APPARATUS FOR GENERATING A VOLTAGE CORRESPONDING TO THE DIRECTION AND SPEED OF ROTATION OF A D.C. DRIVE

Abstract: 1. A device for generating a voltage proportional to the speed of rotation of a d.c. drive, and which changes its symbol in dependence upon the direction of rotation of the drive, in particular for a main spindle drive of a machine tool, by means of a brushless, multiphase tachometer machine coupled to the drive, characterised by a first rectangular pulse former (2) connected to the stator windings of the tachometer machine, by a following frequency voltage transformer (4) and a reversal amplifier (5) connected to the frequency voltage transformer can be switched on or bypassed by electronic switches (61, 62), by a second rectangular pulse former (7) likewise connected to the stator windings (12), and by a phase sequence logic (8) connected following said rectangular pulse former (7), for the control of the electronic switches (61, 62).

Description: Einrichtung zum Erzeugen einer der Drehzahl und Drehrichtung eines Gleichstromantriebes proportionalen Spannung Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Erzeugen einer der Drehzahl und Drehrichtung eines Gleichstromantriebes proportionalen Spannung, insbesondere für einen Hauptspindelantrieb bei einer Werkzeugmaschine, mittels einer mit dem Antrieb gekuppelten Mehrphasen Techometermaschine, einem an die Statorwicklung angeschlossenen Gleichrichter und einer Auswertung der Phasenlage der Statorspannungen. Es ist bereits eine Drehzahlmessung mit gleichzeitiger Anzeige der Drehrichtung bekannt, bei der die aus einem Zweiphasengenerator mit Permanentmagnetrotor entnommenen Statorspannungen derart über Blindwiderstände auf ein Doppeldrehstrominstrument geschaltet werden, dass Ausschlagsrichtung und Amplitude des Instrumentes als Indiz für die vorgenannten Grössen dienen können (vgl. archiftechnisches Messen, Juni 1964, Seiten 121 bis 122). Diese Schaltungen haben sich bei hochgenauen Gleichstromantrieben, vor allem bei Werkzeugmaschinen - vermutlich wegen der diesem Verfahren innewohnenden Ungenauigkeit - nicht eingeführt. Hier werden nach wie vor im allgemeinen mit dem Motor gekuppelte Gleichstrom Tachometermaschinen benutzt, die vor allem von der War Standzeit/ho#t tung und Standzeit/oft mit Problemen behaftet sind, da Bürsten und Kommutatoren verschleissen. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Einrichtung der eingangs genannten Art, vor allem für Hauptspindelantriebe zu schaffen, mit der eine sehr präzise und einfache, verschleiss- und wartungsfreie Erfassung von Drehzahl und Drehrichtung mittels einer bürstenlosen Nehrphasen-Tachometermaschine möglich ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch einen an die Statorwicklungen angeschlossenen Rechteckimpulsformer, einen ihm nachgeschalteten Frequenzspannungswandler und eine an den Frequenzspannungswandler angeschlossenen, durch elektronische Schalter einschaltbaren oder umgehbaren Umkehrverstärker, einen zweiten, ebenfalls an die Statorwicklungen angeschlossenen Rechteckimpulsformer und eine ihm nachgeschaltete Phasenfolgelogik zur Ansteuerung der elektronischen Schalter gelöst. Um die Genauigkeit der Anordnung zu erhöhen, kann dabei zwischen Reckteckimpulsformer und Frequenzspannungswand ler noch eine Frequenzvervielfacher-Schaltung angeordnet werden. Anhand eines Ausfürrungsbeispieles sei die Erfindung näher erläutert; es zeigen: Figur 1 das Prinzipschaltbild der Anordnung und Figur 2 den mechanischen Aufbau. Über eine Konussteckverbindung 13 ist mit der Motorwelle 8 des nichtgezeigten Hauptspindelantriebes der Rotor 11 einer Drehstromtachometermaschine gekuppelt. Der Rotor 11 umfasst einen Permanentmagneten, der in den um 120 auseinanderliegenden vergossenen Statorwicklungen 12 drei um 1200 elektrisch verschobene Wechselspannungen induziert. Diese Wechselspannungen werden mittels eines Rechteckimpulsformers 2 durch jeweils Auswertung der Nulldurchgänge der Phasenwechselspannungen in entsprechende Rechteckimpulsfolgen umgesetzt. Diese Rechteckimpulsfolgen werden in einer Vervielfacherschaltung 3 vervielfacht, anschliessend wird aus diesen Impulszügen mittels eines Frequenzspannungswandlers 4 ein der Frequenz proportionales Spannungssignal erzeugt. Diese Spannung wird entweder über den elektrischen Schalter 62 - bei geöffnetem Schalter 61 - der elektronischen Schaltvorrichtung 6 direkt an den Ausgang der Einrichtung geführt oder - bei entgegengesetzter Drehrichtung durch Schliessen des elektronischen Schalters 61 und Öffnen des Schalters 62 über den Umkehrverstärker 5 an den Ausgang geführt. Zur Ansteuerung der elektronischen Schaltvorrichtung 6 werden zwei der Sinuswechselspannungen durch Erfassung der Nulldurchgänge in Rechteckimpulsfolgen mittels eines Rechteckimpulsformers 7 umgewandelt und einer Phasenfolgelogik 8 zugeführt, die aus der Phasenfolge der beiden Rechteckimpulsfolgen das Ansteuersignal für die Schalter 61, 62 bildet. Hierdurch kann am Ausgang der Einrichtung ein in der Drehrichtung und Drehzahl des Antriebes proportionales Signal zur Verfügung gestellt werden. Eine Phasenfolgelogik, mit der es möglich ist, aus zwei gegeneinander verschobenen Rechteckimpulsfolgen ein entsprechendes Signal für Vorwärts- und Rückwärtsdrehrichrichtung zu bilden, ist beispielsweise in der Siemens Zeitschrift Oktober 1960, Seite 669, insbesondere Bild 11, beschrieben. Wie aus dem Prinzipschaltbild ohne weiteres erkennbar, ist es nicht unbedingt erforderlich, einen zusätzlichen Rechteckimpulsformer 7 zu benutzen, sondern es ist auch möglich, gegebenenfalls die Rechteckimpulsfolge des Rechteckimpulsformers 2 auszunutzen. 3 Patentansprüche 2 Figuren

Claims: Patentansprüche 1. Einrichtung zum Erzeugen einer der Drehzahl und Drehrichtung eines Gleichstromantriebes proportionalen Spannung, insbesondere für einen Hauptspindelantrieb einer Werkzeugmaschine, mittels einer mit dem Antrieb gekuppelten bürstenlosen Mehrphasen-Tachometermaschine, einen an die Statorwicklung angeschlossenen Gleichrichter und einer Auswertung der Phasenlage der Statorspannungen, g e k e n n z e i c h n e t durch einen an die Stator wciklungen (12) angeschlossenen Rechteckimpulsformer (2), einen ihm nachgeschalteten Frequenzspannungswandler (4) und einen an den Frequenzspannungswandler angeschlossenen, durch elektronische Schalter (61, 62) einschaltbaren oder umgehbaren Umkehrverstärker (5), einen zweiten; ebenfalls an die Statorwicklungen (12) angeschlossenen Rechteckimpulsformer (7) und eine ihm nachgeschaltete Phasenfolgelogik (8) zur Ansteuerung der elektronischen Schalter (61, 62) 2. Einrichtung nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine zwischen Rechteckimpulsformer (2) und Frequenzspannungswandler (4) geschaltete Frequenzvervielfacherschaltung (3). 3. Einrichtung nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen Drehstromtacho (1) mit einem über eine Konussteckverbindung (13) auf die Antriebswelle (8) des Antriebes aufsteckbaren Rotor (11) mit Permanentmagnet und einer vergossenen Statorwicklung (12).

Inventors: BACHMANN, GERHARD, ZIMMERMANN, HORST
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1982
Main classification: G01P13
IPC codes: H02P29, G01P3, G01P13