DE2326275C2

DE2326275C2 - Elektrischer Antrieb zum Treiben zweier Arbeitsmaschinenwellen

Info

Publication number: DE2326275C2
Application number: DE2326275A
Authority: DE
Inventors: Heinz Daab; Rudolf 6100 Darmstadt Kling
Original assignee: Quick-Rotan Becker & Notz Kg 6100 Darmstadt De
Current assignee: Quick-Rotan Becker & Notz Kg 6100 Darmstadt De
Priority date: 1973-05-23
Filing date: 1973-05-23
Publication date: 1982-10-21
Also published as: NL7405864A; CH572290A5; US3921770A; FR2231148A1; JPS5020209A; BR7404191D0; GB1465325A; IT1011860B; DE2326275A1; ES426194A1

Description

1. die Kupplungseinheiten bestehen aus je einer Kupplung und einer Bremse,

2. jede Kupplungseinheit ist für sich mit einem Drehzahlregelkreis ausgestattet,

3. den Drehzahlregelkreisen ist eine Gleichlaufregelschaltung überlagert, enthaltend

3.1 eine Vergleichsstelle zur Differenzbildung aus den nr.it je einem Faktor bewerteten Drehzahlistwerten,

3.2 einen Verstärker für die Differenz der bewerteten Drehzahlistwerte,

3.3 eine vorzeichenrichtige Zuführung der verstärkten Differenz zu den Drehzahlreglern beider Drehzahlregelkreise derart, daß die Drehzahl des zu schnellen Antriebs abgesenkt und die Drehzahl des zu langsamen Antriebs angehoben wird.

2. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Kupplungseinheiten mit dem Motor zu einer Baueinheit verbunden sind.

3. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Enden der Rotorwelle des Motors je eine Schwungscheibe drehfest angebracht ist.

4. Elektrischer Antrieb nacn Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker der Differenz der bewerteten Istdrehzahlen ein für ein PID-Verhalten sorgendes Gegenkopplungsnetzwerk aufweist.

5. Elektrischer Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlsollwerteingabe über ein Zeitglied verzögert erfolgt, dessen Zeitkonstante größer als die mechanische Zeitkonstante der betreffenden Kupplung ist.

6. Elektrischer Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisation der Kupplungseinheiten mit Hilfe von über Gatterschallungen gesteuerten elektronischen Schaltgliedern an- und abschaltbar ist.

7. Elektrischer Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übermittlung von Befehlen wie »erste Kupplungseinheit allein«, »zweite Kupplungseinheit allein«, »beide schnell«, »niedrige Drehzahl« und »synchronisierte Drehzahl« von einer Koppelelektronik gesteuerte Gatterschaltungen vorgesehen sind.

8. Elektrischer Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwerte über Regelwiderstände in weiten Grenzen verstellbar sind.

9. Elektrischer Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Drehzahlregelkreis mindestens einer der beiden Kupplungseinheiten eine Positioniereinrichtung zugeordnet ist.

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Antrieb zum Treiben zweier Arbeitsnwschinenwellen mit einem Antriebsmotor und zwei steuerbaren Kupplungseinheiten an den axialen Enden des Antriabsmotors.

Es sind drehzahlgiregelte Positionierantriebe bekannt (FR-PS 15 83 056, DE-AS 16 13 350, DE-OS 17 63 853 und DE-PS 20 54 501), bei denen ein Kupplungsmotor über eine elektromagnetisch betätigte Kupplung eine Antriebswelle antreibt Die Kupplung erlaubt es, die Antriebswelle mit der im Betrieb ständig rotierenden Rotorwelle des Motors in Triebverbindung und/oder mit einem Bremswiderlager in Eingriff zu bringen. Antriebe dieser Art werden unter anderem bei Werkzeugmaschinen und Industrienähmaschinen eingesetzt.

In der Praxis stellt sich häufig das Problem, daß zwei Wellen, gegebenenfalls mit vorbestimmtem Drehzahlverhältnis, angetrieben werden müssen. Dies ist beispielsweise bei Werkzeugmaschinen der Fall, wenn neben der Spindel auch ein Schlitten maschinell bewegt werden soll, oder bei Nähautomaten, bei denen zusätzlich zur eigentlichen Nähmaschine eine Stofftransporteinrichtung angetrieben werden muß.

Bisher wurden für solche Zwecke entweder zwei getrennte Motoren benutzt oder es wurde ein einziger, gemeinsamer Motor vorgesehen, der mit den beiden zu treibenden Wellen über ein Getriebe verbunden wurde, das für das erforderliche Drehzahlverhältnis sorgte. Die erstgenannte Lösung ist nicht nur aufwendig, sondern erlaubt auch keine einwandfreie Synchronisierung der beiden Motoren bzw. der von diesen Motoren angetriebenen Wellen. Im zweiten Falle kann zwar ein vorbestimmtes Drehzahlverhältnis ohne Schwierigkeiten starr aufrechterhalten werden, doch läßt z. B. die Flexibilität des Antriebs insofern zu wünschen übrig, als es nicht möglich ist, auf elektronischem Wege die Drehzahlen und/oder das Drehzahlverhältnis einfach und schnell zu ändern.

Es ist ferner ein Antrieb zum Treiben zweier Arbeitsmaschinenwellen über Keilriemen bekannt (FR-PS 21 26 647), der aus einem Motor und zwei elektromagnetischen Kupplungen auf beiden Seiten des Motors besteht. Schließlich ist eine Schaltungsanordnung für eine relative Gleichlaufregelung eines Zweimotorantriebs bekannt (Regelungstechnik, Heft 6,15. ]g. 1967, Seite 269 - 273), die einen als Zähler ausgebildeten Summenverstärker, der die Differenz der Istdrehzahlen bildet und diese den Motorsteuerungen vorzeichenrichtig zuführt, und einen Multiplikator aufweist, der eine der Istdrehzahlen zur Bildung eines von 1 verschiedenen Drehzahlverhältnisses mit einem Faktor bewertet. Ein Zweimotorantrieb ist aber unerwünscht aufwendig, während eine Anwendung dieses Regelprinzips bei einem Antrieb mit einem Motor und zwei Kupplungen noch keine ausreichend schnelle Regelung erlaubt, wie sie für einen einwandfreien Gleichlauf erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb zum Treiben zweier Arbeitsmaschinenwellen zu schaffen, bei dem Änderungen besonders rasch durchgeführt werden können, der das jeweils gewünschte Drehzahlverhältnis in relativ engen Grenzen einzuhalten gestattet und der gleichwohl mit einem verhältnismäßig geringen Aufwand auskommt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgetnäß durch die Gesamtheit folgender Merkmale gelöst:

1. Die Kupplungseinheiten bestehen
Kupplung mit einer Bremse,

aus je einer

3.1 eine Vergleichsstelie zur Differenzbildung aus den mit je einem Faktor bewerteten Drehzahlistwerten,

3.2 einen Verstärker für die Differenz der bewerteten Drehzahlistwerte,

33 eine vorzeichenrichtige Zuführung der verstärkten Differenz zu den Drehzahlreglern beider Drehzahlregelkreise derart, daß die Drehzahl des zu schnellen Antriebs abgesenkt und die Drehzahl des zu langsamen Antriebs angehoben wird.

Der erfindungsgemäße Antrieb kommt mit einem einzigen Motor aus. Die bei einem drehzahlgeregelten Antrieb ohnehin erforderlichen Steuer- und Regelschaltungen brauchen gegenüber einem bekannten Einwellenantrieb, wenn überhaupt, nur geringfügig abgeändert zu werden. Die zur Synchronisation der beiden Arbeitsmaschinenwellen zusätzlich vorhandenen Antriebsteile lassen sich aus preiswerten, wenig Einbauraum beanspruchenden elektronischen Baueinheiten aufbauen. Weil die Gleichlaufregelschaltung mit aus Kupplung und Bremse bestehenden Kupplungseinheiten zusammenwirkt und damit die Istdrehzahl zwangsweise sowohl angehoben als auch abgesenkt werden kann, werden eine schnelle Regelung und infolgedessen eine hohe Gleichlaufgenauigkeit gewährleistet. Der Antriebsmotor muß zwar für die Gesamtleistung ausgelegt sein. Die Kupplungseinheiten werden aber nur mit einem Teil der Gesamtleistung, beispielsweise der halben Gesamtleistung, belastet. Diese Eigenschaft ist besonders günstig, weil bei größerem Leistungsbedarf eine entsprechende Anpassung des Motors unproblematisch ist, der Engpaß bisher vielmehr in der Belastbarkeit der Kupplung lag.

Vorzugsweise sind die beiden Kupplungseinheiten mit dem Motor zu einer Baueinheit verbunden, so daß insgesamt ein besonders kompakter Antrieb erhalten wird. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist an beiden Enden der Rotorwelle des Motors je eine Schwungscheibe drehfest angebracht, mit anderen Worten, das für den Antrieb einer Einzelwelle bekannte und bewährte Kupplungsmotorprinzip ist praktisch verdoppelt. Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 3 bis 9.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Kupplungsmotor mit zwei Kupplungseinheiten,

F i g. 2 ein Blockschaltbild der dem Kupplungsmotor nach F i g. 1 zugeordneten Steuer- und Regelungseinrichtung,

Fig.3 ein Prinzipschaltbild der beiden jeweils e>ner Kupplungseinheit zugeordneten Drehzahlregelkreise, F i g. 4 ein Prinzipschaltbild der Sollwertgeberstufe, F i g. 5 ein Schaltbild der Positioniereinrichtung, F i g. 6 ein Schaltbild der Gleichlauf regelschaltung, F i g. 7 ein Schaltbild der Funktionsaufschaltstufe, und F i g. 8 ein Schaltbild der Koppelstufe.

Der in F i g. 1 veranschaulichte Kupplungsmotor weist eine während des Betriebs ständig umlaufende Rotorwelle 10 auf. Mit dem in F i g. 1 rechten Ende der Rotorwelle 10 ist eine Schwungscheibe 11 drehfest verbunden, die abtriebsseitig einen Ring 12 aus magnetisch ieitendem Werkstoff trägt. Die Schwungscheibe 11 wirkt mit einer insgesamt mit 13 bezeichneten elektromagnetischen Kupplungseinheit zusammen, deren Gehäuse 14,15 an ein Lagerschild 16 des Motors angeflanscht ist. Die Kupplungseinheit 13 ist auf diese Weise mit dem Motor zu einer Baueinheit verbunden.

In einer Nabe 17 des Gehäuseteils 15 und einem mit dem Gehäuseteil 15 verschraubten Bremswiderlager 18 ist eine Abtriebswelle 19 drehbar gelagert Auf dem freien Ende der Abtriebswelle 19 ist eine Abtriebsriemenscheibe 20 befestigt, die über einen Keilriemen mit einer nicht veranschaulichten Arbeitsmaschinenwelle, beispielsweise der Transportwelle eines Nähautomaten, verbunden werden kann. Das von der Abtriebsriemenscheibe 20 abliegende Ende der Abtriebswelle 19 trägt eine Kupplungsscheibe 22 und eine Bremsscheibe 23, die mit der Abtriebswelle 19 drehfest verbunden, auf ihr jedoch begrenzt axial verschiebbar sind. Für diesen Zweck ist die Abtriebswelle vorteilhaft mit einem Keilwellenprofil versehen, das mit einem Komplementären Keilnabenprofil von Kupplungs- und Bremsscheibe zusammenwirkt. Auf der Kupplungsscheibe 22 sitzt ein ringförmiger Kupplungsbelag 24, während die Bremsscheibe 23 einen ringförmigen Bremsbelag 25 trägt.

Zwischen dem Lagerschild 16 und dem Gehäuseteil 15 ist ein innerhalb des Gehäuseteils 14 sitzendes Wicklungsgehäuse 28 eingespannt, das Kupplungs- und Bremsscheibe 22, 23 koaxial umschließt. In dem Wicklungsgehäuse 28 sitzen eine Kupplungswicklung 29 und eine Bremswicklung 30. Wird die Kupplungswicklung 29 erregt, bildet sich ein magnetischer Kraftfluß aus, der die Kupplungsscheibe 22 mit dem Kupplungsbelag 24 gegen den Ring 12 der Schwungscheibe 11 preßt. Dadurch wird die Abtriebswelle 19 mit der Rotorwelle 10 gekuppelt. Wird statt dessen die Bremswicklung 30 erregt, entsteht ein magnetischer Kraftfluß, der die Bremsscheibe 23 über den Bremsbelag 25 gegen einen Ring 31 des Bremswiderlagers 18 andrückt. Die Abtriebswelle 19 wird abgebremst.

Auf der Abtriebswelle 19 sitzt ferner der rotierende Teil 32 einer Drehzahlmeßeinrichtung, deren feststehender Teil bei 33 angedeutet ist.

Die insoweit beschriebene Anordnung ist an sich bekannt (DE-AS 16 13 346 und DE-OS 21 34 751). Sie bedarf infolgedessen vorliegend keiner näheren Erläuterung. Abweichend von dem Bekannten ist aber vorliegend am anderen, in F i g. 1 linken Ende des Motors eine weitere elektromagnetische Kupplungseinheit 35 angeflanscht. Die Kupplungseinheit 35 stimmt bei der veranschaulichten Ausführungsform weitestgehend mit der Kupplungseinheit 13 überein. Einander entsprechende Teile der Kupplungseinheiten sind daher mit entsprechenden, zusätzlich mit einem Strich versehenen Bezugszeichen versehen. Über die Kupplungseinheit 35 ist eine zweite Abtriebswelle 19' antreibbar, der eine der Drehzahlmeßeinrichtung 32,33 entsprechende Drehzahlmeßeinrichtung 32', 33' zugeordnet ist und die über einen Keilriemen mit einer zweiten Arbeitsmaschinenwelle, beispielsweise der Nähmaschinenwelle eines Nähautomaten, in Antriebsverbindung steht.

Zwischen der mit der Kupplungseinheit 35 zusammenwirkenden Schwungscheibe 11', die mit dem in F i g. 1 linken Ende der Rotorwelle 10 drehfest verbunden ist, und dem Rotor 36 des Motors ist auf der Rotorwelle 10 ein Lüfterflügel 38 angebracht, der fur eine Eigenbelüftung des Motors sorgt. Eine Eigenbelüftung der Kupplungseinheiten 13, 35 erfolgt außerdem

dadurch, daß die Schwungscheiben 11, 11' zugleich als Lüfterflügel mit Kühlluftdurchlässen 39,39' ausgebildet sind. Auf diese Weise wird sowohl die in den stromdurchflossenen Wicklungen erzeugte Stromwärme als auch die an den Kupplungs- und Bremsbelägen entstehende Reibungswärme auf besonders wirksame Weise abgeführt.

Dem mit den beiden Kupplungseinheiten 13, 35 zu einer Baueinheit zusammengefaßten Motor ist eine Steuer- und Regeleinrichtung zugeordnet, deren Blockschaltbild in F i g. 2 wiedergegeben ist. Der Kupplungseinheit 13 ist ein erster Drehzahlregelkreis 41 zugeordnet, wobei die Kupplungswicklung 29 an einen Ausgang 42 und die Bremswicklung 30 an einen Ausgang 43 des Regelkreises 41 angeschlossen ist. Die Kupplungseinheit 35 steht unter dem Einfluß eines zweiten Drehzahlregelkreises 44 mit zwei Ausgängen 45, 46, von denen der erste zur Kupplungswicklung 29' und der zweite zur Bremswicklung 30' führt.

Den Regelkreisen 41, 44 ist eine Sollwertgeberstufe 48 vorgeschaltet, über die an jeweils einen Regelkreis oder gleichzeitig an beide Regelkreise ein oder wahlweise einer von mehreren fest vorgegebenen Drehzahlsollwerten anlegbar ist. Eine Funktionsaufschaltstufe 49 erlaubt es, vorbestimmte Funktionsabläufe wahlweise aufzuschalten. Eine Koppelstufe 50 sorgt für verschiedene im folgenden noch näher erläuterte Signalweiterschaltungen. Dem Regelkreis 44 ist ferner eine unter dem Einfluß eines Positionsgebers 51 stehende Positioniereinrichtung 52 zugeordnet. Eine wahlweise wirksam gemachte Gleichlaufregelschaltung (Synchronisiereinrichtung) 53 erlaubt es, für ein festes Drehzahlverhältnis der über die Regelkreise 41, 44 eingeregelten Drehzahlen der Abtriebswellen 19,19' zu sorgen.

F i g. 3 zeigt im oberen Teil den ersten Drehzahlregelkreis 41 und im unteren Teil den insgesamt mit 44 bezeichneten zweiten Drehzahlregelkreis. Der Regelkreis 41 weist eine mit der Kupplungswicklung 29 in Reihe geschaltete Transistorschaltstufe 56 auf, während mit der Bremswicklung 30 eine Transistorschaltstufe 58 in Reihe liegt. Beim Aufsteuern der Transistorschaltstufe 56 wird die Kupplungswicklung 29 erregt, beim Aufsteuern der Transistorschaltstufe 58 die Bremswicklung 30. In entsprechender Weise liegen Kupplungs- und Bremswicklung 29', 30' in Reihe mit Transistorschaltstufen 60 bzw. 61. Der Ausgang der Drehzahlmeßeinrichtung 32, 33 ist an Klemmen 62, 63 angeschlossen, während der Ausgang der Drehzahlmeßeinrichtung 32', 33' mit Klemmen 64, 65 verbunden ist. Die Eingabe der Drehzahlsollwerte ist im folgenden noch näher erläutert.

Die Drehzahiregeikreise 4i, 44 können im übrigen 50 aufgebaut sein und arbeiten, wie dies im wesentlichen aus der FR-PS 15 83 056 und der DE-PS 20 54 501 bekannt ist.

Die Gleichlaufregelschaltung nach F i g. 6 arbeitet nach folgendem Prinzip: Bei der Synchronisierung gilt es, das Verhältnis zweier Drehzahlen N\ und N₂ konstant zu halten, also bringen. Setzt man Gleichung (2) in Gleichung (1) ein, so folgt

C₁ JV₁-C₂ JV₂=O

(3)

■= C_n= konstant

(D

Die konstante Größe C^läßt sich als Quotient zweier Konstanten C₂ und C₁ ausdrucken, d. h. in die Form

(2)

Gleichung (3) läßt erkennen, daß das Drehzahlverhältnis —auf einem konstanten Wert gehalten wird, wenn es

gelingt, die Differenz der beiden jeweils mit einem konstanten Faktor multiplizierten Drehzahlen gleich Null zu halten. Diese Bedingung läßt sich gerätetechnisch ohne Schwierigkeiten realisieren.

Bei der veranschaulichten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Multiplikation mit den Faktoren N\ und N₂ dadurch, daß von einem Potentiometer 66 bzw. 67 (F i g. 3) ein einstellbarer Teil der über einen Doppelweggleichrichter 68 bzw. 69 gleichgerichteten Ausgangsspannung der Drehzahlmeßeinrichtung 32,33 bzw. 32', 33' abgegriffen wird. Die am Potentiometer 66 abgegriffene Spannung gelangt über eine Klemme 70 an den Eingang eines als Inverterverstärker geschalteten Operationsverstärkers 71 (F i g. 6), so daß am Ausgang des Operationsverstärkers 71 ein dem vorstehenden Ausdruck -C₂-N₂ entsprechender Spannungswert erscheint. Dieser Wert wird am Eingang eines Operationsverstärkers 72 mit einem dem Ausdruck Ci · N\ entsprechenden Spannungswert addiert, der vom Potentiometer 67 über eine Klemme 73 angeliefert wird. Am Ausgang des Operationsverstärkers 72 erscheint infolgedessen ein Signal entsprechend dem Ausdruck C, ■ /V, - C₇ ■ N₂- Dieses Signal kann über Klemmen 74, 75 den Drehzahlregelkreisen 41, 44 als Regelabweichung zugeführt werden, wobei durch Zwischenschalten eines als Inverter wirkenden Operationsverstärkers 76 zwischen den Ausgang des Operationsverstärkers 72 und die Klemme 74 dafür gesorgt ist, daß die Regelabweichung auf die Drehzahlregelkreise so einwirkt, daß die eine Drehzahl erhöht und die andere vermindert wird, oder umgekehrt. Der Regelvorgang bewirkt eine Verringerung der Differenz Q . AZ₁-C₂- N₂ auf einen den Wert 0 approximierenden Wert. Eine mit Transistoren 77, 78 versehene Schaltstufe erlaubt es, die Gleichlaufregelung wahlweise abzuschalten.

Um insbesondere das vorgesehene Drehzahlverhältnis auch bei Solldrehzahländerungen, d. h. während des Beschleunigens oder Verzögerns, in engen Grenzen aufrechtzuerhalten, erwies es sich als zweckmäßig, den insgesamt mit 80 bezeichneten Rückführungskreis des Operationsverstärkers 72 derart auszulegen, daß der Operationsverstärker 72 PI D-Verhalten zeigt.

Aus Gleichung (3) folgt, daß das Drehzahlverhältnis durch Verstellen des Potentiometers 66 und/oder des Potentiometers 67 wahlweise einstellbar ist.

An den Antrieb können Befehle gegeben werden, wie ein Befehl für den Antrieb einer der beiden Abtriebswellen 19,19' mit geregelter Drehzahl, ein Befehl für einen verhältnissynchronen Lauf beider Abtriebswellen 19, 19' oder ein Befehl, der beide Antriebsseiten auf beliebige Drehzahlen schaltet (Normalgang). Es kann ferner dafür gesorgt sein, daß nach Abschalten des Synchronlaufbefehls beide Abtriebswellen 19, 19' synchron auf eine niedrige Restdrehzahl abgebremst werden, für eine einstellbare Zeitspanne (im allgemeinen zwischen 50 ms und 1 s) mit dieser Restdrehzahl laufen, worauf der Positionsgeber 51 wirksam gemacht und der Antrieb angehalten wird, sobald die Sollhaltestellung erreicht ist. Für den Übergang von der ersten in

eine zweite Sollhaltestellung ist ein Anschluß für eine Taste 82 (F i g. 2) vorgesehen. Nach Betätigen der Taste laufen beide Abtriebswellen 19, 19' mit niedriger Drehzahl an und werden in der zweiten Position wieder angehalten. Solange die Taste 82 betätigt bleibt, werden die Abtriebswellen 19, 19' in der der zweiten Position entsprechenden Winkelstellung festgehalten.

Im einzelnen arbeitet die Steuer- und Regeleinrichtung wie folgt:

Soll eine Kupplungseinheit allein angeschaltet werden, wird über einen nicht veranschaulichten Kontakt der Eingang 84 der Koppelstufe (Fig.8) an Masse gelegt. Je nach der vorgesehenen Verdrahtung gelangt der auf diese Weise erzeugte Befehl vom Ausgang 85 der Koppelstufe 50 entweder zu einem Eingang 86 oder einem Eingang 87 der Funktionsaufschaltstufe 49 (Fig. 7).

Falls der Ausgang 85 mit dem Eingang 86 verbunden ist, geht der Befehl an einen Inverter 88 und ein NOR-Gatter 89. Über den Inverter 88 wird der Ausgang eines NOR-Gatters 90 und damit die an dieses Gatter angeschlossene Klemme 91 auf Null gelegt. Das Stoppsignal am Eingang des Regelkreises 41 (F i g. 3) wird abgeschaltet. Am Ausgang des Gatters 89 erscheint eine logische L, wodurch der an dieses Gatter angeschlossene, zuvor leitende Transistor 93 gesperrt wird. Infolgedessen wird der Kurzschluß an der mit dem Kollektor des Transistors 93 verbundenen Klemme 94 aufgehoben. Von der Sollwertgeberstufe 48 (Fig.4) kann über die Klemme 75 der voreingestellte Drehzahlsollwert an den Regelkreis 41 gehen. Die Abtriebswelle 19 wird mit der entsprechenden Drehzahl angetrieben. Währenddessen liegt über den Eingang 87 der Eingang eines Inverters 96 auf L, wodurch über ein NOR-Gatter 97 und eine Klemme 98 ein Stoppbefehl an den Regelkreis 44 geht. Die Bremswicklung 30' hat angezogen; die Abtriebswelle 19' wird festgehalten. Ober ein an die Ausgänge der Inverter 88, 96 angeschlossenes NOR-Gatter 99 geht außerdem ein Sperrsignal in Form einer logischen L an ein NAND-Gatter 100, wodurch die Gleichlaufregelschaltung 53 über die Schaltstufe 77, 78 (F i g. 6) gesperrt wird.

Ist der Ausgang 85 statt dessen mit dem Eingang 87 verbunden, wird, wenn der Eingang 84 an Masse gelegt wird, in analoger Weise über den Inverter 96 und das Gatter 97 der Stoppbefehl für den Regelkreis 44 an der Klemme 98 aufgehoben, während über ein NOR-Gatter 101 ein zuvor stromführender Transistor 102 gesperrt wird, um den Kurzschluß an der Klemme 103 der Sollwertgeberstufe 48 aufzuheben und die Welle 19' mit der voreingestellten Drehzahl laufen zu lassen.

Wird zusätzlich zum Eingang 84 auch ein Eingang 105 (F i g. 8) der Koppelstufe 50 an Masse gelegt, wird über ein insgesamt mit 106 bezeichnetes Sollwertgeberglied, dessen Ausgang 107 mit der Klemme 94 oder der Klemme 103 verbunden ist, der Drehzahlsollwert um einen vorbestimmten Betrag abgesenkt, so daß die Abtriebswelle 19 bzw. 19' mit niedriger Drehzahl rotiert Um für einen Antrieb der Abtriebswellen 19,19' mit vorgegebenem Drehzahlverhältnis zu sorgen, wird über einen nicht veranschaulichten Kontakt ein Eingang 109 der Koppelstufe 50 (Fig.8) an Masse gelegt An der Klemme 110 erscheint eine logische Null, wodurch über ein NOR-Gatter 111 der Funktionsaufschaltstufe 49 ein zuvor stromführender Transistor 112 gesperrt wird. Dadurch wird der Kurzschluß an der mit dem Kollektor des Transistors 112 verbundenen Klemme 113 aufgehoben. Über ein Potentiometer 114 (Fig.4) wird ein Drehzahlsollwert beiden Drehzahlregelkreisen 41, 44 aufgeschaltet. Beide Abtriebsseiten laufen an.

Das Gatter 111 schaltet über NOR-Gatter 115, 116 eine Klemme 117 auf L sowie über einen Inverter 118 eine Klemme 119 auf Null. Dadurch werden die zuvor stromführenden Transistoren 77, 78 der Gleichlaufregelschaltung 53 (F i g. 6) gesperrt. Der Kurzschluß nach Masse an den Ausgängen dieser Transistoren wird aufgehoben. Die Gleichlaufregelschaltung kann die Drehzahlregelkreise über die Klemmen 74,75 beeinflussen. Den Drehzahlregelkreisen 41, 44 werden bei einer Abweichung des Istdrehzahlverhältnisses von dem vorgesehenen Wert N\/N2 über die Klemmen 74, 75 Steuersignale in entgegengesetztem Sinne zugeführt, so daß die Drehzahl der Abtriebswelle 19 verkleinert und diejenige der Abtriebswelle 19' vergrößert wird, oder umgekehrt, bis wieder das vorbestimmte Drehzahlverhältnis N₁ZN₂ hergestellt ist.

Es hat sich als besonders günstig erwiesen, die über die Klemme 113 erfolgende Sollwertaufschaltung mittels eines /?C-G!iedes 120, 121 zu verzögern, wobei die Zeitkonstante des /?C-Gliedes 120, 121 größer als die mechanische Zeitkonstante des Kupplungssystems gewählt ist. Durch diese Verzögerung wird insbesondere während des Beschleunigungsvorgangs eine bessere Stabilität sichergestellt.

Der eine Eingang eines NAND-Gatters 124 der

Positioniereinrichtung 52 (F i g. 5) ist ebenfalls an die Klemme 110 angeschlossen. Wenn daher der Eingang 109 der Koppelstufe 50 an Masse gelegt wird und an der Klemme 110 ein 0-Befehl erscheint, wird über das Gatter 124 und einen Inverter 125 das von Gattern 126, 127 gebildete Flip-Flop gesetzt. Über ein dem Gatter 127 nachgeschaltetes NOR-Gatter 128 geht ein L-Signal an eine Klemme 130. Dadurch werden in der Funktionsaufschaltstufe 49 zuvor leitende Transistoren 131 und 132 gesperrt. Der Kurzschluß von mit den Kollektoren der Transistoren 131, 132 verbundenen Klemmen 133,134 nach Masse wird aufgehoben. Über Klemmen 135,136 gehen an die beiden Regelkreise 41, 44 von der Sollwertgeberstufe 48 aus Sollwertsignale für

eine vorbestimmte niedrige Drehzahl. Über die Klemme 130 und die Gatter 90, 97 werden die Klemmen 91, 98 auf logisch 0 geschaltet, d. h. die Stoppbefehle werden abgeschaltet.

Um beide Kupplungseinheiten beliebig zu regeln, wird zusätzlich zum Eingang 109 auch ein Eingang 138 der Koppelstufe 50 über einen Kontakt an Masse gelegt Dieser Befehl gelangt als 0-SignaI an eine Klemme 139, die an den Eingang eines Inverters 140 der Funktionsaufschaltstufe 49 angeschlossen ist. Am Ausgang des Inverters 140 erscheint ein L-Signal, das zwei zuvor stromführende Transistoren 141, i42 sperrt An s5 Klemmen 143, 144, die mit den Kollektoren der Transistoren 141, 142 verbunden sind, wird der Kurzschluß nach Masse aufgehoben. Beide Regelkreise 41, 44 können von der Sollwertgeberstufe 48 (Fig.4) aus mit beliebigen Drehzahlsollwerten beaufschlagt werden.

Das L-Signal am Ausgang des Inverters 140 macht

ferner über die Gatter 89,109 die Transistoren 93 und 102 stromführend, wodurch die Klemmen 94 und 103 gesperrt werden. Über einen Inverter 145 und die Gatter 100,116 sowie über das Gatter 11t werden die Gleichlaufregelung und der mittlere Drehzahlsollwert abgeschaltet

Nach beendetem Arbeitsgang wird das Signal vom

Eingang 138 der Koppelstufe 50 wieder abgeschaltet, worauf sich erneut die Synchrondrehzahl einregelt.

Wird dann der Befehl am Eingang 109 abgeschaltet, bremsen beide Kupplungseinheiten synchron auf die langsame Positionierdrehzahl ab. Von der Gleichlaufregelschaltung 53 wird über eine mit einem Verstärker versehene Riickmeldestufe 147 ein Drehzahlrückmeldesignal gewonnen, das an einer Klemme 148 als L-Signal erscheint. Über einen Inverter 149 der Funktionsaufschaltstufe 49 geht eine Null an den einen Eingang des Gatters 115. Über das Gatter 116 wird die Klemme 117 auf Null und die Klemme 119 auf L geschaltet. Die Transistoren 77, 78 der Gleichlaufregelschaltung 53 (F i g. 6) werden aufgesteuert, was die Abschaltung der Gleichlaufregelung zur Folge hat. Die Positionierung wird freigegeben. Das an der Klemme 117 auftretende O-Signal triggert eine monostabile Kippschaltung 150 der Positioniereinrichtung 52 (F i g. 5), die über eine Diode 151 die Positionierung für eine vorbestimmte Zeitspanne verhindert. Diese Zeitspanne ist so gewählt, daß sichergestellt ist, daß die Positionierdrehzahl stabil erreicht ist, wenn der Positionsgeber 51 den Stoppbefehl gibt.

Der Positionsgeber 51 kann einen feststehenden Hallgenerator 152 aufweisen, an dem ein synchron mit der zu positionierenden Arbeitsmaschinenwelle angetriebener Dauermagnet vorbeiläuft. Positionsgeber dieser Art sind aus der DE-PS 17 63 657 und der DE-OS ¹9 43 162 bekannt und bedürfen daher vorliegend keiner näheren Erläuterung.

Nachdem die von der monostabilen Kippschaltung 150 vorgegebene Zeitspanne abgelaufen ist, kann das nächste vom Hallgenerator 152 erzeugte Positioniersignal über einen Operationsverstärker 154 und einen Transistor 155 zu einem Transistor 156 gelangen, wodurch das Flip-Flop 126, 127 angestoßen wird, das über das Gatter 128, die Klemme 130 und die Gatter 90, 97 Stoppbefehle auf die Klemmen 91, 98 gibt. Die Bremswicklungen 30, 30' werden erregt. Die Abtriebswellen 19,19' werden rasch auf Stillstand abgebremst.

Um aus der so erre^;chten ersten Position in eine zweite Position zu fahren, beispielsweise um bei einem Nähmaschinenantrieb von der Nadelstellung »hoch« in die Nadelstellung »tief« überzugehen, wird die Taste 82 (F i g. 2) gedrückt. Dadurch gelangt von einer Klemme 157 (F i g. 5) über das Gatter 124 und den Inverter 125 ein Setz-Signal zum Flip-Flop 126, 127. Über eine Transistorverstärkerstufe 158, NOR-Gatter 159, 160 und das NOR-Gatter 128 gelangt das nächste PoFitionssignal zur Klemme 130. Es bewirkt in der vorstehend erläuterten Weise das Anhalten in der zweiten Position.

Wird nach Erreichen der zweiten Position die Taste 82 wieder losgelassen, wird das Positionssignai über die Gatter 159,160 gesperrt. Da das Flip-Flop 126,127 noch gesetzt ist, wird das Stoppsignal aufgehoben, bis ein erneutes Positioniersignal vom Transistor 155 das Flip-Flop zurücksetzt.

Die Koppelstufe 50 (Fig.8) weist zwei Ausgabestufen 162, 163 auf. Die Ausgabestufe 162 ist mit dem Kollektor des Transistors 155 der Positioniereinrichtung 52 über ein Gatter 164 und eine Klemme 165 verbunden. Sie liefert an einem Ausgang 166 eine Positionsmeldung. Die Ausgabestufe 163 ist mit der Klemme 148 der Rückmeldestufe 147 sowie mit einer zum einen Ende des Potentiometers 67 (F i g. 3) führenden Klemme 167 verbunden. Sie liefert an einem Ausgang 168 eine Stillstandsmeldung für beide Kupplungseinheiten. Mit Hilfe der an den Ausgängen 166,168 erscheinenden Ausgabesignale können beispielsweise Zusatzeinrichtungen gesteuert werden.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1 Elektrischer Antrieb zum Treiben zweier Arbeitsmaschinenwellen mit einem Antriebsmotor und zwei steuerbaren Kupplungseinheiten an den axialen Enden des Antriebsmotors, gekennzeichnet durch die Gesamtheit folgender Merkmale: