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Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit veränderlicher mechanischer
Vorspannung mit einem von einem Elektromotor und einem mit dem verzahnten
Antriebselement zusammenwirkenden verzahnten angetriebenen Element angetriebenen
verzahnten Antriebselement, wobei mindestens eines der beiden Elemente drehbar ist,
und mit einem elektromagnetischen Stellglied zur Ausübung einer in Abhängigkeit von
einer verzögerungsfrei zu übertragenden Belastung steuerbaren Vorspannkraft, wobei
die verzahnten Elemente mit den Flanken ihrer ineinandergreifenden Zähne
aneinandergedrückt werden.
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Von Elektromotoren angetriebene Mechanismen werden oft dort
verwendet, wo präzise Bewegungen und Lagebestimmungen wesentlich sind. In vielen
Fällen sollen mit diesen Mechanismen auch vergleichsweise schnelle Bewegungen
ausgeführt werden. Der Elektromotor und die Belastung müssen dann optimal
aufeinander abgestimmt werden. Hierfür stehen mehrere Möglichkeiten zur Verfügung. Eine
erste Möglichkeit ist die Verwendung eines eigens für den vorgesehenen Drehzahl- und
Leistungsbereich hergestellten Elektromotors. Dieser in Sonderanfertigung
herzustellende Elektromotor dürfte einen hohen Kostenpreis haben. Eine zweite Möglichkeit ist der
Kauf eines handelsüblichen Elektromotors und dessen Anpassung an die Belastung
mittels eines Zahnradgetriebes. In letzterem Fall sind das Spiel und die Reibung im
Getriebe als Nachteil zu betrachten.
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Zahnräder weisen durch Herstellungsmängel bedingte Maßabweichungen
auf. Deshalb ist für die einwandfreie Arbeitsweise eines Zahnradgetriebes im
allgemeinen ein gewisses Spiel erforderlich. Dieses Spiel führt jedoch zu einer
Verminderung der Positioniergenauigkeit. Deshalb wurden Verfahren zum Ausgleich dieses
Spiels durch Anwendung von Kraft entwickelt, wobei die Zahnräder mechanisch
vorgespannt werden, d.h. auf die Zahnräder eine Vorspannkraft ausgeübt wird. Diese
Vorspannkraft muß so beschaffen sein, daß die Spielstrecke bei Höchstbelastung und
Belastungsumkehr nicht überbrückt wird. Deshalb ist die Vorspannkraft im
Normalbetrieb
im allgemeinen zu hoch. Insbesondere bei geringen Belastungen, d.h. bei niedrigen
Drehzahlen und geringer Beschleunigung, herrscht ein Übermaß an Vorspannkraft und
tritt dadurch vergleichsweise viel Reibung auf.
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In Zahnradgetrieben tritt an den Zahnkontaktstellen eine Gleitwirkung auf.
Die Gleitwirkung verursacht zusammen mit der Vorspannkraft an den
Zahnkontaktstellen zusätzliche Reibung. Diese Reibung führt zu Hysterese, was in einem
sogenannten virtuellen Spiel resultiert. Durch diese Hysterese bzw. dieses virtuelle Spiel wird die
Positioniergenauigkeit beeinträchtigt.
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Die Erfindung bezieht sich auf die vielverwendeten Zahnradgetriebe mit
Stirn- oder Schrägverzahnung, auf Schraubenradgetriebe, auf Schneckengetriebe, auf
Zahnstangengetriebe und ganz allgemein auf Getriebe, in denen mindestens eines der
verzahnten Elemente in Drehlagern läuft.
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Ein Getriebe der eingangs beschriebenen Art ist aus der von der Fakultät
Maschinenbau der Technischen Universität Eindhoven herausgegebenen
Veröffentlichung "Constructieprincipes" ("Konstruktionsprinzipien") von M. P. Koster, Januar
1990, Nr. V 2.3.6, Seite 104: "Spelingsvrije overbrenging met variabele voorspanning"
("Spielfreie Kraftübertragung mit variabler Vorspannung") bekannt.
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In diesem bekannten Getriebe werden zwei Zahnräder hydraulisch oder
mittels eines elektromagnetischen Stellglieds in Umfangsrichtung zueinander
vorgespannt, wobei sich die beiden Zahnräder im Eingriff mit einem gemeinsamen Ritzel
befinden. Die hydraulische Ausführungsform hat den Nachteil, daß die bei
hydraulischen Anlagen erforderlichen Dichtungen etwas elastisch sind und Reibung verursachen.
Die mechanische Ausführungsform hat den Nachteil, daß das elektromagnetische
Stellglied an einem der beiden drehenden Zahnräder montiert werden muß, da die
tangentiale Vorspannung während der Drehung steuerbar sein muß. Ein mitlaufendes
Stellglied läßt sich jedoch im Hinblick auf die Maßnahmen zur elektrischen Stromzufuhr
schwierig verwirklichen. Überdies wird die Belastung nur über eines der beiden
Zahnräder auf das Ritzel übertragen. Die Abmessungen und die Massenträgheit müssen
klein sein, während dennoch eine beträchtliche Kraft ausgeübt werden muß. Die
Massenträgheit muß gering gehalten werden, da das Stellglied an einem drehenden Teil
montiert ist und demnach allen Beschleunigungen folgen muß.
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Die Erfindung hat zur Aufgabe, ein Getriebe ohne diese Nachteile zu
verschaffen, das spielfrei und mit geringer Reibung läuft, eine geringe Hysterese und
damit ein geringes virtuelles Spiel aufweist, wodurch sich die Positioniergenauigkeit im
Vergleich zu konventionellen Getrieben verbessert.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Eigenschaften des
kennzeichnenden Teils von Patentanspruch 1 gelöst.
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Durch Regulierung der Vorspannkraft in Abhängigkeit von der Belastung
im Getriebe kann diese Kraft dem jeweiligen Momentanbedarf angepaßt werden. Um
das Spiel bei hohen Belastungen im Getriebe gleich Null zu halten, ist eine hohe
Vorspannkraft erforderlich. Während des Positioniervorgangs, wenn die Drehzahlen und
Beschleunigungen fast Null sind, genügt eine niedrige Vorspannkraft, so daß der durch
Hysterese bedingte Positionierfehler möglichst klein bleibt. Fehler in der Verzahnung
können zu einer Relativverschiebung der beiden Elemente in Radialrichtung gegen die
ausgeübte Vorspannkraft führen.
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Es sei darauf hingewiesen, daß unter obigem Begriff "Radialrichtung"
eine Richtung senkrecht oder im wesentlichen senkrecht zur Mittellinie des drehenden
Elements verstanden wird, wodurch Relativverschiebungen der beiden Elemente im
Gegensatz zur Tangentialrichtung zu einer Veränderung in ihrem relativen Abstand
führen.
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Weiter wird darauf hingewiesen, daß JP-A-60116947 ein Getriebe der in
der Einleitung von Anspruch 1 erwähnten Art beschreibt, in dem zur Verhütung von
Zahnflankenspiel zwischen den Elementen, wenn die Elemente zum Stillstand kommen,
mittels einer Feder eine konstante Vorspannkraft auf die zusammenwirkenden
verzahnten Elemente ausgeübt wird. Solange die Elemente vom Motor angetrieben werden,
wird zwischen den verzahnten Elementen ein konstantes Zahnflankenspiel ausgeübt,
indem ein Tragkörper eines der Elemente durch einen Magneten gegen die Kraft einer
Feder geschwenkt wird. Das Ausmaß des Zahnflankenspiels wird von der Lage eines
einstellbaren Hebels bestimmt. Dadurch herrscht in diesem bekannten Getriebe entweder
eine konstante Vorspannkraft oder ein konstantes Zahnflankenspiel zwischen den
verzahnten Elementen. Deshalb stellt das bekannte Getriebe kein Getriebe mit einer
geregelten mechanischen Vorspannkraft dar, die verzögerungslos in Abhängigkeit von
einer zu übertragenden Belastung gesteuert werden kann. Überdies wird bei Erregung
des Magneten in dem bekannten Getriebe ein Zahnflankenspiel zwischen den Elementen
hervorgerufen. Deshalb wird der Magnet nicht zum Zusammendrücken der Elemente
zwecks Erzeugung einer Vorspannkraft zwischen den Elementen verwendet.
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Eine besondere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes mit
einem Ritzel auf einer Eingangswelle und einem Zahnrad auf einer zur Eingangswelle
parallelen Abtriebswelle ist dadurch gekennzeichnet, daß die Lager des Zahnrads auf
der Abtriebswelle im Gehäuse angeordnet sind und das Ritzel auf der Motorwelle des
Elektromotors angebracht ist, während der Elektromotor um eine quer zur Ebene durch
die Motorwelle und die Abtriebswelle angeordnete Schwenkachse zum Gehäuse
schwenkbar ist.
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Die beiden Elemente, Ritzel und Zahnrad, könnten zum Beispiel mittels
einer Parallelführung in Radialrichtung zueinander verschoben werden. Da der
Elektromotor mit dem Ritzel gemäß den im kennzeichnenden Teil beschriebenen
Maßnahmen mit Schwenkmöglichkeit montiert ist, wird jedoch im Vergleich zu einer
Parallelverschiebung eine geringere zu bewegende Masse erzielt. Überdies läuft die
angetriebene Abtriebswelle langsamer als die Motorwelle und sie ist auch schwerer. Ferner stellt
die Abtriebswelle im allgemeinen einen Teil des angetriebenen Mechanismus dar.
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Die von den Zahnrädern infolge der Schwenkbewegung gebildeten Winkel
sind so klein, daß sich die Schwenkbewegung ziemlich genau einer reinen
Parallelbewegung nähert.
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Um die Schwenkbewegung zu erzielen, kann der Elektromotor zum
Beispiel an einem mit dem feststehenden Gehäuse verbundenen Gelenkzapfen mit
Schwenkmöglichkeit angebracht werden. Gelenkkonstruktionen dieser Art weisen jedoch
immer ein gewisses Spiel auf. Diesem Nachteil wirkt eine weitere Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Getriebes dadurch entgegen, daß der Elektromotor mit relativer
Bewegungsmöglichkeit mittels zweier ein Querfedergelenk bildender Blattfederpaare mit
dem feststehenden Gehäuse gekoppelt ist. Diese Maßnahmen verschaffen eine
reibungslose, spielfreie, hysteresearme, um eine Achse schwenkbare und in allen anderen
Richtungen vergleichsweise hochsteife Aufhängung des Elektromotors.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Getriebes ist das elektromagnetische Stellglied als Elektromagnet in E-I-Bauweise mit E-
förmigem Joch und I-förmigem Anker konstruiert, wobei das E-förmige Joch zusammen
mit einer Spule am feststehenden Gehäuse befestigt und der I-förmige Anker am
Motorgehäuse des Elektromotors angebracht ist. Elektromagnete der E-I-Bauart haben
kompakte Maße und eine vergleichsweise hohe Kraftdichte. Die Vorspannkraft kann
variiert werden, indem sichergestellt wird, daß der Strom durch die Spule eine Funktion
der Momentanbelastung im Getriebe ist. Der Anker übt die Stellkraft auf die Zahnräder
aus.
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Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes
enthält das Getriebe einen Steuerkreis zur Steuerung der Vorspannkraft, welcher
Steuerkreis mit einer Differentialschaltung zur Bestimmung einer Differenz zwischen
einem vom Motorstrom abhängigen Signal und einem von der Motorbeschleunigung
abhängigen Signal versehen ist, welcher Steuerkreis weiter mit einer Additionsschaltung
zur Bestimmung der Summe aus einem von der Differentialschaltung abgegebenen
Signal und einem von der Motordrehzahl abhängigen Signal versehen ist und welcher
Steuerkreis auch mit einem Verstärker zur Umwandlung eines von der
Additionsschaltung abgegebenen Signals in einen Stellgliedstrom zur Erregung des Stellglieds
versehen ist. Die erforderliche Vorspannkraft hängt von der zu übertragenden Leistung
und den Zahnfehlern der Zahnräder ab. Aufgrund der Zahnfehler entsteht eine
Radialkraft als Funktion der Motordrehzahl und der Zahnfrequenz. Die Zahnfehler bewirken,
daß das mechanische System im Betrieb in Resonanz geraten kann. Deshalb muß die
Vorspannung in den kritischen Drehzahlbereichen, in denen das mechanische System in
Schwingungen mit seiner Eigenfrequenz gerät, höher sein als bei anderen Drehzahlen.
Die erforderliche Vorspannung als Funktion der Motordrehzahl kann experimentell
ermittelt werden. Die Vorspannkraft ist auch von der zu übertragenden Leistung
abhängig. Deshalb ist der dem Stellglied zuzuführende Stellgliedstrom eine Funktion des
dem Motor zugeführten Stroms Ein Teil des Motorstroms wird zur Beschleunigung des
Motorläufers verwendet. Dieser Teil des Motorstroms trägt nicht zur zu übertragenden
Leistung bei und ist deshalb vom Motorstrom abzuziehen. Wenn der Motorstrom nicht
auf diese Weise korrigiert wird, wird während der Beschleunigung eine zu starke
Vorspannkraft ausgeübt.
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Bei Verwendung eines Elektromagneten der E-I-Bauart als Stellglied hängt
die vom Stellglied für eine vergleichsweise kleine Bewegung zwischen Joch und Anker
zu erzeugende Vorspannkraft FStellglied wie folgt vom Stellgliedstrom IStellglied ab:
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FStellglied = C * IStellglied2
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worin C eine Konstante ist. Um in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Getriebes ein lineares Verhältnis zwischen dem Motorstrom und der Kraft FStellglied zu
erzielen, ist der Steuerkreis mit einer zwischen der Differentialschaltung und der
Additionsschaltung angeschlossenen Radizierschaltung zur Bestimmung der
Quadratwurzel des von der Differentialschaltung abgegebenen Signals versehen. Das Signal der
Differentialschaltung ist ein Maß für den jeweils maßgeblichen Motorstrom. Indem die
Quadratwurzel aus diesem Signal gezogen und dieses Signal anschließend dem Stellglied
zugeführt wird, wird ein lineares Verhältnis zwischen der Vorspannkraft und dem
Motorstrom erzielt.
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Das erfindungsgemäße Getriebe kann in zur präzisen Positionierung
und/oder präzisen Wegführung bestimmten Konstruktionen verwendet werden.
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Die Erfindung wird in der Folge unter Bezugnahme auf die Zeichnung
näher beschrieben, worin
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Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform des
Getriebes im Teillängsschnitt ist,
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Fig. 2 eine Seitenansicht einer praktischen Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Getriebes im Längsschnitt ist,
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Fig. 3 eine Vorderansicht des Getriebes von Fig. 2 ist,
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Fig. 4 eine Rückansicht des Getriebes von Fig. 2 ist,
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Fig. 5 das verwendete elektromagnetische Stellglied zeigt,
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Fig. 6 ein Detail des Stellglieds zeigt,
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Fig. 7 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Getriebes ist und
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Fig. 8 das Getriebe von Fig. 1 in Verbindung mit einem Blockschaltbild
zeigt.
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In Fig. 1 ist ein Getriebe 1 mit einem Elektromotor 3 mit einer
Motorwelle 5 dargestellt, an der ein Zahnrad 7 befestigt ist, das sich mit einem an einer
angetriebenen Abtriebswelle 11 angebrachten Zahnrad 9 im Eingriff befindet. Der
Elektromotor 3 kann ein Stellmotor sein. Eine Belastung der Abtriebswelle 11 ist mit
dem Bezugszeichen 13 gekennzeichnet. Die Drehlager des angetriebenen Zahnrads 9 mit
der Abtriebswelle 11 sind in einem feststehenden Gehäuse 15 angeordnet. Der
Stellmotor 3 ist mittels zweier als Querfedergelenk konstruierter Paare Parallelblattfedern 17
elastisch am Gehäuse 15 aufgehängt und um den auf der von den Schnittlinien der
Blattfedern 17 gebildeten virtuellen Schwenkachse gelegenen Drehpunkt P zum
Gehäuse 15 schwenkbar. Ein elektromagnetisches Stellglied 21 umfaßt ein am
Gehäuse 15 befestigtes Joch 23 mit einer Spule 25 und einen am Stellmotor 3 befestigten
Anker 27. Zur Ausübung einer Vorspannkraft auf die Zahnräder 7 und 9 übt ein
gesteuerter Strom durch die Spule 25 eine gesteuerte Anziehungskraft auf den
beweglichen Anker 27 aus, so daß der um den Drehpunkt P schwenkbare Stellmotor 3 und
damit das Zahnrad 7 auf der Motorwelle 5 mit einer gesteuerten Vorspannkraft in
Radialrichtung an das Zahnrad 9 angedrückt wird. Die Mittelinie der Motorwelle ist mit
dem Bezugszeichen 12 gekennzeichnet, während die Mittellinie der Abtriebswelle 11
mit S gekennzeichnet ist. T ist der Mittenabstand zwischen den beiden Mittellinien und
damit zwischen den Wellen. Die Steuerung der Vorspannkraft wird unter Bezugnahme
auf Fig. 8 in der Folge ausführlicher beschrieben.
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In Fig. 2, 3 und 4 ist eine praktische Bauform der Ausführungsform von
Fig. 1 dargestellt, in denen vergleichbare Teile mit den selben Bezugszeichen
gekennzeichnet sind.
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Nach Darstellung in Fig. 2 ist die Abtriebswelle 11 mittels Kugellagern 29
drehbar im Gehäuse 15 gelagert. Das Joch 23 des Stellglieds 21 mit der Spule 25 ist
deutlich sichtbar mit Schrauben 26 am Gehäuse befestigt. Der Anker 27 des
Stellglieds 21 ist mittels Schrauben 28 und 32 über einen Zwischenblock 31 und eine
Platte 33 fest mit dem Gehäuse 35 des Stellmotors 3 verbunden.
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Die Motorwelle 5 mit dem Läufer 37 ist mittels Kugellagern 39 im
Gehäuse 35 des Stellmotors 3 gelagert. Der Stellmotor ist mittels Blattfedern 17, die
mittels Schrauben 41 mit einem Ende am Gehäuse 15 und mit dem anderen Ende an der
Platte 33 aufgehängt sind, beweglich am Gehäuse 15 aufgehängt. Ein Meßwertwandler
für die Winkelstellung ist mit dem Bezugszeichen 43 gekennzeichnet.
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In Fig. 3 ist das elektromagnetische Stellglied 21 deutlich dargestellt. Aus
Fig. 4 sind die Lägen und Befestigungen der Blattfedern 17 ersichtlich.
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Fig. 5 zeigt das Stellglied 21 in der Form eines Elektromagneten in E-I-
Bauweise mit E-förmigem Joch 45 und I-förmigem Anker 47, wobei die Spule 25 auf
den Mittelsteg des Jochs 45 gewickelt ist und der Anker 47 durch einen Spalt vom Joch
getrennt ist. Der Spalt zwischen den beiden Teilen ist mit X gekennzeichnet. In Fig. 6
ist das kahle Joch 45 in Perspektivansicht dargestellt. Wenn Strom durch die Spule 25
geführt wird, ziehen die beiden Teile 45 und 47 einander an. Elektromagnete der E-I-
Bauart sind durch eine vergleichsweise hohe Kraftdichte gekennzeichnet.
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In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform eines Getriebes 51 mit einer
Parallelführung für die Motorwelle 5 parallel zur Abtriebswelle 11 schematisch
dargestellt. Hierzu ist der Stellmotor 3 zusammen mit dem Zahnrad 7 und dem
Anker 27 mittels zweier oder mehrerer paralleler Blattfedern 53 beweglich mit dem
Gehäuse 15 gekoppelt. Die Blattfedern sind am Gehäuse 15 und an einer am Motor 3
befestigten Platte 55 befestigt. Die weiteren Bauteile sind jenen der oben beschriebenen
Ausführungsform ähnlich und mit den selben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 8 wird jetzt die Steuerung der
zusammendrückenden Kraft (Vorspannkraft) mittels des Steuerkreises 60 beschrieben. Das
Getriebe ist mit demjenigen nach Darstellung in Fig. 1 identisch und wird deshalb nicht
im einzelnen beschrieben. Ein Verstärker für den Motor 3 ist mit dem Bezugszeichen 61
gekennzeichnet. Wenn eine Vorspannkraft als Funktion des Motorstroms erzielt werden
muß, muß der Motorstrom detektiert werden. Zur Messung des Motorstroms kann ein
von Firma Liaisons Électroniques Mécaniques LEM S.A. gelieferter LEM-Modul
LA25-NP verwendet werden. Der LEM-Modul 63 gibt ein dem Motorstrom
proportionales Steuersignal ab. Der LEM-Modul bietet den Vorteil, daß eine elektrische
Trennung zwischen dem Motorstrom und dem Steuerkreis verschafft wird. Wenn die
Vorspannung nur aufgrund des Motorstroms erzeugt wird, wird unter dynamischen
Bedingungen, unter denen eine gewisse Beschleunigung herrscht, da ein Teil des
Motorstroms zur Beschleunigung des Motorläufers dient, eine fehlerhafte Vorspannkraft
ausgeübt. Um dies zu vermeiden, wird in der Differentialschaltung 62 ein der
Läuferbeschleunigung proportionaler Teil vom erzeugten Steuersignal abgezogen. Die
Beschleunigung des Läufers wird von einer Beschleunigungsschätzeinheit 65 mit einer
gefilterten doppelten Differenzierschaltung geschätzt. Fig. 8 zeigt die
Lagrange-transformierte Gleichung einer Beschleunigungsschätzeinheit dieser Art im Modul 65. Die
Beschleunigung kann auch von einem Beschleunigungsüberwacher bestimmt werden.
Die Beschleunigungsschätzeinheit 65 erzeugt ein Signal, das eine Funktion der
Läuferbeschleunigung ist. Dieses Signal wird in der Differentialschaltung 62 vom Steuersignal
abgezogen. Mit 67 ist eine Radizierschaltung gekennzeichnet, deren Ausgangssignal die
Quadratwurzel des Eingangssignals ist. Eine Radizierschaltung dieser Art ist an sich aus
dem von Analog Devices Inc. veröffentlichten Linear Products Databook, April 1988,
S. 6-13 bis 6-21 bekannt. Hiermit soll ein lineares Verhältnis zwischen dem korrigierten
Motorstrom und der vom Stellglied erzeugten zusammendrückenden Kraft erzielt
werden. Zur Anpassung der zusammendrückenden Kraft an Zahnfehler der Zahnräder
wird die Drehzahl mittels einer Drehzahlschätzeinheit 69 mit einer gefilterten
Differenzierschaltung geschätzt. Fig. 8 zeigt die Lagrange-transformierte Gleichung einer
Drehzahlschätzeinheit dieser Art im Modul 69. Die Drehzahl kann auch von einem
Drehzahlüberwacher nach Beschreibung in "Practical Application of Second Order Observers to
Electromechanical Servo Systems" von J. Geerts und J. Scannel im "Journal A", Vol.
31, no. 3, September 1990 bestimmt werden. Die Läuferdrehzahl wird geschätzt, indem
das Lagesignal des Läufers differenziert und das differenzierte Signal anschließend
(tiefpaß-) gefiltert wird. Das Ausgangssignal der Drehzahlschätzeinheit 69 ist eine
Funktion der Motordrehzahl. Das Ausgangssignal wird einem Modul 71 zugeführt, in
dem ein empirisch ermitteltes Verhältnis zwischen der Drehzahl (Horizontalachse) und
der dieser Drehzahl zugeordneten Anpassung des Stellgliedstroms (Vertikalachse)
gespeichert ist. Zur Verhütung von Getriebeschwingungen mit einer Eigenfrequenz muß
die Vorspannung in den kritischen Drehzahlbereichen des Getriebes stärker sein als bei
anderen Drehzahlen. Bei dem verwendeten Getriebe 1 stellte sich heraus, daß das
Getriebe bei einer kritischen Drehzahl E in Resonanzschwingung geriet. Durch
Erzeugung einer höheren zusammendrückenden Kraft mittels des Stellglieds im Bereich
der Drehzahl E kann eine ausreichende Vorspannung zwischen den Zahnrädern
gewährleistet werden. Zur Verringerung der Eigenresonanz kann ein zum Beispiel aus
einer mit einem Gummizwischenstück am Motorgehäuse 35 montierten Masse
aufgebauter Schwingungsdämpfer verwendet werden. Die Masse und das Gummizwischenstück
werden so gewählt, daß das Ganze eine Resonanzfrequenz nahe der Drehzahl E hat.
Das vom Modul 71 erzeugte Signal wird von der Additionsschaltung 72 zum von der
Radizierschaltung 67 abgegebenen Signal addiert. Das Ausgangssignal der
Additionsschaltung
72 wird verstärkt und als ein Strom Iact dem Stellglied 21 zugeführt.
Daraufhin übt das Stellglied die richtige Vorspannkraft (zusammendrückende Kraft) aus.
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Versuche haben ergeben, daß die erfindungsgemäßen Maßnahmen zu
wesentlichen Verbesserungen gegenüber einem vergleichbaren Getriebe mit einer
konstant maximalen Vorspannkraft zum Beispiel von 50 N führen: erstens wurde eine
Erhöhung der Positioniergenauigkeit erzielt; das virtuelle Spiel bzw. die Hysterese
aufgrund von Reibung wurde halbiert; übrig blieb nur noch die durch die Motorlager
und Kohlebürsten bedingte Hysterese des Stellmotors. Die Winkelgenauigkeit der
Abtriebswelle wird im Vergleich zur Situation mit Spiel um einen Faktor 80 verbessert
(von 8 mrad auf 0,1 mrad gesenkt). Im Vergleich zur Situation mit einer konstanten
Vorspannkraft von 50 N wird in der Positioniergenauigkeit der Abtriebswelle eine
Verbesserung um einen Faktor 6 erzielt (Verringerung von 0,6 mrad auf 0,1 mrad).
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Erfindungsgemäße Getriebe können in mechanischen
Hochpräzisionsgeräten, in Verschiebemechanismen für zu untersuchende Proben in
Röntgenspektrometern, in Fertigungsmaschinen, Robotern, Positioniermechanismen aller Art und
überall dort verwendet werden, wo keine (getriebelosen) Achsmotoren zur Verfügung
stehen.