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Elektrische Gangschaltung für Mehrganggetriebe von Werkzeugmaschinen
Bei Werkzeugmaschinen, besonders bei Revolverdrehbänken ist man in letzter Zeit
dazu übergegangen, die mechanischen Schalteinrichtungen für den Drehzahlwechsel
der Arbeitsspindel durch elektrische Einrichtungen zu ersetzen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind die verschiedensten Vorschläge bekannt.
Sie bestehen zum größten Teil aus einer Vorwählstenerung, bei der der Bedienende
an einem Vorwählschalter die als nächste erforderliche Drehzahl einstellt und sie
dann im gewünschten Augenblick durch Betätigen eines Kommandoschalters einschaltet.
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Derartige Einrichtungen ergeben eine wesentliche Erleichterung der
Bedienung und ermöglichen es, daß auch schwächere Leute und Frauen an der Maschine
arbeiten können.
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Diesen Vorwählsteuerungen haftet vielfach der Nachteil an, daß immerhin
noch zwei Schaltgriffe (Vorwählen ,und Ausführung) erforderlich sind. Außerdem dauert
es in vielen Fällen nach der Betätigung des Kommandoschalters eine gewisse, vielfach
unerwünscht lange Zeit, bis die neue Drehzahl zur Verfügung steht. Zweck der vorliegenden
Erfindung ist es, den Schaltvorgang und die Stenerung so zu beschleunigen, daß der
Geschwindigkeitswechsel augenblicklich erfolgt.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein polumschaltbarer
Drehstrommotor in Verbindung
mit einer elektromagnetischen Reibkupplung
angewendet wird, wobei- das Schalten über einen Drehzahlschalter erfolgt, der Kontakte
für die Steuerungen .der Magnetkupplungen und Kontakte für die Polumschaltung des
Motors aufweist und hei dem am drehbaren Teil des Drehzahlschalters zwei Kontaktbrücken
angeordnet sind, welche gleichzeitig beide Steuerungen bewirken, derart, daß bei
jeder Kupplungsschaltung die Drehzahlen des Antriebsmotors durch Polumschaltung
nacheinander schaltbar sind, so daß die durch Schalten der Magnetkupplungen erreichbare
Anzahl der Spindeldreh-zahlen entsprechend der Anzahl der Motordrehzahlen vervielfacht
werden kann; z. B. lassen sich, wenn vier Drehzahlen durch die Magnetkupplungen
schaltbar sind und der polumschaltbare Motor drei Drehzahlen hat, ¢ X 3 = 12 Drehzahlen
erreichen. Der besseren Übersicht halber ist in der nachfolgenden Beschreibung ein
Motor mit zwei Drehzahlen angenommen.
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Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich .aus
der Beschreibung, in der an Hand der Zeichnungen ein Drehzahlschalter für eine Revolverdrehbank
und die zugehörige Schaltung erläutert sind. In den Zeichnungen zeigt Abb. i ein
schematisches Stromlaufbild für die Drehzahlschaltung, Abb. 2 eine Seitenansicht
.des Drehzahlschalters, im Schnitt, Abb. 3 den Schnitt III-III .durch den Drehzahlschalter
in schematischer Darstellung.
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In Abb. i sind die Spulen zur Erregung der Elektromagneten für die
vier Kupplungen mit K1, K2, K3 und K4 bezeichnet. Parallel zu diesen Spulen sind
Dämpfungswiderstände Wd geschaltet. Der Gleichstrom zur Erregung der Kupplungsmagneten
wird von einem Gleichrichter i geliefert, dessen Transformator mit 2 bezeichnet
ist. Die Schaltung des Erregerstromes,der einzelnen Spulen K1 bis K4 erfolgt von
einem Drehzahlschalter 3 über Schaltschütze S1, S2, S3 und S4. Für die Erzielung
von acht verschiedenen Drehzahlen sind am Drehzahlschalter :acht Kontakte vorgesehen,
welche mit 4, 5, 6, 7, 8, 9, io und i i bezeichnet sind. Sie erhalten Spannung von
einem Halbringsegment 12, welches durch eine am beweglichen Teil des Drehzahlschalters
3 angeordnete Brücke 13 nacheinander mit allen Kontakten in Berührung kommt, wenn
der Drehknopf des Drehzahlschalters gedreht wird.
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Die Polumschaltung des Motors auf Langsam-und Schnellgang erfolgt
durch zwei Schütze S5 und S6. S5 ist das Schütz für Schnellgang, S" das Schütz für
Langsamgang. Ein drittes Schütz S7 ist für die Gegenstrombremsung vorgesehen.
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Uni zu erreichen, daß mit nur vier elektrisch betätigten Kupplungen.
insgesamt acht verschiedene Drehzahlen .gewählt werden können, ist folgende Schalteinrichtung
vorgesehen: In Verlängerung aller von den Kontakten 4 bis i i über die Drehzahlschaltermitte
verlaufenden Durchmesse,r sind weitere acht Kontakte angeordnet, welche zu zwei
Gruppen zusammen@gefaßt sind. Die eine Kontaktgruppe ist mit dem Schütz S5 verbunden,
während die andere Kontaktgruppe mit dem Schütz S6 in leitender Verbindung steht.
Den Kontaktgruppen ist ein zweiter leitender Halbring zugeordnet, welcher vom ersten
Halbring 12 isoliert ist und unter Spannung steht, so daß die der Brücke 13 geg'enübe'rliegende
Brücke 15 -die Verbindung zwischen dem Halbring und dem von ihr berührten Kontakt
herstellt und damit einen Stromkreis schließt, der entweder das Schütz S5 für den.
Schnellgang oder das Schütz S, für den Langsamgang zur Wirkung bringt und bewirkt,
daß innerhalb jeder Schaltung der Kupplungen einmal der Schnellgang und einmal .der
Langsamgang eingeschaltet ist. Auf diese Weise erzielt man acht verschiedene Drehzahlen,
wenn man den Drehzahlschalter nacheinander über die acht Kontakte bewegt.
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Die Ausführung des Drehzahlschalters ist in Abb. 2 und 3 dargestellt.
Mit der Achse des Drehknopfes, die entgegen der Wirkung einer Feder 4o in Pfeilrichtung
A verschoben werden kann, ist eine Scheibe 41 .aus Isolierstoff fest verbunden,
welche die Brücke 13 und 15 trägt. An der feststehenden Isolierscheibe 42 sind alle
Kontakte und die Halbringe 12 und 14 angebracht. Weiterhin ist an der feststehenden
Scheibe 42 eine Rastscheibe 43 befestigt, in welche der Raststift 44 einrastet.
Beim Hineindrücken des Drehknopfes in Pfeilrichtung verschiebt sich die Platte 41,
'so daß sämtliche Kontakte unterbrochen werden. Nach Drehung des Drehknopfes entsprechend
der einzustellenden Drehzahl rastet der Stift 44 wieder ein, wodurch andere Kontakte
durch die Brücken 13 und 15 mit den zugehörigen Halbringen 12 und 14 elektrisch
verbunden werden. Die sich durch diese Verbindungen ergebenden Schaltungen werden
später behandelt.
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Die Einschaltung der Maschine vom Stillstand erfolgt durch Betätigung
eines Druckknopfes 16. Für die Stillsetzung der Maschine ist der Druckknopf 17 vorhanden,
bei .dessen Betätigung die Bremsung durch Gegenstrom selbsttätig einsetzt und bis
zum Stillstand der Maschine aufrechterhalten wird. Während der Bremsung bleiben
die Kupplungen eingeschaltet, -bis sie bei erfolgtem Stillstand der Maschine in
die Ausschaltstellung zurückkehren. Der Bremswächter 18 steuert also während der
Bremszeit des Motors nicht nur das hierfür vorgesehene Bremsschütz S7, sondern auch
.den Gleichrichter i sowie das entsprechende Kupplungsschütz, z. B. Si.
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Der Stromverlauf der Steuerungen läßt sich an Hand des Prinzipschaltbildesgemäß
Abb. i verfolgen. Bei Betätigung des »Ein«-Druckknopfes 16 wird das Hilfsschütz
S, angezogen und hält sich über seinem SelbsthaltekontaktSB (19-2o). Gleichzeitig
wird der Halbring 14 für die Polumschaltschütze SS und S, gespeist und eines der
Schütze eingeschaltet. Je nach Stellung des Drehzahlschalters 3 läuft der Motor
mit der höheren oder niedrigeren Drehzahl an. Der zweite Arbeitskontakt des Hilfsschützes
SS (21-22) schaltet den Transformator 2 des Gleichrichters i ein ,und legt gleichzeitig
,den Halbring 12 am Drehzahlschalter an die Steuerspannung. Hierdurch wird der Steuerstromkreis
zu
den Kupplungsspulen K1, K2, K8 oder K4 geschlossen und die entsprechenden
Kupplungen gehen in Arbeitsstellung.
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In dem in Abb. 1 dargestellten Fall springen das Motorsteuerschütz
S5 (schnell) und das Kupplungsschütz S1 an. Die Kontakte des letzteren schließen
den Gleichstromkreis zu den Kupplungsspulen K1 und K3 und die Spindel läuft mit
einer Drehzahl von 8o Umdr./min. Die Schaltung der verschiedenen Kupplungsschütze
sowie die dazugehörigen Spindel-und Motordrehzahlen ergeben sich aus der nach-,stehenden
Aufstellung:
Soll die Drehzahl gewechselt werden, z. B. auf n = 80o, so wird der Kopf des Drehzahlschalters
in der vorher beschriebenen Weise nach innen gedrückt, wodurch der Strom an den
Kontaktbrücken 13 und 15 unterbrochen wird. Dadurch wird der Abfall des Polumschaltschützes
S5 und des Kupplungsschützes S1 bewirkt. Die Kupplungen K1 und K3 gehen in Mittelstellung.
Die Halbringe 12 und 14 jedoch bleiben während dieses Umschaltvorgangs unter Spannung,
da das Hilfsschütz S8 eingeschaltet bleibt und somit durch seine Kontakte S8 (19-2o)
und S8 (21-22) die Halbringe 12 und 14 mit Spannung versorgt. Wird der Drehknopf
45 des Wählschalters bei der Stellung auf dem Kontakt 1o losgelassen, so werden
das Schütz Se (langsam) und das Kupplungsschütz S4 eingeschaltet. Der Gleichstromkreis
des Schützes. S4 schaltet die Kupplungen K2 und K4 ein, die nach der vorstehenden
Aufstellung zusammen mit dem Motorschütz SB eine Drehzahl von n = 80o an der Spindel
ergeben.
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Die ;Stillsetzung der Maschine erfolgt, wie erwähnt, durch die Betätigung
des »Aus«-Druckknopfes 17. Hierdurch fällt das Hilfsschütz S8 ab. Gleichzeitig wird
der Halbring 14 des Drehzahlschalters stromlos, so daß die mit diesen verbundenen
Polumschultschützen S5 und S6 abfallen. Der Arbeitskontakt des Bremswächters
18 und der des Hilfsschützes S$ (21-22) sind parallel geschaltet, so daß der Abfall
des Hilfsschützes S8 auf den Stromkreis, den der Arbeitskontakt des Hilfsschützes
schließt, ohne Wirkung ist. Erst "venn der Arbeitskontakt des Bremswächters 18 und
der Kontakt S8 (21-22) gleichzeitig geöffnet sind, d. h. wenn der Läufer des Motors
zum Stillstand gekommen ist, wind der Stromkreis, den der Kontakt S8 (21-22) bei
Einschaltung schließt, geöffnet. Dies bedeutet also, daß der.Halbring 12 für die
Kupplungsschütze während der Bremsung unter Spannung bleibt und vom Bremswächter
mit gesteuert wird. Das gleiche gilt für den Gleichrichter und somit auch für die
in Arbeitsstellung befindlichen Kupplungen. Während der Bremszeit wird also nicht
nur der Motor, sondern auch das gesamte Getriebe abgebremst, wobei die Steuerung
während der Bremszeit durch den Bremswächter 18 erfolgt.
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Über die Verriegelungs'kontakte des Hilfsschützes S8 (23-2q.) sowie
des Polunischaltschützes S5 (25-26) und Se (27-28) wird das Bremsschütz S7 eingeschaltet,
das sich über seinen Selbsthaltekontakt S7 (29-3o) selbst hält. Erst nach beendeter
Bremsung unterbricht der Arbeitskontakt des Bremswächters den Steuerkreis des Bremsschützes.