DE1047629B

DE1047629B - Differential control device

Info

Publication number: DE1047629B
Application number: DES37582A
Authority: DE
Inventors: Harold Sinclair
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1953-02-11
Filing date: 1954-02-11
Publication date: 1958-12-24

Description

Differential-Regeleinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf Differential-Regeleinrichtungen. Der Zweck der Erfindung ist es, eine Regeleinrichtung zu schaffen, mit der zwei rotierende, einzeln angetriebene Teile auf im wesentlichen gleicher mittlerer Drehzahl bzw. in im wesentlichen gleichem Drehzahlverhältnis zueinander gehalten werdeaköenl.Differential control device The invention relates to differential control devices. The purpose of the invention is to provide a control device with which two rotating, individually driven parts at essentially the same mean speed or are kept in essentially the same speed ratio to one another.

Eine solche Regeleinrichtung kann z. B. bei Gleisfahrzeugen, wie Portalkränen, erforderlich sein, bei denen die Räder auf Schienen laufen, die in großem Abstand, beispielsweise zehn Meter oder mehr voneinander entfernt liegen. In einem solchen Falle kann es Schwierigkeiten bereiten, die Räder auf der einen Schiene- mit denen auf.der anderen Schiene zu kuppeln, und notwendig sein, für jedes Rad einen Einzelantrieb vorzusehen. Dann besteht jedoch -keine Verbindung zwisch.en-den Radpaaren, die sicherstellt, daß sich'beide Räder mit gleicher Drehzahl drehen, und wenn, was leicht vorkommen kann, der Bewegungswiderstand an der einen Seite des Krans größer ist als an der anderen, läuft der Kran schief und verklemmt sich auf den Schienen. Such a control device can, for. B. in rail vehicles, such as Gantry cranes, where the wheels run on rails that run in large distance, for example ten meters or more apart. In such a case it can be difficult to get the wheels on one Rail- to couple with those on the other rail, and be necessary for each Wheel to provide a single drive. Then there is no connection between the ends Pairs of wheels that ensure that both wheels rotate at the same speed, and if, which can easily happen, the resistance to movement on one side of the crane is larger than the other, the crane will run crooked and jam on the rails.

Eine solche Regeleinrichtung kann auch in solchen Fällen erforderlich sein, wo zwei oder mehr Montagefließbänder nebeneinander mit der gleichen mittleren Geschwindigkeit laufen sollen, so daß von zwei oder mehr Bändern zu einer Montagestelle geförderte Teile eine gewünschte Abstandsbeziehung in Längsrichtung der Bänder einhalten. Such a control device may also be required in such cases be where two or more assembly lines are side by side with the same middle one Speed should run so that of two or more belts to an assembly point conveyed parts maintain a desired spacing relationship in the longitudinal direction of the belts.

Es ist bereits eine Regeleinrichtung bekannt, die dazu dient, zwei getriebene Glieder bzw. Teile auf im wesentlichen gleicher Drehzahl zu halten, bei welcher eine Einrichtung vorgesehen ist, die auf relative Geschwindigkeitsänderungen der beiden Glieder anspricht und die Drehgeschwindigkeit des einen Gliedes durch entsprechende Regulierung der Kraftstoffzufuhr zu der dieses Glied antreibenden Maschine und damit durch Änderung der Drehzahl der Antriebsmaschine ändert. There is already a control device known which is used to two to keep driven members or parts at substantially the same speed which means is provided which is responsive to relative changes in speed of the two links responds and the speed of rotation of one link through corresponding regulation of the fuel supply to that driving this link Machine and thus changes by changing the speed of the drive machine.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für einen solchen Antrieb, bei dem die beiden getriebenen Teile mit Einzelantrieben, wie Kurzschlußmotoren, versehen sind, deren Betrieb im wesentlichen konstante Drehzahl erfordert und bei der es deshalb nicht möglich ist, die relativen Drehzahlen der getriebenen Teile durch Änderung der Drehzahl eines der Antriebsmotoren zu regeln. The invention relates to a control device for such a device Drive in which the two driven parts with individual drives, such as short-circuit motors, are provided, the operation of which requires a substantially constant speed and at which is why it is not possible to determine the relative speeds of the driven parts to regulate by changing the speed of one of the drive motors.

Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß bei der Regeleinrichtung nach der Erfindung in dem Antriebsstrang zwischen jedem beweglichen Teil und seinem treibenden Teil eine schlupffähige Kupplung vorgesehen ist und daß die auf relative Geschwindigkeitsänderung ansprechende Einrichtung den beweglichen Teilen jeweils zugeordnete Bremsen betätigt. This object is achieved according to the invention in that in the Control device according to the invention in the drive train between each movable Part and its driving part a slippable clutch is provided and that the device responsive to the relative change in speed is the movable one Brakes assigned to each part are actuated.

Es ist bereits bekannt, die beiden Seiten eines Kettenfahrzeugs mittels Einzelantrieb über jeweils eine Turbokupplung anzutreiben und zum Zwecke der Lenkung des Fahrzeugs die relativen Laufgeschwindigkeiten-der beiden Ketten durch Betätigung von Bremsen zu ändern, die jeweils direkt auf die Antriebsräder wirken. Bei dieser bekannten Anordnung ist, um eine gleiche Laufgeschwindigkeit der beiden Antriebsketten zu erhalten, zwischen den Achsen der beiden Antriebsräder eine diese direkt kuppelnde Einrichtung vorgesehen, die erst gelöst werden muß, wenn das Fahrzeug gelenkt werden soll. Hier wird die gleiche Laufgeschwindigkeit also durch eine direkte Kupplung der Antriebsräder erhalten, während die Bremsen dazu benutzt werden, um zu erreichen, daß sich die Ketten- bzw. Treibräder der beiden Seiten des Fahrzeugs mit unterschiedlicher Geschwindigkeit bewegen. Das Ziel der Erfindung ist es dagegen, eine Regeleinrichtung zu schaffen, um zwei getriebene Glieder oder Teile, die nicht miteinander kuppelbar sind, auf im wesentlichen gleicher Drehzahl bzw. Geschwindigkeit zu halten. Darüber hinaus werden bei der bekannten Anordnung jeweils vom Fahrer die Direktkupplung gelöst und die Bremsen betätigt, wenn der Fahrer eine Lenkbewegung ausführen will, während bei der Regeleinrichtung nach der Erfindung die Bremsen selbsttätig von der auf relative Geschwindigkeitsänderungen der getriebenen Teile ansprechenden Einrichtung betätigt werden. It is already known to use the two sides of a tracked vehicle Individual drive to be driven via a turbo coupling and for the purpose of steering of the vehicle the relative running speeds of the two chains by actuation of brakes that act directly on the drive wheels. At this known arrangement is to have an equal running speed of the two drive chains to get a direct coupling between the axles of the two drive wheels Device provided that only needs to be solved when the vehicle is being steered target. Here the same running speed is achieved through a direct coupling of the drive wheels while the brakes are used to achieve that the chain or drive wheels of the two sides of the vehicle with different Move speed. The aim of the invention, on the other hand, is to provide a control device to create two driven links or parts that cannot be coupled together are to be kept at essentially the same speed or speed. About that In addition, in the known arrangement, the direct clutch is always operated by the driver released and the brakes applied when the driver wants to make a steering movement, while in the control device according to the invention, the brakes automatically from the one responsive to relative speed changes of the driven parts Device are operated.

Als Schlupfkupplungen können hydraulische Turbokupplungen der Bauart mit konstanter Füllung verwendet werden, bei denen der Schlupf in den Kupplungen mittels Bremsen geregelt werden kann, die sich intermittierend direkt oder indirekt an die Läufer wellen der Kupplungen anlegen lassen. Falls ernivwlscht, können als schlupffähige Kupplungen auch elektromagnetische Kupplungen verwendet werden. Hydraulic turbo couplings of the type with constant fill can be used where there is slippage in the clutches Can be controlled by means of brakes, which are intermittent directly or indirectly Have it applied to the rotor shafts of the clutches. If you don't want to, you can use Slippable clutches also electromagnetic clutches can be used.

Um den relativen Schlupf in den Kupplungen in Abhängigkeit von der unterschiedlichen Drehzahl der getriebenen Teile zu regeln, kann ein Differentialgetriebe verwendet werden, dessen beide Eingangselemente mit Drehzahlen angetrieben werden, die in Beziehung zu den Drehzahlen der entsprechenden angetriebenen Teile stehen, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß das Ausgangselement des Differentialgetriebes, welches der Käfig sein kann, stillsteht, solange beide Teile mit gleicher Drehzahl Iaufen. Hat der eine Teil jedoch das Bestreben, dem anderen vorzulaufen, so resultiert das in einer Drehung des Ausgangselementes in der einen oder anderen Richtung, je nachdem welcher dieser Teile schneller läuft. Diese Bewegung des Ausgangselementes bzw. To determine the relative slip in the clutches as a function of the A differential gear can regulate different speeds of the driven parts are used, the two input elements of which are driven at speeds, which are related to the speeds of the corresponding driven parts, the arrangement being made such that the output element of the differential gear, whichever the cage can be, stands still as long as both parts are rotating at the same speed Run. However, if one part tries to run ahead of the other, this results that in a rotation of the output element in one direction or the other, depending after which of these parts runs faster. This movement of the output element respectively.

Käfigs kann dazu benutzt werden, über einen elektrisehen Schalter und eineBremseinrichtung den Schlupf in den Kupplungen zu regeln.The cage can be used via an electrical switch and a braking device to regulate the slip in the clutches.

In geeigneten Fällen können die getriebenen Teile mechanisch mit den Eingangselementen des DiSerentialgetriebes gekuppelt sein, beispielsweise mittels leichter und biegsamer Wellen, die eine Drehbewegung übertragen können. Andererseits kann auch jedem getriebenen Teil ein Synchrongenerator zugeordnet sein, der mit einer zu der Drehzahl des getriebenen Teiles in Beziehung stehenden Drehzahl angetrieben wird, wobei dann jeder elektrische Generator mit dem einen von zwei jeweils mit den Eingangselementen des Differentialgetriebes verbundenen Synchronmotoren zusammengeschaltet ist. In suitable cases, the driven parts can also mechanically be coupled to the input elements of the differential gear, for example by means of lighter and more flexible shafts that can transmit rotary motion. on the other hand A synchronous generator can also be assigned to each driven part, which with a speed related to the speed of the driven part is, then each electrical generator with the one of two each with synchronous motors connected to the input elements of the differential gear is.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer schematischen Zeichnung in ihrer Anwendung bei einem Portalkranantrieb näher erläutert. The invention is described below with reference to a schematic drawing explained in more detail in their application in a gantry crane drive.

In der Zeichnung ist bei 1 und 2 ein Radpaar des Krans gezeigt, wobei diese Räder auf Schienen 3 und 4 laufen, die etwa zehn Meter voneinander entfernt liegen. Das Kranportal stützt sich außerdem auf zwei weitere nicht dargestellte Räder, von denen je eines auf jeder Schiene läuft. Die Räder 1 und 2, welche die obenerwähnten beiden beweglichen Teile bilden, deren Drehzahlen gleich oder im wesentlichen gleich gehalten werden sollen, sind mit Einzelantrieben versehen, die in der Zeichnung als Elektromotoren 5 und 5' dargestellt sind und Wechselstrom-Käfiganker-Induktionsmotoren sein können. In the drawing, a pair of wheels of the crane is shown at 1 and 2, wherein these wheels run on rails 3 and 4 that are about ten feet apart lie. The crane portal is also based on two more, not shown Wheels, one of which runs on each rail. The wheels 1 and 2, which the Form the above-mentioned two moving parts, the speeds of which are equal or substantially should be kept the same, are provided with individual drives, which are shown in the drawing shown as electric motors 5 and 5 'and AC squirrel cage induction motors could be.

Die Motorwdle 5 ist mit der Eingangs- bzw. Treiberwelle einer hydraulischen Turbokupplung 7 der Bauart mit konstanter Füllung gekuppelt und dieAusgangs- bzw. Läuferwelle der Turbokupplung 7 ist mit der Eingangswelle eines Schneckenraduntersetzungsgetriebes 8 verbunden. Die Ausgangswelle 9 des Untersetzungsgetriebes 8 ist an dem einen Ende mit der Welle von Rad 1 verbunden und das andere Ende trägt eine Bremstrommel 10, der ein Bremsband 11 zugeordnet ist, das durch eine elektrische, einenLängsdruck ausübende Vorrichtung 12 betätigt werden kann. The motor shaft 5 is connected to the input or driver shaft of a hydraulic one Turbo coupling 7 of the type with constant filling coupled and the output or The rotor shaft of the turbo coupling 7 is connected to the input shaft of a worm gear reduction gear 8 connected. The output shaft 9 of the reduction gear 8 is at one end connected to the shaft of wheel 1 and the other end carries a brake drum 10, to which a brake band 11 is assigned, which is actuated by an electrical, a longitudinal pressure exercising device 12 can be actuated.

Die Antriebsverbindung zwischen dem Motor 5' und dem angetriebenen Rad2 schließt eine hydraulische Turbokupplung 7' der »traction«- bzw. Bauart mit konstanter Füllung und ein Schneckenraduntersetzungsgetriebe 8' ein, dessen Welle 9' eine Brems- trommel 11M' trägt, der ein Bremsband llr zugeordnet ist, das durch eine einen Längs druck ausübende Vorrichtung 12' betätigt werden kann. The drive connection between the motor 5 'and the driven Rad2 includes a hydraulic turbo coupling 7 'of the "traction" or type constant filling and a worm gear reduction gear 8 ', the shaft of which 9 'a brake drum 11M 'carries, which is assigned a brake band llr, which by a longitudinal pressure-exerting device 12 'can be actuated.

Die Regeleinrichtung schließt ein Differentialge triebe mit den Eingangselementen 13 und 13' und dem Ausgangselement bzw. Käfig 14 ein. Das Ausgangselement bzw. der Käfig 14 trägt einen Kontaktarm 15 der zwischen elektrischen Kontakten 16 und 16' liegt. The control device includes a differential gear with the input elements 13 and 13 'and the output element or cage 14. The output element or the Cage 14 carries a contact arm 15 between electrical contacts 16 and 16 ' lies.

Die Wellen der Bremstrommeln 10 und 10' sind mit tels flexibler Wellen 17 und 17' mit den entsprechenden Eingangselementen des Differentialgetriebes über Schlupfkupplungen 19 und 19' verbunden, die vorgesehen sind, um die Belastung zu begrenzen, die in den flexiblen Wellen z. B. dann auftreten könnte, wenn das eine oder andere der Antriebsräder 1 oder 2 auf seiner Schiene rutscht. Zwischen der Welle 9 und der biegsamen Welle 17 ist ein Umkehrgetriebe 18 vorgesehen.The shafts of the brake drums 10 and 10 'are equipped with flexible shafts 17 and 17 'with the corresponding input elements of the differential gear Slip clutches 19 and 19 'connected, which are provided to the load limit that in the flexible shafts z. B. could occur if the one or other of the drive wheels 1 or 2 slips on its rail. Between the Shaft 9 and the flexible shaft 17, a reverse gear 18 is provided.

Wenn im Betrieb die Motoren 5 und 5' stromlos sind, so sind die einen Längsdruck ausübenden Vorrichtungen 12 und 12' ebenfalls stromlos und legen die Bremsbänder 11 und 11' an die Bremstrommeln 10 und 10' an. Wenn die Motoren eingeschaltet sind, sind die Vorrichtungen 12 und 12' normalerweise von Strom durchflossen, so daß sie die Bremsbänder von den Bremstrommeln lösen. Solange sich die beiden getriebenen Räder 1 und 2 mit gleicher Drehzahl drehen, drehen sich auch die Eingangselemente 13 und 13' des Differentialgetriebes mit gleicher Drehzahl,. j'edoth in entgegengesetzter Richtung, so daß das Ausgangselement bzw. der Käfig 14 des Differentialketriebes stillsteht und eine solche Winkelstellung- einnimmt, daß der an dem Käfig angebrachte Kontalrtarm 15 zwischen den elektrischen Kontakten 16 und 16' liegt, ohne daß er mit diesen Berührung hat. Wenn aus irgendeinem Grund, beispielsweise infolge eines von den Rädern auf einer Seite des Krans, d. h. auf einer der Schienen, zu überwindenden größeren Widerstandes, diese Räder das Bestreben haben, langsamer zu drehen, oder mit anderen Worten, wenn die Räder auf der einen Seite die Neigung haben, vorzulaufen, so werden die Drehzahlen der Eingangselemente des Differentialgetriebes unterschiedlieh und das Ausgangselement bzw. der Käfig 14 bewegt sich im Winkel, bis der Kontaktarm 15 den einen oder anderen der Kontakte 16 bzw. 16' berührt, wobei die Richtung, in der sich der Käfig bewegt, dadurch bestimmt ist, welche Räder das Bestreben zeigen, vorzulaufen. Die Wirkung des Schließens eines dieser Kontakte 16 bzw. 16' ist, daß der Stromkreis der zugehörigen Vorrichtung 12 bzw. 12' stromlos gemacht wird, wodurch das Bremsband der Bremstrommel des schneller laufenden Rades angelegt wird. Durch das Anlegen des Bremsbandes wird das vorlaufende Rad und der Läufer der zugehörigen Turbokupplung abgebremst, bis die Drehzahl des Rades etwas geringer ist als die des angetriebenen Rades auf der anderen Seite des Krans, woraufhin der Käfig 14 des Differentialgetriebes sich in der Richtung dreht, in der der Kontaktarm 15 wieder außer Berührung mit dem Kontakt kommt, wodurch die stromlos gewesene Vorrichtung 12 bzw. 12' wieder Strom erhält und die zugehörige Bremse löst. If the motors 5 and 5 'are de-energized during operation, then some are Longitudinal pressure-exerting devices 12 and 12 'also de-energized and put the Brake bands 11 and 11 'to the brake drums 10 and 10'. When the motors are turned on are, the devices 12 and 12 'are normally energized, so that they loosen the brake bands from the brake drums. As long as the two driven If wheels 1 and 2 rotate at the same speed, the input elements also rotate 13 and 13 'of the differential gear at the same speed. j'edoth in opposite Direction, so that the output element or the cage 14 of the differential gear stands still and assumes such an angular position that the attached to the cage Kontalrtarm 15 is between the electrical contacts 16 and 16 'without it with these touches. If for any reason, for example as a result of a from the wheels on one side of the crane, d. H. on one of the rails to be overcome greater resistance, these wheels tend to turn more slowly, or in other words, if the wheels on one side have a tendency to advance, so the speeds of the input elements of the differential gear are different and the output member or cage 14 moves at an angle until the contact arm 15 touches one or the other of the contacts 16 or 16 ', whereby the direction in which the cage moves, it is determined by which wheels show the effort, to run forward. The effect of closing one of these contacts 16 or 16 'is that the circuit of the associated device 12 or 12 'is made currentless, whereby the brake band of the brake drum of the faster running wheel is applied. By the application of the brake band is the leading wheel and the runner of the associated Turbo coupling braked until the speed of the wheel is slightly lower than that of the driven wheel on the other side of the crane, whereupon the cage 14 of the differential gear rotates in the direction in which the contact arm 15 again comes out of contact with the contact, causing the de-energized device 12 or 12 'receives power again and releases the associated brake.

Die von den servobetätigten Bremsen ausgeübte Bremswirkung wird so eingestellt, -daß sie nicht dazu ausreicht, die Läufer der Turbokupplungen 7 und 7' festzuhalten, da es nur -erforderlich ist, daß der Schlupf in der Turbokupplung auf der einen oder anderen Seite des Krans für einen Augenblick etwas erhöht wird, um zu ermöglichen, daß die vorlaufenden Räder an der einen Seite wieder mit den anderen Rädern in Schritt gebracht werden. Auf diese Weise kann die Drehzahl der angetriebenen Räder 1, 2 des Krans im wesentlichen gleich gehalten werden, ohne die Drehzahl der Antriebsmotoren 5 und 5' zu beeinflussen, welche infolgedessen mit konstanter Drehzahl laufen können. The braking effect exerted by the servo-operated brakes becomes like this set, -that it is not sufficient to the runners of the turbo couplings 7 and 7 ', since it is only necessary that the slip in the turbo coupling a bit is raised on one side or the other of the crane for a moment, to allow the leading Wheels on one side be brought back into step with the other wheels. In this way, the The speed of the driven wheels 1, 2 of the crane is kept essentially the same without affecting the speed of the drive motors 5 and 5 ', which as a result can run at constant speed.

Falls erwünscht, können statt der im vorhergehenden erwähnten Eiäfigankermotoren auch Schleifringmotoren als Antriebsmotoren verwendet werden. If desired, single-cage armature motors can be used instead of the aforementioned slip ring motors can also be used as drive motors.

Eine andere Anwendung der Erfindung ist gegeben. wenn das Problem besteht, zwei oder mehr Montagebänder in Schritt zu halten, die parallel zueinander mit gleicher mittlerer Geschwindigkeit laufen sollen. Another application of the invention is given. if the problem consists of keeping two or more assembly lines in step that are parallel to each other should run at the same medium speed.

Wo zwei solche Bänder von unabhängigen Motoren, beispielsweise Käfigankermotoren, angetrieben werden, hat sich gezeigt, daß - selbst wenn die Motoren die gleiche konstante Drehzahl haben - unter anderem infolge einer Änderung in der Verteilung der Belastung des Fließbandes oder von Reibung häufig ein Band die Tendenz zeigt, dem anderen ständig vorzulaufen, oder beide Bänder das Bestreben haben, abwechselnd einander zu überholen. Um die Bänder auf im wesentlichen gleicher Geschwindigkeit zu halten, werden gemäß der Erfindung die Antriebswellen der Bänder mit den Motoren über hydraulische Turbokupplungen der Bauart mit konstanter Füllung verbunden und die Wellen, wie in dem oben beschriebenen Fall des Krans, mechanisch oder elektrisch mit einem Differentialgetriebe gekuppelt. Außerdem ist eine elektrische Regeleinrichtung mit Bremsen vorge- sehen, wobei jede Bremse beim Anziehen den Läufer der zugehörigen Turbokupplung verlangsamen und den Schlupf in dieser Turbokupplung vergrößern kann.Where two such bands of independent motors, for example squirrel cage motors, are driven, it has been shown that - even if the motors are the same have a constant speed - among other things as a result of a change in the distribution the load on the assembly line or friction often a line shows the tendency, To constantly run ahead of the other, or both bands tend to take turns to overtake each other. To the belts at essentially the same speed To keep, according to the invention, the drive shafts of the belts with the motors connected via hydraulic turbo couplings of the type with constant filling and the shafts, as in the crane case described above, mechanical or electrical coupled with a differential gear. There is also an electrical control device with brakes see, each brake being applied to the runner of the associated Can slow down turbo coupling and increase the slip in this turbo coupling.

Claims

PATENT CLAIM: Differential control device that serves to provide two to keep driven, rotating parts at essentially the same speed, which are provided with individual drives, such as squirrel cage motors, their operation requires substantially constant speed and in which a device is provided which is responsive to relative speed changes of the driven parts, to exert an effect opposite to the changes in speed, thereby characterized in that in the drive train between each driven, rotating Part (1, 2) and its drive (5, 5 ') in a manner known to be slippable Coupling (7, 7 ') is provided and that the relative speed changes responsive device (13, 13 ', 14, 15, 16, 16') the driven, rotating Parts assigned brakes (10, 11, 12 or 10 ', 11', 12 ') are actuated. ~~~~~~~~ Considered publications: German patent specifications No. 132 153, 139 113, 667956, 914545; Swiss Patent No. 99 846; British patent specification No. 440 160.