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Differenzregler, insbesondere für elektrisch angetriebene Arbeitsmaschinen
Die Erfindung betrifft einen Differenzregler, insbesondere für elektrisch angetriebene
Arbeitsmaschinen, mit auf eine gewünschte Drehzahl einstellbarer Leitwelle.
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Zweck der Erfindung ist; den Antriebsmotor der Arbeitsmaschine auf
eine im voraus bestimmte Drehzahl genau zu regeln. Dies wird erreicht durch einen
Vergleich der Drehzahl der Welle des Antriebsmotors mit der Drehzahl einer mit bestimmter
Drehzahl besonders angetriebenen Welle, der sogenannten Leitwelle. Es kann dann
jedes Vor- oder Nacheilen der vom Antriebsmotor getriebenen Welle der Arbeitsmaschine
sofort ausgewertet und dieses Vor- und Nacheilen selbst zum Regeln des Antriebsmotors
im Sinne einer Verzögerung oder Beschleunigung benutzt werden.
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Erfindungsgemäß wird der Antriebsmotor in der Weise beeinflußt, daß
durch zwei Kontaktgeber, von denen der eine entsprechend der Drehzahl der Welle
der Arbeitsmaschine getrieben wird und periodisch Kontakte herstellt, der andere
nach jeder Kontaktgabe des ersten Kontaktgebers phasengleich zu diesem angelassen
und dann entsprechend der Drehzahl der Leitwelle periodisch angetrieben wird, Stromstöße
ausgelöst werden, deren zeitliche Aufeinanderfolge die Regelvorrichtung des Antriebsmotors
im Sinne der Verzögerung oder der Beschleunigung verstellt.
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Der phasengleiche Anlauf des von der Leitwelle getriebenen Kontaktgebers
wird dadurch erreicht, daß der in Abhängigkeit von der Drehzahl der Leitwelle getriebene
Kontaktgeber mittels einer Rutschkupplung getrieben wird und eine Hemmvorrichtung
hat, die durch die Kontaktgabe des von der Welle der Arbeitsmaschine bewegten Kontaktgebers
freigegeben wird.
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Um entsprechend der zeitlichen Aufeinanderfolge der Stromstöße ein
Verstellen der Regelvorrichtung des Antriebsmotors im Sinne der Verzögerung oder
der Beschleunigung zu erreichen, werden erfindungsgemäß die Stromstöße Elektromagneten
zugeleitet, die ein Wendegetriebe schalten, so daß eine Verstellung der Regelvorrichtung
des An-. triebsmotors in Abhängigkeit von dem zuerst erfolgenden Stromstoß des einen
oder des anderen Kontaktgebers in entgegengesetzten Richtungen erfolgt.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die Stromkreise
der Steuermagnete des Wendegetriebes von umlaufenden Kontakten in Stromkreisen geschlossen,
die bei gleichzeitig erfolgender Kontaktgabe der beiden Kontaktgeber, d. h. bei
gleicher Drehzahl der Leitwelle und der Welle der Arbeitsmaschine, von durch die
Kontaktgeber dieser Wellen gesteuerten Unterbrechern vor dem Stromschluß über die
umlaufenden Kontakte beide geöffnet werden, bei ungleicher Drehzahl der beiden Wellen
aber entsprechend dem Vor- oder Nacheilen der zu regelnden Welle der Arbeitsmaschine
durch den zuerst wirksamen Kontaktgeber einzeln wechselseitig so geöffnet werden,
daß entweder nur der Stromkreis
des das Wendegetriebe im Sinne
der Verzögerung schaltenden Magneten oder nur der Stromkreis des das Wendegetriebe
im Sinne der Beschleunigung schaltenden Magneten geschlossen bleibt.
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Weiter ist gemäß der Erfindung der Differenzregler so ausgebildet,
daß die umlaufenden Kontakte der die Regelvorrichtung des Antriebsmotors über das
Wendegetriebe schaltenden Magneten und die Unterbrecherkontakte der Stromkreise
dieser Magneten von umlaufenden Scheiben getragen werden, auf denen über einen bestimmten
Winkel sich erstreckende Kontakte befinden, die in Stromkreisen von Auslösemagneten
liegen, die, von den Kontaktgebern der beiden Wellen gesteuert, die umlaufenden
Scheiben freigeben können, wobei der Zentriwinkel der Kontakte so bemessen ist,
daß die Freigabe der umlaufenden Scheiben nur bei bestimmter Zeitdifferenz zwischen
der Impulsgabe der Kontaktgeber möglich ist.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung liegt darin, daß die von der Leitwelle
und der Welle der Arbeitsmaschine getriebenen Kontaktgeber als Pendel ausgebildet
sind, die durch geeignete Dämpfung derart aufgehängt sind, daß sie nach jeder Auslenkung
aus der Gleichgewichtslage nur einen Stromschluß herbeiführen.
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Def- beschriebene Differenzregler hat den Vorteil, daß sich mit ihm
in einfacher Weise eine sehr genaue Regelung der Welle der Arbeitsmaschine erreichen
läßt. Die Regelvorrichtung selbst ist infolge der Verwendung von Pendeln stets betriebssicher
und keinem Verschleiß unterworfen. Weiter ist es durch die Verwendung von Pendeln
möglich, unabhängig von der Drehzahl der Arbeitsmaschine stets Impulse von gleicher
Dauer erzeugen zu können. Ferner ist es belanglos, in welcher Stellung die die Kontaktgeber
tragende Welle beim Abstellen der Maschine stehenbleibt. Ein dauernder Stromschluß
wie bei Verwendung von Schleifkontakten kann beim Differenzregler nach der Erfindung
nicht erfolgen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf der Zeichnung dargestellt.
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Abb. i und 2 zeigen- in perspektivischer Darstellung den Differenzregler
nach der Erfindung.
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Abb. 3 ist eine perspektivische Darstellung des Kontaktgebers an der
Leitwelle.
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Abb. 4 ist ein Schaltbild.
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Danach besteht die neue Regeleinrichtung im wesentlichen aus den beiden
Kontaktgebern 59, 6o und 69, 70, von denen der eine 59, 6o dauernd
von der Welle der zu regelnden Arbeitsmaschine, der andere von der Leitwelle aus
angetrieben wird. Die Vorrfchtung zum phasengleichen Anlassen des Kontaktes 69,7o
besteht aus dem Magneten Ml.
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Die von den Kontakten 59, 6o und 69, 70 ausgelösten
Stromstöße werden Magneten M2, Ms zugeleitet, die beim Erregen Anschläge 47, 48
anziehen und dadurch gegen Drehung festgehaltene Kontaktscheiben 35# 36 freigeben.
Die Kontaktscheiben tragen Kontakte 37, 39.
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Die Scheiben 35, 36 stellen an den Schleifkontakten 43,
44 Stromschlüsse her, wodurch einer der Magneten M4 oder M5 erregt wird.
Diese Magneten verstellen die Antriebsvorrichtung im Sinne der Beschleunigung oder
Verzögerung.
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In Abb. i bedeutet i -die Welle der Arbeitsmaschine, z. B. die Ablieferungswelle
einer Flachspinnmaschine, die nach dem Anspinnen auf gleiche Drehzahl geregelt werden
soll. Die Welle i kann von einem nicht dargestellten Drehstromkollektormotor angetrieben
werden, dessen Bürsten mit einem Hebel-2 (Abb. 2) - verstellt werden. Der Hebel
2 ist um einen Zapfen 3 schwenkbar und trägt an seinem unteren Ende ein Zahnsegment
4, in das eine Schnecke 5 einer Welle'6 eingreift, die aus der Eingriffstellung,
wie gestrichelt bei 7 angedeutet, herausgeschwenkt werden kann. Die Welle 6 wird
mittels des Schnekkentriebes 8, g und eines Vorgeleges i o, i i, 12 von einem Zahnrad
13 angetrieben, das an einer Hülse 14 angeordnet ist, die an beiden Enden Reibungsscheiben
15, 16 trägt. Die Scheiben 15, 16 bilden mit ihnen gegenüberstehenden Scheiben 17
und i8 je eine Reibungskupplung 15, 17 bzw. 16, 18. Die Kupplungshälfte 17 wird
unmittelbar von der Welle 1g getrieben. Die Kupplungshälfte 18 erhält ihren Antrieb
von der Welle ig über ein Vorgelege 2o, 21, 22, 23, 24, das die Kupplungshälfte
18 stets entgegengesetzt zur Kupplungshälfte 17 antreibt. Zum Bewegen der Hülse
14 dient ein um einen Zapfen 25 schwenkbarer Hebe126, dessen freies Ende einen zwischen
zwei Magneten M4 und M.5 liegenden Anker 27 trägt. Bei Erregung des Magneten M4
wird die Welle 6 mit der Welle ig direkt gekuppelt, bei Erregung des Magneten MS
wird die Welle 6 von der Welle ig über das Wendegetriebe 2o bis 24 in entgegengesetzter
Richtung getrieben.
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Die Welle ig (Abb. 2) erhält ihren Antrieb über - ein Reibradgetriebe
28,:29 und einen Riemen 30 von der Arbeitsmaschinenwelle i. Zum Einstellen
des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes 28, 2,9 dient ein sich über eine Skala
311 bewegender Hebel 31.
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Weiter treibt die Welle i der Arbeitsmaschine ;gemäß Abb. i über einen
Schnekkentrieb 32, 33 eine Welle 34, die zwei Scheiben 35, 36 aus Isolierstoff trägt.
Jede
Scheibe hat zwei Kontakte 37 und 38 bzw. 39 und 40. Die Kontakte
38 und 4o sind über die Welle 34 und eine Leitung 34a an einen Pol einer in der
Zeichnung nicht dargestellten Stromquelle angeschlossen. Jede Scheibe 35, 36 dreht
sich zwischen Schleifkontaktenpaaren 41 und 42, die in Stromkreisen von noch zu
beschreibenden Elektromagneten liegen. Weiter schleift auf jeder Scheibe eine Kontaktfeder
43 und 44.
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Die Scheiben 35, 36 tragen je eine Nase 45, 46, die sich. in der gezeichneten
Stellung gegen Anschläge47, 48 legen, wodurch eine Drehung der von der Welle 34
nur mit Reibung mitgenommenen Scheiben 35 und 36 verhindert ist. Die Anschläge 47,
48 sind an Ankern 51, 52 angeordnet, die von Magneten M2 und Ms entgegen der Wirkung
von Federn 49, 5o aus der Sperrlage herausschwenkbar sind. Die Anschläge 47 und
48 bilden mit den Nasen 45 und 46 gleichzeitig in den Stromwegen der Magnete M5
und M4 (_Abb. 4) liegende elektrische Kontakte.
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Die Welle 34 (Abb. i) treibt über ein Kegelräderpaar 53-, 54 eine
an einer Welle 55 sitzende Scheibe 56 mit einem Anschlag 57. Bei jeder Umdrehung
der Scheibe 56 hebt der Anschlag 57 ein um einen Zapfen 57a schwenkbares Pendel
58 einmal aus der Gleichgewichtslage. Das Pendel 58 ist gedämpft aufgehängt
und schwingt daher langsam zurück, -wobei es mit einer Feder 6o einmal einen Kontakt
59 berührt und dann in seine Gleichgewichtslage zurückkehrt.
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Die Leitwelle ist mit 61 (Abb. 3) bezeichnet. Sie kann z. B. von einem
nicht dargestellten Synchronmotor angetrieben. werden und treibt über Reibscheiben
63, 64 eine auf einer Welle 65 angeordnete Scheibe 66, die mittels eines Anschlages
67 ein zweites Pendel 68 anhebt, das infolge seiner gedämpften Rückschwingung einen
Kontakt 69, 7o bei jeder Umdrehung der Scheibe 66 einmal schließt. Die Scheibe 66
wird von der Welle 65 durch Reibung mitgenommen, wenn der Anker eines Magneten M1
(vgl. auch Abb. 4) angezogen ist. Ist der Magnet stromlos und dabei der Anker von
der Feder 71 angehoben, so hindert der sich gegen den Anschlag 72 legende Sperrstift
73 die Scheibe 66 an der Drehung.
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Am Antriebsmotor ist neben dem Hebel 2 (Abb.2 und 4) ein verschiebbares
Segment mit einer Skala 74 angeordnet, die eine den üblichen Übersetzungen entsprechende
Teilung trägt und mittels einer Schraube 75 festgestellt werden kann. Das Segment
trägt eine isolierte Kontaktfeder 76, auf der ein am Hebel 2 befestigter Kontakt
77 schleift.
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Der Kontakt 77, 76 schließt oder öffnet den Stromkreis des Magneten
M5 (Abb.4) vor bzw. nach der Periode des Anlassens. Durch die Bemessung der Länge
des Kontaktstückes 76 hat man es demnach in der Hand, die Größe der Endgeschwindigkeit
-des Motors bzw. der Welle i im voraus zu bestimmen.
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Die Übersetzung des Reibräderpaares 63, 6.1 (Abb.3) zwischen der Leitwelle
61 und der die Scheibe 66 tragenden Welle 65 kann mittels eines über eine Skala
78 gleitenden Hebels 79 eingestellt werden. Die Skala 78 wird zweckmäßig entsprechend
den üblichen Geschwindigkeiten eingeteilt.
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Vor dem Anlassen wird die Welle 6 (Abb.2) außer Eingriff mit dem Zahnsegment
4 gebracht und der Hebel 2 entsprechend der kleinsten Geschwindigkeit eingestellt.
Sobald der Motor anläuft, wird die Spindel 5 wieder eingerückt. Die Welle i (Abb.
i) treibt über den Riemen 3o und die Reibscheiben 29, 28 die Welle i9 (Abb. 2).
Der Kupplungsmagnet M5 erhält über den Schleifkontakt 77, 76 Strom und rückt die
Kupplung 16, i8 ein, die über die Zahnräder 13, 12, 11, io und das Schneckengetriebe
8, 9 und Welle 6 das Zahnsegment 4 und mit diesem den Anlaßhebel2 im Sinne der Beschleunigung
des Motors (Pfeil F, Abb. 2) bewegt. Diese Bewegung des Hebels 2 hält so lange an,
bis der Kontakt 77 den Kontakt 76 verläßt und dadurch der Magnet M5 stromlos .wird.
Diese Endgeschwindigkeit kann durch Verschieben der Skala 74 im voraus eingestellt
werden. Nach dem Trennen der Kontakte 76, 77 steht der Motor unter dem Einfluß
des Differenzreglers.
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Die Größe der Beschleunigung kann durch die Änderung der Übersetzung
zwischen den Reibscheiben 28,:29 durch Verstellen des Zeigers 3i (Abb. 2) geändert
werden.
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Die Zahl der in der Zeiteinheit erfolgenden Kontaktschlüsse bei 59,
6o (Abb. i und 4) ist proportional der Drehzahl der Welle i. Der Sperrmagnet 1Y11
(Abb. 3 und 4) liegt im Stromkreis der Kontakte 59, 6o, so daß der Anschlag 57 (Abb.
i) durch Schließen des Kontaktes 59, 6o auch die Scheibe 66 (Abb. 3) freigibt. Beide
Scheiben beginnen also ihren Umlauf aus im voraus bestimmten winkeltreuen Ausgangstellungen.
Die Scheibe 66 läuft nach Freigabe mit der Übersetzung der Reibscheiben 63, 64 entsprechender
Leitgeschwindigkeit. Wenn die von der Maschinenwelle i getriebene Scheibe 56 (Abb.
i) langsamer oder rascher als die von der Leitwelle getriebene Scheibe 66 (Abb.
3) umläuft, gibt das Pendel 68 bei 69, 70 oder das Pendel 58 bei 59, 6o zuerst Kontakt.
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Der Kontakt 69, 7o des Pendels 68 liegt im Stromkreis des Sperrmagneten
JY13 (Abb. 4 und i), der die Scheibe 36 mittels des Anschlages 48 und der Nase 46
sperrt. Der
Kontakt 59, 6o des Pendels 58 liegt im Stromkreis des
Sperrmagneten M2, der die Scheibe 3 5 mittels des Anschlags q.7 und der Nase 45
sperrt. Demgemäß wird entwederzuerst der Stromkreis des Magneten Ms oder der des
Magneten M2 geschlossen, und es wird entweder durch Anheben des Anschlages 48 die
Scheibe 36 oder durch Anheben des Anschlages 47 die Scheibe 35 zuerst freigegeben.
Die Stromkreise der Magneten M2 und M3 laufen außerdem über die an den Scheiben
35, 36 angeordneten Kontakte 37, 39 (Abb. 4.), und zwar über Kreuz, also der Stromkreis
des Magneten M2 über Kontakt 39 und der des Magneten Mg über Kontakt 37. Die Längen
der Kontakte 37, 39 sind so gewählt, daß sie bei der Drehung der betreffenden Scheibe
den Stromkreis nach einer bestimmten Zeit, z. B. eine Sekunde, unterbrechen.
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Die beschriebene Vorrichtung wirkt in folgender Weise.
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Wenn z. B. zuerst die Motorscheibe 56 Kontakt gibt und erst danach
die Leitscheibe 66 ihren Kontakt schließt und diese Kontaktgabe nach mehr als einer
Sekunde erfolgt, so ist der Stromkreis des Magneten M3 infolge der Drehung der vom
Magneten M2 beim Kontaktschluß bei 59, 6o freigegebenen Scheibe 35 bei 37, 41 bereits
unterbrochen, so daß der Magnet M3 nicht mehr anspricht. Die Scheibe 36 bleibt also
dann stehen. Umgekehrt spricht der Sperrmagnet M2 nicht mehr an, wenn die Motorscheibe
56 erst in mehr als einer Sekunde nach der Leitscheibe 66 Kontakt gibt. Es entspricht
in diesem Beispiel eine Sekunde der höchstzulässigen Differenz der Geschwindigkeit
des Antriebsmotors gegen die Leitwelle. Wird also z. B. infolge schnelleren Laufes
der Welle i der Kontakt bei 59, 6o um mehr als eine Sekunde früher als bei 69,
70 geschlossen und die Scheibe 36 festgehalten, dann wird dadurch, daß sich
die Nasen 46 und 48 berühren und weil inzwischen während der Drehung der Scheibe
35 der Kontakt 38 sich unter den Schleifkontakt 43 bewegt hat, auf dem Wege 43,
38, 34, 46, 48, 52 der Strom zum. Kupplungsmagneten M4 geschlossen. Der Magnet M4
rückt die Kupplung 15, 17 ein, wodurch der Hebel .2 die Bürsten des Motors
im Sinne der Verzögerung verstellt. Eilt dagegen die Scheibe 56 der Scheibe 66 um
mehr als die zugelassene Differenz nach, so wird in ähnlicher Weise der Stromkreis
des Kupplungsmagneten MS geschlossen und dadurch der Hebel 2 im Sinne der Beschleunigung
verstellt.
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Ist die zwischen den beiden Kontaktgaben 59, 6o und 69,
70 verlaufende Zeit weniger als eine Sekunde, so sprechen beide Sperrmagnete
M, und M3 an, so daß beide Scheiben 35 und 36 anlaufen und die Kontakte 45, 47 und
46, 48 geöffnet sind; ehe die Kontaktsegmente 38 und 40 (Abb. i) die Stromkreise
der Magnete M4 oder M; schließen, so daß diese beiden Magnete stromlos bleiben und
eine Beeinflussung der Regelvorrichtung nicht erfolgt.
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Um ein Pendeln der Regelvorrichtung zu vermeiden, werden zweckmäßig
die Kupplungshälften 17 und 18 (Abb. a) mit verschiedener Umlaufsgeschwindigkeit
angetrieben. Zu diesem Zwecke kann z. B. die Zahnradübersetzung 20, 21, 22, 23,
2q. so bemessen werden, daß die Kupplungshälfte i8 mit der doppelten Geschwindigkeit
der Kupplungshälfte 17 umläuft. Dadurch wird erreicht, daß auf eine Beschleunigung
von bestimmter Größe eine Verzögerung von der halben Größe folgt, so daß die Vorrichtung
nicht mit gleichen Amplituden um den Gleichgewichtszustand pendelt, sondern gedämpfte
Schwingungen ausführt und so die Gleichgewichtslage rascher erreicht.
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Zur gesetzmäßigen Änderung der Geschwindigkeit der Welle i nach dem
Anlassen kann z. B. durch eine umlaufende, von der Leitwelle 65 mittels eines übersetzungsgetriebes
angetriebene Kurve 8o (Abb. 3) die Übersetzung zwischen der Leitwelle 61 und der
Welle 65 im Sinne der Beschleunigung der Kontaktscheibe 66 verändert werden. Diese
Änderung der Geschwindigkeit der Welle i der Arbeitsmaschine kann z. B. den Zweck
haben, nach einem vorbestimmten Geschwindigkeitsplan zu arbeiten.