DE1168547B

DE1168547B - Electric drive for work machines, especially machine tools

Info

Publication number: DE1168547B
Application number: DES52413A
Authority: DE
Inventors: Guenther Seka
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1957-02-20
Filing date: 1957-02-20
Publication date: 1964-04-23

Description

Elektrischer Antrieb für Arbeitsmaschinen, insbesondere Werkzeugmaschinen Arbeitsmaschinen werden im allgemeinen mit einer vorgegebenen Drehzahl, die oft innerhalb eines verhältnismäßig engen Drehzahlbereiches geändert werden kann, angetrieben. Man verwendet hierbei mit besonderem Vorteil Drehstrommotoren mit Schleifringläufern. Diese werden so ausgelegt, daß sie in dem vorgegebenen Drehzahlbereich mit gutem Wirkungsgrad arbeiten.Electric drive for work machines, in particular machine tools Working machines are generally at a predetermined speed, which is often can be changed within a relatively narrow speed range, driven. Three-phase motors with slip ring rotors are used here with particular advantage. These are designed in such a way that they work well in the specified speed range Working efficiency.

Bei Werkzeugmaschinen besteht häufig die Forderung, den Antriebsmotor zu bestimmten Zwecken, beispielsweise zum Einrichten der Maschine, eine gewisse Zeit mit einer besonders kleinen Drehzahl, die sehr stark von der normalen Betriebsdrehzahl abweicht, zu betreiben. Für einen solchen, wenn auch nur vorübergehenden Betrieb würde sich der Drehstrommotor als ungeeignet erweisen, der für seine Nenndrehzahl so ausgelegt ist, daß er nur für diese das erforderliche Drehmoment aufzubringen braucht. Bei sehr stark herabgesetzter Drehzahl, die man z. B. durch Einschalten von Widerständen in den Läuferkreis erzielen kann, wäre der Drehstrommotor nicht mehr in der Lage, verschiedene Drehmomente unter Beibehaltung seiner Drehzahl abzugeben. Man verwendet daher zum Betrieb von Arbeitsmaschinen neben dem eigentlichen Antriebsmotor oft einen Hilfsmotor, der bei voller Drehzahl mit dem Hauptmotor gemeinsam betrieben wird. Bei einem bekannten Antrieb arbeitet eine als Gleichstrommotor ausgebildete Hilfsmaschine auch bei herabgesetzter Drehzahl gemeinsam mit einem Hauptmotor. Zur Einhaltung einer bestimmten herabgesetzten Drehzahl ist es bei schwankendem Lastmoment jedoch erforderlich, die Drehzahl durch eine Regeleinrichtung konstant zu halten.Machine tools often require the drive motor for certain purposes, for example to set up the machine, a certain amount Time at a particularly low speed that is very different from the normal operating speed deviates to operate. For such an operation, even if it is only temporary the three-phase motor would prove to be unsuitable for its nominal speed is designed so that it can only apply the required torque for this needs. At a very reduced speed, which you can use z. B. by switching on of resistances in the rotor circuit, the three-phase motor would not more able to deliver different torques while maintaining its speed. It is therefore used to operate work machines in addition to the actual drive motor often an auxiliary engine that operated at full speed together with the main engine will. In a known drive, one designed as a DC motor works Auxiliary machine together with a main motor, even when the speed is reduced. To the A certain reduced speed is maintained when the load torque fluctuates however, it is necessary to keep the speed constant by means of a control device.

Die Erfindung bringt eine vorteilhafte Verbesserung an einem elektrischen Antrieb für Arbeitsmaschinen, insbesondere Werkzeugmaschinen, der mit einer vorgegebenen Drehzahl und vorübergehend mit einer besonders kleinen Drehzahl arbeitet unter Verwendung eines Haupt- und eines Hilfsmotors, wobei der Hauptmotor unmittelbar und der Hilfsmotor über ein Untersetzungsgetriebe und eine Schaltkupplung auf die eintreibende Welle der Arbeitsmaschine wirkt. Gemäß der Erfindung ist der Hauptmotor ein Drehstrommotor mit Schleifringläufer, in dessen Läuferkreis bei Betrieb mit dem lediglich bei der besonders kleinen Drehzahl angekuppelten Hilfsmotor Widerstände von solcher Größe eingeschaltet sind, daß sich ein Schnittpunkt der Drehmoment-Drehzahlkennlinien der beiden Motoren etwa beim halben maximalen Lastmoment ergibt. Auf diese Weise kann der Antrieb bei der besonders kleinen Drehzahl ein Moment abgeben, das im Bereich von Null bis zum vollen Lastmoment des Hauptmotors schwanken darf. Eine besondere Regeleinrichtung zur Konstanthaltung der Drehzahl bei schwankender Belastung ist im Gegensatz zu bekannten Anordnungen nicht erforderlich.The invention brings an advantageous improvement to an electrical Drive for work machines, in particular machine tools, with a predetermined Speed and temporarily working at a particularly low speed using a main engine and an auxiliary engine, the main engine directly and the auxiliary engine Via a reduction gear and a clutch on the driving shaft the working machine acts. According to the invention, the main motor is a three-phase motor with slip ring rotor, in whose rotor circuit when operated with the only with the particularly low speed coupled auxiliary motor resistors of such size are switched on that there is an intersection of the torque-speed characteristics of the two motors results in about half the maximum load torque. In this way the drive can deliver a torque at the particularly low speed that is in the range may fluctuate from zero to the full load torque of the main motor. A special Control device to keep the speed constant when the load fluctuates in contrast to known arrangements, not required.

Der Hilfsmotor kann als Drehstrommotor ausgebildet sein und mit einer gesteuerten oder selbsttätig in Abhängigkeit der Drehzahl arbeitenden, beispielsweise elektrisch zu betätigenden Kupplung und einem Getriebe mit dem Gesamtantrieb verbunden werden. Die austreibende Drehzahl des Getriebemotors entspricht dabei der gewünschten verringerten Drehzahl.The auxiliary motor can be designed as a three-phase motor and with a controlled or automatically working depending on the speed, for example Electrically operated clutch and a gear connected to the overall drive will. The driving speed of the gear motor corresponds to the desired one reduced speed.

Es ist zweckmäßig, den Hauptmotor mit Läuferwiderständen solcher Bemessung zu versehen, daß sich die gewünschte, besonders kleine Drehzahl bei Belastung mit etwa dem halben Nennmoment ergibt. Der Hilfsmotor ist dann so auszulegen, daß er am austreibenden Wellenende des Getriebes das halbe Nennmoment des Hauptmotors abgeben kann. Bei Leerlauf des Antriebes mit der kleinen Drehzahl wird der Hilfsmotor durch den Hauptmotor angetrieben. Der Hilfsmotor arbeitet dann generatorisch. Mit ansteigender Belastung verkleinert sich die von dem Hilfsmotor ins Netz abgegebene Leistung. Bei voller Belastung des Antriebes ergibt sich bei der kleinen Drehzahl im vorgenannten Fall eine Lastverteilung auf Haupt- und Hilfsmotor zu gleichen Teilen. Je nach den gewünschten Erfordernissen kann als Hilfsmotor ein Drehstrommotor mit Kurzschlußläufer oder auch ein Drehstromnebenschlußmotor verwendet werden. Die Erfindung hat nicht nur für Werkzeugmaschinen Bedeutung, sondern ganz allgemein bei Verwendung von Motoren, die allein nicht in der Lage wären, vom Stillstand aus die anzutreibenden Massen auf die Betriebsdrehzahl zu bringen.It is advisable to equip the main motor with rotor resistances of this type to provide that the desired, particularly low speed under load with results in about half the nominal torque. The auxiliary engine is then to be interpreted so that he Deliver half the nominal torque of the main motor at the driving shaft end of the gear unit can. When the drive is idling at the low speed, the auxiliary motor is turned on driven the main motor. The auxiliary motor then works as a generator. With increasing Load reduces the power output by the auxiliary motor into the network. When the drive is fully loaded, the above-mentioned results at the low speed In the case of a load distribution on the main and auxiliary engine in equal parts. Depending on the A three-phase motor with squirrel-cage rotor can be used as the auxiliary motor or a three-phase shunt motor can be used. The invention has not only relevant for machine tools, but in general when using motors, which alone would not be able to drive the ones to be driven from a standstill Crowds to bring to the operating speed.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die beiden Figuren zeigen graphisch die Betriebsverhältnisse der beiden Ausführungsbeispiele.The invention is to be explained in more detail with reference to the drawing. the both figures graphically show the operating conditions of the two exemplary embodiments.

Bei dem durch F i g. 1 versinnbildlichten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Antrieb mit einem Hauptmotor von 100 kW bei einer Drehzahl von 1000 UpM. Zum vorübergehenden Betrieb mit einer verringerten Drehzahl von 100 UpM, also dem zehnten Teil der normalen Betriebsdrehzahl, wird von der zusätzlichen Verwendung eines Hilfsmotors mit Kurzschlußläufer Gebrauch gemacht. Das Nennmoment des Hauptmotors möge bei etwa 100 mkg liegen und der Motor so bemessen sein, daß bei der verringerten Drehzahl etwa 50 mkg aufgebracht wird. Der Hilfsmotor wird durch einen Kurzschlußläufer von 1500 UpM dargestellt, der über ein Getriebe mit einem Übersetzungsverhältnis von 15:1 am austreibenden Wellenende ein Moment von 50 mkg liefert.In the case of the FIG. 1 symbolized embodiment is a drive with a main motor of 100 kW at a speed of 1000 rpm. For temporary operation at a reduced speed of 100 rpm, i.e. a tenth part of the normal operating speed, use is made of the additional use of an auxiliary motor with a squirrel-cage rotor. The nominal torque of the main motor should be around 100 mkg and the motor should be dimensioned in such a way that around 50 mkg is applied at the reduced speed. The auxiliary motor is represented by a squirrel-cage rotor of 1500 rpm, which delivers a torque of 50 mkg via a gear with a gear ratio of 15: 1 at the driving shaft end.

In F i g. 1 ist auf der Abszisse das Drehmoment in Prozentwerten des geforderten Drehmoments und längs der Ordinate die Drehzahl in Prozentwerten, von der normalen Betriebsdrehzahl aus gerechnet, dargestellt. Die Linie 1 entspricht dem Verhalten des Hauptmotors bei steigender Belastung im Betriebsfalle seiner normalen Drehzahl. Durch Verwendung von Läuferwiderständen zur Drehzahlherabsetzung zeigt der Hauptmotor ein Verhalten entsprechend der Kurve 2. Es ist angenommen, daß er bei einer Drehzahl von 10 % der normalen Drehzahl nur die Hälfte des normalen Drehmoments aufbringt. Wie sich erkennen läßt, ist der Hilfsmotor, dessen Verhalten durch die Linie 3 versinnbildlicht ist, dann so zu dimensionieren, daß die beiden Motoren zusammen bei 10 % der Normaldrehzahl das volle Drehmoment aufbringen. Wie durch die Pfeile 4 und 5 veranschaulicht ist, arbeitet der Hilfsmotor unterhalb der Drehmomentaufteilung als Generator und oberhalb derselben als Motor.In Fig. 1 is the torque in percentages of the abscissa required torque and along the ordinate the speed in percentages, of calculated from the normal operating speed. Line 1 corresponds to the behavior of the main engine with increasing load in the operating case of its normal Rotational speed. Using rotor resistors to reduce the speed shows the main engine behaves according to curve 2. It is assumed that he at a speed of 10% of the normal speed only half of the normal torque brings up. As can be seen, the auxiliary engine, whose behavior is determined by the Line 3 is symbolized, then dimensioned so that the two motors together apply full torque at 10% of normal speed. How through the arrows 4 and 5 illustrated, the auxiliary motor is working below the torque split as a generator and above it as a motor.

In F i g. 2 ist in ähnlicher Darstellungsweise ein zweites Ausführungsbeispiel versinnbildlicht. Hier ist wiederum der Hauptmotor ein Drehstrommotor mit Schleifringläufer von gleicher Bemessung wie bei dem vorhergehenden Beispiel. Als Hilfsmotor ist ein Drehstromnebenschlußmotor verwendet, der in einem Drehzahlbereich von 700 bis 2100 UpM arbeitet. Bei einer Getriebeübersetzung von 14:1 wird am austreibenden Wellenende ein Moment von etwa 46 bis 54 mkg geliefert. Das Verhalten des Hilfsmotors ist durch die beiden Linien 6 und 7 bestimmt, die die untere und obere Grenze des Arbeitsbereichs des Hilfsmotors versinnbildlichen. Die Grenze, zwischen der sich der Übergang vom generatorischen in den motorischen Betrieb und umgekehrt vollzieht, liegt dementsprechend nicht bei einer bestimmten Drehzahl, sondern innerhalb eines Bereiches, innerhalb dessen auch das Moment sich ändert.In Fig. 2 is a second exemplary embodiment in a similar manner of representation symbolized. Here again the main motor is a three-phase motor with a slip ring rotor of the same rating as in the previous example. As an auxiliary engine is a Three-phase shunt motor used, which operates in a speed range from 700 to 2100 RPM works. With a gear ratio of 14: 1, the driving shaft end delivered a moment of about 46 to 54 mkg. The behavior of the auxiliary engine is through the two lines 6 and 7 determine the lower and upper limits of the work area symbolize the auxiliary engine. The boundary between which the transition from generator to motor operation and vice versa, is accordingly not at a certain speed, but within a range, within whose moment also changes.

Claims

Claims: 1. Electric drive for work machines, in particular Machine tools that run at a specified speed and temporarily at a particularly low speed works, using a main and an auxiliary motor, the main motor directly and the auxiliary motor via a reduction gear and a clutch acts on the input shaft of the work machine, d a d u r c h g e - indicates that the main motor is a three-phase motor with a slip ring rotor is, in whose rotor circle when operating with the only with the particularly small Speed coupled auxiliary motor resistors of such size are switched on, that there is an intersection of the torque-speed characteristics of the two motors at half the maximum load torque.

2. Electric drive according to claim 1, characterized in that the auxiliary motor is a three-phase motor with a squirrel-cage rotor or a three-phase shunt motor. Publications considered: German Patent Nos. 431204,594,304.