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Anordnung zum elektromotorischen Antrieb von Rotationsdruckpressen
Die Erfindung betrifft eine Anordnung bei Rotationsdruckmaschinen, deren verschiedene
Druckwerke einzeln von regelbaren Motoren angetrieben werden. Diese Motoren werden
von besonderen, mit den Druckwerken gekuppelten und auf der Läuferseite zusammengeschalteten
Gleichlaufmaschinen im Gleichlauf gehalten. Die Erfindung hat den Zweck, die selbsttätige
Zusammenkupplung der verschiedenen Einheiten zu erleichtern. Gemäß der Erfindung
geschieht dies dadurch, daß die Geschwindigkeit der verschiedenen Antriebsmotoren
durch Schnellregler allmählich bis nahe zum Stillstand hinuntergeregelt wird, wenn
die Einheiten sich ihrer richtigen gegenseitigen Lage nähern. Eines von den Druckwerken,
z. B. das Falzwerk, dient als Leitmaschine und wird auf konstante Geschwindigkeit
geregelt, während die übrigen Druckwerke mit Rücksicht auf den Ausgleichstrom zwischen
dem Läuferkreis eines mit dem in Frage kommenden Werk verbundenen Gleichlaufanzeigers
geregelt werden. Die Zusammenschaltung der Einheiten geschieht zweckmäßigerweise
bei Stillstand der Leitmaschine. Mit Gleichlaufanzeiger wird in diesem Zusammenhang
eine kleine Gleichlaufmaschine bezeichnet, die aber so klein ist, daß sie kein nennenswertes
Moment ausüben, sondern nur einen den Gleichlauf anzeigenden Ausgleichstrom hervorrufen
kann. Die die verschiedenen Druckwerke im Gleichlauf haltenden Gleichlaufmaschinen
können entweder mit den Antriebsmotoren direkt oder über Getriebe gekuppelt sein,
so daß sie mit einer größeren Geschwindigkeit als die Druckwalzen laufen. Die Gleichlaufanzeiger
dagegen
sind zweipolig ausgebildet und haben nur die Aufgabe, die
richtige gegenseitige Lage der Druckwalzen zueinander anzuzeigen. Sie sind infolgedessen
mit den Druckwalzen direkt gekuppelt.
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Um die Ungenauigkeiten in den Getrieben zu berücksichtigen, welche
die Gleichlaufmaschinen mit den Gleichlaufanzeigern verbinden, und um dein flachen
Verlauf der Differenzspannung der Gleichlaufanzeiger Rechnung zu tragen, erfolgt
zweckmäßigerweise die Zusammenschaltung der Rotorstromkreise der Gleichlaufmaschinen
in Abhängigkeit sowohl von der Differenzspannung zwischen den Gleichlaufmaschinen
als auch von der Differenzspannung zwischen den Gleichlaufanzeigern.
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Die Erfindung wird am besten an Hand der Abbildungen erläutert, von
denen die Abb. i ein Schaltschema für die Anordnung nach der Erfindung zeigt, während
in Abb.2 und 3 ein Diagramm wiedergegeben ist, das den Verlauf der Synchronisierung
veranschaulicht. In Abb. i bezeichnet I einen als Leitmaschine dienenden und 1I
einen von den übrigen Druckwerkantriebsmotoren. Der Antriebsmotor der Leitmaschine,
der eine Dreiphasenkommutatormaschine mit Geschwindigkeitsregelung durch Bürstenverstellung
sein kann, ist mit 2 bezeichnet. 3 ist der Bürstenverstellmotor, welcher über die
Welle 4 auf ein Ritzel 5 wirkt, das in den Zahnkranz des Bürstenringes des Dreiphasenkommutatormotors
eingreift. 6 ist ein kleiner Gleichstromgenerator, der auf der Welle 4 sitzt und
die Aufgabe hat, die erforderliche Rückführung herbeizuführen. Der Motor 2 ist über
die Welle 7 sowohl mit der für den Gleichlauf mit den übrigen Druckwerken erforderlichen
Gleichlaufmaschine 8 als auch mit einem Ritzel 9 gekuppelt, das in ein Zahnrad io
eingreift, das auf der Welle i i der Druckwalze sitzt. Auf dieser Welle ist auch
ein Gleichlaufanzeiger 12 angebracht, welcher aus einer kleinen zweipoligen Gleichlaufmaschine
besteht. In das Ritzel 9 greift außerdem ein Zahnrad 13 ein, mit dessen Weile eine
Tachometermaschine 14 gekuppelt ist. Die Geschwindigkeit des Motors 2 wird von dem
Schnellregler 15 geregelt. Dieser Regler besteht aus einem Waagebalken 16, der auf
einer Schneide 17 gelagert ist. Der Waagebalken 16 ist mit einem Pendel 18 verbunden,
welches zwischen den Kontakten i9 und 2o pendelt. Diese Kontakte sind mit einem
Spannungsteiler 21- verbunden, welcher seinerseits an eine Gleichstromduelle angeschlossen
ist. Die Mitte dieses Spannungsteilers ist mit dem einen Pol des Verstellmotors
3 verbunden, dessen anderer Pol mit dem Pendel 18 oder mit auf diesem Pendel angebrachten
Kontakten verbunden ist, die mit den Kontakten i9 und 20 zusammenwirken. Der Waagebalken
16 trägt zwei Spulen 22 und 23, von welchen 22 die Arbeitsspule und 23 die sogenannte
Rückführungsspule ist. Diese beiden Spulen bewegen sich in den Luftspalten der Magneten
24 und 25. Der Waagebalken 16 wird von Schraubenfedern 26 im Gleichgewicht gehalten.
Die Arbeitsspule 22 ist über einen von den Druckknöpfen. z7 und 28 betätigten Spannungsteiler
29 an den Tachometergenerator 14 angeschlossen, so daß mit Hilfe der Druckknöpfe
27 und a8 die Geschwindigkeit des Motors 2 erhöht oder vermindert werden kann. Die
Rückführungsspule 23 ist an den Rückführungsgenerator 6, aber auch über Kondensatoren
30 und 31 und den Widerstand 32 an die Klemmen des Bürstenverstellmotors
3 angeschlossen. 33 ist ein Schütz, das zur Aufgabe hat, die Gleichlaufmaschine
8 an die Verbindungsleitungen der übrigen Gleichlaufmaschinen des Systems anzuschließen.
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Alle übrigen Druckwerke sind mit einer Ausrüstung versehen, die links
in der Zeichnung mit II bezeichnet ist. Der Antriebsmotor besteht auch hier aus
einem Dreiphasenkommutatormotor 35 mit Geschwindigkeitsregelung durch Bürstenverschiebung.
In den Zahnkranz des Bürstenringes greift ein Ritzel 36 ein, das über die Welle
37 mit dem Bürstenverstellmotor 38 und mit dem Rückführungsgenerator 39 verbunden
ist. Auf derselben Welle wie der Motor 35 sitzen eine Gleichlaufmaschine 4o und
ein Ritzel 41, das in ein Zahnrad 42 eingreift, dessen Welle mit den Druckwalzen
dieses Druckwerkes verbunden ist. Auf derselben Welle sitzt auch der zweipolige
Gleichlaufanzeiger 43. Das Ritzel 41 greift in ein Zahnrad 44 ein, auf dessen Welle
der Tachometergenerator .IS angebracht ist. Der Schnellregler 46 ist genau gleich
dem vorher beschriebenen. Er hat also einen Waagebalken 47, der eine Arbeitsspule
48, eine Rückführungsspule 49 und ein Pendel so trägt, welch letzteres zwischen
den Kontakten 51 und 52 schwingt. Die Spulen 48 und 49 bewegen sich in den Luftspalten
der beiden Magneten 53 und 54. In derselben Weise wie bei dem vorher beschriebenen
Regler beeinflussen zwei Schraubenfedern 55 und 56 den Waagebalken, den sie in horizontaler
Lage zu halten bestrebt sind. Die Kontakte 51 und 52 führen über das Pendel so .von
dem Spannungsteiler 57 Strom zu dem Bürstenverstellmotor 38, so daß dieser in der
einen oder anderen Richtung laufen kann, je nachdem ob das Pendel mit 51 oder 52
Kontakt hat. Der andere Pol des Motors 38 ist mit dem Mittelpunkt des Spannungsteilers
57 verbunden. Die Rückführungsspule 49 ist in derselben Weise wie vorher mit dem
Rückführungsgenerator 39 über eine Drosselspule 58, die Kondensatoren 59 und 6o
und die Widerstände 61 und 62 mit den Klemmschrauben des Motors 38 verbunden. 34
ist ein Schütz, das die Aufgabe hat, die Gleichlaufmaschine 4o mit der Leitung 63
zu verbinden. In eine der Phasen der Gleichlaufmaschine 4o ist ein Stromwandler
64 eingeschaltet, der an einen Widerstand 65 angeschlossen ist. Dieser Widerstand
ist mit der Sekundärwicklung des Spannungswandlers 66 und einem Gleichrichter 67
in Reihe geschaltet. Die Primärwicklung des Transformators 66 ist an zwei Phasen
der Verbindungsleitung 63 angeschlossen. An dieselben Phasen ist auch die Primärwicklung
des Spannungswandlers 68 angeschlossen, dessen Sekundärwicklung über den Widerstand
69 an einen anderen Gleichrichter 7o angeschlossen ist.
Die Gleichrichter
sind einpolig zusammengeschaltet und mit dem Mittelpunkt eines Widerstandes 71 verbunden,
an dessen Enden die anderen Gleichstromabgriffe der Gleichrichter angeschlossen
sind. Die Arbeitsspule 48 des Reglers 46 kann über einen Schalter 73 an den Widerstand
71 angeschlossen werden. Zu dem Spannungsabfall im Widerstand 71 kann ein im Widerstand
72 hervorgerufener positiver oder negativer Spannungsabfall addiert werden. Dieser
Widerstand kann zu dem unten näher erwähnten Zweck über die Schalter 75 und 76 an
den Spannungsteiler 74 angeschlossen werden.
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Die Arbeitsspule 48 des Reglers 46 kann wahlweise an den Tachometergenerator
45 in Reihe mit dem Spannungsteiler 77 über die Schalter 78 und 79 oder in Reihe
mit einem Gleichrichter 8o über den Schalter 81 geschaltet werden. Der Anschluß
an den Gleichrichter 8o geschieht über einen Spannungsteiler 82. Mit der Gleichspannung
des Gleichrichters 8o in Reihe wird der Spule von dem Spannungsteiler 83 zum unten
angegebenen Zweck eine zusätzliche Spannung zugeführt. Der Gleichrichter 8o ist
mit den Rotorstromkreisen der beiden Gleichlaufanzeiger 12 und 43 in Reihe geschaltet.
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85 ist ein Maximalspannungsrelais, dessen Spule an den Gleichrichter
8o angeschlossen ist. An denselben Gleichrichter ist auch ein Minimalspannungsrelais
86 angeschlossen. Das Relais 85 hat drei Arbeitskontakte, von welchen die Kontakte
88 in den Magnetisierungsstromkreis des Schalters oder Relais 78 und die Kontakte
89 in den Magnetisierungsstromkreis des Schalters 81 eingeschaltet sind, während
die Kontakte 9o mit den Arbeitskontakten des Minimalspannungsrelais 86 und den Kontakten
des an die Leitung 63 angeschlossenen Minimalspannungsrelais 87 in Reihe geschaltet
sind. 84 ist ein handbetätigter Schalter, mit welchem die Relais 85 und 86 an den
Gleichrichter 8o in dem Augenblick angeschlossen werden können, in dem man die Kupplung
der Maschinen vornehmen will.
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Die Kupplung der verschiedenen Einheiten oder Werke geschieht nun
in folgender Weise. Es wird angenommen, daß das Falzwerk I stillsteht, das Druckwerk
II aber, das mit diesem zusammengeschaltet werden soll, mit Kriechgeschwindigkeit
angelaufen ist, deren Größe von der der Spannung des Spannungsteilers 77 bestimmt
wird. Wenn das Werk II diese Kriechgeschwindigkeit (in Abb. 2 mit iit bezeichnet)
erreicht hat, kann die Zusammenschaltung in jedem Augenblick stattfinden. Der Verlauf
der Zusammenschaltung wird dadurch eingeleitet, daß der Schalter 84 geschlossen
wird. Dieser Augenblick ist in dem Diagramm der Abb. 2 dargestellt. Beim Schließen
des Schalters 84 wird die Spule des Relais 85 an den Gleichrichter 8o gelegt. Wenn
die Spannung an diesem den in dem Diagramm der Abb. 2 mit Egs bezeichneten Wert
erreicht hat, werden die Arbeitskontakte 88 geöffnet und gleichzeitig die Kontakte
89 und 9o geschlossen. Wenn die Arbeitskontakte 88 geöffnet werden, wird der Spannungsteiler
77 abgeschaltet, und zwar dadurch, daß der Schalter 78 geöffnet wird. Da gleichzeitig
die Kontakte 89 geschlossen werden, wird auch der Schalter 8i geschlossen. Dabei
wird der Spannungsabfall des Spannungsteilers 82 als Gegenspannung zu der Spannung
des Tachometergenerators 45 eingeschaltet. Der Regler 46 regelt dann den Motor 35
auf eine veränderliche Geschwindigkeit, welche proportional zu der Differenzspannung
der beiden Gleichlaufanzeiger 12 und 43 ist. Diese Geschwindigkeit ist in dem Diagramm
der Abb.2 mit n,, bezeichnet. Je nachdem die Gleichlaufanzeiger 12 und 43 zunehmende
Phasengleichheit erreichen, sinkt die Geschwindigkeit des Motors 35 gemäß der Kurve
n,,. Bei normalem Betrieb kommt die Maschine 35 zum Stillstand, wenn die Gleichlaufanzeiger43
und 12 dieselbe Phasenlage erreichen. Um aber zu vermeiden, daß die Maschine II
stehenbleibt, ehe vollständige Phasengleichheit erreicht ist, wird in Reihe mit
dem Tachometergenerator 45 eine kleine, von dem Spannungsteiler 83 gelieferte Zusatzspannung
eingeführt. Hierdurch wird erreicht, daß die Maschinell die Lage der Phasengleichheit
zwischen den beiden Gleichlaufanzeigern 12 und 43 mit einer sehr niedrigen Geschwindigkeit
durchläuft. Dies ist von der größten Bedeutung, denn dadurch, daß der Durchlauf
durch die phasengleiche Lage mit außerordentlich kleiner Geschwindigkeit erfolgt,
kann die Kupplung der Maschinen mit großer Genauigkeit gerade in dem Augenblick
stattfinden, in dem die beiden Gleichlaufanzeiger 12 und 43 und die Maschinen 8
und 40 sich in der gleichen Phasenlage befinden. Die Zusammenschaltung ist in der
Abb. 3 in einem vergrößerten Maßstab herausgezeichnet. In dieser Abbildung bedeuten
E4._8 die Differenzspannung zwischen den beiden Gleichlaufmaschinen 8 und 40 und
43-12 die Differenzspannung zwischen den beiden Gleichlaufanzeigern 43 und 12. Wenn
die Spannung E4s_iz auf den Wert Eae gesunken ist, wird das Relais 86 geschlossen,
und wenn die Spannung E4._. bis auf den Wert E87 abgesunken ist, werden auch die
Kontakte des Relais 87 geschlossen. Wenn die Arbeitskontakte der Relais 86 und 87
geschlossen sind, wird der Erregerstrom des Schützes 34 über die Kontakte 9o des
Relais 85 eingeschaltet und somit die Zusammenschaltung der Maschine in dem Augenblick
vollendet, in dem die Gleichlauf anzeiger 12 und 43 die Lage für Phasengleichheit
erreichen. Gleichzeitig erreichen auch die Maschinen 8 und 40 Phasengleichheit.
Die Arbeitskontakte 9o des Relais 85 sollen verhindern, daß die Zusammenschaltung
der Maschinen stattfindet, bevor die Maschine II die für die Zusammenschaltung erforderliche
niedrige Geschwindigkeit erreicht hat. Das Relais 85 muß deshalb so beschaffen sein,
daß es noch in eingeschalteter Lage bleibt, obwohl die Differenzspannung über die
Gleichrichterschaltung 8o sich allmählich dem Werte Null nähert.
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Nachdem die verschiedenen Einheiten der Presse zusammengekuppelt sind,
wird die Geschwindigkeit der ganzen Presse in der folgenden Weise geregelt.
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Durch Betätigung der Druckknöpfe 27 und 28 wird der Spannungsteiler
29 gesteuert, dessen Spannung zusammen mit der von dem Tachometergenerator
14
erzeugten Spannung der fühlenden Spule des Reglers 15 zugeführt wird.
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Die übrigen Einheiten der Druckpresse werden von den betreffenden
Reglern geregelt, deren Arbeitsspulen an die Gleichrichter 67 und 7o angeschlossen
sind. Die Regelung der Bürstenlage der verschiedenen Antriebsmotoren geschieht dabei
so, daß der Ausgleichstrom zwischen den Läuferkreisen der mit den Antriebsmotoren
zusammengeschalteten Gleichlaufmaschinen Null wird. Hierdurch wird erreicht, daß
jeder Antriebsmotor seine Presse ohne Hilfe der zugehörigen Gleichlaufmaschine antreibt,
welche nur die Aufgabe hat, den Gleichlauf, besonders bei plötzlichen Belastungsveränderungen,
aufrechtzuerhalten.
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Bei der Regelung der Geschwindigkeit der Druckpresse werden, wie erwähnt,
die Druckknöpfe 27 und 28 benutzt, welche auf den motorgesteuerten Spannungsteiler
29 einwirken. Um aber eine gleichzeitige Bewegung der Bürstenringe sämtlicher Motoren
zu erreichen, muß den Arbeitsspulen der einzelnen Regler ein Spannungsimpuls in
negativer oder positiver Richtung zugeführt werden, weil den Reglern von den Gleichrichterschaltungen
67 und 70 ein Spannungsimpuls nicht zugeführt werden kann, bevor ein Winkelunterschied
zwischen den verschiedenen Einheiten entstanden ist. Zu diesem Zweck ist die Reglerspule
48 an den Widerstand 71 über einen Widerstand 72 angeschlossen, über welchem eine
zusätzliche Spannung eingeführt wird, wenn die Schützen 75 und 76 bei Betätigung
der Druckknöpfe 27 und 28 geschlossen werden.
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Bei Kriechgeschwindigkeiten wird der Tachometergenerator 45 mit dem
Spannungsteiler 77 in Reihe an die Reglerspule 48 angeschlossen. Gleichzeitig werden
auch die Gleichrichter 67 und 7o an die Reglerspule angeschlossen. Die Geschwindigkeit
der Maschine 35 wird deshalb von demTachometergenerator 45 und von dem Spannungsabfall
über den Spannungsteiler 77 und einen gegebenenfalls vorhandenen Ausgleichstrom
in der Leitung 63 bestimmt, wobei die Motorgeschwindigkeit so geregelt wird, daß
dieser Ausgleichstrom Null oder sehr klein wird.
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Obgleich die Erfindung als eine Synchronisier-@-orrichtung für Druckpressen
beschrieben ist, so ist sie auch in allen Fällen verwendbar, in denen man die Regelung
einer Maschine in Abhängigkeit von einer bestimmten Lage wünscht. So ist z. B. die
Anordnung auch verwendbar für eine Regelung von Aufzugmotoren der Art, daß sich
die @eschwindigkeit des Aufzuges automatisch dem Wert Null nähert, wenn der Aufzug
in die Nähe der betreffenden Haltestelle kommt.