-
Stufenlos regelbares Getriebe mit einem Gleichstromregelmotor, insbesondere
für Werkzeugmaschinen Es sind Regelgetriebe der verschiedensten Art bekannt, so
z. B. mechanisch stufenlos regelbare Getriebe, wie Reibradgetriebe, Getriebe mit
Lamellenketten, mit verstellbarem Riemenantrieb u. dgl. Sie überdecken im allgemeinen
keine höhere Regelbarkeit als i : 4. Dann gibt es stufenlos regelbare Ölgetriebe,
deren Regelbereich zwar größer sein kann, die aber bei kleineren Drehzahlen zum
Schlupf neigen und für größere Leistungen infolge ihrer Dimensionierung so teuer
werden, daß sie nicht mehr wirtschaftlich sind, außerdem sind sie für viele Fälle
zu elastisch. Endlich gibt es viele Lösungen elektrischer Art, beginnend bei den
Regelmotoren über Leonardantrieb bis zu den neuerdings sehr in den Vordergrund tretenden
elektronisch geregelten Motoren. Bei den Regelmotoren und dem Leonardantrieb sind
die erreichbaren Regelbereiche für viele Fälle zu klein. Bei den elektronisch geregelten
Motoren ist zwar der Regelbereich sehr groß, bis etwa i : ioo, aber nach der Ausregelung
durch Feldschwächung tritt ein sehr großer Leistungsabfall auf, der in vielen Fällen
nicht tragbar ist.
-
Der ideale Regelantrieb wäre ein solcher mit einem Regelbereich von
mindestens i : ioo, besser aber noch darüber, der gleichbleibende Leistung abgibt.
Für einen solchen liegt im Werkzeugmaschinenbau ein ganz besonders dringender Bedarf
vor.
-
Um diese Aufgabe zu lösen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen,
bei Verwendung eines Gleichstromregelmotors, das durch eine Kupplung von dem Motor
abschaltbare Stufenrädergetriebe für die Zeit der Abschaltung über eine zweite Kupplung
mit einem Schwungrad od. dgl. zu kuppeln. Hierbei sind über Schaltrelais und ein
Schrittschaltwerk die Kupplungen,
vorzugsweise elektromagnetische
Kupplungen, zwischen Motor und' Schwungrad und dem Getriebe sowie die Kupplungen
der einzelnen Getriebestufen schaltbar. Bei einer solchen Einrichtung werden die
erforderlichen Umschaltungen innerhalb der Stufen des mechanischen Stufenrädergetriebes
über die Kupplungen in Abhängigkeit von der vollendeten Ausregelung der Motordrehzahl
nach oben oder unten durch das Schrittschaltwerk betätigt, das beispielsweise durch
einen Fliehkraftregler od. dgl. beeinflußt wird. Durch das Schwungrad wird die Antriebsleistung
während der erforderlich werdenden Herauf-oder Herunterregelung für die Motordrehzahl
übernommen, wobei dieses Schwungrad für die Überbrückungszeit an das Getriebe angekuppelt
wird.
-
In der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Getriebes
gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. i das Getriebeschema, Fig.2
bis 4 symbolhaft die wichtigsten Regelorgane und Fig. 5 das Schema des Schrittschaltwerkes.
-
Der Gleichstromregelmotor i, durch den beispielsweise über die letzte
Getriebewelle 2 eine Werkzeugmaschine angetrieben werden soll, besitzt eine Regelbarkeit
von beispielsweise i : 4. Über eine Magnetkupplung 3 wird ein mechanisches Getriebe
mit beispielsweise vier Schaltstufen betätigt. Jede Schaltstufe hat einen Stufensprung
von i:4 entsprechend dem Regelbereich des Antriebsmotors i. Die einzelnen Stufen
werden geschaltet durch Ein- bzw. Ausrücken der entsprechenden Magnetkupplungen
4, 5, 6 und 7. Dis Auswahl der für jede Schaltstellung erforderlichen Kupplungen
wird durch ein Schrittschaltwerk 8 (Fig.,4) vorgenommen, das eine Schaltwalze besitzt,
die Kontakte 9 in einer Anordnung nach dem Schema der Fig.5 besitzt. Durch nicht
dargestellte Kontäktfinger werden die am' Umfang des Schrittschaltwerkes angeordneten
Kontakte abgetastet und dann die entsprechenden Kupplungen jeweils ein- oder ausgeschaltet.
-
Das Schrittschaltwerk 8 wird durch die Zugmagnete io bzw. ii nach
rechts oder nach links geschaltet. Auf der Achse des Antriebmotors i ist ein Fliehkraftschalter
12 angeordnet, der die Kontakte 13 und 14 besitzt.
-
Gemäß der Erfindung ist die Antriebswelle 15 des Getriebes beispielsweise
über ein Zahnradpaar 16, 17 mit einem Schwungrad 18 verbunden, das wiederum durch
eine Magnetkupplung i9 zu- und abschaltbar ist. Durch einen Hilfsmotor 2o wird das
Schwungrad 18 über einen Riemen 21 od. dgl. angetrieben, und zwar zum Leerlaufbetrieb
dieses Schwungrades. Dieser Hilfsmotor 20 treibt das Schwungrad mit der Höchstdrehzahl
des Hauptmotors i an.
-
Der Motor wird durch einen Regler 22 (Fig. 2) geregelt. Zwischen dem
Fliehkraftregler 12 und dem Schrittschaltwerk 8 bzw. den Kupplungen sind Schaltrelais
23, 24, 25 und 26 (Fig. 3) vorgesehen.
-
Der Regelvorgang des Getriebes spielt sich wie folgt ab: Beim Drehen
des Reglerschalthebels 27 in Richtung des Pfeiles 28 wird die Drehzahl des Motors
i vergrößert, bis die Höchstdrehzahl am Ende des Schaltweges erreicht ist. Ist damit
die gewünschte Drehzahl an der Abtriebswelle 2 noch nicht erreicht, so muß die nächste
Schaltstufe des mechanischen Getriebes geschaltet werden. Wenn z. B. das Schrittschaltwerk
8 auf Schritt II (Fig. 5) stand, so wäre in dieser Stellung eine Drehzahl zwischen
125 und 5oo U/min bei einem Motordrehzahlbereich von 5oo bis 2ooo U/min einstellbar.
Soll eine höhere Abtriebsdrehzahl erreicht werden, so muß das Schrittscha,ltwerk
8 auf Schritt I geschaltet werden. Die Abtriebsdrehzahl liegt jetzt zwischen 5oo
bis 2000 U/min. Soll ein geringerer Drehzahlbereich gewählt werden, so muß nach
Erreichen der niedrigsten Motordrehzahl das Schrittschaltwerk 8 um einen Schritt
weiter auf Schritt III geschaltet werden. Die Abtriebsdrehzahl liegt jetzt zwischen
31 bis 125 U/min. Ein derartiger Schaltvorgang läuft also ab, wenn der Antriebsmotor
entweder die höchste oder die niedrigste Drehzahl des Regelbereiches überschreiten
soll.
-
Wird die untere Drehzahl erreicht, so betätigt der Fliehkraftschalter
12 den Kontakt 13 beim Erreichen der höchsten Drehzahl den Kontakt 14. Beim Überschreiten
der oberen Drehzahl schaltet z. B. der Kontakt 14 das Schaltschütz 23, dieses die
Kupplungen ig und 3 sowie das Schrittschaltwerk 8 durch den Magneten io. Die Kupplung
3 wird abgeschaltet, während gleichzeitig die Kupplung i9 eingeschaltet wird. Hierdurch
übernimmt das Schwungrad 18, das mit der Höchstdrehzahl des Motors i läuft, den
Antrieb. Das Schütz 23 schaltet ferner auch das Schütz 24, dieses überbrückt den
Regler 22 und schaltet damit den Hauptmotor i auf niedrigste Drehzahl. Ist diese
erreicht, so betätigt der Fliehkraftschalter 12 den Kontakt 13, durch den in üblicher
Weise über nicht dargestellte Hilfsrelais die Abschaltung der Schützen 23 und 24
sowie die Schaltung des Schrittschaltwerks 8 von beispielsweise Schritt II auf Schritt
I vorgenommen wird. Hierdurch schalten gleichzeitig die Kupplungen i9 und 4 ab und
die Kupplungen 3 und 5 ein, so daß der Hauptmotor den Antrieb wieder übernommen
hat.
-
Soll die Drehzahl heruntergeregelt werden, so spielt sich der Schaltvorgang
wie folgt ab: Hat der Hauptmotor i seine niedrigste Drehzahl erreicht, so schaltet
der Fliehkraftschalter 12 über den Kontakt 13 das Schütz 25. Dieses wiederum schaltet
gleichzeitig die Kupplung 3 ab und die Kupplung i9 ein und veranlaßt einen Schritt
im Schrittschaltwerk 8, beispielsweise von Schritt I nach Schritt II. Hierbei wird
die Kupplung 4 abgeschaltet und die Kupplung 5 eingeschaltet. Das Schütz 25 hat
gleichzeitig das Schütz 26 eingeschaltet, das die Heraufreglung der Motordrehzahl
des Hauptmotors i bis zur Höchstdrehzahl veranlaßt. Ist diese erreicht, so schaltet
der Fliehkraftregler 12 über den Kontakt 14 die Schütze 25 und 26 ab und damit die
Kupplung i9 ab und die Kupplung 3 ein, so daß nunmehr der Hauptmotor wieder mit
dem Getriebe in Verbindung steht.
-
Damit Störungen durch möglicherweise vorkommendes Überdecken von Abschaltungen
und Einschaltungen von Kupplungen mit Sicherheit vermieden
werden,
werden elektromagnetische Kupplungen benutzt, bei denen die Ausschaltung schneller
vor sich geht als das Einschalten.
-
Statt eines Schwungrades 18 kann auch ein zweiter Antriebsmotor verwendet
werden. Hierbei kann der Schaltvorgang in gleicher Weise vorgenommen werden, wie
er vorstehend beschrieben ist. Man kann aber auch den Schaltvorgang so durchführen,
daB die Antriebsleistung wechselseitig von dem Hauptmotor i oder dem Nebenmotor
übernommen werden kann.