeschlossenes Steuerglied (27), mittels dessen der Regler (10) nach Anhalten der Arbeitswelle in einer ersten Sollhaltestellung mit einem Steuersignal beaufschlagbar ist, das ein Nachdrehen der Arbeitswelle in eine zweite Sollhaltestellung bewirkt.

18. Antrieb nach Abspruch 17, gekennzeichnet durch Schaltglieder (28, 29, 31, 32), die wechselweise den Ausgang des Bremsfunktion-lstwinkel-Vergleichers (16) und den Ausgang des der Vorgabe der zweiten Sollhaltestellung dienenden Steuergliedes (27) sperren.

19. Antrieb nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch Programmschaltstufen (33, 35), mittels deren die Schaltglieder (28, 29, 31, 32) derart steuerbar sind, daß dem Anhalten in der zweiten Sollhaltestellung stets ein Abbremsen auf die erste Sollhaltestellung vorangeht.

20. Antrieb nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Solldrehzahlgebers (12) auch der Befehl für den Übergang von der ersten in die zweite Sollhaltestellung auslösbar ist.

21. Antrieb nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch eine zwischen dem Solldrehzahlgeber (12] und dem Regler (10) liegende Sperrstufe (30), die eine Beeinflussung des Reglers durch das Ausgangssignal des Solldrehzahlgebers während des Laufs der Arbeitswelle von der ersten in die zweite Soll· haltestellung verhindert.

22. Antrieb nach Anspruch 11, gekeniueichnei durch Vergleicherstufen, die den Kleinstwert unc den Höchstwert der vom Hallgenerator (72) abge gebenen Hallspannung mit Referenzspannunger vergleichen, sowie durch Regelglieder, die in Ab hängigkeit von diesem Vergleich die llallspan nungsklcinst- und höchstwerte auf die Referenz werte einregeln.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen