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Anordnung zur Wegbegrenzung für elektromotorische Antriebe Die Erfindung
hat eine Anordnung zur Wegbegrenzung für elektromotorische Antriebe zum Gegenstand,
bei der in bekannter Weise im Weg der gesteuerten Vorrichtung an denjenigen Stellen,
über welche hinaus eine Verstellung nicht erwünscht ist, sogenannte Endschalter
vorgesehen sind, die ein Weiterlaufen des Verstellmotors verhindern, jedoch einen
Rücklauf des Motors im Sinne eines Herausbewegens aus- der Endlage jederzeit zulassen.
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Man hat zu diesem Zweck schon eine ganze Reihe von Hilfsschaltungen
mit Relais u. dgl. vorgeschlagen; man bat auch schon angegeben, die Endlagenschalter
eines aus einem Gleichstromnetz gespeisten Verstellmotors durch Ventilelemente zu
überbrücken, so daß bei der Betätigung des Endschalters in den Motor-Stromkreis
ein polarisierter Hilfszweig eingeschaltet wird, der dem Verstellmotor nur dann
einen Strom zuführt, wenn dieser Strom im Sinne eines Herausfahrens aus der Endlage
gerichtet ist.
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Mit diesen bekannten Einrichtungen läßt sich lediglich erreichen,
daß in der Endlage der Verstellmotor abgeschaltet wird und gegebenenfalls in mehreren
Stufen frei ausläuft. Es ist jedoch invielenFällenwünschenswert, das zu verstellende
Gerät beim Erreichen der Endlage abzubremsen. Zu diesem Zweck müssen bei den bisher
bekannten Einrichtungen besondere Bremshilfseinrichtungen vorgesehen sein, die unter
der Einwirkung besonderer Relais beim öffnen des Endschalters einfallen.
Es
ist ferner bekannt, den Verstellwinkel eines über zwei Gruppen von gittergesteuerten
Gas- oder Dampfentladungsgefäßen aus einer Wechselstromquelle gespeisten Gleichstrommotors
dadurch zu begrenzen, daß mittels zweier Endlagenumschalter jeweils eineHilfswechselspannung
transformatorisch als Zusatzspannung den Gitterkreisen der Entladungsgefäße zugeführt
wird, die bewirkt. daß erst nach dem Überschreiten einer Endlage jeweils die Durchlässigkeit
derjenigen Gefäßgruppe mit einem fest vorgegebenen Betrag freigegeben wird. deren
Anodenstrom auf den :Motor bremsend bzw. im Sinne eines Herauslaufens aus der Endlage
wirkt.
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Die Erfindung betrifft nun eine neuartige, vereinfachte und verbesserte
Endlagenschaltung. bei der die elektrische Bremsung des Verstellmotors beim Erreichen
der Endlage ohne Zuhilfenahme von zusätzlichen Spannungsquellen und Umschaltern
und ohne Verzögerung wirksam wird. Es «-erden dabei ebenfalls zwei jeweils einer
Endlage zugeordnete Schalter sowie mit gegensinniger Stromdurchlaßrichtung parallel
geschaltete gittergesteuerte Entladungsgefäße für die Speisung des Verstellgleichstrommotors
aus einer Wechselstromquelle verwendet. Gegenüber dem Bekannten unterscheidet sich
die Anordnung nach der Erfindung jedoch dadurch, daß der Gleichstrommotor über nur
zwei gittergesteuerte Schalterentladungsstrecken, von denen je eine in Reihe zu
einem der beiden mechanischen Endschalter liegt, derart gespeist wird, daß für die
Auslösung einerVerstellbewegung beide Schalterentladungsstrecken teilweise geöffnet
sind. Dabei führt die eine Entladungsstrecke einen großen, die Verstellrichtung
bestimmenden mittleren Strom, die zweite Entladungsstrecke dagegen einen kleineren,
dem ersten entgegengesetzt gerichteten Stromanteil; heim Erreichen einer Endlage
wird jeweils der Stromkreis derjenigen Schaltstrecke durch den Endschalter unterbrochen,
die den größeren, die Verstellrichtung bestimmenden Stromanteil führt, während der
Gegenstrom der zweiten Schaltstrecke als Bremsstrom unmittelbar beim Erreichen der
Endlage wirksam wird und gegebenenfalls den Antrieb aus der Endlage wieder herauszuführen
sucht. Die Steuerung der antiparallel geschalteten, gittergesteuerten Entladungsstrecken
erfolgt im Takt der speisenden `Vechselspannung, und zwar so, daß je nach der gewünschten
Verstellrichtung durch entsprechende Zündpunktv erlagerung der mittlere Stromdurchgang
der einen Schalterentladungsstrecke gegenüber dem mittleren Stromdurchgang der anderen
Schalterentladungsstrecke überwiegt. Die Art der Steuerung im einzelnen kann liier
grundsätzlich verschieden #: orgenomnien werden, beispielsweise so. daß für Stillstand
des Verstellmotors beide Entladungsstrecken durch die Gittersteuerung gesperrt sind.
Für die Einleitung von Verstellbewegungen werden, wie schon oben angedeutet, beide
Entladungsstrecken durch die Steuerung freigegeben, derart, da:ß der dem Verstellmotor
zufließende Strom sich als die Differenz der durch die beiden Entladungsstrecken
fließenden Strommittelwerte ergibt.
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Erreicht bei dieser Schaltung und Steuerung der \-erstellgegenstand
bei seiner Be«-egung eine Endlage, so öffnet er den zugehörigen Endschalter. Hierdurch
wird der Stromkreis derjenigen Schalterentladungsstrecke unterbrochen. welche bis
dahin den überwiegenden mittleren Strom im Sinne der Verstellriclitttng geführt
hat, und es bleibt lediglich noch diejenige Schalterentladungsstrecke dein Verstellmotor
vorgeschaltet, «-elche einen verhältnismäßig kleinen, der bisherigen Verstellrichtung
entgegengerichteten Strom führt. der nunmehr unter der Einwirkung der kinetischen
Energie des Verstellmotor von diesem als Generator geliefert wird. d. 1i. als Brenisstrorn
wirksam ist. Auf diese Weise wird der Verstellmotor beim Erreichen einer Endlage
sehr rasch stillgesetzt. Wird die Steuerung im Sinne der umgekehrten Bewegungsrichtung
umgelegt, so erhält jetzt das Steuergitter der in der Endlage noch im Motorstromkreis
befindlichen Schalterentladungsstrecke eine solche Steuerspannung. daß der dem Motor
zufließende mittlere Strom eine Verstellbewegung aus der Endlage hinaus einleitet.
Beim Verlassen der Endlage schließt sich der Endschalter. welcher der anderen Schalterentladungsstrecke
vorgeschaltet ist, und diese übernimmt nunmehr einen kleinen Gegenstrom, der in
der oben beschriebenen Weise nunmehr beim Einlaufen in die andere Endlage als Bremsstrom
vorhanden bleibt. wenn der zweite Endschalter geöffnet wird.
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Der Erfindungsgedanke utid die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung
sollen an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert
«-erden. Die Abb. i zeigt sinnbildlich die den Erfindungsgedanken verkörpernde Anordnung
der Hauptstromkreise für die Speisung des Verstellmotors. Der Motor i ist als Gleichstrommotor
ausgebildet und wird aus einem Wechselstromnetz 2 beispielsweise über einen Transformator
3 und über eine Schalteinrichtung.4 gespeist. Die Schalteinrichtung 4. besteht ini
wesentlichen aus zwei gesteuertenEntladungsstrecken .Ir, 42. «-elche beispielsweise
als gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsstrecken ausgebildet sind. Beide Entladungsgefäße
sind parallel zueinander, aber mit gegensinniger Stromdurchlaßrichtung in den
Stromkreis
des Motors i eingeschaltet, so daß bei voller Öffnung beider Entladungsstrecken
dem Motor r ein Wechselstrom zufließen würde. Jeder der beiden Entladungsstrecken
41 und 42 ist ferner ein Schalter 43 bzw. 44 vorgeschaltet, von denen beispielsweise
der Schalter 43 beim Erreichen der Endlage in der einen Verstellrichtung betätigt
wird, während der Schalter 44 den Endschalter für die entgegengesetzte Endlage darstellt.
Die Steuerstromkreise der beiden Entladungsstrecken 41 und 42 sind im einzelnen
nicht dargestellt. Die Steuerspannungen können in an sich bekannter Weise verschiedenartig
ausgebildet sein. Ihr jeweiliger Wert ist beispielsweise in der Steuereinrichtung
45 in Abhängigkeit von der Einstellung des Steuerhebels 46 einstellbar. Die gegenseitige
Bemessung der Steuerspannungen erfolgt dabei derart, daß der Steuervorgang grundsätzlich
in der in Abb. 2 dargestellten Art verläuft.
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Soll beispielsweise der Motor i sich im Sinne einer Verstellbewegung
nach links drehen, so soll die Entladungsstrecke 42, welche die positive Halbwelle
des Wechselstromes führen kann, verhältnismäßig früh freigegeben werden (vgl. Punkt
A in Abb. 2), während die Entladungsstrecke 41, die die negative Halbwelle des Wechselstromes
führen kann, durch die Steuerung während des größten Teils der Halbwelle gesperrt
bleibt und erst im Punkt B zündet. Bei Vernachlässigung der im Stromkreis vorhandenen
induktiven Widerstände ergibt sich dann für die beiden Schalterentladungsstrecken
jeweils ein Strommittelwert, der durch die beiden schraffierten, stark umrandeten
Flächen dargestellt ist. Der mittlere Strom der Schaltstrecke 42 ist der größere,
so daß im Gesamtergebnis dem Motor i ein Strom zufließt, dessen Richtung diejenige
des Teilstromes durch die Schalterentladungsstrecke 42 ist.
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Erreicht nun der zu verstellende Gegenstand im Laufe der Bewegung
die Grenzlage, so wird hierdurch der Endschalter 44 geöffnet und damit die Stromführung
der Schalterentladungsstrecke 42 unterbrochen. Der in Abb. 2 dargestellte positive
Stromanteil fällt daher fort, und es bleibt lediglich der über die Entladungsstrecke
41 und den nach wie vor geschlossenen Schalter 43 fließende negative Stromanteil
übrig der in Abb.2 einen Teil der negativen Halbwelle bildet. Dieser wirkt sich
im Motor i als Gegenstrom, d. h. als Bremsstrom aus und bringt den Motor beschleunigt
zum.Stillstand.
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Soll die Bremswirkung sehr stark sein, so kann man von vornherein
einen im Vergleich zum resultierenden Differenzstrom verhältnismäßig großen negativen
Stromanteil durch entsprechende Ausbildung der Steuerung vorsehen. In solchem Falle
ist es möglich, daß der Bremsstrom, der nach der Öffnung des Schalters 44 allein
fließt, den Motor nicht nur stillsetzt, sondern von selbst anschließend wieder im
Sinne eines Herausfahrens aus der Endlage, d. h. mit dem umgekehrten Drehsinne in
Bewegung bringt. Eine solche Verstellung findet jedoch nur statt, bis dieEndlage
wieder durchfahren ist. Hierbei wird nämlich der Schalter 44 wieder geschlossen,
und da voraussetzungsgemäß dieAuslenkung des Steuerhebels sich inzwischen noch nicht
geändert haben möge, erhält im gleichen Augenblick der Motor außer dem Bremsstromanteil
auch wieder den positiven größeren Stromanteil über die Schalterentladungsstrecke
42, so daß die Verstellrichtung erneut umgekehrt und der Endschalter wieder geöffnet
und der Motor erneut gebremst wird. Es kann sich hierbei also ein tirrillartiges
Pendeln um die eigentlicheEndlage herum ausbilden. DieAmplitude dieser Pendelung
bleibt klein, da in beiden Bewegungsrichtungen starke Bremswirkungen auftreten,
sobald der Endschalter im einen oder anderen Sinne betätigt ist.
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Sollen die hiermit verbundenen Beanspruchungen des Motors und der
Getriebe vermieden werden, so kann auch durch entsprechend geringere Aussteuerung
eine kleinere Bremswirkung eingestellt werden. Der nach der Öffnung des Endschalters
verbleibende Bremsstrom setzt dann zwar den Motor still, soll aber bestimmungsgemäß
nicht genügen, um den Ver stellmotor in der umgekehrten Richtung aus dem Stillstand
wieder hochzufahren. In diesem Falle bleibt also der Motor im Endlagenbereich stehen,
bis der Steuerhebel 46 im Sinne einer -umgekehrten Verstellbewegung umgelegt wird.
Hierdurch werden die Steuerspannungen so geändert, daß nunmehr die Schalterentladungsstrecke
41 während eines größeren Teils der ihm zugeordneten Wechselstromhalbwelle geöffnet
wird. Der Zündzeitpunkt der Schalterentladungsstrecke 42 dagegen wird im Sinne einer
Verringerung des mittleren durchgelassenen Stromes, also im Sinne einer Nacheilung,
verschoben. Der Motor setzt sich also zunächst unter dem alleinigen Einfluß des
durch die Schalterentladungsstrecke 41 fließenden Teilstromes in Bewegung und verläßt
die Endlage. Der Endlagenschalter 44 schließt sich und schaltet hierdurch einen
nunmehr kleineren Gegenstrom der Schalterentladungsstrecke 42 ein. Die Verstellrichtung
wird hierdurch nicht beeinflußt. Erreicht bei dieser Verstellbewegung der Gegenstand
die andere Endlage (rechts), so wird der Endschalter 43 geöffnet, so daß nunmehr
umgekehrt nur der kleine Stromanteil der Schalterentladungsstrecke 42 bleibt, der
die
Verstellbewegung abbremst. Im übrigen ist die Wirkungsweise genau die gleiche, wie
sie oben für die andere Endlage beschrieben wurde.
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Die Steuerung der Entladungsstrecken kann beliebig mit Gleich- oder
Wechselspannungen oder mit mehreren solchen Spannungen erfolgen, von denen eine
oder mehrere Steuerspannungskomponenten in Abhängigkeit von der Auslage des Steuerhebels
46 mittelbar oder unmittelbar veränderlich sind. Die Änderung der Steuerspannungen
kann hierbei sprungweise oder stetig erfolgen. in letzterem Falle beispielsweise
so, daß der negative (Brems-) Stromanteil stets in einem vorbestimmten Verhältnis
zu dem stetig veränderbaren, die Verstellrichtung bestimmenden mittleren Hauptstromanteil
steht, d. h. ebenfalls mit der Auslegung des Steuerlrebels laufend regelbar ist.