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Antrieb für eine Maschine mit zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Bewegungsvorgängen
unterschiedlichen Kraftbedarfs, z. B. Furnierschneidemaschine Es sind Maschinen
bekannt, bei denen zwei getrennt voneinander arbeitende Antriebe vorhanden sind,
die wechselweise zur Wirkung kommen. So sind z. B. bei Schneidemaschinen mit intermittierend
zugeführtem Material (Furnierschneidemaschinen, Papier-, Textil- und Kunststoffschneidemaschinen)
je ein Vorschub- und ein Schneidantrieb vorgesehen. Für den Schneidantrieb ist meist
eine größere Motorleistung erforderlich, die aber nur kurzzeitig gebraucht wird,
während für den Vorschub, der fast dauernd läuft und nur für den Schneidvorgang
kurz stillstehen muß, ein kleiner Motor ausreicht. Auch bei Werkzeugmaschinen mit
hin- und hergehendem Werkzeug, z. B. bei Hobelmaschinen, sind für den Hin-und Rücklauf
des Werkzeuges unterschiedliche Kräfte erforderlich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei derartigen Antrieben
ohne hohen Aufwand an Getriebeteilen und Steuermitteln mit nur einem Motor auszukommen,
der sowohl den Hauptantrieb als auch den Nebenantrieb bei möglichst geringem Strombedarf
betätigt. Sie geht dabei aus von einem Verschieberankermotor als Antriebsmittel,
dessen axiale Läuferbewegungen zur Steuerung einer Kupplung benutzt werden. Erfindungsgemäß
ist die Anordnung so getroffen, daß von der Motorwelle wechselweise zwei Kupplungen
betätigt werden, von denen bei vollem Einschalten des Motors diese mit dem Hauptantrieb
gekuppelt wird, während bei abgeschaltetem Motor die andere Kupplung zur Wirkung
kommt, so daß der Läufer im letztgenannten Falle mit seiner kinetischen Energie
oder unter Umständen auch mit einer durch eine Teilspannung laufend zugeführte kleinere
Energie den Nebenantrieb betätigt. Das Kuppeln erfolgt im erstgenannten Falle durch
den magnetischen Axialzug und im letztgenannten Falle durch die diesem Axialzug
entgegenwirkende Federkraft.
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Beide oder auch nur eine der Kupplungen können als Bremskupplungen
ausgebildet sein, so daß der jeweilige Antrieb nach dem Auskuppeln schnellstens
zum Stillstand kommt. In diesem Falle werden die Kupplungen zweckmäßig als Reibungskupplungen
mit gefederten Elementen ausgebildet. Es können aber auch Rastkupplungen verwendet
werden, die nach dem Ausrasten den abgekuppelten Antrieb frei auslaufen lassen.
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Ein solcher Antrieb hat zahlreiche Vorteile. So kann z. B. der Motor
seine Drehzahl ständig beibehalten, insbesondere dann, wenn er nicht vollkommen
abgeschaltet, sondern ihm eine Teilspannung belassen wird. Dann wird beim vollen
Einschalten des Motors der hohe Einschaltstromstoß vermieden. Dadurch werden wiederum
die Schaltgeräte geschont, das Netz entlastet, und dem Motor selbst ist für die
Schalthäufigkeit keine Grenze gesetzt, die sonst wegen der Anlaufstromwärme verhältnismäßig
niedrig liegt. Auch wird weniger Verschleiß an den Kupplungsbelägen auftreten, als
wenn jedesmal das Läuferschwungmomnent mit abgebremst werden müßte, und schließlich
ergibt sich auf die erfindungsgemäße Art auch eine sehr erhebliche Stromersparnis.
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Soll der Motor den Nebenantrieb nur kurzzeitig betätigen, dann kann
man ohne die vorerwähnte Teilspannung auskommen, wenn man, die Läuferschwungmasse
so groß macht, daß die Leistung kurzzeitig aus dieser entnommen werden kann.
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Die wechselweise Schaltung kann durch den Arbeitsablauf selbst gesteuert
werden. So kann z. B. bei einer Furnierschneidemaschine das durch die Schneidöffnung
vorgeschobene Band bei einer bestimmten Länge an einen Schalter stoßen, der bewirkt,
daß der Motor Spannung bzw. die volle Spannung erhält. Dabei kuppelt sich dieser
an den Schneidantrieb und bewegt das Messer beispielsweise über eine Kurbel. Sobald
diese Kurbel eine Umdrehung gemacht hat, betätigt sie einen weiteren Schalter, der
den Motor abschaltet bzw. an diesen eine Teilspannung legt. Dadurch löst sich der
Motor unter dem Einfluß der dem magnetischen Axialzug entgegenwirkenden Feder vom
Schneidantrieb und kuppelt sich auf der anderen Seite mit dem Vorschubantrieb, den
er so lange betätigt, bis die vorgeschobene neue Materialkante wieder an den Schalter
stößt, worauf der Motor aufs neue Spannung bzw. volle Spannung erhält.
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In Abb. 1 der Zeichnung ist ein solcher Antrieb beispielsweise dargestellt.
Auf
einem Grundgestell 1 ist das Motorgehäuse 2 befestigt sowie zwei Lagerböcke, die
das Lager 3 für die Welle 4 des Hauptantriebes und das Lager 5 für die Welle 6 des
Nebenantriebes tragen.
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Der Läufer 10 ist in einem kombinierten Längs-und Querlager 7 und
einem Querlager 8 abgestützt. Diese Lager gestatten dem Läufer eine Axialverschiebung.Nach
einer Seite hin ist die Verschiebung jedoch dadurch begrenzt, daß sich die abgesetzte
Läuferwelle 9 gegen das Querlager 7 legt. Eine Berührung des Läuferpaketes mit dem
Ständerpaket 11 wird dadurch verhindert. Auf der Läuferwelle 9 sind fest und unverschieblich
die Kupplungsscheiben 12 und 13 angeordnet. Diese arbeiten mit den Kupplungsgegenhälften
14 und 15 zusammen, welche die Reibbeläge 16 tragen.
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Die Kupplungshälfte 1.4 ist auf der Welle 4 axial verschieblich gelagert.
Vermittels einer Feder 17 stützt sie sich an einem Anschlag 18 der Welle 4 ab. Wenn
nun der Verschiebeänkermotor volle Netzspannung erhält, so bewirkt die volle magnetische
Axialkraft, daß zunächst die dieser Kraft entgegenwirkende Feder 19 und dann die
Kupplungsfeder 17 zusammengedrückt wird und die Läuferwelle sich am Lager 7 abstützt.
Die volle magnetische Axialkraft muß also größer sein als die Summe der Federkräfte
17 und 19; die Größe der Federkraft 17 bestimmt die Kuppelkraft, welche das volle
Drehmoment des Verschiebeankermotors für den Hauptantrieb überträgt.
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Wird durch Vermindern der Ständerspannung bzw. durch vollständiges
Abschalten des Motors die magnetische Axialkraft kleiner als die Summe der Federkräfte
17 und 19, dann wird der Läufer nach rechts verschoben. Dadurch legt sich der Belag
16 der Kupplungshälfte 14 an die Stirnfläche 20 des Ständergehäuses 2; und die Welle
4 wird gebremst. Auf der anderen Motorseite kuppelt sich gleichzeitig die Kupplungsscheibe
13 über den Belag 16 mit der Gegenscheibe 15. Diese war vorher durch die Kupplungsfeder
21 mit ihrem Belag 16 gegen die Stirnfläche 22 am Ständergehäuse 2 gedrückt worden,
wodurch die Welle 6 abgebremst war. Wenn die magnetische Restaxialkraft zusammen
mit der Federkraft 21 kleiner wird als die Federkraft 19, dann löst sich die Kupplungshälfte
15 mit dem Belag 16 von der Fläche 22 und wird axial auf der Welle 6 bis gegen den
Absatz 23 dieser Welle verschoben. Sie überträgt die Kuppelkraft, welche durch den
Druck der Feder 19 abzüglich der magnetischen Restaxialkraft bestimmt wird, auf
die Welle 6, welche nun mit dem Restdrehrnoment des Motors den Nebenantrieb betätigt.
Bei Anlegen der vollen Spannung wird der Läufer wieder ins Feld gezogen, die Welle
4 wird wieder angetrieben und die Welle 6 gebremst.
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Die Schaltung des Verschiebeankermotors kann in einfacher Weise mit
zwei Schaltern und einem Satz Vorwiderständen vorgenommen werden. Zu diesem Zweck
werden beispielsweise in die drei Phasen der Zuleitung die Vorwiderstände 24 gelegt.
Bei geschlossenem Schalter 25 und offenem Schalter 26 liegt der Motor an einer Teilspannung.
Sind beide Schalter geschlossen, so erhält er volle Netzspannung. Statt der Vorwiderstände
kann auch die Stern-Dreieck-Schaltung angewendet werden.
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Nach der dargestellten Schaltung und Anordnung würden sich bei vollständiger
Abschaltung der Maschine durch Öffnen des Schalters 25 oder durch Ausfall der Netzspannung
die Welle 6 so lange weiterdrehen, bis der Überschüß an -Schwungenergie verbraucht
ist. Dies ist bei manchen Antrieben unerwünscht, z. B. beim Vorschub empfindlicher
Furniere, die brechen können, wenn sie gegen das etwa gerade in der Schnittstellung
angehaltene Messer oder den Endschalter weiter vorgeschoben werden. Deshalb soll
durch eine weitere Ausführungsform dafür gesorgt werden, daß auch in solchen Fällen
der Nebenantrieb ebenfalls abgebremst wird.
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Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß die verschiebliche Kupplungshälfte
des Nebenantriebes gegen abgestufte Federkräfte verschiebbar ist, deren zweite Stufe
erst überwunden werden kann, wenn kein Rest von magnetischem Axialzug mehr vorhanden
ist, und nach deren Überwindung sich diese Kupplungshälfte weiter verschiebt, bis
sie sich mit einem zweiten Bremsbelag gegen eine weitere feste Bremsfläche legt.
Diese Ausbildung setzt die Anwendung einer Teilspannung für den Nebenantrieb voraus.
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Abb.2 zeigt eine derartige Anordnung. Hier ist die mit der Kuppelscheibe
13 bzw. der Bremsfläche 22 zusammenwirkende Kupplungsgegenhälfte 15 ebenfalls durch
die Feder 21 an der Welle 6 abgestützt, jedoch legt sie sich nach Überwindung der
Federkraft nicht wie beim Ausführungsbeispiel nach Abb. 1 unmittelbar gegen den
Anschlag 23, sondern gegen das verhältnismäßig steife, sich am Anschlag 23 abstützende
Federpaket 27. Dieses besteht aus Tellerfedern, die durch einen Sicherungsring 28
unter Vorspannung gehalten werden. Die Nabe der Kupplungsscheibe 15 ist innen so
ausgenommen, daß sie über den Sicherungsring 28 greifen und sich an den Federn 27
abstützen kann. Die Kraft dieser Federn ist so bemessen, daß sie von der durch die
Teilspannung geschwächte Feder 19 nicht überwunden werden kann, sondern erst dann,
wenn der Motor vollkommen stromlos ist. In diesem Falle legt sich der zweite Belag
29 der Kupplungsscheibe 15 gegen die feststehende Bremsfläche 30, und der Überschuß
der Federkraft 19 über die Summe der Federkräfte 21 und 27 wirkt als Bremskraft
und setzt die Welle 6 still.
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Was in den Ausführungsbeispielen durch die Verschieblichkeit der Kupplungshälften
14 und 15 erreicht wird, kann sinngemäß auch durch einzelne gefederte Segmente,
Bolzen od. dgl. bewirkt werden, die in unverschieblichen Kupplungshälften gelagert
sind.