Motorischer Stehantrieb für elektrische Steuergeräte, insbesondere für Fahrschalter von Triebfahrzeugen Die Erfindung betrifft einen motorischen Stellen trieb für elektrische Steuergeräte, insbesondere für Fahrschalter von Triebfahrzeugen. Mit zwei Motoren arbeitende Stellentriebe sind bereits bekannt, z. B. für Kran-, Geschützsteuerungen u. a. Auch für den Antrieb von Nockenschaltern wurde schon ein Zwei motorenantrieb verwendet. Bei diesem wurde durch Verändern der Erregung oder der Ankerspannung der beiden Motoren bei der Drehzahlbildung die Dif ferentialwirkung z. B. in Abhängigkeit vom Fahrmo- torstrom ausgenutzt.
Ein grosser Drehzahlbereich, wie er bei Nockenschaltgeräten wünschenswert ist, bei gleichzeitig hohem Drehmoment für Antreiben und Abbremsen des Steuergeräts ist hierbei nicht er reichbar. Die zum Verstellen von Steuergeräten ins besondere für Fahrschalter von Triebfahrzeugen ver wendeter Stellmotoren, insbesondere Gleichstromne- benschlussmotoren, sind verhältnismässig klein und haben in der Regel nur eine Dauerleistumg von 20 bis 50 Watt. Nachteilig dabei ist, dass sich ihre Dreh zahl bekanntlich nur in verhältnismässig engen Gren-. zen regeln lässt.
Dabei erfolgt die Drehzahlregelung durch Verändern der Motorspannung, Verändern des Stromes der Erregerwicklung oder auch in der soge- nannten Meyer-Schaltung mit Anker-, Vor- und Parallelwiderständen.
Die Ursache hierfür ist in dem relativ hohen Ankerwiderstand solcher Kleinmoto ren, in den betriebsmässig unvermeidlichen Anker- spannungsschwankungen ( 25 %), sowie in der stark schwankenden Last, wie sie beim Verstellen eines Schaltgerätes auftritt, zu suchen.
Wird beispielsweise zwecks Erzielung einer niedrigen Drehzahl bei Un terspannung ein zusätzlicher Widerstand in den An kerkreis eingeschaltet, dann besteht einerseits die Ge fahr des Hängenbleibens des Antriebs an einem Lastpunkt und andererseits stellt sich bei überspan- nung und Betrieb zusätzlichen Ankerwiderstand im Falle der Erzielung einer hohen Drehzahl an Punkten geringer Last eine hohe Drehzahl ein.
Ausser den vorgenannten Forderungen wird von Stellmotoren weiterhin verlangt, dass sie, um den Nachlaufwinkel am angetriebenen Gerät möglichst klein halten kön nen, raschestens, beispielsweise durch elektrische Abbremsung zum Stillstand gebracht werden können.
Da der Nachlauf der Motoren aber stark von der jeweiligen Drehzahl mit der der Abbremsungsvor- gang beginnt, ehh än@gig isst" ist es zweckmässig, den Abbremisvorgang von einer niedrigen Drehzahl aus beginnnen zu lassen" d. h. ein evtl. Schnellgang muss kurz vorher abgeschaltet werden..
Nun fassen sich aber erfahrungsgemäss aus ,den vorgenunn@ben Grüniden Stellmotoren, bezogen auf Nenndrehmoment und Nennspannung, mit den oben aude;gebenen Mitteln praktisch nur' in einem engen von höchstens 1:2 !b,etrieib:
smässi@g sicher ,betreiben und da bei müssen noch erhebliche Drehzahl-,und Drehmo- mentschwankungen in Kauf genommene werden. Ein solch enger Drehzahlbereich ist aber bei vielen Steu eraufgaben, vor allem beispielsweise bei der Steue rung von Fahrschaltern für Triebfahrzeuge nicht aus reichend und es ist demgegenüber ein weit grösserer Drehzahlbereich von mindestens etwa 1:4 anzustre ben, wobei eine kleine Drehzahl als Grunddrehzahl für normal verlaufende Schaltvorgänge und als Ein laufdrehzahl beim Anhalten gefordert wird und eine hohe Verstellgeschwindigkeit, die ein Mehrfaches der Grunddrehzahl beträgt, für bestimmte Schaltvor gänge, z.
B. für das Rückschelten von Fahr- in den Bremsbereich verlangt wird, wozu eine vierreal so hohe Verstellgeschwindigkeit wie beim normalen Aufschalten beim Fahren notwendig ist.
AAgabe der Erfindung ist es, einen Zwelmotoren- antrieb für elektrische Steuergeräte anzugeben, bei dem die vorgenannten Nachteile vermieden sind und der selbst bei grossen Lastschwankungen und bei den im Betrieb auftretenden unvermeidlichen Spannungs schwankungen von etwa 25 % die geforderte Dreh zahlgrenze nicht nur betriebssicher einzustellen ge stattet, sondern auch noch mit kleinstem Auslaufwin kel zum Halten gebracht werden kann.
Gemäss der Erfindung erreicht man dieses Ziel bei einem motorischen Stellentrieb für elektrische Steuergeräte, insbesondere für Fahrschalter von Triebfahrzeugen mit festen ungeregelten Drehzahl stufen dadurch, dass ein als Additionsgetriebe wir kendes Differentialgetriebe mit zwei Stellmotoren zusammenarbeitet, und Mittel vorhanden sind, um für kleinere Verstellgeschwindigkeiten des Gerätes und zum Einlaufen in vorgegebene Stellungen einen Motor allein und für grössere Verstellgeschwindig- keiten der andere Motor zusätzlich in Betrieb zuset zen.
Dabei können die beiden Motoren mit gleichen oder verschiedenen Leistungen und Nenndrehzahl ausgeführt und evtl. zwischen den Motoren und dem Additionsgetriebe zusätzlich vorgesehene Zwischen getriebe können mit gleichen oder unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen ausgeführt sein. Dadurch, dass z.
B. jeder der beiden Motoren mit festen Dreh zahlen bei voller Erregung während der Betriebsbe reitschaft betrieben wird, wobei das volle Feld als Dauerfeld ausgeführt ist, ist bereits bei Beginn des Anfahr- und Bremsvorganges das Feld in voller Stärke vorhanden. Den Anfahr- und Bremsvorgang kann man besonders rasch einsetzen lassen, wenn man die Stellmotoren nicht mehr, wie üblich, mittels Auf- und Abschützen, sondern transistorisch ge steuert ein- und ausschaltet bzw. abbremst.
Auf diese Weise gelingt es, insbesondere den Auslaufwinkel beim Abbremsen besonders klein zu halten, weil da durch die bei Schützsteuerungen unvermeidlichen Eigenzeiten der Schütze in Wegfall kommen.
Selbst- verständlich können Dur Erreichugg klennstmöglich.er Auslaufwinkel auch Sonderstellmotoren mit kleinst- möglichem Schwungmoment und kleinstmöglichem Ankerwiderstand verwendet werden. Wenn die bei den Stellmotoren des Antriebs gleichzeitig arbeiten, dann ergibt sich als Antriebsdrehzahl des Getriebes die Summe bzw. die Differenz der beiden Motoren unter Berücksichtigung der dazwischen liegenden Übersetzung.
Je nachdem der eine oder andere Motor in Betrieb ist oder die Motoren gleich- oder gegensin nig geschaltet werden, ergeben sich verschiedene Drehzahlen, ohne dass eine Lastabhängigkeit durch diese Drehzahländerung vorhanden ist. Mit dem an gegebenen Antrieb kann man also ohne weiteres im Langsamgang anhalten und so den Nachlauf klein halten.
Die Zeichnung zeigt einen beispielsweisen Zwei motorenantrieb nach der Erfindung in schematischer Darstellung. Mit 1 ist das anzutreibende Schaltgerät angedeutet, das von den beiden Motoren 2 und 3 an- getrieben wird. Jeder dieser Motoren arbeitet im Ausführungsbeispiel ;auf ein. Zwischengetriebe 4 bzw.
5 und diese wieder arbeiten auf die beiden Tellerrä der 6 bzw. 7 eines Differentialgetriebes 8, dessen Sonnenrad 9 mit einem Zahnrad 10 verbunden ist, das im Ausführungsbeispiel auf der Welle des Getrie bes 5 drehbar gelagert ist und,das mit einem auf der Schaltgerätewelle 11 sitzenden Zahnrad 12 kämmt.
Der Antrieb wirkt auf Grund der beiden motorischen Einsgänge sowohl @additiv .als .auch -subttrraktiv. Die Nenndrehzahlen der beiden Motoren wie auch die Übersetzung ihrer zugehörigen Getriebe können gleich oder verschieden gewählt werden. Zweckmäs- sig ist, da der Antrieb auch von nur einem Motor aus erfolgen kann, die Zwischengetriebe 4 und 5 selbst sperrend auszuführen, damit bei Betrieb mit einem Motor der andere Motor keine Rückwirkung erfährt.
Wenn man auf die Selbstsperrung der Getriebe ver zichten will, ist es zweckmässig, einen Bremsmotor zu verwenden, vor allem dann, wenn Wechselstrommo- toren als Stellmotoren benutzt werden. Zwecks Errei chung eines besonders kleinen Nachlaufweges der Motoren kann man gegebenenfalls die Stellmotoren auch als Sondermotoren mit besonders kleinem Trägheitsmoment ausführen.
Wenn man den erwähnten Antrieb bei Fahrschal tern für Triebfahrzeuge verwendet, können die bei den Motoren 2 und 3 mit gleicher Nenndrehzahl und gleichen Nennleistungen ausgeführt werden, die Zwi- schengetrieibe 4 und 5 tdagegen brauchen .nicht gleich artig ;ausgeführt zu tsein.. Diese können vielmehr entsprechend dem jeweiligen Verwendungszweck mit unterschiedlichen Übersetzungen, z.
B. im Verhältnis 1:3 ausgeführt sein.
Die Arbeitsweise des Antriebs ist so, dass bei spielsweise der Motor 2 allein in Tätigkeit gesetzt wird, wenn langsam verlaufende Schaltvorgänge z. B. beim Aufschalten beim Fahren verlangt sind. Dage gen wird im Falle des Schnellaufs, der beispielsweise beim raschen Zurückschalten von Fahr- auf Brems stellung nötig ist, zu dem Motor 2 noch der Motor 3 zugeschaltet. Verhält sich angenommener Weise die Übersetzung der Zwischengetriebe 3:1, dann verhal ten sich die Antriebsdrehzahlen in diesem Fall wie 4:1.
Wenn noch weitere Drehzahlgrenzen erfasst werden sollen, so ist auch dies möglich, und zwar durch Wahl eines grösseren Übersetzungsunterschie- des und Wahl eines leistungsstärkeren Motors 3.
Vor allem ist es zweckmässig, bei leistungsmässig ver schieden ausgeführten Motoren den leistungsschwä cheren Motor als langsam antreibenden Motor, dem ein Zwischengetriebe mit grosser Übersetzung zuge ordnet ist, zu verwenden und seine Steuerung transi- storisch durchzuführen, während demgegenüber der leistungsstärkere zweite Motor in herkömmlicher Weise mittels Auf- und Abschützen gesteuert wird.
Die Abbremsung der Motoren zur Erreichung kleinstmöglichen Auslaufwinkels kann entweder elektrisch und/oder mechanisch erfolgen.
Motorized standing drive for electrical control devices, in particular for drive switches of traction vehicles The invention relates to a motorized drive for electrical control devices, in particular for drive switches of traction vehicles. Actuators operating with two motors are already known, e.g. B. for crane, gun controls u. a. A two-motor drive has also been used to drive cam switches. In this, by changing the excitation or the armature voltage of the two motors in the speed formation, the differential effect z. B. exploited depending on the traction motor current.
A large speed range, as it is desirable for cam switching devices, with high torque for driving and braking the control device at the same time, is not achievable here. The servomotors used to adjust control devices, in particular for traction switches in traction vehicles, in particular DC shunt motors, are relatively small and generally only have a continuous output of 20 to 50 watts. The disadvantage here is that their speed is known to be only in a relatively narrow range. zen regulates.
The speed control takes place by changing the motor voltage, changing the current of the excitation winding or in the so-called Meyer circuit with armature, series and parallel resistors.
The reason for this is to be found in the relatively high armature resistance of such small motors, in the unavoidable armature voltage fluctuations (25%) and in the strongly fluctuating load that occurs when adjusting a switchgear.
If, for example, an additional resistor is switched on in the armature circuit in order to achieve a low speed with undervoltage, there is on the one hand the risk of the drive getting stuck at a load point and, on the other hand, additional armature resistance arises in the event of overvoltage and operation if a high one is achieved Speed at points of low load a high speed.
In addition to the aforementioned requirements, servomotors also require that they can be brought to a standstill as quickly as possible, for example by electrical braking, in order to be able to keep the overtravel angle on the driven device as small as possible.
Since the overrun of the motors depends largely on the respective speed with which the braking process begins, anyway "it is advisable to start the braking process from a low speed" d. H. a possible high gear must be switched off shortly beforehand.
However, experience has shown that the above-mentioned Grüniden servomotors, based on the nominal torque and nominal voltage, are practically only within a narrow range of at most 1: 2! B, using the means given above:
smässi @ g operate safely, and there are still considerable speed and torque fluctuations to be accepted. Such a narrow speed range is, however, inadequate for many control tasks, especially, for example, the control of drive switches for traction vehicles, and a far larger speed range of at least about 1: 4 is desirable, with a low speed as the basic speed for normal running switching operations and as a running speed when stopping is required and a high adjustment speed, which is a multiple of the base speed, for certain switching operations, z.
B. is required for scolding back from driving to braking, for which an adjustment speed that is four times as high as when driving normally is necessary.
The object of the invention is to provide a twin-motor drive for electrical control devices in which the aforementioned disadvantages are avoided and which, even with large load fluctuations and the inevitable voltage fluctuations of about 25% that occur during operation, not only set the required speed limit reliably equips, but can also be brought to a halt with the smallest Auslaufwin angle.
According to the invention, this goal is achieved in a motorized actuator for electrical control devices, in particular for traction switches of traction vehicles with fixed, uncontrolled speed levels in that a differential gear as an addition gear works together with two servomotors, and means are available for lower adjustment speeds of the device and one motor alone to run into predefined positions and the other motor additionally in operation for higher adjustment speeds.
The two motors can be designed with the same or different powers and rated speeds and any intermediate gear additionally provided between the motors and the addition gear can be designed with the same or different gear ratios. The fact that z.
B. each of the two motors with fixed speeds at full excitation during the Betriebsbe readiness is operated, the full field is designed as a permanent field, the field is already at the beginning of the start-up and braking process in full strength. The start-up and braking process can be started particularly quickly if the servomotors are no longer switched on and off or braked using transistor controls, as is usually the case.
In this way, it is possible, in particular, to keep the run-out angle particularly small when braking, because the contactors' dead times, which are unavoidable in contactor controls, are no longer necessary.
Of course, special servomotors with the lowest possible moment of inertia and the lowest possible armature resistance can also be used. If the servomotors of the drive work at the same time, the drive speed of the gearbox is the sum or the difference of the two motors, taking into account the gear ratio in between.
Depending on whether one or the other motor is in operation or the motors are switched in the same or in opposite directions, different speeds result without a load dependency due to this change in speed. With the given drive, you can easily stop in slow gear and keep the overrun small.
The drawing shows an exemplary two-motor drive according to the invention in a schematic representation. The switching device to be driven, which is driven by the two motors 2 and 3, is indicated by 1. Each of these motors works in the exemplary embodiment on a. Intermediate gear 4 resp.
5 and these again work on the two Tellerrä the 6 and 7 of a differential gear 8, the sun gear 9 is connected to a gear 10, which is rotatably mounted in the embodiment on the shaft of the gearbox 5 and that with one on the switching device shaft 11 seated gear 12 meshes.
Due to the two motorized inputs, the drive works both @additive and also subtractive. The rated speeds of the two motors as well as the translation of their associated gears can be selected to be the same or different. It is expedient, since the drive can also take place from just one motor, to design the intermediate gears 4 and 5 in a self-locking manner so that the other motor does not experience any reaction during operation with one motor.
If you want to dispense with the self-locking of the gearbox, it is advisable to use a brake motor, especially if AC motors are used as servomotors. In order to achieve a particularly small overtravel distance for the motors, the servomotors can optionally also be designed as special motors with a particularly small moment of inertia.
If the mentioned drive is used in driving switches for traction vehicles, the motors 2 and 3 can be designed with the same nominal speed and the same nominal power, whereas the intermediate gears 4 and 5 do not need to be designed in the same way. These can rather, according to the respective purpose with different translations, e.g.
B. in a ratio of 1: 3.
The mode of operation of the drive is such that, for example, the motor 2 is put into action alone when slow switching operations, for. B. are required when switching on while driving. In contrast, in the case of high speed, which is necessary, for example, when quickly switching back from driving to braking, the motor 3 is also switched on to the motor 2. If the ratio of the intermediate gear is assumed to be 3: 1, then the drive speeds behave in this case as 4: 1.
If further speed limits are to be recorded, this is also possible, namely by choosing a larger gear ratio difference and choosing a more powerful motor 3.
Above all, it is advisable to use the lower-powered motor as the slow-driving motor with an intermediate gear with a large gear ratio, and to carry out its control transistically, while the more powerful second motor, on the other hand, is conventional is controlled by means of protection and protection.
The motors can be braked to achieve the smallest possible run-out angle either electrically and / or mechanically.