DE938454C

DE938454C - Electrical overload protection device for drive motors of machine tools

Info

Publication number: DE938454C
Application number: DEH17717A
Authority: DE
Inventors: Helmuth Sternkopf
Original assignee: Hasse and Wrede GmbH; Carl Hasse and Wrede GmbH
Current assignee: Hasse and Wrede GmbH
Priority date: 1953-09-20
Filing date: 1953-09-20
Publication date: 1956-02-02

Description

Elektrische Uberlastschutzeinrichtung für Antriebsmotoren von Werkzeugmaschinen Das bekannte Verfahren, bei Überlastung dies Antriebsmotors einerWerkzeugmaschine denMotor von der Hauptspindel abzutrennen, den Vorschub aber eingeschaltet zu belassen, bringt den Nachteil mit :sich, daB insbesondere beim Schneiden mit Hartmetallwerkzeugen z. B. auf einer Drehbank Beschädigungen des Werkzeuges wahrscheinlich sind.Electrical overload protection device for drive motors of machine tools The known method when the drive motor of a machine tool is overloaded disconnect the motor from the main spindle, but leave the feed switched on, brings with it the disadvantage: that, especially when cutting with hard metal tools z. B. on a lathe, damage to the tool is likely.

Es ist eine Vorrichtung zum selbsttätigen Stillsetzen von Drehbänken bekannt, bei welcher, wenn der Langdrehsupport bei Beendigung einer Dreharbeit gegen einen vorher einzustellenden Anschlag fährt, zunächst der Vorschub und hierauf - überwacht durch ein Getriebe - mit Verzögerung der Hauptantriebsmotor abgeschaltet wird. Bei .dieser Vorrichtung handelt es sich also nicht um einen Überlastschutz, sondern durch dieselbe werden Vorschub und Antriebsmotor immer an einer vorher festzulegenden Stelle des Vorschubweges, eben bei Beendigung derLangdreharbeit, abgeschaltet. Diese Vorrichtung unterscheidet sich also schon hinsichtlich der zu lösenden Aufgabe von der erfindungsgemäßen Einrichtung, welche als überlastschutzeinrichtung den Vorschub bei. Überlastung des An, triehsmotors an jeder beliebigen Stelle dies Arbeitsweges auszuschalten hat. Die Mittel zur Verwirklichung einer sodlchen überlastachutzeinrichtung sind in der bekannten Vorrichtung @ebenfalls nicht enthalten, denn die letztere benötigt - wie bereits erwähnt - einen vor Beginn der Arbeit einzustellenden Anschlagring, welcher beim Anschlag .des Längssupportes die Abschaltvorgänge einleitet. Eine solche Funktion ist aber für eine ü-berlastei:nrichtu.ng völlig unbrauchbar. Ein ebenfalls beleannter Vorschubantrieb für Werkzeugmaschiinen ist derart gestaltet, daß z. B. bei Ausfall des elektrischen Stromes für den Antriebsmotor der Verschiebeanker des letzteren in seine Ruhestellung sich bewegt und dabei dien Vorschubantrieb abschaltet, während die Arbeitsspindel unter .der Wirkung ,des Schwungmomentes ihres Antriebs .langsam ausläuft.- -Zusammen mit der Arbeitsspindel bleibt also auch der Motoranker stehen, nachdem durch . das Auslaufen ein Freischneiden des Werkzeuges bewirkt wurde.It is a device for automatically stopping lathes known in which when the long turning support at the end of a turning work against travels a stop that has to be set beforehand, first the feed and then - monitored by a gearbox - with a delay the main drive motor is switched off will. This device is therefore not an overload protection device, but through the same feed and drive motor are always on a previously determined one Position of the feed path, just at the end of the long turning work, switched off. These The device thus already differs in terms of the task to be solved from the device according to the invention, which as an overload protection device, the feed at. Overload of the drive motor at any point along the way to work has to turn off. The means to implement such an overload protection device are also not included in the known device, because the latter requires - as already mentioned - a stop ring to be set before starting work, which initiates the shutdown process when the longitudinal support stops. Such However, the function is completely useless for an overloading device. A also energized feed drive for machine tools is designed in such a way, that z. B. in the event of a failure of the electrical current for the drive motor of the sliding armature the latter moves into its rest position and thereby switches off the feed drive, while the work spindle is under the effect of the moment of inertia of its drive . Slowly runs out. - So the motor armature remains together with the work spindle stand after through. the leakage caused the tool to be cut free.

Wollte man diese Einrichtung als überlastschutzeinrichtung im Sinne der Erfindung verwenden, so würden sich hierbei, nachdem es sich ja nicht um einen Ausfall ,des Stromes handelt, zunächst schon hinsichtlich .der Funktion des Verschiebeankers grundsätzliche Schwierigkeiten ergeben. Selbst bei Niehtberücksichtigung derselben aber bleibt der wesentliche Nachteil bestehen, d(aß der Antriebsmotor stillgesetzt wird. Wie die Praxis zeigt, steigt die Temperatur eines zunächst überlasteten und hierauf stillgesetzten Elektromotors infolge des Wegfalls der Kühlung noch etwas an, um hierauf erst allmählich abzusinken. Es ergeben sich also infolge .dieses Stillsetzens beträchtliche Zeit- und Arbeitsverluste, ehe der Abkühlungsvorgang ein Wiedereimschalten erlaubt. Selbst unter der Annahme, daß die auslaufende Schwungmasse so .groß bemessen ist, daß es bis zum Wiedereinschalten nicht zu einem vollständigen Stillstand der Antriebsspindel kommt, ist ein solcher Vorgang doch unvermeidlich mit einem Abfallen der Drehzahl und damit einem Absinken der Schnittgeschwindigkeit verbunden, was ein Abstumpfen- des Werkzeuges zur Folge hat.If you wanted this device as an overload protection device in the sense of the invention, it would be, after all, it is not a Failure of the current, initially already with regard to the function of the sliding armature fundamental difficulties arise. Even if the same is not taken into account but the main disadvantage remains that the drive motor is stopped will. As practice shows, the temperature of an initially overloaded and rises then shut down electric motor due to the lack of cooling only to gradually subside. So it results as a result of this Shutting down considerable losses of time and work before the cooling process reactivation allowed. Even assuming that the centrifugal mass is running out is so large that it does not become a complete unit until it is switched on again If the drive spindle comes to a standstill, such a process is inevitable with a drop in speed and thus a drop in cutting speed connected, which results in a blunting tool.

Im Gegensatz hierzu ist es Aufgabe der Erfindung, eine elektrische überlastschutzei:nrichtung mit betriebssicheren Mitteln so zu gestalten, daß unabhängig vom zurückgelegten Vorschubweg bei überlastung des Antriebsmotors -einerseits unter Sicherung des Freischneidens des Werkzeuges der Vorschub abgeschaltet wird, andererseits aber auch Vorkehrungen getroffen werden, daß der Antriebsmotor sich in möglichst kurzer Zeit auf seine normale Betriebstemperatur abkühlt, womit auch die Wartezeit bis zur Wiederaufnahme der Arbeit kurz bleibt. -Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer elektrischen -Überlastschutzeinrichtung für Antriebsmotoren von Werkzeugmaschinen dadurch gelöst, daß bei durch Überlastung erhöhter Temperatur des Antriebsmotors der Maschine ein Thermökontakt die Ausschaltung des. Vorschubes veranläßt, während Antriebsmotor und Arbeitsspindel, vom Vorschub entlastet, weiter in Betrieb bleiben.In contrast, it is the object of the invention to provide an electrical Overload protection device to be designed with operationally reliable means in such a way that it is independent of the travel distance covered when the drive motor is overloaded - on the one hand, below Securing the free cutting of the tool, the feed is switched off, on the other hand but also precautions are taken that the drive motor is in as possible cools down to its normal operating temperature in a short time, which also reduces the waiting time remains short until work is resumed. -This object is achieved according to the invention for an electrical overload protection device for drive motors of machine tools solved in that at increased temperature of the drive motor due to overload A thermal contact of the machine causes the feed to be switched off while Drive motor and work spindle, relieved of the feed, continue to operate.

Blei dieser überlastschutzeinrichtung sind: keine komplizierten und damit teueren Spezialgeräte, wie Schiebeankermotor üsw., notwendig, der Antriebsmotor üblicher Bauart .kühlt sich bei seinem Weiterlaufen rasch ab, und das Werkzeug schneidet sich bei unvermindeter Schnittgeschwindigkeit mit Sicherheit frei. -Fig. i zeigt das Schaltschema eines Ausführungsbeispiels der Erfindung; Fig. 2 stellt :eine Abwandlung der Ausführungsfarm nach Fig. i dar.The lead of this overload protection device are: no complicated and so expensive special devices, such as sliding armature motors etc., necessary, the drive motor conventional design. cools down quickly as it continues to run, and the tool cuts with undiminished cutting speed with certainty free. -Fig. i shows the circuit diagram of an embodiment of the invention; Fig. 2 shows: a modification the embodiment farm according to FIG.

Der Aufbau der Einrichtung ist folgender: Die Stromquelle ist mit i bezeichnet, 2 ist einThermokon takt, der von der Temperatur des Hauptspindelmotors beeinflußt wird. 3 ist ein Relais mit dem Arbeitskontakt 4 und 5 stellt eine Hupe dar. Ein weiterer Thermokontakt 6 ist ebenfalls vori der Temperatur des Hauptspin&lmo@tors abhängig. Der Anker der Spule 7 wirkt auf den Arbeitskontakt 8, derjenige der Spule 9 auf den Ruhekontakt io. Die elektromagnetische Kuppfung i i kuppelt dien Hauptantrieb mit der Spindel für den Vorschub und wird durch den Nockenschalter 12 betätigt. Die Kupplung 13 verbindet den Hauptantrieb mit,der Spindel für den Rücklauf und wird durch den Nockenschalter 14 geschaltet. Die Nocken 12, 14, 15 und der Handhebel i9 sind auf der gemeinsamen Achse 2o befestigt. Die Zugfeder 58 wirkt auf .die Achse 2o im Sinne einer Drehung nach Pfeil 59. Der zweiarmige Hebel 17 wirkt einerseits gegen .den Schaltnocken 15 und wird andererseits vom Anker des Relais 18 beeinflußt. An seinem, der Schaltnocke 15 zugekehrten Ende greift die Zugfeder 16 an-. ' Die Schleifschiene 2i mit dem Schleifkontakt 22 und: die Schleifschiene 23 mit dem Schleifkontakt 24 -dienen zur Stromzuführung zudem nicht dargestellten Werkzeugschlitten. Die beiden Schleifschienen 21 und 23 sind durch die Isolierplatte 6o zu einer baulichen Einheit verbunden. Der Anker der hochohmigen Spule 25 wirkt auf den Arbeitskontakt 26.The structure of the device is as follows: The power source is denoted by i, 2 is a thermal contact, which is influenced by the temperature of the main spindle motor. 3 is a relay with the normally open contact 4 and 5 represents a horn. Another thermal contact 6 is also dependent on the temperature of the main spin motor. The armature of the coil 7 acts on the normally open contact 8, that of the coil 9 on the normally closed contact io. The electromagnetic coupling ii couples the main drive with the spindle for the feed and is actuated by the cam switch 12. The coupling 13 connects the main drive with the spindle for the return and is switched by the cam switch 14. The cams 12, 14, 15 and the hand lever i9 are attached to the common axis 2o. The tension spring 58 acts on the axis 2o in the sense of a rotation according to arrow 59. The two-armed lever 17 acts on the one hand against the switching cam 15 and on the other hand is influenced by the armature of the relay 18. The tension spring 16 engages at its end facing the switching cam 15. The sliding rail 2i with the sliding contact 22 and: the sliding rail 23 with the sliding contact 24 are used to supply power to the tool slide (not shown). The two sliding rails 21 and 23 are connected to form a structural unit by the insulating plate 6o. The armature of the high-resistance coil 25 acts on the normally open contact 26.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Solange die Temperatur des Antriebsmotors unter einem gewissen einstellbaren Wert bleibt, sind die Thermokontakte 2 und 6 geöffnet, die Spulen 3, 7 und, 9 sind stromlos, die Hupe 5 ist nicht in Betrieb. In- diesem Zustand ist der Ruhekontakt io geschlossen. Im Stromkreis: Stromquelle i, Leitungen 27 bis 3i, geschlossener Kontakt io, Leitungen, 5o, 23, 24, 34 35, 36, geschlossener Nockenschal..ter 12, Leitung 37, elektromagnetische Kupplung i i, Leitungen. 38, 39, 40, Stromquelle i fließt Strom und bewirkt über Kupplung i i die Verbindung des Hauptantriebsmotbrs mit der Vorschubspindel: Die Wicklung des hochohmigen Relais 25 ist -so bemessen, daß bei geschlossenem Ruhekontakt io der Spule 9 durch den Leitungszweig: Ruhekontakt ia, Leitung 49, Schleifschiene 2i, Schleifkontakt 22; Leitung 32, 33, Wicklung von Spule 25, Zweigpunkt 57 ein so. geringer Strom fließt, daß der Anker von Spule 25 nicht angezogen wird:, da die Spule 25 praktisch über Leitungen 5oSchleifschiene 23, Schleifkontakt 24, Leitung 34, kurzgeschlossen ist. Ist der Nockenschalter 12 geöffnet und der Nockenschalter-i4 geschlossen, dann; fließt der Strom von Leitung 35 über Leitung 41 zum jetzt geschlossenen Nockenschalter 14 und dann über Leitung 42 durch die Wicklung der elektromagnetischen Kupplung 13 und weiter über -Leiturig 4;3 zur Leitung 38. Statt der zuerst erwähnten Vorschubrichtung ist damit die Gegenrichtung eingeschaltet.The operation of the device is as follows: As long as the temperature of the drive motor remains below a certain adjustable value, the thermal contacts 2 and 6 are open, the coils 3, 7 and 9 are de-energized, the horn 5 is not in operation. In this state the normally closed contact is closed. In the circuit: power source i, lines 27 to 3i, closed contact io, lines, 5o, 23, 24, 34 35, 36, closed cam switch 12, line 37, electromagnetic clutch i i, lines. 38, 39, 40, current source i current flows and causes the connection of the main drive motor to the feed spindle via clutch ii: the winding of the high-resistance relay 25 is dimensioned so that when the normally closed contact io of the coil 9 through the branch: normally closed contact ia, line 49, sliding rail 2i, sliding contact 22; Line 32, 33, winding of coil 25, branch point 57 a so. low current flows so that the armature is not attracted by coil 25: because coil 25 is practically short-circuited via lines 5o, sliding rail 23, sliding contact 24, line 34. If the cam switch 12 is open and the cam switch-i4 is closed, then; The current flows from line 35 via line 41 to the now closed cam switch 14 and then via line 42 through the winding of the electromagnetic clutch 13 and further via -Leiturig 4; 3 to line 38. Instead of the first mentioned feed direction, the opposite direction is switched on.

Solange also der Ruhekontakt io geschlossen ist, bleibt der Arbeitskontakt 26 offen und es ist, je nach Nockenschalterstellung, entweder Kupplung i i des Vorschubs oder Kupplung 13 für dessen Gegenrichtung eingeschaltet. Übersteigt die Temperatur des Hauptspindelmotors infolge Überlastung einen bestimmten Wert, so wird der Thermokontakt 2 geschlossen und der Strom -fließt nun von -der Stromquelle i über die Leittung 27, den Thermokontakt 2, durch die Spule 3 und über die Leitungen 44, 45 und 4o zur Stromquelle i zurück. Dadurch wird dler Anker von Spule 3 angezogen und schließt den Arbeitskontakt 4. Jetzt fließt der Strom von der Stromquelle i über die Leitungen 27, 28, 54 Arbeitskontakt 4, Leitung 55, Hupe 5 und die Leitungen 56, 48, 45 und 40 zur Stromquelle i zurück; die Hupe ertönt, und zwar so lange, bis die Temperatur des Hauptspindelmotors unter den Ansprechwert des Thermorelais 2 zurückgeht. Steigt die Temperatur des Hauptspindelmotors jedoch weiter an, so kommt auch noch Thermokontakt 6 zum Ansprechen und schließt dabei dien Stromkreis: Stromquelle i, Leitungen 27 bis 29, Thermokontakt 6, Spule 7, Leitungen 47, 48, 45, 40, Stromquelle i. Der Anker von Spule 7 wird angezogen und schließt den Arbeitskontakt B. Dadurch ist ein Stromweg von der Stromquelle i, über die Leitu-ngZen 27 bis 30, über Arbeitskontakt 8, Leitung 46, Spule 9, Leitungen 47, 48, 45 und 40 zur Stromquelle i hergestellt. Spule 9 zieht an und öffnet Ruhekontakt i o. Damit ist der Leitungszweig: Leitung 31, Kontakt io, Leitung 5o, Zweigpunkt 57 von -der Stromquelle i getrennt, und der Strom kann jetzt nur über Leitung 49, Schleifschiene 21, Schleifkontakt 22, Leitung 32 und 33 sowie durch die Spule 25 fließen, wobei der Anker der letzteren angezogen wird. Damit wird-der Arbeitskontalct26 geschlossen und es entsteht folgender Stromdurchfluß: Stromquelle i, Leitungen 27 bis 31, 49, 21, 22, 32, 51, Arbeitskontakt 26, Leitung 52, Spule 18 sowie über die Leitungen 52, 39 und 40 zur Stromquelle i zurück. Der Anker von Spule 18 wird in Pfeilrichtung 6o bewegt und der zweiarmge Hebel 17 wird .gegen die Wirkung der Zugfeder 16 geschwenkt. Der Nocken 15 ist dadurch freigegeben, und die Achsego wird jetzt durch die Einwirkung der Zugfeder 58 in Pfeilrichtung 59 geschwenkt. Der Nockenschalter 12 und damit auch der Vorschub sind nun ausgeschaltet. Wird der Thermokontakt 6 nach Beendigung derÜberlastung wiedergeöffnet, dann bleibt der Schaltzustand: »Vorschub ausgeschaltet« bestehen und kann erst wieder durch Schaltung des Handhebels ig geändert werden. Solange der Thermokontakt 6 geschlossen ist, kann auch mit Hilfedes Schalthebels ig nicht eingeschaltet werden, weil die Spule 18 den Hebel 17 verriegelt.As long as the normally closed contact is closed, the normally open contact remains 26 open and, depending on the cam switch position, either clutch i i of the feed or clutch 13 switched on for the opposite direction. Exceeds the temperature If the main spindle motor exceeds a certain value as a result of overloading, the thermal contact is activated 2 is closed and the current now flows from the current source i via the line 27, the thermal contact 2, through the coil 3 and via the lines 44, 45 and 4o back to power source i. As a result, the armature is attracted to coil 3 and closes the normally open contact 4. The current now flows from the current source i via the lines 27, 28, 54 normally open contact 4, line 55, horn 5 and lines 56, 48, 45 and 40 back to power source i; the horn sounds until the temperature of the main spindle motor falls below the response value of thermal relay 2. Increases However, the temperature of the main spindle motor continues to rise, so there is also thermal contact 6 to respond and thereby closes the circuit: current source i, lines 27 to 29, thermal contact 6, coil 7, lines 47, 48, 45, 40, current source i. The anchor coil 7 is attracted and closes the normally open contact B. This creates a current path from the power source i, via the Leitu-ngZen 27 to 30, via normally open contact 8, line 46, coil 9, lines 47, 48, 45 and 40 to the current source i. Coil 9 picks up and opens normally closed contact i o. This is the branch line: line 31, contact io, line 5o, branch point 57 disconnected from the current source i, and the current can now only via line 49, sliding rail 21, sliding contact 22, line 32 and 33 as well as through the coil 25, the armature of the latter being attracted. This closes the work contact26 and the following current flow occurs: Current source i, lines 27 to 31, 49, 21, 22, 32, 51, normally open contact 26, line 52, coil 18 and via lines 52, 39 and 40 to the current source i. Of the The armature of the coil 18 is moved in the direction of the arrow 6o and the two-armed lever 17 is . Swiveled against the action of the tension spring 16. The cam 15 is released and the Achsego is now due to the action of the tension spring 58 in the direction of the arrow 59 pivoted. The cam switch 12 and thus also the feed are now switched off. If the thermal contact 6 is reopened after the overload has ended, it remains the switching status: »Feed switched off« exist and can only go through again Circuit of the hand lever ig can be changed. As long as the thermal contact 6 is closed cannot be switched on even with the help of the shift lever, because the Coil 18 locks the lever 17.

Der Erfindungsgedanke isst nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So isst unter anderem auch die Ausführung nach Fig. 2 möglich, bei der auf das Relais 7 verzichtet wird und der T.hermokontakt 6 direkt auf das Relais 9 einwirkt.The inventive concept does not apply to the illustrated embodiment limited. So eats, inter alia, the embodiment according to FIG. 2, in which on the relay 7 is dispensed with and the T.hermokontakt 6 directly on the relay 9 acts.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Electrical overload protection device for drive motors of machine tools, in which the feed rate depends on an operating factor can be switched off, characterized in that when the temperature increases due to overload this drive motor of the machine a thermal contact (6) switches off the feed caused.

2. Electrical overload protection device according to claim i, characterized in that that the thermal contact (6) monitored line paths (31, 50, 23, 24, 34, 35, 37 or 35, 41, 42), which the actuating coils (i i, 13) for the feed or. Return couplings -The drive motor included., - And another line path (25) of so high Resistance are connected in parallel, that in the latter only when there is an interruption the first banned path a sufficient current flows, the one through manual control again an engageable device for switching off feed or return actuated.

3. Electrical overload protection device according to claim i and 2, characterized in that .that the device for switching off Feed or return consists of cam links lined up on a shaft (2b), which on the one hand after,, caused by current flow in the high-resistance line path (25) Release of a locking device (17) by a spring (58) in order to switch off contacts (12, 14) in the line paths of the actuation coils (ii, 13) for feed or Return, .rotated, and the other hand from this position by manual actuation means (i9) again in the final position, the contacts to: are retrievable.

4. Electric Over loss protection device according to claims i to 3, characterized in that the Locking device (17) is designed so that after releasing the feed or The device that switches off the return, re-engages the latter by manual control prevented as long as the one identified by the response of the thermal contact (6) overload condition of the drive motor persists.

5. Electrical overload protection device according to claim i to 4, characterized in that the disconnection of the Another such contact (6) initiating advance and reverse movement (2) is provided which, if the drive is overloaded: trieb@smoto.rs, a diem switch-off process leading preferably acoustic signal triggers. Referred publications: German patent specifications No. 733 824, 579 346.