DE1185890B

DE1185890B - Vorrichtung zum Schnellstart eines durch einen Synchronmotor angetriebenen Laufwerkes

Info

Publication number: DE1185890B
Application number: DEF36159A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Zahn
Original assignee: Fernseh GmbH
Current assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Priority date: 1962-03-01
Filing date: 1962-03-01
Publication date: 1965-01-21
Also published as: US3242765A

Description

Vorrichtung zum Schnellstart eines durch einen Synchronmotor angetriebenen Laufwerkes Bei vielen durch einen Synchronmotor angetriebenen Laufwerken, z. B. bei Kinomaschinen und insbesondere bei solchen zur Aufzeichnung oder Wiedergabe von Fernsehbildern, besteht der Wunsch nach einer möglichst raschen Beschleunigung des Laufwerkes vom Stillstand zum Synchronismus. Zum Beispiel wird ein Schnellstart innerhalb einer Zehntelsekunde oder weniger gewünscht. Das Einlaufen in die Synchrondrehzahl soll dabei möglichst ohne Pendelungen erfolgen.
Man hat bisher den Hochlauf des Synchronmotors durch Hilfsschaltungen herbeigeführt, etwa indem der Synchronmotor vermittels einer Hilfswicklung als Asynchronmotor geschaltet wird und diese Schaltung bei Erreichen der Synchrondrehzahl aufgehoben wird. Mit dieser Hilfssehaltung ist jedoch kein Schnellstart möglich, da die Leistung der in der Praxis verwendeten Motoren ein Hochfahren innerhalb weniger Perioden der Netzwechselspannung nicht erlaubt. Eine Lösung dieser Aufgabe wird besonders bei Fernsehfilmabtastem angestrebt, bei denen es nicht möglich ist, den Motor zum Antrieb des Laufwerkes von dem Laufwerk zu trennen und schon vor der Einblendung der Filmaufzeichnung auf Hochtouren zu bringen, da die in diesem Fall erforderlichen Kupplungen zwischen Motor und Laufwerk eine unbestimmte Phasenlage des Motors zu dem Laufwerk bedingen würde. Diese Unbestimmtheit der Phasenlage ist aber wegen der Forderung einer genauen Lage der Phase der den Motor antreibenden Wechselspannung bezüglich der Bildrücklaufzeit des Fernsehbildes nicht zulässig. Man hat schon zum Anwerfen schwerer Maschinen, z. B. Verbrennungsmotoren, Schwungmassen verwendet, die durch ein Antriebswerk und ein Getriebe auf hohe Touren gebracht und dann durch Schalten einer Kupplung mit Maschinen verbunden werden. Bei diesen Vorrichtungen kam es nicht auf eine Einstellung einer bestimmten Solldrehzahl in möglichst kurzer Zeit an. Eine präzise Einstellung der Solldrehzahl in einer möglichst kurzen Zeit wurde weder durchgeführt noch angestrebt.
Für den Schnellstart eines Tonbandlaufwerkes ist bereits eine Lösung vorgeschlagen worden, welche darin besteht, daß die Schwungmasse des Tonband- 4 gerätes mittels eines Hilfsmotors vor dem Start auf eine Solldrehzahl gebracht wird. Nach Erreichen der Solldrehzahl wird das Tonband straff an die Schwungmasse angelegt und hiernach der Hilfsmotor wieder von der Schwungmasse gelöst. Bei der Erfindung wird ein anderer Weg eingeschlagen.
Bei einer Vorrichtung zum Schnellstart eines durch einen Synchronmotor angetriebenen Laufwerkes, insbesondere eines Filmlaufwerkes, auf eine Solldrehzahl unter Verwendung eines Hilfsmotors und einer Schwungmasse wird erfindungsgemäß die Drehzahl des Hilfsmotors sowie das Trägheitsmoment der Schwungmasse einschließlich des Hilfsmotors so gewählt, daß beim Verkuppeln von Schwungmasse und Antriebswelle des Laufwerkes mittels einer elektromagnetischen Kupplung das Laufwerk vom Stillstand auf die Solldrehzahl beschleunigt und die Schwungmasse auf die Solldrehzahl abgebremst wird. Durch diese Maßnahmen ergibt sich der Vorteil, daß das Laufwerk durch ein Schaltsignal in Bruchteilen von Sekunden auf die Solldrehzahl gebracht wird, ohne daß dabei ein Pendeln auftritt. Bei Filmlaufwerken für Fernsehstudios wird der besondere Gewinn erhalten, daß die Phasenlage des Synchronmotors relativ zu den Bildabschnitten beim Schnellstart nicht geändert wird, da der zum Laufwerk gehörende Synchronmotor mit beschleunigt wird. Man kann daher mit der erfindungsgemäßen Schnellstartvorrichtung eine Einblendung einer Filmsendung in eine Lifesendung ohne merkliche Störung vornehmen.
Der Hilfsmotor kann von sehr geringer Leistung sein und während der Schaltbereitschaft ständig erregt bleiben. Die elektrische schaltbare Kupplung, z. B. eine Scheibenkupplung, kann durch ein von einer den Ablauf der Sendung steuernden Vorrichtung erzeugtes Signal betätigt werden.
Die Maßnahme der Verwendung einer angepaßten Schwungenergie sichert den störungsfreien Einlauf in die Solldrehzahl. Bei Verwendung einer unangepaßten Energie der Schwungmasse kann hingegen der Fall eintreten, daß die Solldrehzahl zunächst überschritten und danach unter Pendelungen oder schleichendem Einlauf erreicht wird, was eine nicht zulässige Störung des Betriebes darstellen würde. Man könnte diesen Nachteil zwar durch Steuerung der Kupplungskraft beseitigen, was jedoch zu einer umständlichen und störanfälligen Konstruktion füh- ren würde.
Die erforderliche Drehzahl e) oder das Trägheitsmoment J der Schwungmasse kann man auf folgende Weise berechnen, wobei zunächst die Antriebskraft des Filmlaufwerkes und die während des Kupplungsvorgangs erzeugte Wärme vernachlässigt sind. Es sei JAf das Trägheitsmoment des Filmlaufwerkes einschließlich des Synchronmotors und Js dasjenige der Schwungmasse einschließlich des Hilfsmotors. Die Solldrehzahl betrage 1500 U/min, die Drehzahl des Anwurfmotors 2700 U/min, das Trägheitsmoment Jm des Filmlaufwerkes 24 [cm g sec-2]. Betrachtet man die Trägheitsmomente als Massen mm und ms, so 0 lt nach dem Impulssatz für unelastischen Stoß so daß ist. Bei der obigen Rechnung wurden der Einfluß der in der Kupplung verbrauchten Reibungswärine sowie die Antriebskraft des Motors für das Filmlaufwerk nicht berücksichtigt. In einer verfeinerten Rechnung kann man zeigen, daß die umgesetzte Wärme je nach der Größe und Geschwindigkeit der Schwungmasse verschieden ist. Wenn also der Kupplungsvorgang und damit der Verlauf der Bremskraft nicht eindeutig definiert ist, so kann eine Schwankung der Endgeschwindigkeit eintreten. Diese Schwankung wird aber dann am kleinsten, wenn gerade die Hälfte der kinetischen Energie der Schwungmasse in Wärme umgesetzt wird. In diesem Fall ist fs gleich Jm und ois gleich 2 a),u.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine Einrichtung zur Beschleunigung des Filmlaufwerkes, F i g. 2 eine Schaltung zur Betätigung der elektromagnetischen Kupplung, F i g. 3 ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs des Stromes in der Spulenwicklung der Kupplung.
In Fig. 1 ist 1 der Anwurfmotor, welcher über einen Flansch 2 elastisch mit der Schwungmasse 3 verbunden ist, die mit Hilfe eines Kugellagers 4 auf einer Welle 5 gelagert ist. Die Welle 5 ist zugleich Antriebswelle des nicht gezeigten, sich auf der linken Seite der Zeichnung befindenden Filmlaufwerkes einschließlich des Synchronmotors. Mit dieser Welle ist eine Kupplungsscheibe 6 verbunden, die mit Hilfe eines Elektromagneten 7 mit Polschuhen 8 mittels des mit der Kupplungsscheibe verbundenen Ankers 9 an die Schwungmasse 3 angepreßt werden kann. Da die Kupplungsscheibe in einer Nut der Welle 5 verschiebbar befestigt ist, wird mit der Kupplungsscheibe auch die Welle 5 und damit das Filmlaufwerk mitgenommen. Der Elektromagnet 7 ist am Gehäuse mittels Schrauben 10 festgeschraubt. Bei Anlegen einer elektrischen Spannung an die Wicklung des Elektromagneten erfolgt daher eine reibende Mitnahme der Kupplungsscheibe 6.
Die bisher gezeigte Anordnung kann in mancherlei Weise variiert werden, ohne daß dabei von der Erfindung abgegangen wird. Zum Beispiel kann der Motor 1 statt unmittelbar durch dieselbe Achse auch mittels eines Getriebes mit der Schwungmasse verbunden sein. Die Schaltung der Kopplung kann durch- einen Impuls mit abklingender Amplitude vorgenommen werden, wobei die Kupplung bei Unter schreiten einer bestimmten Amplitude gelöst wird. Die Lösung der Kupplung, welche dem Zweck dient, daß nach Erreichen der Solldrehzahl des Filmlaufwerkes eine Beeinflussung der Drehzahl durch den Anwurfmotor 1 vermieden wird, wird durch eine Feder 11 unterstützt, die mit einer gewissen unterhalb des Anpreßdrucks der Kupplung liegenden Kraft die Kupplungsscheibe von der Schwungmasse abhebt.
Zur Betätigung der Kupplung kann eine Schaltung gemäß F i g. 2 verwendet werden. In dieser Schaltung ist 12 die Wicklung des Kupplungsmagneten 7. Mit dem Pfeil 13 ist der bewegliche Anker des Kupplungsmagneten angedeutet, der mechansich mit der Rückholfeder 11 verbunden ist. Die Wicklung 12 wird von einer Speisespannung von z. B. 40 Volt erregt, die über einen Widerstand R von z. B. 3,5 k9 in einem Kondensator C von z. B. 2000 liF eingespeist wird. Ferner befindet sich im Stromkreis der Spule 12 ein Schalter 14, der mechanisch oder über ein Relais mit der Starttaste für den Projektormotor gekoppelt sein kann. Wenn dieser Schalter 14 geschlossen wird, so wird der Kondensator C über die Spule entladen und ein magnetisches Feld erzeugt, das den Anker 9 kräftig anzieht. Da aber der Widerstand R gegen den Widerstand der Spule groß ist, so nimmt der Strom in der Spule relativ rasch nach einer Exponentialfunktion ab (F i g. 3), um schließlich einen Betrag zu erreichen, bei dem die Kupplung durch die Rückholfeder 11 gelöst wird. Diese Zeit to bis zur Lösung der Kupplung muß etwas größer sein als diejenige, während der die Schwungmasse das Laufwerk auf die vorgeschriebene Solldrehzahl gebracht hat, aber wiederum nicht so groß, daß nennenswerte Energie von dem Anwurfmotor an das Laufwerk übertragen wird. Bei einem Versuchsmodell konnte das Verhältnis der Leistung des Anwurfmotors zu der des Antriebsmotors für das Laufwerk auf 1: 25 gehalten werden. Nach dem Lösen der Kupplung sinkt der Strom J durch die Spulenwicklung auf den durch den Vorwiderstand R bestimmten Wert J.

Claims

Patentansprüche. 1. Vorrichtung zum Schnellstart eines durch einen Synchronmotor angetriebenen Laufwerkes, insbesondere eines Filmlaufwerkes, auf eine Solldrehzahl unter Verwendung eines Hilfsmotors und einer Schwungmasse, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Hilfsmotors (1) sowie das Trägheitsmoment der Schwungmasse (3) einschließlich des Hilfsmoters (1) so gewählt sind, daß beim Verkuppeln von Schwungmasse (3) und Antriebswelle (5) des Laufwerkes mittels einer elektromagnetischen Kupplung (6,7,8,9) das Laufwerk vom Stillstand auf die Solldrehzahl beschleunigt und die Schwungmasse (3) auf die Solldrehzahl abgebremst wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägheitsmornent der Schwungmasse (3) einschließlich Hilfsmotor (1) gleich dem des Laufwerkes einschließlich Triebwerk ist und daß die Ruhedrehzahl der Schwungmasse doppelt so groß wie die Solldrehzahl ist. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung von einem abklingenden elektrischen Impuls vorübergehend eingeschaltet wird. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckfeder (11) zum Abheben der Kupplung nach Erzielung des Gleichlaufs bei Absinken der Impulsamplitude vorgesehen ist. 5. Schaltung für eine Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4 zur Erzeugung eines abklingenden elektrischen Impulses, gekennzeichnet durch einen von einer Gleichspannungsquelle über einen Widerstand (R) aufgeladenen und durch Schließen eines Schalters (14) über die Wicklung (12) der elektromagnetischen Kupplung (9) entladenen Kondensator (C).