DE2412895B2 - Drehzahlregelschaltung für eine Nähmaschinenantriebsvorrichtung mit einem Kupplungsmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehzahlregelschaltung für eine Nähmaschinenantriebsvorrichtung mit einem Kupplungsmotor, der eine elektromagnetisch betätigbare Reibungskupplung und eine elektromagnetisch betätigbare Reibungsbremse aufweist, die einzeln über Transistorschaltstufen steuerbar sind, einem Drchzahlsollwertgeber und einem Drehzahlistwertgeber, der eine der Drehzahl proportionale Spannung aufgrund

r> von Impulsen abgibt, sowie einer Regiersignalschaltung. Bei einer bekannten Drehzahlregelschaltung dieser Art (DE-PS 20 54 501) erzeugt eine Vergleichersiufc aufgrund eines Solldrehzahlsignals und eines Istdrehzahlsignals die dem Regler zuzuführende Regelabwcichung. Da das Drehzahlistwertsignal die anregende Frequenz zum Schalten und Betätigen der Kupplung oder der Bremse enthält, muß der Regler rein proportional wirken, da sonst Verzerrungen auftreten wurden, weiche die gesamte Funktion der Drehzahlre-

•r> gelschaltung zumindest nachteilig stören würden. Diese Drehzahlregelschaltung kann deshalb nicht oder zumindest nicht ausreichend an die bei Nähmaschinenantriebsvorrichtungen mit Kupplungs-Bremssystem gestellten Anforderungen, beispielsweise hinsichtlich des

■><> dynamischen Verhaltens der Antriebsvorrichtung, angepaßt werden.

Mit dem Nachteil einer fehlenden oder mangelnden Anpassungsmöglichkeit der Regelschaltung an das dynamische Verhalten der Antriebsvorrichtung sind

ν-, auch andere bekannte Drehzahlregelschaltungen behaftet (DE-AS 17 63 857, US-PS 34 87 438), bei denen die anregende Frequenz zum schaltenden Betätigen der Kupplung oder der Bremse von der Frequenz des Drehzahlistwertsignals abhangt, unabhängig davon, wie

bo im einzelnen das impulsbreitenmodulierte Ausgangss^:- gnal des Reglers erzeugt wird, weil auch hier das die anregende Frequenz enthaltende Signal in den Regelverstärker gelangt, der somit zur Vermeidung von Verzerrungen als Vergleicherstufe oder rein proportio-

h^r) nal wirkende Stufe ausgebildet sein maß.

Ebenfalls keine Anpassung an das dynamische Verhalten der Antriebsvorrichtung erlaubt eine weitere bekannte Drehzahlregelschaltung (GB-PS 9 10 884), bei

der ein Fehlersignal und eine Dreieck- oder Sägezahnspannung konstanter Frequenz in einer Summierschaltung addiert werden und dann das Summensignal einem Leistungsverstärker zugeführt wird, der die Erregung einer zwischen dem Antriebsmotor und der anzutreibenden Maschine liegenden Wirbelstromkupplung steuert, weil das Fehlersignal nur die Differenz zwischen dem Drehzahlsollwertsignal und dem Drehzahlistwertsignal darstellt Außerdem IaBt sich eine derartige Drehzahlregelschaltung nicht für Antriebsvorrichtungen einsetzen, die sowohl mit einer steuerbaren Kupplung als auch mit einer steuerbaren Bremse arbeiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehzahlregelschaltung für eine Nähmaschinenantriebsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die leicht an elektromagnetische Kupplungs-Bremssysteme mit unterschiedlichen mechanischen und elektrischen Zeitkonstanten so angepaßt werden kann, daß das dynamische Verhalten der Antriebsvorrichtung den Erfordernissen der Nähmaschine entspricht, insbesondere Drehzahlübergänge in kürzester Zeit ohne Überschwingen erzielbar sind. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst

Da die anregende Frequenz zum schaltenden Betätigen der Kupplung nicht in die Reglersignalschaltung gelangt, sondern erst in dem der Reglersig nalschaltung nachgeschalteten Summationsverstärkern dem Ausgangssignal der Reglersignalschaltung hinzugefügt wird, kann das Verhalten der Reglersignalschaltung frei und entsprechend den gestellten Anforderungen gewählt werden. Die Reglersignalschaltung kann also beispielsweise ein integrales und/oder differentiales Verhalten haben. Damit kann die Drehzahlregelschaltung beispielsweise so ausgelegt werden, daß der Übergang von einer Drehzahl auf eine andere und insbesondere der Übergang von einer beliebigen Arbeitsdrehzahl auf die Annäherungsdrehzahl, aus der heraus die Maschine stillgesetzt wird, in der kürzest möglichen Zeit erfolgt. Ferner können optimal bestimmte Betätigungskennlinien für Kupplung und Bremse verwirklicht werden, die im gesamten Drehzahlbereich gleich sind. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß in einfacher Weise und mit geringem Aufwand das Regelverhalten geändert werden kann, da hierzu nur die Beschattung der Reglersignalschaltung geändert zu werden braucht.

Zwar ist es bei Drehzahlregelschaltungen mit Impulsbreitenregelung bekannt (DE-OS 23 26 796, DE-AS 10 21 025), die analoge Regelabweichung einem Regelverstärker zuzuführen, dessen variable analoge Ausgangsgröße der Sägezahnspannung eines Taktgebers in einem Summationsverstärker aufgeprägt wird, um ein impulsbreitenmoduliertes Signal zu erzeugen, das einen Leistungsverstärker aussteuert. Mit diesen bekannten Schaltungen läßt sich aber ein Kupplungs-Bremsantrieb nicht regeln, und insbesondere ist bei ihnen der Regelverstärker, dem die Regelabweichung zugeführt wird, ein rein proportionaler Verstärker, so daß auch eine Anpassung an die Anforderungen bei Nähmaschinenantriebsvonichtungen nicht möglich wäre.

Es ist bei der erfindungsgemäßen Lösung vorteilhaft, als Summationsverstärker einen verzögert beschalteten Operationsverstärker vorzusehen, dessen Zeitkonstante klein gegenüber den Zeitkonstanten der anderen Übertragungsglieder ist. Hierdurch ist es in einfacher Weise möglich, auch einen relativ großen Wechselspannungsanteil in der Drehzahlistwertspannung zulassen zu können, was sich auf die Trägheitsannut des Istwertgebers vorteilhaft auswirkt, und andererseits eine ausrei- -, chendc Stabilität der Regelschaltung zu erreichen. Vorteilhafterweise weist J.e Reglersignalschaltung wenigstens eine Bewertungsstufe für die Spannungsdifferenz zwischen der Istwertspannung und der Sollwertspannung auf, welche eine der Regelschaltung ein

κι proportionales und/oder differentiales und/oder integrales Verhalten gebende Spannung erzeugt Man kann aber auch, wie dies bei einer Ausführungsform der Fail ist, je eine Bewertungsstufe für die das proportionale, differentiale und integrale Verhalten ergebende Span-

r, nung vorsehen. Die einzelnen Komponenten der Spannung können dann unabhängig von den übrigen Komponenten festgelegt werden, was eine noch weitergehende Anpassung des Verhaltens der Regelschaltung an die gestellten Forderungen ermöglicht als bei einer Bewertung der Spannungsdifferenz zwischen der Istwertspannung und der SoUwertspannung hinsichtlich unterschiedlicher Anteile mittels einer einzigen Bewertungsstufe. Bei den Bewertungsstufen handelt es sich vorzugsweise um Operationsverstärker, weiche

r> entsprechend der Komponente oder Komponenten, die sie bewerten sollen, nur unterschiedlich beschalte: zu werden brauchen.

Vorzugsweise hat die Ausgangsspannung des Taktgebers eine Periodendauer, die klein ist gegenüber der

jo Zeitkonstante des verzögert beschalteten Operationsverstärkers. Die aufgrund der Ausgangsspannung des Taktgebers erzeugte Wechselspannung kann so in einfacher Weise von Einflüssen des Wechselspannungsanteils der Drehzahlistwertspannung freigehalten wer-

j-, den. Andererseits hat die Wahl der Periodendauer der Ausgangsspannung des Taktgebers und der Zeitkonstante des Operationsverstärkers einen Einfluß auf die Form der Wechselspannung, der die von der Reglersignalschaltung gelieferte Spannung überlagert wird, was wiederum die Kennlinien von Kupplung und Bremse beeinflußt. Dies ist insofern von Bedeutung, daß Bremse und Kupplung je nach Bauart unterschiedliche Werte der Mindesterregung haben, die überschritten werden müssen, ehe die Kupplung oder Bremse wirksam wird.

4^r, Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Taktgeber einen Rechteckgenerator auf, dem ein Differenzierglied nachgeschaltet ist. Hierdurch kann in einfacher Weise eine Wechselspannung geeigneter Amplitude und Frequenz erzeugt werden. Selbstver-

w ständlich ist es aber auch möglich, die Ausgangsspannung des Taktgebers von den Nulldurchgängen der Spannung des Energieversorgungsnetzes abzuleiten. Allerdings ist dann in der Regel eine anschließende Frequenzvervielfacnung erforderlich.

γ, Für die Einstellung der statischen Übertragungskennlinie der Regelschaltung können Einrichtungen zur Einstellung der Höhe der Schaltschwellen der pegelabhängigen schaltenden Verstärker und/oder der Amplitude der Ausgangsspannung des Taktgebers vorgese-

bo hen sein.

Es ist auch vorteilhaft, die Transistorschaltstufen so zu beschälten, daß der Erregerstrom von Kupplung und Bremse schneller abfällt als ansteigt. Hierdurch wird veriiindert, daß Kupplung und Bremse gleichzeitig in

b^r> Eingriff sind.

Um die Stillsetzzeit bei einem Positioniervorgang so gering wie möglich zu ha'ten, ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform ein an den Ausgang des Summations-

Verstärkers über ein Glättungsglied angeschlossener, pegelabhängig schaltender Verstärker vorgesehen, der zusammen mit einer Logikschaltung bei dem Erreichen der Annäherungsdrehzahl ein Signal erzeugt. Ferner sind bei einer bevorzugten Ausführungsform ein auf das »Halt«-Kommando hin den Regelkreis hinter der Rechenschaltung öffnender Unterbrecher und eine die der Bremse zugeordnete Transistorschaltstufe eine fest vorgegebene Zeitspanne einschaltende Steuerstufe vorgesehen. Durch eine Stillsetzung in dieser Weise in wird ebenfalls der Stillsetzvorgang verkürzt, weil die Einschwingzeit, die der Regler benötigen würde, wenn die Solldrehzahl »Null« vorgegeben werden würde, entfällt.

Im folgenden ist die Erfindung anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild des ersten Ausführungsbeispiels und des zugeordneten Kupplungsmotors;

F i g. 2 ein Schaltbild einer allgemeinen, für das erste Ausführungsbeispiel vorgesehenen Reglersignalschaltung mit vor- und nachgeschalteten Baugruppen;

Fig.3 ein Schaltbild einer vereinfachten Reglersignalschaltung mit vor- und nachgeschalteten Baugruppen; 2")

F i g. 4 ein Schaltbild des Ausführungsbeispiels gemäß Fig.3 mit Schaltendstufen und einem Logik-Schaltungsteil;

F i g. 5 ein Schaltbild des Schaltungsteils zur Drehzahlistwerterfassung und Positionserfassung für beide Ausführungsbeispiele;

F i g. 6 einen für beide Ausführungsbeispiele geeigneten Kommandogeber mit Drehzahlsollwertbildner;

Fig.7a bis 7c verschiedene Diagramme bei drei verschiedenen Auslegungen der statischen Reglerkenn- j; linie;

Fig.8 die Drehzahlistwertspannung bei gestuften Änderungen des Drehzahisollwertes sowie einige die Spannungsverläufe verschiedener Signale in ihrem zeitlichen Zusammenhang mit diesem Verlauf der Drehzahlistwertspannung.

Ein als Ganzes mit 1 bezeichneter Kupplungsmotor weist einen Motorteil 2 auf, bei dem es sich vorzugsweise um einen während des Betriebs ständig laufenden Drehstrommotor handelt, der mit einer Schwungmasse 3 starr gekuppelt ist. Eine Abtriebswelle

9 des Kupplungsmotors 1, die im Ausführungsbeispiel mit einer Antriebsriemenscheibe versehen ist, kann wahlweise über eine Kupplungsscheibe 4 an die Schwungmasse 3 oder über eine Bremsscheibe 6 an ein Bremswiderlager 8 angekuppelt werden. Der aus der Schwungmasse 3 und der Kupplungsscheibe 4 gebildeten Reibungskupplung ist eine Kupplungsmagnetspule 5, der aus der Bremsscheibe 6 und dem Bremswiderlager 8 gebildeten Reibungsbremse eine Bremsmagnetspule 7 zugeordnet Ober die Erregerströme der Kupplungsmagnetspule 5 und der Bremsmagnetspule 7 kann das über die Kupplung übertragbare Antriebsmoment und das von der Bremse erzeugbare Bremsmoment aur beliebige Werte zwischen dem Wert Null und t>o dem Maximalwert eingestellt werden. Ober einen Keilriemen erfolgt die Kraftübertragung auf eine Welle

10 einer Arbeitsmaschine, bei der es sich im Ausführungsbeispiel um eine Nähmaschine handelt.

Auf der Welle 10 ist eine Einrichtung 11 angeordnet welche die Funktion eines Positionsgebers und eines Drehzahlgebers erfüllt. Eine oder mehrere Positionen der Welle 10 werden durch diesen Positionen zugeordnete elektrische Impulse und der Istwert der Drehzahl der Welle 10 durch eine Impulsfolge mit einer der Drehzahl entsprechenden Impulsfolgefrequenz wiedergegeben. Der Ausgang, an dem die der Drehzahl entsprechende Impulsfolge auftritt, welche im Ausführungsbeispiel bei maximaler Drehzahl eine Frequenz von etwa 5 kHz hat, ist mit dem Eingang eines Drehzahlistwertbildners 12 der Ausgang, an dem die der Position entsprechenden Impulse auftreten, mit einer Logikschaltung 15 verbunden. Der Drehzahlistwertbildner 12 erzeugt eine der Drehzahl entsprechende, von einer relativ starken Wechselspannung überlagerte Gleichspannung.

Ein Kommandogeber 14, der Stellungswerte eines Pedals od. dgl., das von einer Bedienungsperson betätigt wird, in elektrische Signale umwandelt ist mil der Logikschaltung 15 sowie einem Drehzahlsollwertbildner 13 verbunden. Letzterer erzeugt an seinem Ausgang eine dem Sollwert entsprechende und zu der Gleichspannung am Ausgang des Drehzahlistwertbildners 12 inverse Gleichspannung.

Diese beiden Spannungswerte werden einer als Ganzes mit 17 bezeichneten Reglersignalschaltung zugeführt, in der sie zunächst verglichen werden, d. h. ihre Differenz gebildet wird, und anschließend der Absolutwert der Differenz und die zeitliche Änderung dieser Differenzspannung bewertet wird. Die Reglersignalschaltung 17 ist im Ausführungsbeispiel so ausgebildet, daß die Regelschaltung ein PI D-Übertragungsverhalten hat. Der Ausgang der Reglersignalschaltung 17 ist mit einem Summationsverstärker 19 verbunden, bei dem es sich um einen verzögert beschalteten Operationsverstärker handelt dessen Zeitkonstante klein gegenüber den anderen Übertragungsgliedern des Regelkreises ist. Ein zweiter Eingang des Summationsverstärkers 19 ist mit dem Ausgang eines Taktgebers 18 verbunden. Der von diesem gelieferten Spannung wird die von der Rechenschaltung 17 gelieferte Spannung überlagert. Die Ausgangsspannung des Taktgebers 18 ist eine Wechselspannung konstanter Amplitude und konstanter Frequenz. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich dabei um eine Dreieckspannung. Es können aber auch andere Spannungsverläufe vorteilhaft sein.

Der Ausgang des Summationsverstärkers 19 ist zum einen direkt mit einem ersten pegelabhängig schaltenden Verstärker 21 verbunden, dem eine Transistorschaltstufe 23 nachgeschaltet ist, weiche den Erregerstrom der Kupplungsmagnetspule 5 steuert. Zum andern ist der Ausgang des Summationsverstärkers 19 mit einem Umkehrverstärker 20 verbunden, dem ein zweiter pegelabhängig schaltender Verstärker 22 nachgeschaltet ist, an dessen Ausgang eine Transistorschaltstufe 24 angeschlossen ist welche den Erregerstrom der Bremsmagnetspule 7 steuert.

Die Kupplungsmagnetspule 5 und die Bremsmagnetspule 7 können mit dieser Regelschaltung impulsweise mit der Frequenz der Spannung des Taktgebers erregt werden, wobei die Breite der Impulse von der Spannung abhängt die am Ausgang der Reglersignalschaltung 17 ansteht Die Breite der Impulse kann so weit vergrößert werden, daß eine Gleichspannung zur Verfugung steht was eine Dauereinschaltung mit dem Nennwert des Erregerstromes bedeutet

Die Logikschaltung 15 wertet Signale des Kommandogebers 14 und ein oder mehrere positionsabhängige Signale der Einrichtung 11 aus. Es können daher die verschiedenen Betriebsphasen, nämlich Betrieb mit verschiedenen Arbeitsdrehzahlen, rascher Wechsel

zwischen diesen Arbeitsdrehzahlen und das Stillsetzen in einer bestimmten Position der Welle 10 ausgelöst werden. Für die Positionierung ist der Übergang auf eine fest vorgegebene Annäherungsdrehzahl erforderlich, deren Erreichen über die Verbindung der Logikschaltung mit dem Ausgang des Summationsverstärkers 19 erkannt wird. Für den Übergang von der Annäherungsdrehzahl zum Stillstand wird über eine Leitung 25 der Regelkreis zwischen den beiden pegelabhängig schaltenden Verstärkern 21 und 22 sowie den diesen nachgeschalteten Schaltstufen 23 bzw. 24 unterbrochen, und über eine Leitung 26 wird dann die die Bremse steuernde Schaltstufe 24 für eine feste Zeit voll ausgesteuert. Die Nähmaschine wird dadurch stillgesetzt und vorübergehend festgebremst. Nach Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne wird die Welle 10 wieder freigegeben, damit sie vor dem nächsten Arbeitsspiel bei Bedarf von Hand verdreht werden kann.

Die F i g. 2 zeigt den Aufbau der Reglersignalschaltung 17, des nachgeschalteten Summationsverstärkers 19, des Taktgebers 18, des Umkehrverstärkers 20 sowie der beiden pegelabhängig schaltenden Verstärker 21 und 22. Die Reglersignalschaltung 17 weist einen Operationsverstärker 35 auf, der als summierender Verstärker beschaltet ist und die Differenz der Ausgangsspannungen des Drehzahlistwertbildners 12 und des Drehzahlsollwertbildners 13 bildet. Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 35 wird durch nachgeschaltete Operationsverstärker 36, 37 und 38 bewertet, wobei der Operationsverstärker 36 mit den Beschaltungswiderständen 39 und 40 den das Proportionalverhalten der Regelschaltung bestimmenden Anteil, der Operationsverstärker 37 mit dem Bcschaltungswiderstand 41 und dem Rückführkondensator 42 den das integrale Verhalten bestimmenden Anteil und der Operationsverstärker 38 mit dem Eingangskondensator 43 und dem Rückführwiderstand 44 den das differentiale Verhalten bestimmenden Anteil der Ausgangsspannung der Reglersignalschaltung bilden. Diese einzelnen Anteile können getrennt eingestellt werden, so daß ein beliebiges, den Erfordernissen der Regelung angepaßtes Übertragungsverhalten der Regelschaltung erreicht werden kann, bei der es sich im Ausführungsbeispiel um ein PID-Verhalten handelt.

Ein Operationsverstärker 49 faßt über einen Widerstand 50 den Proportionalanteil, über einen Widerstand 51 den Integralanteil und über einen Widerstand 52 den Differentialanteil zusammen. Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 49 wird dem einen Eingang des Summationsverstärkers 19 zugeführt, der ein verzögert beschalteter Operationsverstärker mit einer Verstärkerschaltung 83 ist.

Die Verzögerungszeitkonstante des Summationsverstärkers 19 wird durch einen Rückführwiderstand 86 und einen Rückführkondensator 87 festgelegt und ist klein im Verhältnis zu den Zeitkonstanten anderer Übertragungsglieder des Regelkreises. Die Ausgangsspannung der Reglersignalschaltung 17, die an einem Eingangswiderstand 85 des Summationsverstärkers 19 anliegt, wird daher nicht beeinflußt

Der Ausgang des Taktgebers 18 gibt im Ausführungsbeispiel differenzierte Taktimpulse konstanter Amplitude und mit einer solchen Frequenz ab, daß die Periodendauer wesentlich kürzer als die durch den Rückführwiderstand 86 und dem Rückführkondensator 87 bestimmte Zeitkonstante ist Der Taktgeber 18 ist aus zwei Schmitt-Triggern der TTL-Schaltkreisfamilie aufgebaut und weist einen Widerstand 79 und einen Kondensator 80 als frequenzbestimmende Schaltkreiselemente auf. Ein Kondensator 81 und ein Widerstand 82 bewirken eine Differentiation der von den Schmitt^r, Triggern erzeugten Rechteckspannung, damit positive und negative Impulse bezüglich des Schaltungsnullpunktes entstehen. Die Ausgangsspannung des Taktgebers 18, die an einem Eingangswiderstand 84 des Summationsverstärkers 19 anliegt, wird durch einen ίο Operationsverstärker 83, der mit dem Widerstand 86 und dem Rückführkondensator 87 beschaltet ist, integriert, so daß am Ausgang des Summationsverstärkers 19 eine Summenspannung zur Verfügung steht, die aus einem dreieckförmigen Spannungsverlauf konstanter Amplitude und konstanter Frequenz sowie einer der Ausgangsspannung der Reglersignalschaltung 17 proportionalen Spannung besteht.

Diese Spannungssumme wird den beiden pegelabhängig schaltenden Verstärkern 21 und 22 zugeführt, welche im Alisführungsbeispiel mit Operationsverstärkern aufgebaut sind. Der erste pegelabhängig schaltende Verstärker 21 besteht aus einem Operationsverstärker 55 und weist Widerstände 56 und 57 am nicht invertierenden Eingang zur Einstellung der Schalt-

>) schwelle auf, während mit einem Mitkopplungswiderstand 58 Hysterese und Umschaltgeschwindigkeit bestimmt werden. Ein Eingangswiderstand 59 ist direkt mit dem Ausgang des Summationsverstärkers 19 verbunden. Der zweite pegelabhängige schaltende

jo Verstärker 22 ist gleich aufgebaut wie der Verstärker 21 und besteht aus einem Operationsverstärker 60, den Beschaltungswiderständen 61, 62, 63 und 64, den in gleicher Reihenfolge dieselben Funktionen wie den Widerständen des Verstärkers 21 zugeordnet ist. Die

J5 Schwelle ist bei beiden pegelabhängig schaltenden Verstärkern 21 und 22 ihrem Betrage nach gleich groß. Sie ist positiv zum Schaltungsnullpunkt bei einer negativen Ausgangsspannung des Drehzahlistwertbildners 12 bzw. einer positiven Ausgangsspannung des Drehzahlsollwertbildners 13 bezüglich des Schaltungsnullpunktes.

Der Umkehrverstärker 20, der aus einem Operationsverstärker 65 und Beschaltungswiderständen besteht, dient dazu, daß bei negativer Ausgangsspannung des Summationsverstärkers 19, d.h. dann, wenn der Drehzahlistwert größer als der Drehzahlsollwerl ist, die positive Schwelle des zweiten pegelabhängig schaltenden Verstärkers 22 in positive Richtung überschritten und die Bremsmagnetspule 7 erregt wird. Bei einer

so positiven Ausgangsspannung des Summationsverstärkers 19, d. h„ wenn der Drehzahlsoljwert größer als der Drehzahlistwert ist, wird bei Überschreitung der positiven Schwelle des ersten pegelabhängig schaltenden Verstärkers 21 die Kupplungsmagnetspule 5 erregt Kupplungs- und Bremsmagnetspule werden bei einem solchen Aufbau der Regelschaltung mit Impulsen unterschiedlicher Breite und der Frequenz der vom Taktgeber 18 gelieferten Spannung oder dauernd eingeschaltet

bo Wie das in Fig.3 dargestellte, abgewandelte Ausführungsbeispiel zeigt ist eine Änderung der Reglersignalschaltung möglich, ohne die vor- und nachgeschalteten Baugruppen verändern zu müssen, was im Hinblick auf die Anpassungsmöglichkeit von großer Bedeutung ist Die als Ganzes mit 70 bezeichnete Reglersignalschaltung ist in ihrem Aufbau einfacher als die Reglersignalschaltung 17 des ersten Ausführungsbeispiels. Ein einziger Operationsverstärker 73 bewertet

mit Hilfe eines Eingangswiderstandes 74 die Sollwertspannung und mit Hilfe eines Eingangswidersitandes 75 den statischen Anteil der Istwertspannung. Ein Rückführwiderstand 76 bestimmt die Verstärkung der Differenz der Eingangsspannungen. Paralllel zum Eingangswiderstand 75, als im Istwert-Zweig, liegt ein Eingangskondensator 77, parallel zum Rückführwiderstand 76 ein Rückführkondensator 78. Die Bewertung der aus der Sollwertspannung und der Istwertspannung gebildeten Spannungsdifferenz führte daher zu einem Übertragungsverhalten der Reglersignalschaltung, die ungefähr demjenigen eines Proportional-Differential-Reglers entspricht. Der Ausgang der Reglersignalschaltung 70 ist mit dem Eingangswiderstand 85 des Summationsverstärkers 19 verbunden, der wie der Summationsverstärker des ersten Ausführungsbeispiels ausgebildet ist. Da auch alle übrigen Baugruppen in der gleichen Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den F i g. 1 und 2 ausgebildet sind, gelten die folgenden Erläuterungen für beide Ausführungsbeispiele.

Die Verbindung der Ausgänge der beiden pegelabhängig schaltenden Verstärker 21 und 22 sowie der Logikschaltung 15 mit der Kupplungsschaltstufe 23 und der Bremsschaltstufe 24 sowie den Aufbau der Logikschaltung 15 zeigt F i g. 4 Zwei digitale Inversionsglieder 90 und 91, welche dem ersten bzw. dem zweiten pegelabhängig schaltenden Verstärker 21 bzw. 22 nachgeschaltet sind, dienen dazu, um nach dem Oberschreiten der Schwelle dieser beiden Verstärker positive Spannungspegel zur Betätigung der nachgeschalteten Kupplungsschaltstufe 23 bzw. der Bremsschaltstufe 24 zur Verfugung zu haben. Das dem Inversionsglied 90 nachgeschaltete UND-Glied 92 sowie das dem Inversionsglied 91 nachgeschaltete UND-Glied 93 erlauben mit Hilfe des über die Leitung 25 zugeführten Ausgangspotentials der Logikschaltung 15 die Ausgangssignale der pegelabhängig schaltenden Verstärker 21 und 22 von den Schaltstufen 23 bzw. 24 fernzuhalten, falls das über die Leitung 25 zugeführte Potential den niederen Spannungspegel L einnimmt. Der Eingang der Schatstufen 23 und 24 weist je ein ODER-Verknüpfungsglied 94 bzw. 95 auf, so daß die Beeinflussung der Schaltstufen vom Ausgang der Regelschaltung oder von einer anderen Stelle aus erfolgen kann. Im Ausführungsbeispiel wird während des Stillsetzvorganges die der Bremse zugeordnete Schaltstufe 24 über den hohen Pegel H der über die Leitung 26 zugeführten Ausgangsspannung der Logikschaltung 15 betätigt.

Der Aufbau der Kupplungsschaltstufe 23 und der Bremsschaltstufe 24 ist prinzipiell gleich. Mit 96 und 97 ist je eine Darlington-Anordnung der Schalttransistoren gekennzeichnet, mit 98 und 99 bzw. 100 und 101 ist je eine Eingangsspannungsteiler, mit 102 und 103 bzw. 104 und 105 ein Ausgangsspannungsteiler bezeichnet; letzterer stellt Ober eine Diode 106 bzw. 107 die Verbindung zur Eingangsbasis der Darlington-Anordnung der Schalttransistoren her.

Während der Eingangsspannungsteiler zur Verbesserung der Störsicherheit von Eingangssignalen der Schaltstufe dient, wird durch den Ausgangsspannungsteiler die Spannungsbeanspruchung der Transistoren der Darlington-Anordnung auf einen festen Wert beschränkt, da beim Überschreiten dieses festen Spannungswertes die Diode 106 bzw. 107 leitend wird und damit die Transistoren der Darlington-Anordnung 96 bzw. 97 öffnet, so daß ein geregeltes Abschaltverhalten entsteht Bei der Steuerung von Magneten ist dies

besonders wichtig, da sowohl die Kupplungsmagnetspule 5 als auch die Bremsmagnetspule 6 sich elektrisch wie eine Reihenschaltung eines Ohmwiderstandes und einer Induktivität verhalten. Wählt man die Abschaltspannung um ein Mehrfaches, beispielsweise um das Zweifache bis Dreifache größer als die Betriebsspannung von Kupplungs- und Bremsmagnetspule, so erhält man bei der Einschaltung einen Stromanstieg, wie er der Zeitkonstanten aus Induktivität und Kehrwert des Ohmwiderstandes entspricht, während bei der Abschaltung der Stromabfall ungefähr entsprechend dem Verhältnis von Abschaltspannung zu Betriebsspannung, also zwei- bis dreimal schneller vor sich geht. Beim Übergang von Kupplungsbetätigung auf Bremsbetätigung wie sie beispielsweise beim Einschwingen auf eine höhere Drehzahlstufe auftritt, wenn also die Kupplungsspule 5 über die Schaltstufe 23 ausgeschaltet und die Bremsspule 7 über die Schaltstufe 24 eingeschaltet wird, fällt der Strom in der Kupplungsmagnetspule 5 schneller, als der Strom in der Bremsmagnetspule 7 ansteigt. Somit ist sichergestellt, daß sich keine zeitliche Überdeckung von Kupplungs- und Bremsmoment ergibt.

Zur weiteren Erläuterung der Wirkungsweise der Reglersignalschaltiing in Verbindung mit dem Kupplungsmotor 1 smd in den F i g. 7a bis 7c verschiedene Diagramme für drei verschiedene, das statische Übertragungsverhalten betreffende Reglereinstellungen dargestellt.

Mit a ist der zeitliche Verlauf der Spannung bezeichnet, die am Ausgang der Reglersignalschaltung zur Verfügung steht. Mit b und c sind die positiven Einschaltimpulse für die Kupplungsschaltstufe 23 bzw. die Bremsschaltstufe 24 bezeichnet. Im Abschnitt 1 ist die Spannung, die der statischen Differenz von Drehzahlsollwert und Drehzahlistwert proportional ist, genau Null, während im Abschnitt 2 der Sollwert größer als der Istwert und im Abschnitt 3 der Istwert größer als der Sollwert ist. Bei der in Fig. 7a wiedergegebenen Reglereinstellung ist die Amplitude der Dreieckspannung kleiner als die Breite der Schaltschwelle, deren obere Grenze mit i/_r ⁺ und deren untere Grenze mit Ut~ bezeichnet ist. Im Abschnitt 1 kann somit kein Schaltimpuls für die Kupplungsschaltstufe oder die Bremsschaltstufe entstehen, In den Abschnitten 2 und 3 werden hingegen die Impulse b bzw. c jeweils dann, wenn die Spannung a die Schwelle Ut⁺ bzw. Ur~ überschreitet, erzeugt Die relative Einschaltdauer εκ_υ der Impulse b und die relative Einschaltdauer t.i>r der Impulse c nimmt nach Überschreiten der Schwelle linear bis zur jeweiligen Dauereinschaltung εKu= 1 bzw. SBr= 1 zu. Die Bildung des Kupplungs- und Bremsmomantes ist nicht direkt proportional zur relativen Einschaltdauer bku bzw. εβ_γ. In dem in den F i g. 7a bis 7e dargestellten Anfangsbereich 1 steigt das Moment sowohl der Kupplung als auch der Bremse nur sehr langsam mit ε an, da einerseits das Moment proportional zu einem linearen und einem quadratischen Anteil des Erregerstromes der Magnetspulen ist und andererseits bei kleinen Werten von ε der Erregerstrom nur langsan ι mit ε ansteigt, solange der Erregerstrom nach jedem Einschaltimpuls wieder auf Null abklingt Benötigen Kupplung und Bremse des Kupplungsmotors eine Mindesterregung, um die Rückstellkraft einer Rückstellfeder, welche die Kupplungsscheibe 4 bzw. die Bremsscheibe 6 in der Ruhestellung zu halten sucht, zu überwinden, dann deckt sich der Nullpunkt für 8/c„=0 und εβ_Γ=0 nicht mehr mit dem Nullpunkt von Ak₁₁=O

bzw. Mßr=O für die gleiche Ausgangsspannung des Summationsverstärkers 19 entsprechend einer bestimmten Differenz von Drehzahlsollwert und Drehzahlistwert. Dies ist in Fig.7a durch die gestrichelt gezeichnete Linie dargestellt. In einem an den Bereich 1 anschließenden Bereich II ab etwa 6_Ku=0,5 und e_flr=0,5 bei einem Richtwert für die Frequenz der Taktgeberspannung von größer als 1 kHz ist ein stärkerer Anstieg des Momentes mit e vorhanden.

In Fig.7b ist die Amplitude der Dreieckspannung genau gleich der Breite der Schaltschwellen. Demgemäß erhält man eine Kennlinie für die relative Einschaltdauer von Kupplung und Bremse, die genau durch den Nullpunkt der Abszissenachse geht, auf der die der statischen Differenz von Drehzahlsollwert und Drehzahlistwert proportionale Spannung aufgetragen ist. In der Momentenkennlinie von Kupplung und Bremse können sich die Momentennullpunkte der Anfangsbereiche I von Kupplung und Bremse direkt aneinander anschließen, sofern keine Mindesterregung zur Überwindung einer Rückstellkraft benötigt wird, welche die Kupplungsscheibe 4 und die Bremsscheibe 6 in der Ruhestellung zu halten sucht (vgl. gestrichelt dargestellte Kurve in F i g. 7b).

Bei der in Fig. 7c wiedergegebenen Einstellung ist die Amplitude der Dreieckspannung deutlich größer als die Breite der Schaltsch wellen. Die Betätigungskennlinien für die Einschaltung der Kupplung und der Bremse überlappen sich daher. Aus der Darstellung der Momentkennlinie erkennt man jedoch, daß diese Überlappung sich nur auf einen Teil des Anfangsbereichs der Momente von Kupplung und Bremse zu beziehen braucht (vgl. gestrichelt dargestellte Kurve in Fig. 7c).

Zu erwähnen ist, daß dieses statische Übertragungsverhalten der Regelschaltung wegen der Verwendung der konstanten Frequenz der Dreieckspannung im gesamten Drehzahlbereich erhalten bleibt und damit Stabilität der Drehzahl und gutes Übergangsverhalten, soweit sie durch die statische Reglereinstellung erreicht werden können, im gesamten Drehzahlbereich erzielt werden.

Zur weiteren Erläuterung sind in F i g. 8 verschiedene Spannungen in zeitlicher Zuordnung zu einem die verschiedenen Drehzahlen enthaltenden Arbeisspiel wiedergegeben. Das Arbeitsspiel ist in die Abschnitte 1 bis 5 unerteilt. Dem Verlauf der Drehzahl entspricht der Verlauf der Istwertspannung d am Eingang der Rechenschaltung, wobei in dem Diagramm die den niedrigen Drehzahlen entsprechene Istwertspannung überhöht gezeichnet ist. Ferner ist durch die Wahl des statischen Übertragungsverhaltens (vgl. F i g. 7) und durch die Wahl der Proportional-Integral- und Differentialanteile mittels der Reglersignalschaltung 17 oder durch die Festlegung der Beschaltungselemente 75 bis 78 der Reglersignalschaltung 70 ein günstiges Einschwingungsverhalten der Drehzahl bei vorzugsweise stufenförmiger Änderung der vorgegebenen Drehzahlsollwerte vorgesehen. Die Abschnitte 1 bis 4 zeigen beliebige Drehzahländerungen nach stufenförmiger Änderung des Drehzahlsollwertes. Im Abschnitt 3 ist ein Einschwingen der Drehzahl nicht mehr möglich, da hier die höchste Drehzahl des dauernd laufenden Motors erreicht wird. Es zeigt sich nur noch der für Kupplungsmotoren kennzeichnende Drehzahlknick, an dem der Kupplungsschlupf den Wert Null erreicht Bei dieser Drehzahl endet daher auch der Regelbereich. Im Abschnitt 5 ist ein Stillsetzvorgang wiedergegeben. Die

Stillsetzung kann aus jeder beliebigen geregelten Arbeitsdrehzahl oder auch aus der höchsten, ungeregelten Drehzahl heraus erfolgen. Einzelheiten sind im Zusammenhang mit der Beschreibung der Logikschaltung 15 entsprechend F i g. 4 erläutert.

Das Ausgangssignal a des Summationsvei stärkers 19 wird an ein Glättungsglied der Logikschaltung 15 angelegt, das aus Widerständen 110 und 111 sowie einem Kondensator 112 besteht. Die Ausgangsspannung des Glättungsgliedes die dem Minus-Eingang eines Operationsverstärkers 113 zugeführt wird, besteht daher im wesentlichen nur aus dem Gleichspannungsanteil. Die überlagerte Dreieckspannung wird unterdrückt. Der Operationsverstärker 113 wird durch die Beschaltungswiderstände 114 bis 116 als pegelabhängig schaltender Verstärker betrieben. Der Verstärker spricht daher erst an, wenn sich an seinem Minus-Eingang eine Gleichspannung ausbildet die größer als die eingestellte Schaltschwelle ist, was zugleich stets mit der Bedingung verknüpft ist, daß sich die Impulsfolge b für die Betätigung der Kupplung mit einer konstanten relativen Einschaltdauer ausbildet, so daß das Kupplungsmoment dem Lastmoment entspricht.

Dem Operationsverstärker 113 ist ein Inversionsglied 117 nachgeschaltet, an dessen Ausgang das Signal e (Regler eingeschwungen) auftritt

Der Ausgang des Inversionsgliedes 117 ist mit einem ersten Eingang einer invertierenden UND-Schaltung 119 verbunden, deren beiden übrigen Eingängen das »AUS«-Kommando /und, über ein Inversionsglied 118, der Positionsimpuls g zugeführt werden. Auf die UND-Schaltung 119 folgen Differenzierglieder 120 und 121, denen ein Inversionsglied 122 nachgeschaltet ist. Der Ausgang des Inversionsgliedes 122 ist mit dem einen Eingang einer invertierenden UND-Schaltung 123 verbunden, deren zweiter Eingang mit dem Ausgang einer zweiten invertierenden UND-Schaltung 124 verbunden ist. Den beiden Eingängen der letzterer, wird das »AUS'<-Kommando /und das Ausgangssignal der invertierenden UND-Schaltung 123 zugeführt.

Der invertierenden UND-Schaltung 123 ist eine monostabile Kippstufe 135 nachgeschaitet, deren Ausgang über die Leitung 26 mit dem Eingang des ODER-Verknüpfungsgliedes 95 verbunden ist. Der Ausgang der invertierenden UND-Schaltung 124 ist über die Leitung 25 mit dem einen Eingang des UND-Gliedes 92 verbunden.

F i g. 5 zeigt Einzelheiten der Einrichtung 11 zur Drehzahl- und Positionserfassung in einer besonders einfachen Ausführungsform sowie die Schaltung des nachgeschalteten Drehzahlistwertbildners 12. Die Einrichtung 11 weist eine unvollständig im Schnitt dargestellte Scheibe 130 auf, die auf der Welle 10 der Nähmaschine sitzt. Mit 131 ist eine Lochreihe der Scheibe 130 bezeichnet, deren Löcher längs einer zum Zentrum der Scheibe konzentrischen Kreislinie mit konstantem Lochabstand angeordnet sind. Mit 132 ist ein Loch bezeichnet, das die Winkelstellung der Scheibe und damit der Welle 10 kennzeichnet Zur Einstellung einer bestimmten Position ist die Scheibe 130 relativ zur Welle 110 verdrehbar. Eine Emissionsdiode 133, die mit über einen Widerstand 134 fest eingestelltem Strom in Durchlaßrichtung betrieben wird, sendet gegen die Scheibe 130 gerichtete infrarote Strahlung aus, die je nach Stellung der Scheibe 130 in einem Phototransistor 135, der hinter der Lochreihe 131 angeordnet ist, und einem Phototransistor 136, der hinter der Scheibe ir Höhe des Loches 132 angeordnet ist Photoströme

hervorruft Mit Schalttransistoren 137 bzw. 140 werden diese Photoströme verstärkt. Widerstände 138 bzw. 142 gestatten eine Einstellung der Empfindlichkeit dieser Eingangsstufe. Wiearstände 139 bzw. 141 bilden den Kollektorwiderstand der beiden Ausgangsschaitstufen. Dreht sich die Welle 10, so steht am Ausgang 143 eine Impulsreihe an, deren Frequenz der Lochzahl und der Drehzahl der Welle 10 proportional ist Am Ausgang der dem Phototransistor 136 nachgeschalteten Stufe steht eine Impulsreihe ?n, welche den Spannungsverlauf g(F i g. 8) hat und der Logikschaltung 15 zugeführt wird. Aus der der Drehzahl proportionalen Impulsfolge am Ausgang 143 wird in dem an diesen Ausgang angeschlossenen Drehzahlistwertbildner 12 eine der Impulsfrequenz proportionale Gleichspannung gebildet die beispielsweise den Spannungsverlauf d(Fig.8) hat Diese Gleichspannung ist jedoch nicht vollständig geglättet, um die Trägheit des Drehzahlistwertgebers gering halten zu können. Der Drehzahlistwertbildner 12 weist eine Schaltstufe mit einem Transistor 145 auf, welche einen ersten Impulskondensator 146 über den Kollektorwiderstand 147 des Transistors 145 und eine Diode 148 bei einem Betrieb in Durchlaßrichtung entsprechend der dem Eingang zugeführten Impulsfolge auflädt, während über die Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors 149 die Entladung dieses ersten Impulskondensators 146 mit der Folge dieser Impulsfrequenz zu einem Ausgangsglättungsglied, das aus einem Widerstand 150 und einem Kondensator 151 besteht, erfolgt Am Ausgangsglättungsglied entsteht so eine Spannung, deren Mittelwert der Drehzahl der Welle 10 proportional ist, mit einem darin enthaltenen, sägezahnförmigen Spannungsverlauf, der eine konstante Amplitude mit einer Frequenz aufweist, die der Frequenz der Impulsfolge proportional ist. Es muß angestrebt werden, die Größe der Amplitude dieser Sägezahnspannung bei einer Zeitkonstante des Glättungsgliedes, die klein gegenüber den übrigen Zeitkonstanten der Reglerstrekke z. B. der Zeitkonstante der Kupplungsmagnetspule 5 ist, klein zu halten. Dazu sind möglichst viele Impulse pro Umdrehung also möglichst viele Löcher in der Lochreihe 131 vorteilhaft. Diese Zahl ist aber durch die Anordnung der Emissionsdiode 133 und des Phototransistors 135 begrenzt. Eine besonders vorteilhafte Maßnahme zur Erhöhung der Impulsfrequenz läßt sich mit der in F i g. 5 dargestellten, durch eine gestrichelte Linie mit dem übrigen Teil des Drehzahlistwertbildners 12 verbundenen Schaltungsteil erreichen.

Dieser zusätzliche Schaltungsteil weist eine Schaltstufe mit einem Transistor 153 auf, der einen zweiten Impulskondensator 154 über den Kollektorwiderstand 155 und eine Diode 156 bei Betrieb in Durchlaßrichtung entsprechend der Impulsfolgefrequenz auflädt, während über die Emitter-Kollektor-Strecke eines vorgeschalteten Transistors 15V die Entladung des zweiten Impulskondensators 154 zum gleichen Ausgangsglättungsglied hin wie beim ersten Impulskondensator erfolgt, nur mit dem Unterschied, daß die Entladung des zweiten Impulskondensators 154 gegenüber dem ersten Impulskjndensator 146 jeweils um eine halbe Periode der Impulsfrequenz versetzt erfolgt, wozu eine weitere Schaltstufe, die einen Transistor 152 aufweist, dient.

F i g. 6 zeigt die wesentlichen Teile des Kommandogebers 14 und des ihm nachgeschalteten Drehzahlsollwertbildners 13, wobei nur der prinzipielle Aufbau einer besonders einfachen Ausführungsform erläutert ist.

Der Kommandogeber 14 weist eine unvollständig und im Schnitt dargestellte Kodierplattc 160 auf, die beispielsweise als Scheibe oder Scheibensegment ausgebildet ist Bei einer Betätigung des Kommandogebers durch eine Bedienungsperson erfolgt eine Drehung der Kodierplatte um eine auf ihr senkrecht stehenden Achse, so daß je nach Stellung der Kodierplatte über eine oder beide in ihr mit unterschiedlichem radialem Abstand von der Drehachse vorgesehenen Bohrungen 161 und 162 die von einer Emissionsdiode 163 ausgesandte, auf die Kodierplatte gerichtete Infrarotstrahlung auf Phototransistoren 165 bzw, 166 trifft welche hinter der Kodierplatte in Höhe der Bohrungen 161 bzw. 162 angeordnet sind. Die Emissionsdiode wird über einen Widerstand 164 mit fest eingestelltem Strom in Durchlaßrichtung betrieben. Mit Widerständen 168 bzw. 171 wird die Empfindlichkeit der durch die beiden Phototransistoren gebildeten Empfangsstufen eingestellt während Widerstände 169 bzw. 172 den Kollektorwiderstand der nachgeschalteten Ausgangsstufen 167 bzw. 170 bilden. Der Ausgang der beiden Ausgangsstufen ist mit einem Ausgang £1 bzw. einem Eingang £j eines Dekodierers 173 verbunden, an dessen Ausgängen A \ bis A4 entsprechend nachstehender Definitionstabelle hohe oder niedere Spannungspegel als logische Signale anstehen. Im Ausführungsbeispiel

2) sind vier Stufen entsprechend vier verschiedenen Kommandos, welche mit dem Kommandogeber gegeben werden können, vorgesehen.

Stufe ill	L	£2	A\	A2	Ay	L
1	L	L	H	L	L	L
2	H	H	L	H	L	L
3	H	H	L	L	M	H
r, 4	L	L	L	L

Werden mehr als zwei Eipgangskanäle verwendet, so kann ein Dekodierer mit mehr als vier Ausgangsstufen, beispielsweise bei drei Eingangskanälen mit acht Ausgangsstufen oder bei vier Eingangskanälen mit sechzehn Ausgangsstufen, verwendet werden. Prinzipiell ändert sich jedoch am Aufbau des Kommandogebers und des nachgeschalteten Sollwertbildners nichts. Wichtig ist nur daß sich die Eingangssignale von Kommandostufe zu Kommandostufe immer nur um einen binären Wert unterscheiden, was bei Verwendung des bekannten Gray-Kodes auch stets der Fall ist, damit bei Zwischenstellungen der Kodierplatte 160 immer nur die benachbarte Kommandostufe zur Wirkung kommt.

Der Drehzahlsollwertbildner 13 wandelt die digitalen Ausgangssignale in Sollwerte für die Drehzahlvorgabe um, die wegen des Anschlusses an eine gemeinsame Ausgangsleitung Λ am Summationspunkt, bei dem es sich im Ausführungsbeispiel um den Minus-Eingang des Operationsverstärkers 73 (Fig.4) handelt, aus eingeprägten Strömen bestehen. Dazu werden die an die Ausgänge A\ bis A* angeschlossenen Schaltverstärker 175 bzw. 176 bzw. 177 bzw. 178 benutzt, die mit niederohmigen Widerständen 179 bis 182 abgeschlossen sind, welche an einer positiven Spannungsquelle angeschlossen sind. Liegt an einem dieser Verstärker ein hoher Spannungspegel Wan, so wird ausgangsseitig die niederohmige Verbindung des positiven Pols der Spannungsquelle über eine Diode 183 bzw. 184 bzw. 185 bzw. 186 wirksam, so daß über eine nachgeschaltete, einstellbare Widerstandskombination 187 bzw. 188 bzw. 189 bzw. 190 der gewünschte eingeprägte Strom, der einem Drehzahlsollwert entspricht, fließen kann. Bei

niedrigem Spannungspegel L am Ausgang der Verstärker 175 bis 178 fließt über den zugeordneten Widerstand 179 bzw. 180 bzw. 181 bzw. 182 ein Strom in den Verstärkerausgang, da wegen den Schwellspannungen der Diode 183 bis 186 kein Strom zur Ausgangsleitung h fließen kann. Das Ausgangssignal am Ausgang A_x ist identisch mit dem Signalverlauf /(F i g. 8). Bei hohem Spcnnungspegel //erfolgt das Kommandosignal »Freigabe-Positionierung«, was stets mit der Einstellung des Sollwertes für die Annäherungsdrehzahl über den Sollwertbildner 130 verbunden ist

Selbstverständlich sind auch Abwandlungen der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele möglich. So kann beispielsweise die Stillsetzung der Welle 10

in weiterer» Positionen mit entsprechender Erfassung dieser Positionen vorgenommen werden und/oder ein Kommandogeber mit mehr als zwei Kanälen zur Erreichung einer höheren Stufenzahl benutzt werden, wobei einzelnen Stufen keine Drehzahlsollwerte zugeordnet sind sondern nur Kommandosignale zur pedalstellungabhängigen Auslösung weiterer Zusatzfunktionen bei Nähmaschinen gebildet werden. Ebenso sind auch Änderungen der anderen Teile der Regelschaltung möglich. Beispielsweise kann statt des internen Taktgebers 18 auch eine feste Frequenz durch Ableitung aus dem den Motor speisenden Wectael- oder Drehstromnetz benutzt werden.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Drehzahlregelschaltung für eine Nähmaschinenantriebsvorrichtung mit einem Kupplungsmotor, der eine elektromagnetisch betätigbare Reibungskupplung und eine elektromagnetisch betätigbare Reibungsbremse aufweist, die einzeln über Transistorschaltstufen steuerbar sind, einem Drehzahlsollwertgeber und einem Drehzahlistwertgeber, der eine der Drehzahl proportionale Spannung aufgrund von Impulsen abgibt, sowie einem Regler, dem Drehzahlsollwert und Drehzahlistwert als stetige Signale eingegeben werden und der durch Differenzbildung die Regelabweichung erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (17, 13,19,70) als Eingangsstufe eine Reglersignalschaltung (17, 70) enthält, der Sollwert unö Istwert .lugeführt werden und die einen Wert bildet, der vom Absolutwert der Differenz der Spannungswerte und von der Tendenz der zeitlichen Änderung dieser Differenz abhängt, daß der Ausgang der Reglersignalschaltung (17, 70) mit dem ersten Eingang eines Summationsverstärkers (19) verbunden ist, der die von der Reglersignalschaltung gelieferte Spannung einer Wechselspannung konstanter Amplitude und konstanter Frequenz überlagert, die von einem an den zweiten Eingang des Summationsverstärkers (19) angeschlossenen Taktgeber (18) erzeugt wird, und daß der Ausgang des Summationsverstärkers (19) mit zwei pegelabhängig schaltenden Verstärkern (21,22) verbunden ist, denen die die Kupplung (3, 4, 5) bzw. die Bremse (6, 7, 8') steuernden Transistorschaltstufen (23,24) nachgeschaltet sind.

2. Drehzahlregelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Summationsverstärker (19) ein verzögert beschalteter Operationsverstärker (83 bis 87) vorgesehen ist, dessen Zeitkonstante klein gegenüber den Zeitkonstanten der anderen Übertragungsglieder ist.

3. Drehzahlregelschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reglersignalschaltung (17) wenigstens eine Bewertungsstufe (36, 40; 37, 42; 38, 44) für die Spannungsdifferenz zwischen der Istwertspa.inung und der Sollwertspannung aufweist, welche der Reglersignalschaltung ein Integral-Verhalten gibt.

4. Drehzahlregelschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung des Taktgebers (18) eine Periodendauer hat, die klein ist gegenüber der Zeitkonstanten des Operationsverstärkers (83) des Summationsverstärkers (19).

5. Drehzahlregelschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgeber (18) einen Rechteckgenerator (S, 79, 80) aufweist, dem ein Differenzierglied (81,82) nachgeschaltet ist.

6. Drehzahlregelschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung des Taktgebers von den Nulldurchgängen der Spannung des Energieversorgungsnetzes abgeleitet ist.

7. Drehzahlregelschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch Einrichtungen (56, 57; 61, 62) zur Einstellung des Pegels der pegelabhängig schaltenden Verstärker (21, 22) und/oder der Amplitude der Ausgangsspannung des Taktgebers (18).

8. Drehzahlregelschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine ein schnelleres Abfallen als Ansteigen des Erregerstromes der Kupplung und Bremse ergebenden Beschaltung der Transistorschaltstufen (23,24).

9. Drehzahlregelschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen an den Ausgang des Summationsverstärkers (19) über ein Glättungsglied (110,112) angeschlossenen, pegelabhängig schaltenden Verstärker (113), der das vollzogene Einschwingen der Drehzahl auf die Annäherungsdrehzahl der Nähmaschinenantriebsvorrichtung nach einer »Aus«-Kommandogabe meldet

10. Drehzahlregelschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen auf das »HALT«-Kommando hin den Regelkreis hinter der Reglersignalschaltung (19, 70) öffnenden Unterbrecher (92, 93) und eine die der Bremse zugeordnete Transistorschaltstufe (24) für eine fest vorgegebene Zeitspanne einschaltende Steuerstufe (15).