DE891879C - Einrichtung zur Geschwindigkeitsregelung elektromotorischer Antriebe - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Geschwindigkeitsregelung elektromotorischer Antriebe Bei Motoren tritt vielfach das Bedürfnis auf, die Geschwindigkeit auf einem bestimmten Wert zu halten; das gilt besonders dann, wenn eine Verwendung des Motors für Meßzwecke in Betracht kommt. Zu dem Zweck ist schon vorgeschlagen worden, die Umdrehungszahl des Motors mit einem Uhrwerk zu vergleichen und bei Abweichungen durch Stromunterbrechung oder Einschalten von Widerständen die Drehzahl zu regeln. Die Regelung ist also immer eine nachträgliche. Naturgemäß schwankt daher die Drehzahl etwas, wenn auch unter Umständen in kleinen Grenzen. Für viele Zwecke ist entweder die erreichte Genauigkeit nicht groß genug oder bei Steigerung der Genauigkeit der Aufwand zu groß.
• Diese Nachteile lassen sieh mit der nachstehend beschriebenen Einrichtung zur Geschwindigkeitsregelung für elektromotorische Antriebe vermeiden. Sie kann beispielsweise zur Regelung kleiner Motoren benutzt werden, die .als Antrieb bzw. Zeitlaufwerk für Geräte oder Instrumente, z. B. für Integriersysteme, geeignet sind. Bei der neuen Einrichtung dient erfindungsgemäß ein nach Maßgabe seiner Eigenschwingungsdauer die Motorgeschwindigkeit bestimmendes, vom Motor selbst angetriebenes Schwingsystem zurGeschwindigkeitsregelung. Das Schwingsystem, dessen Eigenschwingungsdauer zweckmäßig regelbar ist, wirkt hierbei auf eine den Motorstromkreis steuernde Kontaktvorrichtung oder ist selbst Bestandteil einer solchen Kontaktvorrichtung, indem es z. B. während jeder Eigenschwingung den Motorstromkreis mindestens einmal öffnet und schließt. Um hierbei eine besonders hohe Spannungsunabhängigkeit zu erzielen, ist nach einem weiteren Erfindungsmerkmal die Regeleinrichtung so ausgebildet, daß die Zeit der Motorstromunterbrechung ein Vielfaches der Zeit der Stromschließung beträgt.
• Nachstehend ist an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der neuen Einrichtung zur Geschwindigkeitsregelung eines Schrittschaltmotors näher beschrieben.
• Fig. i zeigt den Motor mit der Regeleinrichtung im Schnitt, während Fig. 2 bis 4 Einzelheiten dazu darstellen.
• Im Innern eines Isoliergehäuses 2 i befindet sich ein Topfmagnet, dessen Mantel 2.die Grundplatte 2' und die Polplatte 3 trägt. Mit der Grundplatte 2' ist der Kern i fest verbunden. 4 stellt die-Magnetspule .dar. Der Kern i ist durchbohrt und nimmt die Achse b des Schwingankers 5 auf. Die Bohrung ist so groß gewählt, daß die Achse frei hindurchgeht, ohne den Kern zu berühren. Die Lagerung :dieser Achse geschieht in Platten 8 und 9 aus magnetisch und elektrisch nicht leitendem Material, beispielsweise aus Kunstharzpreßstoff. Diese Ausbildung der Lagerung gewährleistet eine geringe Reibung. Der Anker 5 trägt einen Stift io, der durch eine Öffnung 9' in der Platte 9 hindurchragt. D,ie öffnung ist so, ausgebildet, daß sie die Bewegungsmöglichkeit des Ankers 5 begrenzt. Die beiden Grenzlagen, die der Anker einnehmen kann, zeigen die Fig. 2, und 3, die eine Aufsicht auf die Polplatte 3 mit dem Anker 5 darstellen. Die Öffnung 9' ist gestrichelt angedeutet. Gegen den Stift io drückt eine Feder 24, die den Anker stets in der. Stellung der Fig.3 hält, wenn der Magnet nicht vom Strom durchflossen ist. Die Feder ist so stark, daß sie gerade mit, Sicherheit die Reibungskräfte, die in dem Lager der Achse 6 und an der Klinke 17 wirksam sind, überwindet. Inder Platte 9 und der drehbar angeordneten Lagerbuchse 14 ist die Achse 16 gelagert, die einen Schwingarm i i- trägt; auf i i sind zwei Körper 12 verschiebbar angeordnet. Mit i i einerseits und 14 andererseits ist eine Feder 13 fest verbunden; .durch Verdrehender Lagerbuchse 14 wird die Feder in der Weise gespannt, daß sie ,den Schwingarm i i gegen den Stift io drückt, und zwar so, daß der Anker die Lage der Fig. 3 einzunehmen sucht. Die Teile i i bis 14 stellen ein nach Art einer Unruhe auf Spitzen gelagertes Schwingsystem dar. Statt des Schwingarms i i könnte auch ein Rad und statt .der Schraubenfeder 13 auch eine Spiralfeder, wie sie bei -Uhrenhemmungen üblich sind, benutzt werden. Das eine Ende 22 der Spule ¢ ist mit der Batterie verbunden, während das andere Ende 25 zu der auf der Platte 9 befestigten Feder 24 führt. Diese Feder steht immer in leitender Verbindung mit dem Stift fo. In der Ruhestellung des Ankers (Feg. 3) hat der Stift io Kontakt mit dem Schwingarm ii. Von hier fließt der Strom durch die Feder 13, die Lagerbuchse 14 und die Leitung 23 über den Schalter26 zur Batterie. Bei geöffnetem Schalter 26 befindet sich also der Anker in der Stellung der Fig. 3, und der Stift fo berührt den Arm i i. Wird .der Schalter geschlossen, so folgt eine Drehung ;des Ankers in die Stellung- der Fig. 2. Während dieser Bewegung bleibt,der Kontakt zwischen io und ii erhalten. Bei Erreichen dieser Stellung wird jedoch der Kontakt unterbrochen, das Magnetfeld verschwindet, der Anker kehrt in .die Stellung 'der Fig. 3 zurück, während der Schwingarm i i entsprechend dem ihm erteilten Drehimpuls und der Eigenschwingung eine Schwingung ausführt, deren Weite vom Impuls und deren Zeit von der Eigenschwingung abhängt. Nach Beendigung der Schwingung wiederholt sich der Vorgang von neuem.
• Der Motor arbeitet um so spannungsunabhängiger, je größer der Unterschied zwischen dem Ankerweg bis zum Punkt -der Kontaktunterbrechung einerseits und -dem vom Schwingsystem zurückgelegten Weg andererseits ist. Da ersterer gegenüber dem letzteren verschwindend klein ist, arbeitet der Motor praktisch spannungsunabhängig und selbst bei beträchtlichen Spannungsschwankungen mit großer Konstanz. Zur Anpassung an verschiedene Spannungsbereiche ist die Feder 13 zweckmäßig verschieden vorzuspannen. Bei großer Vorspannung tritt dabei leicht die Gefahr auf, daß durch Zurückprellen des Schwingarms i i nach -dem ersten Auftreffen auf io eine unsaubere Kontaktgabe erfolgt. Um diesen Zustand zu vermeiden, sind das mechanische Schwingsystem beeinflussende Dümpfungsmittel vorhanden, die unmittelbar vor der Stromschließung wirksam werden. Gemäß Fig. i trifft der Schwingarm i i auf eine Feder 15, die die Bewegung des Arms i i abbremst.
• Eine Verbesserung der Kontaktgäbe wie überhaupt .der Regelwirkung läßt sich mit der in Fig. 4 gezeigten Konstruktion erreichen. Der Stift io trifft nicht -unmittelbar den Arm ii, sondern einen federnden Stift 27, der fest mit der Achse 16 verbunden ist. Inder Ruhestellung berührt der federnde Stift 27 die Kontaktfläche 29; die mit dem Spulenende 25 verbunden ist. Nach Ausführung der Schwingung stößt jedoch der Stift 27 nicht direkt auf den Kontakt 29, sondern gleitet über eine nicht leitende Fläche 28 und trifft erst wieder in der Ruhestellung auf die Kontaktfläche 29. Durch die Verwendung eines federnden Stiftes 27 wird eine weitere Steigerung der Spannungsunabhängigkeit erzielt, weil die Kraft zum Antrieb ;des mechanischen Schwingsystems den elastischen Kräften des federn-,den Stiftes 27 entnommen wird. Je nach Bemessung dieses elastischen Gliedes ist es nämlich möglich, ,die Anordnung so auszugestalten, daß der Ausschlag ,des Schwingsystems praktisch nicht mehr von der Größe des ihm vom Anker erteilten Drehimpulses abhängig ist. In diesem Fall erübrigt sich eine Nachregulierung der Vorspannung der Feder 13 nach Maßgabe des jeweils benutzten Motorstromes sowie die Hemm- bzw. Schleifvorrichtung 15, 28, 29.
• Um Drehbewegungen entnehmen zu können, trägt die Achse 6 am vorderen Ende eine Schaltklinke 17, die in ein gezahntes Schaltrad 18 eingreift, welches fest mit der im Gehäuse 2i gelagerten Achse 2o verbunden ist. Um ein Zurückdrehen des Schaltrades zu verhindern, ist eine weitere, am Gehäuse 21 gelagerte Sperr- oder Rastklinke ig vorgesehen. Die hier für Schrittschaltmotoren beschriebene Ausführung des Erfindungsgedankens kann auch bei umlaufenden Motoren bei sinngemäßer Ausgestaltung Anwendung finden.

Claims (12)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Geschwindigkeitsregelung elektromotorischer Antriebe, gekennzeichnet durch ein nach Maßgabe seiner Eigenschwingungsdauer die Motorgeschwindigkeit bestimmendes, vom . Motor selbst angetriebenes Schwingsystem.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch Mittel (12, 1.4) zur Einregulierung der Eigenschwingdauer des Schwingsystems und damit zur Festlegung der entsprechenden Motorgeschwindigkeit.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwingsystem eine den Motorstromkreis steuernde Kontaktvorrichtung (i o, ii bzw. i o, 27) beeinflußtbzw. selbst Bestandteil einer solchen Kontaktvorrichtung ist. .
4. 4. Einrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwingsystem, z. B. vom Anker eines Schwingankermotors betätigt, während jeder Eigenschwingung den Motorkreis mindestens einmal öffnet .und schließt.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 3 und q., dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit der Motorstromunterbrechung ein Vielfaches der Zeit der Stromschließung beträgt.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor das mechanische Schwingsystem über elastisch verformbare Glieder (27) antreibt.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch i bis 6, gekennzeichnet :durch Mittel (2q.), die den Anker des Motors während der Zeit der Stromunterbrechung in eine bestimmte Stellung führen. B.
8. Einrichtung nach Anspruch i bis 7, gekennzeichnet durch das mechanische Schwingsystem beeinflussende Dämpfungsmittel (15), die zweckmäßig erst unmittelbar vor der Stromschließung wirksam werden.
9. 9. Einrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine unmittelbar vor und/oder nach der Stromschließung wirksam werdende Zwangsführung (28, 29) für ein die Stromschließung bewirkendes Mittel. io.
10. Einrichtung nach Anspruch i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor als vorzugsweise in ein Gehäuse eingeschlossener Topfmagnet (2) mit zentral darin gelagertem Schwinganker (5) ausgebildet ist. ii.
11. Einrichtung nach Anspruch i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwinganker nach Art eines Schrittsch:altwerkes vermittels einer Stoßklinke (17) auf ein Schaltrad (18) einwirkt.
12. 12. Einrichtung nach Anspruch i bis i i, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwingsystem nach Art einer auf Spitzen gelagerten Unruhe ausgebildet ist, .deren Welle und/oder Rückholfeder in dem zu regelnden Motorstromkreis liegen.