DE2135777C3 - - Google Patents

Description

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß aufgebauten Sollwertgeber,

F i g. 2 eine Draufsicht auf eine der beiden Kuselpfannenscheiben gemäß der Linie II-II der Fig. 1,

Fig.3 einen Teilschnitt entiang der Linie IH-HI der F i g. 2, und

Fig.4 eine Draufsicht auf die Magnetträgerscheibe gemäß der Linie IV-IV der Fig. 1.

Der veranschaulichte Sollwertgeber weist ein Gehäuse 1 mit Seitenwänden 2,3 auf. Die Seit .nwand 3 ist mit einer Bohrung versehen, in die ein Außengewinde »ragender Stutzen 4 eingesetzt ist. Der Stutzen 4 ist mit der Seitenwand 3 über beispielsweise drei um 120 gegeneinander versetzte Schrauben verbunden, von denen nur eine bei5 veranschaulicht ist. Der Stutzen 4 nimmt an seinem der Seitenwand 2 zugekehrten Ende ein Gleitlager6 auf. In einer Bohrung der Seitenwand 2 sitzt ein zweites Gleitlager 7.

In den Gleitlagern 6,7 läuft eine Stellwelle 9. Auf dem einen Ende der Stellwelle 9 ist ein radial abstehender Hebel 10 befestigt, der mit einer I.ängsnut Tl versehen ist. In der Längsnut 11 ist ein als Kugelkopf ausgebildeter Mitnehmer 12 verschiebbar. Der Mitnehmer 12 läßt sich innerhalb der Längsnut 11 an beliebiger Stelle durch nicht näher veranschaulichte Mittel arretieren. Er kann über eine Stellstange beispielsweise mit dem Pedal einer Industrienähmaschine verbunden sein.

Die vom Hebel 10 abliegende Stirnfläche der Stellwelle 9 ist mit einer Ausnehmung 14 versehen, in die eine Kugel 15 greift. Eine Rückstellfeder 16 in Form einer gleichachsig zur Stellwelle 9 angeordneten Schraubenfeder stützt sich mit ihrem einen Ende an der Kugel 15 und mit ihrem anderen Ende an einer weiteren Kugel 17 ab, die ihrerseits mit einer Ausnehmung 18 eines auf den Stutzen 4 aufgeschraubten (iewindedeckels 19 in Eingriff steht.

Auf der Stellwelle 9 sitzt eine mit der Siellwelle über einen Stift 20 verbundene Scheibe 21, die ihrerseits mit einer ersten Kugelpfannenscheibe 22 fest verbunden, z. B. verstiftet, ist. Eine zweite zur Kugeipfannenscheibe 22 komplementäre Kugclpfannenscheibe 23 ist an der Seitenwand 2 befestigt. Wie im einzelnen aus den Fig. 2 und3 hervorgeht, ist jede der Kugelpfannenscheiben 22, 23 mit drei elliptisehen Kugelpfannen 24 versehen, deren Tiefe sich in Umfangsrichtung von einem Maximalwert stetig bis auf Null ändert. Jedem Kugelpfannenpaar der beiden Kugelpfannenscheiben 22, 23 ist eine Kugel 25 zugeordnet.

Mit der Stellwelle 9 ist ferner eine Magnelträgerscheibe 28 aus unmagnetischem Werkstoff fest verbunden. An der von der Kugelpfannt-nscheibe 22 abgewendeten Seite der Magnetträgerscheibe 28 sitzt auf einer angefrästen schiefen Ebene 29 der Magnetträgerscheibe ein Formmagnet 30, der im veranschaulichten Ausführungsbeispiel Ringseginentform hat und in axialer Richtung gleichmäßige Dicke besitzt (Fig. 1 und4). Neben dem Formmagneten 30 befindet sich ferner ein Stiftmagnet 31.

Formmagnet 30 und Stiftmagnet 31 sind in axialer Richtung magnetisiert. Den Magneten steht ein Hallgenerator 32 gegenüber, der auf einer mit dem Gehäuse 1 verschraubten Trägerplatte 33 sitzt. Bei der Trägerplatte 33 handelt es sich um eine gedruckte Leiterplatte, welche die der elektronischen Auswertung der erzeugten Halispannung dienende elektrische Schaltungsanordnung aufnimmt.

Auf der Stellwelle 9 sind schließlich Nockenscheiben 34, 35, 36 angebracht, die mit gehäusefesten Kontakten 37,38,39 zusammenwirken.

Die Rückstellfeder 16 sucht die Stellwelle 9 stets in der einen axialen Richtung (in F i g. 1 nach links) zu verschieben. Solange dater auf den Hebel 10 keine Kraft ausgeübt wird, laufen die Kugeln 25 zur tiefsten Stelle der Kugelpfannen 24, wobei gleichzeitig die StcIIweIIe9 in die Nullstellung gedreht wird. Die Stellwelle 9 kann entgegen der Kraft der Rückstellfeder 16 ausgehend von der Nullstellung in beiden Drehrichtungen verstellt werden. Infolge der gegenseitigen Verdrehung der Kugelpfannenscheiben 22,

23 verlassen dabei die Kugeln 25 die tiefste Stelle der Kugelpfannen 24. Die Stellwelle 9 erfährt dadurch eine der Drehbewegung überlagerte Verstellung in der jeweils gleichen Achsrichtung (Fig. 1 nach rechts). Während der Drehbewegung wird der Formmagnet 30 an dem Hallgenerator 32 vorbeibewegt. Wegen der Hubbewegung der Siellwelle 9 und der Schrägung der Ebene 29 der Magnetträgerscheibe 28 ändert sich beim Verdrehen der Stellwelle der Abstand zwischen Formmagnet 30 und Hallgenerator 32 senkrecht zur Ebene der Drehbewegung, d. h. in axialer Richtung. Die Feldstärke des Formmagneten, die Empfindlichkeit des Hallgenerators und der gegenseitige axiale Abstand von Formmagnet und Hallgenerator sind üerart aufeinander abgestimmt, daß innerhalb des Stellbereiches noch keine Sättigung des Hallgenerators eintritt. Wenn daher der Formmagnet dem Hallgenerator genähert wird, steigt die abgegebene Hallspannung an. Durch geeignete Wahl der Neigung der Ebene 29, durch die Art der Führung der Stellwelle 9 und gegebenenfalls durch eine variable Axialabmessung des Formmagneten kann für jede gewünschte Abhängigkeit zwischen dem Drehwinkel der Stellwelle und der abgegebenen Hallspannung gesorgt werden. Dabei ist bei der veranschaulichten Ausführungsform der Drehwinkel der Stellwelle 9 durch nicht veranschaulichte Anschläge derart begrenzt, daß innerhalb des Stellbereiches keine der Kugeln 25 die zugehörigen Kugelpfannen

24 ganz verläßt.

Wird die Stcllwelle ausgehend von der Nullstellung in entgegengesetzter Richtung gedreht, wird der Stift 31 am Hallgenerator 32 vorbeigeführl. Dadurch wird ein Spannungsimpuls erzeugt, der für vorbestimmte Steuerzwecke ausgenutzt werden kann.

Eine Verstellung des Mitnehmers 12 in der Längsnut 11 ändert den für eine vorbestimmte Verdrehung der Stellwelle 9 erforderlichen Stellweg. Durch Drehen des Gewindedeckels 19 wird die Vorspannung der Rückstellfeder 16 beeinflußt, so daß eine Verstellung der Stellwelle 9 eine mehr oder minder große Betätigungskraft erfordert. Die Nockenscheiben 34 bis 36 erlauben in Verbindung mit den Kontakten 37 bis 39 die Steuerung von Zusatzfunktionen.

Speziell für das Hochfahren von Regelmotoren werden in der Praxis die verschiedensten Hochlaufkurven benötigt. Durch das Auswechseln der Magnetträgerscheibe 28 kann leicht jede gewünschte Kurve erzielt werden. Die Ebene 29 kann derart geneigt sein, daß sich die dadurch bewirkte Axialverstellung des Formmagneten der auf die Kugelführung 22, 23, 25 zurückgehenden Axialverschiebung additiv überlagert. Die Neigung der Ebene 29 kann aber auch so gewählt sein, daß sie der Axialverstellung der Stellwelle 9 entgegenwirkt.

Durch die mögliche Zusatzanordnung der Kontakte 37 bis 39 ist eine bisher unerreichte Vielfalt von Steuermöglichkeiten gegeben. Der Sollwertgeber arbeitet ohne die Zusalzkontakte kontaktfrei nahezu verschleißlos. Die gesamte Einrichtung ist einfach zu montieren und billig herzustellen. Es versteht sich, daß gegebenenfalls auf der Magnetträgerscheil weitere Formmagnete montiert sein können, di zusätzlichen Hallgeneratoren zusammenwirken Stellwelle kann auch mit zwei oder mehr Mi trägerscheiben bestückt sein, denen jeweils it stens ein gehäusefester Hallgenerator zugeordn

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

hemd elliptische-Form haben und daß sich die ρ Tiefe der Kugelpfarinen in Umfangsrichtung von Patentansprüche: ejnem def Nujisteiiung entsprechenden Maximalwert stetig bis auf Null ändert.

1. Sollwertgeber für einen elektrischen An- 5 12. Sollwertgeber nach einem der Ansprüche 1 trieb, dessen Drehzahl in Abhängigkeit von bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinem vom Sollwertgeber gelieferten Steuersignal welle (9) mit einem radial abstehenden Hebel einstellbar ist, mit mindestens einem das Steuersi- (10) fest verbunden ist, der einen in Längsrichgnal erzeugenden, gehäusefest angeordneten tung des Hebels verstellbaren Mitnehmer (12) Haügenerator und mindestens einem mit einer io trägt.

Stellwelle verbundenen Formmagneten, der 13. Sollwertgeber nach Anspruch 12, dadurch

zwecks wahlweiser Einstellung des Drehzahisoll- gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (12) als Ku-

wertes gegenüber dem Hallgenerator unter Ände- gelkopf ausgebildet ist, der in einer Längsnut

rung der den Hallgenerator beeinflussenden Feld- (11) des Hebels (10) verschiebbar und mit Bezug

stärke willkürlich drehbar ist, wobei sich die den 15 auf den Hebel arretierbar ist.
Hallgenerator beeinflussende Feldstärke innerhalb eines Bereiches ändert, in dem ncch keine
Sättigung des Hallgenerators eintritt, gekennzeichnet durch eine Führung (22 bis 25),
die der Stelhveile (9) für den Formmagneten (30) zo

bei einer Drehverstellung eine überlagerte Axial- ~
bewegung aufdrückt.

2. Sollwertgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Formmagnet (30) Ringsegmentform hat. 25

3. Sollwertgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Formmagnet (30) Die Erfindung bezieht sich auf einen Sollwertgeber in axialer Richtung gleichmäßige Dicke besitzt. für einen elektrischen Antrieb, dessen Drehzahl in

4. Sollwertgeber nach Anspruch 1, dadurch ge- Abhängigkeit von einem vom Sollwertgeber gelieferkennzeichnet, daß als Formmagnetträger (28) 30 ten Steuersignal einstellbar ist, mit mindestens einem eine auf der Stellwelle befestigte Kurvenscheibe das Steuersignal erzeugenden, gehäusefest angeordvorgesehen ist. neten Hallgenerator und mindestens einem mit einer

5. Sollwertgeber nach einem der Ansprüche 1 Stellwelle verbundenen Formmagneten, der zwecks bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellwelle wahlweiser Einstellung des Drehzahlsollwertes gemit einer in Axialrichtung wirkenden Rückstellfe- 35 genüber dem Hallgenerator unter Änderung der den der (16) zur Rückführung der Stellwelle in eine Hallgenerator beeinflussenden Feldstärke willkürlich vorbestimmte Nullstellung in Wirkverbindung drehbar ist, wobei sich die den Hallgenerator beeinsteht, fiussende Feldstärke innerhalb eines Bereiches än-

6. Sollwertgeber nach Anspruch S, dadurch ge- dert, in dem noch keine Sättigung des Hallgenerators kennzeichnet, daß die Vorspannung der Rück- 40 eintritt.

stellfeder (16) einstellbar ist. Ein solcher Sollwertgeber ist in der britischen Pa-

7. Sollwertgeber nach Anspruch 5 oder 6, da- tentschrift 1 191 261 beschrieben. Bei Antrieben für durch gekennzeichnet, daß die Stellwelle (9) aus- verschiedene Aufgaben, z. B. Nähmaschinenantriegehend von der Nullstellung in beiden Drehrich- ben, besteht die Notwendigkeit, die die gegenseitige tungen verstellbar und dabei jeweils in der glei- 45 Abhängigkeit von Drehwinkel und Steuersignalamchen Axialrichtung verschiebbar ist. plitude darstellende Kennlinie entsprechend dem je-

8. Sollwertgeber nach einem der Ansprüche 5 weiligen Steuerzweck anzupassen.

bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Rückstell- Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu

feder (16) eine gleichachsig zur Stellwelle (9) an- Grunde, einen Sollwertgeber zu schaffen, bei dem die

geordnete Schraubenfeder vorgesehen ist, deren 50 Kennlinie in besonders einfacher Weise an den jewei-

eines Ende sich über eine Kugel (15) an der einen ligen Steuerzweck anzupassen ist.

Stirnfläche der Stellwelle abstützt. Diese Aufgabe wird bei einem Sollwertgeber der

9. Sollwertgeber nach Anspruch 8, dadurch ge- eingangs genannten Art erfindungsgemäß gelöst kennzeichnet, daß sich das andere Ende der durch eine Führung, die der Stellwinkel für den Rückstellfeder (16) über eine weitere Kugel (17) 55 Formmagneten bei einer Drehverstellung eine überan einem in Achsrichtung der Rückstellfeder ver- lagerte Axialbewegung aufdrückt.

stellbaren Widerlager (19) abstützt. Es ist zwar bereits durch die französische Patent-

10. Sollwertgeber nach einem der Ansprüche 5 schrift 1339 956 bekannt, durch Austausch des bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung Formmagneten eine Anpassung der Kennlinie des der Stellwelle zwei komplementäre Kugelpfan- 60 Sollwertgebers an den jeweiligen Steuerzweck vorzunenscheiben (22, 23) aufweist, von denen die eine nehmen. Demgegenüber wird beim Gegenstand der mit der Stellwelle (9) verbunden und die andere Erfindung eine solche Anpassung ohne Austausch gehäusefest angeordnet ist und die mit Kugel- des Formmagneten durch entsprechende Einstellung pfannen (24) von sich in Umfangsrichtung an- der Führung möglich.

dernder Tiefe versehen sind, in denen je eine Ku- 65 Weitere Erfindungsmerkmale, die Gegenstände der

gel (25) geführt ist. Unteransprüche sind, ergeben sich aus dem nachfol-

11. Sollwertgeber nach Anspruch 10, dadurch gend beschriebenen Ausführungsbeispiel. In den gekennzeichnet, daß die Kugelpfannen (24) annä- Zeichnungen zeigt