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Steuervorrichtung für elektrische Wirkmaschinenantriebe Die Erfindung
betrifft eine Steuervorrichtung für elektrische Antriebe von Wirkmaschinen; insbesondere
von flachen Kulierwirkmaschinen. Bei solchen Antrieben werden im allgemeinen zwei
Geschwindigkeiten vorgesehen, und Zwar eine hohe für das Glattarbeiten und eine
niedere für das Mindern oder gegebenenfalls auch für das Plattieren oder ähnliche
Arbeitsvorgänge. Mindestens die Arbeitsgeschwindigkeit ist dabei, regelbar, damit
man die jeweils zulässige, von der Art des Gewirkes und dem Fadenmaterial abhängige
Höchstgeschwindigkeit einstellen kann.
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Die Umschaltung von der hohen auf die niedere Geschwindigkeit und
umgekehrt, geschieht selbsttätig durch Steuerglieder der Maschine, insbesondere
hat man dazu eine Nockenkette benutzt. Bei allen bisher bekanntgewordenen Antrieben
wurde der Motor durch diese selbsttätige Steuervorrichtung mit einem mechanisch
von seinem eigentlichen Geschwindigkeitsregler völlig getrennten Schalter gesteuert,
beispielsweise indem man ihn auf eine andere Polzahl schaltete, fest eingebaute
.Widerstandsstufen öffnete und schloß usw. Die Regelung der Arbeitsgeschwindigkeit
oder gegebenenfalls auch der Mindergeschwindigkeit erforderte daher zusätzliche
Einrichtungen; die darauf eingestellten Geschwindigkeitswerte mußten durch besondere
elektrische Schalter-zur Wirkung gebracht werden.
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Die Erfindung beschreitet einen anderen Weg und besteht darin, daß
bei Antrieben mit einem sowohl" die Arbeits- wie auch die Mindergeschwindigkeit
umfassenden Regelbereich der elektrische Geschwindigkeitsregler selbst auch für
die plötzlichen Geschwindigkeitsänderungen benutzt wird, indem er durch eine Hilfskraft
zwischen zwei Anschlägen selbsttätig ruckartig verstellt wird, von denen mindestens
einer einstellbar ist. Die Erfindung ist insbesondere für solche Mbtoren anwendbar,
die durch Bürstenverschiebung geregelt werden, wie z. B. Drehstromkollektormotoren,
insbesondere Nebenschlußmotoren; in diesen Fällen wird die Bürstenbrücke ruckartig
zwischen zwei Anschlägen durch eine Hilfskraft hin und her bewegt. Die Erfindung
läßt sich aber sinngemäß auch bei allen anderen Antrieben anwenden, bei denen die
Geschwindigkeit in dem gewünschten Bereich regelbar ist. Als Hilfskraft kann ein
Energiespeicher, z. B. eine Feder oder mehrere Federn Verwendung finden. Man kann
aber auch einen Servomotor (Elektromotor, Hub-oder
Drehmagnet,
Druckkolben o. dgl.) als Hilfskraft zur Verstellung des Reglers benutzen. - -Der
Grundgedanke der Erfindung läßt sich in mannigfacher Weise weiter durchbilden; hierfür
zeigen die nachfolgenden Beispiele einige Möglichkeiten.
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Die Fig. i gibt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel
für den Grundgedanken der Erfindung. Die Bürstenbrücke i (im folgenden kurz mit
Regler bezeichnet) eines nicht dargestellten Kollektormotors, beispielsweise eines
Drehstromnebenschlußkollektormotors, ist leicht drehbar in Rollen 2 o. dgl. gelagert.
Sie erhält ihren Antrieb über ein Zahnrad 3, das über die Kette 4 von Kettenrädern
5 und 6 angetrieben wird. Das Kettenrad 6 sitzt auf der Welle eines Zahnrades 7,
das durch eine Zahnstange 8 gedreht werden kann. Die Zahnstange 8 ist durch eine
Feder 9 gegen den linken Teil eines Mitnehiners io; durch den die Zahnstange 8 frei
hindurchgleiten kann, abgestützt und trägt eine Nase i i, die sich unter der Wirkung
der Feder 9 gegen einen einstellbaren Anschlag 12 anzulegen sucht. Der Anschlag
12 sitzt auf der Spindel 13, die beispielsweise über Kette und Kettenräder von der
üblichen Schaltstange 14 in ihrem feststehenden Gegengewinde vor- und zurückgeschraubt
werden kann. Die Feder 9 sucht den Regler i und damit den Motor ständig auf die
höchste Drehzahl zu verstellen. Der Anschlag 12 begrenzt diese Drehzahl. Da er durch
die Schaltstange 14 einstellbar ist, läßt sich also jede gewünschte Höchstgeschwindigkeit
von jeder Stelle der Maschine aus leicht und schnell einstellen.
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Der Mitnehmer io sitzt fest auf einer längs verschiebbaren Stange
15, die durch eine Zugfeder 16 zurückgerissen wird, wenn die Sperrgabel 17 die Stange
15 freigibt. Die Sperrgabel 17 wird durch einen Hebel i8 von einem Nocken i9 der
Nockenkette 2o betätigt. Wenn die Rolle 21 des Hebels 18 durch einen Nocken i9 angehoben
wird, so springt die Stange 15 ruckartig zurück, bis der rechte Teil des auf ihr
befestigten Mitnehmers io gegen den Anschlag 22 stößt. Dieser Anschlag kann fest
angebracht sein; beim Ausführungsbeispiel ist er jedoch an einer Spindel
23 befestigt und durch ein Handrad 24 einstellbar.
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Wenn die Stange 15 durch die Gabel 17 freigegeben wird, so schlägt
der linke Teil des Mitnehmers io, der auf der Stange 8 gleitet, gegen die Nase i
i der Zahnstange 8 und verschiebt diese so lange, bis der rechte Teil des Mitnehmers
io gegen den erwähnten Anschlag 22 stößt. Die Zahnstange 8 verstellt dadurch ruckartig
den Regler 1, d. h. die mit der jeweils eingestellten hohen Arbeitsgeschwindigkeit
laufende Maschine wird plötzlich durch mechanische Verstellung des Reglers auf die
jeweils eingestellte niedrigste Geschwindigkeit, beispielsweise zum Mindern oder
Plattieren, umgeschaltet.
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Die umgekehrte Schaltung von der niederen auf die hohe Arbeitsgeschwindigkeit
geschieht folgendermaßen: Mit der Stange 15 ist ein Arm 25 fest verbunden, der eine
Rolle 26 trägt. Diese Rolle arbeitet mit einer Exzenterkurve 27 zusammen, -die sich
beispielsweise auf der Exzenterwelle 28 der Maschine befindet. Im Zeitpunkt des
Auslösens der Stange 15 durch die Gabel 17 infolge des Anhebens der Rolle 2i durch
den Nocken 19 war das Exzenter 27 in einer solchen Stellung, daß die Rolle
26 und damit die Stange 15 sich frei nach hinten bewegen konnten.
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Trifft nun bei der Weiterdrehung der Ex-# zenterwelle 28 die Steuernase
des Exzenters 27 gegen die Rolle 26, so wird diese dadurch wieder zurückgeschoben
und nimmt auch die Stange 15 mit dem Mitnehmerteil io zurück unter gleichzeitiger
Spannung der Federn 16 und 9. Die Zahnstange 8 vermag jedoch dieser Zurückbewegung
noch nicht zu folgen, da sie durch eineKlinke29 daran gehindert wird. Erst wenn
die an der Stange 15 befestigte Nase 3o die Klinke 29 aus der Zahnstange 8 aushebt,
kann diese unter der Wirkung der Feder 9 zurückschnellen, bis ihre Nase i i gegen
den Anschlag 12 stößt. Dadurch wird die hohe Arbeitsgeschwindigkeit ruckartig wieder
eingestellt. Damit man den Zeitpunkt, an dem diese Umsteuerung erfolgt, einstellen
kann, kann die Nase 3o an der Stange 15 verstellbar angeordnet sein. Man kann das
Ausheben der Klinke 29 aber auch von irgendwelchen anderen Teilen der Maschine abhängig
machen, beispielsweise von der bekannten Längsverschiebung der Exzenterwelle 28
beim Exzenterwechsel oder auch von dem Grad der Wiederaufladung des Energiespeichers,
in diesem Falle von der Größe der Federspan-. nung. Mit der beschriebenen Anordnung
läßt sich die Arbeitsgeschwindigkeit, die für gewöhnlich erheblich über der Minder-
usw. Geschwindigkeit liegt, beliebig mit der bekanntenSchaltstange einstellen; für
besondere Fälle kann man durch Verschieben des Anschlages 12 mit der Schaltstange
aber auch noch unter die durch den Anschlag 22 begrenzte Geschwindigkeit heruntergehen,
gegebenenfalls bis auf Null, da der Mitnehmer io eine solche Verstellung nicht behindert.
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Die Federn 9 und 16 stellen Energiespeicher -dar, die abwechselnd
gespannt und freigegeben werden und damit die notwendige Hilfskraft zur ruckartigen
Verstellung des Reglers bilden. An Stelle zweier Federn läßt
sich
auch eine einzige Feder verwenden; die Anordnung wird dann z. B. so getroffen, daß
die Feder einerseits an einem beweglichen, den Regler verstellenden Arm angreift
und jeweils über die Totlage hinaus gespannt wird. Der andere Befestigungspunkt
der Feder wird dann in Abhängigkeit von der Nockenkette und dem Rückstellexzenter
27 hin und her verschoben, so daß beim überschreiten der Totpunktlage der Arm und
damit der mit ihm verbundene Regler ruckartig bis zu den Anschlägen verstellt wird.
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Die Anschläge 12 oder auch 22 können an dem sie tragenden Teil, beispielsweise
der Spindel 13 oder 23, nachgiebig, z. B. federnd angeordnet sein. Das hat einmal
den Vorteil, daß die Steuervorrichtung weicher und geräuschloser arbeitet, zum anderen
aber auch, daß der Regler zunächst etwas über das Ziel hinausschießt und damit eine
kräftigere Bremsung -oder Beschleunigung des Motors ergibt, so daß die gewünschte
Drehzahl schneller erreicht wird. In der Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel für
die federnde Anordnung der Anschläge gegeben. - Im Kopf der Spindel 13 bzw. 23 befindet
sich eine Längsbohrung 31, in der ein den Anschlag 12 bzw. 22 tragender Stift 32
gleitet. Er ist durch einen Dorn 33 gegen 'ein Herausfallen gesichert. Um den Stift
ist eine Druckfeder 34 angeordnet, die beim Auftreffen der Nase i i bzw. des rechten
Teiles des Mitnehmers io vorübergehend zusammengedrückt wird. Das Maß, um das der
Anschlag höchstens ausweichen kann, läßt sich durch die Mutter 35 auf dem Spindelkopf
einstellen.
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Für den einfachsten Fall, daß die Mindero. dgl. Geschwindigkeit bei
der Herstellung eines Warenstückes den gleichen Wert behält, kann der Anschlag 22
dauernd fest eingestellt bleiben: Für manche Fälle wird jedoch gewünscht, daß mehrere
verschiedene niedere Geschwindigkeiten wahlweise eingeschaltet werden können. Hierfür
kann die Anordnung beispielsweise so getroffen werden, wie es die Fig. 3 zeigt,
die nur die Änderungen gegenüber dem Beispiel i veranschaulicht. Das rechte Ende
36 des auf der Stange 15 befestigten Mitnehmers io ist nicht starr mit dem Mitnehmer
verbunden, sondern um einen Bolzen 37 in die gestrichelte Stellung 36' hochklappbar.
Der Teil 36 wird dazu von einer Stange 38 angehoben, die von einem Nocken 39 einer
Nockenkette 40 o. dgl. und der Rolle 41 gesteuert wird. Ist die Rolle 41 unten,
so trifft der Teil 36 des Mitnehmers io gegen den Anschlag 2a; ist die Rolle 41
und damit die Stange 38 jedoch angehoben, so befindet sich der Teil 36 in der gestrichelten
Lage 36' und stößt gegen den Anschlag 42, der beispielsweise weiter zurückliegt
als der Anschlag 22. Auf diese Weise lassen sich selbsttätig verschiedene niedere
Geschwindigkeiten einschalten, die nach Bedarf unter Umständen jede für sich wieder
einstellbar gemacht werden können.
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Eine andere Möglichkeit zur Erreichung verschiedener niederer Drehzahlen
ist in der Fig. 4 beispielsweise veranschaulicht. Es genügt dann ein einziger Anschlag
(vgl. 22 Fig i). An Stelle des Handrades 24 der Fig. i tritt eine Steuervorrichtung,
die in der Zeit, wo die Minder- oder Plattiergeschwindigkeit nicht benutzt wird,
den für das nächste Mindern oder Plattieren erforderlichen Wert selbsttätig einstellt.
Zu diesem Zweck sind auf der Welle 43 zwei Schalträder 44 und 45 mit entgegengesetzt
gerichteten Zähnen befestigt. Die zugehörigen Schaltklinken 46 und 47 werden durch
Hebel 48 und 49 von einer Nockenkette So bewegt. Für gewöhnlich ruhen die Klinken
46 und 47 auf festen Bolzen 51
und 52, so daß sie außer Eingriff mit den Zahnrädern
44 und 45 stehen. Erst wenn ein Nocken unter die Hebel 48 und 49 tritt, kommt die
zugehörige Klinke :1.6 oder 47 mit ihrem Zahnrad in Eingriff und verstellt damit
die Welle 43 und den Anschlag -->:2 jedesmal um ein bestimmtes Stück. Da im allgemeinen
zwischen den verschiedene niedere Geschwindigkeiten erfordernden Arbeitsvorgängen
mehrere Reihen liegen, bei denen die niederen Geschwindigkeiten nicht benutzt werden,
so kann man durch eine entsprechende Anzahl von Nocken auf der Kette So den Anschlag
22 so weit verstellen lassen, wie es gerade für die nächstfolgende niedere Geschwindigkeit
gewünscht wird. Es muß nur dafür gesorgt werden, daß die unter die Hebel 48 und
49 tretenden Nocken nicht auf gleicher Höhe liegen, damit beide Klinken 46 und 47
gleichzeitig in Eingriff kommen. Auf die Welle 43 kann noch ein Handrad 24 aufgesetzt
sein, so daß man die gewünschte niedere Geschwindigkeit auch von Hand einstellen
kann.
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Die bisherigen Beispiele zeigten die Verwendung von Energiespeichern
als Hilfskraft zum ruckartigen Verstellen des Reglers. Die folgenden Beispiele veranschaulichen
die Verwendung eines Servomotors zu diesem Zweck. Beim Beispiel der Fig. 5 wird
das den Regler verstellende Kettenrad 5 über die Kette 4 von einem Kettenrad 6 angetrieben,
das auf einer Welle 53 sitzt. Diese Welle trägt ein Zahnrad 54, das von dem Hilfsmotor
oder Drehmagneten 55 rechts oder links herum verdreht werden kann. Zur Umkehr der
Drehrichtung dient der Schalter 56. Dieser wird vom Nocken i9 der Nockenkette 2o
über den eine Rolle :27i tragenden Hebel 18 verstellt. Die Welle 53 trägt einen
Arm 57, der sich
bei Rechtslauf gegen den Anschlag 22, bei Linkslauf
gegen den Anschlag 12 anlegt. Zur Einstellung des Anschlages 22 dient das Handrad
:24, während der Anschlag"i2 durch eine in diesem Falle mit Handrädern versehene,
drehbare Schaltstange 14 verstellt werden kann.
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Für gewöhnlich ist der Drehmagnet 55 so eingeschaltet, daß der Arm
57 gegen den Anschlag 12 anliegt. Bei einer Verstellung des Anschlages 12 mit der
Schaltstangenwelle 14 folgt daher der Arm 57 und damit der Regler der jeweiligen
Stellung des Anschlages 12. Tritt nun ein Nocken i9 unter den- Rollenhebel 18, so
wird der Drehmagnet 55 in der Drehrichtung umgeschaltet und verstellt den Arm 57
und den mit ihm gekuppelten Regler sofort bis zum Auftreffen auf den Anschlag 22.
Damit nun die auf diese Weise eingeschaltete niedere Geschwindigkeit nicht sofort
beim Ablaufen der Rolle 21 von Nocken i9 wieder aufgehoben wird, sondern erst in
einer bestimmten Stellung der Maschine, die das Wiedereinschalten der höheren Geschwindigkeit
zuläßt, wird der den Umschalter 56 steuernde Rollenhebel 18 durch eine Nase 58 verriegelt.
Diese Verriegelung wird durch ein auf der Exzenterwelle 28 sitzendes Exzenter 59
in einer bestimmten Stellung der Maschine wieder aufgehoben, indem dieses Exzenter
eine Rolle 6o und damit die Nase 59 zurückdrückt.
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In der Fig. 6 ist ein der Fig. 5 ähnliches Beispiel veranschaulicht;
der Hilfsmotor 55 arbeitet jedoch nicht auf ein Zahnrad, sondern auf eine Zahnstange
64. Diese Zahnstange steht mit dem Reglerhebel 61 des Antriebsmotors 62 in Verbindung.
Sie trägt einen Anschlag 57, . der zwischen den An-Schlägen 22 und 12 ruckartig
hin und her verstellt wird, je nachdem auf welche Drehrichtung der Motor 55 geschaltet
wird. Die Schaltung kann dabei in ähnlicher Weise wie beim Beispiel der Fig. 5 geschehen.
Die Anschläge 12 und 22 sind ähnlich, wie es die Fig. 2 zeigt, federnd ausgebildet.
Sie tragen am Ende Kontakte 65 und 66, deren Bedeutung an Hand der Fig. 7 später
erläutert wird. Die die Anschläge 12 bzw. 22 tragenden Konsolen 67 bzw. 68 können
durch Spindeln 13 bzw. 23 verstellt werden. Zur Verstellung der Spindel 13 dient
beispielsweise die übliche Schaltstange 14, während die Spindel 23 z. B. durch ein
Handrad 24 verstellt werden kann. Der Lagerkörper der Spindel 23 kann selbst
nochmals verstellbar auf einem Schlitten 69 gelagert sein und z. B. durch weitere
Steuervorrichtungen der Maschine bewegt werden, die es gestatten, verschiedene niedere
Geschwindigkeitsstufen wahlweise einzustellen, ähnlich, wie es bei dem Beispiel
der Fig. 3 und 4 beschrieben wurde. Man kann aber auch den Lagerkörper der Spindel
23 fest anordnen und die Spindel entsprechend dem Beispiel der Fig. 4 selbsttätig
verstellbar machen. Die Wirkungsweise der Anordnung entspricht im wesentlichen der
der Beispiele nach den Fig. i und 5.
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Im Schaltbild der Fig. 7 dient der Schalter 56 zur Umsteuerung des
Hilfsmotors 55 auf Rechts- und Linkslauf. Dieser Schalter wirkt wie ein bisher gebräuchlicher
Minderschalter. Die Schalter 65 und 66 der Anschläge 12 und 22 können entweder dazu
dienen, den Hilfsmotor 55 beim Erreichen der Endstellungen abzuschalten, wobei ein
ungewolltes Verstellen des Reglers durch entsprechende Mittel verhindert wird, oder,
wenn die Kontakte durch die angedeuteten Widerstände Überbrückt sind, den Strom
so weit zu schwächen, daß der Hilfsmotor 55 den--Anschlag 57 noch in ständiger-Anlage
an den betreffenden Anschlägen 12 oder 22 hält. Die gleiche Schaltung läßt sich
auch beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 5 benutzen.
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An die Stelle des elektrischen Hilfsmotors 55 oder eines elektrischen
Hub- oder Drehmagneten können auch andere Motoren treten, beispielsweise mit Flüssigkeit
oder mit Druckluft gesteuerte Kolben, die den Motorregler ruckartig zwischen den
Anschlägen verstellen. Die Energie dazu kann aus einer besonderen Quelle stammen,
man kann jedoch auch auf die Welle des Antriebsmotors der Maschine eine Pumpe o.
dgl. setzen, die die nötige Steuerkraft liefert.