DE7218746U - DEVICE FOR FORMATION OF THE SUM OR DIFFERENCE OF THE SPEEDS OF TWO SHAFTS - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bildung der Summe oder Differenz der Drehzahlen zweier Wellen.The invention relates to a device for forming the sum or difference of the speeds of two shafts.

Die Ausführung der Summen- oder Differenzbildung als mathematische Operation kann mit mechanischen, elektrischen oder elektronischen Anordnungen ausgeführt werden. Mechanische Anordnungen wie Differentiale haben den Nachteil der mechanischen Kopplung zwischen beiden Wellen sowie den Nachteil, daß das Differential bei hohen Drehzahlen der beiden Wellen gut ausgewuchtet sein muß sowie eine sehr gute Ausrichtung der beiden Wellen erfordert. Elektrische Anordnungen sind bei extremen Anforderungen an die Summen- oder Differenzbildung nicht genau genug; rein elektronische Anordnungen werden unter denselben Voraussetzungen sehr aufwendig und teuer.The formation of the sum or difference as a mathematical operation can be carried out with mechanical, electrical or electronic arrangements. Mechanical arrangements such as differentials have the disadvantage of mechanical coupling between the two shafts and the disadvantage that the differential must be well balanced at high speeds of the two shafts and requires a very good alignment of the two shafts. In the case of extreme demands on the formation of sums or differences, electrical arrangements are not precise enough; Purely electronic arrangements are very complex and expensive under the same conditions.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, welche die genannten Nachteile nicht aufweist, einfach und schnell aufzubauen und dem jeweiligen Verwendungszweck leicht anzupassen ist.The object of the invention is to create a device which does not have the disadvantages mentioned, is simple and quick to assemble and can be easily adapted to the respective purpose.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine erste Welle ein optisches Koppelglied nach Art einer Lichtschranke - bestehend aus einem emittierenden und einem aufnehmenden Element - trägt oder mit ihm drehfest verbunden ist und daß eine zweite Welle eine Unterbrecherscheibe mit gleichmäßig über den Umfang verteilten Aussparungen zur taktweisen Unterbrechung der Schranke aufweist.This object is achieved according to the invention in that a first shaft an optical coupling element in the manner of a light barrier - consisting of an emitting and a receiving element - carries or is non-rotatably connected to it and that a second shaft is an interrupter disk with recesses evenly distributed over the circumference having cyclical interruption of the barrier.

Mit einer derartigen Vorrichtung kann die Summe oder Differenz der Drehzahlen bestimmt werden, je nachdem, ob sich die beiden Wellen gegensinnig oder gleichsinnig drehen.With such a device, the sum or difference the speeds can be determined depending on whether the two shafts rotate in opposite directions or in the same direction.

Außer über den Betrag der Summen- oder Differenzdrehzahl bzw. -frequenz ist erfindungsgemäß auch eine Aussage über deren Richtung möglich, wenn die erste Welle zwei optische Koppelglieder aufweist, welche so zueinander angeordnet sind, daß die durch die Unterbrechung der Lichtstrahlen der beiden Schranken entstehenden beiden Impulsreihen um etwa 90° phasenverschoben sind. In diesem Fall läßt sich feststellen, ob sich die Unterbrecherscheibe schneller oder langsamer dreht als die Schranke, vorausgesetzt, die Drehrichtungen sind bekannt.In addition to the amount of the sum or difference speed or frequency, a statement about its direction is also possible according to the invention if the first shaft has two optical coupling elements which are arranged in such a way that the two resulting from the interruption of the light beams of the two barriers Pulse series are out of phase by about 90 °. In this case it can be determined whether the interrupter disc rotates faster or slower than the barrier, provided the directions of rotation are known.

In den meisten Fällen, z.B. bei Regelungsaufgaben wird die Angabe von Betrag und Richtung der Differenz (weniger oft der Summe) der beiden Drehzahlen genügen.In most cases, e.g. for control tasks, it is sufficient to specify the amount and direction of the difference (less often the sum) of the two speeds.

Soll darüber hinaus die Drehzahl einer Welle ermittelt bzw. geregelt werden, so ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß ein stationäres Koppelglied so angeordnet ist, daß damit in Verbindung mit der Unterbrecherscheibe auf der zweiten Welle oder einer entsprechenden Unterbrecherscheibe auf der ersten Welle die Drehzahl der ersten oder zweiten Welle feststellbar ist.If, in addition, the speed of a shaft is to be determined or controlled, the invention provides that a stationary coupling member is arranged so that in connection with the interrupter disk on the second shaft or a corresponding interrupter disk on the first shaft, the speed of the first or second wave can be determined.

Gegebenenfalls kann es auch erforderlich sein, Einrichtungen zur Ermittlung der Drehrichtung der ersten und/oder zweiten Welle vorzusehen.It may also be necessary to provide devices for determining the direction of rotation of the first and / or second shaft.

Erfindungsgemäß erfolgt die Energiezufuhr sowie die Impulsabnahme über Schleifringe und Bürsten.According to the invention, the energy is supplied and the pulse is picked up via slip rings and brushes.

Nach der Erfindung können außer optischen Koppelgliedern auch solche mit magnetischen Bauelementen oder mit induktiven Bauelementen, basierend auf der Trägerfrequenztechnik, mit gleichem Erfolg angewendet werden.According to the invention, in addition to optical coupling elements, those with magnetic components or with inductive components, based on carrier frequency technology, can be used with equal success.

Die Vorrichtung nach der Erfindung eignet sich besonders für den Einsatz bei der Läuferfrequenzsteuerung von umrichtergespeisten Asynchronmaschinen. Vor allem bei hochtourigen Asynchronmaschinen mit gutem Wirkungsgrad ist der Einsatz sehr vorteilhaft, da damit eine vollständige Entkopplung zwischen dem schnelldrehenden Läufer und dem sehr langsam sich drehenden optischen bzw. magnetischen oder induktiven Koppelelement vorliegt. Guter Wirkungsgrad bei der Asynchronmaschine ist verbunden mit kleiner Läuferfrequenz. Bei der Schlupffrequenzsteuerung muß diese Läuferfrequenz zur Drehfrequenz so addiert werden, daß bei entsprechender Wahl der Zähnezahl die Ausgangsfrequenz als Ständerfrequenz direkt in den Umrichter eingespeist werden kann. Da Drehfrequenz und Läuferfrequenz um Faktoren von 100 bis 1000 auseinanderliegen können, ist ein Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung von besonderem Vorteil.The device according to the invention is particularly suitable for use in the rotor frequency control of converter-fed asynchronous machines. Its use is particularly advantageous in high-speed asynchronous machines with a high degree of efficiency, since this results in a complete decoupling between the rapidly rotating rotor and the very slowly rotating optical, magnetic or inductive coupling element. Asynchronous machines have good efficiency combined with a low rotor frequency. In the case of the slip frequency control, this rotor frequency must be added to the rotational frequency in such a way that the output frequency can be fed directly into the converter as a stator frequency if the number of teeth is selected accordingly. Since the rotational frequency and the rotor frequency can differ by factors of 100 to 1000, the use of the device according to the invention is of particular advantage.

Weitere Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung liegen z.B. bei Mehrmotorenantrieb von Elektrofahrzeugen als elektrisches Differential sowie bei der Steuerung von Synchronmotoren, welche mit definierten, aber unterschiedlichen und nahe beieinanderliegenden Drehzahlen betrieben werden, wie z.B. bei manchen Walzenstraßen.Further possible applications of the invention are, for example, in multi-motor drive of electric vehicles as an electrical differential and in the control of synchronous motors which are operated at defined but different and closely spaced speeds, such as in some roller mills.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.An exemplary embodiment of the invention is shown schematically in the drawing.

Auf einer Welle 1 sitzt eine Zahnscheibe 2 mit nach Art eines Tellerrades angeordneten Zähnen. Gleichzeitig zur Welle 1, ist eine Welle 3 angeordnet. Mit dieser ist eine Scheibe 4 verbundden, auf welcher ein optisches Koppelelement 5 sitzt. Mit der Welle 3 fest verbunden sind auch Schleifringe 6, mit welchen Bürsten 7 Kontakt haben, die im nicht gezeichneten Gehäuse fest gelagert und mit Zuleitungen versehen sind.A toothed disk 2 with teeth arranged in the manner of a ring gear is seated on a shaft 1. At the same time as the shaft 1, a shaft 3 is arranged. A disk 4 is connected to this, on which an optical coupling element 5 sits. Fixedly connected to the shaft 3 are also slip rings 6, with which brushes 7 are in contact, which are fixedly mounted in the housing (not shown) and provided with feed lines.

Das optische Koppelelement 5, bestehend aus einem Licht emittierenden
<NichtLesbar>
The optical coupling element 5, consisting of a light-emitting
<nonreadable>

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Bildung der Summe oder Differenz der Drehzahlen zweier Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Welle (3) ein optisches Koppelglied (5) nach Art einer Lichtschranke - bestehend aus einem emittierenden und einem aufnehmenden Element - trägt oder mit ihm drehfest verbunden ist und daß eine zweite Welle (1) eine Unterbrecherscheibe (2) mit gleichmäßig über den Umfang verteilten Aussparungen zur teilweisen Unterbrechung der Schranke aufweist.1. A device for forming the sum or difference of the speeds of two shafts, characterized in that a first shaft (3) an optical coupling member (5) in the manner of a light barrier - consisting of an emitting and a receiving element - carries or rotatably connected to it and that a second shaft (1) has a breaker disc (2) with recesses evenly distributed over the circumference for partial interruption of the barrier. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Welle (3) zwei optische Koppelglieder (5) aufweist, welche so zueinander angeordnet sind, daß die Welle die Unterbrechung der Lichtstrahlen der beiden Schranken entstehenden beiden Impulsreihen um etwa 90° phasenverschoben sind.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the first shaft (3) has two optical coupling members (5) which are arranged to one another so that the wave, the interruption of the light beams of the two barriers resulting two pulse series are phase-shifted by about 90 ° . 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein stationäres Koppelglied so angeordnet ist, daß damit in Verbindung mit der Unterbrecherscheibe (2) auf der zweiten Welle (1) oder einer entsprechenden Unterbrecherscheibe auf der ersten Welle (3) die Drehzahl der ersten oder zweiten Welle feststellbar ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that a stationary coupling member is arranged so that in connection with the interrupter disk (2) on the second shaft (1) or a corresponding interrupter disk on the first shaft (3) the speed the first or second shaft can be determined. 4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiezufuhr sowie die Impulsabnahme über Schleifringe (6) und Bürsten (7) erfolgt.4. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the energy supply and the pulse take-off takes place via slip rings (6) and brushes (7).