DE2326275A1

DE2326275A1 - Elektrischer antrieb zum treiben zweier arbeitsmaschinenwellen

Info

Publication number: DE2326275A1
Application number: DE2326275A
Authority: DE
Inventors: Heinz Daab; Rudolf Kling
Original assignee: Quick Rotan Becker and Notz KG
Current assignee: Quick Rotan Becker and Notz KG
Priority date: 1973-05-23
Filing date: 1973-05-23
Publication date: 1974-12-19
Also published as: BR7404191D0; CH572290A5; JPS5020209A; NL7405864A; FR2231148A1; GB1465325A; IT1011860B; ES426194A1; US3921770A; DE2326275C2

Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. GERHARD SCHWAN

BÜRO: 8000 MÜNCHEN 83 - ELFENSTRASSE 32 iJ /

23. Mai 1973 2326275

Quick-Rotan Becker & !Motz KG. 61OO Darmstadt, Gi~äfenhäuser Straße 85

Elektrischer Antrieb zum Treiben zweier Arbeitsmaschinenwellen

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Antrieb zum Treiben zweier Arbeitsmaschinenwellen mit geregelter Drehzahl.

Bekannt sind drehzahlgeregelte Positionierantriebe, bei denen ein Kupplungsmotor über eine elektromagnetisch betätigte Kupplung eine Abtriebswelle antreibt. Die Kupplung erlaubt es, die Abtriebswelle mit der im Betrieb ständig rotierenden Rotorwelle des Motors in Triebverbindung und/oder mit einem Bremswiderlager in Eingriff zu bringen (FR-PS 1 583 O56_t DT-AS 1 613 35O, DT-OS 1 763 853 und DT-PS 2 O54 5O1). Antriebe dieser Art werden unter anderem bei Werkzeugmaschinen und Industrienähmaschinen eingesetzt .

In der Praxis stellt sich häufig das Problem, daß zwei Wellen, gegebenenfalls mit vorbestimmtem Drehzahlverhältnis, angetrieben werden müssen. Dies ist beispielsweise bei Werkzeugmaschinen der Fall, wenn neben der Spindel auch ein Schlitten maschinell bewegt

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FERNSPRECHER: 0811/6012039 - KABEL: ELECTRICPATENT MÜNCHEN

werden soll, oder bei Ncthautomater „ bei denen zusätzlich zur eigentlichen Nähmaschine eine Stofftransporteinrichtung angetrieben weraen muß,

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

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb zum Treiben zweier Arbeitsmaschinenwellen zu schaffen, der auf einfachste Weise an die im Betrieb vorkommenden, sich ändernden Bedürfnisse hinsichtlich der Drehzahlen der Arbeitsmaschinenwellen und/oder des Drehzahlverhältnisses angepaßt werden kann, bei dem derartige Änderungen besonders rasch durchgeführt werden können, der das jeweils gewünschte Drehzahlverhältnis in relativ engen Grenzen einzuhalten gestattet und der gleichwohl mit einem verhältnismäßig geringen Aufwand auskommt.

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Erfindungsgemae wird diese Autgabe dadurch gelost, daß an beiden axialen Enden eines gemeinsamen Motor-s je eine elektromagnetische Kupplung angeflanscht ist, aie Abtriebswellen beider Kupplungen unter dem Einfluß je einer Steuer- una Regelschaltung getrennt an den Motor ankuppelbar sind und die Drehzahlen der Abtriebswellen über eine Synchronisiereinrichtung auf ein vorbestimmtes Verhältnis einstellbar sind.

Bei dem erfindungsgemaßen Antrieb entfallt ein zweiter Motor. Die ohnehin erforderlichen Steuer- und Regel schaltungen brauchen, wenn überhaupt« nur geringfügig gegenüber- dem bekannten Einwellenantrieb abgeändert zu werden. Die zusätzlich vorhandene Synchronisiereinrichtung läßt sich aus preiswerten■, wenig Einbauraum beanspruchenden elektronischen Baueinheiten aufbauen. Der Motor muß zwar für die Gesamtleistung ausgelegt sein. Die Kupplungen werden aber nur mit einem Teil der Gesamtleistung, beispielsweise der halben Gesamtleistung, belastet. Diese Eigenschaft des erfindungsgemäßen Antriebes ist insofern besonders günstig» als bei größerem Leistungsbedarf eine entsprechende Anpassung des Motors völlig unproblematisch ist, der Engpaß bisher- aber imme^f· in der Belastbarkeit der Kupplung log»

Vorzugsweise sind beide Kupplungen mit dem Motor zu einer Baueinheit verbunden, so daß insgesamt ein besonders kompakter Antrieb erhalten wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist an beiden Enden der

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Rotorwelle des Motors je eine Schwungscheibe drehfest angebracht, mit anderen Worten, das für den Antrieb einer Welle bekannte und bewährte Kupplungsmotorprinzip ist praktisch verdoppelt*

Für eine besonders wirksame Wärmeabfuhr kann dadurch gesorgt werden, daß an der einen Motorseite zwischen Schwungscheibe und Rotor ein für eine Eigenbelüftung des Motors sorgender i-üfterflugel auf der Rotorwelle drehfest befestigt ist. Zweckmäßig sind außerdem zur Eigenbelüftung der Kupplungen beide Schwungscheiben einseitig als Lüfterflügel ausgebildet=

In weiterer Ausgestaltung der Erfi ndung sind den Kupplungen zugeordnete, an sich bekannte Regelkreise über- eine Gatterschaltung und die Synchronisiereinrichtung derart beeinflußbar, daß das Verhältnis der Drehzahlen der Abtriebswellen getriebeähnlich einen vorwählbaren festen Wert hat. Die Synchronisiereinrichtung sorgt damit nicht nur im stationären Betriebszustand, sondern auch während der Beschleunigungs- und Verzogerungsvorgänge fur die Aufrechterhaltung des gewählten DrehzahlVerhältnisses. Gerade diese dynamische Synchronisierung ist fur viele Anwendungsfalle von entscheidender Bedeutung=

Für die gewünschte Synchronisierung kann, wie gefunden wurde, in besonders einfacher und zuverlässiger "Weise dadurch gesorgt werden, daß die Synchronisiereinrichtung einen die Drehzahlmeßwerte verarbeitenden gemeinsamen Summenverstärker aufweist, der den Differenzwert beider jeweils durch einen, vorzugsweise einstell-

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baren,, Faktor beeinflußten Drehzahlmeßwerte verstärkt und dem Drehzahlregler der einen Kupplung als Regelabweichung zuführt, während der Drehzahlregler der anderen Kupplung von der Differenz unmittelbar beeinflußt ist.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen?

Figur 1

einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Kupplungsmotor,

Figur 2 ein Blockschaltbild der dem Kupplungsmotor nach Figur 1 zugeordneten Steuer- und Regeleinrichtung,

Figur 3 ein Prinzipschaltbild der. beiden jeweils einer Kupplung zugeordneten Regler,

Figur 4

ein Prinzipschaltbild der Sollwertgeberstufe,

Figur 5

ein Schaltbild der Positioniereinrichtung,

Figur 6

ein Schaltbild der Synchronisiereinrichtung,

Figur 7

ein Schaltbild der Funktionsaufschaltstufe. und

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Figur 8 ein Schaltbild der Koppelstufe. ·

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

In einer Nabe 17 des Gehäuseteils 15 und einem mit dem Gehäuseteil 15 verschraubten Bremswiderlager 18 ist eine Abtr-iebswelle 19 drehbar gelagert. Auf dem freien Ende der Abtriebswelle 19 ist eine Abtriebsriemenscheibe 2O befestigt, die über einen Keilriemen mit einer nicht veranschaulichten Arbeitsmaschinenwelle, beispielsweise der Transportwelle eines Nähautomaten, verbunden werden kann. Das von der Abtriebsriemenscheibe 2O abliegende Ende der Abtriebswelle 19 trägt eine Kupplungsscheibe 22 und eine Bremsscheibe 23. die mit der Abtriebswelle 19 drehfest verbunden, auf ihr jedoch begrenzt axial verschiebbar sind. Für diesen Zweck ist die Abtriebswelle vorteilhaft mit einem Keilwellenprofil versehen, das mit einem komplementären Keilnabenprofil von Kupplungsund Bremsscheibe zusammenwirkt. Auf der Kupplungsscheibe 22 sitzt ein ringförmiger Kupplungsbelag 24, während die Bremsscheibe 23 einen ringförmigen Bremsbelag 25 trägt.

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Zwischen dem Lagerschild 1 6 und dem Gehäuseteil 15 ist ein innerhalb des Gehäuseteils 14 sitzendes Wicklungsgehäuse 28 eingespannt, das Kupplungs- und Bremsscheibe 22_S 23 koaxial umschließt, In dem Wicklungsgehäuse 28 sitzen eine Kupplungswicklung 29 und eine Bremswicklung 30. Wird die Kupplungswicklung 29 erregt, bildet sich ein magnetischer Kraftfluß aus, der die Kupplungsscheibe 22 mit dem Kupplungsbelag 24 gegen den Ring 12 der Schwungscheibe' 11 preßt. Dadurch wird die Abtriebswelle 19 mit der Rotorwelle 1O gekuppelt. Wird statt dessen die Bremswicklung 3O erregt, entsteht ein magnetischer Kraftfluß, der die Bremsscheibe 23 über den Bremsbelag 25 gegen einen Ring 31 des Bremswiderlagers 18 andrückt. Die Abtriebswelle 19 wird abgebremst.

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

Die insoweit beschriebene Anordnung ist an sich bekannt (DT-AS 1 613 346 und DT-OS 2 134 751). Sie bedarf infolgedessen vorlie_r gend keiner näheren Erläuterung. Abweichend von dem Bekannten ist aber'vorliegend am anderen, in Figur 1 linken Ende das Motors eine weitere elektromagnetische Kupplung 35 angeflanscht. Die Kupplung 35 stimmt bei der veranschaulichten Ausführungsform weitest— gehend mit der Kupplung 13 überein. Einander entsprechende Teile der Kupplungen sind daher mit entsprechenden, zusätzlich mit einem Strich versehenen Bezugszeichen versehen. Über die Kupplung 35 ist eine zweite Abtriebswelle 19' antreibbar, der eine der

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Drehzahlmeßeinrichtung 32, 33 entsprechende Drehzahlmeßeinrichtung 32^f, 33' zugeordnet ist und die über einen Keilriemen mit einer zweiten Arbeitsmaschinenwelle, beispielsweise der Nähmaschinenwelle eines Nähautomaten, in Antriebsverbindung steht.

Zwischen der mit der ^Kupplung 35 zusammenwirkenden Schwungscheibe 11', die mit dem in Figur 1 linken Ende der Rotorwelle 10 drehfest verbunden ist, und dem Rotor 36 des Motors ist auf der Rotorwelle 1O-ein Lufterflügel 38 angebracht, der für eine Eigenbelüftung des Motors sorgt. Eine Eigenbelüftung aer Kupplungen 13, 35 erfolgt außerdem dadurch, daß die Schwungscheiben 11 , 11· zugleich als Lufterflügel mit Kühlluftdurchlässen 39, 39' ausgebildet sind. Auf diese Weise wird sowohl die in den stromdurchflossenen Wicklungen erzeugte Stromwärme als auch die an den Kupplungs- und Bremsbelägen entstehende Reibungswärme auf besonders wirksame Weise abgeführt.

Dem mit den beiden Kupplungen 13, 35 zu einer»Baueinheit zusammengefaßten Motor ist eine Steuer- und Regeleinrichtung zugeordnet, deren Blockschaltbild in Figur 2 wiedergegeben ist. Der Kupplung 13 ist ein erster Regler· 41 zugeordnet, wobei die Kupplungswicklung 29 an einen Ausgang 42 und die Bremswicklung 3O an einen Ausgang 43 des Reglers 41 angeschlossen ist. Die Kupplung 35 steht unter dem Einfluß eines zweiten Reglers 44 mit zwei Ausgängen 45, 46, von denen der erste zur Kupplungswicklung 29' und der zweite zur Bremswicklung 3O¹ führt.

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Den Reglern 41, 44 ist eine Sollwertgeberstufe 48 vorgeschaltet, über die an jeweils einen Regler oder gleichzeitig an beide Regler ein oder wahlweise einer von mehreren fest vorgegebenen Drehzahlsollwerten anlegbar ist. Eine Funktionsaufschaltstufe 49 erlaubt es, vorbestimmte Funktionsabläufe wahlweise aufzuschalten. Eine Koppelstufe 5O sorgt für verschiedene im folgenden noch näher erläuterte Signalweiterschaltungen. Dem Regler 44 ist ferner eine unter dem Einfluß eines Positionsgebers 51 stehende Positioniereinrichtung 52 zugeordnet. Eine wahlweise wirksam gemachte Synchronisiereinrichtung 53 erlaubt es, für ein festes Drehzahlverhältnis der über die Regler 41, 44 eingeregelten Drehzahlen der Abtriebswellen 19, 19' zu sorgen.

Figur 3 zeigt im oberen Teil den ersten Drehzahlregler 41 und im unteren Teil den insgesamt mit 44 bezeichneten zweiten Drehzahlregler. Der Regler 41 weist eine mit der Kupplungswicklung 29
in Reihe geschaltete Transistorschaltstufe 56 auf, während mit
der Bremswicklung 3O eine Transistorschaltstufe 58 in Reihe liegt, Beim Aufsteuern der Transistorschaltstufe 56 wird die Kupplungswicklung 29 erregt, beim Aufsteuern der Transistorschaltstufe 58 die Bremswicklung 3O. In entsprechender Weise liegen Kupplungsund Bremswicklung 29', 30* in Reihe mit Transistorschaltstufen
6O bzw. 61. Der Ausgang der Drehzahlmeßeinrichtung 32, 33 ist an Klemmen 62, 63 angeschlossen, während der Ausgang der Drehzahlmeßeinrichtung 32', 33' mit Klemmen 64, 65 verbunden ist. Die
Eingabe der Drehzahlsollwerte ist im folgenden noch näher erläutert.

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Die Drehzahlregler 41, 44 können im übrigen so aufgebaut sein und arbeiten, wie dies im wesentlichen aus der FR-PS 1 583 O56 und der DT-PS 2 054 501 bekannt ist.

Die Synchronisiereinrichtung nach Figur 6 arbeitet nach folgendem Prinzip·: Bei der Synchronisierung gilt es, das Verhältnis zweier Drehzahlen N₁ und N_p konstant zu halten, also

Tr- = C = konstant (1 ) N₂

Die konstante Größe C_n läßt sich als Quotient zweier Konstanten C₀ und C ausdrücken, d. h. in die Form

^CH - ^

bringen. Setzt man Gleichung (2) in Gleichung (1 ) ein, so folgt

- C₂ . N₂ = O (3)

Gleichung (3) läßt erkennen, daß das Drehzahlverhältnis t-j— auf

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

Bei der veranschaulichten Ausführungsform der Erfindung erfolgt

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die Multiplikation mit den Faktoren N₁ und N_? dadurch., daß von einem Potentiometer 66 bzw. 67 (Figur 3) ein einstellbarer Teil der über einen Doppelweggleichrichter 68 bzw. 69 gleichgerichteten Ausgangsspannung der Drehzahlmeßeinrichtung 32, 33 bzw. 32*_f 33* abgegriffen wird. Die am Potentiometer 66 abgegriffene Spannung gelangt über eine Klemme 70 an den Eingang eines als Inverterverstärker geschalteten Operationsverstärkers 71 (Figur 6), so daß am Ausgang des Operationsverstärkers 71 ein dem vorstehenden Ausdruck - C_ . N~ entsprechender Spannungswert erscheint. Dieser Wert wird am Eingang eines Operationsverstärkers 72 mit einem dem Ausdruck C^ . N. entsprechenden Spannungswert addiert, der vom Potentiometer über eine Klemme 73 angeliefert wird. Am Ausgang des Operationsverstärkers 72 erscheint infolgedessen ein Signal entsprechend dem Ausdruck C- . N. - C_? . N_?. Dieses Signal kann über Klemmen 74, 75 den Drehzahlreglern 41, 44 als Regelabweichung zugeführt werden, wobei durch Zwischenschalten eines als Inverter wirkenden Operationsverstärkers 76 zwischen den Ausgang des Operationsverstärkers 72 und die Klemme 74 dafür gesorgt ist, daß die Regelabweichung auf die Drehzahlregler so einwirkt, daß die eine Drehzahl erhöht und die andere vermindert wird, oder umgekehrt. Der Regelvorgang bewirkt eine Verringerung der Differenz C. . U,_t - C_ .Np auf einen den Wert O approximierenden Wert. Eine mit Transistoren 77, 78 versehene Schaltstufe erlaubt es, die Synchronisierung wahlweise abzuschalten.

Um insbesondere das vorgesehene Drehzahl verhältnis auch bei SoIl-

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drehzahländerungen, d. h. wahrend des Beschleunigens oder Ve rzögerns, in engen Grenzen aufrechtzuerhalten, erwies es sich als zweckmäßig, den insgesamt mit 80 bezeichneten Rückführungskreis des Operationsverstärkers 72 derart auszulegen, daß der Operationsverstärker 72 PID-Verhalten zeigt.

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

An den Antrieb können Befehle gegeben werden, wie ein Befehl für den Antrieb einer der beiden Abtriebswellen 19, 19* mit geregelter Drehzahl, ein Befehl für einen verhaltnissynchronen Lauf beider Abtriebswellen 19, 19', oder ein Befehl, der beide Antriebsseiten auf beliebige Drehzahlen schaltet (Normalgang). Es kann ferner dafür gesorgt sein, daß nach Abschalten des Synchronlaufbefehls beide Abtriebswellen 19, 19' synchron auf eine niedrige Restdrehzahl abgebremst werden, für eine einstellbare Zeitspanne (im allgemeinen zwischen 5O ms und 1 s) mit dieser Restdrehzahl laufen, worauf der Positionsgeber 51 wirksam gemacht und der Antrieb angehalten wird, sobald die Sollhaltestellung erreicht ist. Für den Übergang von der ersten in eine zweite Sollhaltestellung ist ein Anschluß für eine Taste 82 (Figur 2) vorgesehen. Nach Betätigen der Taste laufen beide Abtriebswellen 19, 19' mit niedriger Drehzahl an und werden in der zweiten Position wieder angehalten. Solange die Taste 82 betätigt bleibt, werden die Abtriebswellen 19, 19' in der der zweiten Po-

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si tion entsprechenden Winkelstellung festgehalten.

Im einzelnen arbeitet die Steuer- und Regeleinrichtung wie folgt:

Soll eine Kupplung allein angeschaltet werden, wird über einen nicht veranschaulichten· Kontakt der Eingang 84 der Koppelstufe (Figur 8) an Masse gelegt. Je nach der vorgesehenen Verdrahtung gelangt der auf diese Weise erzeugte Befehl vom Ausgang 85 der Koppelstufe 5O entweder zu einem Eingang 86 oder einem Eingang 87 der Funktionsaufschaltstufe 49 (Figur 7).

Falls der Ausgang 85 mit dem Eingang 86 verbunden ist, geht der Befehl an einen Inverter 88 und ein NOR-Gatter 89. Über den Inverter 88 wird der Ausgang eines NOR-Gatters 9O und damit die an dieses Gatter angeschlossene Klemme 91 auf Null gelegt. Das Stoppsignal am Eingang des Reglers 41 (Figur 3) wird abgeschaltet. Am Ausgang des Gatters 89 erscheint eine logische L, wodurch der an dieses Gatter angeschlossene, zuvor leitende Transistor 93 gesperrt wird. Infolgedessen wird der Kurzschluß an der mit dem Kollektor des Transistors 93 verbundenen Klemme 94 aufgehoben. Von der Sollwertgeberstufe 48 (Figur 4) kann über die Klemme 75 der voreingestellte Drehzahlsollwert an den Reg- ler 41 gehen. Die Abtriebswelle 19" wird mit der entsprechenden Drehzahl angetrieben. Währenddessen liegt über den Eingang 87 der Eingang eines Inverters 96 auf L, wodurch über ein NOR-Gatter 97 und eine Klemme 98 ein Stoppbefehl an den Regler 44 geht. Die Bremswicklung 30' hat angezogen; die Abtriebswelle 19' wird

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festgehalten. Über ein an die Ausgänge der Inverter 88, 96 angeschlossenes NOR-Gatter 99 geht außerdem ein Sperrsignal in Form einer logischen L an ein NAND-Gatter 1OO, wodurch die Synchronisiereinrichtung 53 über die Schaltstufe 77, 78 (Figur 6) gesperrt wird.

Ist der Ausgang 85 statt dessen mit dem Eingang 87 verbunden, wird, wenn der Eingang 84 an Masse gelegt wird, in analoger Weise über den Inverter 96 und das Gatter 97 der Stoppbefehl für den Regler 44 an der Klemme 98 aufgehoben, während über ein NOR-Gatter 1O1 ein zuvor stromführender Transistor 1O2 gesperrt wird, um den Kurzschluß an der Klemme 1O3 der Sollwertgeberstufe 48 aufzuheben und die Welle 19' mit der voreingestellten Drehzahl laufen zu lassen.

Wird zusätzlich zum Eingang 84 auch ein Eingang 105 (Figur 8) der Koppelstufe 50 an Masse gelegt, wird über ein insgesamt mit 106 bezeichnetes Sollwertgeberglied, dessen Ausgang 107 mit der Klemme 94 oder der Klemme 103 verbunden ist, der Drehzahlsollwert um einen vorbestimmten Betrag abgesenkt, so daß die Abtriebswelle 19 bzw. 19' mit niedriger Drehzahl rotiert.

Um für einen Antrieb der Abtriebswellen 19, 19' mit vorgegebenem Drehzahlverhältnis zu sorgen, wird über einen nicht veranschaulichten Kontakt ein Eingang 109 der Koppelstufe 5O (Figur 8) an Masse gelegt, An der Klemme 110 erscheint eine logische Null, wodurch über ein NOR-Gatter 111 der Funktionsaufschaltstufe 49 ein

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zuvor stromführender Transistor 112 gesperrt wird. Dadurch wird der Kurzschluß an der mit dem Kollektor des Transistors 112 verbundenen Klemme 113 aufgehoben. Über ein Potentiometer 114 (Figur 4) wird ein DrehzahlSollwert beiden Drehzahlreglern 41 _; 44 aufgeschaltet. Beide Abtriebsseiten laufen an.

Das Gatter 111 schaltet über NOR-Gatter 115, 116 eine Klemme 117 auf L sowie über einen Inverter 118 eine Klemme 119 auf Null, Dadurch werden die zuvor stromführenden Transistoren 77, 78 der Synchronisiereinrichtung 53 (Figur 6) gesperrt. Der Kurzschluß nach Masse an den Ausgangen dieser Transistoren wird aufgehoben« Die Synchronisiereinrichtung kann die Regler über die Klemmen 74, 75 beeinflussen. Den Drehzahlreglern 41, 44 werden bei einer Abweichung des Istdrehzahlverhältnisses von dem vorgesehenen Wert N./Ν» über die Klemmen 74. 75 Steuersignale in entgegengesetztem Sinne zugeführt, so daß die Drehzahl der Abtriebswelle 19 verkleinert und diejenige der Abtriebswelle 19' vergrößert wird₃ oder umgekehrt, bis. wieder das vorbestimmte Drehzahl verhältnis N₁ZN₂ hergestellt ist.

Es hat sich als besonders gunstig erwiesen, die über die Klemme 113 erfolgende Sollwertaufschaltung matteis eines RC-Gliedes 120. 121 zu verzogern, wobei die Zeitkonstante des RC-Gliedes 120, 121 größer als die mechanische Zeitkonstante des Kupplungssystems gewählt ist. Durch diese Verzögerung wird insbesondere wahrend des Beschleunigungsvorganges eine bessere Stabilität sichergestellt,

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Der eine Eingang eines NAND-Gatters 124 der Positioniereinrichtung 52 (Figur 5) ist ebenfalls an die Klemme 11O angeschlossen. Wenn daher der Eingang 109 der Koppelstufe 50 an Masse gelegt wird und an der Klemme 110 ein O-Befehl erscheint, wird über das Gatter 124 und einen Inverter 125 das von Gattern 126, 127 gebildete Flip-Flop gesetzt. Über ein dem Gatter 127 nachgeschaltetes NOR-Gatter 128 geht ein L-Signal an eine Klemme 13O. Dadurch werden in der Funktionsaufschaltstufe 49 zuvor leitende Transistoren 131 und 132 gesperrt. Der Kurzschluß von mit den Kollektoren der Transistoren 131, 132 verbundenen Klemmen 133, 134 nach Masse wird aufgehoben. Über Klemmen 135, 136 gehen an die beiden Regler 41, 44 von der Sollwertgeberstufe 48 aus Sollwertsignale für eine vorbestimmte niedrige Drehzahl. Über die Klemme 130 und die Gatter 90, 97 werden die Klemmen 91, 98 auf logisch 0 geschaltet, d. h. die Stoppbefehle werden abgeschaltet.

Um beide Kupplungen beliebig zu regeln, wird zusätzlich zum Eingang 1O9 auch ein Eingang 138 der Koppelstufe 5O über einen Kontakt an Masse gelegt. Dieser Befehl gelangt als O-Signal an eine Klemme 139, die an den Eingang eines Inverters 14O der Funktionsauf schaltstufe 49 angeschlossen ist, Am Ausgang des Inverters 140 erscheint ein L-Signal, das zwei zuvor stromführende Transistoren 141, 142 sperrt. An Klemmen 143, 144, die mit den Kollektoren der Transistoren 141, 142 verbunden sind, wird der Kurzschluß nach Masse aufgehoben. Beide Regler 41, 44 können von der Sollwertgeberstufe 48 (Figur 4) aus mit beliebigen Drehzahlsoll-

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werten beaufschlagt werden.

Das L-Signal am Ausgang des Inverters 14O macht ferner über die Gatter 89j 109 die Transistoren 93 und 102 stromführend, wodurch die Klemmen 94 und 1O3 gesperrt werden. Über einen Inverter 145 und die Götter 100, 116 sowie über das Gatter 111 werden die Synchronisation und der mittlere Drehzahlsollwert abgeschaltet.

Nach beendetem Arbeitsgang wird das Signal vom Eingang 138 der Koppelstufe 5O wieder abgeschaltet, worauf sich erneut die Synchrondrehzahl einregelt.

Wird dann der Befehl am Eingang 109 abgeschaltet, bremsen beide Kupplungen synchron auf die langsame Positionierdrehzahl ab. Von der Synchronisiereinrichtung 53 wird über eine mit einem Verstarker versehene Rückmeldestufe 147 ein Drehzahlrückmeldesignal gewonnen, das an einer Klemme 148 als L-Signal erscheint» Über einen Inverter 149 der Funktionsauf schaltstufe 49 geht eine Null an den einen Eingang des Gatters 115. Über das Gatter 116 wird die Klemme 117 auf Null und die Klemme 119 auf L geschaltet. Die Transistoren 77, 78 der Synchronisiereinrichtung 53 (Figur 6) werden aufgesteuert, was die Abschaltung der Synchronisation zur Folge hat, Die Positionierung wird freigegeben. Das an der Klemme 117 auftretende O-Signal triggert eine monostabile Kippschaltung 150 der Positioniereinrichtung 52 (Figur 5), die über eine Diode 151 die Positionierung für eine vorbestimmte Zeitspanne verhindert. Diese Zeitspanne ist so gewählt, daS sichergestellt

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ist, daß die Positionierdrehzahl stabil erreicht ist, wenn der Positionsgeber 51 den Stoppbefehl gibt,

Der Positionsgeber 51 kann einen feststehenden Hallgenerator 152 aufweisen, an dem ein synchron mit der zu positionierenden Arbeitsmaschinenwelle angetriebener Dauermagnet vorbeiläuft.. Positionsgeber dieser Art sind aus der DT-PS 1 763 657 und der DT-OS 1 943 162 bekannt und bedürfen daher vorliegend keiner näheren Erläuterung.

Nachdem die von der monostabilen Kippschaltung 15O vorgegebene Zeitspanne abgelaufen ist, kann das nächste vom Hallgenerator 152 erzeugte Positioniersignal über einen Operationsverstärker 154 und einen Transistor 155 zu einem Transistor 156 gelangen, wodurch das Flip-Flop 126, 127 angestoßen wird, das über das Gatter 128, die Klemme 13O und die Gatter 9O, 97 Stoppbefehle auf die Klemmen 91, 98 gibt. Die Bremswicklungen 3O, 3O' werden erregt. Die Abtriebswellen 19, 19' werden rasch auf Stillstand abgebremst,

Um aus der so erreichten ersten Position in eine zweite Position zu fahren, beispielsweise um bei einem Nähmaschinenantrieb von der Nadelstellung "hoch" in die Nadelstellung "tief" überzugehen, wird die Taste 82 (Figur 2) gedrückt, Dadurch gelangt von einer Klemme 157 (Figur 5) über das Gatter 124 und den Inverter 125 ein Setz-Signal zum Flip-Flop 126, 127, Über eine Transistorverstärkerstufe 158,' NOR-Gatter 159, 160 und das NOR-Gatter 128

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gelangt das nächste Positionssignal zur Klemme 130= Es bewirkt
in der vorstehend erläuterten Weise das Anhalten in der zweiten Position,

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

Die Koppelstufe 5O (Figur 8) weist zwei Ausgabestufen 162, 163
auf. Die Ausgabestufe 162 ist mit dem Kollektor des Transistors 155 der Positioniereinrichtung 52 über ein Gatter 164 und eine
Klemme 165 verbunden. Sie liefert an einem Ausgang 166 eine Positionsmeldung. Die Ausgabestufe 163 ist mit der Klemme 148 der Rückmeldestufe 147 sowie mit einer zum einen Ende des Potentiometers 67 (Figur 3) führenden Klemme 167 verbunden„ Sie liefert an einem Ausgang 168 eine Stillstandsmeldung für beide Kupplungen. Mit Hilfe der an den Ausgängen 166, 168 erscheinenden Ausgabesignale können beispielsweise Zusatzeinrichtungen gesteuert werden .-

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Claims

- 2O -

Ansprüche

( 1 .]Elektrischer Antrieb zum Treiben zweier Arbeitsmaschinenwellen mit geregelter Drehzahl, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden axialen Enden eines gemeinsamen Motors je eine elektromagnetische Kupplung angeflanscht ist, die Abtriebswellen beider Kupplungen unter dem Einfluß je einer Steuer- und Regelschaltung getrennt an den Motor ankuppelbar sind und die Drehzahlen der Abtriebswellen über eine Synchronisiereinrichtung auf ein vorbestimmtes Verhältnis einstellbar sind.

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

3. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Enden der Rotorwelle des Motors je eine Schwung-

. scheibe drehfest angebracht ist.

4. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der einen Motorseite zwischen Schwungscheibe und Rotor ein für eine Eigenbelüftung des Motors sorgender Lüfterflügel auf der Rotorwelle drehfest befestigt ist.

5. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß zur Eigenbelüftung der Kupplungen beide Schwungscheiben einseitig als Lüfterflügel ausgebildet sind.

6. Elektrischer Antrieb nach einem~der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Kupplungen zugeordnete, an sich bekannte Regelkreise über eine Gatterschaltung und die Synchronisiereinrichtung derart beeinflußbar sind, daß das Verhältnis der Drehzahlen der Abtriebswellen getriebeähnlich einen vorwählbaren festen Wert hat.

7. Elektrischer Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des Drehzahlverhältnisses ein der Istdrehzahl der jeweiligen Abtriebswelle analoger Drehzahlmeßwert über einen Spannungsteiler einstellbar ist.

8. Elektrischer Antrieb nach einem der vorhergehenden Anspruches dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisiereinrichtung einen die Drehzahlmeßwerte verarbeitenden gemeinsamen Summenverstärker aufweist, der den Differenzwert von beiden, jeweils durch einen vorzugsweise einstellbaren Faktor beeinflußten Drehzahlmeßwerten verstärkt und dem Drehzahlregler der einen Kupplung als Regelabweichung zuführt, während der Drehzahlregler der anderen Kupplung von dem Differenzwert unmittelbar beeinflußbar ist.

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•9. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Drehzahlmeßwert über einen Inverterverstärker und der andere Drehzahlmeßwert unmittelbar an den Eingang eines einen Teil des Summenverstärkers bildenden Regelverstärkers geführt wird.

10. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelverstärker ein für ein PID-Verhalten sorgendes Gegenkopplungsnetzwerk aufweist.

11. Elektrischer Antrieb nach einem der Ansprüche 8 bis 1O₁ dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Summenverstärker und dem Drehzahlregler der einen Kupplung ein Inverterverstärker liegt.

12. Elektrischer Antrieb nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die als Regelabweichung den Reglern zugeführte Spannung eine solche Polarität hat, daß die höhere Kupplungsdrehzahl vermindert und die niedrigere Kupplungsdrehzahl erhöht wird.

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

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

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

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

17. Elektrischer Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Regelschaltung mindestens einer der beiden Kupplungen eine Positioniereinrichtung aufweist.

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