-
Antriebsanordnung, insbesondere für
-
Lei tungstrommeln Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung,
insbesondere für Leitungstrommeln mit einem Stillstandsmotor und einem zugeordneten,
gegebenenfalls regelbaren Getriebe.
-
Elektrische Antriebe, insbesondere für Leitungstrommeln werden heute
im aligemeinen mit Stillstandsmotoren, die Drehfeldmagnete aufweisen, ausgerüstet,
da bei den Leitungstrommeln, beim Aufspulen der auf den Trommeln an sich aufgewickelten
-Leitungen durch die zugehörige Maschine, wie z. 8 einen Stromverbraucher bei einem
Bagger oder Kran, ein dem Abspulvorgang entgegengesetztes, gewisses Drehmoment beim
Stillstand des Rückspulmotors ausgeübt werden muß, damit die abgespulte Leitung
straff gehalten wird. Stillstandsmotoren sind Motoren, die noch im Stillstand, also
in
Ruhe "oder auch ihrer normalen Drehrichtung entgegengesetzter
externen Drehung eingeschaltet " bleiben, also Strom verbrauchen und ein Gegen-Drehmoment
abgeben. Sie erzeugen dabei zwangsläufig eine erheb-I iche Wärme, die insbesondere
bei großen Motoren sich sehr nachhaltig auswirkt. Bei derartigen bekannten Antriebsanordnungen
sind die Stillstandsmotoren sowohl bei Beginn der Rückspul- also Beschleunigungsphase
einer derartigen Leitungstrommel als auch beim anschließenden Aufwickeln der Spule
mit konstanter Geschwindigkeit nach Erreichen der Höchstwickel geschwindigkeit eingesetzt.
Die Stillstandsmotoren müssen daher die bei der Beschleunigung auftretenden Beschleunigungskräfte
erzielen können und demgemäß angepaßte Drehmomente aufweisen, die erheblich höher
sind, als die Drehmomente, die bei der stationären Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit
notwendig wären. Üblicherweise erfordern die beschleunigenden Kräfte je nach der
vorgesehenen Anfahrbeschleunigung zum Aufwickeln der Leitung auf die Leitungstrommel
einen 1,2 bis 2,5 mal stärkeren Motor,als dieser bei konstanter Geschwindigkeit
oder im Stillstand notwendig wäre. Die Stillstandsmotoren sind daher bei bekannten
Antriebsanordnungen wesentlich größer ausgelegt, als dies für die stationäre Bewegung
notwendig ist. Darüber hinaus sinkt bei Ausgang von einem Normal motor der mit ca.
3000 Umdrehungen pro Minute dreht und Überführung desselben in einen Stillstandsmotor
das Drehmoment des Motors um etwa 70%. Ein Normal motor bringt also bei gleichem
konstruktiven Aufwand gegenüber einem bei den gattungsgemäßen Antriebsanordnungen
eingesetzten Stillstandsmotor ein 3,3 mal größeres Abtriebsdrehmoment.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsanordnung
zu schaffen, bei der der konstruktive und maschinelte Aufwand reduziert wird, die
daher preiswerter ist und bei der insbesondere der verwendete Stillstandsmotor in
optimaler Weise ausgelegt werden kann.
-
Erfindungsgemäß wird die gennante Aufgabe dadurch gelöst, daß ein
zusätzlicher Antrieb mit Motor und Getriebe vorgesehen ist und daß der zusätzliche
Antrieb nur während der Beschleunigungsphase der Trommel eingeschaltet ist, wogegen
der Stillstandsmotor während des gesamten Betriebs der Trommel eingeschaltet ist.
Es wird also vorgeschlagen, die Antriebsanordnung derart auszugestalten, daß zusätzlich
zum Stillstandsmotor noch ein zusätzlicher Antrieb mit einem weiteren Motor und
einem entsprechenden Übersetzungsgetriebe vorgesehen ist, der nur beim Beginn des
Aufwickelns, d. h. in der Beschleunigungsphase wirksam ist. Durch die erfindungsgemäße
Ausgestaltung ergibt sich, daß der Stillstandsmotor in seinem Drehmoment nur so-ausgelegt
sein muß, daß er das bei konstanter Bewegung erforderliche Drehmoment aufbringt.
Er muß daher nicht überdimensioniert sein, wie bei den Stillstandsmotoren bei Antriebsanordnungen
nach dem Stand der Technik der Fall ist. Das Auslegungsverhältnis ist hier beträchtlich.
-
Es wird dadurch erfindungsgemäß ein beträchtlicher konstruktiver und
maschineller Aufwand eingespart, wenn vorgesehen ist, daß der zusätzliche Antrieb
einen üblichen Elektromotor mit gegenüber der Drehzahl des Stillstandsmotors hoher
Drehzahl aufweist.
-
Wenn auch das Ein- und Ausschalten des zusätzlichen Antriebs von Hand
ausgeführt werden könnte, so ist doch gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen,
daß zum Ein- und Ausschalten des zuzusätzlichen Antriebs ein Drehrichtungsgeber
und eine Drehzahlmeß-und Schalteinrichtung vorgesehen sind. Während also der Stillstandsmotor
über den gesamten Betrieb der zugehörigen Maschine, wie einem Stromverbraucher eines
Baggers oder Krans eingeschaltet ist und mit seinem Drehmoment ständig auf die Leitungstrommel
wirkt und damit der Leitung zieht bzw. spannt, während dieses aufgewickelt oder
von der Maschine abgezogen wird, wird der Beschleunigungsantrieb lediglich zu Beginn
des Aufwickelns, also während der Beschleunigungsphase eingeschaltet und nach Beendigung
der Seschleunigungsphase, bei der optimalen Drehzahl des Stillstandsmotors, die
durch die maximale vorgegebene Geschwindigkeit der Trommel bestimmt ist, ebenso
wie beim Abziehen der Leitung abgeschaltet ist.
-
Während die Getriebeanordnungen bzw. Getr i ebeübersetzungen bei der
erfindungsgemäßen Antriebsanordnung in vielfacher Weise konstruktiv ausgestaltet
sein können, ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, daß bei einer
Getriebeanordnung von mindestens einem Stillstandsmotor mit Reibgetriebe mit einer
Planscheibe und mindestens zwei Antriebsreibrollen der zusätzliche Antrieb (29,
31, 33) an der Antriebswelle eine Antriebsreibrolle angreift, während jeder Stillstandsmotor
direkt an der Antriebswelle einer weiteren Antriebsreibrolle angreift.
-
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen
uno ctus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung
unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert sind.
-
Dabei zeigt: Figur 1 Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung
in Seitenansicht, teilweise geschnitten; und Figur 2 eine Ausführungsform mit zwei
Stillstandsmotoren in Stirnansicht.
-
In Zusammenhang mit der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Antriebsanordnung 10 ist zunächst eine Leitungstrommel 11 dargestellt.
Die Leitungstrommel 11 weist eine axiale hohle Hauptwelle 12 auf. Durch die hohle
Hauptwelle 12 ist eine Anschlußleitung 13 zum Inneren der Leitungstrommel 11 geführt.
Die Stromübergabe von der Anschlußleitung 13 zur auf die Leitungstrommel 11 aufgewickelten
Leitung 14 geschieht mittels einer - im einzelnen nicht dargestellten, da auch nicht
beanspruchten - Schleifringanordnung im Inneren der Leitungstrommel bzw. einer Schutzabdeckung
16.
-
Die Leitungstrommel 11 ist mit der hohlen Hauptwelle 12 über einen
Anschlußflansch 17 verbunden. Die Hauptwelle 12 ist mittels Lagerungen 18 in einem
Rahmen 19 gelagert, so daß insgesamt auch die Leitungstrommel 11 einseitig gelagert
ist.
-
Am Rahmen 19 ist weiterhin ein Stillstandsmotor 21 angeflanscht. Der
Stillstandsmotor ist über seine Welle 22, einen Kettentrieb 23 mit auf der Welle
22 aufgesetztem Kettenrad 24, einer Kette 25 und einem auf der Hauptwelle 12 aufgesetzten
Kettenrad 26 mit der Hauptwelle 12 getrieb ich verbunden. Das Übersetzungsverhältnis
beträgt im dargestellten Ausführungsbeispiel 1 : 1.
-
Auf der Hauptwelle 12 ist weiterhin drehfest ein Kettenrad 28 aufgesetzt.
-
Das Kettenrad 28 dient zum Antrieb der Hauptwelle 12 und damit der
Leitungstrommel 11 von einem weiteren Elektromotor 29 aus. Der Elektromotor 29 ist
ein schnell laufender Elektromotor. Die getriebliche Verbindung zwischen dem Elektromotor
29 und der Hauptwelle 12 wird zunächst über ein Übersetzungsgetriebe 31,(beispielsweise
in Form eines Zahnradgetriebes) über die Abtriebswelle 32 des Übersetzungsgetriebes
31 und von dort über einen weiteren Kettentrieb 33, bestehend aus einem auf der
Abtriebswelle 32 drehfest aufgesetzten Kettenrad 34, einer Kette 36 und dem schon
erwähnten Kettenrad 28, hergestellt. Die Übersetzung des Kettentriebs 33 ist im
dargestellten Ausführungsbei spiel" 2." Zum Einsetzen des Betriebs der Trommel 11
und zu deren Beschleunigung wirken beide Motoren 21 und 29 zusammen, sind also gemeinsam
eingeschaltet. Bei stationärer Bewegung, also bei gleichmäßigem Auf- oder Abspulen
des Kabels 14 von der Trommel 11 nach der Beschleunigungsphase soll nur der Stillstandsmotor
21 arbeiten, während der zusätzliche Beschleunigungsmotor 29 abgeschaltet ist.
-
Zur Regelung bzw. zum Ein- und Ausschalten des Motors 29 ist eine
Drehzahlmeß- und Schaiteinrichtung 37 vorgesehen. Die Drehzahimeß-und Schalteinrichtung
ist über einen Kettentrieb 38, bestehend aus Kettenantriebsrad 39, das auf der Welle
22 sitzt, Kette 41 und Kettenabtriebsrad 42, mit der Welle 22 des Motors 21 getrieblich
verbunden. Die Drehzahlmeß-und Schalteinrichtung - derartige Einrichtungen sind
an sich bekannt -arbeitet derart, daß sie den Motor 29 nur dann einschaltet, wenn
die Drehbewegung der Trommel 11 zum Aufwickeln der Leitung 14 auf der Trommel gerichtet
ist und die Drehzahl des Stillstandsmotors 21 unterhalb einer vorgegebenen, optimalen
stationären Sewegungsdrehzahl liegt. Sobald die Drehzahl des Stillstandsmotors 21
diese optimale Drehzahl erreicht und/oder, wenn die Drehbewegung der Trommel 11
zum Abspulen der Leitung 14 hin gerichtet ist, wobei der Stillstandsmotor 21 dann
eine niedrigere Bewegung entgegengerichtetes Stil Istandsdrehmoment zum Spannen
der Leitung 14 aufbringt, bleibt der Schnelläufer - oder Beschleunigungsmotor 29
ausgeschaltet.
-
Da Stillstandsmotoren in der Ausführung als Kurzschlußläufer ein akzeptables
Drehmoment nur bis etwa 330 Umdrehungen pro Minute abgeben, sie also bei stationärer
Bewegung dann mit einer Umdrehungszahl in diesem 3ereich laufen sollten, die dann
die oben erwähnte optimale Drehzahl ist, während Normal motoren als Schnelläufer
eine Drehzahl von, z. B. 3000 Umdrehungen pro Minute mit einem günstigen Drehmoment
erreichen können, muß die Drehzahl des Normal motors in geeigneter Weise auf die
Drehzahl des Stillstandsmotors herabgesetzt werden. Hierzu dient im wesentlichen
das Getriebe 31 beim Ausführungsbeispiel. Beim Erreichen der erwähnten "optimalen"
Drehzahl des Stillstandsmotors, die der maximalen und konstanten Geschwindigkeit
der Leitungstrommel entspricht, müssen beide
Motoren mit ihren
Getriebeabgängen auf der gemeinsamen Hauptwelle der Leitungstrommel 11 in den Drehzahlen
synchron laufen. Da bei den genannten Werten das Drehzahlverhältnis gleich 3000
durch 330 gleich 9,09 ist, muß der Beschleunigungsmotor mit diesem Verhältnis größer
übersetzt werden. Bei den für das Ausführungsbeispiel angegebenen Übersetzungsverhältnissen
der Kettentriebe 23 und 33 ergibt sich dann eine Übersetzung von 4,545 für das Übersetzungsgetriebe
31, damit die Gesamtübersetzung von 9,09 erreicht wird.
-
Bei der Figur 2 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
-
In dieser Figur ist dargestellt, daß statt eines Stillstandsmotors
mit Getriebe, wie dies bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 der Fall ist, auch
zwei oder mehrere Stillstandsmotoren mit Getriebe 21, 21' vorgesehen sein können.
Je nach den Beschleunigungs-Notwendigkeiten können auch mehrere Beschleunigungsmotoren
mit Getriebe 29 vorhanden sein. Während aus der Draufsicht der Figur 2 lediglich
ersichtlich ist, daß nebeneinander zwei Motoren mit Getriebe 21, 21' angeordnet
sind, können auch praktisch hintereinander mehrere Stillstandsmotoren angeordnet
sein, die dann axial zueinander ausgerichtet und miteinander gekoppelt sind.
-
Wie schon erwähnt, wird also beim Aufwickeln der Leitung 14 auf der
Trommel 18 beim Einsetzen der Bewegung die Trommel 11 aufgrund der Schaltung des
Drehzahlmeß- und Schaltgebers 37 neben dem Stillstandsmotor 21 auch der Beschleunigungsmotor
29 eingeschaltet und beide treiben zusammen die Trommel 11 an und beschleunigen
sie, bis sie ihre maxi male Geschwindigkeit erreicht. In diesem Moment wird der
Beschleunigungsmotor 29 dann ausgeschaltet und das konstante Aufwickeln der Leitung
14 mit fester Geschwindigkeit erfolgt nur noch durch den Antrieb des Stillstandsmotors
21. Während
bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Getriebe
Kettentriebe-und ein Zahnradübersetzungsgetr i ebe 31 vorgesehen sind, können stattdessen
auch andere Arten von Getrieben, insbesondere auch verstellbare Getriebe vorgesehen,
oder aber mit den im Ausführungsbeispiel dargestellten Getrieben nachgeschaltet
sein. Die Erfindung ist auch nicht auf die im Ausführungsbeispiel dargestellte Anordnung
der Motoren beschränkt, Je nach eingesetzten Getrieben, können die Motoren auch
mit zur Hauptwelle 12 radial erstreckter Antriebswelle ausgerichtet sein.
-
Bezugszeichenliste zu Akte: 5910/81 1 31 Übersetzungsgetriebe 2 32
Abtriebswelle 3 33 Kettentrieb 4 34 Kettenrad 5 35 6 36 Kette 7 37 Drehzahl meß-
u. Schalteinrichtung 8 38 Kettenrad 9 39 Kettenrad 10 Antriebsanordnung 40 11 41
Kette 11 Leitungstrommel 41 Kette 12 Hauptwelle 42 Kettenrad 13 Anschlußleitung
43 14 Leitung 44 Leitung 15 45 16 Schutzabdeckung 46 17 Anschlußflansch 47 Anschl
ußfl ansch 18 48 Lagerung 19 49 Rahmen 20 50 21, 21 Stillstandsmotor 51 22 Welle
52 23 Kettentrieb 53 24 Kettenrad 54 25 55 26 Kette 56 27 Kettenrad 57 28 Kettenrad
58 29 Elektromotor 59 30 60
Leerseite