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Steuereinrichtung für Hubwerke Sehr häufig wird bei Krananlagen, insbesondere
bei Gießereikranen, die Forderung gestellt, die Last mit einer außergewöhnlich kleinen
Geschwindigkeit zu senken und zu heben. Diese geringe Geschwindigkeit ist meist
erst einige Zentimeter vor dem eigentlichen Absetzen der Last erforderlich, während
das Senken vorher mit der normalen Geschwindigkeit stattfinden kann. Beim Abheben
muß erst eine kleine Geschwindigkeit erzielt werden, bis die Last (z. B. der Formkasten)
frei ist, und dann kann das Heben mit der normalen Geschwindigkeit vor sich gehen.
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Den Anforderungen der Praxis ist man auf verschiedene Arten nachgekommen.
Es sind Krananlagen bekannt, die zwei Hubwerke besitzen, wovon das eine für die
normale Hub-und Senkbewegung, das andere für die Feinhub- bzw. Feinsenkbewegung
vorgesehen ist. Auch auf- elektrischem Wege hat man versucht, eine äußerst kleine
Geschwindigkeit zu erreichen, indem man den Motor nur kurzzeitig durch 'Betätigen
und Loslassen eines Hand- oder Fußdruckknopfes unter Verwendung von Schützenschaltern
ein- und ausschältet. Auch ist bekannt, den Ständer des-Motors bei der Durchführung
der Senkbewegung umzupolen, so daß der Motor bestrebt ist, die Hubbewegung auszuführen.
Dadurch, daß im Läuferkreis des Motors vorübergehend ein verhältnismäßig großer
Widerstand in eine oder zwei Phasen eingeschaltet wird, geht das Drehmoment stark
zurück, so daß: die Last den Motor durchzieht. Nimmt die Last eine zu große Geschwindigkeit
an, dann wird der Fuß- oder Handdruckknopf wieder freigegeben und der Zusatzwiderstand
im Läuferkreis unter Verwendung eines Schützenschalters überbrückt, wodurch der
Motor ein größeres Hubmoment erzeugt und die Last langsamer gesenkt werden kann.
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Die Ausführung mit zwei Hubwerken war bei allgemeiner Verwendung zu'
unwirtschaftlich und die Bedienung bei Ausführung auf. elektrischem Wege außerordentlich
umständlich. Außerdem wurden die Schaltgeräte sehr häufig unnötig stark beansprucht,
da die Bedienung der Geräte dem Kranführer überlassen blieb und dieser oft häufiger
schaltete,
als es der Betriebszustand erforderte. Bei dieser Ausführung
waren meist noch besonders ausgebildete Kontrollerwalzen notwendig, bei denen Bremsstellungen
während des normalen Schaltens überschaltet werden mußten. Durch solche Maßnahmen
wurde die Bedienung der Anlage weiterhin erschwert.
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Es sind auch Einrichtungen bekannt, bei denen zur Erreichung einer
kleinen mittleren Geschwindigkeit die Ein- und Ausschaltung des Hauptmotors selbständig
über gleichstromerregte Steuereinrichtungen erfolgt. Der Motor wird bei der Feinfahrt
dann j e nach der herrschenden Geschwindigkeit ein- oder ausgeschaltet. Geht bei
der bekannten Einrichtung die Geschwindigkeit nach der Abschaltung des Motors nicht
auf den gewünschten Wert herab, was z. B. beim Senken einer großen Last eintreten
kann, wenn die Last den abgeschalteten Motor und das _ Hubwerk durchzieht, dann
wird noch die mechanische Bremse zum Einfallen gebracht, um die Geschwindigkeit
herabzusetzen.
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Auch sind Anlagen ausgeführt, bei denen besondere Drehstromsteuermotoren,
die unmittelbar die mechanische Bremse beeinflussen, verwendet werden. Dabei wird
während der Normalfahrt die mechanische Bremse gelüftet und zum Zwecke der Feinfahrt
die mechanische Bremse durch den Steuermotor zum Schleifen gebracht. Diese selbsttätigen
Einrichtungen sind verhältnismäßig verwickelt und unwirtschaftlich. Außerdem sind
zusätzliche Einrichtungen notwendig, um die höchstzulässige Senkgeschwindigkeit
zu überwachen.
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Erfindungsgemäß ist nun eine Steuereinrichtung entwickelt worden,
durch die der Antriebsmotor, der aus einem Schleifring-oder Kurzschlußläufermotor
bestehen kann, selbsttätig ein- und aus- oder umgeschaltet wird, sobald das Heben
oder Senken mit der geringen Geschwindigkeit erfolgen soll. Zur Erreichung der Feingeschwindigkeit
(außergewöhnlich kleinen Geschwindigkeit) braucht lediglich ein Fuß- oder Handdruckknopf
während der Dauer des Feinsenkens oder Feinhebens betätigt und die Steuerwalze in
die Nullstellung gebracht zu werden. Während der normalen Hub- oder Senkbewegung
kann die Bedienung in der üblichen Weise erfolgen. Rechts und links von der Nullstellung
liegen unmittelbar die -Betriebsstellungen. Es brauchen also nicht eine oder mehrere
Bremsstellungen überschaltet zu werden. Dagegen wird während der Normalhub- und
Senkbewegung eine Überwachung der höchstzulässigen Geschwindigkeit vorgenommen und,
sofern diese überschritten wird, ein selbsttätiges Einfallen der mechanischen Bremse
eingeleitet. Abb. i zeigt die Steuereinrichtung, die selbsttätig die geringe Senk-
und Hubgeschwindigkeit bewirkt. Sie besteht aus einem Einphasenmotor, dessen Läufer
i mit dem Antriebsmotor a der Krananlage uninittelbar oder mittelbar gekuppelt ist.
Der Ständer 3 der Steuereinrichtung ist ebenfalls drehbar gelagert. Auf dem Ständer
wird zweckmäßig die erforderliche Kontakteinrichtung q. angeordnet, die aus Segmenten
besteht, welche auf feststehende Finger 5 auflaufen. Es können selbstverständlich
auch Nockenscheiben auf dem Ständer angeordnet werden, die feststehende Schaltfinger
betätigen. Eine Federausgleichvorrichtung versucht, den Ständer in die Nullstellung
zu ziehen. 6 zeigt eine Federausgleichvorrichtung, die zweckmäßig in ihrer Wirkung
durch Längen oder Kürzen der Feder verändert werden kann. Diese Steuerung besitzt
eine Abhängigkeit zwischen Drehmoment des drehbar gelagerten Ständers und der Drehzahl
des Läufers, wie ein normaler Einphasenmotor ohne Selbstanlauf. Solange der Hauptmotor
verhältnismäßig langsam läuft, wird der Ständer der Steuereinrichtung, auf dein
die Kontaktvorrichtung ¢ sitzt, wenig gedreht, da die Federausgleichv orrichtung
6 in Verbindung mit der Kontakteinrichtung beim Drehen des Ständers aus der Nullage
ein steigendes Drehmoment auf den Ständer ausübt. Wird die Drehzahl höher, so bewegt
sich der Ständer dadurch, daß ein größeres Drehmoment auf ihn ausgeübt wird, mehr
ab. Das erfolgt bis zum Kippunkt der Steuereinrichtung. Steigt die Drehzahl des
Hauptmotors noch weiter an, dann wird das Drehmoment, das auf den Ständer der Steuereinrichtung
ausgeübt wird, kleiner. Wenn die Drehzahl des Hauptmotors gleich der synchronen
Drehzahl der Steuereinrichtung ist, dann ist das Drehmoment, das auf der. Ständer
der Steuereinrichtung wirkt, gleich Null. Die Steuereinrichtung geht also unter
Verwendung der Ausgleichfeder 6 in die Nullstellung zurück. Würde die Drehzahl des
Hauptmotors noch weiter- ansteigen, so daß die Steuereinrichtung (Läufer i ) mit
einer übersynchronen Drehzahl angetrieben wird, so würde sich der Ständer der Steuereinrichtung
auf die entgegengesetzte Seite drehen. Diese Wirkung des Läufers der Steuereinrichtung
auf den Ständer in Abhängigkeit der Drehzahl des Hauptmotors haben wir benutzt,
um dadurch selbsttätig die not-«-endigen Steuerimpulse für den Hauptmotor zweckmäßig
unter Verwendung von Schützenschaltern zu geben, so daß nach Betätigung des Fuß-
oder Handdruckknopfes der :Motor nur eine kleine Drehzahl annehmen kann, wodurch
eine geringe Senk- bzw. Hubgeschwindigkeit
gewährleistet ist. Außerdem
überwacht die Steuereinrichtung auch während des Normalbetriebs die Geschwindigkeitsgrenze,
vor allem beim Senken. Sobald nämlich die Geschwindigkeit und dadurch die Drehzahl
des Motors zu groß wird, bewegt sich, wie vorher beschrieben, der Ständer der Steuereinrichtung
auf die entgegengesetzte Seite und schaltet dort die Gesamtanlage ab.
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Soll nach dem Normalbetrieb die kleine Geschwindigkeit eingestellt
werden, dann braucht man lediglich die Steuerwalze in die Nullstellung. zu bringen
und einen Hand-oder Fußdruckknopf für Abwärts- oder Aufwärtsfahrt zu betätigen.
Durch die Kontaktvorrichtung q. auf dem Ständer 3 der Steuereinrichtung wird nun,
solange die Last verhältnismäßig gering ist, der Motor z. B. bei der Senkbewegung
im Senksinne eingeschaltet. Nun versucht der Motor, auf seine normale Betriebsdrehzahl
zu gelangen. Dies wird dadurch verhindert, daß durch die Drehbewegung der Steuereinrichtung
der Motor nach einer gewissen Drehzahlhöhe abgeschaltet wird. Der Bremslüfter allerdings
bleibt noch im eingeschalteten Zustand. Nun fällt die Drehzahl des Motors, da die
Last als verhältnismäßig klein angenommen wurde, ab. Dadurch nähert sich die Steuereinrichtung
wieder der Nullstellung,. wodurch der Motor wiederum im Senksinne eingeschaltet
wird. Dieses Ein- und Ausschalten des Hauptmotors geht so lange vor sich, wie der
Fuß- bzw. Handdruckknopf betätigt wird.
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Ist eine sehr große Last zu senken, so: wird der Motor ebenfalls vorerst
im Senksinne eingeschaltet. Der Motor versucht ebenfalls, auf seine normale Betriebsdrehzahl
zu gelangen. Dies wird durch die Drehbewegung des Ständers, die ein Abschalten des
Motors zur Folge hat, verhindert. Nun steht der Motor unter dem Einfluß der abzusenkenden
großen Last. Er wird von der Last durchgezogen, so daß er eine höhere Drehzahl annehmen
kann. Sobald jedoch die Drehzahl über ein gewisses Maß steigt, wird der Hauptmotor
im Hubsinne eingeschaltet und dadurch im Gegenstrom abgebremst. Diese Gegenstrombremsung
Bleibt so lange bestehen, bis die Drehzahl des Motors so gering ist, daß die Einschaltung
im Senksinne nahezu stattfindet. Fällt nun die Drehzahl weiter, dann erfolgt selbsttätig
die Einschaltung im Senksinne. Steigt die Drehzahl unter dem Einfluß der Last, dann
wird der Motor selbsttätig abgebremst. Damit immer ein bestimmtes Motor- und auch
ein bestimmtes Bremsmoment vorhanden ist, wird bei Drehstrommotoren mit Schleifringläufer
der Widerstand des Läufers angezapft, sobald die Hauptsteuerwalze in der Nullstellung
steht. Bei Kurzschlußläufermotoren ist dies nicht erforderlich, da dabei das Anzugs-
und Bremsmoment durch den Aufbau des Motors selbst gegeben ist.
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Die Anzapfung des Widerstandes bei -Schleifringläufermotoren erfolgt
so, daß die größte Last bestimmt beim Einschalten angehoben wird.
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Durch diese Steuereinrichtung ist man also in der Lage, ohne die Last
abzuschätzen, stets beim Aufsetzen und Anheben eine kleine konstante Geschwindigkeit
zu erreichen, indem lediglich ein Fuß- oder Handdruckknopf während der Dauer des
Feinhebens oder Senkens betätigt werden muß. Der Bremslüfter bleibt dabei im eingeschalteten
Zustand, wodurch die Anlage geschont wird. Gleichzeitig liegt während des Normalbetriebs
eine dauernde Überwachung der höchstzulässigen Geschwindigkeit.vor.
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Die Wirkungsweise eines solchen Hubwerkes geht aus Abb. 2 hervor.
Mit dein Kontrollen 7 wird der Motor 2 über die Segmente & und g, die den Wendeselbstschalter
io betätigen, eingeschaltet. Der Betätigungskreis der Schützenschalter führt über
die Kontakte i i und i2 an der Kontaktv orrichtung q. der Steuereinrichtung. Der
Bremslüfter 13 wird über den Schützenschalter 1q. betätigt, und zwar über Hilfskontakt
15 bzw. 16 an dem Wendeselbstschalter io. Der Ständer 3 der Steuereinrichtung wird
parallel zur Schützenspule 14 gelegt. Sobald die Wälze auf der Stellung l oder den
übrigen Stellungen rechts oder links von der Nullstellung steht, sind die Kontaktfinger
a und b
bzw. c und d der Steuereinrichtung durch die Walze überbrückt. Dadurch
kann der Motor unabhängig von der Stellung der Steuereinrichtung geschaltet werden.
Wenn jedoch die Geschwindigkeit beim Abwärts- oder Aufwärtsfahren (das letztere
kommt selten vor) größer als beispielsweise 1,5 X der Normalgeschwindigkeit
ist, so wird die Gesamtanlage abgeschaltet, und zwar dadurch, daß die Kontakte i
i beim Senken oder 12 beim Heben ablaufen.
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Für die Senkschaltung ist nun die verkürzte oder übersynchrone Senkschaltung
gewählt worden, d. h. der Widerstand im Läuferkreis wird auf der Senkseite verkürzt,
so daß der Motor selbst bei der Nennlast keine höhere Drehzahl als beispielsweise
die 1,3-bis 44fache der Normalgeschwindigkeit an- i nehmen kann.
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Wenn nun mit der kleinen Geschwindigkeit gefahren werden soll, dann
muß, die Walze 7 in die Nullstellung gebracht werden. In der Nullstellung ist der
Läuferwiderstand durch das Segment 17 so weit verkürzt, daß der Motor bestimmt,
in der Lage ist, die größte
Last langsam anzuheben. Wird nun der
Fußdruckknopf 18 oder i g betätigt, dann setzt automatisch das langsame Abwärts-
oder Aufwärtsfahren der Last ein. Wir nehmen beispielsweise an, daß die Last langsam
gesenkt werden soll. Es wird dann der Fußdruckknopf 18 betätigt. Dadurch wird der
Bremslüfter 13 gelüftet und die Zuleitung zum Ständer 3 der Steuereinrichtung hergestellt,
indem das Schütz 14 erregt wird. Der Stromverlauf ist dabei folgender: Von Phase
S über den Kontakte auf der Steuerwalze;, der in der Nullstellung der Walze geschlossen
ist, von hier über den Fußdruckknopf 18 (f, g) zur Spule des Schützes 14. und zum
Ständer 3 der Steuereinrichtung, durch die Spule bzw. durch den Ständer zur Phase
R. Gleichzeitig wird der Motor 2 im Senksinne eingeschaltet, und zwar: von Phase
S über ^ Kontakt e nach Klemme h am Fußdruckknopf 18 durch den Druckknopf nach Klemme
L, dann über das Segment i i der Steuervorrichtung zum Hilfs-Icontakt b. Von hier
fließt der Strom über i das Segment 2o der Steuereinrichtung zu Kontakt a nach dem
Hilfskontakt 21 des Schützes Heben zur Spule des Schützes Senken und zur Phase R
zurück. Der Motor wird also im Senksinne eingeschaltet.
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Sobald der Kontakt a von dem Segment 20 abläuft, bleibt das Schütz
Senken noch im eingeschalteten Zustand, und zwar über den Kontakt h und den Hilfskontakt
2- am Schütz Senken. Steigt nun die Drehzahl weiter an, so daß der Ständer 3 des
Steuerapparates so stark gedreht wird, daß auch der Kontakt h. von dem Segment 2o
abläuft, dann erfolgt die Abschaltung des Schützes Senken. Der Bremslüfter 13 bleibt
über das Bremslüfterschütz 14 noch im eingeschalteten Zustand. Wenn nun die Last
sehr gering ist, wird jetzt die Drehzahl des Motors geringer werden, und zwar wird
sie so lange fallen, bis der Kontakt a. auf das Segment 2o aufläuft Dort wird der
Motor durch Einschaltung des Schützes Senken wiederum eingeschaltet und das Schütz
über den Kontakt h. gehalten. Nun wird der Motor, sofern die Drehzahl weiter steigt,
wieder abgeschaltet und so fort. Es ist also durch dieses Ein- und Ausschalten des
Selbstschalters Senken eine kleine Geschwindigkeit zu erzielen.
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Beim Senken einer großen Last wird nach dein Abschalten des Selbstschalters
Senken, sobald der Hilfskontakt h vom Segment 2o abläuft, der Motor je nach dem
Wirkungsgrad des Getriebes nicht in seiner Drehzahl absinken, sondern er wird unter
dem Einfluß der Last eine höhere Drehzahl annehmen. Dadurch wird der Ständer 3 der
Steuereinrichtung weiterbewegt, da die Wirkung vom Läufer auf den Ständer größer
wird und dadurch der Kontakt d mit dem Segment 23 in Berührung gebracht. Dies hat
nun zur Folge, daß der Selbstschalter Heben eingeschaltet wird, und zwar dadurch,
daß der Steuerstrom vom Segment 20 nach dem Segment 23 fließt, von da zum Kontakt
d, dann zum Hilfskontakt 24 des Selbstschalters Senken, von hier zur Zugspule des
Selbstschalters Heben, dann zur Phase R. Der Motor wird also im Hubsinne eingeschaltet.
Da die Last nun den Motor nach unten durchzieht, wird der Motor mit Gegenstrom abgebremst,
und zwar so lange, bis der Kontaktfinger i vorn Segment 23 abläuft; denn solange
der Kontaktfinger i sich auf diesem Segment befindet. ist der - Haltekreis des Schützes
Heben hergestellt, auch wenn der Kontakt d vom Segment 23 bereits abgelaufen ist.
Die Gegenstrombremsung findet also so lange statt, bis der Motor die Drehzahl annimmt,
die den Ständer 3 der Steuereinrichtung so weit zurückbringt, daß der Kontakt a
auf das Segment 20 noch nicht aufläuft.
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Wenn nun nach der Abschaltung des Motors in der Hubrichtung die Drehzahl
des Motors weiter sinkt, dann wird über den Kontakt va der Motor wieder für die
Senkbewegung eingeschaltet. Wenn die Drehzahl aber weiter steigt, dann wird, nachdem
der Kontakt d auf das Segment 23 aufgelaufen ist, der Motor wieder
abgebremst werden. Erfolgt an Stelle des Senkens der Last ein Heben, dann kann ebenfalls
diese kleine Geschwindigkeit eingestellt werden. Es muß der Fußdruckknopfschalter
1g betätigt werden. Die Kontakte c, i und d werden dann auf das Segment 25 ab- bzw.
auflaufen, wodurch die Ein- und Ausschaltung des Selbstschalters Heben stattfindet.
Die Kontakte a und 1a werden auf das Segment 26 auf- bzw. ablaufen, um dadurch den
Motor im Senksinne zum Zwecke der Bremsung an das Netz zu legen, wenn die Drehzahl
des Motors zu stark ansteigen sollte.
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Sowohl beim Heben als auch beim Senken kann also eine kleine konstante
Geschwindigkeit erreicht werden"ohne daß der Bedienende irgendwelche Betätigung
an der Walze durchführen muß. Nachdem die Last langsam abgesetzt bzw. abgehoben
wird, braucht lediglich der Fuß- oder Handdruckknopf 18 bzw. 1g: losgelassen zu
werden. Damit wird die Anlage endgültig abgeschaltet. Wenn die Walze i auf irgendeine
Stellung gebracht ist, dann ist die Anlage im Normalbetrieb.