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Steuerung von Motoren mit. Bürstenverstellung Elektromotoren mit Regelung
durch BI Ürstenverstellung, wie z. B. die bekannten Derimotoren, deren Anwendung
besonders als Antrieb für Hebezeuge u. dgl. wegen ihrer guten und einfachen - Regelfähigkeit
vielfach erwünscht ist, benötigen in manchen Fällen eine Regelung der Drehzahl oder
des Drehmomentes je nach der Größe, Lage oder Bewegungsrichtung der angetriebenen
Arbeitsmaschine (Lasthubwerk o. dgl.).
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Gemäß der Erfindung wird für solche Fälle die Handsteuerbewegung mit
einer selbsttätigen Steuerbewegung überlagert, die von der Größe, Lage oder Bewegungsrichtung,
d. h. überhaupt einer Veränderung im Gang der angetriebenen Arbeitsmaschine (Lasthebewerk),
abgeleitet wird und die so eine dieser Veränderung entsprechende Grundverstellung
der Kollektorbürsten und damit des Motorlaufs vornimmt, ohne daß rückwärts die Steuerung
von Hand oder des Handsteuenhebels beeinträchtigt oder verändert wird. Diese Überlagerung
der Handsteuerung mit der selbsttätigen Steuerung kann entweder im Sinne einer algebraischen
Aufsummung oder einer Vervielfachung ,erfolgen und wird zweckmäßig mittels einer
Waagebalkenanordnung oder eines Summengetriebes, das ja auf dem Grundsatz des Waagebalkens
beruht, vorgenommen.
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Die Überlagerung zweier Steuerungen, etwa einer Handsteuerung und
einer Drehzahlregelung, ist bereits in anderem Zusammenhang bei Dampf-- und-elektrischen
Ma-S chinen vorgeschlagen worden, wobei als I Übertragungsmittel ein Planetengetriebe
oder einWaagebalken angewendet werden sollte. Bei Repulsionsmotoren für Aufzüge
hat man ferner zur Vergrößerung von einem Teufenanzeiger aus am Ende der Hubbewegung
eine Bürstenverstellung mit veränderlicher übersetzung, aber unter gleichzeitiger
Bewegung des Handsteuerhebels vorgenommen.
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Diesen älteren Vorschlägen gegenüber @ergibt die neue selbsttätige
Steuerung, wie erwähnt, eine Entlastung des Bedienungsmannes, außerdem infolge des
sparsamen und genau den Beanspruchungen angepaßten Schaltens einen geringen Stromverbrauch.
Damit wird der Derimotor dem Hebezeugbau im weiten Maße zugänglich gemacht, in derb
er bisher nur beschränkte Verwendung fand. Bei Wippkranen mit während des Wippens_
wechselndem Drehmoment ist die Anwendung von Derimotoren erst durch die Erfindung
ermöglicht, weil ohne sie der Motor in der Nullstellung des Kontrollers abgebremst
werden würde.
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In den zugehörigen Zeichnungen ist in Abb. z zunächst eine grundsätzliche
Verkörperung des Erfindungsgedankens schematisch wiedergegeben. Abb. z zeigt im
Aufriß die Anpassung an einen Wippkran mit einziehbarem Ausleger, während Abb. 3
die Anwendung auf das Heben von Lasten mit verschiedenen Geschwindigkeiten je nach
Größe der Last zeigt. Bei der Einrichtung nach Abb. 4 wird beim Übergang auf das
Senken
eine selbsttätige Einstellung eines Gegen drehmomentes herbeigeführt,
um ein zu schnelles Durchziehen des Motors durch die Last zu vermeiden. Nach Abb.
5 wird für ein Selbstgreiferwindwerk mit zwei Motoren die jeweilig richtige Einstellung
der beiden Motoren zueinander gewährleistet, während die Abb.6 die Anpassung an
ein von verschiedenen äußeren Verhältnissen abhängiges Zugmoment zeigt.
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Nach Abb. i erhält der Motor io mit Steuerung durch Bürstenverstellung-
Strom durch die Leitungen i i und 12 über den mit dem Handhebel 13 gesteuerten Kontakt
14 und Leitung 15, falls der Handhebel und damit der Kontakt 14 sich nicht in der
(gezeichneten) Ruhestellung befinden. Die Einstellung des Drehmomentes oder der
Drehzahl erfolgt durch Verste',ilung des Bürsterl-_ ringes 16, der durch die Stange
1_7 mit dem Waagebalken 18 verbunden ist. An der linken Seite dieses Waagebalkens
greift mittelis Winkelhebel i9 und Stange 2o der Handsteuerhebel13 an, während an
dem freien Ende des Waagebalkens 18 die selbsttätige Steuerbewegung eingeleitet
wird, die von den Veränderungen innerhalb des Antrieb=es wie der Größe oder Bewegungsrichtung
des zu leistenden Drehmomentes bestimmt wird. Es ist hieraus .ersichtlich, daß von
dieser selbsttätigen Einstellung aus zunächst unabhängig von der Stellung des Handhebels
die Stellung des Bürstenringes 16 und damit der Lauf des Motors gesteuert wird,
da hierbei der Waagebalken 18 um seinen an den Winkelhebel 19 angeschlossenen Gelenkpunkt
schwingt und so vermittels der Stange 17 den Bürstenring 16 verstellt, ohne den
Hebel 13 zu he-, einflussen. Umgekehrt wird bei Bewegung des Handhebels 13 durch
Stange 2o und Winkelhebel i9 der Waagebalken 18 um seinen rechten .Gelenkpunkt geschwenkt
und bewegt damit mittels Stange 17 den Bürstenring i 6i, öhne auf die selbsttätige
Steuerung rückzu:-wirken. An Stelle des Waagebalkens 18 kann auch ein im gleichen
Sinne wirkendes Planetenradgetriebe oder sonstiges Summen-,oder Differentialwerk
angewendet werden.
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Bei der Anordnung nach Abb.2 gilt es, der nicht genauen Ausgleichung
des Auslegersystems 21 eines Wippkranes für jede Auslegerstellung entgegenzuwirken,
die bei Aus-und Einziehbewegung einen Wechsel des Einziehmomentes nach der Momentwegkurve
22 bedingt. Die selbsttätige Einstellung des Motordrehmomentes erzielt hier auf
dem ganzen Einziehweg eine gleichmäßige Geschwindigkeit. Die Einziehbewegung des
Auslegrersystems 21 erfolgt mittels der Schubstange 23 durch den Kurbeltrieb 24,
der von dem Motor 25 mit Bürstenverstellung 26 angetrieben wird. Die Überlagerung
der Handhebel;-steuerung und der selbsttätigen Steuerung erfolgt wie in Abb. i durch
den Waagebalken 27, wobei von der Kurve 28. die selbsttätige Steuerbewegung abgeleitet
wird, die durch Winkelhebel 29 und Stange 3o auf den Waagebalken 27 zur Einwirkung
gebracht wird. Da die Kurve 28 fest reit dem Kurbeltrieb 24 verbunden ist und jeder
Auslegerstellung eine bestimmte Stellung der Steuerkurve 28 entspricht, die wieder
dem Wechsel der Einziehxnomente gemäß ausgebildet ist, so bewirkt die selbsttätige
Bürstensteuerung jeweilig jede gewünschte Grundeinstellungfür den Lauf des Motors,
ohne die Steuerung von Hand zu behindern. Gerade hier spielt die Tatsache eine besondere
Rolle, daß ein Wechsel des Drehmomentes während des Hubels eintritt.
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Bei der Einrichtung nach Abb. 3 wird das Hubwerk eines Kranes, dessen
Last 31 je nach Größe der Last vom Motor 32 mit Bürstenverstellung 33 verschieden
schnell gehoben und gesenkt werden soll, entsprechend ausgebildet. Von dem Seilschalthebe134,
der durch die Druckfeder 35 abgestützt ist und sich je nach dem Zug im Hubseil36
um; seinen Drehpunkt 37 verschieden einstell=t, wird die selbsttätige Steuerbewegung
abgeleitet, die mittels Stange 38 auf den Waagebalken 39 und damit in der
gewünschten Weise auf den Lauf des Antriebmotors 32 einwirkt, während die sonstige
Steuerung entsprechend Abb. i durchgebildet ist. Hiermit wird in Abhängigkeit von
der Größe der Last eine einem verschieden schnellen Heben .entsprechende Grundeinstellung
des Motors erzielt, über der nun die' Handsteuerung erfolgen kann.
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Bei der Einrichtung nach Abb. 4 erhält der i Hubmotor 42, .der auf
die Hubtrommel 43 arbeitet, beim übergang auf Senken eine selbsttätige Einstellung
eines Gegendrehmomentes: An dem linken Ende des Waagebalkens @4 ist ein Luftmagnet
45 angeordnet, der bei Stellung des 'Handsteuerhebels 41 auf »Senken« über die Leitung
46, den Kontakt 47 und Leitung 48 von den Schienen 49 Strom erhält und dadurch die
Verstellung des Bürstenringes 5o und so wiederum das gewünschte Drehmoment am Motor
42 einstellt. Bei Stellung.des Handsteuerhehels auf »Ruhe« oder »Heben« erhält dagegen
der Luftmagnet keinen Strom, so daß die Feder 51 den Waagebalken 44 und damit den
Bürstenring 5o in seine Regelstellung zurückzieht. Auch hier ist die übrige Steuerung
nach Abb. i ausgebildet.
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Bei dem in Abb.5 dargestellten Selbstgreiferwindwerk.erhält der Hubmotor
6o eine selbsttätige Bürstenverstellung, um beim Senken des geöffneten Greifers
61 wein geringes
Nacheilen und beim Heben eingeringes Vor= eilen
des Hubmotors zu erreichen, da andernfalls wegen der geringen Belastung des Schließmotors
62 -ein Schließen. des Greifers eintreten könnte. Die selbsttätige Steuerbewegung
wird hierbei von der Unterschiedsbewegung der Hubtrommel 63 und der Schließtrommel
64 abgeleitet, indem sich die Mutter 65, die von der Hubtrommel durch den Führungsstift
66 mitgenommen Wird, sich auf der Schraubenspindel 67, die mit der Schließtrommel
verbunden-- ist, nach rechts bewegt, sobald ein Öffnen des Greifers und damit ein
i Unterschied in der Drehzahl von Hub- und Schließtrommel eintritt. Dabei bewegt
die Mutter 65 bei ihrer Bewegung nach. rechts den Winkelhebel 68, der an der linken
Seite des Waagebalkens 69 angreift und damit den Bürstenring 70 im gewünschten
Sinne verstellt, ohne aber die Steuerung mittels Handhebels 7 i, die wieder nach
Abb. i ausgebildet ist., zu behindern. Die Steuerung des Schließmotors erfolgt dagegen
von Hand mittels Steuerhebel 72.
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Die Abb.6 zeigt außer der Handsteuerung eine sich aus mehreren Komponenten
zusammensetzende selbsttätige Steuerung für eine Schrägbahn 8o, wo das Zugmoment
des Wagens 81 einmal von der wechselnden Schräge der Bahn und andererseits von der
Größe der Last abhängig ist, welch beiden Veränderlichen der Antriebsmotor 82 angepaßt
werden soll. Zu diesem Zweck ist das Laufrad 83 in dem Schwinghebe184 gelagert und
wird von der Feder 85 abgestützt. Das Ende des Schwinghebels 84. ist durch Stange
86 und Hebel 87 mit einem Glied 88 verbunden, das eine Kulisse besitzt, in der sich
das obere Ende des Winkelhebels 89 führt, während das untere Ende auf einer Führungsschiene
9o längs der Fahrbahn läuft, die je nach der Schräge der Fahrbahn dem Hebe189 eine
andere Stellung gibt. Das linke Ende des Gliedes 88 greift an dem Waagebalken gi
an, der mit dem Bürstenring und dem Handsteuerhebel im Sinne der Abb. i verbunden
ist. Der unter dem Druck der Feder 85; stehende Schwinghebe18q. nimmt je nach der
Belastung des Wagens eine andere Stellung ein und wirkt ebenfalls durch übertragungsglieder
auf die Kulisse 88 ein. Je nachdem, ob der Drehpunkt in der Kulisse, d. h. das obere
Ende des Winkelhebels 89 mehr nach links oder rechts steht, fällt damit die Bewegung
am linken Ende von 88 und so die Bewegung des Waagebalkens 9i und schließlich die
Bürstenverstellung größer oder kleiner aus. Andererseits wird aber auch die Bewegung
des Kulissengliedes 88 durch den Winkelhebel 89 (Bahnschräge) je nach der
Schrägstellung der Kulisse 88, die wiederum von der Wagenbelastung abhängig ist,
größer oder kleiner. Die Steuerbewegungen ,durch die Belastung und durch die Fahrbahnschräge
vervielfachen sich also in dem Kulissenglied 88.
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Auf ähnliche Weise könnte auch eine Vereinigung der selbsttätigen
Steuerbewegungen von Abb. 3 und q. vorgenommen werden.