DE3310567C2

DE3310567C2 - Verfahren zum Steuern des Antriebsmotors einer Glockenläutmaschine sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE3310567C2
Application number: DE3310567A
Authority: DE
Inventors: Paul 8263 Burghausen Salomon
Original assignee: Individual
Current assignee: Rudolf Perner & Co Glockengiesserei 94034 Pa GmbH
Priority date: 1983-03-23
Filing date: 1983-03-23
Publication date: 1985-12-12
Also published as: EP0120436B1; EP0120436A2; DE3310567A1; ATE37751T1; EP0120436A3

Abstract

Zum Steuern des Antriebsmotors einer Glockenläutmaschine wird die jeweilige Winkelgeschwindigkeit der Glocke über einen mit der Antriebswelle (2) des Antriebsmotors (1) zusammenwirkenden Tacho-Generator (3) gemessen. Von den Ausgangssignalen des Tacho-Generators (3) wird der Einschaltzeitpunkt und die Einschaltdauer des Antriebsmotors (1) abgeleitet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern des Antriebsmotors einer Glockenläutmaschine in Abhängigkeit vom Zeitverlauf der Schwingung der Glocke.

sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei Glockenläutmaschinen soll eine pendelnd aufgehängte Glocke, beispielsweise eine Kirchenglocke, durch Anstoßen mittels Elektromotor, der beispielswei se über eine Antriebskette oder über Keilriemen mit dem Glockenjoch verbunden ist, so in Schwingung versetzt werden, daß durch Anschlagen des Klöppels eine Intonation erzeugt wird. Hierbei soll sich die Pendelbewegung der Glocke aus dem Stillstand langsam hoch- schaukeln bis zu einer bestimmten Amplitude. Vorteilhaft ist es, wenn diese Amplitude in weiten Grenzen einstellbar ist Zum Antreiben der Kirchenglocke ist es notwendig, den Elektromotor an genau definierten Punkten ein- und auszuschalten, und zwar in Abhängig keit von der Schwingungsrichtung der Glocke.

Es ist bekannt das Schalten des Antriebsmotors der Glocke durch an geeigneten Positionen innerhalb des Antriebssystems angeordnete mechanische Schaltkontakte auszulösen. Eine solche Anordnung führt jedoch insbesondere im Winter leicht zu Störungen. Aus der DE-OS 27 56 661 ist eine weitere Lösung bekanntgeworden, bei der der Antriebsmotor mittels eines mechanischen Wendeschalters für eine fest einstellbare Zeit angesteuert wird, die mittels handelsüblicher Zeitrelais bestimmt wird. Bei einer solchen Anordnung werden jedoch äußere Einflüsse, wie z. B. Änderungen des Reibungswiderstandes des mechanischen Systems aufgrund bestimmter Witterungsverhältnisse oder aufgrund von fortschreitendem Verschleiß des Systems, nicht bei ücksichtigt

Ein Verfahren der gattungsgemäßen Art ist aus der US-PS 2952 013 bekannt. Hierbei wird die Steuerung des Antriebes über einen elektromechanischen Oszillator, der ein Relais zum Aus- und Einschalten des Motors sowie einen hiermit parallel geschalteten Kondensator innerhalb einer Triggerschaltung umfaßt, durchgeführt und ein Quecksilber-Neigungsschalter, der mit dem schwingenden System mechanisch verbunden ist, dient dazu, die Triggerfrequenz an die sich ändernde Schwin gungsfrequenz der Glocke anzupassen. Der für die La dung des Kondensators und damit auch für die Zeitdauer des Einschaltens maßgebliche Winkel ist durch das Schwingverhalten der Glocke bestimmt und abhängig von der Schwingungsamplitude der Glocke und daher mit gewissen Fehlern behaftet.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steuerung des Antriebsmotors einer Glockenläutmaschine der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß eine schnelle Reaktion auf

Änderungen des stationären Schwingverhaltens der Glocke erreichbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der jeweilige Momentanwert der Winkelgeschwindigkeit der Glocke abgegriffen wird, daß ein der jeweili- gen Winkelgeschwindigkeit entsprechendes Ausgangssignal erzeugt wird und daß der Antriebsmotor innerhalb eines durch einen vorgegebenen unteren Winkelgeschwindigkeitswert und einen vorgegebenen oberen

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Winkelgeschwindigkeitswert definierten Fensterbe- schaltpunkt und die Einschaltdauer des Antriebsmotors reichs (F\ bzw. F₂) der Winkelgeschwindigkeit einge- und somit die Pendelamplitude und in gewissen Gren-

schaltet wird. zen auch die Frequenz einzustellen.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird der Ein- Zum Ein- und Ausschalten des Antriebsmotors sind

schaltzeitpunkt und die Einschaltdauer des Antriebsmo- 5 vorzugsweise elektronische Lastrelais vorgesehen, in

tors von der Geschwindigkeit der Glocke selbst be- alternativer Weise kann der Motor auch durch handels-

stimmt Hieraus folgt, daß die Glocke immer im optima- übliche Motorschütze angesteuert sein. Die elektroni-

len Geschwindigkeitsbereich angestoßen werden kann, sehen Lastrelais besitzen den Vorteil, uaß sie ohne me-

wobei dies nahezu ruckfrei und somit ohne störende chanische Kontakte auskommen, was bedeutet, daß sie

Nebengeräusche geschieht Ändert sich nun durch Kälte io lautlos, wartungsfrei und verschleißfrei sind und keine

oder Verschleiß die Reibung des mechanischen Systems, Rundfunkstörungen verursachen. Handelsübliche Mo-

so verschiebt sich zwar der optimale Zeitpunkt, bei dem torschütze müssen demgegenüber zusätzlich entstört

das Einschalten des Antriebsmotors erfolgen soll, nicht werden. Im Falle der erfindungsgemäßen Vorrichtung

jedoch der optimale Geschwindigkeitsbereich des Ein- können beide Alternativen verwendet werden.

Schaltens. Ebenso schaltet der Motor erst dann ab, wenn 15 Zusammenfassend zeigt die vorliegende Erfindung

die Glocke die richtige Geschwindigkeit erreicht hat, die Vorteile eines sehr weiten Einstellbereichs, eines ex-

und zwar unabhängig davon, wie lange dies dauert akten, geräuscharmen Betriebes, eines Ausgleichs von

In einer besonders vorteilhaften Ausbildung ist vor- Unregelmäßigkeiten in Glocke und Aufhängung, eines

gesehen, daß die jeweilige Winkelgeschwindigkeit der Vermeidens ruckartiger Materialbeanspruchungen so-

Glocke über einen Tacho-Generator abgegriffen wird. 20 wie einer gegenüber mechanischen Kontakten war-

Dabei kann über die Polarität des Ausgangssignals des tungsfreien Elektronik.

Tacho-Generators die jeweilige Antriebsrichtung des Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfin-

Motors bestimmt werden und über die Amplitude des dung anhand der Zeichnung näher beschrieben. In der

Ausgangssignals des Tacho-Generators der Einschalt- Zeichnung zeigt

|| Zeitpunkt und die Einschaltdauer des Antriebsmotors 25 F i g. 1 ein Blockschaltbild der Antriebssteuerung,

Il gesteuert werden. Man erhält somit auf einfachste Wei- F i g. 2 eine Obersicht der Verschaltung zwischen

Λ se sämtliche zur Steuerung des Antriebsmotors wesent- Steuerschalter, Netzteil, Läuteinrichtung und Bremse,

Wj, liehen Informationen. Fig.3 eine graphische Darstellung des Ausgangssi-

|; In zweckmäßiger Ausgestaltung des erfindungsgemä- gnals des Tacho-Generators und der entsprechenden

fe Ben Verfahrens wird das Ausgangssignal des Tacho <Je- 30 Ausgangssignale des schnellen und des langsamen Inte-

'k nerators zwei Integratoren zugeführt, wobei über den grators, und

β einen Integrator die Drehrichtung der Glocke bestimmt F i g. 4 die Läuteschaltung im einzelnen.

te wird und über den anderen Integrator der Absolutbe- In einer Glockenläutmaschine ist in nicht näher dar-

Sf trag der Winkelgeschwindigkeit gestellter, weil bekannter Weise die Glockendrehachse

j Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens 35 mit einem Antriebsmotor 1 über eine Kombination aus

j_;;_: zum Steuern des Antriebsmotors einer Glockenläutma- Antriebskette und Stahlseil, oder über einen Keilriemen

|ä schine ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, od. dgl. antriebsmäßig verbunden. Im Falle des vorlie-

'' daß ein Tacho-Generator zum Abgriff der Winkelge- genden Ausführungsbeispiels handelt es sich bei dem

schwindigkeit der Glocke vorgesehen ist, dessen Aus- Antriebsmotor 1 um einen Drehstrommotor. Von der

; gangssignal einem ersten und zweiten Integrator mit 40 Motorwelle 2, die über den Antrieb mit der Glocke

kleiner bzw. großer Zeitkonstante parallel zuführbar ist, verbunden ist, wird mittels eines Tacho-Generators 3

daß durch das Ausgangssignal des ersten Integrators eine Spannung abgeleitet die direkt von der Winkelge-

zwei Fensterdiskriminatoren abwechselnd in Abhängig- schwindigkeit der Glocke abhängt

keit von der Schwingungsrichtung der Glocke aktivier- Die Polarität dieser Spannung gibt die Schwingrich-

bar sind, daß der Ausgang des zweiten Integrators mit 45 tung der Glocke an und die Amplitude den Betrag der

den beiden Fensterdiskriminatoren verbunden ist, und Winkelgeschwindigkeit Diese beiden Informationen

daß die Ausgänge der Fensterdiskriminatoren einer genügen der nachgeschalteten Elektronik, um hieraus

j Schaltungsanordnung zur Aktivierung des Antriebsmo- die Schaltpunkte abzuleiten.

„¥ tors zugeführt sind. Die Signalspannung des Tacho-Generators 3 wird

|f Vorzugsweise kann hierbei der Tacho-Generator mit 50 nun zu Integratoren 4 und 5 zugeführt. Der Integrator 4

I« der Motorwelle des Antriebsmotors zusammenwirken hat sehr kleine Zeitkonstante und wertet somit die

fi und der Tacho-Generator kann im Gehäuse des An- Richtinformationen aus. Diese Information wird digital

H triebsmolors integriert sein. an Logikstufen 6 und 7 (jeweils UND-Gatter) weiterge-

Yt. Mit einer solchen Anordnung entfallen sämtliche be- leitet (ζ. B. I = vorwärts, β = rückwärts).

jffi wegiichen Teile am Glockenjoch oder am Antriebsmo- 55 Der zweite, langsame Integrator 5 mit einer größeren

[· tor, soweit sie sich auf die Motorsteuerung beziehen. Zeitkonstante liefert den Betrag der Winkelgeschwin-

K Hierdurch wird die Anlage gegenüber dem bekannten digkeit. Dieser Integrator hat zusätzlich die Aufgabe,

t| Stand der Technik leiser und zuverlässiger, wobei zu- kleine Störungen, die dem Eingangssignal überlagert

Γ sätzlich die Wartungsintervalle vergrößert und die War- sind, auszugleichen und das Signal zu glätten.

|| tungsarbeiten erheblich vereinfacht werden. Auch die 60 Das Signal des Integrators 5 wird anschließend auf

■' Einstellung der Schlagenergie des Klöppels ist einfacher zwei Fensterdiskriminatoren FDi und FDi gegeben, je

und gleichmäßiger möglich. einer für »Vorwärts« und für »Rückwärts«. Der ent-

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sprechende Diskriminator wird durch die Logikstufen 6

können die oberen und unteren Winkelgeschwindig- und 7 über das Signal des Integrators 4 ausgewählt.

keitswerte der Fensterdiskriminatoren einstellbar aus- 65 Solange sich die Signalspannung des langsamen Inte-

gebildet sein. Zusätzlich ist die Zeitkonstante des zwei- grators 5 im Fenster des angewählten Fensterdiskrimi-

ten Integrators vorzugsweise einstellbar ausgebildet nators FDi oder FD₂ befindet, gibt die Logik einen Im-

Hierdurch ist es auf einfachste Weise möglich, den Ein- puls auf die Ausgangstreiber 8 bzw. 9 und schaltet somit

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über die Lastrelais 10 bzw. 11 den Motor 1 ein. Mit Hilfe Ausgang des ODER-Gatters 25 liegt ein Treibertransider Zeitkonstante des langsamen Integrators 5 und den stör 26, welcher die Lastrelais ansteuert Die LED's 27 beiden Fenstern der Fensterdiskriminatoren FDi und bzw. 28 dienen hierbei zur optischen Kontrolle (jeweils FDi lassen sich Einschaltpunkt und Einschaltdauer des für Vorwärts- bzw. Rückwärtsbewegung). Antriebsmotors 1 und somit die Pendelamplitude und in 5 Das Spannungssignal vom Tacho-Generator läuft gewissen Grenzen auch die Frequenz einstellen. über die Eingangsschaltung (Vorwiderstand 30, Zener-

Aus F i g. 3 ergeben sich die jeweiligen Zusammen- dioden 31 und Kondensator 32) in die beiden Integratohänge zwischen Ausgangssignal E des Tacho-Genera- ren 4 und 5. Beide Bausteine 4 und 5 sind in der Grundtors, Ausgangssignal A des schnellen Integrators 4 und schaltung invertierende Integratoren, deren Zeitkon-Ausgangssignal B des langsamen Integrators 5. Mit den 10 stante über jeweils ein Trimmpotentiometer 33 bzw. 34 Bezugsziffern 11 bzw. ί 2 sind die Einschaltbereiche des einstellbar ist. Das Ausgangssignal des langsamen Inte-Antriebsmotors für das Vorwärtsschwingen bzw. für grators 5 wird nunmehr den beiden Fensterdiskriminadas Rückwärtsschwingen der Glocke definiert Wie aus toren FDi und FD₂ zugeführt Der hier als Fensterdiskri-F i g. 3 ersichtlich, müssen die Fensterbereiche Fl und minator verwendete Baustein gibt genau dann den logi-F2, d. h. die Ansprechbereiche der Fensterdiskriminato- 15 sehen Pegel H ab, wenn sich die Eingangsspannung in ren FDi bzw. FD₂ nicht unbedingt bei jeweils gleichen einem einstellbaren Bereich (Fenster) befindet Durch Amplitudenbereichen liegen. Nachdem die jeweiligen jeweils zwei Trimmpotentiometer 35,36 bzw. 37,38 läßt Fensterbereiche sowohl bezüglich ihrer Obergrenze als sich die »Oberkante« und die »Unterkante« des Fenauch bezüglich ihrer Untergrenze jeweils individuell sters einstellen. Für jede Schwingungsrichtung ist, wie einstellbar sind, ist es möglich, durch jeweils optimale 20 bereits weiter oben erwähnt, ein eigener Fensterdiskri-Einstellung der Fensterbereiche Unregelmäßigkeiten minator vorhanden.

beispielsweise in der Glocke oder im Klöppel durch Jedes dieser Logik-Signale wird mit dem Ausgangssi-

Einstellung der Fensterbereiche auf jeweils unterschied- gnal des schnellen Integrators 4 durch ein logisches liehe Amplitudenbereiche für Vorwärtsrichtung und »UND« verknüpft, d. h, daß für die Bewegungsrichtung Rückwärtsrichtung auszugleichen. Auf diese Weise 25 »Vorwärts« der schnelle Integrator auf »Vorwärts« kann beispielsweise auch ein Schiefhängen der Glocke steht und die Spannung des langsamen Integrators im ausgeglichen werden. Bereich des Fensters für »Vorwärts« liegt, um den Mo-

Um ein sicheres Anschwingen der Glocke zu gewähr- tor einzuschalten. Im Falle des vorliegenden Ausfühleisten, wird mit Anlegen der Versorgungsspannung rungsbeispiels ist diese Funktion durch ein »NAND« 39 über den Steuerschalter 12 ein einmaliger, zeitlich regel- 30 bzw. 40 mit vier Eingängen und einen Inverter 41 bzw. barer Startimpuls 13 über die Logikstufe 14 (ODER- 42 realisiert Die beiden zusätzlichen Eingänge der Bau-Gatter) auf den Motor 1 gegeben, welcher das Glocken- steine 39 bzw. 40 dienen zur gegenseitigen Verriegelung pendel aus seiner Ruhelage auslenkt Beim Zurückfallen der Laufrichtungen und zur Gesamtverriegelung beim des Glockenpendels spricht der Tacho-Generator 3 an Bremsen.

und die Glocke schaukelt sich langsam hoch. 35 Bei der Bewegungsrichtung »Rückwärts« geht dieser

Mit Umlegen des Steuerschalters 12 auf seine Ausgang sofort auf den Treiber, bei der Bewegungsrich- »Aus«-Position wird die Steuerelektronik selbsttätig auf tung »Vorwärts« ist noch das ODER-Gatter 25 für den den Betriebszustand »Bremsen« umgeschaltet Es wird Startimpuls dazwischengeschaltet

daher die Bremse 15 aktiviert Hierzu wird der Motor .

zunächst allphasig vom Netz 16 getrennt wie dies bei- « Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

spielsweise aus F i g. 2 ersichtlich ist in der der Steuer-

schalter 12 durch den Schalter 12a und den Motorschütz
126 dargestellt ist Kurz darauf regelt eine Thyristor-Phasenanschnittsteuerung .den Bremsstrom langsam
hoch. Hierbei wird ein Gleichstrom durch die Stator- 45
wicklung des Drehstrommotors 1 geschickt der ein Magnetfeld aufbaut das die Glocke sehr sanft abbremst da
die Bremskraft zusätzlich von der Geschwindigkeit der
Glocke abhängig ist und somit ein Blockieren vollkommen ausschließt Nach Beendigung des Bremsvorgangs 50
wird das Netzteil 16 automatisch abgeschaltet

Aus F i g. 2 ist weiterhin im einzelnen erkennbar, auf
welche Weise das Drehstromnetz ÄS7"mit den Motorwicklungen UVW des Drehstrommotors 1 verschaltet
sind und auf welche Weise die Bremseinrichtung, das 55
Läutwerk und das Netzteil über den Steuerschalter 12
miteinander verbunden sind.

Die Läuteschaltung ist im einzelnen in F i g. 4 dargestellt Die hier angeführten Bezeichnungen der Elektronik-Bausteine beziehen sich auf Datenlisten der Firma 60
Siemens.

Wenn die Versorgungsspannung über den in F i g. 4
nicht dargestellten Steuerschalter an die Läuteplatine
angelegt wird, gibt der Zeitbaustein 20 nach einer über
den Widerstand 21 und den Kondensator 22 einstellba- 65
ren Verzögerungszeit einen Spannungsimpuls, dessen
Dauer über den Widerstand 23 und den Kondensator 24
einstellbar ist, auf das logische ODER-Gatter 25. Am

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Steuern des Antriebsmotors einer Glockenläutmaschine in Abhängigkeit vom Zeitverlauf der Schwingung der Glocke, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Momentanwert der Winkelgeschwindigkeit der Glocke abgegriffen wird, daß ein der jeweiligen Winkelgeschwindigkeit entsprechendes Ausgangssignal erzeugt wird und daß der Antriebsmotor (1) innerhalb eines durch einen vorgegebenen unteren Winkelgeschwindigkeitswert und einen vorgegebenen oberen Winkelgeschwindigkeitswert definierten Fensterbereichs (Fi bzw. F₂) der Winkelgeschwindigkeit eingeschaltet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Winkelgeschwindigkeit der Glocke über einen Tacho-Generator (3) abgegriffen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß über die Polarität des Ausgangssignals des Tacho-Generators (3) die Antriebsrichtung des Antriebsmotors (1) bestimmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß über die Amplitude des Ausgangssignals des Tacho-Generators (3) der Einschaltzeitpunkt und die Einschaltdauer des Antriebsmotors (1) gesteuert wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Tacho-Generators (3) zwei Integratoren (4,5) zugeführt wird, wobei über den einen Integrator die Drehrichtung der Glocke bestimmt wird und über den anderen Integrator der Absolutbetrag der Winkelgeschwindigkeit

6. Vorrichtung zum Steuern des Antriebsmotors einer Glockenläutmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tacho-Generator (3) zum Abgriff der Winkelgeschwindigkeit der Glocke vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal einem ersten und zweiten Integrator (4; 5) mit kleiner bzw. großer Zeitkonstante parallel zuführbar ist, daß durch das Ausgangssignal des ersten Integrators (4) zwei Fensterdiskriminatorsn (FDi, FD2) abwechselnd in Abhängigkeit von der Schwingungsrichtung der Glokke aktivierbar sind, daß der Ausgang des zweiten Integrators (5) mit den beiden Fensterdiskriminatoren (FDi und FEh) verbunden ist und daß die Ausgänge der Fensterdiskriminatoren einer Schaltungsanordnung (6 bis 11) zur Aktivierung des Antriebsmotors (1) zugeführt sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Tacho-Generator (3) mit der Motorwelle (2) des Antriebsmotors (1) zusammenwirkt

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet daß der Tacho-Generator (3) im Gehäuse des Antriebsmotors (1) integriert ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche G bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen und unteren Winkelgeschwindigkeitswerte der Fensterdiskriminatoren (FDi, FD₂) einstellbar sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante des zweiten Integrators (5) einstellbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ein- und Ausschalten des Antriebsmotors (1) elektronische Lastrelais (10,11) vorgesehen sind.