-
Elektrische Gleichlaufeinrichtung, insbesondere für den Vorschub an
Werkzeugmaschinen Bei Werkzeugmaschinen, z. B. Drehbänken, steht häufig die Vorschubgeschwindigkeit
in einem bestimmten Verhältnis zur Drehzahl des Hauptantriebes. Die Vorschubbewegung
wird hierbei üblicherweise mechanisch über Spindeln und Getriebe vom Hauptantrieb
abgenommen. Es gibt jedoch viele Fälle, in denen bei der Verwendung der Spindeln
Schwierigkeiten bestehen, z. B. bei langen Drehbänken, wo zur Begrenzung der Durchbiegung
die Spindeln außer an den Enden auch zwischendurch noch gelagert werden müssen,
oder bei Plandrehbänken mit größerer Planscheibe, wo eine unmittelbare Verbindung
zwischen Spindelkasten und Maschinenbett nicht besteht. In diesen Fällen wird die
Verbindung zwischen dem Hauptantrieb und dem zu verstellenden Teil der Werkzeugmaschine
häufig durch eine elektrische Gleichlaufeinrichtung hergestellt. Hierfür kommen
ein Gebermotor, z. B. ein Drehstromschleifringläufermotor, der mit dem Hauptantrieb
unmittelbar oder über ein Getriebe gekuppelt ist, und ein Empfängermotor, z. B.
ebenfalls ein Drehstromschleifringläufermotor, in Frage. Die für den Gleichlauf
erforderliche bekannte Schaltung ist in Fig. i dargestellt. Bei dieser Schaltung
sind beispielsweise der Ständer des Geber- und Empfängermotors zweiphasig an das
Drehstromnetz angeschlossen und die dritte Phase kurzgeschlossen. Es sind auch
noch
andere Anschlußarten der Ständerwicklungen möglich. Jedoch hat die gezeichnete Darstellung
den Vorteil, daß die Motoren nicht von selbst auf ihre Normaldrehzahl hochlaufen
können. Die Läufer der beiden Motoren werden über die Schleifringe gegeneinandergeschaltet.
-
Die Schaltungsart hat aber den Nachteil, daß Geber- und Empfängermotor
immer gleichzeitig angelassen werden müssen. Verwendet man die Gleichlaufeinrichtung
z. B. an einer Drehbank, so kann man Hauptantrieb und Vorschubantrieb nur gleichzeitig
einschalten. Würde man z. B. den Hauptantrieb vorher einschalten, so würde der Läufer
des Gebermotors beispielsweise mit iooo U/min laufen. Wenn man jetzt den Empfängermotor
hinzuschaltet, so muß der Läufer dieses Motors während einer halben Umdrehung von
o auf iooo U/min beschleunigt werden. Dies ist jedoch bei den kleineren Drehmomenten,
die für Vorschubantriebe benötigt werden, nicht möglich, so daß der Empfängermotor
nicht hochlaufen wird, sondern nur um seine Ruhelage pendelt. Besonders ungünstig
werden die Verhältnisse, wenn das Schwungmoment des Gebersystems wesentlich von
dem des Empfängersystems abweicht.
-
Um die Gleichlaufeinrichtung überhaupt verwenden zu können, mußte
deshalb bis jetzt an den zu verstellenden Werkzeugmaschinenteilen ein mechanisches
Wendegetriebe und eine mechanische Bewegungsabschaltung vorgesehen werden. Derartige
zusätzliche Getriebeteile können vermieden werden, wenn man gemäß der Erfindung
eine Anlaßeinrichtung für den Empfängermotor, zu dessen asynchronem Anlauf und eine
Umschalteinrichtung zum Übergang von asynchronem Lauf auf Gleichlauf vorsieht. Hierbei
kann dann der Hauptantrieb zu einer beliebigen Zeit unabhängig vom 'Vorschubantrieb
eingeschaltet werden.
-
Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist in der Fig. z dargestellt. Wesentlich
bei diesem Beispiel sind die drei Schalter S1, S2 und S3. Soll der Vorschub, beispielsweise
einer Drehbank, eingeschaltet werden, so wird zunächst der Schalter S1 eingelegt,
der die Ständerwicklung des Gebermotors zweiphasig an das Netz schaltet. Die dritte
Phase ist über den Schalter S3 kurzgeschlossen. Wird jetzt dieser Schalter umgelegt,
so schließt dieser zwei Ständerwicklungen des Empfängermotors kurz und öffnet gleichzeitig
die dritte Wicklung des Gebermotors. Bei dieser Schaltung läuft der Empfängermotor
als Asynchronmotor an, da er durch den Strom vom Läufer des Gebermotors ein
Drehfeld erhält. Der Empfängermotor wird also ungefähr bis zu der Drehzahl, die
der Frequenz im Läufer des Gebermotors entspricht, hochlaufen. Der Drehzahlunterschied
ist gleich dem Schlupf des Empfängermotors. Jetzt kann die Gleichlaufschaltung für
den Empfängermotor hergestellt werden. Schalter S3 wird geöffnet und Schalter S2
geschlossen. Hierdurch wird der Ständer des Empfängermotors zweiphasig an das Netz
gelegt und die dritte Phase kurzgeschlossen. Hierdurch ist die Gleichlaufschaltung
hergestellt. Da bis zur Umschaltung auf Gleichlauf der Drehzahlunterschied beider
Motoren nur gering ist, so kann man den Empfängermotor während der zur Verfügung
stehenden Zeit ohne Schwierigkeiten auf die Gleichlaufdrehzahl bringen. Man erkennt,
daß es bei dieser Schaltung nicht erforderlich ist, Haupt- und Vorschubantrieb gleichzeitig
einzuschalten.
-
An Stelle der Schalter S1, 52, S3 können auch ferngesteuerte Schütze
verwendet werden, die derart aufeinandergeschaltet sind, daß der ganze Anlaufvorgang
selbsttätig durchgeführt wird. Für die spätere Abschaltung von S3 und die Zuschaltung
von S2 können Zeitrelais oder Drehzahlmesser vorgesehen werden.
-
Bei der in Fig. i dargestellten Schaltung muß für die Umkehr der Verstellbewegung
auch der Hauptantriebsmotor in seiner Drehrichtung umgekehrt werden, sofern kein
mechanisches Wendegetriebe vorgesehen ist. Die elektrische Umschaltung des Hauptmotors
ist aber häufig unerwünscht. Eine einfache Möglichkeit für die Umkehr der Vorschubrichtung
zeigt Fig.3. Die Schaltung weist neben den beiden Schaltern S, und S2 noch einen
Umschalter S4 auf, durch den erreicht wird, daß sich beim Umschalten des Läuferstromkreises
der Empfängermotor in der anderen Richtung dreht. Eine ins einzelne gehende Beschreibung
dieser Schaltung dürfte sich bei ihrer Einfachheit erübrigen. Es sei nur darauf
hingewiesen, daß der Schalter S4 auch durch Umschaltschütze ersetzt werden kann.
-
Bei den bisherigen Vorschubeinrichtungen ist es häufig als Mangel
empfunden worden, daß sich der Empfängermotor nach Abschaltung der Gleichlaufrichtung
infolge seines Schwungmomentes noch eine gewisse Zeit weiterdreht, bis er zum Stillstand
kommt. Sofern dies im Hinblick auf den Bearbeitungsvorgang unzulässig war, mußte
man eine besondere mechanische Bremse vorsehen.
-
In Fig. q. ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei der die mechanische
Bremsung durch eine elektrische Bremsung ersetzt ist. Befindet sich die Gleichlaufeinrichtung
im Betrieb, so sind die Schalter S, und S2 geschlossen. Schalter S3 ist geöffnet
und Schalter S4 nach oben umgeschaltet. Soll jetzt der zu bewegende Maschinenteil
stillgesetzt und gebremst werden, so wird Schalter S2 geöffnet und Schalter S3 geschlossen.
Außerdem wird der Schalter S4 nach unten umgelegt. Hierdurch wird erreicht, daß
die Ständerwicklung des Empfängermotors kurzgeschlossen wird, der Empfängermotor
also wieder als Asynchronmotor läuft, jedoch mit der vom Geber vorgeschriebenen
Drehzahl (abgesehen vom Schlupf). Durch die Umschaltung des Schalters S4 wird jedoch
dem Läufer des Empfängermotors ein gegenläufiges Drehfeld aufgezwungen, das eine
wirksame Bremsung bewirkt. Ist der Bremsvorgang durchgeführt, so werden mit bekannten
Mitteln Schalter S4 und S1 geöffnet. Besonders einfach gestaltet sich die Schaltung
unter Verwendung von Schützen, die z. B. durch einen Bremswächter gesteuert werden.
Der Vorteil der in Fig. 4 dargestellten
Schaltung liegt in einer
wesentlichen Verkürzung der Schaltzeiten vor allem dann, wenn z. B. der Support
der Bearbeitungsmaschine kurzzeitig zurückgefahren werden muß. Es braucht nur der
Vorschub elektrisch umgeschaltet zu werden, der Empfängermotor durch Gegenstrom
abgebremst in der anderen Drehrichtung angelassen zu werden, worauf der Kurzschluß
des Ständers wieder aufgehoben und die Gleichlaufschaltung wiederhergestellt wird.