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Einrichtung zur Folgesteuerung mehrerer Arbeitsglieder von einem gemeinsamen
Steuerorgan, insbesondere für Fadenschlaufeneintragmaschinen und Stickmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Folgesteuerung mehrerer Arbeitsglieder
von einem gemeinsamen Steuerorgan aus, das in gleicher Weise wie die zu steuernden
Arbeitsglieder aus einem Schwenkarm und einem am freien Ende desselben gelagerten
Drehkopf besteht, wobei die Steuerbewegungen des Schwenkarmes und des Drehkopfes
des Steuerorgans auf die Schwenkarme und Drehköpfe der Arbeitsglieder getrennt übertragen
werden.
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Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß die beiden Steuerbewegungen
von Schwenkarm und Drehkopf derart gekuppelt sind, daß bei einer Verstellung des
Schwenkarmes die relative Winkellage des bei der Verstellung mit verschwenkten Drehkopfes
unverändert bleibt. Die Kupplung der beiden Steuerbewegungen kann hierbei durch
Zahnradumkehrgetriebe erfolgen, die beispielsweise als Kegelradgetriebe ausgebildet
sind.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung wird die Steuerbewegung
von Schwenkarm und Drehkopf über mechanische, hydraulische oder elektrische Verstärker
auf die zu steuernden Arbeitsglieder übertragen. Als mechanische Verstärker kommen
mit Vorteil für jede Steuerbewegung Reibverstärker zur Anwendung, deren Trommeln
von einem gemeinsamen Motor und deren Reibbänder oder -backen mit den Verstellwellen
des Schwenkarmes und des Drehkopfes gekuppelt sind. Statt dessen können auch zwei
elektrische Röhrenverstärker in Verbindung mit je einem hochwertigen wegabhängigen
Regler verwendet werden. Der wegabhängige
Regler kann hierbei mit
zwei Drehtransformatoren oder Variometern versehen werden, deren Wellen mit der
Eingangssteuerwelle und deren Gehäuse mit der Ausgangssteuerwelle gekuppelt sind
und deren Läuferspannungen an zwei in Reihe geschaltete Eingangsübertrager des Röhrenverstärkers
angeschlossen sind.
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Die Zeichnung zeigt in Fig. i in einer Seitenansicht und in Fig. 2
in einer Draufsicht eine nach der Erfindung ausgebildete Folgesteuerung für beispielsweise
zehn Arbeitsglieder einer oder mehrerer Arbeitsmaschinen. Von diesen zehn Arbeitsgliedern
sind die ersten drei, ro, ii und 12, dargestellt. Die weiteren entsprechen in ihrem
Aufbau und in ihrer Anordnung den dargestellten. Das erste Arbeitsglied io bildet
dabei beispielsweise das gemeinsame Steuerorgan für die nachfolgenden Glieder ii
und 12.
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Jedes der Teile io, 11, 12 hat einen Schwenkarm 13 und einen am Ende
desselben auf diesem gelagerten Drehkopf 14. Der Schwenkarm 13 und der Drehkopf
14 des Teiles io werden von dem Bedienenden verstellt. Die-Schwenkarme 13 und die
Drehköpfe 14 der anderen neun Teile sollen mit hoher Genauigkeit, d. h. dem gleichen
Winkel, bis zu Geschwindigkeiten von 6o'/sek. mitlaufen.
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Bei der Ausführung der Fig. i und 2 ist sowohl für die Bewegung der
Schwenkarme 13 wie auch für die der Drehköpfe 14 je eine mechanische Welle 15 bzw.
16 vorgesehen. Diese Wellen 16, 16 verbinden alle Schwenkarme 13 und alle Drehköpfe
14 miteinander. Zwischen den Teilen io und ii ist dabei ein Reibverstärker angeordnet.
Bei stillstehendem Drehkopf 14 und bewegtem Schwenkarm 13 wird der Drehkopfwelle
16 eine Winkelverstellung aufgezwungen, die eine Drehkopfbewegung vortäuscht. Gemäß
der Erfindung wird diese vorgetäuschte Bewegung bei den nachgeschalteten Drehköpfen
wieder ausgeschaltet, so daß an allen Drehköpfen 14 nur die Verschwenkung des Steuerschwenkarmes
13 zur Auswirkung kommt. Erreicht wird dies durch die bei der Ausführung benutzten
Kegelradübertr agungen.
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Die Bewegung des. Drehkopfes 14 wird über einen Kegelradtrieb 18,
über die auf dem Schwenkarm 13 gelagerte Welle ig auf ein in der Achse des Schwenkarmes
13 gelagertes Rad 2o mit dem Zahnkranz 21 weitergegeben. Von diesem Rad 2o wird
die Bewegung über einen zweiten Zahnkranz 22 und ein Kegelrad 23 auf die Welle-
16 weitergeleitet. Selbstverständlich können auch, die räumliche Möglichkeit vorausgesetzt,
Zahnkranz 21 und Zahnkranz 22 durch einen einzigen Zahnkranz ersetzt werden, in
welchem Falle sich die Zahnräder der Wellen 16 und rg auf einem gemeinsamen Zahnkranz
abwälzen würden. Bei den dem ersten Arbeits- und Steuerglied zo nachgeschalteten
weiteren neun Arbeitsgliedern, die mit den gleichen Getriebeteilen wie das erste
ausgerüstet sind, geht dann die Bewegung den umgekehrten Weg, d. h. von Welle 16
über das Zahnrad 23, den Zahnkranz 22, den Zahnkranz 21 zur Welle ig und damit zum
Drehkopf 14.
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Wird nur der Schwenkarm 13 allein bewegt, der um seine Achse auch
einen Zahnkranz 24 hat, so wird das Rad 2o mit den Zahnkränzen 21 und 22 gleichsinnig
und gleichviel mitgenommen, d. h. auch die Welle 16 dreht sich, obwohl der Drehkopf
14 voraussetzungsgemäß nicht bewegt wurde. Diese Drehung der Welle 16 wird bei den
anderen Arbeitsgliedern umgekehrt genau so wieder herausgeschert, so daß alle Drehköpfe
14 relativ zu den Schwenkarmen 13 wieder stillstehen. Das heißt mit anderen Worten:
alle Drehköpfe 14 laufen nur die reine Winkelbewegung des ersten Drehkopfes mit,
während der Welle i6 eine Überlagerung der Bewegungen von Schwenkarm 13 und Drehkopf
14 aufgezwungen wird. Die Winkelbewegung des Schwenkarmes 13 wird vom Zahnkranz
24 über das Zahnrad 25 auf die Welle 16 übertragen, die sie bei den anderen Schwenkarmen
13 wieder auf dem umgekehrten Weg an diese abgibt.
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Der Aufbau und die Wirkungsweise des benutzten Reibverstärkers 17
werden als bekannt vorausgesetzt. Ein solcher Reibverstärker wirkt ähnlich wie eine
um eine Bremstrommel gelegte Seilanordnung. Das lastseitig auftretende Drehmoment,
d. h. also das von den neun nachgeschalteten Schwenkarmen 13 bzw. Drehköpfen 14
einschließlich der Wirkungsgrade der Getriebe geforderte, wird durch diesen mechanischen
Verstärker 17 nach Maßgabe seiner Verstärkungszahl herabgesetzt. Da diese Verstärkungszahl
gleich io und höher ist, tritt demnach an der Eingangs- oder Steuerwelle des Verstärkers
17 nur 1/1o des lastseitigen Drehmomentes auf. Dieses geringere Steuerdrehmoment
muß zu dem für den Schwenkarm 13 bzw. den Drehkopf 14 des ersten Arbeitsgliedes
io erforderlichen Drehmoment addiert werden, um den von dem BediAenden aufzubringenden
Wert des Bedienungsdrehmomentes zu erhalten.
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Der Verstärker 17 besteht aus zwei Einzelverstärkern 26 und 27, deren
Reibtrommeln durch einen gemeinsamen Motor 28 angetrieben "werden können. Diese
Verstärker 26 bzw. 27 sind in die Wellen 16 bzw. 16, wie in Fig.2 dargestellt, eingeschaltet.
Der mechanische Verstärker hat eine eigene Winkellose von -f- -1,5°, d. h. Steuer-
und Lastwelle können um -f- -1,5' in ihrer Winkellage voneinander abweichen. Um
diese Lose auf ein zulässiges Maß herunterzusetzen, setzt man zweckmäßig die Verstärker
auf eine schnelle Welle. Dies kann man unter Umständen schon durch eine entsprechende
Übersetzung der Zahnkranzgetriebe 18, 21, 22, 23, 24, 25 erreichen.
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Bei den mechanischen Verstärkern der genannten Art ist eine Einwirkung
des lastseitigen Drehmomentes auf die Steuerwelle, allerdings im Maße der Verstärkungszahl
herabgesetzt, vorhanden. Ist dieses nicht erwünscht, so kann man die Wellen 15 und
16 an der Welle des mechanischen Verstärkers 17 trennen und hier einen rückwirkungsfreien
Regler einfügen. Das können einfache Regler sein, aber mit der bei der vorliegenden
Aufgabe geforderten hohen Winkelgenauigkeit der Übertragung von bis zu 1/,0' = 6
Minuten = etwa 0,3 Oh, ist es zweckmäßig, einen hochwertigen wegabhängigen
Regler mit Röhrenverstärker zu verwenden, da hiermit die Regelabweichung und die
Anregungsgröße, die zur Dämpfung von sonst auftretenden Schwingungen erforderlich
ist,
leistungs- und trägheitslos in die Regelung eingegeben werden
können.
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Fig.3 der Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel hierfür, wobei die
Übertragung nur für eine Welle, z. B. 15 dargestellt ist. Für die andere Welle ist
eine zweite gleiche Anordnung erforderlich.
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In die aufgeschnittene Welle 15, die jetzt vorteilhaft mit der Originalbewegung
läuft, ist ein Drehtransformator oder ein V ariometer 29 eingesetzt, und zwar derart,
daß die vom ersten Arbeitsglied io kommende Eingangssteuerwelle 15a mit der Welle
des Drehtransformators 29 und die zum zweiten Arbeitsglied ii weiterführende Ausgangssteuerwelle
z5' mit dem drehbar gelagerten Gehäuse von 2g gekuppelt ist. Ein zweiter Drehtransformator
30, der wie der erste mit den Wellen i5a und 15b verbunden ist, ist durch Zahnradübersetzungen
31 ins Schnelle übersetzt.
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Beide Drehtransformatoren 29, 30 sind z. B. ständerseitig an
die Phasenspannung R0 eines Drehstromnetzes RST angeschlossen. Steht der Nulleiter
nicht zur Verfügung, kann er leicht durch bekannte Mittel gewonnen werden. Die Läuferspannungen
sind in der dargestellten Weise an zwei in Reihe geschaltete Eingangsübertrager
32 und 33 eines Röhrenverstärkers 34 angeschlossen worden. Diese Eingangsschaltung
ist deshalb gewählt worden, damit der an die Ausgangssteuerwelle i5b angekuppelte
Stellmotor 35 des Reglers immer in der richtigen, von der Eingangssteuerwelle 15a
vorgegebenen Stellung und nicht in einer falschen Nullstellung des schnell laufenden
Drehtransformators 30 festgehalten wird. Mit dem Stellmotor 35 ist noch eine
Tachometermaschine 36 gekuppelt, deren elektrorriotorische Kraft als zeitliche Ableitung
der Bewegung der Welle 15 zur Dämpfung etwaiger Pendelungen benutzt wird.
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Als Stellmotor 35 ist hier ein Zweiphasenasynchronmotor vorgesehen,
dessen Wicklung 37 vom Röhrenverstärker 34 und dessen zweite Wicklung 38 von der
Spannung ST erregt wird. Da die Drehtransformatoren 29, 3o sowie auch die Primärseite
des Anodentransformators 39 an R0 angeschlossen sind, sind damit die Ströme
in den Wicklungen 37 und 38 um go° phasenverschoben; denn die Spannung R0 steht
im Vektordiagramm senkrecht zu der von ST. Der Stellmotor 35 entwickelt also in
bekannter Weise sein Drehmoment und verstellt die Welle i5b und damit die Gehäuse
der Drehtransformatoren 29, 30 so lange, bis die den Läufern der letzteren
entnommene Wechselspannung (die Regelabweichung) wieder zu Null geworden ist. Damit
verschwindet die Erregung der Wicklung 37 des Stellmotors 35, so daß dieser stillsteht.
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Die Lösungsmöglichkeiten sind durch die dargestellte Schaltung nicht
erschöpft. Statt des Zweiphasenmotors kann auch ein Gleichstrommotor als Stellmotor
Verwendung finden, der entweder durch die Röhren direkt oder aber durch einen kleinen
Leonardgenerator gespeist werden kann.
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Es können auch, wenn das erste das gemeinsame Steuerorgan bildende
Arbeitsglied io von den anderen räumlich getrennt ist, z. B. an zwei verschiedenen
Maschinen, die bekannten Fernübertragungssysteme genommen werden, deren Empfänger
wiederum in der in Fig.3 dargestellten Schaltung auf die Eingangsübertrager 32 und
33 des Verstärkers 34 geschaltet werden.
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Schließlich können von einem ersten Steuerarbeitsglied io mehrere
Arbeitsmaschinen mit je einer Mehrzahl von Arbeitsgliedern gesteuert werden, indem
z. B. mit dem ersten Glied io sogenannte Muttergeber und mit den zu steuernden Arbeitsmaschinen
Tochterempfänger gekuppelt werden. Bei Verwendung elektrischer Verstärker ist dann
natürlich für jede zu steuernde Arbeitsmaschine ein getrennter Röhrenverstärker,
Stellmotor und eine Tachometermaschine erforderlich.