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Schalteinrichtung für in Leonard-Schaltung gesteuerte Umkehrantriebe
Die Umkehrantriebe, insbesonders von Werkzeugmaschinen, werden heute vielfach in
Leonard-Schaltung gesteuert wegen der dieser Schaltung anhaftenden günstigen Eigenschaften
hinsichtlich der Drehzahlregelung, Umsteuerung und Bremsung. Bei derartigen in Leonard-Schaltung
gesteuerten Umkehrantrieben kommt es im wesentlichen darauf an, daß die Umkehrung
des Antriebes von jeder beliebigen Stelle und in jedem beliebigen Zeitpunkt der
Bewegung eingeleitet und durchgeführt werden kann. Auch muß eine bestimmte eingeleitete
Bewegung jederzeit wieder rückgängig gemacht werden können. Bisher konnten diese
Forderungen nur mittels einer Vielzahl von Schaltern mit einem entsprechenden großen
Leitungsaufwand oder aber mittels Schützensteuerungen erfüllt werden. Die Anwendung
der Schützensteuerung hat aber auch heute noch den besonderen Nachteil, daß sich
ein großer Verschleiß des mechanischen und elektrischen Teiles der Schaltelemente
ergibt, wodurch ein großer Aufwand an Material und Zeit für den Austausch der Kontakte
notwendig wird. Die Anwendung von Schützensteuerungen bei derartigen Antrieben bedingt
demnach in allen Fällen eine sorgfältige Überwachung. Besonders sinnfällig werden
diese Verhältnisse, wenn man bedenkt, daß bei neuzeitlichen Werkzeugmaschinenantrieben
die Schaltläufigkeit dieser Schütze bis zu 3ooo und mehr in der Stunde getrieben
wird.
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Die Erfindung beschäftigt sich nun mit der Aufgabe, diese Schwierigkeiten
bei Leonard-Umkehrantrieben zu beheben und eine Einrichtung zu schaffen, mit deren
Hilfe die Umkehrung des Antriebes ohne Zuhilfenahme von Schützen oder sonstigen
ferngesteuerten
Geräten lediglich durch einfache Druckknopfschalter
oder sonstige Tastschalter (Anstoßsteuerschalter, Schwenktaster u. dgl.) erzielt
werden kann.
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Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die für
die Umkehrung des Antriebes notwendige Umpolung des Feldes des Leonard-Generators
ohne Zuhilfenahme eines Schaltgerätes im Erregerkreis des Leonard-Generators oder
einer ihn speisenden Hilfsmaschine durch eine mit dem Nebenschlußfeld der das Generatorfeld
speisenden Hilfserregermaschine zusammenwirkende, dessen Feldrichtung erzwingende
fremderregte Hilfsfeldwicklung ohne Schütze oder sonstige Fernsteuergeräte durch
einfache einpolige Druckknopfschalter oder sonstige einpolige Tastschalter erzielt
wird. Die für die Umkehrung der Drehrichtung des Leonard-Motors maßgebliche Umpolung
des Generatorfeldes wird damit nur noch durch eine Umpolung der Hilfsfeldwicklung
der Hilfserregermaschine vorgenommen, die beispielsweise über einen Spannungsteilerwiderstand
mittels zweier einpoliger Druckknöpfe oder ähnlicher einpoliger Tastschalter umgepolt
wird. Die im Stromkreis der Hilfsfeldwicklung der Hilfserregermaschine zu schaltende
Leistung beträgt naturgemäß nur einen Bruchteil der Erregerleistung- des Leonard-
Generatorfeldes, so daß die Schaltung in dem genannten Hilfsstromkreis ohne Zuhilfenahme
von mehrpoligen Schützen oder sonstigen mehrpoligen Fernsteuergeräten lediglich
mittels einfacher einpoliger Druckknöpfe oder sonstiger Tastschalter erfolgen kann.
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Handelt es sich dabei um Antriebe von Werkzeugmaschinen, bei denen
die Geschwindigkeiten der beiden Bewegungsrichtungen voneinander abweichen, z. B.
größere Rücklaufgeschwindigkeit gegenüber der kleineren Schnittgeschwindigkeit bei
Tischhobelmaschinen, so werden in weiterer Ausbildung der Erfindung im Stromkreis
des Generatorfeldes zwei Sperrventile angeordnet, die den über einen als Drehzahlregler
dienenden Einstellwiderstand über zwei bewegliche Kontakte abgenommenen Erregerstrom
j eweils in der einen Richtung sperren.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Schalteinrichtung
nach der Erfindung dargestellt, wobei der Einfachheit halber alle im vorliegenden
Falle nicht interessierenden Einzelheiten bezüglich Notabschaltung, Einhaltung der
gewünschten Drehzahl, Selbstmordschaltung usw. weggelassen sind. In der Abbildung
bedeutet a den Antriebsmotor des Leonard-Satzes, der mit dem Leonard-Generator b
durch die Welle c unmittelbar gekuppelt ist. Vom Ankerstrom des Leonard-Generators
b wird der eigentliche Arbeitsmotor d gespeist. Letzterer besitzt ein Feld, das
vom Ankerstrom einer unmittelbar auf der Generatorwelle c sitzenden Erregermaschine
e erregt wird. Diese Erregermaschine besitzt ein Nebenschlußfeld f und eine
Hauptstromwicklung g. Das Feld h
des Leonard-Generators wird von einer besonderen
Hilfserregermaschine i fremd erregt, die ebenfalls auf der gemeinsamen Welle c angeordnet
ist. Die Hilfserregermaschine i besitzt ein Nebenschlußfeld k. Im
Erregerkreis des Leonard-Generators ist ein Schalter m vorgesehen, der während des
normalen Betriebes der Anlage ständig geschlossen ist, sowie ein als Drehzahlregler
wirkender Einstellwiderstand n, über den der Erregerstrom mittels zweier beweglicher
Kontakte geführt wird, von denen der eine der im allgemeinen geringeren Schnittgeschwindigkeit
der Werkzeugmaschinen und der andere der im allgemeinen größeren Rücklaufgeschwindigkeit
zugeordnet ist. Um den Erregerstrom j eweils über einen der beiden beweglichen Einstellkontakte
zu sperren, sind zwei Sperrventile o und p vorgesehen. Zur Umpolung des Feldes h
des Leonard-Generators b, die für die Umkehrung der Drehrichtung des Leonard-Motors
d maßgeblich ist, dient eine mit dem Nebenschlußfeld k der Hilfserregermaschine
zusammenwirkende, deren Feldrichtung erzwingende Hilfsfeldwicklung y, die vom Ankerstrom
der Erregermaschine e über einen Spannungsteilerwiderstand s gespeist wird. Zum
Zwecke der Umkehrung des Antriebes wird lediglich diese Hilfsfeldwicklung y umgepolt,
deren einer Pol an der Mitte des Spannungsteilerwiderstandes s und deren anderer
Pol je nach der einer bestimmten Drehrichtung des Arbeitsmotors zugeordneten Feldrichtung
an dem einen oder anderen Ende des Spannungsteilerwiderstandes liegt. Die Umpolung
der Hilfsfeldwicklung erfolgt mittels zweier Druckknöpfe t und
u.
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Im folgenden wird die Wirkungsweise der Schalteinrichtung nach der
Erfindung näher erläutert. Beim Ingangsetzen des Antriebes wird zunächst der den
Leonard-Generator sowie die beiden Erregermaschinen i und e antreibende Motor
a angelassen. Damit wird gleichzeitig das Feld des Leonard-Motors d von der
Erregermaschine e konstant .erregt. Nach Schließen des Schalters m wird auch
das Feld h des Leonard-Generators erregt, worauf der Ankerstrom des Leonard-Generators
fließt und damit den Leonard-Motor anlaufen läßt. Beim Schließen des Schalters m
wird die Nebenschlußwicklung k der Hilfserregermaschine i
im Sinne
der eingezeichneten Pfeilrichtung erregt. Diese Richtung des Stromes in der Feldwicklung
der Hilfserregermaschine i bedingt eine bestimmte Richtung des Generatorfeldes h,
dem dadurch ebenfalls eine bestimmte Drehrichtung des Arbeitsmotors d zugeordnet
ist. Wie bereits erwähnt, dient zur Umkehrung der Drehrichtung des Arbeitsmotors
das vom Ankerstrom der Erregermaschine e über den Spannungsteiler s erregte Hilfsfeld
y. Bei Betätigung des Druckknopfes t wird das Feld y in der eingezeichneten,
dem Nebenschlußfeld k der Hilfserregermaschine entgegengesetzten Pfeilrichtung erregt.
Unter der Voraussetzung, daß die Erregung des Feldes y um einen gewissen Betrag
größer als .die Erregung des Nebenschlußfeldes k ist, wird bei der Betätigung des
Druckknopfes t zunächst das Nebenschlußfeld h verdrängt, so daß nur das diesem entgegengesetzte
Feld y wirksam ist, die Polarität des Ankerstromes der Erregermaschine und damit
auch die Feldrichtung des Leonard-Generatorfeldes h sich umdreht. In dem Augenblick,
in dem sich aber die Richtung des Ankerstromes der Hilfserregermaschine i ändert,
wird auch die Richtung des Feldes k vertauscht, so daß sich die beiden Felder
k und y addieren. Wenn sich nun in diesem Augenblick der Druckknopf t wieder
löst, wird die Erregung des Feldes y zu Null, wobei aber trotzdem die der Feldwicklung
k von der Feldwicklung y aufgezwungene Feldrichtüng erhalten bleibt. Soll daraufhin
diese
eingeleitete und durchgeführte Drehrichtung des Arbeitsmotors d umgekehrt werden,
so wird der Druckknopf u betätigt, wodurch zunächst wiederum eine dem Feld K entgegengerichtete
Erregung der Feldwicklung y erzielt wird, die, wie zuvor beschrieben, wiederum zunächst
das Feld k unwirksam-macht und daraufhin das Feld k in der entgegengesetzten Richtung
erregt, welche Feldrichtung auch bei Lösung des Druckknopfes u erhalten bleibt.
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Zusammenfassend ist also zu sagen, daß sich beim Drücken eines der
beiden Druckknöpfe t und u, die der gewünschten Drehrichtung des Arbeitsmotors
zugeordnet sind, die Polarität des Hilfserregers so bestimmt wird, daß die gewünschte
Drehrichtung sich tatsächlich ergibt und auch nach Loslassen des Druckknopfes erhalten
bleibt.
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Es bedarf keiner näheren Erläuterung,. daß beim selbsttätigen Betrieb
der Werkzeugmaschine diese die Umsteuerung abhängig vom zurückgelegten Weg selbst
vornimmt, indem die an sich bekannten Umsteuerliniale einen Anstoßschalter betätigen,
der die beiden erforderlichen einpoligen Tastschalter enthält.
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Zu erwähnen ist noch, daß die Hilfsmaschine i in der Mehrzahl der
Fälle, in denen rasches Umsteuern verlangt wird, in ähnlicher Ausführung sowieso
vorhanden ist und demnach nur entsprechend der Erfindung beeinflußt werden muß.