DE4117116A1 - Kupplung mit elektrodynamischer rueckkopplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Erweiterung einer Elektromagnet- oder auch fluidischen Lamellenkupplung, die es ermöglicht, besonders weiche Anfahr- und Auskuppelvorgänge zu erzielen, die Kupplung im Schleifpunkt zu halten und Drehmomentspitzen durch Schlupf zu vermeiden bzw. zu begrenzen.

Mit DE 35 31 434 A1 ist eine Steuerung von Rutschkupplungen bekannt, bei der mittels Nocken und Meßsonden als Impulsgeber am Primär- und Sekundärteil die jeweiligen Winkelgeschwindigkeiten der beiden Kupplungshälften ermittelt werden. Aus der Differenz beider Signale ergibt sich somit der Schlupfwert, der die eigentliche Rückinformation für die Steuer- und Regeleinrichtung darstellt. Es müssen somit 2 Impulssignale aufgenommen und ausgewertet werden.

In DE 35 29 474 A1 ist ein Algorithmus dargestellt, in dem in diskreten Zeitabständen der Schlupf einer Kupplung festgestellt, dessen zeitliche Änderung berechnet und auf der Grundlage Änderung des Schlupfes über der Zeit die Ansteuerung der Kupplung vorgenommen wird. Die Ermittlung des Schlupfwertes erfolgt nach diesem Verfahren diskontinuierlich. Die damit verbundenen längeren Reaktionszeiten bei Störeinflüssen im Momentenfluß erweisen sich daher als Nachteil.

Aufgabe der erfindungsgemäßen Kupplung ist es, die kontinuierliche Steuerung eines beliebigen Schaltvorganges über einer beliebigen Schaltzeit mit einer Sollwertvorgabe zu ermöglichen.

Die mit der Erfindung vorgeschlagene Erweiterung einer Lamellenkupplung ist dadurch gekennzeichnet, daß am Außenkäfig ein Permanentmagnetring und am Innenkäfig eine Induktionsspule angebracht sind. Durch die Relativbewegung der Induktionsspule durch das Magnetfeld des Permanentmagnetringes wird in der Spule ein drehzahldifferenzabhängiger Strom induziert. Dieser Strom wird als Rückinformation für die Steuereinrichtung genutzt, um den Elektromagneten (bzw. Ventile in fluidischen Kupplungen) den jeweiligen Erfor­ dernissen entsprechend zu beaufschlagen bzw. anzusteuern.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch den Kupplungsaufbau Fig. 2 Drehzahl- bzw. Strom-Zeitdiagramm für einen Anfahrvor­ gang mit stufenweiser Einstellung der Antriebsdrehzahl

Fig. 3 Drehzahl- bzw. Drehmoment-Zeitdiagramm für den Einsatz der Kupplung zum Überlastschutz

Im Ausgangszustand bewegt sich die Antriebswelle (1) mit konstan­ ter Drehzahl n (an). Das Abtriebsritzel (11) hingegen steht still, n (ab) = 0. Dabei wird durch die Bewegung der auf dem Primärteil, Grundkörper (2) angeordneten Induktionsspule (9) durch das noch räumlich konstante Magnetfeld des am Sekundärteil, Außenkäfig (5) montierten Permanentmagneten (8) ein Strom induziert, der dem Drehzahlunterschied zwischen der Spule (9) und dem Magnetring (8) direkt proportional ist, und der über die Schleifringe (10) zur Steuerung weitergeleitet wird. Besteht eine Abweichung zwischen dem Sollwert I (soll), der den Ansteuerungsverlaut der Kupplung vorgibt, und dem momentanen Istwert, so wird eine Veränderung des Steuerstromes des Elektromagneten (3) mit dem Ziel vorgenommen, den Regelunterschied auszugleichen.

Fig. 2 veranschaulicht ein Beispiel für einen Anfahrvorgang mit verlängerter Schaltzeit und stufenweisem Erreichen der Abtriebs­ drehzahl entsprechend den Einsatzerfordernissen. Aufgezeigt wurden die Kennlinien für die Antriebsdrehzahl n (an), die Abtriebsdreh­ zahl n (ab) und den Sollwert des Stroms I (soll), jeweils als Zeitverlauf t (1) bis t (4).

Wird die beschriebene Erfindung als Überlastschutz für nachfol­ gende Bauteile eingesetzt, so gelten die in Fig. 3 über die Zeit (t) dargestellten Kennlinien für das Lastmoment M (last) an der Abtriebswelle, das maximal übertragbare Lastmoment, Haftmoment M (üb) und die Abtriebsdrehzahl n (ab).

Der Steuerstrom der Kupplung erreicht nach dem Anfahren gerade den Wert, bei dem die Rückführgröße I (ind) bei gegebenem konstanten Lastmoment den Wert 0 annimmt. Bei einem sprunghaften Ansteigen der Belastung am Abtriebsritzel (11) beginnen die über den Zugan­ ker (4) bewegten Lamellen (6; 7) sofort zu rutschen. Der Indukti­ onsstrom in der Spule (9) weicht infolgedessen vom Nullwert ab. Diese Information löst im Regelkreis eine Veränderung (Erhöhung) der Steuerspannung aus, bis der gewünschte Betriebszustand wieder erreicht ist. Das Haftmoment entspricht im Normalzustand dem Last­ moment M (last) und wird nach ruckartigem Überschreiten allmählich wieder an dieses angeglichen. Dadurch werden die Momentspitzen ab­ gebaut und u. a. gefährliche Torsionsschwingungen in nachfolgenden Bauteilen vermieden. Die Rückinformation I (ind) < 0 kann auch dazu verwertet werden, die gesamte Anlage aus Sicherheitsgründen abzuschalten.

Durch die beschriebene Veränderung der Lamellenkupplung wird diese zu einem universell einsetzbaren Aggregat im Momentfluß eines An­ triebes.

Als mögliche Anwendungsgebiete der beschriebenen Erfindung sind zu nennen:

• - Vorschub von Maschinentischen in kritischen Bearbeitungs­ phasen
• - Antrieb eines Mitnehmertransportsystems zum ruckfreien Anfahren von Paletten (z. B. bei hochempfindlichen Transportgütern)
• - Positionierung von Maschinentischen ohne Überschwingen
• - Ersatz für stufenlose Getriebe in ausgewählten Einsatz­ fällen; Die Funktion des Getriebes wird hier von der Kupplung mit übernommen.

Claims (1)

1. Kupplung mit elektrodynamischer Rückkopplung in Erweiterung ei­ ner Elektromagnet- oder fluidischen Lamellenkupplung, dadurch ge­ kennzeichnet, daß am Außenkäfig (5) ein Permanentmagnetring (8) so angeordnet ist, daß er in Wirkungsbeziehung zur auf dem Primärteil (2) montierten Induktionsspule (9) steht, die elektrisch mit dem gleichfalls auf dem Primärteil (2) angeordneten Elektromagneten (3) bzw. Ventilen in fluidischen Kupplungen zur Einstellung der Kupplungskräfte bzw. -momente über die entsprechende Bewegung der Lamellen (6, 7) verbunden ist.