DE3003138A1

DE3003138A1 - Sollwertgeber fuer antriebssteuerungen

Info

Publication number: DE3003138A1
Application number: DE19803003138
Authority: DE
Inventors: Rudolf Kling; Bernd Scheider
Original assignee: QUICK ELEKTROMOTOREN WERK GmbH
Current assignee: QUICK ELEKTROMOTOREN WERK GmbH
Priority date: 1980-01-29
Filing date: 1980-01-29
Publication date: 1981-07-30
Also published as: FR2474713A1; ES8200491A1; DE3003138C2; GB2068028B; ES498934A0; IT1143323B; IT8167112A0; GB2068028A; US4405859A; JPS56121101A

Description

Quick-Elektromotoren-Werk G.m.b.H. Gräfenhöuser Straße 85, 6100 Darmstadt

Sollwertgeber für Antriebssteuerungen

Die Erfindung betrifft einen Sollwertgeber für Antriebssteuerungen, vorzugsweise Nähantriebssteuerungen.

Es sind Antriebssteuerungen in Form von Positionierantrieben zum Antreiben einer Arbeitswelle mit einem drehzahlgeregelten Antriebsmotor bekannt, die einen Regler aufweisen, der mit Gebern für die Istdrehzahl, die Solldrehzahl, die Iststellung und die Sollstellung der Arbeitswelle verbunden ist (US-PS 3,487,438, US-PS 3,532,953, US-PS 3,701,790, US-PS 4,011,490).

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Sollwertgebers für Nähantriebssteuerungen näher erläutert. Der vorliegend beschriebene Sollwertgeber eignet sich jedoch auch für Antriebe anderer Art, beispielsweise für Antriebe von Werkzeugmaschinen, Kondensatorwickelmaschinen und dergleichen.

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Nähmaschinenhersteller gehen in jüngster Zeit immer mehr auf Säulengestelle über, die den Nähtisch tragen. Dabei
macht das Anbringen des Antriebs und vor allem die Zuordnung des von der Näherin betätigten Pedals zu dem in den Antrieb eingebauten Sollwertgeber für die Vorgabe der Solldrehzahl und der Sollanhaltestellung Schwierigkeiten. Es ist zwar auch bekannt, einen im Steuerkasten der Antriebssteuerung eingebauten Sollwertgeber herausnehmbar auszubilden und in Verbindung mit Zusatzteilen, wie Blechgehäuse, Zusatzkabel, Grundplatte und Schellen, als externen
Geber zu verwenden. Dies erfordert aber umständliche Montagevorgänge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sollwertgeber zu schaffen, der einfacher und zweckmäßiger an die in der Praxis anzutreffenden unterschiedlichen Einbaubedingungen für den Antrieb bzw. die Antriebssteuerung angepaßt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sollwertgeber am Antrieb als abnehmbare Einheit angebracht ist. Die Ausgestaltung des Sollwertgebers als in sich abgeschlossene, selbstständige Einheit erlaubt es, den Geber im Bedarfsfall vom Antrieb getrennt an beliebiger Stelle zu montieren, ohne daß dafür Zusatzteile der vorstehend
genannten Art notwendig werden.

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Die Handhabung wird weiter'vereinfacht, wenn der Sollwertgeber als abnehmbare Einheit außen am Steuerkasten des Antriebs angeschraubt ist. Der Sollwertgeber bleibt auf diese Weise ständig frei zugänglich. Es wird eine bequeme Lagejustierung des Sollwertgebers auch dann möglich, wenn dieser am Steuerkasten angebracht bleibt.

In der Praxis erwies es sich bisher häufig als problematisch, den Sollwertgeber in die erforderliche Flucht mit dem Pedalgestänge zu bringen. Dem wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch abgeholfen, daß die Sollwertgebereinheit um einen Justagestift drehbar ist. Die Sollwertgebereinheit kann dann zweckmäßig durch zwei oder mehr Schrauben in der justierten Lage festsetzbar sein.

Soll der Sollwertgeber an einer vom Steuerkasten des Antriebs entfernten Stelle montiert werden, muß er an den Steuerkasten über ein Verbindungskabel angeschlossen werden. Damit ein solches Verbindungskabel im Bedarfsfall immer zur Verfügung steht, ist im Sollwertgebergehäuse vorzugsweise Platz für das Verbindungskabel vorgesehen. Dieses Verbindungskabel ist zweckmäßig intern, d.h. am sollwertgeberseitigen Ende, angelötet und extern mit einem Stecker versehen. Bei der Montage des Sollwertgebers braucht dann nur noch so viel Verbindungskabel aus dem Sollwertgebergehäuse herausgezogen zu werden, wie zur Überbrückung

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des Abstandes zum Steuerkasten des Antriebs notwendig ist. Der Stecker wird einfach mit einer entsprechenden Buchse
am Steuerkasten in Eingriff gebracht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Sollwertgeber mit einer staubdicht gelagerten Zugstange ausgestattet. Durch die staubdichte Lagerung wird vermieden, daß in die externe Sollwertgebereinheit Staubpartikel eindringen, welche die Funktion des Sollwertgebers beeinträchtigen könnten.

Der Sollwertgeber ist vorteilhaft mit mehreren, vorzugsweise mindestens vier, Lichtschranken, ausgestattet, die entsprechend einem einschrittigen Kode, z.B. Gray-Kode, kodierbar sind. Für die Kodierung ist zweckmäßig eine bewegliche Blendenplatte vorgesehen. Die Blendenplatte kann insbesondere als aus Kunststoff gespritzte Platte oder als geätzte Metallplatte, z.B. Kupferplatte, ausgebildet sein.

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

Fig. 1 eine Stirnansicht des Steuerkastens einer

Antriebssteuerung mit extern aufgesetzter Sollwertgebereinheit,

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Fig. 2 eine Teilschnittansicht entsprechend der

Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht von der in Fig. 1 linken Sei

te aus mit aufgeschnittenem Sollwertgebergehäuse,

Fig. 4 eine teilweise aufgeschnittene Ansicht des

Sollwertgebers ohne Gehäuse und Verbindungskabel,

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Blendenplatte des

Sollwertgebers,

Fig. 6 eine teilweise aufgeschnittene Ansicht der

Schieberanordnung des Sollwertgebers,

Fig. 7 einen Längsschnitt durch die Empfänger

leiterplatte entsprechend der Linie
VII-VII der Fig. 8,

Fig. 8 eine Draufsicht auf die Empfängerleiter

platte,

Fig. 9 eine Draufsicht auf die Senderleiterplatte,

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Fig. 10 einen Längsschnitt durch die Sender

leiterplatte entlang der Linie X-X der Fig. 9,

Fig. 11 eine Draufsicht auf die Grundplatte

des Sollwertgebers,

Fig. 12 einen Schnitt entlang der Linie XII-XII

der Fig. 11, und

Fig. 13 einen Schnitt entlang der Linie

XIII-XIII der Fig. 11.

In Fig. 1 ist bei 1 ein Antriebsmotor, insbesondere Kupplungsmotor, schematisch angedeutet. Mit dem Motor 1 ist ein Steuerkasten 2 verbunden, in dem die Drezahlregel- und Positioniersteuerschaltung für den Antriebsmotor 1 sowie ein zugehöriger Netztrafo untergebracht sind. Der Steuerkasten 2 kann ähnlich wie in der älteren Anmeldung P 2? 30 228.Γ erläutert, aufgebaut sein und bedarf infolgedessen vorliegend keiner weiteren Diskussion.

An der einen Stirnseite 3 des Steuerkastens 2 ist ein Sollwertgeber 4 zur Vorgabe der Solldrehzahl und der Sollanhaltestellung der vom Antriebsmotor 1 angetriebenen Arbeits-

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welle (nicht veranschaulicht) als abnehmbare Einheit angebracht. Für diesen Zweck sind zwei Schrauben 5, 6 vorgesehen, die durch bogenförmige Langlöcher 7 bzw. 8 in zwei nach unten abgesetzten Kreissegmenten 9, 10 einer Grundplatte 11 des Sollwertgebers hindurchgreifen und in Gewindebohrungen an der Stirnseite 3 des Steuerkastens 2 eingeschraubt sind. Die Grundplatte 11 trägt an der dem Kreismittelpunkt der Langlöcher 7, 8 entsprechenden Stelle einen Justagestift 12, der in eine entsprechende Bohrung 13 der Steuerkastenstirnseite 3 eingreift. Nach Lockern der Schrauben 5, 6 kann daher der Sollwertgeber 4 um die Mittelachse des Justagestifts 12 gedreht werden, um eine mit 14 bezeichnete Zugstange der Sollwertgebereinheit mit einem nicht veranschaulichten Pedalgestänge in Flucht zu bringen.

Wie aus Fig. 3 zu erkennen ist, ist im Inneren des Sollwertgebergehäuses 15 Platz zur Aufnahme eines genügend langen Verbindungskabels 16, das intern mit den weiter unten erläuterten Leiterplatten des Sollwertgebers verlötet und extern mit einem Stecker 17 versehen ist, über den eine Verbindung mit der im Steuerkasten 2 untergebrachten Elektronik der Antriebssteuerung erfolgt.

Die Zugstange 14 ist in einem zweckmäßig aus Kunststoff gespritzen Zugstangengehäuse 20 über Lagerkörper 21, 22 gela-

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gert. Die Lagerkörper 21, 22 sind an ihrem jeweils nach außen gerichteten Ende mit einer konischen Anlagefläche 23, 24 versehen, die mittels zweier Rückholfedern 25, 26 gegen komplementäre konische Anlageflächen 27 bzw. 28 des Zugstangengehäuses 20 angedrückt sind. Die Rückholfedern 25, 26 stützen sich auf der einen Seite jeweils an einer Schulter der Lagerkörper 21 bzw. 22 und auf der anderen Seite an einem Widerlagerring 29 bzw. 30 ab, der, ebenso wie die Rückholfedern, die Zugstange 14 umgreift und auf einer Schulter des Zugstangengehäuses 20 aufsitzt. An dem in Fig. 6 oberen Ende des Zugstangengehäuses 20 befindet sich eine Verschlußplatte 31. Auf diese Weise wird für eine staubdichte Lagerung der Zugstange 14 gesorgt. Schrauben 32, von denen in Fig. 6 nur eine zu erkennen ist, halten die beiden Hälften des Zugstangengehäuses 20 zusammen. Die Zugstange 14 trägt einen Mitnehmerblock 33, der seinerseits mit einem vorspringenden Mitnehmerstift 34 versehen ist.

Auf die in Fig. 4rechte Stirnseite des Zugstangengehäuses 20 sind mittels Schrauben 36 eine Empfängerleiterplatte und eine Senderleiterplatte 38 aufgeschraubt. Die beiden Leiterplatten 37, 38 bilden gemeinsam einen Kanal 39, in dem eine Blendenplatte 40 (Fig. 5) verschiebbar angeordnet ist. Der Mitnehmerstift 34 greift dabei durch ein Langloch 41 der Empfängerleiterplatte 37 hindurch und in ein ent-

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sprechend bemessenes Langloch 42 der Senderleiterplatte hinein, wobei er eine Mitnehmeröffnung 43 der Blendenplatte 40 durchsetzt. Die Empfängerleiterplatte 37 trägt bei der veranschaulichten Ausführungsform vier in Querrichtung fluchtend angeordnete Lichtempfänger in Form von Phototransistoren 44. Jedem Phototransistor 44 steht eine als Lichtsender wirkende Photodiode 45 der Senderleiterplatte 38 gegenüber. Jeder der Phototransistoren bildet dabei gemeinsam mit der zugehörigen Photodiode eine Lichtschranke. Die Blendenplatte 40 ist im Bereich der Lichtschranken 44, 45 mit auf vier Spuren verteilten Steueröffnungen 46 versehen. Wird daher die Zugstange 14 entgegen der Kraft der Rückholfedern 25, 26 über ein Pedalgestänge nach unten oder oben aus der in Fig. 6 dargestellten Ruhelage herausbewegt, werden die Strahlengänge der Lichtschranken 45, 46 in Abhängigkeit von der Verteilung der Steueröffnungen 46 der in dem Kanal 39 verstellbaren Blendenplatte 40 in wechselnder Kombination freigegeben oder unterbrochen. Die Steueröffnungen 46 sind nach einem einschrittigen Kode, z.B. Gray-Kode, angeordnet. Die Dekodierung der aufgrund der Blendenverstellung erhaltenen Hell-Dunkel-Signale der vier Lichtschranken 44, 45 erfolgt mit Hilfe von elektronischen Schaltungskomponenten, die auf der Empfängerleiterplatte 37 montiert und bei 48, 49 angedeutet sind. Durch Abtreten des Pedals nach vorne und entsprechende Verschiebung der Zugstange 14 und

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der Blendenplatte 40 können auf diese Weise mehrere, z. B. zwölf Solldrehzahlwerte vorgegeben werden, während durch Abtreten des Pedals nach hinten die Sollanhaltestellung der Arbeitswelle z.B. von "Nadel oben" auf "Nadel unten" und umgekehrt umgestellt werden kann.

Das das Zugstangengehäuse 20 zusammen mit den Leiterplatten 37, 38 und dem Verbindungskabel 16 aufnehmende Sollwertgebergehäuse 15 ist mit der Grundplatte 11 in zweckentsprechender Weise, z.B. über Schrauben 50, verbunden. Die Grundplatte 11 weist eine Vertiefung 51 auf, in welcher das von der Blendenplatte 40 abliegende Ende des Mitnehmerstifts 34 geführt ist. Schrauben 51 verbinden das Zugstangengehäuse 20 mit der Grundplatte 11. Eine Durchführungstülle 53 des Verbindungskabels 16 ist an einer von der Grundplatte 11 hochstehenden Nase 54 abgestützt.

Der als abnehmbare Einheit ausgebildete Sollwertgeber 4 läßt sich nicht nur gegenüber dem Steuerkasten 2 bequem justieren, um die Zugstange 14 mit dem Pedalgestänge auszurichten, sondern kann auch nach Lösen der Schrauben 5 und 6 vom Steuerkasten 2 ganz abgenommen und an beliebiger Stelle getrennt vom Steuerkasten angebracht werden. Dabei braucht nur das jeweils erforderliche Anschlußkabelstück aus dem Gehäuse 15 herausgezogen zu werden. Zusatzteile, wie gesonderte Blechgehäuse, Zusatzkabel, getrennt

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zu montierende Befestigungsplatten und dergleichen, entfallen. Der beschriebene Sollwertgeber vereinfacht infolgedessen auch die Lagerhaltung. Gewisse Sondermotortypen können entfallen. Der Sollwertgeber ist preiswert und
funktionssicher. Er gestattet einen universellen Einsatz der Motoren an beliebigen Maschinengestellen.

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Leerseite

Claims

PATENTANWALT DIPL.-INC. GERHARD SCHWAN ELFENSTRASSE 32 · D-8000 MÖNCHEN 83 3003130 Ansprüche

1. Sollwertgeber für Antriebssteuerungen, vorzugsweise Nähantriebssteuerungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwertgeber (4) am Antrieb (1, 2) als abnehmbare Einheit angebracht ist.

2. Sollwertgeber für Antriebssteuerungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwertgeber (4) als abnehmbare Einheit außen am Steuerkasten (2) des Antriebs (1, 2) angeschraubt ist.

3. Sollwertgeber für Antriebssteuerungen nach Anspruch oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwertgebereinheit (4) um einen Justagestift (12) drehbar ist.

4. Sollwertgeber für Antriebssteuerungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwertgebereinheit (4) durch zwei oder mehr Schrauben (5, 6) in der justierten Lage festsetzbar ist.

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FERNSPRECHER: 089/6012039 · TELEX: SZ2S89 elj» d ■ KABEL: ELECTRICPATENT MÜNCHEN

5. Sollwertgeber für Antriebssteuerungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Sollwertgebergehäuse (15) Platz für Verbindungskabel (16) vorgesehen ist.

6. Sollwertgeber für Antriebssteuerungen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungskabel (Ιό) intern angelötet ist und extern mit einem Stecker (17) versehen ist.

7. Sollwertgeber für Antriebssteuerungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine staubdicht gelagerte Zugstange (14).

8. Sollwertgeber für Antriebssteuerungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwertgeber (4) mit mehreren Lichtschranken (44, 45) ausgestattet ist, die entsprechend einem einschrittigen Kode, insbesondere Gray-Kode, kodierbar sind.

9. Sollwertgeber für Antriebssteuerungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Kodierung eine bewegbare Blendenplatte (40) vorgesehen ist.

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10. Sollwertgeber für Antriebssteuerungen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenplatte (40) als aus Kunststoff gespritzte Platte oder als geätzte Metallplatte ausgebildet ist.

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