DE2549385A1

DE2549385A1 - Antriebsregelsystem fuer eine rolle

Info

Publication number: DE2549385A1
Application number: DE19752549385
Authority: DE
Inventors: Gerald N O'berto
Original assignee: Lovejoy LLC
Current assignee: Lovejoy LLC
Priority date: 1974-11-08
Filing date: 1975-11-04
Publication date: 1976-05-13
Also published as: US3954018A; IT1047817B; FR2290703A1; DD122436A5; JPS5169750A

Description

Patentanwälte: a. grünecker

GIP1.-1NG

W. STOCKMAIR

DR-Jt¹""* - Α*ιΕ (CAlTECiHi

K. SCHUMANN

DR RER NAT - DU"- IWS

, P. H. JAKOB

DtPU-IMG.

G. BEZOLD

DR RER NAT · DIPL-CHEM

MÜNCHEN E. K. WEIL

DR RER OEC ING

LINDAU

MÜNCHEN 22

MAXIMIUANSTRASSE A3

4·. November 1975 P 9677

Lovejoy, Inc.

Wisconsin Avenue

Downers Grove, Illinois, USA

Antriebsregelsystem für eine Rolle

Die Erfindung betrifft ein Antriebsregelsystem für eine Rolle mit einer Antriebsrolle, einer angetriebenen Rolle und einem die Rollen verbindenden Riemen, wobei die Antriebsrolle im Abstand zueinander angeordnete Scheiben aufweist. Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem Rollenantriebssystem und insbesondere mit einer elektrischen Schaltung, die für eine stufenlose Seschwindigkeitsregulierung der angetriebenen Rolle sorgt.

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Die Erfindung ist darauf gerichtet, eine zuverlässige, ein- fach aufgebaute Regelschaltung zu schaffen, "bei welcher die Amplitude eines die Geschwindigkeit der angetriebenen Rolle darstellenden Signals mit einem die gewünschte Geschwindigkeit darstellenden Signal verglichen wird. Dabei soll die Anzahl der Bauteile möglichst klein sein. Die Regelschaltung soll insbesondere zur Regelung des Betriebs eines Scheibenabstandsmotors eingesetzt werden.

Dies wird bei einem Antriebsregelsystem der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung gelöst durch eine Einrichtung zur Veränderung des Abstandes zwischen den Scheiben zur Änderung der Geschwindigkeit des Riemens, durch eine Ab fühl einrichtung benachbart zu der angetriebenen Rolle zur Erzeugung eines elektrischen Signals, das die Geschwindigkeit der angetriebenen Rolle darstellt, durch eine mit der Abfühleinrichtung verbundene Regelschaltung, um das Geschwindigkeitssignal zur Erzeugung eines Einstellsignals zur Betätigung der Einrichtung zur Veränderung des Abstandes der Scheiben zu benutzen, wobei die Regelschaltung eine Vergleichsschaltung zum Vergleich des die Geschwindigkeit der angetriebenen Rolle darstellenden elektrischen Signals mit einem die gewünschte Geschwindigkeit der angetriebenen Rolle darstellenden Signals aufweist, und durch eine Einrichtung zur Veränderung der Amplitude des die gewünschte Geschwindigkeit der angetriebenen Rolle darstellenden Signals.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der-Zeichnung. Darin zeigen:

Pig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Rollensystems,

I"ig. 2 einen Teilaxialschnitt durch die Einrichtung zur Veränderung des Abstandes zwischen den Scheiben der Antriebsrolle, und

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- 3 Pig. 3 einen Schaltplan der Regelschaltung.

Eine Antriebsrolle 10, wie insbesondere in Fig. 1 und 2 dargestellt, wird von einem Motor 12 angetrieben. Ein Riemen 14 verbindet die Antriebsrolle 10 mit einer angetriebenen Rolle 16. Die Rolle 16 hat im Abstand zueinander angeordnete Scheiben 18 und 20, wobei der Abstand zwischen den Scheiben durch eine Patronenanordnung von Federkappen 21 gesteuert wird, was im einzelnen in der US-PS 3 736 804 dargestellt ist.

Die Geschwindigkeit des Riemens 14 wird durch den Abstand zwischen Scheiben 22 und 24 der Antriebsrolle 10 gesteuert. Der Abstand zwischen diesen Scheiben wird seinerseits durch einen Getriebemotor 26 gesteuert, welcher ein kleines Rad 28 antreibt, das seinerseits über einen Riemen 30 ein größeres Rad 32, das auf einer Sechskantwelle 34 befestigt ist, antreibt. Der Abstand zwischen den Scheiben 22 und 24 bestimmt die radiale Position des Riemens 14, wenn dieser um die Rolle 10 läuft, und dies bestimmt wiederum die Geschwindigkeit der angetriebenen Rolle 16.

Wie insbesondere in Pig. 2 dargestellt ist, weist die Scheibe 22 eine einstückig mit ihr verbundene, sich axial erstreckende Buchse 36 auf, welche mit Hilfe eines Stiftes 40 mit einer Buchse 38 festgeklemmt ist. Eine axiale Bewegung der Buchse wird daher eine axiale Bewegung der Scheibe 22 veranlassen. Die Buchse.38 ist über ein Lager 42 auf einer inneren Buchse gelagert, welche über eilen Kragenteil od. dgl. 46 mit einem mit Gewinde versehenen Abschnitt 48 der Sechskantwelle 34 schraubverbunden ist. Das Lager 42 ist durch Sprengringe 50 und 52 auf gegenüberliegenden Seiten des Lagers mit der Buchse 44 verbunden und durch einen Sprengring 54 und eine Schulter mit der Buchse 38. Eine axiale Bewegung der Buchse 44 und des Lagers 42 wird daher eine axiale Bewegung der Buchse 38 verursachen.

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Ein lager 58 ist am Ende der Sechskantwelle 34 befestigt und wird von einer Buchse 60 unterstützt, welche benachbart dem Ende des Rollenschaftes 62 angeordnet ist.

V/ie in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, trägt eine lagerscheibe 64 das große Rad 32, den Getriebemotor 26 sowie das kleine Rad 28. Die !Drehung des Getriebemotors 26 treibt daher das kleine Rad 28 und über den Riemen 30 das große Rad 32 an. Wenn sich das Rad 32 dreht, dreht sich aufgrund seiner Sechskantform auch die Welle 34. Durch die Drehung der Welle wird eine axiale Bewegung der Buchse 44 auf der Welle ausgelöst, was seinerseits durch die oben beschriebene Buchsenanordnung den Abstand, der Scheibe 22 relativ zur Scheibe 24 verändert.

Auf dem Schaft der angetriebenen Rolle 16 ist ein Steuerungszahnrad 66 und in der Nähe des Steuerungszahnrades 66 ist ein elektrischer Geber 68 angeordnet. Der Geber 68 erzeugt einen Sinuswellenausgang mit einer Frequenz, welche in direkter Beziehung zur Geschwindigkeit des Steuerungszahnrades 66 steht. Wenn z.B. das Steuerungszahnrad 66 60 Zähne aufweist und die angetriebene Rolle 16 mit 500 Umdrehungen pro Minute betrieben wird, wird von dem Geber 68 ein 500 Hz-Sinuswellensignal erzeugt.

V/ie in Fig. 3 gezeigt ist, wird das Signal vom Geber 68 an Klemmen 70 gelegt. Ein Last widerstand 72 ist zwischen den Klemmen 70 angeordnet und ein Spannungsbegrenzungswiderstand 74 ist mit einem Ende des Widerstandes 72 und mit zwei Schutzdioden 76 und 78 verbunden. Die Kombination des Widerstandes 74 und der Dioden 76 und 78 begrenzt den Signaleingang auf ein. vorgegebenes Maximalniveau. Die invertierende Klemme eines Operationsverstärkers 80 ist mit einer Seite des Widerstandes 74 und die nichtinvertierende Klemme ist mit der unteren Seite des Widerstandes 72 verbunden. Das Eingangssignal des Operations-

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Verstärkers 80 bestellt aus einer Sinuswelle und das Ausgangssignal an der Klemme 1 des Verstärkers 80 besteht aus einer Ee ent eckwelle. Ein Integrationskondensator 82 ist mit dem Ausgang des Verstärkers 80 verbunden und verbindet den Verstärker mit einem Zeitgeber 84 in integrierter Schaltung. Der Zeitgeber 84 kann in integrierter Bauweise, die als 555 bekannt ist, ausgeführt sein und der Operationsverstärker 80 kann ein Motorola MC 1558-Bauteil sein.

Die Klemme 2 des Zeitgebers 84 ist die Eingangskiemme und die Klemme 4 ist die Rückstellklemme, welche über einen Widerstand 86 mit der Klemme 2 verbunden ist. Die Klemme 3 stellt den Ausgang dar. Die Klemme 1 ist über einen zeitbestimmenden Kondensator 88 mit einem Widerstand 90 verbunden, wobei der Schleifkontakt des Widerstandes 90 mit den Klemmen 6 und 7 des Zeitgebers 84 verbunden ist. Die Klemme 5 des Zeitgebers 84 ist über einen Kondensator 92 mit Masse verbunden. Die Klemme ist mit dem zeitbestimmenden Kondensator 88 verbunden, ebenso wie die Klemme 7, wobei die Klemme 6 den Zeitpunkt bestimmt, zu welchem der Taktzyklus beginnt, wobei dieser Zeitpunkt durch die Ladeperiode des Kondensators 88, die von dem veränderlichen Widerstand 90 und dem Widerstand 94 gesteuert wird, bestimmt ist. Die Klemme 7 sorgt für die Entladung des Kondensators 88 am Ende des Taktzyklus. Der Widerstand 90 stellt die Impulsbreite ein. Die Frequenz des Ausgangssignals an der Klemme 3 ist abhängig von der Eingangsfrequenz, während die Impulsbreite durch die Einstellung des Widerstandes 90 bestimmt wird.

Die Eingangsspannung der gesamten Schaltung kann z.B. plus und minus 15 Volt betragen und es ist wesentlich, daß diese Spannung sehr konstant und sorgfältig geregelt ist. Es ist eine Klemme für die positive Spannung und eine Klemme 98 für die negative Spannung vorgesehen, wobei die Klemme 96 mit der Klemme 8 des Zeitgebers 84 verbunden ist.

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Das Ausgangssignal des Zeitgebers 84 stellt daher eine Impulsfolge dar, deren !Frequenz in direkter Beziehung zur Geschwindigkeit der angetriebenen Rolle 16 steht und deren Impulsbreite durch den Widerstand 90 genau gesteuert wird. Dieser Ausgang ist mit den Widerständen 100 und 102 verbunden. Der Widerstand 102 ist mit einem Tachometer 104 verbunden, welcher direkt in Umdrehungen pro Minute geeicht werden kann. Das Tachometer weist einen Rechtecküberbrückungskondensator 106 auf und ist mit einem Kondensator 108 verbunden, welcher ebenfalls mit dem Widerstand 100 verbunden ist. Parallel zum Kondensator 108 ist ein Widerstand 110 geschaltet, der seinerseits mit einem Widerstand 112 verbunden ist und danach mit dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 114. Die untere Seite des Widerstandes 110 ist über einen Kondensator 116 mit dem nichtinvertierendenEingang des Operationsverstärkers 114 verbunden. Die Wirkung der oben beschriebenen Schaltung besteht darin, die Impulsfolge an der Klemme 3 des Zeitgebers 84 in eine welligkeitsfreie Gleichspannung zu verwandeln, deren Amplitude in direkter Beziehung zur Frequenz der Impulsfolge steht.

Der Operationsverstärker 114 kann ein Teil des Verstärkers 80 sein, da ein Motorola MC 1558-Bauteil zwei Verstärkerschaltungen aufweist.

M£t dem Widerstand 112 ist ein Widerstand 1-18 verbunden, der mit dem Schleifkontakt eines veränderlichen Widerstandes ·120 verbunden ist, dessen oberes Ende mit Masse und dessen unteres Ende mit einem Widerstand 122 verbunden ist. Der Widerstand 122 ist seinerseits mit einem Widerstand 124 und mit der Ausgangsklemme des Verstärkers 114 verbunden.

Der Widerstand 124 ist mit der Kathode einer Diode 126 und der Anode einer zweiten Diode 128 verbunden. Die Diode 126 ist mit einer Relaisspule 130 verbunden, die parallel zu einer Diode

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angeordnet ist. In ähnlicher V/eise ist die Kathode der Diode 128 mit einer Relaisspule 134 verbunden, welche parallel zu einer Diode 136 angeordnet ist. Die oben beschriebene Schaltung wird zum Antrieb des Getriebemotors 26 verwendet, um den Seheibenabstand, wie oben beschrieben worden ist, zu verändern.

Die positive Klemme 98 der Eingangs spanning ist über eine Reihe von Widerständen mit dem nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers 114- verbunden. Ein veränderlicher Widerstand 140 dient zur Einstellung der kleinsten Geschwindigkeit, und bestimmt die kleinste Spannung, die an den nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers 114- angelegt werden kann. In ähnlicher Weise bestimmt der veränderliche Widerstand 14-2 die größte Spannung, die angelegt werden kann. Der veränderliche Widerstand 144 weist eine äußere Einstellmöglichkeit auf, um die gewünschte Geschwindigkeit der angetriebenen Rolle 16 zu verändern. Ein weiterer Widerstand 146 ist direkt mit der negativen Klemme 98 der Spannungsquelle verbunden.

Wenn im Betrieb die Eingangsklemmen 5 und 6 des Verstärkers genau die gleiche Spannung aufweisen, ist die Ausgangs spannung an der Klemme 7 Null im Verhältnis zu Masse. Wenn jedoch an der Klemme 6 eine höhere Spannung als an der Klemme 5 anliegt, wobei die Spannung an der Klemme 5 durch die .veränderlichen beschriebenen Widerstände gesteuert wird, und die Spannung an der Klemme 6 durch die Frequenz des an den Klemmen 70 anliegenden Signals bestimmt wird, ist das Ausgangssignal an der Klemme 7 negativ in Bezug auf Masse. In diesem Fall wird die Diode 126 leitend, was zu einer Betätigung des mit der Spule 130 verbundenen Relais führt, wodurch der Getriebemotor 26 in einer vorbestimmten Richtung angetrieben wird. Das entgegengesetzte Ergebnis erhält man, wenn die Spannung an der Klemme 7 des Verstärkers 114 positiv ist, wobei die Diode 128 leitend würde und

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das mit der Spule 134 verbundene Relais "betätigt würde, um den Getriebemotor in der entgegengesetzten Richtung anzutreiben.

Die Rückkopplungsschaltung mit den Widerständen 120, 122 und 118 und,dem Kondensator 121 sorgt sowohl für eine Rückkopplung als auch für eine Empfindlichkeitseinstellung. Um Regelschwankungen des Systems zu vermeiden, kann die Empfind— lichkeitseinstellung so vorgenommen werden, daß eine vorbestimmte Geschwindigkeitsdifferenz erforderlich ist, bevor eines der den Getriebemotor 26 steuernden Relais betätigt wird, um den Getriebemotor zur Veränderung des Abstandes zwischen den Rollenscheiben zu veranlassen. Darüber hinaus gewährleistet die Rückkopplungsschaltung, daß an der Klemme des Verstärkers 114 ein welligkeitsfreies Ausgangssignal ansteht.

Die zu den Spulen 130 und 134 parallelen Dioden 132 und 136 sind Klemmdioden, welche einen Umkehrrückstoß in der Schaltung nach dem Betrieb des Getriebemotors 26 verhindern.

Das Steuerungszahnrad 66 und der Geber 68 erzeugen also ein Sinuswellensignal mit einer Frequenz, welche in direkter Beziehung zu der Geschwindigkeit der angetriebenen Rolle 16 steht. Das Sinuswellensignal wird in eine Impulsfolge mit einer vorbestimmten Impulsbreite umgewandelt, wobei die !Frequenz der Impulsfolge in direkter Beziehung zur Frequenz der Eingangssinuswelle steht. Die Impulsfolge wird in eine Gleichspannung umgewandelt, deren Amplitude in direkter Beziehung zur Eingangsfrequenz steht und diese Gleichspannung wird mit einer die gewünschte Geschwindigkeit der angetriebenen Rolle 16 darstellenden. Spannung verglichen. Veränderung zwischen den beiden Gleichspannungen wird die Betätigung eines der beiden Relais auslösen, um den Getriebemotor 26 zu veranlassen, den Abstand zwischen den Scheiben 22 und 24 und damit die Geschwindigkeit der angetriebenen Rolle 16 zu verändern.

Claims

Patentansprüche

Π J Antrieb sregel syst em für eine Rolle mit einer Antriebsrolle, einer angetriebenen Rolle und einem die Rollen verbindenden Riemen, wobei die Antriebsrolle im Abstand zueinander angeordnete Scheiben aufweist, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Veränderung des Abstandes zwischen den Scheiben (22, 24) zur Änderung der Geschwindigkeit des Riemens (14), durch eine Abfühleinrichtung (66, 68) benachbart zu der angetriebenen Rolle (16) zur Erzeugung eines elektrischen Signals, das die Geschwindigkeit der angetriebenen Rolle (16) darstellt, durch eine mit der Abfühleinrichtung·(66, 68) verbundene Regelschaltung, um das Geschwindigkeit ssignal zur Erzeugung eines Einstellsignals zur Betätigung der Einrichtung zur Veränderung des Abstandes der Scheiben (22, 24) zu benutzen, wobei die Regelschaltung eine Vergleichsschaltung (114) zum Vergleich des die Geschwindigkeit der angetriebenen Rollen (16) darstellenden elektrischen Signals mit einem die gewünschte Geschwindigkeit der angetriebenen Rolle (16) darstellenden. Signals aufweist, und durch eine Einrichtung (144) zur Veränderung der Amplitude des die gewünschte Geschwindigkeit der angetriebenen Rolle (16) darstellenden Signals;
2. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet., daß die Abfühleinrichtung (66, 68) der Geschwindigkeit ein Sinuswellensignal erzeugt, das die Geschwindigkeit der angetriebenen Rollen (16) darstellt, und daß die Regelschaltung eine Einrichtung (72, 74, 76, 78, 80, 82, 84, 86, 88, 90, 92, 94) -zur Veränderung des Sinuswellensignals in eine Folge von Impulsen, welche die Geschwindigkeit der angetriebenen Rolle (16) darstellt, aufweist.

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- Ί Ο -
3. System nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (100, 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116) zur Umwandlung der Impulsfolge in eine Gleichspannung, welche die Frequenz der Sinuswelle darstellt.
4. System nach Anspruch 3> gekennzeichnet durch einen Operationsverstärker (114) zum Vergleich der die Geschwindigkeit der angetriebenen Rolle (16) darstellenden Spannung mit einer vorgegebenen, die gewünschte Geschwindigkeit der angetriebenen Rolle (16) darstellenden Spannung.
5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Veränderung des Abstandes zwischen den Scheiben (22, 24) eine mit einer der Scheiben (22, 24) verbundene Buchse (36),einen Motor (26) und eine Antriebsverbindung (28_V 30, 32, 34, 48, 44, 38) zwischen dem Motor (26) und der Buchse (36) zur axialen Bewegung der Buchse (36) auf v/eist.
6. System nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Welle (34), auf welcher die Buchse (36) axial bewegbar ist, ein Rad (32) auf dieser Welle (34) und eine Antriebsverbindung (28, 30) zwischen diesem Rad (32) und dem Motor (26).

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