-
Steuergetriebe für Elektromotoren mit Hilfskraftmaschine Die Erfindung
bezieht sich auf von einer Hilfskraftmaschine angetriebene Steuergetriebe, welche
zur Einstellung von insbesondere zum Antrieb von Hebezeugen verwendeten Elektromotoren
dienen. Derartige Antriebe sind wegen des häufigen Anfahrens, der dauernd wechselnden
Lasten und der begrenzten Auslaufwege einem ständigen Belastungswechsel ausgesetzt,
der eine besonders zuverlässige Regelung erfordert, die sich eng den Laufeigenschaften
anpaßt und somit hohe Anforderungen an die Einsatzbereitschaft. des Steuergetriebes
stellt, und zwar auch dann, wenn es sich um Fernsteuerungen handelt. Die Erfindung
löst diese Aufgabe durch eine zwischen der elektrischen Hilfskraftmaschine und der
Steuerwelle angeordnete Kupplung mit Selbstabschaltung, welche eine Umkehrkupplung
mit Lamelleneingriff und axial verstellbarer Kupplungsmuffe sein' kann.
-
Diese Ausbildung des Steuergetriebes er= möglicht eine äußerst feinfühlige
Regelurig. Das Getriebe ist zufolge der eingeschalteten Hilf skraftmaschine in ständiger
Einsatzbereitschaft, also unabhängig von den Anfahrverzögerungen und den Auslaufwegen
dieser Maschine, es spricht ferner, sobald ein Regelfall ausgelöst wird, sofort
an und vermeidet durch seine Selbstabschaltung alle Überschreitungen der Regelungswerte,
die bei gesondert. auszulösender Abschaltung des Steuergetriebes eintreten würden.
Werden beispielsweise für den Antrieb von Hebezeugen Drehstromkollektormotoren verwendet,
so arbeitet die Kupplung des Steuergetriebes auf die Verstellung der Bürsten des
antreibenden Elektromotors. Bürstenverstellungen sind bei Drehstromkollektormotoren
an sich bekannt, und zwar sowohl von Hand als auch motorisch betätigte Stellbewegungen.
Beide Bewegungsarten sind jedoch. in der Handhabung und Ausbildung umständlich und
für kleine Einstellwerte-nicht genügend zuverlässig. Auch fehlt ihnen die selbsttätige
Abschaltung während
der Einstellbewegungen. Letztere findet sich
zwar bei Anlassern von Elektromotoren, die dort vorhandene Abschaltung setzt jedoch
den ganzen Hilfsmotorantrieb still, so daß dieser bei jeder Regelung von neuem eingeschaltet
und auf Touren gebracht werden muß.-Die Ausführung kleiner Steuerbewegungen, wie
sie etwa durch das kurze Anstreifen der vorliegenden Kupplung an den Antrieb des
Steuergetriebes erzielt werden, ist also bei den bekannten Anlassersteuerungen nicht
zu erwarten. Derartige Steuerbewegungen sind aber bei Hebezeugen von besonderer
Bedeutung, da dort oft angefahren werden muß, die Belastungen ständig wechseln und
auch beim Auslauf des Antriebes besondere Verhältnisse herrschen.
-
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des neuen Steuergetriebes;
welches auf die Bürstenbrücken eines :ein Hebezeug antreibenden Elektromotors arbeitet,
-dargestellt, und zwar zeigen Abb. i einen Schnitt durch das erste Ausführungsbeispiel,
Abb.2 einen Schnitt durch das zweite Ausführungsbeispiel und Abb. 3 einen Schnitt
nach der Linie A-A der Abb. 2.
-
Das Steuergetriebe nach Abb. i besteht aus einer Hilfskraftmaschine
in Form eines kleinen Elektromotors i, .auf dessen Welle ein Kegelrad :2 aufgekeilt
ist, das ständig in Eingriff mit zwei lose auf der Steuerwelle 5 drehbaren Kegelrädern
3 und 4 steht. Die Kegelräder 3 und 4 sind mit Lamellen 6 versehen, welche zwischen
entsprechenden Gegenlamellen 7 der Steuerwelle 5 eingreifen und je nach ihrer Verschiebung
diese Welle 5 mit dem einen oder anderen Kegelrad 3 oder 4 kuppeln. Die Steuerwelle
5 trägt ferner eine Schnecke 8, welche mit dem Schneckenrad 9 kämmt, auf dessen
Welle 1o ein Hebel i i festgekeilt ist, welcher das zur Bürstenbrücke des antreibenden
Drehstromkollektormotors oder, das zum drehzahl- und leistungsändernden Regelglied
eines anderen Hebezeugantriebes führende Steuergestänge verstellt.
-
Zwischen den Antriebsritzeln 3 und 4 ist ein Steuerglied angeordnet,
welches in Form einer Kupplungsmuffe iz auf der Steuerwelle 5 sitzt und mit einem
Innengewinde 13 versehen ist, mit dem die ' Muffe 12 auf dem entsprechenden Gewinde
der Steuerwelle 5 drehbar ist. Durch relative Drehbewegungen dieser Muffe 12 gegenüber
der Steuerwelle 5 ergibt sich für diese Muffe 12 je nach Drehrichtung, eine axiale
Verschiebung in der einen oder anderen Richtung, welche die eine oder andere Lamellenkupplung
6,7 einschaltet und für .diese Einschaltzeiten die Steuerwelle 5 mit dem
Hilfsmotor i in dem jeweils gewünschten Drehsinn kuppelt. Die Steuermuffe 1a ist
mit einem Zahnkranz 14 versehen, in welchen die Verzahnung einer Stange iS eingreift,
die durch einen Handhebel oder durch einen Stellmotor senkrecht zur Steuerwellenachseverschobenwerden
kann und dabei '-die Muffe 12 in der einen oder anderen Richtung gegenüber der Steuerwelle
5 dreht. Das Schneckengetriebe 8, 9 ist selbsthemmend, so daß von dem Regelglied
des Elektromotors, der Bürstenbrücke, her keine Verdrehung der Steuerwelle 5 eintreten
kann. Fiele die Selbsthemmung des Steuergetriebes fort, so würde das beschriebene
Steuergetriebe zwar auch zu dem gewünschten Erfolg führen, es wäre jedoch. hierzu
ein andauerndes Kuppeln des Hilfsmotors erforderlich, wenn von der Bürstenbrücke
des Elektromotors während des Betriebes ständig eine Rückstellkraft ausgeübt wird.
-
Während des Betriebes mit dem Antriebsmotor des Hebezeuges laufen
der Hilfsmotor i und mit ihm die Kegelräder 3 und 4 ständig um. Bei Eintritt eines
Regelfalles, der eine Verstellung der Bürstenbrücken des antreibenden Drehstromkollektormotors
erfordert, wird die Zahnstange 15 verschoben. Hierdurch wandert die Steuermuffe
1a beispielsweise nach rechts und drückt dadurch die Lamellen 6 und 7 innerhalb
des Kegelrades 4 zusammen, -so daß das Kegelrad 4 mit der Steuerwelle 5 gekuppelt
wird. Die Folge dieser Kupplung ist die Drehung der Steuerwelle 5, die,nun über
den Schneckenradantrieb 8, 9 die Welle io um einen gewissen *Betrag dreht und damit
das an dem Hebel i i angreifende Steuergestänge verschiebt. Da während des letzten
Vorganges die Zahnstange 15 festgehalten worden ist, hat sich die Steuerwelle 5
in der Steuermuffe i2 gedreht. Durch diese Drehung ist die Steuermuffe 12 nach links
gewandert, so daß die Kupplung zwischen der Steuerwelle 5 und dem Kegelrad 4 wieder
aufgehoben worden ist. Das Steuergestänge ist also nur um einen geringen Betrag
verstellt worden. Soll es um einengrößeren Betrag verstellt werden, so ist erforderlich,
die Zahnstange 15 erneut in dem Sinne zu bewegen, daß die Steuermuffe 12
sich in Richtung auf das Kegelrad 4 verschiebt. Ist von vornherein eine größere
Verstellung des Steuergestänges beabsichtigt, so ist es erforderlich, daß der Kranführer
eine gewisse Zeit lang eine Zugkraft auf die Zahnstange 15 ausübt, diese gewissermaßen
herauszieht oder hineinschiebt, wodurch dann die Kupplung zwischen 'der Steuerwelle
5- und dem Kegelrad4 für eine längereZeit. aufrechterhalten bleibt. In dem Augenblick,
in dem der Kranführer .die Zahnstange 15 losläßt, hört auch die Verstellung des
-Arbeitsgestänges auf. Soll das Arbeitsgestänge in dem entgegengesetzten Sinn verschoben
werden, so
wird die Zahnstange 15 in der anderen Richtung bewegt,
so daß die Steuermuffe s2 nach links wandert und eine Kupplung der Steuerwelle 5
mit dem Kegelrad 3 bewirkt.
-
Ist die Lage des Steuerstandes zur Hilfsmaschine für eine mechanische
Verbindung zu ungünstig, so kann die- Verstellung der Zahnstange durch einen Stellmotor
bewirkt werden"- der vom Steuerstand mittels elektrischer Drehfeldübertragung betätigt
wird.
-
Das - erste Ausführungsbeispiel zeigt- den Vorteil, daß der- Kranführer
die Verstellung des Arbeitsgestänges jederzeit unterbrechen kann. In gewissen Anwendungsfällen
ist dieser Vorteil von geringerer Bedeutung, dafür wird es aber als Nachteil empfunden,
daß der Kranführer -während -.der ganzen Dauer der Verstellung des Arbeitsgestänges
eine Kraft auf die Zahnstange ausüben muß bzw. den Gleichstellmotor bedienen muß.
In solchen Fällen kann zwischen den Bedienungshebel bzw. Stellmotor und die Zahnstange
eine Feder geschaltet werden, die durch den Bedienungshebel « bzw. Stellmotor gespannt
wird und darauf die Verschiebung der Zahnstange durchführt. Für solche Verhältnisse
bietet das zweite Ausführungsbeispiel besondere Vorteile. .
-
Bei, diesem in den Abb. 2 und 3 dargestelltenAusführungsbeispiel ist
der Steuermotor mit 2o bezeichnet, der mittels des Kegelrades 2,1 zwei Kegelräder
22 und 23 antreibt, die lose auf der. Steuerwelle 24 sitzen. In den Kegelrädern
22 und 23' ist wie beim ersten Ausführungsbeispiel je eine Kupplung vorgesehen.
Zwischen den Kegelrädern 22-und 23 sitzt wiederum eine Steuermuffe 25, die beliebig
in Richtung der Achse der Steuerwelle 24 verschoben werden kann. Wird sie nach rechts
verschoben, so wird das Kegelrad 23 mit der Steuerwelle 24 gekuppelt; wird sie pach-links
verschoben, so wird das Kegelrad 22 mit der Steuerwelle gekuppelt. Die Steuerwelle
24 trägt ein Schneckengewinde 26, welches ein Schneckenrad 27 antreiben kann. Das
Schneckenrad 27 sitzt fest -auf einer Zwischenwelle 28, die an ihrem einen Ende
einen Hebel 2,9 zur Betätigung des Steuergestänges für die Steuerung des
Antriebsmotors, beispielsweise für die Verschiebung der Bürstenbrücken, besitzt.
Mit dem Schnekkenrad 27 fest verbunden ist ein Gehäuse 30, an dessen Innenseite
sich der Außenzahnkranz 31 eines Planetengetriebes befindet. Das Sonnenritze132
wird durch das eine Ende einer Hohlwelle 33 gebildet, die lose auf der Zwischenwelle
28 läuft. - Auf dem anderen Ende der Hohlwelle 33 ist eine Kurvenscheibe 34 aufgekeilt.
Auf der Hohlwelle 33 läuft ferner eine Nabe 35, welche die Achse 36 eines Planetenrades'37
trägt. Die Nabe 35 trägt außerdem ein Kegelradsegment 38, -auf dessen Verzahnung
39 ein Ritzel 40 wirkt, das auf der Welle eines Stellmotors 4i aufgekeilt ist. Die
Kurvenscheibe 34 besitzt eine Steuerkurve 42, die aus drei Abschnitten besteht.
Der erste und der letzte Abschnitt 43 und 4a. liegen zentrisch zur Achse der Kurvenscheibe
3q:, besitzen jedoch verschiedene Abstände von dieser. Der dritte mittlere Abschnitt
45 der Steuerkurve 42 stellt die Verbindung zwischen den Abschnitten 43 und 44 her.
In der Steuerkurve 42 läuft ein Nocken oder Zapfen. 46, der den Teil eines Hebels
47 bÜdet, welcher mittels einer Parallelogrammführung am Gehäuse des Steuergetriebes
befestigt ist. -Die eine Seite der Parallelogrämmführung wird durch einen Schalthebel
48 gebildet, der mittels einer Gabel 49 einen an der Steuermuffe 25 befindlichen
Zapfen 5o umfaßt.
-
Im Betrieb läuft, ähnlich wie beim ersten Ausführungsbeispiel, der
Hilfsmotor 2o ständig um. Wird jetzt durch Bewegung des Stellmotors 41 das Kegelradsegment
38 beispielsweise nach rechts gedrehte so muß auch das Planetenrad 37 eine entsprechende
Bewegung machen, d. h. es muß sich- etwa im Uhrzeigersinne um die Zwischenwelle:28
drehen. Diese Welle 28 ist aber durch das Steuergestänge mit den Bürstenbrücken
des Antriebsmotors verbunden, so daß sie gegenüber den geringen Kräften des Stellmotors
als ündrehbar wirkt. Das Planetenrad 37 wird in> folgedessen auf dem mit der Zwischenwelle
28 fest verbundenen- Zahnkranz 31 abrollen und dabei das Sonnenrad 32 mitnehmen.
Mit diesem Sonnenrad 32 fest verbunden ist nun die Kurvenscheibe 34, die sich nunmehr
im selben Sinne wie das Kegelradsegment 38, jedoch -mit einer größeren WinkelgeschWin--.
digkeit, dreht. Bei dieser Drehung wird der Steuernocken 46 in Richtung auf die
Zwischenwelle 28 verschoben. Damit wird auch die =Steuermuffe z5 nach rechts verschoben,
so daß das Kegelrad 2.3- mit der Steuerwelle 24 gekuppelt wird. Infolgedessen ,wird
der Antrieb des Steuermotors 2o über die Steuerwelle 24 und das Schneckengetriebe
26, 27 auf den' Hebel 29 übertragen, der nun das Steuergestänge verstellt: Bei dieser
Verstellung wird auch der Innenzahnkranz 3 1 des Planetengetriebes mitgenommen.
Da der Planetenradträger-35 durch den Stellmotor 4i festgehalten wird, überträgt
das Planetenrad 37 die Drehung des Innenzahnkranzes;3i auf das Sonnenrad 32. Mit
diesem ist aber die Kurvenscheibe 34 verbunden, die nunmehr in ihre auf der Zeichnung
dargestellte Ausgangslage zurückkehrt. Hat sie diese erreicht, so wird auch die
Steuermuffe 25 in ihre ursprüngliche Stellung zurückgeführt, so daß die Kupplung
zwischen dem Ritzel 23 und der
Steuerwelle 24 aufgehoben wird. Damit
findet auch die Bewegung des Steuergestänges ihr Ende. Die Antriebsmaschine ist
also damit auf den neuen gewünschten Arbeitszustand eingestellt.
-
Einer bestimmten Verstellung des Kegelradsegments entspricht also
eine gleichfalls bestimmte Verstellung des Regelgliedes der Antriebsmaschine. Der
Kranführer leitet also durch eine bestimmte Verstellungsgröße des Kegelradsegments
39 eine ganz bestimmte Verstellung der Regelglieder an der Antriebsmaschine ein.
Hat er das Kegelradsegment 38 verstellt, so läuft der weitere Steuervorgang ohne
sein Zutun ab. Ist die-gewünschte Verstellung des Regelorganes eingetreten, so wird
die Stellbewegung durch das beschriebene Steuergetriebe selbsttätig stillgesetzt,
und zwar durch die Steuermuffe 25, die infolge der Einwirkung der Steuerkurve 42
die Kupplung zwischen dem Ritze123 und der Steuerwelle z4 aufhebt.
-
Soll der Antriebsmotor in entgegengesetztem Sinne beeinflußt werden,
so wird das Kegelradsegment 38 nach links verschoben, worauf sich der oben beschriebene
Steuervorgang in entsprechendem Drehsinne einleitet, durchführt und beendet.
-
Das Kegelradsegment 38 kann selbstverständlich, wo es die örtlichen
Verhältnisse zulassen, auch unmittelbar von Hand verstellt werden.