DE874480C - Relaissteuerung zum Schutz des Werkzeugs von elektrisch angetriebenen Werkzeugmaschinen - Google Patents

Description

• Relaissteuerung zum Schutz des Werkzeugs von elektrisch angetriebenen Werkzeugmaschinen Die Betriebssicherheit einer spanabhebenden Werkzeugmaschine setzt einen Schutz des Werkzeugs gegen Überlastungen voraus. Es muß also der Arbeitsgang der Maschine unterbrochen -werden, wenn die am Werkzeug auftretende Belastung zu dessen Beschädigung oder Zerstörung führen b t# 13 könnte. Diese Forderung steht besonders bei fühlergesteuerten Nachformfrästnaschinen im Vordergrun#d, da bei dieser Maschinengattun die 1 9 Spanstärke sehr stark wechseln kann.
• Eine Erhöhung der Werkzeugbelastung äußert sich in einer höheren Stromaufnahme des Antriebsmotors, so daß es nahelag, den Anstieg der Stromstärke als Maßstab für die auftretenden Werkzeugbeanspruchungen zu wählen. Das bekannte Mittel zur Abschaltung des Antriebs bei entsprechend weit ansteigender _Maschinenbelastung ist das Überstromrelais. Ge,-en seine Verwendun- bestehen so lan,),e keine Bedenken, als der magnetische Fluß des"'Antriel)smotors sich nicht ändert. Diese Voraussetzung entfällt aber, wenn es sich um Antriebe mit Regelmotoren handelt. Hier -treten Feldänderungen auf, die etwa im Bereich 1 :3 und mehr schwanken können. Dann führt aber das einfache Überstromrelais zu groben Fehlern. Seine Einstellung auf den jeweiligen Wert des magnetischen Flusses ist schwierig und nur durch Rechnung züi ermitteln. Außerdem darf das Überstromrelais nicht bei kurzzeitigen unschädlichen Laststößen' ansprechen, etwa beim Eingriff der einzelnen-Fräserzähne. Dasführt zugroß en und trägenRelais, deren Ferneinstellung durch Vorwiderstände nichtmöglich ist, vielmehr nur durch Veränderung der ZD Rückstellkraft vorgenommen werden kann, Zur Behebung derartiger Schwierigkeiten- -bei Regelmotoren wird gemäß der Erfindung vorgeschla 'gen, die Schutzsteuerung mit einem Regelglied auszurüsten, das den Relaisstrom derart verändert, daß das Produkt aus Relaisstrom und magnetischemFluß im wesentlichenkonstant bleibt.
• Zum Verständnis der Grundlage der Erfindusig. seien zunächst die Fig. -i und 2 erläutert. In Fig. i bezeichnet IIII den Motoranker, F die Feldwieklung, R einen der Ankerwicklung vorgeschalteten Widerstand, R2 die Relaiswicklun.g und Ri einen Widerstand im Relaiskreis. Das vom Motor M entwickelte Drehmoment ist proportional dem AnkerstromIunddemma-grip-tischenFluß0. M=K,-I-0 oder, wenn man I durch die Spannung U und den Widerstand R ausdrückt, Da andererseits U = (R, + R2) - il ist, wobei il den Relaisstrom bedeutet, so geht die Gleichung (i) über in Man erkennt aus dieser Gleichung, daß, wenn das Relais R2 *durch einen Vorwiderstand Ri auf ein konstantes Drehrnoment eingestellt werden soll, die Bedingung erfüllt sein muß: il - 0 = const = K2. Gleichung (2) läßtsich dann schreiben: Die Kurve der Abhängigkeit von i, und 0 ist in der Fig.:2 dar-gestellt; sie ist eine Hyperbel.
• Allerdings ist die Durchführung der Erfindung in dieser Form, also Einstellung von il durch einen Vorwid rstand in Abhängigkeit von 0, nur sehr schwer möglich, denn das würde voraussetzen, daß das Relais bei jedem ii-Wert anspricht, also in Fig. 2 z. B. sowohl bei i.,' wie auch bei i,"". Es gibt aber.. einen- Weg, :der auf sehr einif ache und Überraschende Weise die Lösung bringt, nämlich den, daß man durch Summen- oder Differenzibildung einen konstanten AnsprechstTorn erzeugt, und zwar mit Hilfe einer zusätzlichen Relaiswicklung.
• Wenn man diese Wicklung derart schaltet, daß sie j(#weils im Sinne einer Verstärkung des Relaisstromes wirkt (Fig. 2), so kann man durch entsprechende Bemessung erreichen, daß die Summe i 1 ' 1- i 2 p j ii"' + i2" usw. immer einen konstanten Wert i" (Ansprechstrom) erzeugt. Man kann naturgemäß die zusät* liche Wicklung auch gegenschalten und dann von der z ii-Kurve einen so großen Betrag abziehen, daß dieDifferenzbildung einenkonstanten icWert ergibt.
• Die Schaltung für die Summen- oder Differenzbildung ist in Fig. 3 dargestellt. Die eine Relaiswicklung ist - mit R2, die andere mit R2" bezeichnet. Die zweite Wicklung liegt in einem besonderen Stromkreis mit dem Einstellregler ER. Zweckmäßig wird man diesen unmittelbar mit dem MotorreglerMR kuppeln, so daß er bei einer Veränderung der Motorerregun#g selbsttätig mit verstellt wird. Es wäre aber auch möglich, die beiden Widerstände zu trennen und etwa den Einstellregler nach einer Skala einzustellen.
• Damit das Relais nicht etwa bei kurzzeitigen Stromstößen anspricht (a in Fig. 4), ist der Wicklung R2 der Kondensator C parallel geschaltet, der derartige Stromspitzen aufschluckt und das Relais nur ansprechen läßt, wenn das erhöhte i, einer längeren Überlastung entspricht (b in Fig. 4).
• Es besteht nun die Möglichkeit, auf einen besonderen Einstellregler überhaupt zu verzichten und die Charakteristik der Schutzschaltung lediglich durch elektrische Zustandsänderungen zu schaffen. Hierfür zeigt Fig. 5 ein Beispiel, bei dem eine Mehrzahl von Glühlampen in einer Kaskade geschaltet ist. In einfachen Fällen wird man 3 übrigens vielleicht mit einer einzigen Lampe aus-,kommen, um der Charakteristik die nötige Krümmung zu geben. Metallfadenlampen sind temperaturabhängige Widerstände, die bei kleiner Belastung einen kleinen, bei großer Belastung einen großen Widerstand besitzen. je nach der Größe der Erregung ist der Spannungsabfall der Kaskade verschieden groß, also auch die Spannung hinter der letzten Lampe, an der die Wicklung R 2 liegt. Da die Charakteristik einer solchen Kaskade nicht linear, sondern gekrümmt ist, so ergibt sich ein Kurvenverlauf von i2, der nur wenig vom theoretischen Verlauf abweicht. Versuche haben gezeigt, daß die entstehenden Ungenauigkeiten vernachlässigbar klein sind.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE. i. Relaissteuerung zum Schutz des, Werkzeugs von elektrisch angetriebenen spanabhebenden Werkzeugmaschinen mit Regelmotor, z. B. zum Schutz des Fräsers von Nachforrnfräsmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem Regelglied ausgerüstet ist, das den Relaisstrom derart verändert, daß das Produkt aus Relaisstrom und Magnetfluß im wesentlichen konstant bleibt.
2. 2. Steuerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais mit zwei Wicklungen versehen ist, die in Summen- oder Differenzschaltung eine Wirkung derart ergeben, daß das Relais bei einem konstanten Ansprechstrom (iJ auslösen kann. 3. Steuerzug nach Anspruch i und:2,dadurch gekennzeichnet, daß für die zusätzliche Relaisspule (R2) ein Einstellregler (ER) vorgesehen ist, der insbesondere mit dem Motorregler (.?v[R) gekuppelt ist. 4. Steuerung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Charakteristik der zusätzlichen Relaiswicklung (R2) durch eine Glühlampenkagkade oder andere nichtlineare Widerstände erzeugt wird.