Vorrichtung zum Antreiben und Abbremsen eines drehbaren Organs Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum An treiben und Abbremsen eines drehbaren Organs, mit einem Schwungrad, welches um die Drehachse des Organs frei drehbar ist, wobei das Organ oder das Schwungrad für Drehstrom- und Gleichstrombetrieb bestimmte Wicklungen trägt,
welche als Erregerwick lungen für am anderen der genannten drehbaren Teile angeordnete induzierte Wicklungen dienen und an die Erregerwicklungen sowohl Drehstrom als auch Gleich strom anschaltbar ist, und wobei Bremsmittel vor handen sind, um die relative Drehgeschwindigkeit von Schwungrad und drehbarem Organ zu beeinflussen.
Eine solche Vorrichtung ist bereits aus dem Patent hlr. 347 569 bekannt. Es handelt sich 'hierbei um das Prinzip des Schwungrades zum Zwecke einer Energie speicherung. Das Schwungrad wird durch elektroma gnetische Kräfte angetrieben, danach vom Antrieb getrennt und dient darauf als Kraftantrieb für eine Arbeitsmaschine. Mit der genannten Vorrichtung ist es möglich durch Anlegen von Gleichstrom oder Dreh strom an die Erregerwicklungen eine Beschleunigung oder Verzögerung der Geschwindigkeit zu bewirken und damit eine bestimmte Geschwindigkeit der Vor richtung aufrecht zu erhalten. Andere Geschwindig keiten können durch Zwischenschaltung eines Ge triebes erzielt werden. Ferner lässt sich die Drehrich tung durch Anschalten einer Umkehrvorrichtung än dern.
Ein Überlastungsschutz kann ebenfalls vorgese hen sein, der aus einer Überlastungskupplung besteht, welche die Vorrichtung bei einer bestimmten kriti schen Last auskuppelt. Alle diese Einrichtungen sind separat über Schaltkupplungen mit der Vorrichtung verbunden. Dadurch ist die bekannte Anlage sehr kompliziert und stellt grosse Anforderungen an deren Bedienung. Die Erfindung bezweckt die Vorrichtung so aus gestalten, dass die Verzögerung der Geschwindigkeit selbsttätig erfolgt.
Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht nun darin, dass die Schaltvorrichtung zur Speisung durch Drehstrom und Gleichstrom durch einen Pro grammgeber gesteuert ist.
Ausführungen des Erfindungsgegenstandes sind in der beiliegenden Zeichnung schematisch darge stellt. Es zeigen: Fig. 1 eine Aufrissansicht einer Riemenantriebs- verbindung für eine als Elektromotor ausgebildete Antriebsmaschine, die bei gewissen Anwendungsfor men der Erfindung benutzt wird; Fig. 2 eine vergrösserte Schnittansicht nach der Linie 2-2 in Fig. 1, welche die Vorrichtung zusammen mit den, schematisch gezeigten Schleifringen für Strom zufuhr darstellt;
Fig. 3, 4, 5 und 6 verschiedene Kombinationen von Antriebs- und Abtriebsteilen der Vorrichtung; Fig. 7 eine schematische Schnittansicht einer an deren Ausführungsform mit einer Einwegbremse als Mittel, um einen der rotierenden Teile auf dem Gestell gegen Drehung abzustützen; Fig. 8 ein elektrisches Blockschaltschema für die in Fig. 7 gezeigte Vorrichtung; Fig. 9 ein Schaltschema für die in Fig. 2 darge stellte Ausführungsform;
Fig. 10 ein Schaltschema für die Wicklungen eines der rotierenden Teile, wobei diese Wicklungen den in , Fig. 9 gezeigten Wicklungen entsprechen, aber einen Schleifring weniger besitzen; Fig. 11 ein Schaltschema für sterngeschaltete Wick lungen von einem der rotierenden Teile; Fig. 12 ein Schaltschema für dreieckgeschaltete Wicklungen von einem der rotierenden Teile; Fig. 13 ein anderes Schaltschema für dreieckge- schaltete Wicklungen von einem der rotierenden Teile;
Fig. 14 ein Schaltschema für sterngeschaltete Wick lungen und Hilfswicklungen von einem der rotierenden Teile; Fig. 15 ein Schaltschema für die Wicklungen von einem der rotierenden Teile, wobei die separaten Wicklungen für Drehstrom- und Gleichstromerregung zu sehen sind und die Wechselstromwicklungen Stern schaltung aufweisen;
Fig. 16 ein Schaltschema für die Wicklungen von einem der rotierenden Teile, wobei die separaten Wicklungen für Drehstrom- und Gleichstromerregung zu sehen sind und die Drehstromwicklungen Dreieck schaltung besitzen; Fig. 17 ein vereinfachtes elektrisches Blockschalt bild, das schematisch die Verbindung der Steuer elemente für die in Fig. 1 und 2 gezeigte Konstruktion anzeigt;
Fig. 18 ein graphisches Schaltbild, welches die relative zeitliche Einstellung der verschiedenen Teile der in Fig. 1 und 2 gezeigten Konstruktion für eine typische Betriebsweise angibt; Fig. 19 ein der Fig. 18 ähnliches Schaltbild, welches die relative zeitliche Einstellung für eine an- dere Betriebsweise der verschiedenen Ausführungs formen darstellt;
Fig. 20 ein der Fig. 17 entsprechendes elektrisches Blockschaltbild, welches jedoch die Steuermittel für den allgemeinen Betrieb der Vorrichtung zum über tragen von Drehmomenten darstellt.
Fig. 1 und 2 zeigen eine Vorrichtung, bei welcher sich ein Schwungrad 10 und ein rotierendes Organ 26 relativ zueinander drehen können und beide Teile auch relativ zu einem Gestell 11 drehbar sind. Das rotierende Organ, d. h. der eigentliche Abtriebsteil 26 ist dabei mit der Welle 12 verkeilt, von welcher die Abtriebsmomente abgenommen werden. Das Schwung rad, d. h. der eigentliche Antriebsteil 10 ist mit Lagern 20-20 ausgerüstet, so dass er sich auf der Welle 12 drehen kann.
An den drehbaren Teilen 10 und 26 ,sind zusam menwirkende elektromagnetische Elemente ange bracht, und, wie dargestellt, bestehen diese Elemente aus Feldwicklungen 14 und Blechen 15, die am An triebsteil 10 befestigt sind, und aus Ankerblechen 17 und Wicklungen 19, die am Abtriebsteil 26 angebracht sind. Die Wicklungen 14 und 19 des Antriebsteils, bzw. Abtriebsteils sind so ausgebildet, dass die durch sie erzeugten elektromagnetischen Kräfte bestrebt sind, die beiden Teile 10 und 26 relativ zueinander zu drehen und die elektrischen Verbindungen erfolgen über Schleifringe.
Die genannten Elemente können so- mit Teile eines Induktionsmotors darstellen, wobei wahlweise Drehstrom- oder Gleichstrom an die Er regerwicklungen 14 des Antriebsteils 10 angelegt wer den kann. Das am Abtriebsteil 26 vorgesehene elek tromagnetische Element ist vom Käfigankertyp, aber es können .auch gewickelte Rotoren verwendet werden.
Da das Antriebsteil 10 die energiespeichernde Masse darstellen soll, von welcher Energie vorübergehend entnommen wird, ist das Teil 10 mit einem sehr be trächtlichen Trägheitsmoment mit Bezug auf die Dreh achse ausgebildet, was beispielsweise durch eine grosse ringförmige Masse 13 erzielt wird.
Ferner wirken mechanische Bremsmittel 48 zwi schen dem Abtriebsteil 26 und dem Gestell 11, vorteil- hafterweise wird dabei eine Reibungsbremse von einem handelsüblichen Typ verwendet.
Zur Lagerung des Antriebsteiles 10 auf der Wel le 12 sind zwei Seitenteile 16 und 18 vorhanden, wel che an entgegengesetzten Seiten dieses Teils befestigt und auf den genannten Wälzlagern 20 angeordnet sind, die auf der Welle 12 sitzen. Eine Verlängerung des rechten Endes der Welle 12 (Fig. 2) dient dazu, um in geeigneter Weise mit irgendeiner arbeitleistenden Vorrichtung verbunden zu werden. Das linke Ende der Welle ist mit einer Hülse 22 versehen, welche mehrere Kollektorringe 21, 23, 25, 27 und 29 trägt.
Obgleich in Fig. 2 fünf Kollektorringe dargestellt sind, kann auch eine andere Zahl verwendet werden, um den Strom bedarf der Vorrichtung zu decken, wie später noch ausführlicher erklärt wird.
Das Abtriebsteil 26 ist mit der Welle 12 durch Keile 28 oder dergl. fest verbunden und rotiert kon zentrisch innerhalb des Antriebsteils 10. Der Teil 26 ist am Aussenumfang mit Blechen 17 und Wicklungen 19 versehen. Im äusseren Umfang 40 des Antriebs teils 10 sind Luftdurchlässe 34 vorgesehen; ferner sind in den Seitenwänden 38, 16 bzw. 18, wie es üblich ist, Luftlöcher 36 und 37 vorhanden. Das Abtriebsteil 26 kann auch Antriebsteil sein, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Die Lage der treibenden und getriebenen Teile ineinander stellt kein absolutes Er fordernis für den Betrieb der Vorrichtung dar, ob gleich dieses Lagenverhältnis bevorzugt wird.
Zum Anlassen dieser Vorrichtung wird zunächst die Welle 12 mittels der Festhaltebremse 48 festgelegt, so dass die Welle 12 zusammen mit dem inneren Teil 26 feststeht und keine Drehung ausführen kann. Dann wird die Erregerwicklung 14 des äusseren Teiles 10 mit Drehstrom gespeist. Wegen der Induktion in den Wicklungen des inneren Teiles 26 wirkt die Vorrich tung als Induktionsmotor: der äussere Teil 10 be ginnt sich zu drehen.
Um dann beispielsweise die ki netische Energie des äusseren Teiles 10 dem Abtriebs teil 26 und über die Welle 12 einem Drehmoment verbraucher zuzuführen, kann der Drehstrom abge schaltet, die Erregerwicklung 14 des äusseren Teiles 10 an Gleichstrom angeschlossen und gleichzeitig die Festhaltebremse 48 gelöst werden.
Wegen der Drehung des äusseren Teiles 10 werden dann wiederum in den Wicklungen des inneren Teiles 26 elektromagnetische Kräfte induziert, welche nunmehr auch den inneren Teil 26 im gleichen Umlaufsinne in Drehung verset zen, d. h. dass die induzierten elektromagnetischen Kräfte am inneren Teil 26 ein positives Drehmoment erzeugen. Die Vorrichtung wirkt als elektromagne tische Kupplung.
Werden nun die Erregerwicklungen 14 des äusse ren Teiles 10 wiederum auf Drehstromspeisung um geschaltet, so werden in den Induktionswicklungen des nunmehr rotierenden inneren Teiles 26 Kräfte induziert, welche an ihm ein umgekehrtes negatives Drehmoment erzeugen. Der innere Teil 26 wird ab gebremst. In dem Masse, wie das umgekehrte Dreh moment weiter auf das innere Teil 26 wirkt, vermindert sich dessen Drehzahl bis zu seinem Stillstand. Bleibt dann das umgekehrte Drehmoment weiter aufrecht erhalten, so wird der Teil 26 in umgekehrter Richtung beschleunigt. Die während dieses Vorganges in der Vorrichtung auftretenden Kräfte wirken natürlich gleichermassen beschleunigend auch auf das äussere Teil 10.
Wird in irgendeinem Zeitpunkt, z. B. wenn die Drehzahl des inneren Teiles 26 gerade durch Null hindurchgeht, die Welle 12 mittels der mechanischen Bremse 48 (Einwegbremse, Freilauf) wiederum am Gestell festgeklemmt, so erfolgt weiterhin nur eine Beschleunigung des äusseren Teiles 10. Lässt man dem nach den Drehstrom genügend lange angeschaltet, so kann der äussere Teil 10 bis auf die Geschwindigkeit beschleunigt werden, die er vor Beginn des Arbeits prozesses hatte.
Kann aus irgendwelchen Gründen diese Zeitdauer nicht so lang gewählt werden, so lässt sich der Teil 10, durch Anwendung einer äusseren, die Verluste in den Teil 26 und 10 und eventuell eine darüber hinausgehende Nutzleistung deckende Kraft quelle wieder auf die ursprüngliche Tourenzahl brin gen. Diese äussere Kraftquelle kann beispielsweise ein kleiner Motor 46 sein, der mittels Keilriemen 50 mit dem äusseren Teil 10 verbunden ist. Die Keil riemen 50 liegen wie dargestellt, in üblichen keilför migen Nuten 42 und 52, welche auf dem äusseren Umfang des äusseren Teiles 10 und der Motorriemen scheibe 44 vorgesehen sind.
Infolge der bei Wechsel stromspeisung der Erregerwicklung zwischen Teil 10 und Teil 26 auftretenden motorischen Wirkung kann jedoch der Motor 46 erheblich kleiner sein, als der jenige, welcher zum Antreiben des Schwungrades nor malerweise erforderlich sein würde.
Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, ist es beispielsweise möglich, die Induktionswicklungen 60 auch an dem inneren Umfang des Antriebsteiles 10 anzubringen und die Erregerwicklungen 62 am Aussenumfang des Ab triebsteiles 26 zu befestigen, ohne dass hierbei eine Änderung in der beschriebenen Funktionsweise ein tritt.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der Abtriebsteil 64 starr mit der Welle 12 ver bunden ist und ein Antriebsteil 66 fest auf einer Welle 12' aufsitzt, um innerhalb des Abtriebsteiles 64 zu rotieren. Die Mittel zum Antreiben des Antriebs teiles 66 können aus einem ringförmigen Drehteil 68, z. B. aus einem Schwungrad, oder aus dazwischen liegenden Mitteln bestehen, die mit einem Schwungrad verbunden sind.
Bei dieser Ausführungsform sind Erregerwicklungen 70 am inneren Umfang des Ab- triebsteiles 64 befestigt, während Induktionswicklun gen 72 an den Aussenumfängen des Antriebsteiles 66 angebracht sind, selbstverständlich könnte diese An ordnung auch umgekehrt vorgesehen sein.
Die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform ent spricht in ihrer Anordnung der in Fig. 4 gezeigten mit der Ausnahme, dass ein Antriebsteil 66 frei auf der Welle 12 innerhalb des Abtriebsteiles 64 aufsitzt, welcher mit der Welle 12 verkeilt ist.
Die in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung zeigt deren Anwendung in Fällen, wo keine inneren und äusseren relativ zueinander drehen den Teile 10 und 26, wie in Fig. 1 bis 5 dargestellt, verwendet werden. In Fig. 6 besitzen die Teile 10 und 26 annähernd die gleiche radiale Grösse und sind einander axial gegenüberliegend angeordnet. Der An triebsteil 10 ist mit einem Schwungradteil 13 ausgebil det und trägt Wicklungen 14, welche den mit ihnen zusammenarbeitenden Wicklungen 19 am Abtriebs teil 26 gegenüberliegen.
Die in Fig. 7 gezeigte Anordnung eignet sich für nur in einer Richtung wirkende Drehmomentabgabe, und diese Vereinfachung ermöglicht es in gewissen Fällen ahne die Bremse 48 auszukommen. Bei einer solchen Anordnung können mehrere der Teile den in Fig. 1 und 2 gezeigten Teilen entsprechen und daher auch mit denselben Bezugsziffern bezeichnet werden. Die drehbaren Antriebs- und Abtriebselemente 10 und 26 sind jeweils so gelagert, dass sie sich unab hängig vom Gestell 11 und um eine gemeinsame Achse drehen können.
Das Abtriebselement 26 ist wiederum mit der Welle 12 verkeilt, welche zur Abgabe des Abtriebsdrehmomentes verwendet wird. Wie darge stellt, bestimmt eine Einwegbremse 90, beispielsweise eine als solche verwendete Freilaufkupplung (Rollen kupplung), dass sich die Welle 12 stets nur in einer Richtung in bezug auf das Gestell 11 drehen kann.
Die für die Motorwirkung erforderliche Erregung der Wicklung 14 erfolgt dann vorzugsweise so, dass das dadurch erzeugte relative Drehmoment die Einweg bremse 90 blockiert, so dass eine positive Drehung des Antriebsteiles 10 in bezug auf das Gestell ermög licht wird. Bei Stillstand der Welle 12 und mit ihr des Abtriebselementes 26 erreicht dann der Antriebsteil 10 wiederum maximale Geschwindigkeit.
Die elektrische Steuerschaltung für den Betrieb der Vorrichtung mit einer ungesteuer%n Einwegbremse ist in Fig. 8 als Blockschaltbild dargestellt; sie ent spricht der Schaltung in Fig. 17, jedoch mit der Aus nahme, dass in Fig. 8 die Schaltungsteile zum Betrieb der gemäss Fig. 17 verwendeten gesteuerten Festhal- tebremse weggelassen sind. Der Programmgeber, d. h.
Programmierungs-Schaltteil 200 oder gegebenenfalls ein von Hand zu betätigender Schaltteil 210 wirkt auf den Relaisblock 202. Dieser speist die Wicklungen 14 entweder über den Schaltteil 204 für Motorbetrieb oder über den Schaltteil 206 für Kupplungsbetrieb.
Der Relaisblock 202 ist hierbei so ausgelegt, dass er ausser der Relaisfunktion auch noch die Funktion eines Modulators und Gleichrichters je nach Erfor dernis ausüben kann.
Beim Start vom Stillstand aus werden beim Be trieb mit Einwegbremsen die Wicklungen 14 so erregt, dass zwischen den Teilen 10 und 26 eine Motorwir kung auftritt, die bei blockiertem Abtriebsteil 26 den Antriebsteil 10 auf volle Drehzahl bringt. Hierauf wird über den Relaisblock 202 umgeschaltet, wobei die Wicklungen 14 nun so erregt werden, dass zwischen An- und Abtriebsteil 10 und 26 eine Kupplungs wirkung auftritt. Damit sind beide Teile mit der Wel le 12 verbunden und es wird ein für die Last nutz bares Drehmoment geliefert.
Sobald einer der Schalt teile 200 oder 210 die Kupplungswirkung beendet, schaltet das Relais 202 auf Motorwirkung um. Da durch läuft die \Vi/elle 12 sofort langsamer und gleich zeitig wird das Antriebsteil 10 beschleunigt. In Fällen, wo eine fortgesetzte Beschleunigung des Antriebsteiles 10 erforderlich ist, macht die in einer Richtung wirken de Bremse 90 das Gestell 11 zum festen Bezugssystem, sobald die Drehzahl der Welle auf Null gesunken ist.
Es ist somit ersichtlich, dass die Wirkungsweise der in den Fig. 3, 4, 5, 6 und 7 gezeigten Beispiele im wesentlichen die gleiche ist wie diejenige der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele. In jedem Fall wird die gewünschte Drehmomentregu- lierung durch die getrennte und regulierte Anwendung von Drehstrom- und Gleichstromerregung an den Er regerwicklungen des einen Teiles erzielt, wodurch pas sende elektromagnetische Kräfte in den Induktions wicklungen des anderen Teiles induziert werden,
um jede gewünschte Grösse des Drehmomentes und jeden Grad der Beschleunigung oder Verzögerung wahlweise jeweils in den Antriebsteilen oder Abtriebsteilen vor zusehen.
Die verschiedenen Anordnungen der Wicklungen, welche auf den Antriebsteilen 10 zur Hervorbringung der genannten Wirkungen angeordnet sind, sollen im folgenden erklärt werden.
Bei den in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausfüh rungsbeispielen werden Gleichströme und Drehströme durch die Kolektorringe 21, 23, 25, 27 und 29 und das Kabel 31 durch in Fachkreisen bekannte Mittel (siehe Fig. 9) an die Wicklungen 14 angelegt.
Der Program- mierungs-Schaltteil 200 liefert einmal über den Relais block 202 Drehstrom zu den Wicklungen oder Spulen <B>100,</B> 102 und 104 des Antriebsteils 10 über die Kollek- torringe 23, 25 und 27, und zum anderen auch Gleich strom und zwar zu allen drei Spulen 100, 102 und 104 gleichzeitig, wobei eine vom Sternpunkt 106 zum Kol- lektorring 29 führende Leitung als gemeinsame Rück leitung dient.
Ein der Fig. 9 entsprechendes Ausführungsbeispiel, das jedoch einen Schleifring weniger besitzt und ein fachere Wicklungen aufweist, ist in Fig. 10 darge stellt. Diese Ausführung wird in Fällen benutzt, wo verhältnismässig kleinere Schaltkupplungsmomente er forderlich sind und/oder, wo die anfänglichen Kosten der Einrichtung eine wichtige oder überragende Rolle spielen.
Für Drehstromerregung der Wicklungen 14 werden sterngeschaltete Spulen 100, 102 und 104 nor malen Motortyps vorgesehen und durch Leitungen 160, 162 und 164 mit den Schleifringen 21, 23 bzw. 25 in üblicher Weise verbunden. Eine Quelle für Dreh strom und Gleichstromerregung wird abwechselnd an den Relaisblock 202 angeschlossen; welcher durch Leitungen 109 mit dem Programmierungs-Schaltteil 200 verbunden ist. Zum Betätigen der beschriebenen Vorrichtung müssen der Programmierungsschaltteil 200 und der Relaisblock 202 nur von einer Erregungs form auf die andere umgeschaltet werden.
Wenn der Relaisblock 202 auf Drehstromerregung eingestellt ist, werden die Spulen 100, 102 und 104 für motorischen oder repulsiven Drehmomenthetrieb sterngeschaltet. Ist das Relais 202 für Gleichstromerregung eingestellt, dann sind zwei von den drei Wicklungen, beispielsweise die Wicklungen 100 und 102, über zwei von den drei Schleifringen, beispielsweise über die Ringe 21 und 23, und mittels der Leitungsdrähte 166, 168 in Reihe geschaltet und an den Relaisblock 22 angeschlossen, um ein kuppelndes oder anziehendes Drehmoment zu erhalten.
Fig. 11 zeigt schematisch die Anordnung eines an deren Ausführungsbeispiels der Wicklungen 14. Drei Spulen 100, 102 und 104 sind für Drehstrom stern geschaltet und für Gleichstrom in. Reihe geschaltet. Die Spulen 100 und 102 sind an einem Sternpunkt 106 an geschlossen und haben ihre gegenüberliegenden Enden mit den Schleifringen 21 bzw. 23 verbunden. Das eine Ende der Spule 104 ist mit dem. Schleifring 25 ver bunden, während das andere Ende derselben am Schleifring 27 angeschlossen ist.
Der gemeinsame Ver bindungspunkt 106 ist direkt mit dem Schleifring 29 verbunden. Zum Erregen der Wicklungen 14 mit Drehstrom werden die Schleifringe 21, 23 und 25 durch die Leitungen 160, 162, 164 mit dem Relaisblock 202 verbunden. Die Wicklungen 14 werden sterngeschaltet, indem die Spule 104 und der Sternpunkt 106 mitein ander verbunden werden.
Wenn daher der Program- mierungs-Schaltteil 200 den Relaisblock 202 zur Er regung der Spulen 100, 102 und 104 für Motorwirkung betätigt, verbindet ein Schaltmittel 110, welches bei Drehstromerregung auf das Relais 202 ansprechen kann, den Schleifring 27 mit dem Schleifring, 29, wo durch die Spule 104 mit dem Sternpunkt 106 verbun den wird. Zum Erregen der Wicklungen 14 mit Gleich strom werden die Schleifringe 23 und 25 durch die Leitungen 166, 168 mit dem Relaisblock 202 verbun den..
Ein zweites Schaltmittel 114, das beim Erregen mit Gleichstrom ;auf das Relais 202 ansprechen lcann, ist zwischen den Schleifringen 21 und 27 eingeschaltet, um die Spulen. 100, 102 und 104 in Reihe zu verbin den. Diese Verbindung erstreckt sich vom Relais 202 über Schleifringe 23, Spule 102, Sternpunkt 106 und Spulen 100 zum Schleifring 21. Das Schaltmittel 114 schliesst dann den Stromkreis, der vom Schleifring 21 über Schleifring 27, Spulen 104 und Schleifring 25 zum Relais 202 verläuft.
Die gleichen Spulen 100, 102, 104 werden somit sowohl für Gleichstrom- als auch für Drehstromenregung benutzt, je nach der vom Relais 202 hervorgerufenen Erregung und je nach der Einstellung der Schaltmittel 110 und 114.
Fig. 12 zeigt die Spulen 100, 102, 104 in Dreieck schaltung. Das Relais 202 ist durch Leitungsdrähte 160, 162, 164 mit den Schleifringen 21, 23, 25 und durch Leitungsdrähte 166, 168 mit den Schleifringen 15 und 27 verbunden. Der Schleifring 25 ist mit dem Ende 120 der Spule 100, der Schleifring 23 mit dem Verbindungspunkt 112 der Spulen 100 und 102, der Schleifring 21 mit dem Verbindungspunkt 124 der Spulen 102 und 104, und das andere Ende 126 der Spule 104 ist mit dem Schleifring 27 verbunden.
Für Drehstromerregung der Wicklungen wird die Dreieck schaltung hergestellt, indem das Drahtende 120 der Spule 100 mit dem Drahtende 126 der Spule 104 ver bunden wird, und dies erfolgt durch Schaltmittel 110, welche bei Drehstromerregu:
ng auf das Relais 202 an sprechen, wodurch die Schleifringe 25 und 27 mitein ander verbunden werden. Für Gleichstromerregung der Wicklungen werden die Schleifringe 25 und 27 durch die Leitungen 166, 168 mit dem Relais 202 verbunden, wodurch die Spulen 100, 102, und 104 in Reihe geschaltet werden. Ein Gleic'hstromschalt- mittel ist hier nicht erforderlich,
da die Wicklungen normalerweise solange in Reihenschaltung angeord net sind, bis das Schaltmittel 110 eine Dreieckschalt- verbindung durch Zusammenschliessen der Enddräh- te 120 und 126 hergestellt hat.
Die in Dreieckschaltung liegenden Wicklungen können auch, wie in Fig. 13 gezeigt, für Gleichstrom erregung parallel geschaltet sein. In diesem Fall ist, wie in: Fig. 12 der Relaisblock 202 durch Leitungen 160, 162 bzw. 164 mit den Schleifringen 21, 23, 25 für Drehstromerregung verbunden. Das Relais 202 ist ferner durch Leitungen 166 und 168 mit den Schleif ringen 23, 25 für Gleichstromerregung verbunden.
Wenn das Relais 202 durch Gleichstrom erregt ist, dann fliesst Gleichstrom durch den Schleifring 23 zum Verbindungspunkt zwischen den Spulen 100 und 102. Vom Verbindungspunkt 122 aus fliesst ein Teil des Stromes dann durch die Spule 100 zum Schleif ring 25 und hierauf zurück zum Relais 202. Der übri ge Teil des Stromes fliesst der Reihe nach durch die parallel zur Spule 100 geschalteten Spulen 102, 104 und von da zurück zum Relais 202, um den. parallelen Stromkreis zu schliessen.
Wenn die Wicklungen zum Schaltkuppeln in parallel anstatt in Reihe geschaltet werden, dann fliesst mehr Strom durch die Wick lungen, wobei die Zahl der Amperewindungen und der sich daraus ergebende Magnetfluss zwecks Erzielung grösserer Kupplungsleistung erhöht wird.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Wicklun gen 14 ist in Fig. 14 dargestellt. Die Spulen 100, 102 und 104 liegen in Sternschaltung mit einem Stern punkt 106 und haben ihre gegenüberliegenden Enden an die Schleifringe 21, 23 bzw. 25 angeschlossen, wel che die Leitungen 160, 162 und 164 mit dem Relais 202 verbunden sind. Für Drehstromerregung stellen somit die drei Spulen einen normalen sterngeschalteten Stromkreis dar.
Für Gleichstromerregung werden die Spulen 100, 102 in Reihe mit den Hilfsspulen 130,<B>132</B> und 134 geschaltet, während der Relaisblock 202 durch die Leitungen 166, 168 mit den Schleifringen 23 und 27 verbunden wird. Gleichstrom fliesst dann vom Relais 202 über den Schleifring 23, die Spule 102, den Sternpunkt 106 zur Spule 100. Das Ende 116 der Spule 100 wird hierauf durch den Leitungsdraht 128 an die in Reihe geschalteten Hilfsspulen 130, 132 und 134 angeschlossen.
Die Hilfsspule 134 wird ihrerseits an den Schleifring 27 angeschlossen und von da zu rück mit dem Relais 202 verbunden. Bei dieser An ordnung wird kein Schaltmittel benötigt, um beim Umwechseln von Gleichstrom auf Drehstrom und um- gekehrt, die Wicklungen neu zu verbinden. Ferner erhöht die Verwendung der Hilfsspulen für Gleich stromerregung beträchtlich die Zahl der verfügbaren Windungen, wodurch selbst bei verringertem Strom gleiche Kupplungsmomente ermöglicht werden.
Bei den in Fig. 9 bis 14 gezeigten Anordnungen werden die Wicklungen insgesamt oder nur teilweise sowohl für Wechselstrom- als auch für Gleichstrom erregung benutzt. Unter gewissen Umständen ist es aber erwünscht, getrennte Wicklungen für Gleich- und Drehstrom zu verwenden, um die beiden Stromkreise elektrisch unabhängig voneinander zu machen. Zwei Ausführungsbeispiele mit separaten Wicklungen sind in den Fig. 15 und 16 dargestellt.
In beiden Fällen ist das Relais 202 an die Schleifringe 21, 23 und 25 für Drehstromerregung und an die Schleifringe 27, 29 für Gleichstromerregung angeschlossen.
Getrennte Gleich- stromwicklungen 136 sind mit den Schleifringen 27, 29 verbunden, um nur Gleichstrom zum Betätigen der Schaltkupplung zuzuführen. Normale Drehstrom- spulen 100, 102, 104 können in Sternschaltung (Fig. 15) oder in Dreieckschaltung (Fig. 16) angeordnet und durch Schleifringe 21, 23, 25 mit dem Relais 202 ver bunden sein.
Eine Steuervorrichtung und ein typischer Arbeits gang sind in den Fig. 17 bzw. 18 dargestellt. Der Pro- grammierungs-Schaltteil 200 wirkt auf einen oder auf mehrere Relaisblöcke 202, welche die Erregung der Wicklungen 14 zum Zusammenwirken mit den Wick lungen 19 besorgen, wodurch wahlweise ein repulsives oder ein anziehendes Drehmoment hervorgebracht wird.
Die Wicklungen 14 sind, wie bei 204 und 206 angedeutet auf Drehstrom- und auf Gleichstrombetrieb eingerichtet und umfassen dementsprechend antreiben de und kuppelnde Elemente, unabhängig davon ob diese separate Wicklungen darstellen oder nur aus einer Wicklung bestehen, die abwechselnd so erregt werden kann, dass erst ein repulsives und dann ein anziehendes Drehmoment hervorgebracht wird.
Mit tels eines Wahlschalters 208 kann von Programm steuerung 208 auf Handsteuerung 210 umgeschaltet werden. Die Haltevorrichtung 207 (Festhaltebremse), welche die in Fig. 2 gezeigte mechanische Bremse 48 sein kann, wird durch einen separaten Relaisblock 212 betätigt, welcher durch eine erste Steuerverbindung 214, vom Relais 202, und durch eine zweite Steuer- verbindung 216 durch drehzahlansprechende Mittel 218 gesteuert wird.
In Fig. 2 sind die drehzahlanspre- chende Mittel 218 mechanisch mit der Abtriebswelle 12 verbunden und vorzugsweise so angeordnet, dass das Relais 212, wenn sich die Drehzahl der Welle 12 dem Nullwert nähert, betätigt wird, um die Haltevor richtung 20.7 in Betrieb zu setzen, wodurch die Ab triebswelle gegen weitere Drehung festgehalten wird.
Wenn die beschriebene Vorrichtung als Antriebs maschine oder als Drehmomentübertrager mit Eigen antrieb betrieben werden: soll, wird mittels der Halte vorrichtung 207 die Welle 12 festgehalten. Die Wick lungen 14 des Antriebsteils 10 werden dann so erregt, dass auf den Antriebsteil 10 bzw. auf den Abtriebs teil 26 einander entgegengesetzt wirkende Drehmomen te ausgeübt werden, wobei der Antriebsteil gegenüber dem feststehenden Abtriebsteil beschleunigt wird.
Das Hervorbringen dieser Betriebsphase wird der Einfach- heit halber nachfolgend als das Hervorrufen eines Repulsionsdrehmomentes bezeichnet. Die Dauer dieser Betriebsphase wird entweder durch den Program- mierungs-Schaltteil 200 oder durch die Handsteue rung 210 bestimmt, und zwar je nach der Weise in welcher die Maschine arbeiten soll.
Das durch die Mittel 200 oder 210 betätigte Relais 202 bewirkt die Abschaltung der Haltevorrichtung 207 und die Ab erregung der Wicklungen 14. Gleichzeitig findet eine Wiedererregung der Wicklungen 14 durch das Relais 202 derart statt, dass die Richtung der auf das An triebsteil bzw.
Abtriebsteil in dieser Betriebsphase aus geübten Drehmomente gegenüber der Repulsionsphase wechselt, wobei das Antriebsteil gebremst und dass Abtriebsteil beschleunigt wird. Das Hervorbringen dieser Betriebsphase wird nachfolgend, der Einfach- heit halber, als das Hervorrufen eines Anziehungs- bzw. Attraktionsdrehmomentes bezeichnet.
Diese Betriebsphasen sind in Fig. 17 graphisch dargestellt. Im Bereiche des schraffierten Teiles 220 herrscht das genannte repulsive Drehmoment, und im Bereiche des schraffierten Teiles 222 das anziehende Drehmoment. Der schraffierte Teil 224 veranschau licht die Zeit, in der die Haltevorrichtung 207 zum Festhalten der Abtriebswelle 12 betätigt wird.
Das Erregen der Wicklungen 14 zum Hervorbrin gen eines repulsiven Drehmomentes wird hier als an treibender Zustand und das Erregen der Wicklungen 14 zum Hervorbringen eines anziehenden Drehmo mentes als kuppelnder Zustand bezeichnet. Sowohl der kuppelnde als auch der antreibende Zustand kann wahlweise zum dynamischen Bremsen der Drehung der Abtriebswelle 12 verwendet werden, was nicht mit dem statischen Bremsen oder Anhalten der Welle durch die Festhaltevorrichtung 207 zu verwechseln ist.
Die Mittel, welche im antreibenden und kuppelnden Zustand an der Abtriebswelle 12 ein dynamisches Bremsen bewirken, sollen nachfolgend beschrieben werden. Es können entweder attraktive oder repulsive Drehmomente benutzt werden, um das Abtriebsteil anzutreiben, und umgekehrt können auch repulsive oder attraktive Drehmomente zum dynamischen Brem sen des Abtriebsteiles verwendet werden.
Werden so- mit die repullsiven Drehmomente zum Antrieb der Vorrichtung gebracht, dann werden die attraktiven Drehmomente zum dynamischen Bremsen der Ab triebswelle 12 verwendet, und werden andererseits die attraktiven Drehmomente zum Antrieb der Vor richtung gebracht, dann werden die repulsiven Dreh momente zum dynamischen Bremsen der Abtriebs welle 12 verwendet. Dies schafft die Möglichkeit, die Vorrichtung sowohl in positiver als auch in negativer Richtung betreiben zu können.
Sobald die für den kuppelnden Zustand vorge sehene Zeitspanne abgelaufen ist, wird das Relais 202 durch die Mittel 200 oder 210 betätigt, um die Wicklungen 14 'hinsichtlich ihrer Kupplungswirkung abzuerregen und die Wicklungen für antreibende Tä tigkeit wieder zu erregen. Diese Phase ist durch den schraffierten Teil 266 in Fig. 18 angedeutet.
Durch die Kupplungswirkung der Wicklungen 14 geht ein Teil des Momentes des Schwungrades oder des Antriebsteils 10 verloren, d. h. es wird auf die Last übertragen, so dass eine gewisse Drehzahlverminde rung eintritt. Gleichzeitig steigert sich die Drehzahl und das Drehmoment des Abtriebsteils 26, d. h.
aller jener Teile, die mit dem Abtriebsteil verkeilt oder verbunden sind, einschliesslich der Teile der nicht dargestellten Last. Beim Aberregen der in Kupplungs wirkung arbeitenden Wicklungen 14 dreht sich daher der Antriebsteil mit einer unter der maximalen Dreh zahl liegenden Geschwindigkeit, während sich der Ab triebsteil 26 auf eine gewisse vorbestimmte Drehzahl beschleunigt hat, welche jedoch unterhalb der Dreh zahl des Antriebsteiles liegt.
Während der nachfol genden Beschleunigung des Antriebsteiles wird die Drehzahl des Abtriebsteiles vermindert. Da das wirk same Trägheitsmoment des Antriebsteiles vorzugswei se dasjenige des Abtriebsteiles (und zwar einschliess- lich des Trägheitsmomentes der Last) wesentlich über ragt kann die antreibende Wirkung der Wicklungen 14 die Abtriebswelle 12 zum Stillstand bringen und somit wirksam dynamisch bremsen,
während sich der Antriebsteil gleichzeitig wieder beschleunigt. Die auf Drehzahl ansprechenden Mittel 218 zeigen automa tisch das Erreichen des annähernden Stillstandes an und bewirken nach einer solchen Anzeige, dass das Relais 212 die Haltevorrichtung 207 in Betrieb setzt und somit die Abtriebswelle 12 an einem Rückdrehen hindert. In Fig. 18 zeigt der schraffierte Teil 228 den Zeitpunkt der Wiederinbetriebsetzung der Halte vorrichtung 207.
Danach 'kann der Antriebsteil auf die gewünschte Drehzahl gebracht werden, bevor die nächste Kupplungsphase einsetzt. Das Haltemittel 207 tritt also solange noch nicht in Aktion, als aus dem dynamischen Bremsen der Abtriebswelle 12 für die Wiederbeschleunigung des Antriebsteiles 10 Nutzen gezogen werden, kann. Wenn nämlich die Haltevor richtung 207 sofort nach Abstellung der Kupplungs tätigkeit wirksam würde, dann würde der grösste Teil der Energie d'es Abtriebsteiles und der Last als Rei bungswärme verloren gehen und dem Antriebsteil nicht wieder zugeführt werden können.
Es kann - wie gesagt - entweder die antreibende oder die kuppelnde Wirkung der Wicklungen 14 zum dynamischen Bremsen der Abtriebswelle 12 oder zum Antreiben der Abtriebswelle 12 verwendet werden. Falls der Antriebsteil zum Stillstand gebracht werden soll, kann er durch Kupplungswirkung gebremst wer den, solange das Haltemittel auf das Abtriebsteil wirkt.
Die kuppelnden und treibenden Wirkungen der Wicklungen 14 hängen nicht von einer besonderen Drehrichtung des Antriebsteiles 10 ab, um ihre jewei ligen Aufgaben zu erfüllen. Das bedeutet, der elek trische Stromkreis kann auch eine Vorrichtung zum Umkehren der Polarität oder des Feldes aufweisen, wodurch die Richtung der antreibenden Tätigkeit und die Drehrichtung des Antriebsteils wahlweise bestimmt werden kann.
In einem solchen Fall kann ein antrei bendes Drehmoment in einer der zuvor ausgeübten entgegengesetzten Richtung den Abtriebsteil in der gleichen Richtung wie beim Ausüben der schaltkup pelnden Tätigkeit treiben.
Da keine direkte Verbindung zwischen der Ener giequelle und der zu treibenden Last besteht, und alle Drehmomente durch die, von den Wicklungen 14 bzw. 19 entwickelten, zusammenwirkenden magnetischen Feldfern übertragen werden, ist es nicht möglich, mehr als einen vorbestimmten Betrag an Drehmoment vom Antriebsteil auf den Abtriebsteil zu übertragen. Da- durch kann die besehriebene Vorrichtung auch als Überlastschutz dienen.
Das Drehmoment, welches übertragen wird solange die Wicklungen 14 zum Er zeugen der Kupplungswirkung erregt :sind, ist eine Funktion der Windungszahl der Wicklungen 14 und der Stärke des durch sie fliessenden Stromes. Es ist demgemäss möglich, das Drehmoment durch Verän- dern des den Wicklungen zugeführten Stromes genau einzustellen.
Falls die Last ein grösseres Drehmoment erfordert, als das vorhandene Magnetfeld übertragen kann, wird der Schlupf zwischen Abtriebsteil und Antriebsteil durch das Verhältnis der erforderlichen zu den übertragenen Drehmomenten bestimmt.
Beim Erregen der Wicklungen 14 zum Erzeugen von An triebswirkung bestimmt in ähnlicher Weise die Stärke des Drehstromdrehfeldes die Grösse des antreibenden Drehmomentes. Je nach der Stärke der gewählten Strö me kann daher stets nur ein vorbestimmtes maximales Drehmoment auf die Last ausgeübt und dieses Mo ment kann so gewählt werden, dass die Überlastung der Einrichtung beschränkt wird.
Falls das Drehmo ment des Abtriebgetriebes allein schon genügt, um Schaden anzurichten, kann ferner auch ein negatives Drehmoment oder eine energieabsorbierende Wirkung in den kritischen Zeitpunkt vorgesehen werden, um die sich entwickelnde Belastung weiterhin einzu schränken.
Die Arbeitsphase der Vorrichtung, bei welchem letztere als Schaltkupplung dient, kann in zwei Ab schnitte unterteilt werden. Der erste Abschnitt besteht im anfänglichen Anlegen des Gleichstromes und der zweite im dauernden Betriebszustand.
Soll das Dreh moment auf eine stillstehende Last ausgeübt werden, so kann durch Regulierung der Stromstärke im ersten Abschnitt und Wahl der für den zweiten Abschnitt geeigneter Stromstärke anfänglich ein höheres Dreh moment und danach ein vorbestimmtes Drehmoment hervorgebracht und dabei eine scharfe, gut begrenzte anfängliche Kupplungswirkung ohne Auftreten einer Überlastung erzielt werden.
Beim Kupplungsvorgang stellen die Wicklungen 14 eine induktive Last für die Gleichstromquelle dar, welche die Wicklungen erregt. Die Wicklungen stellen demgemäss eine niedrige Anfangs-Impedanz dar, so dass der einfliessende Strom den istetigen Wertzustand überschreiten kann, welcher nachträglich 'hergestellt wird. Da das übertragene Drehmoment eine Funktion des in den Wicklungen fliessenden Stromes ist, über steigt das Anfangs-Drehmoment zwischen den Ab triebs- und Antriebsteilen die stetige Wertstärke.
Ein solcher Überschuss an Drehmoment ist jedoch zum Überwinden der Trägheit des Abtriebsteiles und des sen zugeordneten Teile erforderlich, so dass kein Drehmomentüberschuss die Last erreicht.
Dieses hohe anfängliche Drehmoment lässt auch die getriebenen Teile die gewünschte Geschwindigkeit rascher er- reichen, als es sonst möglich wäre, da die anfängliche Kupplungswirkung das genannte scharfe anfängliche Kuppeln oder den raschen Eingriff der Teile erzeugt, so wird eine Schlüpfung vermieden.
Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen wur de hauptsächlich die positive Drehmomentübertragung hervorgehoben, das heisst die Funktion, in welcher ein Abtriebsmoment durch die Kupplungstätigkeit be wirkt und das Abtriebsteil in der gleichen Richtung wie das Antriebsteil angetrieben wird.
Tatsächlich gestattet jedoch die Vorrichtung, wie oben angedeutet, eine allgemeinere Verwendung und dies besonders mit Bezug auf die Entwicklung von negativer Drehmo- mentübertragung, bei welcher das Abtriebsteil bezüg lich des Antriebsteiles gegensinnig angetrieben wird. Eine vorbestimmte normale Tourenzahl des Antriebs teils 10, die unterhalb der maximalen Motordrehzahl liegt, wird automatisch durch drehzahlbegrenzende Mittel 230 (siehe Fig. 2) bestimmt,
welche vom rotie- renden Antriebsteil 10 selber angetrieben sind. Nega tive Abtriebsdrehmomente werden durch Übersteuern der drehzahlbegrenzenden Mittel 230 und Erregen der Mittel 204 für die Motorwirkung der Wicklungen 14 hervorgerufen-. Nach Abgabe des gewünschten vor übergehenden negativen Drehmomentes an die Last, wird die Motortätigkeit wieder abgestellt und Mittel 206 für die Kupplungstätigkeit der Wicklungen wie der eingeschaltet. Diese Funktionen sind in Fig. 19 schematisch dargestellt.
Fig. 19 zeigt einen Betriebsablauf der drehmo- mentübertragenden Vorrichtung für den Fall eines negativen Abtriebsdrehmoments. Wie bei der positi ven Drehmomentabgabe der Vorrichtung schon be schrieben, wird zunächst die Motortätigkeit einge schaltet und die Haltevorrichtung 207 betätigt, um eine Beschleunigung des Antriebsteils 10 auf die nor male Tourenzahl zu gestatten;
die schraffierten Stel- len 232 und 234 deuten diese Startphase an. Im Zeit punkt 236 treten die drehzahlbegrenzenden Mittel 230 in Tätigkeit, nämlich dann, wenn. der Antriebsteil 10 die vorbestimmte Tourenzahl erreicht 'hat. In einem späteren Zeitpunkt 238, der durch den für diese Be triebsart massgebenden Programmgeber 240 (siehe Fig. 20) bestimmt wird,
wird die Haltevorrichtung 207 ausser Wirkung gesetzt, das drehzahlbegrenzende Mittel 230 abgeschaltet, Motorbetrieb eingesteuert und dabei eine Drehung der Abtriebswelle in einer Rich tung bewirkt, welche der Drehrichtung des Antriebs teiles entgegengesetzt ist. Diese Phase des Betriebs ist durch den Teil 242 in Fig. 19 dargestellt.
Eine ver- zögerung der Abtriebswelle kann durch einen Verzö- gerungsmomentschalter 244 (Fig. 20) im gewünschten Zeitpunkt 246 (Fig. 19) eingeleitet werden.; dies erfolgt durch Abschalten des Motorbetriebes und beim Be tätigen der Mittel 206 für die Kupplungswirkung, wie durch den schraffierten Teil 248 angedeutet ist.
Bei Freigabe des Bremsauslösers 250 (Fig. 20), der auf Verschiebung oder auf die Drehzahl Null, oder auf beides anspricht, im Zeitpunkt 252, wird die Kupp lungswirkung der Wicklungen 14 ausgeschaltet, die Haltevorrichtung 207 eingeschaltet und die Motor wirkung der Wicklungen 14 wird wieder nach Mass- gabe des drehzahlbegrenzenden Mittels 230 einge steuert.
Fig. 20 zeigt die Steuerverbindung für die An triebs-, Kupplungs- und Bremsfunktionen einer Vor richtung in welcher ein positives oder negatives Ab triebsdrehmoment wahlweise verfügbar isein kann, und zwar je nach der Einstellung eines Wahlschalters 254.
Separate Schalter 256, 258, 260 sind mit dem Wahl schalter 254 so verbunden, dass Antreiben, Kuppeln und Festhalten eingesteuert wird, um wunschgemäss ein positives oder negatives Abtriebsdrehmoment zu erzeugen.
Zur Vereinfachung des in Fig. 20 gezeigten Stromkreises sind nur die Steuerverbindungen darge stellt, während die Leitungen zu den verschiedenen Relais weggelassen sind;
ferner sind zwecks Verein fachung die meisten der Steuerelemente, welche die Erzeugung eines negativen Drehmoments bestimmen, unabhängig von jenen, Steuerelementen dargestellt, welche die Erzeugung von positivem Drehmoment bestimmen und daher eine charakteristische Schraf fierung aufweisen, um dass Verständnis der Fig. 20 zu erleichtern. Zur weiteren Vereinfachung der Dar stellung gilt für alle Relais,
dass die an der linken Seite des Relaisblockes zugeführten Steuersignale Ein- schaltsignale und die an der rechten Seite des Blockes zugeführten Steuersignale Abschaltsignale sind.
Ein Programm zum Erzeugen eines negativen Drehmoments wird durch den Programmgeber 240 geliefert. Ein Startsignal in der Leitung 262 bewirkt beim Inbetriebsetzen der Anlage aus dem Ruhezustand die Betätigung des Relaisblockes 264 für Motorbetrieb, und gleichzeitig das Ausschalten des die Kupplung be dienenden Relaisblockes 266 und das Einschalten des die Haltewirkung steuernden Relaisblockes 268.
Die Relaisblöcke 264, 266 und 268 bestimmen somit die gleichzeitige Betätigung der Motorfunktion der Wick lungen 14 und der Haltevorrichtung 207, wie bei 232 und 234 in Fig. 19 gezeigt ist, wodurch ein Antriebs moment im Antriebsteil 10 entwickelt wird.
Zwecks Entwicklung eines negativen Drehmoments kann es wichtig sein, dass das vom Antriebsteil 10 getriebene, drehzahlbegrenzende Mittel 230 die Dreh- zahl des Antriebsteils auf weniger als volle Drehzahl, beispielsweise auf 50 % bis 80 % der Nenndrehzahl, begrenzt.
Diese Drehzahl wird gemäss der Drehmo- mentskurve der motorischen Leistung vorzugsweise gewählt. Unter gewissen Umständen kann aber ein negatives Drehmoment auch durch Einleiten moto rischer Tätigkeit beim Stillstand des Antriebsteils ent wickelt werden.
Die Verbindung 270 zusammen mit dem drehzahlbegrenzenden Mittel 230 deuten an, dass das Relais 264 beim Erreichen der Geschwindigkeits grenze für den Antriebsteil 10 abfällt, wodurch der Antriebsteil 10 im Leerlauf rotieren kann, solange die Haltevorrichtung 207 abgeschaltet bleibt. Dieser Vorgang kann sich im Augenblick 236 in Fig. 19 ein stellen.
Bei der dargestellten Ausführungsform besitzt der Programmgeber 240 eine zweite Ausgangsleitung 272 für Spannungen, welche ein negatives Drehmoment entwickeln. Bei Auftreten einer solchen Spannung wird das Relais 274 für Überscreitung der antreiben den Tätigkeit eingeschaltet, um die Wicklungen 14 zu erregen, welche eine antreibende Wirkung unabhängig von jeder Regulierung durch das drehzahlbegrenzende Mittel 230 erzeugen.
Im gleichen Zeitpunkt bestimmt dieselbe Spannung das Abfallen des Bremsrelais 268, so dass die motorische Tätigkeit die Abgabe von nega tivem Abtriebsdrehmoment ,durch Reaktion gegen die Schwungradträgheit des Teils 10 mit sich bringt. Als Begleiterscheinung stellt sich dann eine gewisse geringe Zunahme der Drehzahl des Antriebsteils 10 ein, aber die hauptsächliche Drehzahlentwicklung erfolgt durch Abgabe eines negativen Drehmoments an die Abtriebs- welle 12.
Die Dauer der Lieferung von negativem Drehmoment kann durch den Programmgeber 240 bestimmt werden, aber beim dargestellten Beispiel bewirkt ein separater Verzögerungsdrehmomentschal- ter 244, der ein an der getriebenen Maschine ange brachter Granzschalter sein kann, im Zeitpunkt 246 Fig. 19), das Abfallen des Relais 274 für über- schreitung der antreibenden Tätigkeit und zu gleicher Zeit das Betätigen des Kupplungsrelais 266.
Der Kupplungsvorgang bewirkt dann das Verlangsamen der Abtriebswelle und dass Verschwinden ihres Mo mentes, wobei der ganze Vorgang eine Reaktion in bezug auf das Moment des Antriebsteiles 10 darstellt. Wenn die Abtriebswelle die Geschwindigkeit Null oder die obere Mittellage an der getriebenen Maschine er reicht, oder ein gewisser anderer Bremsschalterzustand eingetreten ist,
dann bewirkt das Bremsschaltermittel 250 das Abfallen des Kupplungsrelais 266 und die Wiedererregung des Bremsrelais 268, wodurch die Haltevorrichtung 207 wieder in Betrieb gesetzt wird und die motorische Tätigkeit noch einmal unter dreh zahlbegrenzende Regulierung gebracht wird.
Der Wahlschalter 254 und die zugeordneten Schal ter 256, 258 und 260 werden dann auf die andere Stel lung umgeschaltet, in welcher die Abgabe eines po sitiven Abtriebdrehmoments erfolgt, um den separa- ten hierfür vorgesehenen Programmgeber 276 in Tä tigkeit zusetzen. Der Programmgeber 276 für positive Drehmomentabgabe entspricht im allgemeinen dem Programmierungs-Schaltteil 200 in Fig. 17.
Wenn die Einrichtung von der Ruhelage aus in Betrieb gesetzt wird, liefert eine erste Steuerleitung 278 des Programm gebers 276 eine Steuerspannung zum Starten, wodurch gleichzeitig das Motorsteuerrelais 280 und das zu Bremssteuerrelais 282 betätigt wird, um dass Schwung rad zu beschleunigen.
Die Abgabe von positivem Dreh moment an der Welle 12 geschieht über Steuersignale der zweiten: Steuerleitung 284 des Programmgebers 276.
Beim Auftreten einer Steuerspannung in der Steuer- leitung 284, fallen das Motorsteuerrelais 280 und das Bremsrelais 282 ab, während das Kupphingssteuer- rela.is 286 betätigt wird.
Die Kupplungswirkung hat eine der Drehrichtung des Schwungradteiles 10 ent- sprechende Drehung dar Abtriebswelle zur Folge, und beim übertragen von kinetischer Energie vom Schwungrad 10 auf den Abtrieb tritt eine gewisse Drehzahlabnahme des Schwungradteiles 10 ein.
Das Ende der positiven Drehmomenbabgabe kann durch einen verzögernden Drehmomentschalter 288 bestimmt werden, welcher dem für die negative Drehmoment- entwicklung beschriebenen Schalter 244 entspricht, ausgenommen, dass der Ausgang des Schalters 288 den Abfall des Kupplungsrelais 286 und die Betätigung des Motorsteuerrelais 280 bestimmt.
Dies gestattet der motorischen Tätigkeit 204 ein verzögerndes Dreh moment für Geschwindigkeitsabnahme der Abtriebs welle zu entwickeln, während gleichzeitig die kine tische Energie des Antriebsteils 10 wieder ergänzt wird.
Beim Erreichen der Abtriebsgeschwindigkeit Null, der oberen Mittellage, oder eines anderen Zu standes der getriebenen Maschine, kann der Brems schalter 250 das Bremsrelais 282 betätigen, so dass die Haltevorrichtung 207 die Abtriebswelle festhalten und die weitere motorische Tätigkeit dazu dienen kann, um das Schwungrad 10 wieder völlig auf die ge wünschte Tourenzahl zu bringen.
Zum besseren Verständnis der Darlegung wurde bisher die Möglichkeit der Erregung der Spulen 14 getrennt, entweder für motorische Tätigkeit oder für kuppelnde Tätigkeit beschrieben und die Funktionen der entsprechenden Teile separat erklärt. Es ist jedoch zu beachten, dass es unter Umständen erwünscht sein kann, eine gleichzeitige oder überlappende Erregung der Wicklungen 14 vorzusehen.
In einem solchen Fall werden separate Wicklungen, wie in den Fig. 15 und 16 angedeutet, am Antriebsteil sowohl für moto rische als auch für kuppelnde Tätigkeit vorgesehen und die Erregung der antreibenden und kuppelnden Elemente kann bei einer Alternative zur Schaffung von ausschliesslicher Motortätigkeit oder ausschliesslicher Kupplungstätigkeit auf verschiedene Weise über strom begrenzende Mittel vorzugsweise gesteuert werden, an statt durch die Erregung der Wicklungen 14 allein.
Beim Vorhandensein von separaten motorischen und kuppelnden Wicklungen am Antriebsteil kann sich die Übertragung von vorwiegend motorischer Erregung (Bremsen für positive Drehmomententwicklung; Kup peln für negative Drehmomententwicklung) auf vor wiegend kuppelnde Steuerung (Kuppeln für positive Drehmomententwicklung;
Bremsen für negative Dreh- momententwicklung) der Abtriebswelle 12 auf einer knapp gesteuerten rascher ansprechenden Basis voll ziehen.
Beim Verwenden von separaten motorischen und kuppelnden Wicklungen am Abtrieb 10, sollen die Ausdrücke Erregung , Betätigung , Abschal tung und dergl. nur im relativen Sinne verstanden werden, indem sie bedeuten, dass das beim Erregen von einer Wicklung des Antriebsteils 10 (z. B. antrei bend oder kuppelnd) entwickelte Drehmoment über das beim Erregen der anderen Wicklung (z.
B. kup pelnd oder antreibend) entwickelte Drehmoment vor herrschen soll. Die Programmgeber 200, 210, 240 und 276 sowie die verschiedenen Relaisblöcke in Fig. 17 und 20 sollen die Steuermittel zur effektiven Abtriebs momententwicklung durch gleichzeitige Erregung der Wicklungen am Antriebsteil 10 zur Schaffung von motorischer und kuppelnder Tätigkeit bezeichnen, in dem sie bestimmen, welche von diesen Wicklungen das vorwiegende Drehmoment zu jedem Zeitpunkt entwickeln soll.
In dieser Weise besteht eine volle Kontrolle, ausgehend von der vollen Tourenzahl bei Vorwärtsrichtung, abnehmend bis zu langsamen Dreh zahl in Vorwärtsrichtung, Stopplage, und die Um kehrung davon zur Verfügung und zwar je nach der Reihenfolge und relativen Grösse der motorischen oder kuppelnden Drehmomente, die vorherrschend ge macht werden.