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Meisterwalze zur Steuerung von Anlaßschützen unter Verwendung lichtempfindlicher
Zellen Der direkten Steuerung elektrischer Maschinen, beispielsweise elektrischer
Motoren, welche zum Antrieb irgendwelcher Arbeitsmaschinen dienen, sind mit steigender
Motorstromstärke aus zwei Gründen Grenzen gesetzt. Einerseits sind die zwischen
einer von Hand zu bedienenden Steuereinrichtung, beispielsweise einer Steuerwalze,
und dem zu steuernden Motor zu verlegenden Starkstromleitungen bei größeren Stromstärken
teuer und erhöhen unnötigerweise den Widerstand der Stromkreise, anderseits nehmen
die einzelnen zur Unterbrechung der Stromkreise dienenden Schaltvorrichtungen, Kontakte,
Schütze o. dgl. mit zunehmender Stromstärke einen so großen Raum ein, daß sie nicht
mehr an der Steuerstelle selbst untergebracht werden können. Zur Beseitigung dieser
Schwierigkeiten werden zwei Wege eingeschlagen: Entweder wird: die direkte Steuerung
beibehalten und ein mechanisches Übertragungsmittel, beispielsweise Riementrieb,
Kettentrieb, Spindeläntrieb o. dgl., als Verbindung zwischen dem handbedienten Steuerapparat
und den an anderer Stelle untergebrachten Schaltvorrichtungen, wie Schütze o. dgl.,
gewählt, oder es wird die sog. indirekte Steuerung angewandt, bei der die zum Schalten
der Hauptstromkreise der Motoren verwendeten Schütze auf elektrischem Wege über
besondere Steuerstromkreise von einer am Steuerstand befindlichen, meist handbedienten
Schalteinrichtung aus, beispielsweise einer Meisterwalze, Steuerwalze o. dgl., betätigt
«-erden. Die Erfindung bezieht sich auf die letztgenannte Form der indirekten Steuerung.
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Erfindungsgemäß wird die Meister- bzw. Steuerwalze, die die zum Schalten
der Maschinenstromkreise dienenden Schütze steuert, nicht in üblicher Weise mit
mechanischen Kontaktvorrichtungen, wie Kontaktsegmenten, Kontaktfingern u. dgl.,
versehen, sondern als ein Hohlzylinder mit gegeneinander versetzten Lichtaustrittsöffnungen
ausgebildet, durch die bei Drehung der Schaltwalze eine im Innern des Hohlzylinders
untergebrachte Lichtquelle eine Reihe von lichtempfindlichen Zellen nacheinander
beleuchtet, die ihrerseits in den Steuerstromkreisen der Schütze liegen und diese
zum Ansprechen bringen. An Stelle der lichtelektrischen Zellen können auch andere
strahlungsempfindliche Zellen verwendet werden. Die Zellen werden zweckmäßig über
Verstärker an die zu steuernden Apparate angeschlossen.
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Der Vorteil der Erfindung gegenüber den bekannten Steuereinrichtungen
mit mechanischen Kontakten besteht darin, daß der mechanische Widerstand der zu
bewegenden Schalteinrichtung, Schaltwalze o. dgl. auf ein Minimum herabgesetzt ist.
Weiterhin hat die Erfindung den Vorzug, daß jedes noch so geringe Schaltfeuer vermieden
wird, so d,aß sich die neue Steuereinrichtung insbesondere für explosionsgefährliche
Räume eignet. Selbst bewegliche Stromzuführungen können völlig vermieden werden,
wenn die im Innern des drehbaren Hohlzylinders untergebrachte Strahlungsquelle ruhend
angeordnet ist. Eine
Steuereinrichtung nach der Erfindung läßt sich
konstruktiv derart ausbilden, daß der ganze Apparat sehr wenig Raum einnimmt.
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An sich ist es bereits bekannt, zur indirekten Steuerung von Schaltapparaten
in einer bestimmten Reihenfolge Steuerapparate zu verwenden, bei denen in dem Steuerstromkreis
der Schaltapparate liegende, strahlungsempfindliche Zellen entsprechenden zur Zellenbestrahlung
dienenden Strahlungsquellen gegenüber angeordnet sind. Die Anordnung nach der Erfindung
stellt jedoch eine besonders handliche und vielseitig verwendbare Steuervorrichtung
dar, bei der die Vorteile der Steuerung der Schaltapparate durch strahlungsempfindliche
Organe mit den Vorteilen der -an sich bekannten Meisterwalzensteuerungen vereinigt
sind. Den bekannten Meisterwalzen gegenüber besitzt die Anordnung nach der Erfindung
noch den weiteren wichtigen Vorteil., daß sie durch einfaches Auswechseln des Hohlzylinders
gegen einen anderen Hohlzylinder, bei dem die strahlungsdurchlässigen und strahlungsundurchlässigen
Stellen in anderer Reihenfolge abwechseln, den verschiedensten zeitlichen Schaltfolgen
odersonstigen Betriebsbedingungen leicht angepaßt werden kann.
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In den Fig. i bis 3 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt.
Mehrere elektrische Zellen i (Fig. i und 2), welche zur Steuerung von Schaltapparaten
im Stromkreis eines zu steuernden Elektromotors dienen, sind räumlich übereinander
angeordnet. Zur Belichtung der Zellen dient eine Glühlampe 2, welche, wie aus der
Zeichnung ersichtlich, rohrförmig ausgebildet ist. Zwischen der Glühlampe und den
lichtelektrischen Zellen ist ein Hohlzylinder 4 angeordnet, welcher vermittels eines
Handantriebes 5 gedreht werden kann. Der Hohlzylinder sei beispielsweise aus Glas
oder einem anderen lichtdurchlässigen Material hergestellt und der gewünschten Schaltfolge
entsprechend zum Teil mit einer lichtundurchlässigen Schicht überzogen. Eine Abwicklung
des Zylinders 4 ist in Fig. 3 dargestellt. Die nicht schraffierten Stellen seien
durchscheinend, die schraffierten Stellen dagegen lichtundurchlässig. Wird der Zylinder
in seiner räumlichen Lage zwischen der Glühlampe 2 und den Zellen i verstellt,.
so wird je nach der jeweils vorliegenden Stellung ein Teil der Photozellen belichtet,
während ein anderer Teil unbelichtet ist. Durch entsprechende Wahl der abgedeckten
und durchscheinenden Stellen des Hohlzylinders läßt sich jede beliebige Reihenfolge
von Schalthandlungen erzielen. Die Schaltvorrichtung wird dabei zweckmäßig so eingerichtet,
daß verschiedene Hohlzylinder 4 eingesetzt werden können, mit denen in dem gleichen
Stromkreis verschiedene zeitliche Schaltfolgen erzielt werden können. Eine derartige
Schaltvorrichtung mit auswechselbarem Zylinder kann z. B. für einen Motorstromkreis
verwendet werden, der bei verschiedenen Verwendungszwecken in unterschiedlicher
Weise angelassen werden soll.
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Gemäß der Erfindung können auch auf dem Hohlzylinder Stellen vorgesehen
werden, die nur in geringem Maße lichtdurchlässig sind, um durch wechselnde Stärke
des in der strahlungsempfindlichen Zelle ausgelösten elektrischen Stromes das eine
oder andere von entsprechend abgestimmten Relais oder Schützen zum Ansprechen zu
bringen. Auch kann eine Änderung der Belichtung der einzelnen lichtelektrischen
Zellen bzw. eine Änderung in dem zeitlichen Verlauf mehrerer aufeinanderfolgender
Belichtungsänderungen der Zellen dadurch bewirkt werden, , daß zwischen die Lichtquelle
und die Zellen zwei oder mehrere das Licht mehr oder weniger durchlassende, als
Jalousie wirkende Zylinder angeordnet werden. Die abgedeckten und durchscheinenden
Stellen dieser Hohlzylinder können dabei auf die verschiedenste Art gegeneinander
versetzt angeordnet sein, so daß bei bestimmten Bewegungen der verschiedenen Zylinder
gegeneinander eine große Mannigfaltigkeit der Belichtung der Zellen und damit der
Steuerung der entsprechenden Stromkreise erreicht werden kann. Man erkennt daraus
den außerordentlich großen Vorteil, den die Erfindung den bisher üblichen Kontakteinrichtungen
gegenüber bietet. Will man beispielsweise einen Steuerstromkreis nur betätigen,
nachdem in einem anderen Stromkreis eine bestimmte Anzahl von Schalthandlungen vorgenommen
ist, so kann man die Steuerung des einen Stromkreises durch -einen Hohlzylinder
und diejenige des anderen durch einen zweiten Hohlzylinder bewirken. Die beiden
Zylinder sind durch geeignete Mittel miteinander derart gekuppelt, daß sich bei
der Drehung des einen Zylinders um ein bestimmtes Maß, beispielsweise nach einer
vollen Umdrehung, der andere Zylinder um ein bestimmtes Maß längsachsig verschiebt,
derart, daß nach einer bestimmten Anzahl von Umdrehungen des erstgenannten Zylinders
eine bestimmte längsachsige Verschiebung gegen den zweiten und damit die Stellung
erreicht ist, bei der ein Belichtungsimpuls für -die entsprechende Photozelle erzeugt
wird.
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Die Erfindung kann mit Vorteil auch in Betrieben verwendet werden,
in denen ein gleichmäßig wiederkehrendes Arbeitsspiel verlangt wird. Bei derartigen
Arbeitsmaschinen wurden für die Steuerung der Motoren bisher Meisterwalzen oder
Kopierwerke verwendet, die Steuerkommandos in bestimmter
zeitlicher
Reihenfolge abgeben. Bei den bekannten Steuereinrichtungen entstehen dann Schwierigkeiten,
wenn bei einem Fabrikationsprozeß eine Veränderung des Arbeitsspieles verlangt wird.
Es sind dann für den Betrieb mehrere Meisterwalzen oder Kopierwerke erforderlich,
wenn eine zeitraubende Umstellung der Nocken und Kontakthebel vermieden werden soll.
Solche Kopierwerke, wie man sie für verschiedene Arbeitsspiele bereits entwickelt
hat, sind verhältnismäßig teuer und haben wegen der großen Anzahl der erforderlichen
Kontakte große Abmessungen.
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Als Beispiel für einen solchen Fabrikationsprozeß sei die Spiegelglasherstellung
genannt. Um die Glasplatten spannungsfrei zu erhalten, müssen diese nach dem Walzprozeß
bekanntlich einem sorgfältigen Kühlungsprozeß unterworfen werden. Die Glasplatten
werden zu dem Zweck in einen Kühlofen gebracht und durch diesen Kühlofen mit einer
bestimmten Geschwindigkeit bewegt. Zur Bewegung der Platten sind Rollgänge angeordnet,
welche durch Elektromotoren angetrieben werden. Schwierigkeiten bei der Steuerung
dieser Motoren entstehen dadurch, daß je nach der Dicke der Glasplatten verschiedene
Bewegungsvorgänge erforderlich sind. Man arbeitet dabei meist nach dem sogenannten
Pilgerschrittverfahren. Die Glasplatten werden unabhängig von ihrer Dicke mit der
gleichen absoluten Geschwindigkeit über die Rollen bewegt. Dies geschieht aus dem
Grunde, weil bei Unterschreitung einer bestimmten Bewegungsgeschwindigkeit der Glasplatte
in dem Kühlofen die Platten Gefahr laufen, sich durchzubiegen, so daß unebene Platten
entstehen. Um nun bei gleicher Bewegungsgeschwindigkeit der Rollgänge trotzdem für
verschiedene Glasdicken verschiedene Bewegungsgeschwindigkeiten längs des Kühlofens
zu erzielen, werden die Rollgänge in bestimmten Zeitabständen von der einen Bewegungsrichtung
auf die entgegengesetzte Bewegungsrichtung umgeschaltet. Die Glasplatten werden
also abschnittsweise während einer bestimmten Zeit in der einen Richtung längs des
Ofens und während eines anschließenden Zeitabschnittes in der entgegengesetzten
Richtung bewegt. Macht man die rückwärts gerichtete Bewegung zeitlich kürzer als
die Vorwärtsbewegung, so entsteht resultierend eine bestimmte Bewegungsgeschwindigkeit
längs des ganzen Kühlofens.
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Zur Steuerung der Antriebsmotoren für die Rollgänge eines solchen
Kühlofens ist eine Steuervorrichtung nach der Erfindung besonders geeignet. Die
Vorrichtung kann ähnlich ausgebildet werden wie die Vorrichtung, welche in den Fig.
z und z dargestellt ist. Für jede Drehrichtung der Rollgangsmotoren wird je eine
lichtelektrische Zelle verwendet; beide Zellen sind übereinander angeordnet und
werden durch eine Glühlampe belichtet. Die zeitliche Reihenfolge der Belichtung
der beiden Zellen wird durch eine jalousieartige Abdeckung zwischen Zellen und Lichtquelle
gesteuert. In den Fig.4 und 5 sind ähnlich der Fig. 3 die _ Abwicklungen für diese
jalousieartigen Abdeckungen gezeichnet. In Fig. 4 möge die Länge a der Abwicklung
einer vollen Periode der Rollgangsbewegung entsprechen. Der obere Teil der Jalousie
ist maßgebend für die Belichtung der Zelle für Vorwärtslauf, während der untere
Teil für die Belichtung der Zelle für Rückwärtslauf der Rollgangsmotoren maßgebend
ist. Die schraffierten Teile der Jalousie seien undurchsichtig, während die nichtschraffierten
Teile lichtdurchlässig sind. Bei der in Fig. q. angegebenen Einstellung der Jalousien
bleibt die für Vorwärtslauf bestimmte Zelle während der Zeit b eingeschaltet und
während -der Zeit c ausgeschaltet. Umgekehrt ist die Zelle für Rückwärtslauf während
der Zeit b ausgeschaltet und während der Zeit c eingeschaltet. Je nach dem .Verhältnis
der Zeitabschnitte c und b zueinander ergeben sich verschiedene Bewegungsgeschwindigkeiten
für die Glasplatten längs des Kühlofens. Je größer die Zeit b, um so schneller wird
die Glasplatte durch den Ofen bewegt. In Fig. 5 ist noch eine etwas abgeänderte
Ausführungsform der Schaltvorrichtung in der Abwickhing dargestellt. In diesem Falle
überdecken sich die Ausschaltzeiten der beiden elektrischen Zeilen etwas. Dadurch
wird erreicht, daß das Schütz für Vorwärtsfahrt mit Sicherheit ausgeschaltet ist,
bevor das Schütz für Rückwärtsfahrt eingeschaltet wird. Auch in diesem Falle kann
durch Veränderung der Zeiten b' und c' eine Änderung der Bewegungsgeschwindigkeiten
der Glasplatten längs des Kühlofens erzielt werden. Durch Veränderung der Umlaufgeschwindigkeit
der jalousieartigenAbdeckungen können außerdem noch die Zeiten sowohl für Vorwärts-
als auch für Rückwärtslauf verändert werden. Die Vorrichtung wird zweckmäßig durch
einen in der Drehzahl regelbaren Elektromotor angetrieben.