DE2755235A1

DE2755235A1 - Vorrichtung zum antreiben einer naehmaschine

Info

Publication number: DE2755235A1
Application number: DE19772755235
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Angersbach; Juergen Scharffetter
Original assignee: Quick Rotan Becker and Notz KG
Current assignee: Quick Rotan Becker and Notz KG
Priority date: 1977-12-10
Filing date: 1977-12-10
Publication date: 1979-06-13
Also published as: CH635382A5; JPS5483558A; IT7869816A0; ES474312A1; JPS6157039B2; IT1108300B; US4183312A; FR2411261A1; GB2009939A; FR2411261B1; GB2009939B; BR7807580A; BE870578A; DE2755235C2

Description

Quick-Rotan Becker & Notz KG Graf enhäuserstr . 85, 61 CXD Darmstadt

Vorrichtung zum Antreiben einer Nähmaschine

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antreiben einer Nähmaschine mit geregelter Drehzahl, mit einem elektrischen Kupplungsmotor, der ein mit der Nähmaschinenwelle in Triebverbindung stehendes Kupplungsorgan aufweist, das mit einer ständig angetriebenen Hauptantriebswelle des Kupplungsmotors und/ oder mit einem Bremswiderlager über eine elektromegnetisch betätigte Reibungskupplung und eine elektromagnetisch betätigte Reibungsbremse kuppelbar ist, sowie mit einem die Reibungskupplung und/oder die Reibungsbremse mit Strom beaufschlagenden Regler, der zwecks Antrieb der Nähmaschinenwelle mit vorgegebener Arbeitsdrehzahl mit einer Regelabweichung beaufschlagbar ist, die durch Vergleich einer die Solldrehzahl darstellenden Spannungsamplitude mit einer von einem Istdrehzahlgeber laufend angelieferten, die Istdrehzahl darstellenden Spannungsamplitude erhalten wird, wobei der Istdrehzahlgeber mit einem in Synchronismus mit der Nähmaschinenwelle angetriebenen Polrad, das eine in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen

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verteilte Folge von Induktionsgliedern bildet, sowie mit mehreren Meßköpfen versehen ist, die am Umfang des Polrades verteilt angeordnet sind und deren Spannungserzeugenden Glieder zur Bildung der die Istdrehzahl darstellenden Spannungsamplitude zusammengeschaltet sind.

Eine Vorrichtung dieser Art ist bekannt (DT-OS 2 1 34 751 in Verbindung mit US-PS 3 599 764). Dabei sind drei räumlich um 120 gegeneinander versetzte, induktive Meßköpfe vorgesehen, in deren in Serie oder parallel geschalteten Spulen gleichphasige Spannungen induziert werden. Am Ausgang des Istdrezzahlgebers wird auf diese Weise eine Wechselspannung erhalten, die einen Mittelwert der von den einzelnen Meßköpfen abgegebenen Spannungen darstellt, deren Amplitude proportional der Drehzahl der Nähmaschienenwelle ist und deren Frequenz der Anzahl der Umdrehungen der Nähmaschinenwelle je Sekunde multipliziert mit der Anzahl der Polpaare des Polrades entspricht. Zur Bildung einer Regelabweichung wird diese Wechselspannung gleichgerichtet und mit der die Solldrehzahl darstellenden Spannungsamplitude verglichen. Für den Spannungsvergleich muß die gleichgerichtete Wechselspannung geglättet werden. Dies erfordert zusätzliche Schaltungskomponenten, insbesondere unerwünscht platzraubende Glattungskondensatoren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die es erlaubt, eine zur Bildung der Regelabweichung

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geeignete, der Istdrehzahl entsprechende Spannung bei einem Antrieb der eingangs genannten Art auf einfachere und wirkungsvollere Weise zu gewinnen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Meßköpfe mit Bezug auf die Pole des Polrades derart gegeneinander versetzt sind, daß die in den Meßköpfen induzierten Spannungen gegeneinander phasenverschoben sind, daß jedem Meßkopf ein Gleichrichter zum getrennten Gleichrichten der von jedem Meßkopf erzeugten Spannung zugeordnet ist, und daß der Regler mit einem aus den pulsierenden Gleichrichterausgangssignalen gebildeten Summensignal als Istwert beaufschlagbar ist.

Beider erfindungsgemäßen Anordnung wird ohne Glattungskondensatoren eine verhältnismäßig gut geglättete, in ihrer* Amplitude der Istdrehzahl entsprechende Gleichspannung erhalten. Die Vermeidung von Glattungskondensatoren gestattet es, den Regelvorgang mit kleinerer elektrischer Zeitkonstante durchzuführen, Da in den Signallücken des einen Meßkopfausgangssignals ein oder mehrere zusätzliche Echtzeitsignale von dem oder den anderen Meßkopf bzw. Meßköpfen anfallen, kann auch bei niedriger Drehzahl vermieden werden, daß der Kupplungsstrom intermittierend zu Null wird. Es wird ein verhältnismäßig gleichförmig hohes Drehmoment erhalten.

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Vorzugsweise sind die Meßköpfe derart mit Bezug auf die Pole des Polrades gegeneinander versetzt, daß die in den Meßköpfen induzierten Spannungen eine gegenseitige Phasenverschiebung von etwa 180°/n haben, wobei η die Anzahl der Meßköpfe ist. Dies gewährleistet, daß die zur Bildung des Summensignals herangezogenen Einzelsignale im wesentlichen gleichförmig zeitlich verteilt sind und die Glättungswirkung maximiert wird.

Um noch bessere Glättungseigenschaften zu erzielen, sind die den einzelnen Meßköpfen zugeordneten Gleichrichter in weiterer Ausgestaltung der Erfindung jeweils als Brückengleichrichter ausgebildet. Die Gleichrichterausgänge sind zweckmäßig parallelgeschaltet .

Als Meßköpfe eignen sich insbesondere Induktionsspulen mit Eisenkern und ausgeprägten Polen. Das Polrad ist vorzugsweise ein Magnetring mit einer über den Umfang des Ringes verteilten Folge von magnetischen Polen.

Der beschriebene Istdrehzahlgeber hat einen nur kleinen Raumbedarf und geringes Gewicht. Dadurch wird es möglich, das Polrad am Wellenschaft eines mit dem Handrad der Nähmaschine verbundenen Positionsgebers anzubringen und die Gleichrichter auf einer Leiterplatte im Positionsgebergehäuse anzuordnen, ohne daß die Nahmaschinenwelle übermäßig belastet wird.

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Die Meßköpfe sind vorzugsweise in Radialrichtung des Polrades justierbar angeordnet. Durch entsprechende Justierung kann so auf einfache Weise sichergestellt werden, daß bei vorgegebener Drehzahl die Spitzenamplituden der Spannungen aller Meßköpfe untereinander gleich sind.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels naher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze einer Antriebsvorrichtung der erfindungsgemäßen Art,

Fig. 2 ein Längsschnitt durch die kombinierte Istdrehzahlgeber- und Positionsgebereinheit nach der Erfindun g,

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 2,

Fig. 4 ein Prinzipschaltbild des Istdrehzahlgebers nach der Erfindung und

Fig. 5 verschiedene der in der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 auftretenden Spannungen.

In Fig. 1 ist bei 1 schematisch ein Kupplungsmotor angedeutet,

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der eine im Betrieb ständig rotierende Hauptantriebswelle 2 aufweist, die eine Schwungscheibe 3 trägt. Auf einer Abtriebswelle 4 des Kupplungsmotors 1 sitzen eine Kupplungsscheibe 5 und eine Abtriebsriemenscheibe 6. Die Riemenscheibe 6^rist über einen Keilriemen 7 mit dem Handrad 8 auf der Welle 9 einer Nähmaschine 10 verbunden. Durch Betätigen einer Kupplungswicklung 12 kann die Kupplungsscheibe 5 mit der Schwungscheibe 3 in Eingriff gebracht werden. Durch Erregen einer Bremswicklung 13 läßt sich die Kupplungsscheibe 5 gegen ein Bremswiderlager 14 anpressen. Es versteht sich, daß die Kupplungsscheibe 5 in bekannter Weise (z.B. US-PS 3 945 476) geteilt ausgebildet sein kann.

Die Wicklungen 12, 13 werden mittels eines Reglers 16 mit Strom beaufschlagt, dem ein Vergleicher 17 vorgeschaltet ist. Dem Vergleicher 17 gehen Istwertsignale für die Drehzahl und die Winkelstellung der Welle 9 von einer kombinierten, mit dem Handrad 8 verbundenen Istdrehzahl- und Positionsgebereinheit 18 sowie Sollwartsignale für die Drehzahl und gewünschte Anhaltestellungen der Welle 9 von einem Sollwertgeber 20 zu.

Die im einzelnen in den Fig. 2 und 3 veranschaulichte Einheit 18 weist einen Wellenschaft 22 auf, der auf das eine Ende der Welle 9 aufgesteckt und mittels einer Stellschraube 23 gehalten wird. Auf den in Fig. 2 rechten, verringerten Durchmesser aufweisenden Teil des Wellenschafts 22 sind Kugellager 24,

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25 aufgezogen, deren Außenringe in stillstehenden Gehäuseteilen

26 bzw. 27 sitzen. An dem Gehäuseteil 26 sind zwei Meßköpfe 30, 31 mit Induktionsspulen 32, Eisenkern 33 und ausgeprägten Polen 34 befestigt. Die Meßköpfe 30, 31 wirken mit einem Polrad 36 zusammen, das an dem Wellenschaft 22 angebracht und vorzugsweise mit dem Wellenschaft verklebt ist. Das Polrad 36 ist als Magnetring aus dauermagnetischem Werkstoff ausgebildet. Über den Umfang des Ringes ist eine abwechselnde Folge von magnetischen Nord- und Südpolen N, S verteilt. Beispielsweise können insgesamt 24 Pole in Form von jeweils einander abwechselnden, gleich breiten Nord- und Südpolen vorhanden sein, von denen in Fig. 3 nur einige angedeuted sind. Bei der Anordnung nach Fig. 2 und 3 sind die Meßköpfe 30, 31 derart mit Bezug auf die Pole N, S des Polrades 36 gegeneinander versetzt, daß die in den Meßköpfen 30, 31 induzierten Spannungen eine gegenseitige Phasenverschiebung von 90° haben.

Die Meßköpfe 30, 31 sind mit dem Gehäuseteil 26 über Schrauben 28 verbunden, die durch ein Langloch 29 im Eisenkern 33 hindurchreichen. Gegen den Schenkel 35 des Eisenkerns 33 legt sich eine in einer Gewindebuchse 21 des Gehäuseteils 26 sitzende Stellschraube 37 an. Die Schrauben 28, 37 gestatten es, die Meßköpfe 30, 31 in Radialrichtung des Polrades 36 zu justieren.

Das Gehäuse 27 nimmt den Positionsgeberabschnitt der Einheit 18 auf, der im wesentlichen aus einem gehäusefest montierten Hallgenerator 38 und zwei Magnetträgern 39, 40 besteht. Die

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Magnetträger 39, 40 weisen jeweils einen auf dem gleichen Radius wie der Hallgenerator liegenden Magneten 41 bzw. 42 auf. Über ein Klemmorgan 44 sind die beiden Magnetträger 39, 40 bezüglich ihrer Winkellage einstellbar mit dem Wellenschaft 22 verbunden. Positionsgeber dieser Art sind an sich bekannt (US-PS 3 582 739) und bedürfen daher keiner näheren Erläuterung.

Das Prinzipschaltbild nach Fig. 4 zeigt die beiden spannungserzeugenden Glieder des Istdrehzahlgebers, die von dem Polrad 36 und dem Meßkopf 30 bzw. dem Meßkopf 31 gebildet werden. Diesen beiden spannungserzeugenden Gliedern ist jeweils ein aus Dioden aufgebauter Brückengleichrichter 46 bzw. 47 nachgeschaltet. Die Brückengleichrichter 46, 47 richten die in Fig. 5 beispielshalber bei 48 bzw. 49 dargestellten Tachospannungen der spannungserzeugenden Glieder getrennt gleich. Du rch Parallelschalten der Ausgänge der Brückengleichrichter 46, 47 wird am Ausgang 50 des Istdrehzahlgebers eine Summenspannung 51 (Fig. 5) erhalten, die ohne Glättungskondensatoren relativ gut geglättet ist und deren Amplitude ein Maß für die momentane Geschwindigkeit der Welle 9 ist. Diese Summenspannung 51 geht dem Vergleicher 17 (Fig. 1) zu. Die Brückengleichrichter 46, 47 sind auf einer Leiterplatte 52 der Einheit 18 montiert.

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Claims

PATENTANWALT DlPL-INC. GERHARD SCHWAJ7 5 523 5

ELFENSTRASSE 31 - D-IOOO MÜNCHEN »3

Ansprüche

•1. Vorrichtung zum Antreiben einer Nähmaschine mit geregelter Drehzahl, mit einem elektrischen Kupplungsmotor, der ein mit der Nähmaschinenwelle in Triebverbindung stehendes Kupplungsorgan aufweist, das mit einer ständig angetriebenen Hauptantriebswelle des Kupplungsmotors und/oder mit einem Bremswiderlager über eine elektromagnetisch betätigte Reibungsbremse kuppelbar ist, sowie mit einem die Reibungskupplung und/oder die Reibungsbremse mit Strom beaufschlagenden Regler, der zwecks Antrieb der Nähmaschinenwelle mit vorgegebener Arbeitsdrehzahl mit einer Regelabweichung beaufschlagbar ist, die durch Vergleich einer die Solldrehzahl darstellenden Spannungsamplitude mit einer von einem Istdrehzahlgeber laufend angelieferten, die Istdrehzahl darstellenden Spannungsamplitude erhalten wird, wobei der Istdrehzahlgeber mit einem in Synchronismus mit der Nähmaschinenwelle angetriebenen Polrad, das eine in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen verteilte Folge von Induktionsgliedern bildet, sowie mit mehreren Meßköpfen versehen ist, die am Umfang des Polrades verteilt angeordnet sind und deren spannungserzeugenden Glieder zur

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FERNSPRECHER: 089/60IJ039 · KABEL: ELECTUCPATENT MÜNCHEN

ORIGINAL

Bildung der die Istdrehzahl darstellenden Spannungsamplitude zusammengeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßköpfe (30, 31) mit Bezug auf die Pole des Polrades (36) derart gegeneinander versetzt sind, daß die in den Meßköpfen induzierten Spannungen gegeneinander phasenverschoben sind, daß jedem Meßkopf ein Gleichrichter (46, 47) zum getrennten Gleichrichten der von jedem Meßkopf erzeugten Spannung zugeordnet ist und daß der Regler (16, 17) mit einem aus den pulsierenden Gleichrichterausgangssignalen gebildeten Summensignal (51 ) als Istwert beaufschlagbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßköpfe (30, 31 ) derart mit Bezug auf die Pole des Polrades (36) gegeneinander versetzt sind, daß die in den MeSköpfen induzierten Spannungen eine.gegenseitige Phasenverschiebung von etwa 180°/n haben, wobei η die Anzcihl der MeSköpfe ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichter jeweils als Srückervgleichrichter (46, 47) ausgebildet sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daB die Gleichrichterausgärsge parallel geschaltet sind.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche_t da-

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durch gekennzeichnet, daß die Meßköpfe (30, 31) Induktionsspulen (32) mit Eisenkern (33) und ausgeprägten Polen (34) aufweisen.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Polrad (36) ein Magnetring mit einer über den Umfang des Ringes verteilten Folge von magnetischen Polen vorgesehen ist.
7. Vorrichtung mit einem mit dem Handrad der Nähmaschine verbundenen Positionsgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Polrad (36) mit dem Wellenschaft (22) des Positionsgebers (18) verbunden ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichter (46, 47) auf einer Leiterplatte (52) im Positionsgebergehäuse (26, 27) untergebracht sind.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßköpfe (30, 31) in Radialrichtung des Polrades (36) justierbar angeordnet sind.

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