DE1463376B2 - Antrieb der regelscheibe von spitzenlosen rundschleifmaschinen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Antrieb der fangsgeschwindigkeit der Regelscheibe beim Auf-Regelscheibe von spitzenlosen Rundschleifmaschinen treten eines rücktreibenden Momentes entgegendurch einen polumschaltbaren Drehstrom-Asynchron- wirken,
motor. Die Lösung der gestellten Aufgabe durch die Er-

Bei bekannten elektrischen Antrieben wird die 5 findung besteht bei einem Antrieb der eingangs geUmfangsgeschwindigkeit der Regelscheibe mittels schilderten Art darin, daß erfindungsgemäß für den eines Drehstrom - Nebenschlußkommutatormotors, Schleifvorgang eine hochpolige Wicklung des poleines Drehstrom - Schleifringläufermotors, eines umschaltbaren Drehstrom-Asynchronmotors an einen Gleichstrom - Nebenschlußmotors oder über ein Frequenzumformer angeschlossen ist, dessen Fremechanisches Getriebe geregelt. Außerdem ist es io quenz in einem bis über 1: 40 hinausgehenden Regelauch bekannt, die Regelscheibe über eine Induktions- bereich stufenlos einstellbar ist, und daß seine Wickkupplung oder einen Ölmotor anzutreiben. lung mit niedriger Polzahl, die für das Abziehen der

An spitzenlosen Rundschleifmaschinen wirkt be- Regelscheibe dient, mit einer gleichbleibenden, hohen kanntlich von der Schleifscheibe her über das Werk- Frequenz des Frequenzumformers oder aus einem stück ein rücktreibendes Moment auf die Regel- 15 normalen Netz direkt speisbar ist.
scheibe. Es muß aber die Regelscheibenumfangs- Die Erfindung verwendet also für den Antrieb der geschwindigkeit zur Erzielung einer guten geometri- Regelscheibe einer spitzenlosen Rundschleifmaschine sehen Werkstücksform annähernd konstant gehalten einen weitgehend störungsfreien, in sehr weitem Bewerden. Deshalb sind bei den angeführten Antriebs- reich stufenlos regelbaren Antriebsmotor von einarten mehr oder weniger kostspielige Einrichtungen 20 fächer und billiger Bauart, der ohne besondere Zunötig, die einem unzulässigen Umfangsgeschwindig- satzaggregate einer Änderung der Umfangsgeschwinkeitsanstieg der Regelscheibe beim Schleifvorgang digkeit der Regelscheibe beim Auftreten eines rück- γ entgegenwirken. treibenden Moments entgegenwirkt. \{

Weniger aufwendig ist ein anderer bekannter An- Ein Ausführungsbeispiel eines solchen frequenztrieb der Regelscheibe mittels eines Drehstrom- 25 gesteuerten Antriebes ist in der Zeichnung schema-Asynchronmotors und eines nachgeschalteten mecha- tisch wiedergegeben, und zwar bezeichnet Teil 1 die nischen Regelgetriebes. Bei dieser Antriebsart lassen anzutreibende Regelscheibe der spitzenlosen Rundsich jedoch Schlupf, Erwärmung und Laufunruhe, schleifmaschine, Teil 2 den frequenzgesteuerten Andie sich nachteilig auf die Maschine auswirken, nur triebsmotor, der in dieser Darstellung mit zwei gedurch größeren Aufwand auf ein erträgliches Maß 30 trennten Wicklungen mit dem Polzahlverhältnis 1 :4 herabsetzen. versehen ist, wobei die Motorwicklung 3 hochpolig

Die Forderung nach einem Antrieb der Regel- ausgeführt ist und im Schleifbereich der Maschine scheibe, der im unteren Regelbereich bei langsamem über den vorgeschalteten Frequenzumformer 4 der Lauf konstante Drehzahl mit ausreichend großem gewünschten Motordrehzahl entsprechend mit der Drehmoment hat, versuchte man durch die Verwen- 35 dazugehörigen Frequenz im Regelbereich 1:40 oder dung transduktorgesteuerter Gleichstromantriebe mehr gespeist wird. Der Frequenzumformer kann ein Rechnung zu tragen. Ferner wurden auch schon recht rotierender oder ruhender Umformer sein,
gute Antriebsergebnisse mit Gleichstrommotoren er- Die zweite Motorwicklung 5 ist niederpolig auszielt, die über Siliziumzellen gesteuert wurden. Aber geführt und dient zum Erreichen der Abziehgeschwindiese und ähnliche Gleichstromantriebe sind sehr auf- 40 digkeit der Regelscheibe. Diese Wicklung wird direkt wendig, weil die beim Schleifen fast immer auftre- an das vorhandene Drehstromnetz mit Nennfrequenz tende negative Antriebsenergie über Widerstände ver- angeschlossen. Dadurch wird erreicht, daß der nichtet und die dabei unvermeidliche Verlustwärme Frequenzumformer seine der Schleifdrehzahl zugeordabgeführt werden muß. , nete Frequenz behält, so daß beim Umschalten von ('

Aus der deutschen Auslegeschrift 1061426 ist eine 45 Abziehen auf Schleifen ein selbsttätiges Rückstellen

Wechselstromerzeugungsanlage zur Speisung von In- auf die vorbestimmte Schleifdrehzahl erfolgt,

duktionsmotoren bekannt, mittels welcher Schleif- Die Drehzahlvorwahl für den Schleif bereich des

spindein eine Drehzahl bis zu 90 000 Umdrehungen Antriebes erfolgt entweder über eine Relais- oder

pro Minute vermittelt werden kann. Es handelt sich Schützensteuerung in Plus-Minus-Schaltung oder über

hierbei aber um den Antrieb von Schleifscheiben, 50 einen Ist-Soll-Wertvergleich der Motorspannung bzw.

nicht jedoch von Regelscheiben. Das angestrebte Ziel der Motorfrequenz. Will man die Drehzahlabweichun-

ist die Erzeugung von hohen Drehzahlen. gen beim Be- und Entlasten des frequenzgesteuerten

Aus der britischen Patentschrift 663 570 ist es bei Motors während des Schleifvorganges verringern, so

Schleifmaschinen bekannt, den Drehstrom-Asyn- kann man dies mittels einer an dem Antriebsmotor 2

chronmotor polumschaltbar zu machen. Weder die 55 direkt angeflanschten Tachomaschine erreichen, wenn

britische Patentschrift 663 570 noch die deutsche man die Tachospannung mit einer Vorwahlspannung

Auslegeschrift 1 061 426 befassen sich jedoch mit der über einen Ist-Soll-Wertvergleich gegeneinander

nachstehenden Auf gabenstellung der vorliegenden Er- schaltet, wodurch man die Möglichkeit hat, auch

findung. kurzzeitig auftretende unerwünschte Drehzahl-

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist 60 abweichungen entsprechend den dem Regelkreis an-

es nämlich, daß der Antrieb einer Regelscheibe im haftenden Zeitkonstanten auszugleichen,

unteren Regelbereich bei langsamem Lauf konstante Für die Abziehdrehzahl wird die Motorwicklung 3

Drehzahl mit ausreichend großem Drehmoment abgeschaltet und die niederpolige Wicklung 5 direkt

haben soll, so daß er störungsfrei läuft. Es soll ferner an das vorhandene Drehstromnetz gelegt. Hierdurch

ein in sehr weitem Bereich stufenlos regelbarer An- 65 erreicht man, daß innerhalb des Frequenzumformers,

triebsmotor von einfacher und billiger Bauart ver- gleichgültig ob man die Frequenzumformung mit

wendbar sein. Schließlich soll der Antrieb ohne be- einem rotierenden oder ruhenden Umformer erreicht,

sondere Zusatzaggregate einer Änderung der Um- keine Veränderung vorzunehmen ist.

Zum Erreichen der Abziehgeschwindigkeit ist lediglich die Motorwicklung 3 abzuschalten und die Motorwicklung 5 zuzuschalten. Beim Umschalten von »Abziehen« auf »Schleifen« ist die Schaltfolge umgekehrt.

Wird der Antriebsmotor 2 als polumschaltbarer Motor nach Dahlander ausgelegt, so entfällt die direkte Einspeisung der Wicklung 5 vom Netz her. Da jedoch die maximale Motorgeschwindigkeit, d. h. die Abziehgeschwindigkeit nur bei einer bestimmten Frequenz erreicht wird (dies wird in fast allen Fällen die maximale Regelfrequenz sein), so muß der Frequenzumformer beim Umschalten auf die Abziehgeschwindigkeit auf diese bestimmte Frequenz umgeschaltet werden. Beim Zurückschalten auf die vorher gewählte Schleifdrehzahl, das aus bedienungstechnischen Gründen selbsttätig erfolgen soll, muß der Frequenzumformer sich selbsttätig auf die vor dem Abziehen gelieferte Frequenz einstellen. Dieses selbsttätige Rückstellen auf die vorgewählte Schleifdrehzahl ist durch einen Ist-Soll-Wertvergleich möglich.

Etwaige Anlaufschwierigkeiten bei kalter Maschine sind dadurch zu vermeiden, daß beim Einschalten des Antriebsmotors, wenn dieser mit zwei getrennten Wicklungen ausgelegt ist, kurzfristig die niederpolige Wicklung zusätzlich direkt mit Netzspannung beaufr schlagt wird.

Ist der Antriebsmotor mit einer polumschaltbaren Wicklung nach Dahlander ausgelegt, so hat man hier die Möglichkeit, den Motor erst kurzzeitig auf seiner niederpoligen Stellung mit der bereits eingestellten Speisefrequenz anlaufen zu lassen und dann erst auf seine hochpolige Wicklung umzuschalten, wodurch man, ähnlich wie beim Motor mit zwei getrennten Wicklungen, ein größeres Losbrechmoment erzielt.

Will man an der Regelscheibe der Schleifmaschine 1 ein konstantes Drehmoment herab bis zur kleinsten einstellbaren Drehzahl erreichen, so muß man hierfür besondere Maßnahmen treffen. Eine dieser möglichen Maßnahmen besteht darin, daß man die frequenzabhängige Speisespannung des Motors im unteren Frequenzbereich so stark über ihre linear frequenzproportionale Größe anhebt, daß die drehmomentbildende innere elektromotorische Kraft über den gesamten Drehzahlbereich annähernd linear frequenzproportional bleibt. Durch diese Maßnahme ergibt sich ein etwa gleichbleibendes Kippmoment sowie ein etwa konstant bleibender Schlupf bei Belastung des Motors mit konstantem Moment.

Nachdem bei der Regelscheibe mit der gesteuerten Antriebsdrehzahl die prozentuale Differenz zwischen der sich bei Leerlauf und voller Belastung einstellenden Motordrehzahl nicht streng konstant gehalten werden muß, sondern eine gewisse Vergrößerung des sogenannten Schlupfes umgekehrt proportional der Drehzahl zulässig ist, braucht man die Speisespannung des Motors nur im unteren Bereich über ihre linear frequenzproportionale Größe anzuheben. Zur Beschränkung der Drehzahlabweichungen auf ein Mindestmaß dient eine Anpassung der Speisespannung an die Frequenz derart, daß die vorgegebene zulässige Schlupfgröße bei der untersten Frequenz gerade in Anspruch genommen wird und bei Betrieb mit zunehmender Frequenz nach oben hin sich verringert. Dies geschieht bei Speisung des frequenzgesteuerten Antriebsmotors 2 beispielsweise durch einen ständergespeisten rotierenden Frequenzumformer in Dreieckschaltung der Ständerwicklung des Umformers im unteren Frequenzbereich. Bei höherer Frequenz wird dann die Ständerwicklung des Umformers in Sternschaltung umgeschaltet. Bei kleinen Antriebsmotoren oder bei Speisungen des Antriebsmotors von einem ruhenden Umformer, der in seiner Auslegung die Spannung im unteren Bereich nicht selbsttätig anhebt, hat man die Möglichkeit, die Wicklung der Antriebsmaschine 2 im unteren Frequenzbereich in Dreieck und im oberen Frequenzbereich in Stern zu schalten. Es besteht auch die Möglichkeit, die Wicklung des Generators (bei rotierendem Umformer) und die Wicklung des Motors entsprechend dem gewünschten Drehmoment von Stern auf Dreieck bzw. umgekehrt umzuschalten. Hierdurch kann man also im unteren Frequenzbereich die Speisespannung des Motors um den Faktor 1,73 bzw. 3 gegenüber der durch den Frequenzumformer normalerweise linear frequenzproportionalen Speisespannung vergrößern.

Bei Verwendung eines ruhenden Umformers ist es möglich, die Speisespannung des Antriebsmotors frequenzabhängig so zu regem, daß man ein annähernd konstantes Nennmoment erreicht.

Der Vollständigkeit halber sei hier erwähnt, daß man, wie bereits beschrieben, mittels einer Tachomaschine und eines Ist-Soll-Wertvergleiches die Speisefrequenz oder die Spannung so regeln kann, daß bei Belastungsänderung keine nennenswerten Drehzahleinbrüche oder -anstiege auftreten. Ebenso ist es auch möglich, bei der Verwendung eines Ist-Soll-Wertvergleiches der Motordrehzahl einen rotierenden Umformer frequenz- oder spannungsmäßig so auszuregeln, daß ebenfalls keine nennenswerten Drehzahlschwankungen auftreten.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Antrieb der Regelscheibe von spitzenlosen Rundschleifmaschinen durch einen polumschaltbaren Drehstrom-Asynchronmotor, dadurch gekennzeichnet, daß für den Schleifvorgang eine hochpolige Wicklung (3) des polumschaltbaren Drehstrom-Asynchronmotors (2) an einen Frequenzumformer (4) angeschlossen ist, dessen Frequenz in einem bis über 1: 40 hinausgehenden Regelbereich stufenlos einstellbar ist, und daß eine Wicklung mit niedriger Polzahl (5), die für das Abziehen der Regelscheibe (1) dient, mit einer gleichbleibenden hohen Frequenz des Frequenzumformers oder aus einem normalen Netz direkt speisbar ist.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Speisung des polumschaltbaren Asynchronmotors für den Antrieb der Regelscheibe ein Asynchronfrequenzumformer verwendet ist, dessen Antriebsmotor zur Erhöhung der Drehzahlsteifigkeit des polumschaltbaren Asynchronmotors ein Reluktanz- oder synchronisierter Asynchronmotor ist.

3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung und/oder die Sekundärwicklung des asynchronen Frequenzumformers und/oder die Primärwicklung des polumschaltbaren Asynchronmotors zur Erzielung einer den vorliegenden Verhältnissen angepaßten Anhebung der Höhe der linear frequenzproportionalen, vom Frequenzumformer abgegebenen Speisespannung des polumschaltbaren Motors wahlweise in Dreieck oder in Stern schaltbar ist.

4. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der unteren Frequenzen die Höhe der Speisespannung des polumschaltbaren Motors durch Drosseln, Transduktoren oder Thyristoren über den linear frequenzproportionalen Wert den jeweils vorliegenden Verhältnissen angepaßt erhöht ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen