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Elektrischer Drehstromantrieb für Arbeitsmaschinen mit hin und her
gehender Bewegung Beim Antrieb von Arbeitsmaschinen mit hin und her gehender Bewegung,
z. B. Hobelmaschinen, werden für Vorlauf und Rücklauf verschiedene Geschwindigkeiten
verlangt, und zwar soll der Vorlauf mit einer veränderlichen Geschwindigkeit, die
der jeweils erforderlichen Schnittgeschwindigkeit entspricht, erfolgen. Der Rücklauf
soll immer bei gleichbleibender möglichst schneller Geschwindigkeit geschehen.
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Bei Vorhandensein von Gleichstrom lassen sich diese Forderungen durch
Verwendung eines regelbaren Gleichstromne#benanschlußmotors leicht erfüllen. jedoch
steht Gleichstrom immer weniger zur Verfügung, da viele Netze auf Drehstrom umgestellt
werden.
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Bei Drehstrom kann man einen polumschaltbaren Asynchronmotor, der
sich auf verschiedene Umdrehungszahlen einstellen läßt, verwenden. Beispielsweise
einen Motor für die Umdrehungszahlen 5ooj75ojiooo)i5oo. Der Vorlauf könnte dann
wahlweise mit allen vier Drehzahlen erfolgen, während der Rücklauf mit der höchsten
Drehzahl i5oo UpM. erfolgt. Derartige polumschaltbare Motoren lassen sich jedoch
in einfacher Weise nur mit Kurzschlußläufer ausführen. Bei der Umkehr ergeben sich
daher hohe Ströme und geringe Momente und damit lange Reversierzeiten. Verbessern
ließen sich diese Zeiten durch Verwendung eines Kurzschlußläufers mit größerem Widerstand,
der nach bekanntem Verfahren so gerechnet werden kann, daß die Umkehrzeit ein Minimum
wird. Als Nachteil ergibt sich hierbei jedoch, daß der Wirkungsgrad bei normalem
Betrieb schlecht und der Schlupf des Motors groß ist. Die Schwierigkeiten, die sich
bisher bei der Verwendung von Drehstrommotoren zum Antrieb von Arbeitsmaschinen
mit hin und her gehender Bewegung ergeben haben, werden gemäß der Erfindung durch
einen Mehrmotorenantrieh beseitigt, und zwar wird außer dem eigentlichen Arbeitsmotor
ein besonderer Hilfsmotor verwendet, der nur dazu dient, beim Hubwechsel die hin
und her bewegten Teile zu beschleunigen. Der eigentliche Arbeitsmotor wird erst
eingeschaltet, wenn die hin und her bewegten Teile auf seine Arbeitsgeschwindigkeit
beschleunigt worden sind. Der Reversiermotor genannte Hilfsmotor kann entweder auf
derselben Welle wie der Arbeitsmotor sitzen oder ist mit dem Getriebe der Maschine
gekuppelt.
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Es sei im übrigen schon hier betont, daß Mehrmotorenantriebe für Arbeitsmaschinen
mit hin und her gehender Bewegung bereits verwendet oder vorgeschlagen worden sind.
Es gibt z. B. Antriebe, bei denen sowohl für den Rücklauf wie für den Vorlauf je
ein besonderer
Motor vorgesehen ist. Bei dieser Anordnung, hat
jedoch jeder der beiden Motoren seine eigene Beschleunigungsarbeit aufzubringen,
woraus. sich besondere Bedingungen für die Ausgestaltung der Motoren ergeben. Man
hat auch vorgeschlagen, zwei durchlaufende Motoren zu verwenden, die über ein Differenzgetriebe
auf die hin und her gehenden Teile arbeiten, deren Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung
durch Veränderung der Relativgeschwindigkeit der beiden Motoren geändert werden
kann.
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Für den Betrieb eines Antriebes gemäß der Erfindung ergeben sich beispielsweise
folgende Arbeitsgänge: 1. Der Arbeitsmotor läuft z. B. mit 50o UpM. im Arbeitsgang.
Am Ende des Arbeitsganges wird er ausgeschaltet und der Umkehrmotor für entgegengesetzte
Drehrichtung mit z5oo UpM. eingeschaltet.
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2. Der Umkehrmotor reversiert die Maschine und bringt sie auf die
Umdrehungszahl 150o rückwärts. Inzwischen ist der Polumschalter des Arbeitsmotors
auf z5oo Umdrehungen rückwärts eingelegt, und bei Erreichen der Umdrehungszahl z5oo
wird der Umkehrmotor ausgeschaltet und der Arbeitsmotor eingeschaltet.
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3. Der Arbeitsmotor treibt die Maschine mit der Umdrehungszahl 150o
bis zum Ende des Rücklaufes. Am Ende des Rücklaufes wird er ausgeschaltet und der
Umkehrmotor für die Umdrehungszahl 1500 vorwärts eingeschaltet.
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4. Der Umkehrmotor reversiert die Maschine und sucht sie auf die Umdrehungszahl
1500 vorwärts zu bringen. Der Polumschalter des Arbeitsmotors ist inzwischen auf
50o UPM. vorwärts eingestellt. Wenn der Umkehrmotor die Umdrehungszahl
500 U vorwärts erreicht hat, also schon vor Erreichung seiner normalen Drehzahl
i5oo, wird er abgeschaltet und der Arbeitsmotor wieder eingeschaltet. Das Arbeitspiel
beginnt von neuem. Man kann natürlich für die Vorlaufgeschwindigkeit auch irgendeine
andere Umdrehungszahl des polumschaltbaren Motors einstellen.
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Die gewählten Umdrehungszahlen sind nur als Beispiel aufzufassen,
und man kann dafür auch beliebige andere Drehzahlverhältnisse wählen. Ebenso ist
es möglich, auch im Rücklauf mit einer beliebigen einstellbaren Drehzahl des Arbeitsmotors
zu arbeiten.
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Für die Auswahl der beiden Motoren ergeben sich bezüglich ihrer Beanspruchung
besonders günstige Verhältnisse. Der Arbeitsmotor braucht nur für die dem Kraftbedarf
beim Arbeitsgang entsprechende Leistung bemessen werden, wobei noch berücksichtigt
werden kann, daß es sich um eine aussetzende Leistung handelt, da für den Rückwärtsgang
im Leerlauf der Kraftbedarf geringer ist, der Motor jedoch im Rückwärtsgang bei
der hohen Tourenzahl besser belüftet wird. Der Kurzschlußläufer des polumschaltbaren
Arbeitsmotors kann noch mit einem geringeren Widerstand, als es sonst normalerweise
üblich ist, ausgeführt werden, da er kein Anlaufmoment zu entwickeln braucht, sondern
immer bei seiner normalen Umdrehungszahl eingeschaltet wird. Beim normalen Kurzschlußläufer
wird der Widerstand hauptsächlich durch das gewünschte Anlaufmoment bestimmt, während
dies im vorliegenden Falle nicht ausschlaggebend ist, somit der Wirkungsgrad des
polumschaltbaren Arbeitsmotors gegenüber einem normalen Motor wesentlich verbessert
werden kann. Der Motor kann daher auch in bezug auf die-Erwärmungsverhältnisse besser
ausgenutzt werden als ein normaler Motor.
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Der Umkehrmotor kann entweder als Schleifringmotor oder KurzschluBmotor
ausgeführt werden.
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Bei der Ausführung als Schleifrinbgmotor ist er zweckmäßig mit einern
festen Läuferwiderstand versehen, dessen Größe so gewählt werden kann, daß das Reversieren
in der kürzesten Zeit erfolgt.
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Wenn man im Läuferkreis des Reversiermotors ausschaltbare Widerstände
anordnet, die z. B. durch Schützen gesteuert werden, so braucht man bei kurzen Hüben
den Arbeitsmotor beim Rücklauf. überhaupt nicht einzuschalten, sondern kann den
ganzen Rücklauf in an sich bekannter Weise durch den Reversiermotor ausführen lassen.
Der Reversiermotor beschleunigt dabei zunächst die hin und her gehenden Massen bis
zur vollen Rücklaufgeschw indigkeit; dann werden die Widerstände im Läuferkreis
ausgeschaltet, und der Reversiermotor führt nun mit der vollen Rücklaufgeschwindigkeit
und unter günstigsten elektrischen Verhältnissen den gesamten Rücklauf durch. Er
wird erst abgeschaltet, nachdem er nach Hubwechsel die hin und her gehenden bewegten
Massen wieder auf die Arbeitsgeschwindigkeit des Arbeitsmotors beschleunigt hat.
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Bei Verwendung eines Kurzschlußläufers als Reversiermotor ist der
Läuferwiderstand ebenfalls von vornherein so zu bemessen, daß die Drehumkehr in
der kürzesten Zeit erfolgt. Dieser erhöhte Läuferwiderstand würde natürlich beim
normalen Betrieb einen sehr schlechten Wirkungsgrad ergeben. In diesem Falle ist
er jedoch zulässig, weil der Motor nur für das Umkehren verwendet wird. Der erhöhte
Läuferwiderstand ist in diesem Falle sogar besonders günstig, da dadurch die Erwärmung
der Ständerwicklung,
die am empfindlichsten ist, ganz wesentlich
geringer wird, wenn ein Motor mit normalem Läuferwiderstand verwendet würde. Die
Bemessung des Motors hängt hauptsächlich von der Abführung der Wärme ab. Als günstiger
Umstand ist hierbei zu berücksichtigen, daB der Motor nur beim Reversieren eingeschaltet
ist, dagegen während des Arbeitsganges und Rücklaufes der Maschine leer mitläuft
und dadurch gut belüftet wird.
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Besonders günstige Verhältnisse bieten sich bei Verwendung eines Wirbelstromläufers
oder Boucherotankers, der für die günstigsten Umkehrverhältnisse zu ,bemessen wäre.
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Die selbsttätige Schaltung der Motoren für das Arbeitsspiel kann in
bekannter Weise durch Schütze und Relais erfolgen.