DE1438124A1

DE1438124A1 - Device for stopping machines in a predetermined position

Info

Publication number: DE1438124A1
Application number: DE19601438124
Authority: DE
Inventors: Karl Pfister
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1960-07-09
Filing date: 1960-07-09
Publication date: 1969-12-18

Description

Einrichtung zum Anhalten von Maschinen in einer vorbestimmten Stellung Zusatz zu Patent .:. ... (Anm. S 66 218 VIIIb/21c = PA 59/1849) Um eine Arbeitsmaschine in einer vorbestimmten Stellung in definierter Weise anzuhalten, ist bereits früher vorgeschlagen worden, nach Abschalten des Hauptantriebes die Maschine selbsttätig auf eine stark reduzierte Geschwindigkeit abzubremsen. Nach Erreichen dieser Schleichgeschwindigkeit wird dann der Antrieb so lange mit der verminderten Geschwindigkeit weitergedreht, bis eine elektromagnetische Zahnkupplung die beweglichen Maschinenteile in der vorbestimmten Stellung arretiert. Im Betrieb mit reduzierter Geschwindigkeit wird dabei das Drehmoment des Antriebes selbsttätig so Weit herabgesetzt, d.aß gerade noch eine Mitnahme der Arbeitsspindel erfolgt: Auf diese Weise kann ein Einfahren in die vorbestimmte Stellung und ein Einrasten durch Betätigung der Zahnkupplung vorgenommen werden, ohne-daß auf den Antrieb größere, sonst möglicherweise zerstörend wirkende Kräfte ausgeübt werden. -Dies wird z.B. dadurch erreicht, daß in Zusammenwirken mit -einem verringerten Drehmoment im Übertragungsweg zur Maschinenbewegurig eine schlupffähige Magnetkupplung zwischengeschaltet ist.Device for stopping machines in a predetermined position Addendum to patent.:. ... (Note S 66 218 VIIIb / 21c = PA 59/1849) In order to stop a working machine in a predetermined position in a defined manner, it has already been suggested earlier to automatically brake the machine to a greatly reduced speed after switching off the main drive. After this creeping speed has been reached, the drive is then rotated further at the reduced speed until an electromagnetic tooth coupling locks the moving machine parts in the predetermined position. In operation at a reduced speed while the drive torque is automatically so reduced width, d.aß just an entrainment of the working spindle is effected: In this manner, a running-in the predetermined position and a locking can be carried out by operation of the gear coupling, without-that larger, otherwise potentially destructive forces are exerted on the drive. This is achieved, for example, in that, in conjunction with a reduced torque in the transmission path to the machine movement, a slippable magnetic coupling is interposed .

In Weiterbildung dieses Prinzips ist im Hauptpatent eine Einrichtung beschrieben und dargestellt, bei der unter Vermeidung einer schlupffähigen Magnetkupplung oder-eines anderen mechanisch arbeitenden schlupffähigen Zwischengliedes ein besonderer-Hilfsmotor für den Antrieb der Maschine mit verringerter Geschwindigkeit und gegebenenfalls herabgesetztem Drehmoment vorgesehen ist. Der Hilfsmotor wird dabei durch einen Motor solcher Art gebildet, der auch im Stillstand -unbedenklich 'unter Spannung stehen darf und überdies sich durch eine abnehmende Drehmomentkennlinie auszeichnet. Entsprechend dieser fallenden Charakteristik besitzt ein. Drehmagnet oder Drehfeldmagnet, wie man einen solchen Motor zu nennen pflegt, im Stillstand den höchsten Wert seines Drehmomentes.Dabei ist-es nicht unbedingt erforderlach, daß der Drehfeldmagnet unbedingt diese Eigenschaften alle in gleicher Weise zeigt, da es vielfach genügt, wenn der Drehfdldmagnet bereits insoweit von den Eigenschaften eines normalen Elektromotors abweicht, als er im Ruhezustand dauernd oder zumindest eine gewisse Zeit spannungsführend sein darf. Antriebsmotor und Drehfeldmagnet können getrennt und unabhängig voneinander aufgestellt sein, wobei unter Umständen zwischen Drehfeldmagnet@und Antrieb noch ein Untersetzungsgetriebe günstig ist, andererseits kann man auch den Antriebsmotor und den Drehfeldmagneten in der Weise zusammenbauen, daB beide auf eine gemeinsame Welle arbeiten, insbesondere in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind. Beim Übergang von Betriebsdrehzahl auf Schieichgangdrehzahl kann, wie im Hauptpatent erwähnt ist, eine an sich allgemein bekannte Gleichstrombremsung im Ständer des Hauptantriebsmotors be-werkstelligt werden. In a further development of this principle, a device is described and shown in the main patent in which a special auxiliary motor is provided for driving the machine at reduced speed and possibly reduced torque while avoiding a slippable magnetic coupling or another mechanically operating slippable intermediate member. The auxiliary motor is formed by a motor of this type , which may be "safely" under voltage even when it is at a standstill and is also characterized by a decreasing torque characteristic. According to this falling characteristic, a has. Rotary magnet or rotating field magnet, as one usually calls such a motor, the highest value of its torque at standstill. It is not absolutely necessary that the rotating field magnet shows all these properties in the same way, since it is often sufficient if the rotating field magnet is already to the extent that it deviates from the properties of a normal electric motor in that it may be live in the idle state continuously or at least for a certain period of time. The drive motor and the rotating field magnet can be set up separately and independently of one another, whereby a reduction gear may be advantageous between the rotating field magnet @ and the drive; on the other hand, the drive motor and the rotating field magnet can also be assembled in such a way that both work on a common shaft , in particular in one common housing are housed. During the transition from operating speed to slow speed, as mentioned in the main patent, DC braking, which is generally known per se, can be implemented in the stator of the main drive motor.

Die Erfindung bezieht sich in Weiterbildung dieses Prinzips auf die Dimensionierung der Antriebsmotore und der Bremsung. Die Erfindung besteht darin, daß bei Anwendung der Gleichstrombremsung im Ständer des Hauptantriebes für den Übergang auf stark verringerte Drehzahl der Drehfeldmagnet-- gegebenenfalls mit seiner Übersetzung - so ausgelegt und die Gleich-strombremsung so bemessen ist, daß das nutzbare Drehmoment in Bereich von etwa dem halben Wert des Stillstandsdrehmoments des Drehfeldmagneten liegt. An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Während in Figur 1 die Charakteristik des Antriebes graphisch dargestellt ist, zeigt Figur 2 schematisch den `Aufbau eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, während ' Figur 3 ein Schaltbild der Brems- und Stillstandsvorrichtung veranschaulicht'. An Hand der graphischen Darstellung gemäß Figur 1 soll zunächst das Verhalten des Antriebes beim Übergang von normaler Betriebsdrehzahl auf Schleichdrehzahl betrachtet werden..In a further development of this principle, the invention relates to the dimensioning of the drive motors and the braking. The invention consists in that when using direct current braking in the stator of the main drive for the transition to greatly reduced speed the rotating field magnet - if necessary with its translation - is designed and the direct current braking is so dimensioned that the usable torque is in the range of about half the value of the standstill torque of the rotating field magnet. The invention is to be explained in more detail with reference to the drawing. While in Figure 1 the characteristics of the drive is shown graphically, Figure 2 shows schematically the 'structure of an embodiment of the invention, while' Figure 3 illustrates a circuit diagram of the braking and standstill device '. On the basis of the graphic representation according to FIG. 1, the behavior of the drive during the transition from normal operating speed to creep speed should first be considered.

Bei elektrischer Umschaltung vom Antriebsmotor auf den Drehfeldmagneten ergibt sich eine übersynchrone elektrische Bremsung von der vorher vorhandenen Arbeitsgeschwindigkeit auf eine aus dem Gegenmoment resultierende Schleichgeschwindigkeit. Diese kann z.B. einen Wert von 300 .bis 400 Ümdrehungen _ pro Minute betragen. Entsprechend der Drehmomentcharakteristik , des Drehfeldmagneten ist diese Drehzahl lastabhängig. Diese ist der Kennlinie 1 des Drehfeldmagneten zu entnehmen. Beim Anfahren gegen einen Festanschlag tritt das Stillstandsmoment auf und bleibt erhalten bis die elektrische Abschaltung erfolgt.With electrical switching from the drive motor to the rotating field magnet the result is an oversynchronous electrical braking from the previously existing working speed to a crawl speed resulting from the counter-torque. This can e.g. a value of 300 to 400 revolutions per minute. According to the Torque characteristic, of the rotating field magnet, this speed is load-dependent. This can be taken from characteristic curve 1 of the rotating field magnet. When starting against a fixed stop occurs the standstill torque and remains until the electrical Shutdown takes place.

'Wird eine besönders niedrige Schleichganggeschwindigkeit von beispielsweise 20 bis 50 Uldrehungen pro Minute an der . Abtriebswelle gewünscht, wobei die Geschwindigkeit noch vom Gegenmoment abhängig ist, kann die erwähnte Gleichstrombremsung angewendet werden. Dabei wird der vom Drehstromnetz'abge- - , schaltete Ständer des Antriebsmotors mit. Gleichstrom in einer Wicklungsphase erregt, wodurch.ein Bremsmoment nach der Kennlinie a erreicht wird. Da der gleichzeitig eingeschaltete Drehfeldmagnet eine Kennlinie gemäß der Kurve 1 aufweist, ergibt sich dementsprechend eine resultierende Momentkurve lax die an der abtreibenden Welle des Antriebes zur Verfügung steht. Es wird also im Bereich zwischen 150 und 200 Umdrehungen pro Minute bei Anwendung der Gleichstrombremsung-ein Durchkippen auf die Schleichgangdrehzahl bewerkstelligt. dies; m diesem Bereich regelt sich die Sch leichgangdrehzahl selbsttätig ein, weil ja ein steiler Drehmomentanstieg bei zusätzlicher mechanischer Belastung vorhanden ist.'If a particularly low creep speed of, for example, 20 to 50 revolutions per minute is used on the. If the output shaft is desired, the speed still being dependent on the counter-torque, the aforementioned direct current braking can be used. The stator of the drive motor, which is switched off from the three-phase network, is also switched off. Direct current excited in one winding phase, whereby a braking torque according to the characteristic curve a is achieved. Since the rotating field magnet, which is switched on at the same time, has a characteristic curve according to curve 1, there is accordingly a resulting torque curve lax which is available on the output shaft of the drive. In the range between 150 and 200 revolutions per minute, when DC braking is used, a tilting to the creep speed is achieved. this; In this range, the slow gear speed regulates itself automatically because there is a steep increase in torque with additional mechanical load.

Es kommt nun besonders darauf-an, daß,das nutzbare Drehmoment im wesentlichen etwa halb so groß ist wie das Stillstandsdrehmoment des Drehfeldmagneten. Diese Verhältnisse sind von Fall zu Fall verschieden. Bei Bestimmung der Antriebsauslegung muß hierauf besondere Rücksicht genommen werden. Die einfache betriebssichere Schaltungsanordnung zur Erreichung einer niedrigen Schleichgangdrehzahl gestattet, Nebenzeiten einzusparen. Um sich jeweils an die Betriebsverhältnisse leicht anpasseij zu können, kann es vorteilhaft sein, in dem Gleichstromkreis ein Potentiometer anzüordnen.-Die Erfindung hat sowohl Bedeutung für Doppelaggregate, bei denen der Drehfeldmagnet mit dem Antriebsmotor zusammengebaut, insbesondere innerhalb-eines gemeinsamen Gehäuses vereinigt ist, also auch für Antriebe-, bei denen Antriebsmotor und-Drehfeldmagnet getrennt und gegebenenfalls über Getriebeteile miteinander verbunden sind. - _ Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel dient -das Doppelaggregat 2 für Arbeits- und Schleichgangantrieb.It is particularly important that the usable torque is essentially is about half as large as the standstill torque of the rotating field magnet. These Relationships vary from case to case. When determining the drive design special consideration must be given to this. The simple, reliable circuit arrangement to achieve a low creep speed allows to save non-productive time. In order to be able to adapt easily to the operating conditions, it can be advantageous to arrange a potentiometer in the DC circuit.-The invention is important for double units in which the rotating field magnet is connected to the drive motor assembled, in particular united within a common housing is, So also for drives where the drive motor and rotating field magnet are separate and are optionally connected to one another via gear parts. - _ The one in figure The embodiment shown in 2 serves -d the double unit 2 for working and Slow speed drive.

In 'einem gemeinsamen Gehäuse sind auf gemeinsamer@Neile oder über ein Zwischengetriebe der eigentliche Antriebsmotor und ein Drehfeldmagnet eingebaut, wie dies im Hauptpatent näher beschrieben und dargestellt ist. Über den Zwischentrieb 3 mit den Rädern Q. und 5 wird die Spindel S der Arbeitsmaschine angetrieben. Mit i ist eine am Maschinengehäuse 8 . angreifende ElektrOzahnkupplung bezeichnet, die als Stellungsbremse wirksam ist. Eine mechanische Festhaltung der Spindel -in der Ausfährstellung wird durch eine derartige Elektrozahnkupplung mit.360o-Schaltung bewirkt. Die Betriebsweise ist derart, daß die elektrische-Erregung der Kupplung in dem Augenblick vor sich geht, wo die Schleichgangdrehzahl eingeschaltet oder erreicht ist. Das Einrasten und damit das Anhalten der Spindel erfolgt dann ohne weitere Hilfsmittel, da die 'Tupplung nur jeweils an einer bestimmten stelle oder an bestimmten Stellen des Umfangs einrasten kann. Voraussetzung ist dabei, daß die Kupplung mit der Spindel gleichlaufend angeordnet ist. Die Kommandogabe zur Umschaltung auf den Schleichgang und - -weiterhin zum Halten der-Spindel kann mit Vorteil durch eine berührungslose Steuereinrichtung erfolgen. Nach erfolgtem Anhalten wird der Drehfeldmagnet endgültig abgeschaltet.In 'a common housing are on common @ neile or above an intermediate gear the actual drive motor and a rotating field magnet installed, as described and illustrated in more detail in the main patent. About the intermediate drive 3 with the wheels Q. and 5, the spindle S of the working machine is driven. With i is one on the machine housing 8. attacking electric tooth clutch called, the is effective as a position brake. A mechanical retention of the spindle -in the The extended position is achieved by such an electric tooth clutch with a 360o circuit causes. The mode of operation is such that the electrical excitation of the clutch is going on at the moment when the creep speed is switched on or is reached. The spindle is then locked and thus stopped without it further aids, as the 'tupling only occurs at a certain point or can snap into place at certain points on the circumference. The prerequisite is that the Coupling is arranged concurrently with the spindle. The command to switch on the creep speed and - -continue to hold the-spindle can with advantage through a contactless control device. After stopping, the Rotating field magnet finally switched off.

Dies kann entweder mit Hilfe eines Zeitrelais erfolgen, dessen Verzögerungszeit so eingestellt ist, daß mit Sicherheit.das Erreichen des Stillstandes erwartet werden kann, oder es wird eine Abschaltung in Abhängigkeit des Einrastens der Zahnkupplung bewerkstelligt. Dies bedeutet aber eine Überwachung der Einrastung der Blektrozahnkupplung,,da das Erregen der Zahn- . kupplung allein nur dann gleichbedeutend mit Stillstand im Einrastzustand wäre, wenn gerade zufällig die Zähne der Kupplung beim Einschalten sofort in Eingriff kommen.This can either be done with the help of a time relay, the delay time of which is set so that the reaching of the standstill can be expected with certainty, or it is switched off depending on the engagement of the toothed clutch . However, this means monitoring the engagement of the sheet metal tooth clutch, since the excitation of the tooth. clutch alone would only be synonymous with standstill in the locked state if the teeth of the clutch happen to come into engagement immediately when switched on.

In dem in Figur 3 dargestellten Schaltbild ist die Wirkungs-weise der Abschaltung des Drehmagneten veranschaulicht, wobei besondere Maßnahmen getroffen sind, um festzustellen, ob die Elektrozahnkupplung eingerastet hat. Wenn die -Zahnkupplung-7 durch Schließen des Schalterkontaktes 9 mit Gleichstrom erregt wird, der über den Gleichrichter 10 dem Transformator 11 entnormen wird, so wird über einen MeBtransformator 12 die Induktionsänderung der Elektrozahnkupplung beim Einrasten überprUft. Über einen Gleichrichter 13 und einen Glättungskonden- -sator 14 ist ein Relais 15 angeschlossen, welches zum Ansprechen kommt, sobald die Kupplung eingerastet ist.Dann wird über den Kontakt 16 des Relais 15 das Schaltschütz 17 für den Drehfeldmagneten 18 zum Abfallen gebracht. -In normalen Betrieb ist das Schütz 17 stromlos, während das Notorschütz 19 für den Antriebsmotor 20 erregt istt Zur Einleitung der Bremsung wird über das Schütz 19 der Antriebsmotor_20 vom Drehstromnetz getrennt, während gleichzeitig durch Erregen des Schützes 21 die Gleichstrombremsung eingeleitet wird. Der zur Bremsung notwendige Gleichstrom wird. über einen Gleichrichter 22 dem Transformator 23 entnommen. Um eine Anpassung an die jeweiligen Betriebsverhältnisse zu erleichtern; ist im Gleichstromkreis ein einstellbarer Widerstand 24 vorgesehen, mit welchem die Bremswirkung von Fall zu Fall auf einen günstigen@Wert eingestellt werden kann.In the circuit diagram shown in FIG. 3, the mode of operation of switching off the rotary magnet is illustrated, with special measures being taken to determine whether the electric tooth clutch has engaged. When the -Zahnkupplung-7 is energized by closing the switch contact 9 with direct current, which is entnormen through the rectifier 10 to the transformer 11, the change in inductance of the electric tooth clutch is überprUft during the engagement over a MeBtransformator 12th A relay 15 is connected via a rectifier 13 and a smoothing capacitor 14 , which is activated as soon as the clutch is engaged. Then the contactor 17 for the rotating field magnet 18 is made to drop out via the contact 16 of the relay 15. -In normal operation, the contactor 17 is de-energized while the Notorschütz ISTT excite 19 for the drive motor 20 to initiate the braking is separated from the contactor 19 of the Antriebsmotor_20 from the three-phase network, while at the same time the DC braking is initiated by energizing the contactor 21st The direct current required for braking is. Taken from the transformer 23 via a rectifier 22. To make it easier to adapt to the respective operating conditions; an adjustable resistor 24 is provided in the direct current circuit, with which the braking effect can be set to a favorable value from case to case.

Claims

Claims 1. Device for stopping machines in a predetermined position, the machine after switching off the. Main drive is automatically braked to a preferably constant, greatly reduced speed and is rotated further at this speed to the stop position, and a rotating field magnet is provided as an auxiliary motor for driving the machine at reduced speed and possibly reduced torque, according to patent ... . - f if necessary with its translation - is so designed and the DC braking is dimensioned so that the usable torque is in the range of about half the standstill torque of the rotating field magnet.

2. Device according to claim 1, characterized in that means for setting DC braking are provided.

3. Device according to claim 2, characterized through an adjustable resistor in the DC circuit ..

4. Device according to claim 1 to 3, characterized in that a contactless control device is provided for switching from operating speed to creep speed. r

5. Establishment according to claim 1 to 4, characterized in that äaB the shutdown of the rotating field magnet takes place automatically after the drive has engaged.

6. Device according to claim 5, characterized in that a monitoring device is provided which causes the engagement of the Blektrözahnkupplung locking the drive.

7. Device according to claim 6, characterized in that the induction change of the clutch exeger winding is used as the criterion for engaging the electric tooth clutch.