DE935254C

DE935254C - Anordnung zur selbsttaetigen Regelung des Drehmomentes auf vorgeschriebene Werte beielektrischen Maschinen

Info

Publication number: DE935254C
Application number: DES3814D
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl-Ing Dr-Ing Harz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1938-05-12
Filing date: 1938-05-12
Publication date: 1955-11-17

Description

Anordnung zur selbsttätigen Regelung des Drehmomentes auf vorgeschriebene Werte bei elektrischen Maschinen Es gibt viele Arbeitsvorgänge, bei denen auf das durchlaufende Arbeitsgut ein bestimmter Zug oder Druck ausgeübt werden soll, der nach Bedarf eingestellt und während des Arbeitsvorganges möglichst konstant bleiben soll. Solche Antriebe sind z. B. Umroller für Papier, Stoff, Gummi u. dgl., ferner manche Mehrmotorenantriebe, wo nicht nur der Gleichlauf aufrechterhalten, sondern auch der Zug auf das Arbeitsgut nach Bedarf geregelt werden muß. Man hat verschiedene Einrichtungen entwickelt, um die genannte Forderung zu erfüllen.
Eine solche bekannte Einrichtung ist z. B. die sogenannte Tänzerwalze bei Umrollern, eine mit Gewichten belastete, beweglich angeordnete Walze. die auf das über sie in einer Ausgleichschleife geführte Arbeitsgut einen bestimmten Zug ausübt.
Läuft der Antriebsmotor zu schnell, dann wird die Tänzerwalze unter Verkürzung der Schleife gehoben und umgekehrt gesenkt. Durch das Heben und Senken der Walze kann die Drehzahl des Antriebmotors durch besondere Mittel entsprechend beeinflußt werden, so daß die Schleife stets eine bestimmte mittlere Länge hat, auf die von der Tänzerwalze der vorgeschriebene Zug ausgeübt wird. Bei Fehlen der Tänzerwalze und der Ausgleichschleife würde Schnellerlaufen des Motors vermehrten Zug auf das Arbeitsgut bedeuten und umgekehrt. Tänzerwalze und Ausgleichschleife vergrößern natürlich die Abmessungen der Arbeitsmaschinen und sind aus diesem Grunde häufig von Nachteil. Ebenso bringen bei Mehrmotorenantrieben Leitwelle und Differentiale mancherlei Nachteile mit sich, hauptsächlich baulicher Art.
Die vorliegende Erfindung zeigt nun, wie sich ein gleichbleibender Zug bzw. Druck auf das Arbeitsgut ohne die genannten Nachteile erzielen läßt. Die Erfindung bezieht sich auf die selbsttätige Regelung des Drehmomentes auf vorgeschriebene Werte bei elektrischen Maschinen, deren drehbarer Ständer (Pendelmaschine) in an sich bekannter Weise bei der Verdrehung entgegen einem z. B. durch eine Feder ausgeübten einstellbaren äußeren Drehmoment auf ein Regelorgan einwirkt.
Erfindungsgemäß befindet sich der drehbare Ständer bei dem festgelegten Sollwert des Drehmomentes in einer Mittelstellung und schlägt bei Abweichung des Drehmomentes nach oben und nach unten aus dieser Mittelstellung nach der einen und nach der anderen Richtung entgegen dem von außen einwirkenden Drehmoment aus. Bei diesem Ausschlag des Ständers aus der Sollwertstellung wird ferner ein Regelvorgang ausgelöst, der den Sollwert des Drehmomentes selbsttätig wiederherstellt (Astatische Regelung).
Es ist bereits eine Anordnung zur Regelung der Leistung einer elektrischen Maschine auf einen konstanten Wert bekannt, bei der der Strom und die Spannung der auf konstante Leistung zu regelnden Maschine ein dem Produkt von Strom und Spannung proportionales Drehmoment auf eine mechanische Vergleichsvorrichtung ausüben.
Bei dieser bekannten Einrichtung werden also elektrische Größen für die Einwirkung auf die Vergleichsvorrichtung benutzt, im Gegensatz zu der Erfindung, bei der eine mechanische Größe, nämlich das Drehmoment, diesem Zweck dient. Mit der Vorrichtung nach der Erfindung wird dabei eine technische Aufgabe gelöst (Regelung auf konstantes Drehmoment), die mit der bekannten Einrichtung nicht lösbar ist, da hier weder das Produkt von Strom und Spannung noch auch etwa der Strom nur allein dem Drehmoment proportional sind.
Einige Ausführungsbeispiele lassen das Wesen der Erfindung besser erkennen. In Fig. I bezeichnet I den Anker einer Gleichstrommaschine, deren Ständer 2 nach Art eines Pendeldynamo drehbar angeordnet ist. Das Drehmoment des Ständers wird von einer Feder 3 aufgenommen, deren Befestigungspunkt 4 über einer Skala 5 verschoben werden kann. Ein Zeiger 6 am Ständer und ein gegenüber fest angebrachter Zeiger 7 lassen die Sollstellung des Ständers erkennen. Ist z. B. das ausgeübte Drehmoment zu schwach, so überwiegt die Federkraft und dreht den Ständer nach links.
Dadurch kommt der Kontakt 8 zum Ansprechen, der über das Zwischengerätg (Verstellmotor) das Feld des Motors im Sinne einer Erhöhung des Drehmomentes beeinflußt. Bei Ausschlag nach rechts bewirkt der Kontakt 10 das Gegenteil. In manchen Fällen wird es vorteilhaft sein, die Steuervorrichtung mit einer Rückführung zu versehen.
Statt der gezeigten Steuerung mit Kontakten könnte natürlich auch eine der bekannten kontaktlosen Steuerungen, z. B. ein Thomaregler od. dgl., verwendet werden, dessen Steuerkolben bei Abweichung von der Sollwertstellung betätigt wird.
In Fig. 2 ist schematisch die Steuerung eines Umrollers nach der Erfindung dargestellt. Es bedeutet II den Antriebsmotor, z. B. einen Drehstromreihenschlußmotor, der die Aufrollwalze I2 antreibt. Der Zug in der Papier- oder Stoffbahn I3 wird dadurch erzeugt, daß diese Bahn durch ein Walzenpaar 14 geführt wird, das durch eine Drehstromnebenschiußmaschine 15 abgebremst wird.
Diese Maschine besitzt den drehbaren Ständer und die Steuervorrichtung gemäß der Erfindung. Die Steuervorrichtung wirkt auf den Bürstenverstellmotors6 des Reihenschlußmotors II. Sobald das Bremsmoment an der Nebenschlußmaschine von seinem eingestellten Wert abweicht, bekommt der Reihenschlußmotor Befehl, die Bürstenbrücke im Sinne einer Erhöhung oder einer Verminderung des Drehmomentes zu verstellen. Dadurch wird erreicht, daß in der durch den Reihenschlußmotor stets straff gehaltenen Papier- bzw. Stoffbahn auch stets der gleiche Zug herrscht, während die Arbeitsgutgeschwindigkeit durch die Drehzahl der Nebenschlußmaschine vorgeschrieben wird. Man kann auch den Antrieb in der Weise ausführen, daß man den Drehstromreihenschlußmotor mit drehbarem Ständer und Steuervorrichtung versieht, während die Nebenschlußmaschine lediglich die Geschwindigkeit des Arbeitsgutes vorschreibt. Man kommt dann zu der in Fig. 3 angedeuteten Anordnung.
Hierin haben die Ziffern, soweit sie dieselben sind, die gleiche Bedeutung wie in Fig. 2. Da der Reihenschluß motor das Arbeitsgut mit wachsendem Durchmesser antreibt, muß bei gleichbleibendem Zug in der Papier- bzw. Stoffbahn sein Drehmoment zunehmen. Es muß daher jedem Durchmesser der Walze 12 ein anderer Sollwert des Drehmomentes am drehbaren Ständer des Reihenschluß motors zugeordnet werden. Dies geschieht in der Weise, daß mittels des Fühlhebels I7 der wachsende Durchmesser der Walze 12 auf die Spannkraft der Feder 3 übertragen wird. Über das Bürstenverstellgerät I6 wird dann der Motor II selbsttätig auf den neuen Sollwert des Drehmomentes geregelt, und man erzielt auf diese Weise ebenfalls gleichbleibenden Zug im Arbeitsgut wie bei der Anordnung nach Fig. 2. Ist bei den Anordnungen nach Fig. 2 und 3 der Motor II als nicht regelbarer Motor ausgeführt, der über ein regelbares Getriebe die Walze 12 antreibt, so kann das Verstellgerät natürlich in entsprechender Weise auf das Regelgetriebe einwirken. Die Kraft der Feder 3 bleibt dann wieder konstant, so daß die Abhängigkeit vom Durchmesser der Walze 12 wegfällt.
Einen Mehrmotorenantrieb, bei dem mehrere Motoren ein vorgeschriebenes Moment entwickeln bzw. einen bestimmten einstellbaren Zug oder Druck auf das Arbeitsgut übertragen, zeigt Fig. 4.
I8, I9, 20 bedeuten drei Motoren, die gemeinsam das Arbeitsgut 2I durch ihre Walzen treiben. Die Motoren können als regelbare Gleichstrom- oder Drehstrommotoren ausgeführt sein. Mit Hilfe der Verstellvorrichtungen 22, 23, 24 können die von den einzelnen Motoren entwickelten Drehmomente so eingestellt werden, daß an jeder Stelle des Arbeitsgutes der vorgesehene Zug oder Druck herrscht.
Auf diese Weise lassen sich verwickelte Gleichlaufschaltungen mit Leitgeschwindigkeit, Differentialen und Zugreglern vermeiden.
PATENTANSPRCHE: I. Anordnung zur selbsttätigen Regelung des Drehmomentes auf vorgeschriebene Werte bei elektrischen Maschinen, deren drehbarer Ständer (Pendelmaschine) in an sich bekannter Weise bei der Verdrehung entgegen einem z. B. durch eine Feder ausgeübten einstellbaren äußeren Drehmoment auf ein Regelorgan einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß sich der drehbare Ständer bei dem festgelegten Sollwert des Drehmomentes in einer Mittelstellung befindet und bei Abweichungen des Drehmomentes nach oben und nach unten aus dieser Mittelstellung nach der einen und nach der anderen Richtung entgegen dem von außen einwirkenden Drehmoment ausschlägt und daß bei diesem Ausschlag des Ständers aus der Sollwertstellung ein Regelvorgang ausgelöst wird, der den Sollwert des Drehmomentes selbsttätig wiederherstellt (Astatische Regelung).

Claims

2. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung auf den Sollwert des Drehmomentes durch Einwirkung auf die Pendelmaschine selbst (Feld, Ankerspannung, Bürstenverschiebung usw.) oder auf ein mit ihr gekuppeltes regelbares Getriebe erfolgt.

3. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung auf den Sollwert des Drehmomentes durch Einwirkung auf eine durch das Arbeitsgut (I3) mit der Pendelmaschine (15) verbundene zweite Maschine (11) ohne drehbaren Ständer oder auf ein mit dieser gekuppeltes regelbares Getriebe erfolgt (Fig. 2).

4. Anordnung nach den Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung durch den drehbaren Ständer (2) der Pendelmaschine (I5) unter Vermittlung von Verstellmotoren (9, I6), Flüssigkeitsreglern usw. bewirkt wird (Fig. I und 2).

5. Umroller nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das auf die Aufwickelrolle (I2) laufende Arbeitsgut (I3) von der Pendelmaschine (II) angetrieben wird, deren drehbarer Ständer die Maschine (11) selbst steuert, wobei durch einen Fühlerhebel (I7) oder eine ähnlich wirkende Vorrichtung das von der Feder (3) auf den Ständer ausgeübte Drehmoment selbsttätig dem veränderlichen Durchmesser der Aufwickelrolle (I2) angepaßt wird, während die Abbremsung und damit der Zug auf das Arbeitsgut (I3) durch einen normalen Motor (I5) mit oder ohne Regelung erfolgt (Fig. 3).

6. Umroller nach den Ansprüchen I, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das auf die Aufwickelrolle (I2) laufende Arbeitsgut (I3) von der Pendelmaschine (11) angetrieben wird, deren drehbarer Ständer ein mit der Pendelmaschine gekuppeltes regelbares Getriebe steuert, während die Abbremsung und damit der Zug auf das Arbeitsgut (I3) durch einen normalen Motor (I5) mit oder ohne Regelung erfolgt.

7. Umroller nach den Ansprüchen I, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das auf die Aufwickelrolle (I2) laufende Arbeitsgut (I3) durch die Pendelmaschine abgebremst wird, deren drehbarer Ständer den Motor (11) der Aufwickelrolle (12) oder ein mit diesem gekuppeltes regelbares Getriebe steuert (Fig. 2).

8. Mehrmotorenantrieb nach den Ansprüchen I, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Antriebsstelle das ausgeübte Moment durch die auf den drehbaren Ständer von außen wirkende Kraft auf vorgeschriebene Werte eingestellt werden kann.

9. Mehrmotorenantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmotoren auf das durchlaufende Arbeitsgut an jeder Antriebsstelle Druck oder Zug von vorgeschriebenen Werten ausüben.

Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 233 736, 292 22I, 40I 960.