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Elektrischer Vorschubantrieb für Hobelmaschinen u. dgl, Die Erfindung
betrifft einen elektrischen Antrieb für Maschinen oder Maschinenteile, die je nach
den Betriebsbedingungen kleine oder große, durch Stillstandszeiten getrennte Arbeitswege
zurücklegen müssen und an den Wegenden elektrisch gebremst werden. Die Erfindung
sei am Beispiel des Vorschubantriebes einer Hobelmaschine erläutert.
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Für solche Vorschubantriebe sind neue Lösungen notwendig geworden,
seit es, vor allem durch die Einführung des Leonardantriebes, möglich geworden ist,
mit ganz kurzen Umschaltzeiten an den Hubenden zu arbeiten. Die hierdurch geschaffene
Möglichkeit der Arbeitszeitverkürzung würde wieder aufgehoben werden, wenn es nicht
gelingt, auch die Vorschubbewegung des Werkzeuges innerhalb der kurzen Umschaltzeiten
durchzuführen. Bei den hohen Tischgeschwindigkeiten bewähren sich mechanische Vorschubeinrichtungen
nicht mehr, denn es treten so heftige Stöße und Schläge auf, daß Beschädigungen
unvermeidlich sind. Es müssen deshalb andere Lösungen gesucht werden.
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Die elektrischen Vorschubantriebe müssen folgende Bedingungen erfüllen:
Entsprechend der großen Schalthäufigkeit des eigentlichen Arbeitsspiels muß auch
der Vorschubantrieb der großen Schalthäufigkeit gewachsen sein. Das erfordert Motoren
mit möglichst kleinem Schwungmoment und großem Drehmoment. Bei dem großen Drehmoment
ist aber die Stillsetzung durch Gegenstrombremsung recht schwierig, denn es ist
kaum zu erreichen, daß der Bremswächter im Augenblick
des Stillstandes
abschaltet. Ist das aber nicht der Fall, dann treten unerwünschte Nachlaufbewegungen
auf.
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Weiter will man den Vorschubmotor nicht nur für die eigentliche Vorschubbewegung
verwenden, sondern gleichzeitig auch noch für die soggenannte Schnellverstellung.
Hierbei ist die Verlustleistung aber entsprechend größer, so daß man wieder zu einem
größeren Motor greifen müßte. Hierdurch steigen die Schwungmassen, was sich wiederum
auf die mögliche Schalthäufigkeit ungünstig auswirkt.
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Die Erfindung bringt eine Lösung, die einwandfreies Bremsen und einwandfreien
Eilgangbetrieb mit einem kleinen Motor geringer Schwungmassen und ausreichendem
Drehmoment gewährleistet, und zwar dadurch, daß als Antriebsmotor ein polumschaltbarer
:Rotor mit Zwischenläufer dient, dessen Zwischenfeld auf gleichen oder entgegengesetzten
Drehsinn zur Zwischenläuferdrehrichtung und auf verschiedene Polzahl schaltbar ist.
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Die Erfindung sei an Hand der Figuren erläutert.
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Der Vorschubmotor ist, wie gesagt, ein Motor mit Zwischenläufer, und
zwar mit folgenden Teilen: i ist das Gehäuse, das zur Aufnahme des feststehenden
Ständerfeldes :2, dient, 3 ist der Zwischenläufer mit dem antreibenden Teil 4# und
dem angetriebenen Teil 5, der das Zwischenfeld 6 trägt. 7 ist der eigentliche Arbeitsläufer,
der auf der Arbeitswelle 8' sitzt. Das Ständerfeld z kann über den Schalter S an
das Netz gelegt werden, und zwar ist in dem Ausführungsbeispiel eine sechspolige
Ständerwicklung angenommen. Das Zwischenläuferfeldkann entweder über das Schütz
ES auf sechs Pole oder über die Schütze U i51 und U 16 auf vier Pole
geschaltet werden, wobei U 1 5
das Feld entgegengesetzt zum Drehsinn
des Zwischenläufers, U 16 im gleichen Sinn zum Zwischenläufer einschaltet. Wenn
also der Zwischenläufer 5 mit ioao min-1 umläuft, und das Schütz ES eingeschaltet
wird, so läuft das Zwischenfeld mit - iooo min-1 um. d. h. der Arbeitsläufer 7 und
die Arbeitswelle $ stehen still. Ist ES ausgeschaltet und U 15 eingeschaltet, so
läuft der Zwischenläufer mit iooo Umläufen, das Ständerfeld mit - i 5oo min-1 Umläufen,
die Arbeitswelle 8 also mit 5oo-1. Wird dagegen U 16 eingeschaltet, so wird
das Zwischenfeld umgepolt und läuft jetzt mit + 1500- min-', so daß sich für die
Arbeitswelle 8 eine Drehzahl von 25,0o min-' als Eilgang ergibt.
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Die in dem Ausführungsbeispiel dargestellte Schaltung wirkt folgendermaßen:
Zur Vorbereitung der Vorschubschaltung dient ein Knebelschalter K mit den Arbeitskontakten
io und den Ruhekontakten i i. Das Arbeiten der Schalteinrichtung ist abhängig von
einem Endschalter 12, der durch den Nocken 13 betätigt wird und von den beiden
Umschaltschützen U 5; und U 6, die in Abhängigkeit vom Hauptantrieb arbeiten. Der
Nocken 13 wird von der Welle 8 aus angetrieben, und zwar über Übersetzungsgetriebe.
Es sei angenommen, daß U 6 vom Hobelantrieb eingeschaltet sei. Wie diese Einschaltung
vor sich geht, ist unerheblich, sie ist schematisch durch die Arbeitskontakte 14
angedeutet. Die Ruhekontakte 15 sind vorläufig geschlossen. Durch das Ansprechen
von U 6 sind seine Arbeitskontakte 16 geschlossen und dadurch das Schütz ES an Spannung
gelegt (Stromlauf: Anschluß 17, Arbeitskontakte io, Kontakte 4: des Schalters
r2, Arbeitskontakte 16 von U6, Anschluß 18, Ruhekontakte ig von U i5, Spule
2o von ES, Anschluß 2i). Wenn ES anspricht, wird, wie bereits erwähnt, das Zwischenläuferfeld
auf die entgegengesetzt gleiche Drehzahl zum Zwischenläufer geschaltet, d. h. die
Arbeitswelle 8; steht still. In der Endlage des Arbeitshubes wird das Schütz U 6
abgeschaltet. Diese Abschaltung ist schematisch durch den Nocken 2a angedeutet,
der dann die Ruhekontakte 15 öffnet. U 6 fällt ab und legt dabei über seine jetzt
geschlossenen Ruhekontakte 23 die Spule 24@. von U 5 an Spannung. Dem Endschalter
121 steht vorläufig noch die kleinere Bahn 25 des Nockens 13 gegenüber, so
daß der Endschalter 12 immer noch die dargestellte Lage einnimmt.
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Infolgedessen liegt jetzt U i5 an Spannung (Stromlauf: Anschluß 17,
Arbeitskontakte io von K, Anschluß 26, Kontakte i von 12, Arbeitskontakte 27 von
U5, Ruhekontakte 28 von U16, Ruhekontakte 29 des jetzt abgefallenen Schützes
ES, Spule 31o- von U i5, Anschluß 3!i). Durch das Ansprechen von U 15
ist, wie bereits erwähnt, das Ständerzwischenfeld auf vier Pole geschaltet, so daß
die Arbeitswelle 8 mit 500 min-' läuft. Bei der Bewegung der Arbeitswelle
wird der Nocken 131 im Sinn des eingezeichneten Pfeiles gedreht; und zwar so lange,
bis er im Punkt B den Endschalter 12 öffnet. An der Einschaltung von U
51 hat sich bisher noch nichts geändert. U 15 liegt also noch an Spannung.
Wird aber jetzt durch die Nockenba,hn 32 (Punkt B) der Kontakt i geöffnet, so fällt
U 15, ab, während andererseits durch Schließen des Arbeitskontaktes 2
ES an Spannung gelegt wird. (Stromlauf: Anschluß 17, Arbeitskontakte io,
Anschluß 2.6, Kontakte 2, Arbeitskontakte 32 von U 5, Ruhekontakte i9 des jetzt
abgefallenen Schützes U I5, Spule 2o, Anschluß 2i). Das Zwischenfeld wird auf sechs
Pole umgeschaltet, also auf die entgegengesetzt gleiche Drehzahl zum Zwischenläufer,
so daß die Arbeitswelle -8 abgebremst und stillgesetzt wird.
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Der eben beschriebene Vorgang verläuft am Ende des Arbeitshubes. Der
Tisch läuft jetzt zurück. Am Ende des Leerlaufhubes wird das Schütz U 6 wieder eingeschaltet,
d. h. die öffnung der Ruhekontakte 15f durch den Nocken 22 wird wieder rückgängig
gemacht. Wie das in Wirklichkeit geschieht, ist unerheblich. Da nach wie vor die
größere Nockenbahn 32 des Nockens 13 wirksam ist, ist jetzt Kontakt 3 geschlossen.
U 5; ist abgefallen, da die Ruhekontakte 23 wegen des Ansprechens von U 6 geöffnet
sind. Infolgedessen ist ES spannungslos. über die Kontakte 3 ist jedoch T?' 15 an
Spannung gelegt (Stromlauf: Anschluß i7,
Arbeitskontakte i o, Anschluß
26, Kontakte 3, Arbeitskontakte 33 von U 6, Anschluß 34, Ruhekontakte 28 von U 16,
Ruhekontakte 29 von ES, Spule 3n, Anschluß 31). Der Motor läuft also wieder mit
5oo; min-', und zwar so lange, bis im Punkt A der Endschalter wieder freigegeben
wird. Hierbei schließt sich der Kontakt 4, während die Kontakte 2 und 3, geöffnet
werden. U 151 fällt wieder ab. ES wird abgeschaltet und die Vorschubbewegung
abgebremst. Das eben beschriebene Spiel setzt man beim nächsten Hubwechsel wieder
ein. Soll auf Eilgang übergegangen werden, so wird der Schalter K in die dargestellte
Lage gebracht. Dann wird durch die Unterbrechung der Kontakte io die Vorschubschaltung
unterbrochen. Zur Eilgangsteuerung dient ein Druckknopf 35. Solange dieser nicht
niedergedrückt ist, liegt ES an Spannung (Stromlauf: Anschluß 36, Kontakte i i,
Ruhekontakte 37 von 3;5" Ruhekontakte 38, von U 6, Anschluß 39, Ruhekontakte i9
von. U15, Spule 2a, Anschluß 21). Die Welle 8 steht also still. Wird jetzt der Druckknopf
35i niedergedrückt, so wird U 16 an Spannung gelegt. (Stromlauf: Anschluß 36, Ruhekontakte
i i, Arbeitskontakte 39, Ruhekontakte 40 von U15, Ruhekontakte 4i des, jetzt abgefallenen
Schützes ES, Spule q:2 von U 16, Anschluß 43). Durch die Einschaltung von U 16 ist
die Welle $' auf 2500, min-' geschaltet und läuft so lange, wie der Druckknopf 315,
gedrückt wird. Beim Loslösen wird der Eilgang wieder unterbrochen, ES an Spannung
gelegt und die Welle 8 stillgesetzt.
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Die Vorteile der neuen Steuerung liegen insbesondere in folgendem:
Der Motor kann klein gewählt werden, weil beim Vorschub nur eine kleine Leistung
nötig ist, für die der Motor auszulegen ist. Er ist damit den höchsten Ansprüchen
an Schalthäufigkeit gewachsen. Infolge der hohen Drehzahl beim Eilgang wird die
höhere Eilgangsleistung durch Drehzahlerhöhung, aber nicht durch Drehmomentserhöhung
erzielt.
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Die Bremsung am Ende des Arbeitsspiels ist außerordentlich wirksam.
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Die Nockensteuerung ist den bekannten Nockensteuerungen deshalb überlegen,
da sie ohne Rutschkupplungen und ohne vorher festzulegende überlaufwege auskommt.
Die Vorschubgröße läßt sich durch ein Übersetzungsgetriebe zwischen Vorschubspindel
und Betätigungsnocken leicht einstellen. Es ist naturgemäß nicht erforderlich, eine
Form für die halbe Umdrehung festzulegen,, sondern man kann sie auch auf einem anderen
Bogen des Schaltnockens unterbringen.