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Antriebsvorrichtung Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung
für eine am Ende eines Arbeitsspiels in einer vorbestimmten Stellung stillzusetzenden
Maschine, insbesondere-eine in einer bestimmten Winkellage ihrer Antriebswelle stillzusetzende
Nähmaschine, mit einem Drehstrommotor, einer Einrichtung zur Erzeugung einer Annäherungsdrehzahl
und einer Bremse, Weyen der sowohl in den bewegten Teilen der angetriebenen Maschine
als auch den rotierenden Teilen der Antriebsvorrichtung enthaltenen kinetischen
Energie ist es in der Regel nicht möglich, die Positionierung, das heißt die Stillsetzung
der Maschine in einer bestimmten Stellung der sich bewegenden Teile relativ zu den
unbewegten Teilen, von der Arbeitsdrehzahl aus vorzúnehmen. Vielmehr ist es erforderlich,
zunächst auf eine wesentlich unter der Arbeitsdrehzahl liegende Ännäherungsdrehzahl
überzugehen und von dieser aus die Positionierung durchzuführen.
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Bei einer bekannten Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art
wird die Annäherungsdrehzahl durch eine Polumschaltung des Drehstrariunotors erreicht.
Nachteilig ist hierbei, daß die Annäherungsdrehzahl für viele Fälle noch zu hoch
liegt und daß die Ausnutzung des Drehstrommotors vermindert ist. Bei einer anderen
bekannten Antriebsvorrichtung wird die Annäherungsdrehzahl mittels eines vam Drehstrommotor
angetriebenen Untersetzungsgetriebe erzeugt, wobei die Abtriebswelle mittels einer
elektromagnetischen Kupplung wahlweise direkt an die Motorwelle oder an die Abtriebswelle
des Untersetzungsgetriebes angekuppelt werden kann. Nachteilig; ist hierbei in erster
Linie ebenso wie bei Verwendung.eines p-uinschaltbaren Motors, daß die Annäherungsdrehzahl
in einem festen Verhältnis zur Arbeitsdrehzahl steht, also nicht den sich unter
Umständen ändernden Erfordernissen angepaßt werden kann. Es ist zwar auch eine Antriebsvorrichtung
bekannt, bei der das Verhältnis zwischen Arbeits- und Annäherungsdrehzahl verändert
werden kann. Hier wird ein schlupfqeregeltes Kupplungs-Bremssystem verwendet. Nachteilig
ist hierbei in erster Linie die starke Abhängigkeit der Betriebsverhältnisse vom
verschleiß sowie der erhebliche Aufwand,um die gewünschte Schlupfdrehzahl möglichst
lastunabhangig zu halten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Antriebsvorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die es bei einem verhältnismäßig geringen
Aufwand ermöglicht, das Verhältnis zwischen Annäherungsdrehzahl und Arbeitsdreh
zahl zu verändern und es gestattet, so niedrig liegende Annäherungsdrehzahlen zu
wählen, daß eine hohe Genauigkeit der Positionierung erreicht werden kann. Ausgehend
von einer Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art
ist diese
Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Einrichtung zur Erzeugung der Annäherungsdrehzahl
ein Scheibenläufermotor vorgesehen ist.
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Ein Scheibenläufermotor besitzt ein hohes Drehmoment bei kleinen Drehzahlen,
wobei die niedrigste Drehzahl unterhalb einer Umdrehung pro Minute liegen kann.
Er besitzt eine kurze elektrische Ansorechzeit, hohe Raschleunigungswerte, einen
grossen Drehzahl-Regelbereich von beispieslweise l:lO0 und eine hohe Kurzzeitbelastbarkeit,
während deren ein Drehmoment mit dem etwa fünffachen bis zehnfachen Wert des Nenndrehmomentes
erreicht wird.
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Die Vorteile der erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung lassen sich
an den Möglichkeiten erkennen, die die Antriebsvorrichtung in Verbindung mit einer
Nähmaschine bietet. Hier kann beispielsweise für den Langsamnähgang mit einet Pedal
die Drehzahl von 0 bis zu einer Maximaldrehzahl, die der höchsten Annäherungsdrehzahl
entspricht, stufenlos gewählt werden. In gleicher Weise ist die Nachdrehgeschwindigkeit
in weiten Grenzen einstellbar. Dabei kann die Drehzahl stufenweise geändert werden,
das heißt, es kann mit verschiedenen Drehzahlen zum Beispiels die Annäherung durchgeführt
und dann ein Abschneidevorgang eingeleitet werden. Durch Umpolen der Anker spannung
und damit der Drehrichtung des Scheibenläufermotors kann auch auf einfache Weise
ein Rückdrehvorgang verwirklicht werden, der in manchen Fällen erforderlich ist.
Während des Bremsvorgangs kann durch-einen Kurzschluß der Ankerwicklung des Scheibenläufermotors
der Drehzahlübergang beschleunigt werden.
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Einen besonders einfachen Aufbau der Antriebsvorrichtuna erhält man
dann, wenn man die Ankerscheibe des Scheibenläufermotors auf die Rotorwelle des
Drehstrommotors setzt.
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Um trotz Verwendung eines Drehstrommotors, der nicht ständig läuft
und mittels einer Kupplung an die Abtriebswelle angekuppelt wird, eine hohe Schalthäufigkeit
zu erreichen, ist bei einer bevorzugten Ausführungsforin eine Fremdbelüftung vorgesehen.
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Im folgenden ist die Erfindung anhand eines auf der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine teilweise im Längsschnitt dargestellte Ansicht
des Ausführungsbeispiels, Fig. 2 ein Drehzahl-Zeit-Diagramm eises Arbeitsspiels
mit veränderbaren Arbeitsbereichen.
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Eine als Ganzes mit 1 bezeichnete Antriebsvorrichtung besitzt einen
als Ganzes mit 2 bezeichneten Drehstrommotor mit Kurzschlußläufer. :iit dem Drehstrommotor
2 ist eine elektrisch steuerbare Magnetbremse zusammengebaut. Diese Magnetbrense
ist in bekannter Weise ausgebildet und daher nicht dargestellt. Ferner besitzt die
Antriebsvorrichtung leine Fremdbelüftung, die ein Lüfterrad und einen dieses antreibenden
rotor aufweist. Diese Fremdbelüftung ist ebenfalls in bekannter Weise ausgebildet
und deshalb nicht dargestellt, Auf seinem der Fremdbelüftung abgekehrten' freien
Wellenende 3 ist. die eisenlose Ankerscheibe 5 eines als-Ganzes mit 4 bezeichneten
Scheibenläufermotors drehfest und
axial unverschiebbar angeordnet.
Die Ankerscheibe 5 ragt in einen Luftspalt 6 in Form eines Ringschlitzes, der einerseits
von einem Dauermagneten 7 und andererseits von einara scheibenförmigen Polteil 8
begrenzt ist, wodurch im Luft spalt 6 ein axiales magnetfeld vorhanden ist, Das
Polteil 8 ist an seinem äußeren Rand auf der dem Dauermagneten zugekehrten Seite
mit einem ringförmigen Vorsprung 8' versehen, der den magnetischen Rückschluß ergibt.
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Der Strom für die Ankerscheibe 3 wird über Kohlebürsten 9 zugeführt,
deren alter in einem lagerschildartig ausgebildeten Deckel befestigt sind.
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Der Scheibenläufermotor 4 wird mit Gleichstrom gespeist.
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In die Zuleitung zu den Kohlebürsten 9 ist ein der Einstellung der
Drehzahl dienender, nicht dargestellter Vorwiderstand veränderbarer Grösse sowie
ein ebenfalls nicht dargestellter Polwendeschalter gelegt, mittels dessen die Drehrichtung
des Scheibenläufermotors 4 umgekehrt werden kann. Die Schalt- und Stellfunktionen
können auch kontaktlos mit Halbleiterelementen erzeugt werden.
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Bei dem in Fig. 2 dargestellten Arbeitsspiel entspricht die Strecke
A-B dem Beschleunigungsvorgang, wenn die Antriebsvorrichtung und die von ihr angetriebene
«4Maschine vom Stillstand aus durch Einschalten des Drehstrommotors 2 beschleunigt
wird. Der Bereich, in den der Hochlaufvorgang mit Hilfe des Scheibenläufermotors
4 beliebig gewählt werden kann, ist schraffiert dargestellt. An seinen Ecken stehen
die Buchstaben C', D!, D und C. In diesem Bereich kann also beispielsweise langsam
genäht
werden, wobei zwischen der Minimaldrehzahl nmin und der Maximaldrehzahl
nmax ein stufenloser Betrieb möglich ist.
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Von jeder Drehzahl zwischen nmin und nmax aus kann der Hochlauf bis
zur Arbeitsdrehzahl na durch Einschalten des Drehstrawnotors 2 vollendet werden,
wobei die Drehzahlzunahme mit der Steigung der Linie A - B erfolgt.
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Nach Beendigung des Arbeitsvorganges (Strecke B - E in Fig. 2) wird
der Drehstrommotor2 abgeschaltet und der Bremsvorgang eingeleitet. Dieser kann durch
Gleichstromerregung des Drehstrommotors 2,mechanische Bremsung mit der Magnetbremse,
durch Kurzschließen der Ankerscheibe 5 des Scheibenläufermotors 4 oder eine Kombination
von zwei oder allen drei dieser Möglichkeiten erfolgen. Bei -Erreichung der Annährungsdrehzahl,
die zwischen nmax und nmin einstellbar ist, wird die Bremswirkung aufgehoben, der
Scheibenläufermotor 4 dreht die Welle der Antriebsvorrichtung bis in eine vorgeschriebene
Position weiter und wird dann abgeschaltet. Gleichzeitig wird die Magnetbremse wirksam
gemacht, wodurch die Antriebsvorrichtung und die von ihr angetriebene Maschine zum
sofortigen Stillstand gebracht wird. Vorzugsweise arbeitet die Bremse nach dem Ruhestromprinzip
(Dauermagnet- oder Federdruckbremse), so daß bei Stillstand der Antriebsvorrichtung
der Drehstrommotor 2, der Scheibenlaufmotor 4 und die Magnetbremse vom Netz getrennt
ist. Anschließend lüfter die Bremse wieder selbsttätig. Der Bereich, in dem der
Verlauf des Bremsvorgangs -mit Hilfe des Scheibenläufermotors 4 beliebig gewählt
werden kann, ist in Fig. 2 ebenfalls schraffiert dargestellt und durch die Buchstaben
F, G, G', F an seinen Ecken gekennzeichnet.
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Eine stufenweise Stillsetzung nach der strichpunktierten Linie J -
K - L - ;M ergibt sich, wenn mit zwei Annäherungsdrehzahlen gearbeitet wird, wobei
J - K beispielsweise die eigentliche Annäherungsdrehzahl ist, während L M zum Beispiels
die Schneidedrehzahl für
eine Abschneidevorrichtung ist.
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Für den Rückdrehvorgang wird der Scheibenläufermotor umgepolt. Es
läßt sich dann wieder innerhalb der Drehzahlgrenzen dieses Motors jede beliebige
RUckdrehgeschwindigkeit einstellen. Ebenso ist ein stufenförmiger Drehzahlverlauf,
zum Beispiel entsprechend der LinieN - R - P möglich. Selbstverständlich kann auch
der Drehstrommotor 2 für Rückwärtsbetrieb mit voller Arbeitsdrehzahl eingeschaltet
werden.