DE2134751B2 - Drehzahlmesseinrichtung - Google Patents

Description

2. Drehzahlmeßeinrichtung nach Anspruch 1, tneb von Industrienähmaschinen, wird jeduch höchgekennzeichnet durch drei um 120° gegeneinan- ste Genauigkeit des Anhaltens gefordert Die Geder versetzte Meßköpfe (20, 21, 22). nauigkeit der Drehzahlmessung läßt sich durch er-

3. Drehzahlmeßeinrichtung nach Anspruch 1 höhte mechanische Präzision der Drehzahlmeßein- oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polzahl 25 richtung nur in engen Grenzen und mit hohem Aufdes Polrades (1) ein ganzzahliges Vielfaches der wand steigern.

Meßkopfzahl ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Ferti-

4. Drehzahlmeßeinrichtung nach einem der gungsungenauigkeiten, Montagefehler u. dgl. mit einvorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- fachen und vergleichsweise kostensparenden Mitteln zeichnet, daß jeder der Meßköpfe (20, 21, 22) 30 zu kompensieren.

einen E-Schnitt-Kern (23) aufweist, dessen Mit- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

telschenkel (24) eine Spule (26) trägt und dessen löst, daß am Umfang des Polrades mehrere Meß-

Außenschenkel (27, 28) gegen den Mittelschenkel köpfe in solchem gegenseitigem Abstand verteilt an-

um zwei Pole des Polrades (1) versetzt angeord- geordnet sind, daß die Radialachsen der Meßköpfe

net sind. 35 in allen Arbeitsstellungen des Polrades in Umfangs-

5. Drehzahlmeßeinrichtung nach einem der richtung gesehen einander entsprechenden Teilen unvorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- terschiedlicher Nord- und Südpolpaare gegenüberstezeichnet, daß das Polrad (1) einen axial magneti- hen, und daß die spannungseizeugenden Glieder der sierten dauermagnetischen Ringmagneten (3) auf- Meßköpfe in Serie oder parallel geschaltet sind. Die weist, an dessen beiden Stirnflächen je eine Pol- 40 Amplitude der insgesamt abgegebenen Drehzahlmeßscheibe (4, 5) anliegt, und daß jede der beiden spannung stellt bei einer solchen Anordnung einen Polscheiben mit einander in Umfangsrichtung ab- Mittelwert der Amplituden der einzelnen Meßkopfwechselnden, die Pole bildenden Zähnen (16, 17) spannungen dar, der von den mechanischen Toleranversehen ist, die in Achsrichtung umgebogen sind zen der Meßeinrichtung weitestgehend unabhängig und über praktisch die volle axiale Länge der 45 ist. Die Meßköpfe als solche sind billige Bauele-Polradumfangsfläche reichen. mente, so daß die Kosten der Drehzahlmeßeinrich-

6. Drehzahlmeßeinrichtung nach einem der tung als Ganzes nur unwesentlich und auf jeden Fall vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- erheblich weniger steigen, als wenn man versuchen zeichnet, daß das Polrad (1) auf der Abtriebs- würde, vergleichbare Genauigkeiten durch erhöhte welle (14) innerhalb des Lagerschildes des An- 50 mechanische Präzision zu erzielen. Bei einer Serientriebsmotors (15) montiert ist. schaltung der Spannungserzeugenden Glieder wird

eine im Vergleich zum Einzelkopf mehrfache Meß-

Spannungsamplitude erhalten, die häufig unmittelbar

für den Soll-Istwert-Vergleich herangezogen werden

Die Erfindung betrifft eine Drehzahlmeßeinrich- 55 kann, so daß Verstärker eingespart werden. Zugleich tung für drehzahlgeregelte Antriebe zur Erzeugung ist die Störsicherheit wesentlich erhöht, weil sich eineiner elektrischen Spannung, deren Amplitude ein gestreute Störspannungen entsprechend weniger stark Maß für die zu messende Drehzahl darstellt, mit fest- bemerkbar machen können. Die ebenfalls mögliche stehendem Meßkopf und rotierend angetriebenem Parallelschaltung der spannungserzeugenden Glieder Polrad, das eine in Umfangsrichtung des Polrades in 60 ergibt einen niedrigen Innenwiderstand und damit gleichmäßigen Abständen verteilte Folge von magne- eine hohe Belastungsfähigkeit der Meßspannungstischen Nord- und Südpolpaaren bildet. quelle.

Bei bekannten Drehzahlmeßeinrichtungen dieser Die Verwendung mehrerer Meßkopfpaare ist zwar

Art (französiche Patentschrift 1406 119) steht dem bei einer Drehzahlmeßeinrichtung mit einer einen Polrad ein einzelner Meßkopf gegenüber, in dem bei 65 Zahnkranz tragenden ferromagnetischen Rotorscheibe rotierendem Polrad auf Grund der magnetischen Fluß- bekannt (USA.-Patentschrift 2 669 669). Dabei wird änderung eine Wechselspannung induziert wird, die aber nicht die Amplitude der Meßspannung, sondern als Drehzahlmeßspannung ausgenutzt wird. Nun sind die Anzahl der erzeugten Spannungsimpulse als Maß

für die zu bestimmende Drehzahl benutzt Die ver- trägt Auf den gJg _votte?te

schiedenen Meßkopfpaare sind mit jeweils unter- ^^^^Jl^ den Teüen3, 4, 5 und 6

schiedüchen Bereichen der Zahn-Jiahnlücken-Folge stoff, aufgezogen. Die aus'?™£Τ .^ ^₇

der Rotorscheibe ausgerichtet und durch die Ver- bestehende Anordung «u*j£j ^jSdS-S

wendung mehrerer Meßkopfpaare soll ledigüch für 5 gen einen .Ftansch«1 der mrx^ S^

eine Rotorscheibe mit vorgegebener Zähnezahl die Nabe 2 besitzt im ^^^^^^ u, _i2

Anzahl der pro Umdrehung der Rotorscheibe erzeug- wmdebohrungen *^***£™£ _{p kad χ bd der}

ten Impulse erhöht werden. . Τ^Γ ÄnfSSh FhTl mit der Abtriebswelle

Eine hervorragende Kompensation von Ferü- Ausfuhrungsform nacn r ι g.

gungsungenauigkeiten und Montagefehlern läßt sich to 14 des Anmebsmotors 15 beispielsweise

m dtrRegel schon mit Hilfe vondrei um 120° ge- Kupplungsmotors drehfes t verbunden*t

geneinandir versetzten Meßköpfen erzielen. Zweck- Jede der Polscheiben 4, Sg im radialI äußeren^e

mäßig ist ferner die Polzahl des Polrades ein ganz- reich mit einer-Folg; vonZahnen Mtejr 17 verse

zahliges Vielfaches der Meßkopfzahl. Dies erlaubt hen, die über den AußenrandIdK wnges.*S

eine phasenrichtige Zuordnung der Pole und damit « ^^.^^l^^SS^^'^

die Erzugung einer sauberen Sinusspannung, die scheibe m aer in r ι g. & , anderen Pol-

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist jeder des 1 eine Folge von . _{h lten}

der Meßköpfe einen E-Schnitt-Kern auf, dessen Mit- *> gnetischen Nord-und Sudpolen erhalten

idscheukel ciüe Spule trägt und dessen Außcnschcn- Am Umfang de* Polrades 1 and^drei jeweUs urn

kel gegen den Mittelschenkel um zwei Pole des Pol- 120° gegeneinander versetzte ^ind«™ ™^e"J°P^te

rades versetzt angeordnet sind. Dadurch wird sicher- 20, 21, 22 angeordnet. Jeder der_Meßkopfe 20 21

gestellt daß für die Spule des induktiven Meßkopfes 22 weist einen E-Schn.tt-Kern 23 auf über_ dessen

auch bei hoher Polzahl des Polrades ein ausreichend a₅ Mittelschenkel 24 ein Sp^Ähen deT Mi te?

großer Wickelraum zur Verfügung steht bzw. bei Spule 26 geschoben ist P/S™^"^ „%

vorgegebenem Polraddurchmesser die Polzahl groß schenkeis 24 und der beiden Auft?5?*«^k J ²T^

gewählt werden kann. Ein induktiver Me£kopf mit sind so geschliffen daß ihre Hunflache aut einem

Lern E-Schnitt-Kern, dessen Mittelschenkel eine Kreizylinder liegt,,dessen Du J ~^r ^"ⁿ8 ^uf'f Spulest, ist an sich bekannt (USA.-Patentschrift ₃o ^^Ä^r^

Entsprechend einer zweckmäßigen Weiterbildung rungsbeispiel 72, ist ein^gan^^hll|f^s ^^ ^ά" der Erfindung weist das Polrad einen axial magneti- Meßkopfzahl, vorliegend 3. Die ^A^^e"^sc™^el * : sierten dauefmagnetischen Ringmagneten auf, an 28 sind gegen den Mittelschenkel 24 um jeweils. ςιι dessen beiden Stirnflächen je eine Polscheibe anliegt, 35 Pole des Polrades 1 versetzt angeordnet Im _veran- und ist jede der beiden Polscheiben mit einander in schaulichten Ausfuhrungsbeispiel sind die Meßkopfe Umf angsrichtung abwechselnden, die Pole bildenden 20, 21, 22 im Lagerschild des A^netemmor⁵ *5_a"T Zähnen versehen, die in Achsrichtung umgebogen tergebracht. Ihre Spulen 26 sind in Serie oder paralsind und über praktisch die volle axiale Länge der IeI geschaltet.

Polradumfangsfläche reichen. Ein derartiges Polrad 40 Läuft der Antriebsmotor 15 und dreht™**f kann aus einer minimalen Anzahl von Teilen auch Abtriebswelle 14, wird ^d« ^'^Pff^f ™ bei hoher Polzahl billig aufgebaut werden. Ähnliche Drehung versetzt An den Meßkopfen 20 21 22 lau_ Polräder, bei denen jedoch die Polscheibenzähne nur fen die von den Zahnen 16, 17 de-ro ™°ετι *. a knapp bis zur Mitte der axialen Länge des Polrades gebildeten magnetischen Nord- und Sudpole vomei. reichen, sind an sich bekannt (französische Patent- 45 Infolge der dadurch erzeugten magnetische^Hußanschrift i 406 119) derung wird in der Spule 26 jedes Magnetkopfes eine

Das Polrad ist vorzugsweise - wie an sich be- Spannung induziert. In Anbetracht der Zusammenkannt (USA.-Patentschrift 2 462 761) - auf der Ab- schaltung der Spulen 26 der ^M.f ^koP% X^am,^Auftriebswelle des Antriebsmotors innerhalb des Lager- gang der Drehzahlmeßeinnchtung (Buchse JU1 in Schildes dieses Motors montiert. Dadurch wird eine so Fig. 1) eine Wechselspannung,die ^eme" JJ¹"™ Belastung der Arbeitsspindel, z.B. der Armwelle der von den einzelnen Meßkopfen abgegebenen einer Industrienähmaschine, durch die Drehzahlmeß- Spannungen darstellt und deren Frequenz und Ameinrichtung vermieden. Am Antriebsmotor steht in plitude proportional der Drehzahl de. AbmeteweUe aller Regel ein für den Einbau mehrerer Meßköpfe 14 sind. Wegen der erfindungsgemaß ausgenutzten ausreichender Einbauraum ohnehin zur Verfügung. 55 Mittelwertbildung zwischen den Spannungen mehre-Außerdem kann dort auch mit einem großen Polrad- rer Meßköpfe werden Fehler auf Grund von_ rnechadurchmcRser und dementsprechend mit großer Pol- nischen Ungenauigkeiten oder Exzentnatoten anzahl gearbeitet werden, sehen Polrad und Meßkopfen auf einfache We₁Se

Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines weitestgehend kompensiert.

Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeich- 60 Es versteht sich, daß die Zahl der verwendbaren

nungen zeigt Meßköpfe nicht auf drei beschrankt ist. Beispiels-

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemaß weise könnten innerhalb des bei der Ausfuhrungs-

aufgebauten Drehzahlmeßeinrichtung und form nach F i g. 1 zur Verf ügung steh enden Raumes

Fi g. 2 in größerem Maßstab einen Teilschnitt ent- ohne weiteres bis zu sechs Meßkopfe untergebracht

lang der Linie IHI der F i g. 1. 6₅ werden. Untersuchungen haben jedoch gezeigt daß

Das Polrad 1 weist, wie veranschaulicht, eine in der Regel eine für die praktischen Bedürfnisse

Nabe 2 auf, die einen axial magnetisierten dauerma- ausreichende Genauigkeit bereits mit drei Meßkop-

gnetischen Ringmagneten 3 und zwei Polscheiben 4,5 fen erzielt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche- aber m der Praxis me^aoische Ungbwuigkeiten bei p der Fertigung des Polrades und dynamische Unge-

1. Drehzahlmeßeinrichtung für drehzahlgere- nauigkeiten hinsichtlich der Zentrierung des Polrades gelte Antriebe zur Erzeugung einer elektrischen mit Bezug auf den Meßkopf grundsätzlich nie ganz Spannung, deren Amplitude ein Maß für die zu 5 zu vermeiden. Diese Ungenauigkeiten haben Schwanmessende Drehzahl darstellt, mit feststehendem kungen der Amplitude der induzierten Spannung zur Meßkopf und rotierend angetriebenem Polrad, Folge, die auch bei konstanter Drehzahl Drehzahländas eine in Umfangsrichtung des Polrades in derungen vortäuschen. Dadurch wird der Regelkreis gleichmäßigen Abständen verteilte Folge von ma- bei jedem Umlauf des Polrades in unerwünschter gnetischen Nord- und Südpolpaaren bildet, da- io Weise angestoßen. Die bei der Ermittlung der Istdurcb gekennzeichnet, daß am Umfang drehzahl erzielte Genauigkeit läßt zu wünschen übdes Polrades mehrere Meßköpfe (20, 21, 22) in rig. Fehler in der Istdrehzahlbestimmung wirken sich solchem gegenseitigem Abstand verteilt angeord- besonders ungünstig bei Positionierantrieben aus, bei net sind, daß die Radialachsen der Meßköpfe in denen die Endabbremsung von einer vorbestimmten allen Arbeitsstellungen des Polrades in Umfangs- 15 Restdrehzahl ausgehen soll. Infolge von Drehzahlricütung gesehen einander entsprechenden Teilen meßfehlern wird einmal von höherer, ein anderes unterschiedlicher Nord- und Südpolpaare gegen- Mal von niedrigerer Drehzahl aus bis zum Stillstand überstehen, und daß die spannungserzeugenden heruntergebremst. Es kommt dadurch zu mangelnder Glieder (26) der Meßköpfe in Serie oder parallel Anhaltegenauigkeit. Bei vielen praktischen Anwengeschaltet sind. ao düngen der Antriebstechnik, zum Beispiel beim An-