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Verfahren und Vorrichtung, um Drehzahldifferenzen zu messen und zu
regeln
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, um Drehzahldifferenzen
zu messen und zu regeln.
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Drehzahldifferenzmeßeinrichtungen gibt es schon in verschiedenster
Art. Auch Drehzahldifferenzregeleinrichtungen sind bekannt, jedoch sind diese, sofern
es sich um kontinuierlich arbeitende Geräte handelt, kaum oder nur in sehr beschränktem
Umfange verwendbar. Es sind ferner Drehzahldifferenzmeß- und -regelgeräte bekannt,
die absatzweise unter Zuhilfenahme von Tastvorgängen arbeiten und infolgedessen
nur in gewissen Zeitabständen einen Meßwert engeben. Bei den meisten Einrichtungen
ist infolge der zur Anwendung kommenden Methoden und der dadurch bedingten äußerst
geringen Richtkräfte der Meßwerke nur eine Messung, aber keine Impulsabgabe für
eine Regelung möglich. Vielfach wird bei den bekannten Drehzahldifferenzmeßgeräten
auch nur ein Drehzahlunterschied oder -vergleich und nicht ein prozentrales Verhältnis
der Drehzahlen oder Drehzahldifferenzen angezeigt. In den meisten Fällen ist aber
leine Prozentanzeige, die sich aus einer Quotientenmessung ergibt, unbedingt erforderlich.
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Bei den verschiedensten Rearbeitungs-, Verarbeitungs- und Antriebsmaschinen,
deren Drehzahlen in weiten Grenzen von praktisch Null bis zu einem Maximum veränderlich
sein müssen, ist aber das Einhalten von bestimmten Drehzahldifferenzen entsprechend
ihrer Eigenart unbedingt erforderlich, und deshalb wird ein automatisches Konstanthalten
und Regeln von Drehzahldifferen2en verlangt, was aber in befriedigender Weise bisher
nicht möglich war.
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Dieser Mangel wird durch die Erfindung in vollkommener Weise überwunden.
Grundgedanke
der Erfindung ist, ein DiiEfrerentialrädergetriebe
mit Impulsgeber zu benutzen, um mit hohen Richtkräften Impulse auf ein Meß- oder
Regelwerk abzugeben, das eine Drehzahldifferenz- bzw. Quotientenmessung nach der
Nullmethodle in direktem Drehzahlverhältnis oder Drehzahldifferenzprozentanzeige
in linearer Charakteristik auf einer linearen Skala ergibt.
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Das neue Verfahren zur Messung und Regelung von Drehzahldifferenzen
zweier durch ein Kupplungsglied verbundener Umlaufglieder ist dadurch gekennzeichnet,
daß das Übersetzungsverhältnis des Kupplungsgliedes stufe'nlos veränderlich und
an einem Weflzeiger ablesbar ist und daß bei Abweichung von einem beliebig voreinstellbaren
Sollwert die von der Meßeinrichtung unmittelbar auf das Kupplungsglied einvirkende
Verstellkraft zur Regelung der zu vergleichenden Drehzahlen dient.
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Vorzugsweise erfolgt der Antrieb des Kupplungsgliedes als Planetenrad
durch Reibungskupplung zwischen zwei Sonnenrädern.
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Dliie Met und Regel genauigkeit des Verfahrens ist über den gesamten
Drehzahlbereich von Null bis zu einem Maximum sehr hoch und praktisch konstant,
da sie nach der Nullmethode durchgeführt wird.
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Es können nicht nur Drehzahldifferenzen gemessen, sondern auch an
einem Sollwertgeber eingestellte Drehzahldifferenzen geregelt und mit einem Istwert
verglichen werden. In gleicher Weise sind auch Synchronisierungsvorgänge damit überwachbar
und regelbar. Ferner ist diese Einrichtung für dinekten und Fernbetrieb, also für
direkte Messung und Fernmessung und betätigung, verwendbar. Die Meß- und Regelergebnisse
können nicht nur angezeigt, sondern auch aufgeschrieben werden. Unter zweckentsprechender
Anwendung werden von Zusatzgetrieben und Zeitwächtern zeiteder drehzahlabhängige
Programmdrel zahl differenzvorgänge gesteuert.
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Die Erfindung kann in verschiedener Weise verwirklicht werden. Bei
den bevorzugten Geräten ist nach der Erfindung zwischen zw'ei mit den zu messenden
und/oder zu regelnden Drehzahlen unabhängig voneinander umlaufenden Sonnen rädern
mindestens ein an einer schwenkbaren Achse befestigtes Planetenrad unter Berührung
der Scheibe jedes Sonnenrades an je einer diametral gegenüberliegenden Stelle seines
Umfangs angeordnet, und die schwenkbare Achse ist entsprechend ihren durch entstehende
D'rehzahldifferenzen bedingten Ausschlägen aus ihrer normalen, der Nulldifferenz
entsprechenden Lage mit geeigneten Impulsgebern verbunden. Es können auch zwei Planetenräder
zwischen den Sonnenrädern iunter- oder oberhalb deren Achse auf je einer schwenkbaren
Achse an geordnet und die Schwenkachsen auf einer drehbaren Schwinge angebracht
sein, und diese Schwinge ist dann entsprechend ihren durch entstehende Drehzahldifferenzen
bedingten Drehungen aus ihrer normalen, der Nulidifferenz entsprechenden Lage mit
geeigneten Impulsgebern verbunden. Durch die entstehenden verschiedenen Ausschläge
oder Drehungen werden Fein- und Grobkontakte geschlossen, welche ihrerseits Meß-
oder RSegeleinrichtungen an sich bekannter Art betätigen.
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Die zu vergleichenden oder zu regelnden Drehzahlen werden also auf
ein Rädersyste-m mit zwei unabhängig voneinander drehbaren Sonnenrädern direkt oder
mittels bekannter Drehfeldgebersysteme zwecks Fernübertragung geleitet. Die Drehzahlen
beider Sonnenräder werden auf an einer Schwinge befestigte Planetenräder, die zu
ihrer Laufachse schwenkbar sind, übertragen. Für eine gute Berührung und Mitnahme
ist durch Federdruck an einem oder beiden axial verschiebbaren Sonnenrädern gesorgt.
Die Planetenräder über nehmen eine ähnliche Funktion wie die in einem Umlaufrädergetriebe
und setzen je nach Stellung ihrer Laufachse entsprechend der jeweiligen Drehzahldifferenz
der beiden Sonnenräder die sie tragende Schwinge in Bewegung. Um eine statische
Messung und Regelung zu erhalten, wie in Abb. I dargestellt, ist der Schwinge keine
Möglichkeit gegeben, über -einen gewissen Drehwinkel hinaus umlaufende Bewegungen
auszuführen. Sie ist in einer bevorzugten oder in beiden Richtungen an Drehwinkel
oder wegabhängige Federelemente oder Neigungsgewichte gefesselt. Ferner trägt die
Schwinge z. B. eine Kontaktzunge, die Grob- und Feinkontakte nacheinander und in
den beiden möglichen Drehrichtungen berühren kann. Es können auch bekannte hydraulische
oder pneumatische Impulsgeber betätigt werden. Bei der bevorzugten elektrischen
Steuerung bewirkt z. B. die Berührung eines Feinkontaktes, daß ein elektrischer
Impuls auf einen Verstellmotor gegeben wird, der über ein Verstellgetriebe die Neigung
der Umlaufachsen der Planetenräder zu den Sonnenrädern im Langsamgang und die Berührung
eines Großkontaktes im Schnellgang so lange verändert, bis die Schwinge infolge
nachlassender Umfangskraft gegen den Feder- oder Gewichtszug in die Nullage, in
der keine Kontaktberührung möglich ist, zurückkehrt.
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Da die Kontaktzunge zunächst den Fein- und dann den Grobkontakt berührt
und umgekehrt wieder verläßt, wird eine Verstellung bei kleinen Ausschlägen und
Umfangskräften der Schwinge stets im Langsamgang, bei großen Ausschlägen und Kräften
erst im Schnell- und dann im Langsamgang erfolgen, so daß Trägheitsfehler und Übersteuerungen
praktisch ausgeschlossen sind. Die Umdrehungen des Verstellm;otors oder die Rlerstellwege
des Verstellgetriebes oder Gestänges sind ein direktes Maß für die zu messende Drehzahldifferenz.
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Um ein astatisches Meß- und Regelwerk zu erhalten, wie in der Abb.
2 dargestellt, wird die Schwinge, an der die Planetenräder befestigt sind, keiner
Fesselung an drehwegabhängige Rückführelemente unterworfen, sondern es wird ihr
ein freier Lauf gestattet. Beginnt die Schwinge infolge einer auftretenden Drehzahldifferenz
an den Sonnenrädern und abweichender Stellung der Planetenräder sich zu drehen,
so werden über eine eine Drehbewegung der Schwinge in beiden Richtungen
zwangläufig
erfassende Impulsvorrichtung z. B. durch eine mechanische oder sonstige Impuls-
oder Kontaktraste, die auch elektrische, hydraulische oder pneumatische Impulse
auslösen kann, Verstellmotor und Getriebe in gleicher oder ähnlicher Weise, wie
bereits beschrieben, veranlaßt, den Neigungswinkel der Planetenräder zu ändern.
Eine Messung erfolgt in gleicher Weise, wie bereits beschieben, und zwar so, daß
diese Impulse auf den Verstellmotor geleitet werden, der über das Verstellgetriebe
und Gestänge die Neigung der Achsen der Planetenräder so lange ändert, bis von der
Schwinge keine Umlaufbewegungen mehr ausgeführt werden.
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Um eine Sollwertregelung durchzuführen, können diese bereits beschriebenen
Einrichtungen wie folgt verwendet werden; Die Verstellmotoren dienen hierbei zur
Ferneinstellung eines Sollwertes, der aber auch direkt von Hand mittels Kurbel oder
ähnlich eingestellt werden kann. Die vom Sollwert der eingestellten Drehzahldifferenz
abweichenden Drehzahldifferenzen setzen wiederum die Schwinge, an der die Planetenräder
befestigt sind, in Drehbewegung.
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Die nunmehr durch Drchbewegung der Schwinge ausgelösten Steuerimpulse
werden nicht auf den Verstellmotor mit Verstellgetrieben des Meßwerkes übertragen,
sondern zu einem zweckentsprechenden Verstellglied eines die Drehzahl beeinflussenden
Regelorgans, wie Feldwiderstand eines Motors, Steuerschieber einer sonstigen Kraft-
oder Arbeitsmaschine oder Verstellmotor oder sonstigem Organ eines regelbaren Getriebes,
geleitet, und zwar so lange, bis die Abweichung berichtigt ist.
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Soll außer einer Sollwertregelung gleichzeitig jeweils eine Istwertanzeige
erfolgen, so wird zu der vorher beschriebenen Regeleinrichtung eine zweite als Meßwerk
hinzugenommen, wobei eine zweckentsprechende Parallelschaltung hinsichtlich der
einzuleitenden Dlrehzahlen für beide Einrichtungen vorzunehmen ist.
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Für einen rein statischen Meß- und Regelvorgang, der ebenfalls eine
Messung nach der Nullmethode ermöglicht, läßt sich auch noch eine Einrichtung verwenden,
wie in der Abb. 3 dargestellt. Bei dieser wird statt eines an einer drehbaren Schwinge
befestigten Umlaufrädersystems nur eine pendelnde Achse, versehen mit einem die
beiden Sonnenräder vlerbinden,den Zwischenrad, verwendet. Entsprechend der jeweiligen
Drehzahldifferenz ist nur die Stellung des Verbindungsrades zu den beiden Sonnenrädern
zu ändern. Befindet sich das Verbindungsrad in einer bestimmten Stellung und ergibt
sich eine der jeweiligen Stellung nicht entsprechende Drehzahldifferenz zwischen
den beiden Sonnenrädern, so pendelt die Achse, die an wegabhängige Federn oder Neigungsgewichte
gefesselt ist, gegen einen Impulsgeber, hier z. B. wieder ein Kontaktsystem.
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Die dadurch ausgelösten Lnpulse können wiederum, wie vorher beschrieben,
über den Verstellmotor zur Drehzahldifferenzmessung oder, wenn ein Sollwert eingestellt
wurde, über ein durch sie beeinflußtes Regelorgan zur Drehzahldifferenzregelung
benutzt werden. Die Anzeige der Meßwerte erfolgt bei diesen Einrichtungen zweckmäßig
durch mit den Verstelimotoren direkt gekuppelte Umdrehungszähler, eventuell in Verbindung
mit bekannten Umwertgetrieben oder mit Zeigerwerken, die mit dem Verstellgetriebe
direkt gekuppelt sind und drehende oder hin und her gehende Bewegungen an zweckentsprechen,den
Skalen ausführen. Von den Vlerstellgetri,eben ans werden auch zweckmäßig Spannungsteiler
oder Piotentiometerwiderstände, die eine Fernmessung und Aufzeichnung der Meßwerte
in bekannter Weise ermöglichten, betätigt.
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Als Meß- und Regelwerk können die Geräte slow,ohl astatisch als auch
statisch oder astatisch mit Rückführung arbeiten, ohne daß, die Meß-oder Regelgenauigkeit
beeinträchtigt wird. Zur Erhöhung der Meß- und Regelgenauigkeit und/oder Empfindlichkeit
und/oder des Meß- und Regelbereichs können noch ein- oder beidseitig wirkende Unter-
und/oder Übersetzungen mit zweckentsprechenden Getrieben vorgesehen sein.
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Es können aber auch Drehfeldgeber oder Impulssender jeweils zweckentsprechend
mit den Verstellgetrieben oder Verstellmotoren zum, Zweck einer Fernmessung und
Aufzeichnung der Meßwerte gekuppelt werden.
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Um die Empfindlichkeit und Meßgenauigkeit zu steigern oder den Meßbereich
zu erweitern, können bei diesen Einrichtungen zweckentsprechende Unter-oder Übersetzungen
der Drehzahlen der Sonnenräder gegenüber den normalen durch zweckentsprechende Getriebe
vorgenommen werden. Es kann ein Sonnenrad normal und das andere über- oder untersetzt
laufen oder ein Sonnenrad übersetzt, das andere untersetzt laufen usw. Die Wahl
der Drehzahlverhältnisse bedingt lediglich eine entsprechende Auslegung der Skala.
Der Antrieb der Sonnenräder braucht nicht direkt zu erfolgen, sondern kann auch
durch die üblichen Fernübertragungsmittel, wie Drehfeldgeber u. ä., vorgenommen
werden.
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Bei Verwendung zweckentsprechender Zusatzgetriebe, die z. B. über
Fliehpendel den Sollwert der Drehzahldifferenz verändern, können automatische Programmregelvorgänge
mit diesen Einrichtungen durchgeführt werden.
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An den schematischen Zeichnungen soll die Erfindung beispielsweise
noch weiter erläutert werden.
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Es stellt dar Abb. 1 ein statisch arbeitendes Meß- und Regelwerk für
Drehzahldifferenzwerte von Null bis zu einem konstruktiv festliegenden endlichen
Wert in Längsschnitt und Aufsicht, Abb. 2 ein astatisch arbeitendes Meß- und Regelwerk
für Drehzahldifferenzen von Nu31 bis zu einem konstruktiv festliegenden endlichen
Wert in Längsschnitt und Aufsicht, Abb. 3 ein statisches Meß- und Regelwerk für
Drehzahldifferenzwerte von Null bis zu einem theoretisch unendlichen Wert in zwei
verschiedenen Längsschnitten.
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In den Abb. 1 bis 3 sind gleichartige Teile mit gleichen oder ähnlichen
Funktionen wie folgt be-
zeichnet: die hinsichtlich ihrer Drehzahl
zu vergleichenden oder hinsichtlich ihrer Drehzahldifferenz zu messenden Sonnenräder
mit 1 und 1', die auf sie einwirkenden Federn mit 28 und 28', die sie verbindenden
Zwischenräder mit 2 und 2', die die Zwischenräder tragende Schwinge oder Schwenkachse
mit 3, die den Sonnenrädern vorgeschalteten Drehzahlübertragungsmittel mit 4 und
4', die die Zwischenräder schwenkenden oder schiebenden Teile mit 5 und 5', die
dazugehörigen Stellscheiben mit 6 und 6', die Verstellwelle mit 7, der Mit. nehmer
mit 8, die Verstellspindeln mit 9 und 9', die Führungsspindel mit 10, der mit zwei
Federn, je eins für Rechts- oder Linkslauf, ausgerüstete Verstellmotor mit 1 1,
das Verstellgetriebe mit 12, 12', 12" und eine gegebenenfalls für Sollverteinstellung
blenötigte Handkurbel mit 13. Die zur direkten oder Fernanzeige vorgesehenen Teile,
wie z. B. die Skala, sind mit 14, der Zeiger mit 1 5, der Schleifarm mit I6, der
Spannungsleiter oder Potentiometerwiderstand mit I7, die zur FernübFertragung benötigten
Abschlußklemmen und Leitungen, die an ein Anzeige eoder Schreibgerät mit Kreuzspulmeßwerk
(nicht gezeichnet) angeschlossen werden können, mit x, y, z bezeichnet. Ferner sind
die drehwegabhängigen Rückstellfedern mit I8 und 18', die an der Schwinge oder Schwenkachse
befestigte Kontaktzunge mit 19, die dazugehörigen Hauptkontakte mit 20 und 20',
die Feinkontakte mit 21 und 21' bezeichnet. Die Anschlußklemmen und Leitungen sind
mit a, , c, d, e bezeichnet, die sinngemäß miteinander zu verbinden sind und jeweils
entsprechend der Stellung eines Wahlschalters 22 ermöglichen, daß diese Einrichtung
auf »Messen« geschaltet werden kann und die Grob- und Feinkontakte auf den Verstellmotor
11 und Getriebe 12 wirken, um eine Messung durchzuführen. Bei einer Sollwerteinstellung
und Umschaltung auf »Regeln« wirken die Grob- und Feinkontakte auf ein angedeutetes
R,egelaggregat 23, um eine der jeweiligen Abweichung der Drehzahldifferenz vom Sollwert
entsprechende Drehzahldifferenzregelung vorzunehmen.
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Der Wechselschalter 24 dient dazu, eine Ferneinstellung des Sollwertes
über den Verstellmotor 11 und Verstellgetriebe 12 vorzunehmen.
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In der Abb. 2, die ein astatisches System darstellt, ist ferner beispielsweise
der äußere Umfang der Schwinge so ausgebildet, daß durch Verzahnung, Reibung, magnetische
oder induktive Mittel Zeine Kontaktratsche oder Wippe 25 entsprechend der jeweiligen
Drehrichtung der Schwinge betätigt wird. Die dadurch geschlossenen Kontakte 26 und
27 wirken sinngemäß beim Messen über Anschlußklemmen und Leitungen a, b, e auf den
mit zwei Feldern versehenen Verstellmotor 11 mit Verstellgetriebe 12, und zwar so
lange, bis die Zwischenräder die der jeweiligen Drehzahldifferenz entsprechende
Stellung zu den Sonnenrädern erreicht haben. Bei Einstellung eines Sollwertes von
Hand oder durch F:ernbletätigung über Wechselschalter 24 können auch hier durch
Einstellen des Wahlschalters 22 auf »Regeln« sinngemäß Regelimpulse auf ein Steuerorgan
23 zwecks Änderung der Drehzahl entsprechend dem jeweils eingestellten Sollwert
gegeben werden. Die Arbeitsweise der Vorrichtungen ist folgende: In den in den Abb.
1 bis 3' dargestellten Meß-und Regeleinrichtungen sind die mit I und 1' bezeichneten
Sonnenräder unabhängig voneinander drehbar und werden mechanisch oder elektrisch
mit den zur Messung oder Regelung zu vergleichenden Wellen oder Walzen oder ähnlichen
Drehteilen gekuppelt. Mit 4 ist der Anschluß blezeichnet, der zur mechanischen Kupplung
über Räder oder Wellen dient. Mit 4' ist der Anschluß bezeichnet, der bereits einen
Teil der elektrischen Kupplung (z. B. durch Drehfeldgeber und Drehfeldnehmer), hier
Drehfeldnehmer, darstellt.
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Bei den sich in ihrem Aufbau nur wenig voneinander unterscheidenden
Vorrichtungen entsprechend den Abb. I und 2 berühren die an einer drehbaren Schwinge
3 schwenkbar gelagerten Zwischenräder 2 und 2' beide Sonnenräder und werden mit
diesen durch auf die axial verschiebbaren Sonnenräder wirkende Federn 28 und 28'
stets in Berührung gehalten.
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Die Stellung der Zwischenräder 2, 2', die durch Verstellhebel 5 und
5' um ihre Drehachsen schwenkbar sind, muß jeweils der in die Sonnenräder eingeleiteten
Drehzahldifferenz oder dem Drehzahlverhältnis entsprechen. Bei gleicher Drehzahl
der Sonnenräder 1, 1' berühren die Zwischenräder 2, 2' gleiche D'urchmesser der
Sonnenräder, da hier bei gleicher Umfangsgeschwindigkeit und Umfangskraft die Schwinge
3 in Ruhestellung bleibt. Weicht die Drehzahl des einen Sonnenrades von der des
anderen ab, so wird bei an der Schwinge nicht entsprechend eingestellten Zwischenrädern
ein Drehmoment in Umfangsrichtung der Schwinge auf die Schwinge ausgeübt, so daß
diese, wie bei einem Umlaufrädergetriebe ein beweglicher Steg, in Umlaufbewegungen
versetzt wird.
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In der Abb. 1, die ein statisches System darstellt, wird ein solcher
Umlaufvorgang der Schwinge 3 verhindert, und zwar dadurch, daß die Schwinge durch
je eine rechts oder links wirkende Zug-, Druck- oder Biegefeder I8 und I8' in ihrer
Lage elastisch gefesselt ist. Entsprechend der Federcharakteristik können von der
Schwinge entsprechend der jeweiligen Drehzahldifferenz, Schlupf-oder Reibungskräfte
an den Zwischenrädern und der Drehmomente an der Schwinge nur verhältnisgleiche
Umfangswege ausgeführt werden. D!iese Wege genügen, -um z. B. eine an der Schwinge
befestigte Kontaktzunge 19 mit Feinkontakten 21 und 21' und Grobkontakten 20 und
20' in Berührung zu bringen bzw. diese Kontakte zu schließen. Bei geschlossenem
Feinkontakt 21 oder 2I' entsprechend einer kleinen Drehzahldifferenz und kleinem
Ausschlag der Schwinge fließt durch Zuleitung e und Leitung a oder d ein Strom über
Vorwiderstände (nicht gezeichnet) zum Verstellmotor 11, der mit zwei Feldern versehen
ist, je eins für Rechts- und Linkslauf. Der Verstellmotor läuft also bei geschlossenem
Feinkontakt mit kleiner Drehzahl. Bei geschlossenem Feink'ontakt und Grobkontakt
20 und 20'
entsprechend einer größeren Drehzahldifferenz, Umfangskraft
und Ausschlag der Schwinge fließt bei kurzgeschlossenem Vorwiderstand über Zuleitunge
und Leitung b oder c der volle Strom zum Verstellmotor II, der sinngemäß der Kontaktberührung
und des dadurch für Rechts- oder Linkslauf eingeschalteten Feldes mit voller Drehzahl
läuft. Der jeweils nechts oder links laufende Verstellm'otor treibt über ein Verstellgetriebe
12, hier z. B.
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Schneckengetriebe, eine Verstellspindel 9 an, die, mit Gewinde versehen,
einen als Mutter ausgebildeten Mitnehmer 8 längs einer Führungsspindel 10 führt,
der in eine Stellscheibe 6' eingreift, die durch Verstellwelle 7 mit Stellscheibe
6 fest verbunden ist.
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In die Stellscheibe 6 greifen die die Zwischenräder 2 schwenkenden
Verstellhebel 5 und 5' und schwenken bei laufendem Motor und damit arbeitendem Verstellgetriebe
,und Verstellmechanismus die Zwischenräder so lange, bis die Stellung der Zwischenrä'der
erreicht ist, bei der entsprechend der Drehzahlabweichung der Sonnenräder voneinander
gleiche Umfangsgeschwindigkeiten auf jeweils entsprechenden Durchmessern der Sonnenräder
erreicht sind. In dieser Stellung sind keine Drehmomente auf die Schwinge mehr wirksam,
und die Schwinge ist durch die sie fesselnden Federkräfte in die Nullage zurückgeführt,
womit auch jede Kontaktberührung oder ein Kontaktschluß unterbrochen ist. Die Anordnung
von z. B. Fein- und Grobkontakten ermöglicht also, kleine Abweichungen feinfühlig
und große entsprechend schnell zu berichtigen, bzw. es wird auch eine große Abweichung
zunächst immer grob und anschließend feinfühlig berichtigt.
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Um eine Drehzahldifferenz festzustellen bzw. die Berichtigung der
Stellung der Zwischenräder vorzunehmen, ist eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen
des Motors notwendig oder auch ein ganz bestimmter Weg des Verstellgestänges erforderlich.
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Die Umdrehungen des Motors wie auch der Verstellweg des Gestänges
sind somit ein Maß für den Drehzahlenunterschied oder das D rebzahlenverhältnis
und können infolgedessen zur Messung benutzt werden. Hier ist z.B. an der Verstellspindel
9 ein Zeiger 15 angebracht, der a,uf einer Skala 14 den jeweiligen Wert der Verstellung,
von der Nullage der Zwischenräder bei synchronem Lauf der Sonnenräder ausgehend,
anzeigt.
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Soll dieser Meßwert fernangezeigt oder aufgeschrieben werden, ist
hier z. B. ein an sich bekannter Ferngeber (Potentiometerwiderstand 17) vorgesehen,
über den ein Schleifarm 16 geführt wird. Die Stromzu- und -ableitungen sind mit
x, y, z bezeichnet. Das dazugehörige Anzeige- oder Schreibgerät ist nicht gezeichnet.
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Durch die vorstehenden Ausführungen ist zunächst nur der Meßvorgang
beschrieben worden.
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Soll mit einem Gerät, wie. in der Abb. 1 dargestellt, eine Drehzahldifferenz
geregelt werden, so ergibt sich in Abweichung vom Meßvorgang folgende Arbeitsweise:
Mit der Handverstellung 13 wird entsprechend der Skala 14 der gewünschte Sollwert
der Drehzahidifferenz durch Drehen des Verstellgetriebes 12 und damit Schwenken
der Zwischenräder 2 und 2' eingestellt. Es kann aber auch durch Schalter 24 eine
Ferneinstellung ueber den Verstellmotor 11 erfolgen. Der Schalter 22 wird von der
Stellung »Messen« auf Stellung »Regeln« umgelegt. Damit ist der Verstellmotor pom
Kontaktsystem I9, 20, 20', 21, 21' getrennt, und es können keine Stromimpulse mehr
auf den Verstellmotor einwirken. Eine Schwenkung der Zwischenräder aus der als Sollwert
eingestellten Lage ist auch nicht möglich. Weichen die Drehzahlen der Sonnenräder
von den der Stellung der Zwischenräder entsprechenden Drehzahlen ab, so arbeitet
das Kontaktsystem jetzt also nicht mehr auf den Verstellmotor 1 1, sondern, wie
durch die Stellung des Schalters 22 vorgeschrieben, auf ein Verstellorgan 23. Dieses
kann auf verschiedene Weise als direktes oder indirektes Verstellglied auf die Drehzahlverstellung
oder ein sonstiges Einflußglied der zu regelnden Maschinen, Wellen oder Walzen einwirken,
wie z. B. auf Steuerschieber, stufenlos regelbare Getriebe, Vorschaltwiderstände
usw., und zwar bis die aufgetretene Abweichung ausgeregelt ist.
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Das in der Abb. 2 dargestellte System weicht von dem der Abb. I nur
dadurch ab, daß die Schwinge nicht an Federn oder ähnliche Rückführelemente gefesselt
ist und ein entsprechendes Kontaktsystem besitzt, um einen astatischen Meß- und
Rlegelvorgang durchzuführen. Bei der Messung eins Drehzahl'unterschiedes der beiden
Sonnenräder wird hier durch das auf die Schwinge ausgeübte Drehmoment diese in Umlaufbewegung
versetzt und kann slo lange frei umlaufen, bis die Stellung der Zwischenräder berichtigt
ist. Dlie Berichtigung erfolgt, wie nachstehend angegeblen.
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Dler Umfang der Schwinge ist z. B. mit einer Verzahnung versehen,
)n die eine Kontaktwippe 25 eingreift, die mit Kontakten 26 und 27 ausgerüstet ist.
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Wird die Schwinge durch ein aus einer Drehzahldifferenz herrührendes
Drehmoment in Drehbewegung versetzt, so wird durch die Kontaktwippe eine Anzahl
kurzer Kontaktimpulse auf den Verstell motor 1 1, der wiederum mit zwei Feldern,
je eins für Rechts- und Linkslauf, ausgerüstet ist, gegeben, der über Verstellgetriebe
12 und die sonst völlig gleichen Teile wie in Abb. I die Stellung der Zwischenräder
zweckentsprechend verändert. Die Verstellung der Zwischenräder erfolgt so lange,
bis sie ein entspnechendes Diurchmesserverhältnis auf den Sonnenrädern ereicht haben
und die Schwinge zur Ruhe kommt. Die Verstelldrehzahl des Motors 1 1 ist genau wie
in Abb. 1 auch hier das Maß für das Drehzahlverhältnis in Pnozentanzeige.
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Bei einem Regelvorgang wird mit der Einrichtung nach Abb. 2 genau
so verfahren wie bei der Vorrichtung nach Abb. 1. Die vom Verstellmotor getrennte
Kontakteinrichtung wirkt auch hier jetzt mit Stromimpulsen auf ein Regelorgan 23,
das auf verschiedene Weise, wie bereits beschrieben, selbsttätig veranlaßt, daß
die zu vergleichenden Wellen hinsichtlich ihrer Drehzahl auf dem eingestellten Sollwert
einer Drehzahldifferenz verbleiben.
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Das in der Abb. 3 dargestellte System erfüllt meß- und regeltechnisch
die gleichen Bedingungen
wie das in der Abb. I dargestellte. Es
unterscheidet sich in seinem Aufbau nur dadurch, daß hier mittels eines verschLebbaren
Zwischenrades 2, das zwischen zwei gegeneinander axial versetzt liegenden Sonnenrädern
angeordnet ist, der jeweilige Drehzahlunterschied gemessen wird. Es arbeitet auch
als statisches Meß- und Regelsystem mit Rückführung und könnte zur Mess-ung und
Regelung von Drehzahldifferenzen von Null bis zu einem unendlichen Wert Verwendung
finden. Statt der Schwinge mit schwenkbar daran befestigten Zwischenrädern ist hier
eine Schwingachse 3 mit verschiebbarem Zwischenrad 2 vorgesehen. Beim Drehzahlunterschied
Null befindet sich die ebenfalls an Rückführfedern 18 und 18' gefesselte Schwingachse
3 in der Ruhelage. Bei Drehzahldifferenzen, die der Stellung des Zwischenrades zu
den Sonnenrädern nicht entsprechen, wird ein Kippmoment auf die Schwingachse ausgeübt,
das dazu benutzt wird, ein ähnliches Kontaktsystem I9, 20, 20', 21, 21', wie in
der Abb. I dargestellt, zu betätigen. Dler Verstellmotor 1 1 verschiebt hier mit
ähnlichen, bereits beschriebenen Zwischengliedern 5, 6, 9, 12, 12', 12" über Verstellspinden
g und 9' das Zwischenrad 2 auf entsprechende Durchmesser der Sonnenräder. Die Anzeige
der Meßwerte erfolgt in der gleichen Weise wie bei der Einrichtung nach Abb. I.
Der Regelvorgang wird ebenfalls in der gleichen Weise durchgeführt, wie für die
Einrichtung nach Abb. I beschrieben.